Die Wirkung von ABS (Anti-Blockier-System)


Mit ABS wird der Bremsweg kürzer
   


Mitunter besteht die Vorstellung dass der Bremsweg mit ABS länger wird. Das ist natürlich nicht der Fall, der Bremsweg wird mit ABS kürzer.

Haftreibung - Gleitreibung
Zunächst einmal besteht ein Unterschied zwischen Haftreibung und Gleitreibung. Die Haftreibung ist der etwas größere Wert.
Dies kann man sich mit einem Gegenstand, den man über eine Tischfläche bewegt vergegenwärtigen. Man muss die Kraft zunächst vergrößern bis sich der Gegenstand zu bewegen beginnt. Sobald sich der Gegenstand aber bewegt braucht man etwas weniger Kraft um den Gegenstand gleichmäßig weiter bewegen zu können. Solange der Gegenstand sich nicht bewegt besteht Haftreibung, sobald er sich bewegt besteht Gleitreibung.
Der Unterschied zwischen Haftreibung und Gleitreibung kann allerdings je nach Materialpaarung größer aber auch nur gering sein.

Auf der Straße hängt die Reibung natürlich vom Straßenbelag und vom Straßenzustand, ob trocken oder nass, etc. ab, aber auch das Verhältnis zwischen Haftreibung und Gleitreibung ist dabei unterschiedlich.

Bremsweg
Wenn die Räder vollständig blockieren besteht reine Gleitreibung, wenn sich die Räder gerade noch drehen besteht eben gerade noch Haftreibung. Hinzu kommt dass die Lauffläche eines blockierenden Reifens heiß wird, die Reibung wird dadurch noch geringer. Der Bremsweg ist daher schon aus diesen Gründen bei einem funktionierenden ABS kürzer. Selbst die frühen elektronisch gesteuerten ABS-Systeme schafften kürzere Bremswege als ohne ABS.

Lenkbarkeit
Ein Rad das vollständig blockiert ist natürlich auch in keinster Weise mehr steuerbar, das Fahrzeug schlittert sozusagen dorthin wohin es will, während bei funktionierenden ABS immerhin noch eine gewisse Seitenführung erhalten bleibt.

Mitunter besteht freilich die Vorstellung dass mit ABS eine beliebige Lenkbarkeit erhalten bleibt, was allerdings nicht der Fall ist.
Dies ist damit zu erklären dass die geometrische Summe der übertragbaren Kräfte im wesentlichen gleich bleibt. Dies lässt sich mit dem so bezeichneten Kammschen Kreis gut erklären.







Wirkung beim Bremsen
Die übertragbare resultierende Kraft (rot) ist in jede beliebige Richtung (näherungsweise) gleich.
Bei einer Vollbremsung, links im Bild, wird nahezu die ganze übertragbare Reibungskraft in Längsrichtung verbraucht. Auch wenn sich das Rad noch dreht und daher noch Haftreibung besteht, bleibt nur ein geringer Betrag für die Seitenführung übrig. Das reicht dafür dass das Fahrzeug nicht beliebig durch die Gegend schlittert und eine sehr bedingte Lenkfähigkeit erhalten bleibt. Es mag für das Lenken in einer langgezogenen Kurve ausreichen.
Für ein abruptes Verreißen des Fahrzeuges reicht das freilich nicht. Wenn man also durch Verreißen des Fahrzeugs einem Hindernis ausweichen kann und dadurch vielleicht einen Unfall sogar vermeiden kann, dann hilft auch hier nichts anderes als zum Verreißen des Fahrzeugs die Bremse einen Augenblick loszulassen. Das macht natürlich nur Sinn wenn man auf diese Weise einen Unfall vermeiden kann, denn der Bremsweg wird dadurch zwangsläufig wieder länger. Jedenfalls sollte man sich bewusst sein, dass bei einer Vollbremsung auch mit ABS nicht eine beliebige Lenkbarkeit erhalten werden kann.
Würde die Haftreibung beim Bremsen bis zum allerletzten ausgenützt so bliebe natürlich für die Seitenführung überhaupt nichts mehr übrig und jede geringe Seitenkraft würde den Übergang von Haftreibung zu Gleitreibung bewirken. Das würde faktisch den Kontrollverlust bedeuten.
Dies wird mit ABS durch ständige Anpassung der Bremskraft eben so geregelt, dass sich das Rad gerade noch dreht. Dadurch bleibt man im Bereich der Haftreibung und eine bedingte Lenkbarkeit bleibt erhalten.

