4V Integral-ABS (ABS III; I-ABS)

Details

Veröffentlicht am Dienstag, 20. November 2007 21:57

Geschrieben von gerd_

Funktion der BMW Integral ABS Bremse

Nachdem Einige nicht auf die Erstellungsdaten der Beiträge achten, hier ein Hinweis: Die Rede ist vom ABS III  (das erste I-ABS) des Herstellers FTE

Das BMW Integral ABS ist im Motorradbau weltweit die erste Aktivbremse. Der in den Bremszylindern wirkende hydraulische Druck wird dabei nicht, wie gewohnt, durch die Hand- bzw. Fußkraft aufgebaut, sondern von je einer Hydraulikpumpe pro Radkreis.  Die Ansteuerung der Bremse erfolgt über die Hand- und/oder Fußhebel der Steuerkreise.
Diese Konstruktion wurde notwendig, um einige konstruktive Forderungen umzusetzen. Bei der  Auslegung einer Bremse geht der Konstrukteur immer von einem Bremskraftverteilungsdiagramm aus, er will damit eine annähernd optimale Verteilung der Bremswirkung (vorn/hinten) erreichen.

Das Integral - ABS ist als "nasses Brake by wire“ ausgeführt.

Mit Betätigung des Hand-/ oder Fußhebels wird die Hydraulikpumpe gestartet und es wird Druck im Radkreis aufgebaut. Der Bremsdruck wird mit weiterer Betätigung des Bedienhebels vergrößert, weil im Steuerventil der Drosselspalt zwischen Kugel und Kugelsitz verengt wird. Durch die Vergrößerung des hydraulischen Drucks im Radkreis werden die Bremsbeläge an die Bremsscheibe gedrückt und das Motorrad wird abgebremst. Eine hydraulische Verbindung zwischen  Betätigungseinrichtung und der Bremse besteht nicht, deshalb ist der Ausdruck "Bremskraftverstärker“ sehr unglücklich gewählt. Per Definition ist ein Bremskraftverstärker eine Einrichtung, die die Muskelkraft verstärkt. Genau das findet aber nicht statt.
    

Beim Teilintegral ABS ist vom Steuerkreis Vorderrad eine Leitung zum Steuerventil hinten  geschaltet. Bei Betätigung der vorderen Bedienungseinrichtung wird sowohl der Steuerkolben für das Steuerventil vorn direkt als auch der Steuerkolben für das Steuerventil hinten über den Integralkolben angesteuert. Hier laufen bei Betätigung der Bedienungseinrichtung beide Hydraulikpumpen an; der Druckaufbau geschieht wie oben beschrieben. Bei dieser Einrichtung lässt sich das Hinterrad allein abbremsen, welches fahrdynamisch Vorteile bieten kann  


Das Vollintegral ABS verbindet dann beide Steuereinrichtungen miteinander, so dass mit beiden Betätigungseinrichtungen immer beide Bremsen abgebremst werden können.


Sollte nun ein Rad blockieren, so muss natürlich der Bremsdruck an dem betreffenden Rad gesenkt werden. Dazu wird elektromagnetisch (grüner Magnet in den Skizzen) der innere Teil des zweiteiligen Steuerkolben zurückgezogen und somit der Drosselspalt an der Kugel vergrößert. Damit wird der Bremsdruck im Radkreis abgebaut, und das Rad dreht sich wieder mit Normalgeschwindigkeit, der Bremsdruck kann wieder aufgebaut werden.
Gleiches gilt analog bei aufsteigendem Hinterrad. Wenn das Hinterrad abhebt (Drehzahl=0), dann wird die Vorderradbremse solange gelöst, bis das Hinterrad wieder mitdreht. Auch hier können Fehler auftreten, wenn z.B. der Fahrer die Kupplung nicht zieht, dreht der Motor weiter. Damit ist die Drehzahl > 0, und das Hinterrad ist rechnerisch nicht in der Luft. Hier droht Überschlaggefahr.

