Werking ABS.


Opbouw en principiële werking van het ABS-systeem   

Inleiding

Binnen niet al te lange tijd zullen gecombineerde tractie-management systemen standaard op alle
auto's aanwezig zijn. Het gaat dan om de integratie van systemen als ABS, ASR en ESP die we nu
nog als aparte eenheden onderscheiden. Integratie is mogelijk omdat de verschillende systemen
gebruik maken van dezelfde basiscomponenten aangevuld met extra sensoren en programmatuur.
In dit artikel beschrijven we de praktische uitvoering en werking van een ABS systeem. 

Een ABS-systeem van een personenwagen bestaat meestal uit:

- een vacuumbekrachtigde tweekrings-hoofdremcilinder kruislinks gescheiden;
- vier wielsensoren;
- een hydraulisch kleppenblok;
- een hydraulisch-elektrische pomp;
- de ABS computer.

Verder zien we vanuit de computer een aansluiting met de diagnose-connector en één of meerdere controlampjes. 
Ook een rempedaalschakelaar is als ingang vaak verbonden met de computer. 
Van elk wiel kan de remdruk apart worden geregeld. 
Men spreekt dan van een 4-kanaalssysteem. 
In de ABS-unit bevinden bevinden zich de retourpomp, de ABS-computer en de kleppen die elektomagnetisch
door de computer kunnen worden aangestuurd. 
Fig. 1 laat geeft schematisch de opstelling van de voornaamste componenten weer.
 
Fig. 1 Schematische opstelling van 4-kanaals ABS-systeem met 4 x 2 = 8 hydraulische kleppen.

In Fig.1 gaat het om een systeem waarvan twee kleppen per wiel zijn aangebracht. 
Tijdens een ABS remcyclus kan één klep de verbinding verbreken tussen hoofdremcilinder en het betreffende wiel
waardoor de remdruk niet verder kan oplopen. 
Een tweede klep maakt het mogelijk dat de remdruk wordt verlaagd doordat met behulp van een 
retourpomp remvloeistof naar de hoofdremcilinder wordt teruggepompt. 
Fig. 2 geeft de opstelling van de hoofdremcilinder en de ABS-unit zoals men deze in werkelijkheid kan aantreffen.
 
Fig. 2 Opstelling van de bekrachtigde hoofdremcilinder en de ABS-unit (Mark 60).


De wielsensoren

Uit de informatie van de wielsensoren bepaalt de ABS-computer of het systeem in werking moet
treden. De sensoren geven de wielsnelheid van elk individueel wiel door. 
De computer berekent hieruit de wielvertraging c.q. versnelling en kan vervolgens besluiten om al dan niet in te
grijpen op de remdruk van het betreffende wiel. 
ABS-sensoren zijn er in verschillende uitvoeringen.
Fig. 3 geeft de opstelling weer van een losse inductieve sensor met de tandkrans gemonteerd op de aandrijfas.
 
Fig. 3 Losse inductieve sensor met de tandkrans op de aandrijfas. 
         De afstand tot het impulswiel wordt door de inbouwstand bepaald. 
         1 aandrijfas, 2 ABS-sensor, 3 beschermrubber, 4 pashuls, 5 wiellagerhuis.

Inductieve sensoren wekken een wisselspanning op waarvan de amplitude en de frequentie
afhangen van het aantal omwentelingen van het wiel (fig. 4). 
Alleen de frequentie van het signaal wordt door de computer gebruikt. 
Inductieve sensoren hebben als nadeel dat het wiel een minimaal aantal omwentelingen moet maken 
om de wielsnelheid te kunnen detecteren. 
Meestal ligt deze snelheid om en nabij de 5 km/h. 
Omdat vanuit het wieltoerental de versnelling c.q. de vertraging moet worden berekend is het 
noodzakelijk dat het impulswiel uit vele tandjes of magneetjes bestaat.
40 tot 80 tanden is niet ongebruikelijk. 
De ABS-sensoren vormen de meest kwetsbare onderdelen van het ABS systeem.

 

Fig. 4 Voorbeeld van een inductiesensor met het bijbehorende uitgangssignaal

Een verbetering treedt op wanneer we de sensor integreren met de wielnaaf. 
Er wordt dan een grote mate van ongevoeligheid voor vocht en vuil verkregen. 
Fig. 5 laat een in dergelijke geintegreerde sensor zien. 
Het betreft een pulswiel met 44 tanden (2) die draait over een meerpolige magneetring (1). 
Een spoel (3) ligt hierdoor in een veranderlijke magnetische flux waardoor een wisselspanning 
wordt opgewekt met een frequentie evenredig aan het toerental.
Een nevenvoordeel van deze constructie is dat nu wielsnelheden vanaf  2 km/h kunnen worden
vastgesteld.
 
Fig. 5 Een in de wielnaaf geintegreerde sensor. De ABS-sensor is van het inductieve type.

