Motorrad ABS: Funktionsweise und Entwicklung

Ein System, das im PKW-Bereich schon lange zur Grundausstattung gehört, ist seit einigen Jahren auch im Motorradbereich Standard: Das Antiblockiersystem (ABS). Der Grund hierfür sind die immer strengeren Gesetzgebungen. Erst seit 2016 gilt die Regelung für alle neu zugelassenen Motorräder, dennoch bot der deutsche Hersteller BMW Motorrad ABS bereits knapp 30 Jahre zuvor, nämlich im Jahr 1988 bei den K-100 Modellen an.

Grundlagen des Motorrad ABS

Grundsätzlich läuft der Bremsvorgang mit dem Motorrad - mit oder ohne ABS - völlig gleich ab, nämlich unterhalb des Regelbereichs. Erst wenn die Blockiergrenze überschritten wird, unterscheidet sich ein Bremsmanöver mit ABS von einem Bremsmanöver ohne ABS voneinander.

Völlig egal, ob in einer Notsituation oder beim versehentlichen Überbremsen einer rutschigen Stelle - die Fahrzeugstabilität, die der Fahrer ohne ABS am Motorrad selbst wiederherstellen muss, indem er die Bremse löst und neu anlegt, garantiert dem ABS-Besitzer die Technik. Das System wirkt bei einem Bremsmanöver insbesondere auf nicht haftfähigem Fahrbahnbelag, indem es dem Blockieren der Räder durch Bremsdruckabbau entgegenwirkt, bis sich die Räder wieder drehen können. Anschließend wird der Druck wieder aufgebaut.

Unterschiede zwischen Motorrad und PKW ABS

Der Unterschied zwischen Motorrad und PKW ABS ist nicht zwingend in der Technik zu finden, sondern vielmehr im Zweck: Das entscheidende Kriterium beim PKW ist ganz klar der Bremsweg, wohingegen es beim Motorrad vielmehr um die Reduktion der Sturzgefahr geht, insbesondere wenn das Vorderrad zum Blockieren neigt.

Funktionsweise im Detail

Wer die Bremsanlage an der Gabel seines (ABS)-Bikes bereits etwas näher betrachtet hat, wird sich vermutlich gefragt haben, warum der Hersteller in Bremsscheibennähe fächerartige Aussparungen bzw. Löcher angebracht hat: An ebendieser Zahnscheibe wird mittels Induktionsgeber an jedem Rad die Raddrehzahl gemessen und im Fall einer drohenden Radblockade (das Rad kommt dabei kurzzeitig zum Stillstand) mittels Sensoren ein steiler Abfall der Radumfangsgeschwindigkeit erkannt. Anschließend wird der Bremsdruck so lange abgesenkt, bis das Rad wieder rollt.

Nachdem das Rad wieder zu rollen beginnt, erfolgt eine Erhöhung des Bremsdrucks bis zur erneuten Blockade - ein Vorgang (welcher auch als Regelfrequenz bezeichnet wird) der sich bis zu 15x pro Sekunde wiederholen kann. Die umfangreiche Signalverarbeitung, welche dafür notwendig ist, erfolgt in einer zentralen Steuereinheit mit bis zu 3000 Impulsen pro Sekunde. Im Regelbereich des ABS spürt man die Aktivität des ABS durch ein Pulsieren im Hand- bzw. Fußbremshebel.

Moderne Systeme berücksichtigen neben den Radgeschwindigkeiten durch zusätzliche Sensoren auch Neigungswinkel und Rotationsbeschleunigungen, sodass sich die Reaktion der Systeme beim Bremsen in Kurven massiv verbessert hat. Hier lässt sich ein Pulsieren im Hebel häufig nicht mehr erkennen.

Weiterentwicklung und Generationen von ABS

Wie bei vielen anderen technischen Lösungen am und um das Motorrad, wurde auch ABS über die Jahre stetig weiterentwickelt. Die Systeme sind heute nach Motorrad-Hersteller unterschiedlich. Die eingangs bereits erwähnten Regelfrequenzen und die Regelgüte liegen je nach Systementwicklung weit auseinander.

