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Alt 08.07.2006, 19:52     #4
Hermann   Hermann ist offline
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Funktion und Technik der neuen Integral ABS Generation.

Mit der jetzt vorgestellten, neuen ABS Generation wird ein technischer Systemwechsel vollzogen und die Druckregelung auf der Basis eines Ventilsystems auch beim Integral ABS eingeführt. Fortschritte in der Hydraulik, bei den Regelventilen, sowie in der Elektronik ermöglichen heute mit Ventilsystemen eine ähnlich komfortable und rückwirkungsarme Regelung, wie sie für Plungersysteme oder Staudruck-Verfahren typisch ist. Im grundsätzlichen Aufbau der Bremshydraulik und in der Ventilschaltung ist das neue BMW Integral ABS mit anderen ventilgesteuerten ABS-Systemen vergleichbar; die Besonderheiten des BMW Systems liegen in der Drucksteuerung, in den intelligenten Regelstrategien und in der Integral- funktion. Diese ist als Teil-Integralsystem verwirklicht, das heißt bei Betätigung der Vorderradbremse über den Handbremshebel wird der Bremskreis für das Hinterrad automatisch mit aktiviert. Der Fußbremshebel hingegen wirkt allein auf die Hinterradbremse.

Das neue Integral ABS wird ab Spätsommer 2006 in alle Modelle der neuen K- und Boxer-Generation (Ausnahme R 1200 S) eingeführt und ersetzt das bisherige System.

Prinzipfunktion der Hydraulik und Druckregelung.

Das Funktionsprinzip des neuen Integral ABS ist vergleichsweise einfach. Der vom Fahrer über die Bremshebel und Hauptbremskolben manuell erzeugte Bremsdruck wird über ein geöffnetes Ventil (Einlassventil) unmittelbar auf die entsprechende Radbremse übertragen. Erkennen die Radsensoren und die Elektronik eine Blockierneigung des Rades, wird das Einlassventil geschlossen und ein parallel in den Radbremskreis geschaltetes Auslassventil kurzzeitig geöffnet. Über dieses fließt Bremsflüssigkeit in ein Reservoir (Niederdruckspeicher), wodurch sich der Bremsdruck an der Radbremse sehr rasch abbaut (im Bedarfsfall bis auf Null). Zeitgleich mit der Schaltung der Ventile wird eine elektrisch angetriebene Hydraulikpumpe angesteuert, die die abfließende Bremsflüssigkeit aus dem Radbremskreis in den Steuerkreis zurückfördert und so für einen Volumenausgleich im jeweiligen Bremskreis sorgt. Sobald das Rad wieder frei dreht, schließt das Auslassventil. Das Einlassventil wird geöffnet und stellt die hydraulische Verbindung zum Bremshebel und Hauptbremskolben wieder her. Der vom Fahrer über den Bremshebel erzeugte Bremsdruck erhöht nun wieder den hydraulischen Druck in den Bremssätteln. Durch eine entsprechende Taktung der Ventile wird der Bremsdruck moduliert und so die Radverzögerung den herrschenden Reibwerten und Fahrbahnverhältnissen angepasst.

Analoge Drucksteuerung zur Feinanpassung des Systemdrucks.

Auf der Einlassseite kommen moderne Hydraulikventile mit veränderlichen Querschnitten zum Einsatz. Über eine entsprechende Ansteuerung erlauben sie eine kontinuierliche Steuerung des Volumenstroms beim Druckaufbau für das Rad, so dass quasi eine „Analogisierung“ der Drucksteuerung für die Bremse erreicht wird. Das bedeutet einen erheblichen Gewinn an Regelungsqualität gegenüber den früher gebräuchlichen Ventilsystemen mit festen Öffnungsquerschnitten und ihrer „Schwarz-Weiß-Charakteristik“ beim Öffnen und Schließen. Im Zusammenwirken mit entsprechenden Regelstrategien wird dadurch beim neuen BMW Integral ABS ein schneller Druckaufbau während der Regelzyklen und eine präzise Anpassung des Systemdrucks erreicht. Dies reduziert die Druckpulsationen und damit auch die Rückwirkungen auf den Handhebel; der Regelvorgang wird dadurch komfortabel.

Drei zusätzliche Drucksensoren im System erfassen kontinuierlich die Drücke. Die Kenntnis der Systemdrücke in Verbindung mit einer Auswertung vorangegangener Zyklen erlaubt bei der Regelung eine gezielte Ansteuerung des Bremsdrucks auf den jeweils notwendigen Wert. Die Anzahl und die Intensität der Regelungseingriffe während einer ABS-Bremsung werden dadurch reduziert. Nach den ersten Regelungszyklen ist – solange keine Reibwertsprünge auftreten – dann nur noch eine Feinanpassung des Bremsdrucks notwenig. Das Resultat ist eine komfortable Bremsung mit optimaler Verzögerung, ideal nahe an der jeweiligen Haftgrenze. Durch die vergleichsweise kleine Modulation des Bremsdrucks bleiben die Radlast- schwankungen und damit die Fahrzeugbewegungen gering. Dieses erhöht die Fahrstabilität und verbessert das Sicherheitsgefühl für den Fahrer.

