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Mechatronische Systemtechnik im KFZ Kapitel 5: Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper

Bild 5.1_1

Fahrerassistenzsysteme - Übersicht

Automatikgetriebe

sensorgesteuerter Scheibenwischer

Bremskraftverstärker

Servolenkung

Bremsassistent

Tempomat

ABS

ASR

ESP

ACC

Navi

EHB ABC

aktive Wankstabilisierung

Lenkassistent


Bild 5.1_2

Fahrerassistenzsysteme - Funktion


Bild 5.1_3

1886

1955

2000

6 Zylinder2867 cm³56 kW (76 PS)130 km/h

hydropneumatischeFederung

8 Zylinder4398 cm³245 kW (333 PS)250 km/h

aktive Wankstabilisierung

adaptive Fahrgeschwindigkeitsregelung

1 Zylinder984 cm³0,7 kW (0,9 PS)16 km/h

Geschichte des Automobils


Bild 5.1_4

Klotzbremse

1886 Außenbandbremse

1902 Innenbacken-Trommelbremse

1919 Öldruckbremse

1955 Scheibenbremse

1978 ABS

Geschichte der Fahrzeugbremse


Bild 5.1_5

Geschichte der Fahrzeugbremse 2


Bild 5.1_6

FU Umfangskraft

FS Seitenkraft

Fres resultierendeFührungskraft

GR Radaufstandskraft(Gewichtskraft)

Kräfte im Radaufstandspunkt


Bild 5.1_7

Der Reifenlatsch ist die Aufstandsfläche des rollenden belasteten Reifens.

Der dynamische Radius Rdyn entspricht dem Radius des unbelastet rollenden Rades abzüglich der Einfederung bei Belastung.

Reifenlatsch

Quelle: Bosch


Bild 5.1_8

Der Schlupf λ ist ein relatives Maß für die Differenz zwischen der Umfangsgeschwindigkeit eines Reifens und der Fahrgeschwindigkeit

Rdyn

RdynA r

vr

ω⋅−ω⋅

=λ

v

rv RdynB

ω⋅−=λ

angetriebenes Rad

gebremstes Rad

Schlupf

Quelle: Bosch


Bild 5.1_9

Ein Reifen kann nur dann Kräfte übertragen, wenn er unter Schlupf läuft !

1,2

%0

Bremsschlupf

Rei

bu

ng

szah

l

100

1

0,6

0,4

0,2

0,8

Kies lose

Asphalt naß

Asphalt trocken

Glatteis

Schnee lose

0 %

1,0

604020 80

0,8

0,4

0,6

0,2

Bremsschlupf λ

Haf

trei

bu

ng

szah

l µH

F

Sei

ten

kraf

tbei

wer

t µ S

µS

µHF

α = 2°

α = 10°

α = 2°

α = 10°

Quelle: Bosch

Kraftschlussbeiwert in Abhängigkeit des Schlupfes und der Fahrbahn


Bild 5.1_10 Quelle: Bosch

µ max

Fahrzeuggeschwindigkeit vF [km/h]

0,4

100 2000

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0

0,2

Rennwagen

Dragster

Streuband Pkw-Reifen nach Messungen des IVK 1990

trockene Fahrbahn

1,5 mm Wassertiefe

Pkw mit vollem Profil

Pkw mit1 mm Profil

Kraftschlussbeiwerte in Abhängigkeit der Geschwindigkeit


Bild 5.1_11

Der Winkel zwischen der Richtung der Radebene und der tatsächlichen Bewegungsrichtung wird

Schräglaufwinkel α (Alpha)

genannt

Schräglaufwinkel

Quelle: Bosch


Bild 5.1_12

mit:

FMAX maximal übertragbare KraftFB BremskraftFS Seitenführungskraftα Schräglaufwinkel1 Radmittelpunkt2 Längsrichtung Rad3 Querrichtung Rad4 Kamm‘scher Reibungskreis

Kamm‘scher Reibungskreis

Quelle: Bosch


Bild 5.1_13

Das Antiblockiersystem (ABS) erkennt beim Bremsen frühzeitig die Blockierneigung eines oder mehrerer Räder und sorgt dann sofort dafür, dass der Bremsdruck konstant gehalten oder verringert wird.