Bei der ersten Generation, welche häufig als ABS-I bezeichnet wird, lag dieser bei maximal sieben Regelvorgänge je Sekunde, wohin gehend neueste Systeme 15 Regelvorgänge je Sekunde aufweisen können. Derartige Systeme waren bereits ab dem Jahr 1988 verfügbar und hatten ein Systemgewicht von ca. 11kg.

Aktuelle Systeme der 6. Generation (ab ca. 2013) sind mit Schräglagesensor mit drei Beschleunigungs- und drei Gierratensensoren ausgestattet und können bis zu 100 Mal in einer Sekunde Schräglage und Nickwinkel erfassen. Ganz nebenbei haben sie mit ca. 1kg deutlich abgespeckt - auch nicht unwichtig bei einem Motorrad.

Im Fachjargon ist häufig von Kurven- oder Schräglagen ABS die Rede. Das ABS ist dafür ausgelegt, die Fahrstabilität bei Geradeaus-Vollbremsungen aufrechtzuerhalten - im Umkehrschluss sind Kurvenfahren, vor allem für ältere Systeme, problematisch(er). Die physikalische und systembedingte Schwierigkeit des eindrehenden Bremslenkmomentes bei einer Kurvenbremsung bleibt allerdings auch für neuere Systeme eine Herausforderung.

Des Weiteren kann eine hohe Schlupfregelung von bis zu 30% (der 2. ABS-Generation) im Extremfall im Falle einer sehr griffigen Fahrbahn kurz vor dem Stillstand zum Überschlag (sog. Stoppies) führen. Auf unebener, stark welliger Fahrbahn kann es zum kurzzeitigen Öffnen des Bremsdrucks (am Vorderrad) kommen, was beim Ausfedern durch die Entlastung einen Steilabfall der Radumfangsgeschwindigkeit zur Folge hat, obwohl der Reifen noch nicht an der Haftgrenze angelangt ist.

Gesetzliche Regelungen

In der Gesetzgebung wurde durch die am 1. Januar 2016 erlassene EU-Verordnung 168/2013/EU zur Typgenehmigung von Motorrädern festgelegt, dass neu zugelassene Krafträder mit einem Hubraum größer gleich 125 ccm (und über 11kW) über ein derartiges System verfügen müssen. Einzige Ausnahmen bilden dabei bestimmte Wettbewerbs- und Trial Motorräder welche - häufig konstruktionsbedingt - kaum im öffentlichen Verkehr unterwegs sind. Im Falle einer Erstzulassung tritt diese Vorschrift 1 Jahr später, nämlich mit dem 1. Januar 2017 in Kraft.

Wer sich also ab sofort ein Motorrad der genannten Leistungs- bzw. Hubraumklasse kaufen möchte, muss sich gar nicht erst die Frage stellen: ABS? Ja, Nein, Vielleicht?

Funktionsprüfung und Wartung

Da ABS, wie viele andere Systeme auch, aus mehreren Komponenten besteht, müssen diese voll funktionstüchtig sein, um auch das Gesamtsystem einsatzbereit zu machen. Eine erste Anlaufstelle zur Überprüfung der Gesamtfunktionalität ist natürlich die Kontrollleuchte im Dashboard. Dabei ist ein kurzer Blick in die Bedienungsanleitung ratsam, um diese korrekt zu interpretieren.

Ein defekter Sensor kann hier rasch zu einem Totalausfall des ABS führen, womit eine Fahrtüchtigkeit für den Gesetzgeber nicht mehr gegeben ist und das Bike in die Werkstatt muss. Um sich nicht blind auf das Aufleuchten einer Kontrollleuchte zu verlassen (auch eine Glühbirne hat eine begrenzte Lebensdauer), sollte man das ABS-System in regelmäßigen Abständen durch ein gezieltes Bremsmanöver auf seine Funktion überprüfen. Dabei ist selbstverständlich Sorge zu tragen, dies nicht auf einer öffentlichen Straße zu machen.