Hoewel ook Hall-sensoren worden toegepast zien we momenteel meer en meer magneto-resistieve
sensoren. De werking berust op het feit dat de elektrische weerstand van speciale halfgeleiderplaatje
verandert wanneer deze aan een wisselend magnetisch veld bloot staan. 
Meestal gaat het om eenuitvoering met een draaiend impulswiel voorzien van kleine magneetjes. 
Soms maakt deze magneetring deel uit van het wiellager. 
Hoewel magneto-resistieve ABS-sensoren voorzien moeten worden van een voedingsspanning hebben 
ze vaak maar twee aansluitingen. 
De sensor stuurt het signaal via de min-kabel naar het stuurapparaat. 
Het signaal is een blokspanning waarvan de frequentie verandert met het toerental. 
De kwaliteit van het signaal is beter dan dat van de inductiegever en de snelheid van het wiel kan 
gemeten worden vanaf  0 km/h (Fig. 6 en 7).
 
Fig. 6 De weerstand van de magneto-resistieve ABS-sensor verandert door de sterkte van het magnetische veld (Seat).

 

Fig. 7 Het uitgangssignaal van de magneto-resitieve ABS-sensor.


Opbouw van het systeem
 
                               A.

Fig. 8 geeft de complete opstelling van de componenten weer. De ABS-computer, het kleppenblok
en de retourpomp vormen meestal een geheel. De remlichtschakelaar informeert de ABS computer
op voorhand omtrent het begin van een remcyclus. Met behulp van de diagnose-connnector is een
uitgebreide diagnose-mogelijk.

 
                               B.                

Fig. 8 A. Opstelling van de componenten van een compleet ABS-systeem. 
Fig. 8 B. De retourpomp, het kleppenblok en de ABS computer vormen meestal één geheel


Werking van het hydraulische gedeelte van het ABS-systeem
 
In fig. 9 zijn de hydraulische regelkleppen schematisch en voor één wiel getekend. 
De hoofdremcilinder zorgt voor de opbouw van de druk wanneer de bestuurder op het rempedaal trapt.
De twee aansluitingen van de hoofdremcilinder wijzen op het gescheiden remsysteem. 
Het hydraulische gedeelte omvat een retourpomp en twee 2/2 kleppen. 
Verder is er een drukaccu nodig om de remdruk tijdens de ABS-remcylus te kunnen doseren. 
Een 2/2 klep wil zeggen dat de klep twee aansluitingen en twee standen bezit. 
Klep A staat in de doorlaatstand getekend en klep B in de blokkeerstand. 
De kleppen kunnen naar links en naar rechts schuiven met behulp van een magneetspoel 
die door de ABS-computer wordt bekrachtigd. 
Onder normale omstandigheden en wanneer er niet te hard geremd wordt zal de klepstand 
niet door de computer worden beinvloed en zal de remdruk via klep A kunnen worden opgebouwd. 
Klep B voorkomt dat er vloeistof terugstroomt naar de hoofdremcilinder.

Fig. 9 Positie van de 2/2 kleppen onder de rijomstandigheden 'niet' remmen en stabiel remmen. In een ABS-cyclus is dit de
situatie 'druk opbouwen'.

Wanneer tijdens een remsituatie (klepstanden volgens fig.9 ) de computer een te grote
wielvertraging registreert kan in eerste instantie een verhoging van de remdruk worden voorkomen
door klep A te bekrachtigen waardoor de verbinding met de hoofdremcilinder wordt verbroken
(fig.10)

 
Fig.10  Bij een te grote wielvertraging kan in eerste instantie een remdrukverhoging worden voorkomen. 
Situatie: ABS actief, remdruk vasthouden.

Zou vervolgens de wielvertraging onvoldoende afnemen dan is de remkracht van het systeem nog steeds te groot. 
De computer schakelt dan ook de 2e klep in. In deze situatie zijn beide kleppen
bekrachtigd. Klep A blokkeert de toevoer en klep B opent de retour. 
Met het bekrachtigen van klep B wordt ook de retourpomp ingeschakeld. 
De retourpomp pompt vloeistof terug tegen de druk van de hoofdremcilinder in. 
De bestuurder voelt dat het rempedaal wordt teruggeduwd. 
Om een gelijkmatige drukvermindering te krijgen is er een drukaccu gemonteerd (het expansievat effect). Zie fig. 11.

Tijdens de werking van het ABS is er sprake van remdrukregeling omdat drukopbouw, druk gelijk
houden en druk verminderen elkaar afwisselen waardoor de remkracht onder alle condities zo
optimaal mogelijk blijft.
 
Fig. 11  Wanneer de wielvertraging nog te groot blijft dan kan de remdruk worden verminderd 
door klep B te bekrachtigen en de retourpomp in te schakelen.
Situatie: ABS actief, druk verminderen.


