Dieses Mal aus der Kategorie Fahrerassistenzssysteme: ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm)
ESP, das elektronische Stabilitätsprogramm ist heute schon ein Standard im Fahrzeugbau. Dieses, auch als Fahrdynamikregelung bezeichnete System baut auf dem bekannten ABS (Antiblockiersystem) in Verbindung mit der ASR (Antischlupfregelung) auf.
Das System wurde von den Unternehmen Bosch und Mercedes entwickelt. Wie der Name schon sagt, stabilisiert das System das Fahrzeug und verbessert damit die Sicherheit im Fahrbetrieb.
ABS und ASR kontrollieren das Fahrzeug in Längsrichtung, ESP dagegen übernimmt eine Kontrollfunktion bei einer ungewünschten Drehbewegung des Fahrzeugs, es kontrolliert also den Schlupf quer zur Fahrtrichtung.
Dieser ungewünschte Querschlupf kann durch zwei Fahrsituationen eintreten.
1. Untersteuern
Bei einer Kurvenfahrt sind die Seitenführungskräfte der Vorderräder nicht mehr ausreichend, um der Zentrifugalkraft entgegenzuwirken. Das Fahrzeug verlässt die durch den Lenkwinkel vorgegebene Fahrspur und dreht sich um die Hochachse. Erst wenn sich das Fahrzeug in Richtung der resultierenden Kraft, bestehend aus Brems- und Zentrifugalkraft gedreht hat, ist die Situation stabil. Das Fahrzeug verlässt die Fahrbahn tangential zur Kurve.
2. Übersteuern
Kommt es bei einer Kurvenfahrt zum Verlust der Seitenführungskräfte an den Hinterrädern, so bricht das Fahrzeug mit dem Heck aus und es kommt zu einer unkontrollierten Drehbewegung. Dies ist auch ein Grund dafür, immer die bessere Bereifung an der Hinterachse zu montieren, unabhängig von der Antriebsart (Vorder- oder Hinterradantrieb).
Das Drehen eines Fahrzeuges um die Hochachse bezeichnet man als Gieren. Es entsteht durch die physikalischen Kräfte im Fahrbetrieb ein Drehmoment um die Hochachse, das so genannte Giermoment. Wird das Giermoment größer als die Summe der Seitenführungskräfte an den jeweiligen Rädern, so bricht das Fahrzeug aus.
Das ESP reagiert in Bruchteilen von Sekunden und bremst entweder das kurvenäußere Vorderrad (Übersteuern) oder das kurveninnere Hinterrad (Untersteuern) ab und stabilisiert somit den Fahrzustand des Fahrzeuges. Gleichzeitig greift das ESP in das Motormanagement ein und verringert das Drehmoment des Antriebsmotors.
Die Technik
Neben dem ABS (oder auch ABV, Antiblockiervorrichtung) und dem ASR werden Sensoren zur Erfassung der Gierrate (Drehwinkel um die Hochachse) im Fahrzeug integriert.
Ein Hochgeschwindigkeitsrechner benötigt folgende Daten, um einem stabilen Fahrzustand zu gewährleisten:
-Bremsdruck
-Lenkwinkel (Stellung des Lenkrads)
-Querbeschleunigung
-Geschwindigkeit des Fahrzeugs
-Differenz der einzelnen Raddrehzahlen
Stimmen die einzelnen Parameter nicht mit den Sollwerten, die im Rechner hinterlegt sind überein, reagiert das System durch gezielte Bremsungen an den einzelnen Rädern und Reduzierung des Motordrehmoments.
Hierzu werden folgende Bauteile benötigt:
-Bremskraftverstärker mit Bremsassistent
-Hydraulikeinheit mit Drucksensor
-ESP-Steuergerät (2 Rechner mit jeweils 56 kByte)
-Lenkwinkelsensor
-Querbeschleunigungssensor
-Geschwindigkeitssensor
-Raddrehzahlsensor
Neuere Sensorgenerationen ermitteln zusätzlich Bewegungen um die Längsachse des Fahrzeugs und erkennen somit, ob sich das Fahrzeug zu überschlagen droht. Man spricht dann von einem Drehraten- und Überrollsensor.
Fazit
Das Elektronische Stabilitätsprogramm ist ein wichtiges System zur Verbesserung der Fahrsicherheit und kann unfallträchtige Situationen entschärfen. Es korrigiert gezielt verspätete oder nicht angepasste Reaktionen, sowie Lenk- und Bremsfehler des Fahrers noch bevor dieser selbst die Situation erkennt oder gar reagieren kann. Natürlich sind diesem System, wie allen Fahrerassistenzsystemen, durch die Fahrphysik Grenzen gesetzt.
Etwa 20% aller Schadenereignisse mit schweren Personenschäden sind Unfälle die durch „Schleudern“ entstanden sind. Befinden sich die Fahrzeuge nach dem Unfall noch auf der Fahrbahn, so stehen sie oftmals quer zu Fahrtrichtung und werden sehr oft durch andere Fahrzeuge seitlich erfasst. Dies führt zu schweren Personenschäden.
Quelle: Moser - Techniklexikon (Beitrag Nr. 3) vom 27.11.06