Kurven-ABS

Seit etwa zehn Jahren ist das Kurven-ABS bei Motorrädern auf dem Vormarsch. Mittlerweile wird es sogar in der Einstiegsklasse angeboten. Das Potenzial der Technik, Stürze zu verhindern, ist jedenfalls groß.

Das intelligente Regelsystem, meist als Kurven-ABS bezeichnet, gilt als eine der wichtigsten Innovationen in der Motorradtechnik der letzten Jahre. Bei vielen neuen Motorrädern ist es bereits serienmäßig an Bord.

In Kurven sind Motorräder aufgrund ihrer Schräglage besonders instabil. Muss der Fahrer in einer Kurve plötzlich stark bremsen, ist die Gefahr besonders groß, dass das Vorderrad blockiert und das einspurige Fahrzeug ins Schleudern gerät. Einfaches ABS kann in solchen Situationen nur bedingt helfen, einen Sturz zu verhindern, da es nicht sensibel genug auf die Schräglage und die dynamischen Kräfte in einer Kurvensituation reagieren kann.

Um eine kurvenempfindliche Regelung der Funktion zu ermöglichen, wird beim Kurven-ABS das heute übliche Motorrad-ABS mit einer 3D- oder 6D-Inertialsensoreinheit (IMU) kombiniert. Mit Hilfe der IMU und einer Reihe von Sensoren können Parameter wie Schräglage und Fahrdynamik des Zweirads erfasst werden. Die IMU ermittelt beispielsweise Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeit sowie Neigungs- und Nickwinkel, während die Raddrehzahlsensoren die Drehzahl von Vorder- und Hinterrad messen. Mit Hilfe dieser Daten optimiert das Kurven-ABS die Stabilität und Bremswirkung speziell in Kurven.

So kann die Technik das Ausbrechen oder Aufstellen beim Bremsen in Kurven verhindern und damit viele typische Motorradunfälle vermeiden. Gleichzeitig wird die Bremswirkung optimiert, um den Bremsweg zu verkürzen. Mit zunehmender Schräglage wird der Bremsdruckgradient zu Beginn der Bremsung immer weiter begrenzt. Dadurch wird der Druckaufbau verlangsamt. Außerdem wird die Druckmodulation im Bereich der ABS-Regelung gleichmäßiger. Ein feinfühliges Ansprechverhalten sowie hohe Brems- und Fahrstabilität bei bestmöglicher Verzögerung auch in Kurven sind die Vorteile.

Häufig arbeitet das Kurven-ABS mit anderen Assistenzsystemen wie der Traktionskontrolle zusammen, um die Sicherheit weiter zu erhöhen. Diese aufeinander abgestimmten Systeme verhindern beispielsweise das Durchdrehen des Hinterrades bei starkem Beschleunigen in der Kurve.

Wäre jedes Motorrad mit dem Regelsystem Kurven-ABS ausgestattet, ließe sich nach einer Untersuchung der Bosch-Unfallforschung jeder dritte Motorradunfall mit Personenschaden in Deutschland vermeiden oder zumindest mindern.

Das Angebot verfügbarer Kurven-ABS-Varianten umfasst mittlerweile verschiedene modulare Lösungen mit unterschiedlichen Kombinationen aus ABS und IMU. So wird bei günstigeren Motorradmodellen oft ein kompaktes ABS mit einer kostengünstigeren 3D-IMU kombiniert. In höherpreisigen Segmenten sind mittlerweile 6D-IMU und ABS und weiteren Regelsystemen kombiniert.

Trotz seiner Vorteile hat Kurven-ABS unabhängig von seiner Evolutionsstufe physikalische Grenzen. Wenn ein Fahrer beispielsweise zu schnell in eine Kurve einfährt oder extreme Schieflagen erreicht, kann die Regelelektronik einen Sturz nicht immer verhindern. Der Fahrer muss also sein Können und das Risiko der Situation richtig einschätzen.

