Kapitel 5.1 ABS
Kapitel 5.1 ABS
Kapitel 5.1 ABS
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Bild <strong>5.1</strong>_1<br />
EHB<br />
Automatikgetriebe<br />
ASR<br />
sensorgesteuerter<br />
Scheibenwischer<br />
<strong>ABS</strong><br />
ABC<br />
Servolenkung<br />
Bremskraftverstärker<br />
aktive<br />
Wankstabilisierung<br />
Bremsassistent<br />
Lenkassistent<br />
ACC<br />
Tempomat<br />
Navi<br />
ESP<br />
Fahrerassistenzsysteme - Übersicht<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_2<br />
Fahrerassistenzsysteme - Funktion<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_3<br />
1 Zylinder<br />
984 cm³<br />
0,7 kW (0,9 PS)<br />
16 km/h<br />
1886<br />
1955<br />
6 Zylinder<br />
2867 cm³<br />
56 kW (76 PS)<br />
130 km/h<br />
hydropneumatische<br />
Federung<br />
2000<br />
8 Zylinder<br />
4398 cm³<br />
245 kW (333 PS)<br />
250 km/h<br />
aktive Wankstabilisierung<br />
adaptive<br />
Fahrgeschwindigkeitsregel<br />
ung<br />
Geschichte des Automobils<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_4<br />
Klotzbremse<br />
1886 Außenbandbremse<br />
1902 Innenbacken-Trommelbremse<br />
1919 Öldruckbremse<br />
1955 Scheibenbremse<br />
1978 <strong>ABS</strong><br />
Geschichte der Fahrzeugbremse<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_5<br />
Geschichte der Fahrzeugbremse 2<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_6<br />
F U<br />
F S<br />
F res<br />
G R<br />
Umfangskraft<br />
Seitenkraft<br />
resultierende<br />
Führungskraft<br />
Radaufstandskraft<br />
(Gewichtskraft)<br />
Kräfte im Radaufstandspunkt<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_7<br />
Quelle: Bosch<br />
Der Reifenlatsch ist<br />
die Aufstandsfläche<br />
des rollenden<br />
belasteten Reifens.<br />
Der dynamische Radius R dyn entspricht dem Radius<br />
des unbelastet rollenden Rades abzüglich der<br />
Einfederung bei Belastung.<br />
Reifenlatsch<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_8<br />
Quelle: Bosch<br />
Der Schlupf λ ist ein relatives Maß für die<br />
Differenz zwischen der Umfangsgeschwindigkeit<br />
eines Reifens und der Fahrgeschwindigkeit<br />
angetriebenes Rad<br />
λ<br />
A<br />
=<br />
r<br />
dyn<br />
r<br />
⋅ ω<br />
dyn<br />
R<br />
⋅ ω<br />
− v<br />
R<br />
gebremstes Rad<br />
λ<br />
B<br />
=<br />
v<br />
− r<br />
dyn<br />
v<br />
⋅ ω<br />
R<br />
Schlupf<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_9<br />
1,2<br />
Quelle: Bosch<br />
1,0<br />
α = 2°<br />
Reibungszahl<br />
1<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0<br />
%<br />
Bremsschlupf<br />
100<br />
Asphalt<br />
trocken<br />
Asphalt naß<br />
Kies lose<br />
Schnee lose<br />
Glatteis<br />
Haftreibungszahl µ HF<br />
Seitenkraftbeiwert µ S<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
α = 10°<br />
α = 10°<br />
α = 2°<br />
µ HF<br />
µ S<br />
0 20 40 60 80 %<br />
Bremsschlupf λ<br />
Ein Reifen kann nur dann Kräfte übertragen, wenn er unter Schlupf läuft !<br />
Kraftschlussbeiwert in Abhängigkeit des Schlupfes und der Fahrbahn<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_10<br />
1,6<br />
Dragster<br />
Quelle: Bosch<br />
µ max<br />
1,4<br />
Rennwagen<br />
1,2<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
Pkw mit<br />
1 mm Profil<br />
Streuband Pkw-Reifen nach<br />
Messungen des IVK 1990<br />
Pkw mit vollem Profil<br />
trockene Fahrbahn<br />
1,5 mm<br />
Wassertiefe<br />
0<br />
0<br />
100 200<br />
Fahrzeuggeschwindigkeit v F [km/h]<br />
Kraftschlussbeiwerte in Abhängigkeit der Geschwindigkeit<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_11<br />
Quelle: Bosch<br />
Der Winkel zwischen der<br />
Richtung der Radebene und der<br />
tatsächlichen Bewegungsrichtung<br />
wird<br />
Schräglaufwinkel α (Alpha)<br />
genannt<br />
Schräglaufwinkel<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_12<br />
Quelle: Bosch<br />
mit:<br />
F MAX<br />
F B<br />
F S<br />
maximal übertragbare Kraft<br />
Bremskraft<br />
Seitenführungskraft<br />
α Schräglaufwinkel<br />
1 Radmittelpunkt<br />
2 Längsrichtung Rad<br />
3 Querrichtung Rad<br />
4 Kamm‘scher Reibungskreis<br />
Kamm‘scher Reibungskreis<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_13<br />
Quelle: Bosch<br />
3<br />
Stellgröße<br />
Regelstrecke<br />
Störgröße<br />
5<br />
1 2<br />
Regelgröße<br />
Führungsgröße<br />
4 Regler<br />
1 Hydroaggregat<br />
mit Magnetventilen<br />
2 Hauptzylinder<br />
3 Radzylinder<br />
4 Steuergerät<br />
5 Drehzahlsensor<br />
Das Antiblockiersystem (<strong>ABS</strong>)<br />
erkennt beim Bremsen frühzeitig die<br />