Kurvenfahrt
Wenn man in einer schnell gefahrenen Kurve an die übertragbare resultierende Kraft heran kommt (im Bild Mitte) so bleibt hier umgekehrt nur wenig für das Bremsen übrig. Im schlimmsten Fall reicht es dann eben nicht.
Die maximale übertragbare Seitenkraft, und damit die höchste Kurvengeschwindigkeit, besteht dann wenn man weder bremst noch ein Antrieb erfolgt, denn dann ist die gesamte übertragbare Reibungskraft als Seitenführungskraft verfügbar. Die höchste Seitenführungskraft besteht daher ausgekuppelt ohne zu Bremsen. Das ist freilich eher theoretischer Natur, denn man wird im Notfall ohne Bremsen ja auch nicht langsamer, die Kurvengeschwindigkeit und damit die Zentrifugalkraft bleiben weitgehend gleich.
Wenn die Haftreibungskraft zur Gänze für die Seitenführung verbraucht wird, dann bedeutet auch hier jede geringe Bremsung den Übergang von Haftreibung zu Gleitreibung, was auch hier den Verlust der Kontrolle bedeuten würde.

Allgemeiner Fall
Es kann sich je nach Kurvengeschwindigkeit und Bremskraft jede beliebige Kombination aus Bremskraft und Seitenführungskraft ergeben (im Bild rechts), nur die resultierende Reibungskraft kann eben nicht überschritten werden. Wenn diese Kraft überschritten wird dann geht jede Richtungsstabilität verloren.

Längsrichtung und Querrichtung
Anzumerken wäre noch die Eigenschaften eines Reifens in Längsrichtung und Querrichtung nicht genau gleich sind. Genau genommen ist daher der "Kammsche Kreis" leicht oval. Am Prinzip einer resultierenden Reibungskraft ändert das aber nichts es ist lediglich die maximale Reibungskraft in Längsrichtung und in Querrichtung leicht unterschiedlich.

Mit einem Wort
Ein sich gerade noch drehendes Rad befindet sich gerade noch im Bereich der Haftreibung, der Bremsweg wird durch ABS daher kürzer. Die Gleitreibung eines blockierenden Rades ist geringer.
Bei einem sich noch drehenden Rad bleibt mit ABS eine gewisse Seitenführung des Rades erhalten, dagegen besteht bei einem blockierenden Rad keinerlei Seitenführung mehr.
Da bei einer Vollbremsung auch mit ABS die resultierende Reibungskraft fast zur Gänze ausgenützt wird, ist diese Seitenführung allerdings begrenzt vorhanden. Eine beliebige Lenkbarkeit darf man sich bei einer Vollbremsung daher auch mit ABS nicht erwarten.

Bremskraftbegrenzung vor ABS
Auch lange bevor es ABS gab wurde die Bremskraft für die Hinterräder mit einem so bezeichneten Bremskraftregler kontrolliert. Das Blockieren der Hinterräder ist nämlich besonders gefährlich, e
s kann zum unkontrollierbaren Ausbrechen des Hecks führen bzw. schlimmstenfalls kann einem das Heck überholen.
Der Bremskraftregler wurde über das Ausfedern der Hinterachse gesteuert, bei Ausfedern der Hinterachse wurde die Bremskraft für die hinteren Räder reduziert.
Das hatte freilich auf die Lenkbarkeit der Vorderräder keinen Einfluss und war auch nicht entfernt die genaue Regelung die man mit heutigen ABS erreicht. Es reichte aber im allgemeinen dazu um das gefährliche Blockieren der Hinterräder zu vermeiden.



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Copyright © 2019      Gottfried Langmann                 22.2.2019          aktualisiert:  26.2.2019