Offroad-ABS

Für Fahrer, die ihre KTM abseits der Straße bewegen, hat das Offroad-ABS eine entscheidende Bedeutung. Während das Standard-ABS optimal für asphaltierte Straßen entwickelt wurde, ist das Fahren im Gelände eine völlig andere Herausforderung. Lose Untergründe wie Schotter, Sand oder Matsch erfordern eine angepasste Bremsstrategie.

Das Offroad-ABS unterscheidet sich grundlegend vom Standard-ABS, da es speziell für den Einsatz auf losem Untergrund entwickelt wurde. Im Gelände ist es oft vorteilhaft, das Hinterrad gezielt blockieren zu lassen, um das Motorrad zu stabilisieren oder die Richtung zu kontrollieren. Aus diesem Grund bleibt das Antiblockiersystem am Vorderrad aktiv, während es am Hinterrad deaktiviert wird.

Erfahrene Offroad-Fahrer können das blockierte Hinterrad nutzen, um das Bike durch schwierige Passagen zu driften oder in engen Kurven zusätzliche Stabilität zu gewinnen. Das System passt sich also optimal an die Bedürfnisse im Gelände an und sorgt dafür, dass das Vorderrad nicht blockiert, was ein Wegschmieren des Reifens und den Verlust der Lenkfähigkeit verhindern würde.

Supermoto-ABS

Das Supermoto-ABS von KTM wurde speziell für extreme Straßenfahrten und Rennstreckeneinsätze entwickelt. Supermoto kombiniert Elemente des Offroad-Fahrens mit präzisem Asphalt-Handling, und die Anforderungen an die Bremsen sind in dieser Disziplin besonders hoch.

Beim Supermoto-ABS wird das ABS am Hinterrad deaktiviert, während es am Vorderrad weiterhin in einer reduzierten Form aktiv bleibt. Dies erlaubt es dem Fahrer, das Hinterrad in Kurven bewusst blockieren zu lassen, um die für Supermoto typischen Drifts einzuleiten. Gleichzeitig sorgt die reduzierte ABS-Unterstützung am Vorderrad dafür, dass ein Blockieren in extremen Bremsmanövern vermieden wird, ohne die volle Kontrolle über das Fahrgefühl zu verlieren.

Das System ist darauf ausgelegt, auf Asphalt maximalen Grip zu bieten, während es das kontrollierte Driften des Hinterrads erlaubt.

Zusammenfassung der ABS-Systeme

Die folgende Tabelle fasst die verschiedenen ABS-Systeme zusammen:

ABS Bremsen, oder Antiblockiersysteme, verhindern das Blockieren der Räder während des Bremsvorgangs, um die Kontrolle und Stabilität des Fahrzeugs zu verbessern. ABS Bremsen arbeiten mit Sensoren, die die Geschwindigkeit der Räder überwachen, und passen den Bremsdruck automatisch an, um ein Blockieren zu verhindern. Die Hauptkomponenten eines ABS-Systems sind Raddrehzahlsensoren, eine elektronische Steuereinheit (ECU), und eine Hydraulikeinheit, die zusammenarbeiten, um die Fahrzeugstabilität zu gewährleisten. ABS Bremsen bieten Vorteile wie verkürzte Bremswege auf rutschigen Oberflächen, erhöhte Fahrzeugstabilität, und verbesserte Lenkfähigkeit bei Notbremsungen. ABS Technik für Zweiradmechatroniker/-in umfasst das Verständnis der Sensoren, Steuergeräte, und Hydraulikpumpen, die zusammenarbeiten, um den Bremsdruck zu regulieren. ABS Bremsen für Motorräder verhindern das Blockieren der Räder, was die Stabilität und Kontrolle des Fahrzeugs erhöht, besonders auf rutschigen oder nassen Oberflächen.

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