ABS Grundfunktion

1 Hydroaggregatmit Magnetventilen

2 Hauptzylinder3 Radzylinder4 Steuergerät5 Drehzahlsensor

5

1 2

3

4 Regler

Regel-größe

Regelstrecke

Störgröße

Stellgröße Führungs-größe

Quelle: Bosch


Bild 5.1_14

ABS Filme

Quelle: Bosch


Bild 5.1_15

Idealisierte Haftreibungszahl-Schlupf Kurve

Quelle: Bosch

b stabiler Bereichb instabiler Bereichλk bestmöglicher BremsschlupfµHFmax maximale Haftreibungskraft

%λ K

Bremsschlupf λ

Haf

trei

bu

ng

szah

l µH

F

1000

µHFmax

a b


Bild 5.1_16

vF Fahrzeuggeschw.vref Referenzgeschw.vR Radumfangsgeschw.λ1 Schlupfschaltschwelle

Schaltsignale:+A, +a Schwellen derRadumfangsbeschleunigung -a Schwelle derRadumfangsverzögerung

-∆pab Bremsdruckabnahme

Bremsregelung bei großen Haftreibungszahlen

Quelle: Bosch


Bild 5.1_17

Bremsregelung bei kleinen Haftreibungszahlen

Quelle: Bosch

vF Fahrzeuggeschw.vref Referenzgeschw.vR Radumfangsgeschw.λ1 Schlupfschaltschwelle

Schaltsignale:+A, +a Schwellen derRadumfangsbeschleunigung -a Schwelle derRadumfangsverzögerung

-∆pab Bremsdruckabnahme


Bild 5.1_18

Bremsregelung mit Giermomentaufbauverzögerung

Quelle: Bosch

MGier GiermomentFB Bremskraft

µHF2 = 0,1µHF1 = 0,8

MGier

FB2FB1

1 2


Bild 5.1_19

Bremsregelung mit Giermomentaufbauverzögerung

Quelle: Bosch


Bild 5.1_20Hydraulikeinheit

SteuereinheitDrehzahlsensoren

ABS Komponenten im Pkw

Quelle: Bosch

1 Drehzahlsensoren2 Radzylinder3 Hydroaggregat

4 Hauptzylinder5 Steuergerät6 Kontrolleuchte


Bild 5.1_21

ABS Komponenten im Pkw

Quelle: Bosch


Bild 5.1_22

Druck halten

Druck aufbauen

Druck abbauen

Funktionsweise BOSCH ABS 2

Quelle: Bosch


Bild 5.1_23

Druck halten

Druck aufbauen

Druck abbauen


Quelle: Bosch


Bild 5.1_24


Druck halten

Druck aufbauen

Druck abbauen

Quelle: Bosch


Bild 5.1_25

Hydraulikplan BOSCH ABS 2

Quelle: Bosch


Bild 5.1_26

Hydroaggregat für ABS 2

mit:1 Relaisbox2 3/3 Magnetventil3 Speicher4 Rückförderpumpe

Quelle: Bosch


Bild 5.1_27

Steuergerät ABS 2

Quelle: Bosch

1 Drehzahlsensor,2 Batterie3 Eingangsschaltung4 digitaler Regler5 Großschaltkreis 16 Großschaltkreis 27 Spannungsstabilisator/Fehlerspeicher8 Ausgangsschaltung 19 Ausgangsschaltung 2

10 Endstufe11 Magnetventile12 Sicherheitsrelais13 stabilisierte Batteriespannung14 Sicherheitsleuchte.


Bild 5.1_28

3/3 Magnetventil für ABS 2

Quelle: Bosch


Bild 5.1_29

Drehzahlsensoren

Quelle: Bosch


Bild 5.1_30

Entwicklungsstufen ABS / ASR

Quelle: Bosch


Bild 5.1_31

Erfolgsgeschichte ABS

Quelle: Bosch


Bild 5.1_32

25 Jahre ABS

Quelle: Bosch


Bild 5.1_33

PrototypABS 1

Quelle: Bosch

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