Beim neuen Integral ABS ist kein elektrischer Bremskraftverstärker mehr nötig. Die Entwicklungen in der Bremsenhydraulik ermöglichen einen sehr schnellen Druckaufbau und – ebenso wichtig – einen praktisch verzögerungsfreien Druckabbau in Regelungsphasen. Damit wird unter allen Bedingungen eine augenblickliche Systemreaktion auf den Bremsenwunsch oder den Regelungsbedarf auf rein hydraulischem Wege erreicht.

Vollständig getrennte Radbremskreise.

Die Bremskreise für Vorder- und Hinterrad sind beim BMW Motorrad Integral ABS vollständig getrennt ausgeführt und haben keine hydraulische Koppelung. Das erwünschte, transparente Bremsgefühl mit einem klar definierten Druckpunkt besonders für die Vorderradbremse ist unter allen Bedingungen gewährleistet.

Der Bremsdruck für das Vorderrad wird in herkömmlicher Weise vom Fahrer über den Hauptbremskolben in der Handarmatur aufgebracht und wirkt unmittelbar auf die vorderen Bremssättel. Wird ein Regeleingriff notwendig, moduliert die Elektronik über die in den Bremskreis geschalteten Ventile den Bremsdruck, wie zuvor erläutert.

Die Hinterradbremse kann ebenfalls in üblicher Weise durch Druck auf den Fußbremshebel bedient werden. Bei alleiniger Betätigung des Fußbremshebels erzeugt die Fußbremsarmatur rein mechanisch-hydraulisch den vom Fahrer gewünschten Druck, der ausschließlich auf die Hinterradbremse wirkt. Im Bedarfsfall (drohende Radblockade) wird der Bremsdruck über das Ventilsystem des ABS geregelt.

Integralbremse mit elektro-hydraulischer Druckerzeugung.

Für die Integralfunktion wird der Bremsdruck für die Hinterradbremse beim Ziehen des Handbremshebels aktiv über eine elektro-hydraulische Hochdruckpumpe erzeugt. Diese Pumpe schaltet sich bei jeder Betätigung der Vorderradbremse ein; angesteuert wird sie über die Drucksensoren im Vorderrad-Bremskreis. Passend zum Vorderrad-Bremsdruck wird nach der im Steuergerät abgelegten Bremskraftverteilung automatisch der zugeordnete Druck für die Hinterradbremse aufgebaut und somit das Hinterrad bei jeder Bremsung des Vorderrades mit idealer Verzögerung abgebremst (Teil-Integralfunktion).

Der Fahrer hat auch in der Integralfunktion die Möglichkeit, über den Fußbremshebel stärker mit dem Hinterrad zu bremsen als es das Integralsystem vorgibt. Die Grenze bildet die Blockierneigung des Hinterrades, bei der die ABS-Regelung eingreift. Ist der vom Fahrer aufgebrachte Bremsdruck schwächer als der über die Integralfunktion, bleibt die Fahrer- betätigung ohne Einfluss und das Hinterrad wird gemäß der Vorgabe der Integralfunktion abgebremst.

Die ideale Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterrad ändert sich mit der Beladung; dieses kann die Integralbremse durch Adaption berücksichtigen. Die Druckmessung im System erlaubt über einen Vergleich der Blockierdrücke in den Radkreisen einen Rückschluss auf den Beladungszustand des Motorrades und passt während einer Bremsung im Regelbereich die Bremskraftverteilung entsprechend an.

Insgesamt erlaubt die elektrohydraulische Bremsdruckerzeugung für die Integralfunktion unter allen Bedingungen eine perfekte Anpassung des Hinterrad-Bremsdrucks in Abhängigkeit zur Vorderradverzögerung (Idealverteilung), der Beladung und dem Reibwert. Der gleichzeitige Vorrang des Fahrerwunsches ist sinnvoll nur durch diese Art der Druckerzeugung integrierbar. Bei Ausfall der Hydraulikpumpe wirkt allein der parallele Hydraulikkreis des Fußbremshebels, und die Hinterradbremse funktioniert wie eine konventionelle hydraulische Bremse.

Teilintegralfunktion erhöht die Sicherheit und Stabilität.