In dem System ist eine automatische lastabhängige Bremsdruckmodulation integriert. Diese ALB Funktion wird nach jedem Einschalten der Zündung bei der ersten Bremsung im Regelbereich errechnet; als Eingangsgröße wird der mit den Druckfühlern gemessene Druck verwendet. Aus dem Kennfeld (LINK: 4V Integral-ABS (ABS III: I-ABS) Bremsverteilungsdiagramm) wird dann eine Bremsdruckverteilungskurve abgerufen, die bis zum nächsten Ausschalten der Zündung aktiv bleibt. Mit dieser Kurve wird dann lastabhängig immer die ideale Bremskraftverteilung eingestellt, selbst ein ungeübter "Bremser“ kann mit nur einer Betätigungseinrichtung kürzeste Bremswege realisieren. Dieses kann nur mit einer Aktivbremse erreicht werden, es gibt Situationen, in denen der optimale Bremsdruck hinten höher sein kann / darf / muss als durch den Steuerdruck (Hand- oder Fusskraft) vorgegeben wird.
Vielfach wird berichtet, dass z.B. beim Bergabfahren die Vorderbremse "aufmacht“ und man wertvolle Meter Bremsweg verschenkt. Es ist nicht auszuschließen, dass dies seit dem letzten Einschalten der Zündung der erste Bremsvorgang im Regelbereich ist und daher genau in diesem Moment die erste ALB -Berechnung seit dem Einschalten der Zündung vorgenommen wird. Diese dauert bis zu 0,5 sec.
Eigenversuche ergaben auf Diagrammen mit einem Bremsverzögerungsmessgerät i.d.R. 0,3 sec, dabei sank die Bremsverzögerung auf trockener Fahrbahn für die genannte Zeitspanne um 2 – 2,5 m/s2).
Zu den weiteren Vorzügen des Systems muss der schnelle Druckaufbau in den Radkreisen gezählt werden. Durch die Verringerung der Schwellzeit werden kürzere Bremswege realisiert, bei einer Schreckbremsung kommt das Einsetzen der Bremswirkung einem Bremsassistenten, wie wir ihn vom PKW kennen, gleich.


Die Fail-Safe-Funktion soll nicht unerwähnt  bleiben . Sollte im System ein Fehler festgestellt werden, so bleibt dem Fahrer die Möglichkeit, auf mechanisch- hydraulischem Weg das Fahrzeug zu bremsen
Im Steuerkreis wird der Druck so weit aufgebaut, dass im Steuerventil die Kugel den Kugelsitz verschließt. Das Rückschlagventil wird geschlossen und es wird im Radkreis Bremsdruck aufgebaut. Im Fail-Safe-Modus sind die Hydraulikpumpen nicht aktiv, ebenso gibt es keine Bremsdruckmodulation bei Blockiergefahr. Insgesamt sind die Betätigungskräfte deutlich höher, die Dosierung ist sehr gewöhnungsbedürftig.


Wie alle Bremsflüssigkeiten, so unterliegt auch hier die Bremsflüssigkeit einem normalen Verschleiß. Die Bremsflüssigkeit muss turnusmäßig sowohl in den Radkreisen als auch in den Steuerkreisen gewechselt werden. Diese Arbeiten sind aber nichts mehr für den Hobbyschrauber; es ist eine Werkstattarbeit für speziell ausgebildete Mechaniker. Wichtig nach jedem Wechsel ist die absolute Luftfreiheit in Steuer- und Radkreisen, bei vorhandener Restluft sind die Systemfunktionen empfindlich gestört. Es ist unerlässlich und überlebenswichtig, dass nach jedem Bremsflüssigkeitswechsel ein "Entlüftungstest“ mit dem Wartungsrechner durchgeführt wird.
Die Bremsschläuche der Radkreisen in diesen Systemen dürfen angeblich nur gegen die werkseitig verbauten Schläuche ausgetauscht werden. Ein Ersatz von Gummischläuchen durch Stahlflexschläuche ist nicht zulässig, da die Elastizität der Schläuche in der Software (Kennfeld) berücksichtigt ist.
Nachdem Gummischläuche im Lauf ihres Lebens weich werden und vielleicht sogar quellen, kann diese Behauptung nicht wahr sein. Eine sich ändernden Schlauchcharakteristik ist garantiert nicht berücksichtigt.
Nachdem sowohl die GS (mit Gummischläuchen) wie auch die GSA (mit Stahlflex) den gleichen Bremsmodulator haben, führt sich die Behauptung selbst ad absurdum. Verstehen würde ich wenn die Schläuche in ihren inneren Abmessungen nicht (sehr) differieren sollten (Länge/Durchmesser).
Es dürfen auch keine anderen Reifen als die zugelassenen gefahren werden, der Schlupf der zugelassenen Reifen ist in einem definierten Fenster (z.B. kein Karoo bei der 11x0GS).


    
Mehrere wichtige Dinge  muss sich der Nutzer  vor Augen führen:

Fremdkraftbetätigtes Brake by wire   ("wire" ist in diesem Fall eine ("nasse"  Hydraulikleitung)
Ideale Bremskraftverteilung vorne / hinten nach erster Bremsung im Regelbereich
Enorm schneller Bremseinsatz (Schwellzeit!), ultrakurze Bremswege unter fast allen Bedingungen
Aufwendige Wartung, nur in ausgerüsteten Werkstätten (Entlüftungstest!)
Nur zugelassene Reifen
Gewöhnungsbedürftig Bremskraftdosierung am Anfang und bei häufigen Motorradwechseln

Links
Bremse allg
4V Integral-ABS (ABS III: I-ABS )
4V Integral-ABS (ABS III: I-ABS) Bremsverteilungsdiagramm