Het elektrische schema

Fig. 12 toont ons het elektrische schema van een ABS (Bosch 5) systeem. 
Het watervalschema is enigszins vereenvoudigd. 
Met behulp van de legende mag de interpretatie van het schema geen problemen opleveren.
 


Fig. 12 Het elektrische schema van een ABS systeem

D - Contact-/ startschakelaar                                 
F - Remlichtschakelaar                                         

N 99  - ABS-inlaatklep RV
N100 - ABS-uitlaatklep RV
N101 - ABS-inlaatklep LV
N102 - ABS-uitlaatklep LV
N133 - ABS-inlaatklep RA
N134 - ABS-inlaatklep LA
N135 - ABS-uitlaatklep RA
N136 - ABS-uitlaatklep LA
V 39  - ABS-retourpomp
                                                       
G 44 - ABS-toerentalsensor RA                                 
G 45 - ABS-toerentalsensor RV                                 
G 46 - ABS-toerentalsensor LA                                 
G 47 - ABS-toerentalsensor LV                                
                                                       
                                                       
J104 - ABS-regelapparaat                                         
J105 - Relais ABS-retourpomp
J106 - Relais ABS-magneetkleppen

J 218 - Combi-processor in instrumentenpaneel
K  33 - Controlelampje remvloeistofpeil
K  47 - ABS-controlelampje

M   9 - Lampje linker remlicht
M 10 - Lampje rechter remlicht

N 55 - Hydraulische ABS-eenheid



Diagnose en controle

Veel VAG-automobielen hebben twee controlelampjes te weten (Fig.13):

                               -het controlelampje van het remsysteem;
                               -het controlelampje van het ABS-systeem.

Het controlelampje van het remsysteem gaat aan bij het inschakelen van het contact. 
Nadat het systeem een zelfcontrole heeft uitgevoerd gaat het weer uit. 

Verder gaat het lampje aan bij:
                               - aangetrokken handrem;
                               - te laag vloeistofniveau;
                               - het uitvallen van de elektrische remkrachtverdeling.

Het controlelampje van het ABS-systeem gaat aan bij het inschakelen van het contact. 
Nadat het systeem een zelfcontrole heeft uitgevoerd gaat het weer uit. 
Het lampje licht op bij het uitvallen van het ABS systeem.

 
Fig. 13 De controlelampjes van het rem- en het ABS systeem.


Zelfdiagnose

Het beschreven systeem systeem is met zelfdiagnose (OBD) uitgerust. 
In geval van storing wordt de herkende storing in het storingsgeheugen opgeslagen. 
Met behulp van een serieel uitleesapparaat aangesloten op de 16 polige diagnose-connector
(Fig. 14) kunnen de storingscodes worden opgeroepen.

 

Fig. 14 16-polige diagnose connector (OBD). 

Via de k-lijn kan systeemcode 03, de ABS-computer worden geselecteerd.

Behalve het weergeven van de opgeslagen storingen beschikken de moderne
testgereedschappen ook over modes om de diverse kleppen aan te sturen (actuatormode) en om
de zgn. meetwaardenblokken op te roepen. 
In zo'n meetwaardeblok kunnen bijv. de snelheden van de verschillende wielen worden afgelezen. 
Met behulp van de VAS 5051 van Volkswagen vindt men via de systeemcode 03 de remelektronica 
waarvan de functie 08 de meetwaardeblokken uitleest.
Ook voor het ontluchten is in het diagnose-menu een aparte functie gereserveerd.

 Hier volgt het diagnose overzicht:

02
Storingsgeheugen afvragen
Storingen worden weergegeven
03
Actuatordiagnose
Test pomp en kleppenblok
04
Basis afstelling voorbereiden
Calibratie sensoren
05
Storingscode wissen

06
Einde functiecode

07
Regelapparaat coderen
Aanpassen computer aan model auto
08 
Meetwaardeblokken lezen
Wielsnelheden, remschakelaar etc
10
Aanpassen
Wordt hier niet gebruikt
11
Codering II
Zie reparatiehandboek
16
Toegangsautorisatie
Niet gebruikt

Ontluchten (nieuw)
Eerst onder basisafstelling


Het ontluchten van het ABS-systeem

Wanneer we een ABS-systeem op de klassieke wijze ontluchten dan wordt het gedeelte voor de
retourpomp niet in het ontluchtingsproces meegenomen. Dit is de hoofdreden waarom ontluchting
via de diagnose-procedure dient te geschieden. In de meeste gevallen wordt dan tijdens het
ontluchtingsproces de retourpomp ingeschakeld. Bovendien schrijven de meeste fabrikanten voor
dat na het ontluchten ter controle een proefrit moet worden gemaakt waarbij tijdens het remmen
het ABS-systeem in actie moet komen.


Met dank aan:
E.Gernaat Copyright © 2001-2006 Steele Consulting
Op dit werk is de Creative Commons Licentie van toepassing