Moderne Fahrzeuge sind heutzutage mit fortschrittlichen Fahrzeugassistenz- und Komfortsystemen ausgestattet. Diese Fahrzeugelektronik stellt Werkstätten jedoch immer wieder vor neue Herausforderungen. Insbesondere Sensoren spielen eine entscheidende Rolle bei der intelligenten Datenkommunikation der elektronischen Fahrzeugsysteme. Ein Beispiel hierfür sind die Raddrehzahlsensoren, die dazu dienen, die Drehgeschwindigkeit der Fahrzeugräder zu messen. Diese Sensoren werden von Steuergeräten in den Fahrerassistenzsystemen wie ABS, ASR, ESP oder ACC verwendet, um die Raddrehzahl zu erkennen.
Aufbau und Funktionsweise
Die Raddrehzahlsensoren können in aktiv und passiv unterteilt werden, wobei es keine eindeutige Zuordnung gibt. Im Allgemeinen spricht man von einem “aktiven” Sensor, wenn dieser erst durch das Anlegen einer Versorgungsspannung aktiviert wird und dann ein Ausgangssignal generiert. Ein “passiver” Sensor hingegen funktioniert ohne eine zusätzliche Versorgungsspannung.
Die Raddrehzahlsensoren erzeugen Signale mithilfe eines Stahl-Impulsgebers, der fest mit der Radnabe verbunden ist (bei passiven Sensoren) oder eines Multipol-Magnetimpulsgebers (bei aktiven Sensoren). Diese Impulsgeber drehen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Rad und bewegen sich berührungslos am sensitiven Bereich des Sensorkopfs vorbei. Der Sensor erfasst diese Signale über einen Luftspalt von bis zu 2 mm, ohne direkten Kontakt. Der Luftspalt ist notwendig, um eine störungsfreie Erfassung der Signale zu gewährleisten und mögliche Störungen zu eliminieren, z.B. Schwingungen im Bereich der Radbremse, Vibrationen, Temperatur und Feuchtigkeit.
Signalverarbeitung
Es gibt zwei Arten von Raddrehzahlsensoren: passive induktive Sensoren und aktive Sensoren. Die passiven Sensoren werden direkt über dem Impulsrad montiert, das mit der Radnabe oder Antriebswelle verbunden ist. Der Polstift des Sensors ist von einer Wicklung umgeben und mit einem Dauermagneten verbunden. Die Drehbewegung des Impulsrads bewirkt eine Änderung des magnetischen Flusses durch den Polstift und die Wicklung. Dadurch entsteht eine messbare Wechselspannung, die in Beziehung zur Raddrehzahl steht. Diese passiven Sensoren benötigen keine separate Spannungsversorgung durch das Steuergerät.
Aktive Raddrehzahlsensoren hingegen sind Näherungssensoren mit integrierter Elektronik. Sie werden mit einer vom ABS-Steuergerät definierten Spannung versorgt. Bei diesen Sensoren dient ein Multipolring als Impulsrad, der in einem Dichtring des Radlagers verbaut ist. Die elektronische Schaltung des Sensors erkennt die Änderung des Magnetfelds beim Drehen des Multipolrings und wandelt das Signal in ein digitales Stromsignal um. Der Sensor ist über ein zweipoliges elektrisches Anschlusskabel mit dem Steuergerät verbunden.
Prüfmöglichkeiten
Bei einer Störung im ABS/ASR/ESP-Bremssystem bieten sich folgende Möglichkeiten der Fehlersuche und Diagnose an:
- Auslesen des Fehlerspeichers
- Überprüfen der Versorgungsspannung und Signale mit einem Multimeter und Oszilloskop
- Sichtkontrolle der Verkabelung und mechanischen Baugruppen
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Unterscheidung zwischen den beiden Sensortypen visuell nicht immer möglich ist. Daher sollten spezifische Herstellerangaben und die Angaben des Fahrzeugherstellers hinzugezogen werden.
Moderne Bremssysteme verwenden in der Regel aktive Drehzahlsensoren, da sie präzisere Messungen ermöglichen. Diese Sensoren bestehen aus einem hermetisch mit Kunststoff vergossenen Silizium-IC. Die Fahrzeughersteller verwenden hauptsächlich magnetoresistive ICs oder Hall-Sensorelemente, die schon auf kleinste Änderungen des magnetischen Felds reagieren und größere Luftspalte zulassen.
Raddrehzahlsensoren sind also entscheidend für die Funktionalität von ABS und anderen Fahrerassistenzsystemen. Eine regelmäßige Überprüfung und Wartung dieser Sensoren ist daher unerlässlich, um einen reibungslosen Betrieb des Fahrzeugs zu gewährleisten.
Für die Fehlersuche an den Raddrehzahlsensoren sollte der Kfz-Fachmann neben den entsprechenden Reparaturunterlagen auch ein Diagnosegerät, Multimeter, Ohmmeter und Oszilloskop einsetzen.
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