Der Vorteil der Teilintegralbremse mit ihrer selbsttätigen, optimalen Bremskraftverteilung auf beide Räder soll an dieser Stelle noch einmal hervorgehoben werden, denn er wird häufig unterschätzt. Bei „Normal- bremsungen“ unterhalb der maximalen Bremsverzögerungen, also bei der im Alltag am häufigsten vorkommenden Situation, kann das Hinterrad erhebliche Bremsleistung übertragen. Da die Seitenführungskraft am Reifen mit zunehmender Bremskraft abnimmt, erhöht die bessere Verteilung der Brems- kraft auf beide Räder die Sicherheitsreserven und die Querstabilität. Dieser Vorteil kommt besonders bei den meist aufgezwungenen Brems- manövern in Kurven zum Tragen, bei denen die Verkehrssituation die notwendige Verzögerung bestimmt. Bremst der Fahrer hier nur mit einer Bremse, muss das entsprechende Rad (in der Regel das Vorderrad) die gesamte Bremskraft übertragen. Der Vorderreifen kann dann entsprechend wenig Seitenführung aufbauen. Das Integralsystem verteilt die Bremskraft in idealer Weise auf beide Räder, so dass höhere Seitenführungskräfte an den Rädern zur Verfügung stehen (gültig nur für Bremsungen außerhalb des Regelbereichs). Innerhalb der physikalischen Grenzen ist somit maximale Stabilität beim Bremsen gewährleistet.

Neben der Erhöhung der Seitenkraftreserven bietet die Teilintegralfunktion auch eine bessere Erkennung eines abhebenden Hinterrades bei der Vollbremsung. Während herkömmliche Zweikanal-ABS-Bremssysteme nur Raddrehzahlsignale auswerten können, liefert das BMW Integralsystem mehr Informationen. Es stehen sowohl die Drucksignale in beiden Brems- kreisen als auch die Raddrehzahlen beider Räder zu Verfügung, woraus Rückschlüsse auf die Verzögerung möglich sind und sich die Tendenz zum Abheben des Hinterrades eindeutig erkennen lässt. Die frühzeitige und wirkungsvolle Gegensteuerung durch eine gezielte Rücknahme des Bremsdrucks für das Vorderrad erhöht die Fahrstabilität und gewährleistet maximale Verzögerung. Vorteilhaft ist, dass der Fahrzustand aktiv erkannt und damit beispielsweise auch der Beladungszustand berücksichtigt wird.

Kompakter und leichter Druckmodulator als Herzstück des Systems.

Sämtliche Funktionselemente des Integral ABS sind im Druckmodulator untergebracht. Sein kompaktes Gehäuse beherbergt die Regelventile, die Drucksensoren und Hydraulikpumpen mitsamt ihres elektrischen Antriebs. Auch die Steuerelektronik ist im Druckmodulator integriert. Er ist damit das Herzstück des Integral Bremssystems. Die gesamte Funktionseinheit wiegt nur noch 2,3 kg und ist damit um rund 50% leichter als das Vorgängersystem.

Diagnosefähigkeit und Ausfallsicherheit.

Das neue Integral ABS ist in vollem Umfang diagnosefähig. Sämtliche Funktionen und Sensoren werden von der Elektronik im Betrieb permanent überwacht. Die Dauer der Initialisierungsphase nach dem Einschalten der Zündung konnte gegenüber dem Vorgängersystem merklich verkürzt werden. Eventuelle Fehlfunktionen werden in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt und können in der Werkstatt ausgelesen werden. Bei Störungen an elektrischen oder elektronischen Komponenten werden die Regelventile mechanisch (über Federn) in ihre Grundstellung gebracht. Damit besteht immer eine unmittelbare hydraulische Verbindung zwischen den Bremsarmaturen und den Bremssätteln wie bei einer konventionellen Bremse ohne ABS. Die Bremse funktioniert in diesem Fall hinsichtlich Bremsleistung und Dosier- barkeit wie üblich, lediglich die ABS-Regelung und gegebenenfalls die Integralfunktion stehen nicht mehr zur Verfügung.

Abschaltbares ABS für den Offroad-Einsatz.

Für einen Offroad-Einsatz ist auch das neue Integral ABS wiederum abschaltbar. Diese Funktion wird nur für die R 1200 GS/GS Adventure angeboten. Auch bei abgeschaltetem ABS bleibt die Integralfunktion erhalten, was im Gelände oft sehr hilfreich sein kann. Um das Motorrad zum Beispiel am Hang auf losem Untergrund festzuhalten, genügt mit dem Integral ABS ein einfaches Ziehen am Handbremshebel. Die eingeleitete Hinterradbremsung mit guter Wirkung (aufgrund der Radlastverlagerung auf das Hinterrad) hält das Motorrad sicher fest und verhindert das Wegrutschen nach hinten. In gleicher Weise wird das Anfahren aus dieser Situation erleichtert, weil man den Fuß nicht mehr zum Bremsen benötigt und sich gegebenenfalls mit beiden Beinen am Boden abstützen kann.
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Viele Grüße Hermann

"Nur wer für den Augenblick lebt, lebt für die Zukunft"Heinrich von Kleist
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