Blockierneigung eines oder<br />
mehrerer Räder und sorgt dann<br />
sofort dafür, dass der Bremsdruck<br />
konstant gehalten oder verringert<br />
wird.<br />
<strong>ABS</strong> Grundfunktion<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_14<br />
Quelle: Bosch<br />
<strong>ABS</strong> Filme<br />
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Bild <strong>5.1</strong>_15<br />
Quelle: Bosch<br />
Haftreibungszahl µ HF<br />
0<br />
a<br />
λ K<br />
µ HFmax<br />
b<br />
100<br />
%<br />
b stabiler Bereich<br />
b instabiler Bereich<br />
λ k<br />
bestmöglicher Bremsschlupf<br />
µ HFmax<br />
maximale Haftreibungskraft<br />
Bremsschlupf λ<br />
Idealisierte Haftreibungszahl-Schlupf Kurve<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_16<br />
Quelle: Bosch<br />
v F Fahrzeuggeschw.<br />
v ref Referenzgeschw.<br />
v R Radumfangsgeschw.<br />
λ 1 Schlupfschaltschwelle<br />
Schaltsignale:<br />
+A, +a Schwellen der<br />
Radumfangsbeschleunigung<br />
-a Schwelle der<br />
Radumfangsverzögerung<br />
-∆p ab Bremsdruckabnahme<br />
Bremsregelung bei großen Haftreibungszahlen<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_17<br />
Quelle: Bosch<br />
v F Fahrzeuggeschw.<br />
v ref Referenzgeschw.<br />
v R Radumfangsgeschw.<br />
λ 1 Schlupfschaltschwelle<br />
Schaltsignale:<br />
+A, +a Schwellen der<br />
Radumfangsbeschleunigung<br />
-a Schwelle der<br />
Radumfangsverzögerung<br />
-∆p ab Bremsdruckabnahme<br />
Bremsregelung bei kleinen Haftreibungszahlen<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_18<br />
Quelle: Bosch<br />
M Gier<br />
Giermoment<br />
F B<br />
Bremskraft<br />
1 2<br />
F B1<br />
F B2<br />
M Gier<br />
µ HF1<br />
= 0,8<br />
µ HF2<br />
= 0,1<br />
Bremsregelung mit Giermomentaufbauverzögerung<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_19<br />
Quelle: Bosch<br />
Bremsregelung mit Giermomentaufbauverzögerung<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_20<br />
Hydraulikeinheit<br />
Quelle: Bosch<br />
1 Drehzahlsensoren<br />
2 Radzylinder<br />
3 Hydroaggregat<br />
Drehzahlsensoren<br />
4 Hauptzylinder<br />
5 Steuergerät<br />
6 Kontrolleuchte<br />
Steuereinheit<br />
<strong>ABS</strong> Komponenten im Pkw<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_21<br />
Quelle: Bosch<br />
<strong>ABS</strong> Komponenten im Pkw<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_22<br />
Quelle: Bosch<br />
Druck aufbauen<br />
Druck halten<br />
Druck abbauen<br />
Funktionsweise BOSCH <strong>ABS</strong> 2<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_23<br />
Quelle: Bosch<br />
Druck aufbauen<br />
Druck halten<br />
Druck abbauen<br />
Funktionsweise BOSCH <strong>ABS</strong> 2<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_24<br />
Quelle: Bosch<br />
Druck aufbauen<br />
Druck halten<br />
Druck abbauen<br />
Funktionsweise BOSCH <strong>ABS</strong> 2<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_25<br />
Quelle: Bosch<br />
Hydraulikplan BOSCH <strong>ABS</strong> 2<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_26<br />
mit:<br />
1 Relaisbox<br />
2 3/3 Magnetventil<br />
3 Speicher<br />
4 Rückförderpumpe<br />
Quelle: Bosch<br />
Hydroaggregat für <strong>ABS</strong> 2<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_27<br />
Quelle: Bosch<br />
1 Drehzahlsensor,<br />
2Batterie<br />
3 Eingangsschaltung<br />
4 digitaler Regler<br />
5 Großschaltkreis 1<br />
6 Großschaltkreis 2<br />
7 Spannungsstabilisator/Fehlerspeicher<br />
8 Ausgangsschaltung 1<br />
9 Ausgangsschaltung 2<br />
10 Endstufe<br />
11 Magnetventile<br />
12 Sicherheitsrelais<br />
13 stabilisierte Batteriespannung<br />
14 Sicherheitsleuchte.<br />
Steuergerät <strong>ABS</strong> 2<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_28<br />
Quelle: Bosch<br />
3/3 Magnetventil für <strong>ABS</strong> 2<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_29<br />
Quelle: Bosch<br />
Drehzahlsensoren<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_30<br />
Quelle: Bosch<br />
Entwicklungsstufen <strong>ABS</strong> / ASR<br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_31<br />
Quelle: Bosch<br />
Erfolgsgeschichte <strong>ABS</strong><br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper<br />
Bild <strong>5.1</strong>_32<br />
Quelle: Bosch<br />
25 Jahre <strong>ABS</strong><br />
Mechatronische Systemtechnik im KFZ <strong>Kapitel</strong> 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild <strong>5.1</strong>_33<br />
Quelle: Bosch<br />
Prototyp<strong>ABS</strong> 1<br />
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