ABS Sensor

Hier finden Sie nützliches Wissen und wichtige Tipps rund um das Thema ABS Sensoren bzw. Raddrehzahlsensoren bei Fahrzeugen.

Raddrehzahlsensoren erfassen die Drehbewegung der Räder. Diese Information dient zahlreichen Sicherheits- und Assistenzsystemen als wichtigste Regelgröße. Auf dieser Seite informieren wird Sie unter anderem über die Unterschiede zwischen aktiven und passiven Raddrehzahlsensoren und deren Funktionsprinzip. Außerdem finden Werkstattprofis hier eine sehr ausführliche Schritt-für-Schritt-Anleitung mit zahlreichen Praxis-Tipps für die Fehlersuche und den Austausch von Raddrehzahlsensoren.

Wichtiger Sicherheitshinweis
Die nachfolgenden technischen Informationen und Tipps für die Praxis wurden von HELLA erstellt, um Kfz-Werkstätten in ihrer Arbeit professionell zu unterstützen. Die hier auf dieser Webseite bereitgestellten Informationen sollen nur von einschlägig ausgebildeten Fachpersonal genutzt werden.

 

ABS SENSOREN: GRUNDLAGEN

Bedeutung von ABS Sensoren

Die steigende Komplexität im Straßenverkehr stellt hohe Herausforderungen an den Autofahrer. Fahrerassistenz-Systeme bieten dem Fahrer Entlastung und optimieren die Verkehrssicherheit. In nahezu allen europäischen Neufahrzeugen gehören moderne Fahrzeugassistenz-Systeme daher inzwischen zur Grundausstattung und stellen Werkstätten vor neue Herausforderungen.
 

Die Fahrzeugelektronik spielt heute in allen Komfort- und Sicherheitsausstattungen eine Schlüsselrolle. Das optimale Zusammenspiel komplexer elektronischer Systeme sichert die fehlerfreie Funktion des Fahrzeugs und steigert damit die Verkehrssicherheit.
Die intelligente Datenkommunikation der elektronischen Fahrzeugsysteme wird durch Sensoren unterstützt. Unter dem Aspekt der Fahrsicherheit sind insbesondere Drehzahlsensoren bedeutend, das zeigt ihre vielfältige Verwendung in verschiedenen
Fahrzeugsystemen.

 

In Fahrassistenzsystemen wie ABS, ASR, ESP oder ACC werden sie von den Steuergeräten zur Erkennung der Raddrehzahl verwendet.

 

Die Rad-Drehzahlinformation wird über Datenleitungen vom ABS Steuergerät auch anderen Systemen (Motor-, Getriebe-, Navigations- und Fahrwerkregelsystemen) zur Verfügung gestellt.

 

Durch diese vielseitige Verwendung leisten Drehzahlsensoren einen direkten Beitrag zur Fahrdynamik, Fahrsicherheit, Fahrkomfort, geringeren Kraftstoffverbrauch und niedrige Emissionswerte. Raddrehzahlsensoren werden häufig auch als ABS Sensoren bezeichnet, da sie erstmals mit der Einfrührung des ABS im Fahrzeug Einzug hielten.

Raddrehzahlsensoren werden Aufgrund ihrer Wirkungsweise in aktive und passive Sensoren unterschieden. Eine eindeutige Zuordnung ist nicht definiert.

 

Im Werkstattalltag hat sich hierzu folgende Definition durchgesetzt:

  • Wird ein Sensor erst durch das Anlegen einer Versorgungsspannung „aktiviert“ und generiert dann ein Ausgangssignal, wird dieser Sensor als „aktiv“ bezeichnet.
  • Arbeitet ein Sensor ohne eine zusätzliche Versorgungsspannung, wird dieser Sensor als „passiv“ bezeichnet.

INDUKTIVER DREHZAHLSENSOR UND AKTIVE RADDREHZAHLSENSOREN: VERGLEICH

Induktiver Drehzahlsensor, Passive Sensoren

Funktionsweise
Die Raddrehzahlsensoren sind direkt über dem Impulsrad, das mit der Radnabe oder Antriebswelle verbunden ist, angebracht. Der Polstift, der von einer Wicklung umgeben ist, ist mit einem Dauermagneten verbunden, dessen Magnetwirkung bis an das Polrad hineinreicht. Die Drehbewegung des Impulsrades und der damit verbundene Wechsel von Zahn und Zahnlücke bewirkt eine Änderung des magnetischen Flusses durch den Polstift und die Wicklung. Dieses sich ändernde Magnetfeld induziert in der Wicklung eine messbare Wechselspannung (Bild 1).

 

Die Frequenz und Amplituden dieser Wechselspannung stehen im Verhältnis zur Raddrehzahl. Induktive passive Sensoren benötigen keine separate Spannungsversorgung durch das Steuergerät. Da der Signalbereich für die Signalerkennung vom Steuergerät definiert wird, muss sich die Amplitudenhöhe  innerhalb eines Spannungsbereiches bewegen. Der Abstand (A) zwischen Sensor und Impulsrad wird durch die Achskonstruktion vorgegeben (Bild 2).

Aktive Raddrehzahlsensoren

Funktionsweise
Der Aktivsensor ist ein Näherungssensor mit integrierter Elektronik, der mit einer vom ABS-Steuergerät definierten Spannung versorgt wird. Als Impulsrad kann zum Beispiel ein Multipolring verwendet werden der gleichzeitig in einem Dichtring eines Radlagers eingesetzt ist. In diesem Dichtring sind Magnete mit wechselnder Polrichtung eingesetzt (Bild 3). Die in der elektronischen Schaltung des Sensors integrierten magnetoresistiven Widerstände, erkennen bei der Drehbewegung des Multipolringes ein wechselndes Magnetfeld. Dieses Sinussignal wird von der Elektronik im Sensor in ein digitales Signal umgewandelt (Bild 4). Die Übertragung zum Steuergerät erfolgt als Stromsignal im Pulsweiten-Modulationsverfahren.

 

Der Sensor ist über ein zweipoliges elektrisches Anschlusskabel mit dem Steuergerät verbunden. Über die Spannungsversorgungsleitung wird gleichzeitig das Sensorsignal übermittelt. Die andere Leitung dient als Sensormasse. Neben magnetoresistiven Sensorelementen werden heute auch Hallsensorelemente­ verbaut, die größere Luftspalte zulassen und auf kleinste Änderungen im Magnetfeld reagieren. Wird in einem Fahrzeug statt einem Multipolring ein Stahl-Impulsrad eingebaut, wird auf dem Sensorelement zusätzlich ein Magnet aufgebracht. Dreht sich das Impulsrad, verändert sich das konstante Magnetfeld im Sensor. Die Signalverarbeitung und der IC sind identisch mit dem magnetoresitiven Sensor.

VORTEILE DER AKTIVSENSOREN

  • Drehzahlerfassung aus dem Stillstand. Das ermöglicht bereits Geschwindigkeitsmessungen bis zu 0, 1 km/h, was bei Antriebsschlupfsystemen (ASR) bereits im Moment des Anfahrens von Bedeutung ist.
  • Die nach dem Hall-Prinzip arbeitenden Sensoren erkennen Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen.
  • Die Bauform des Sensors ist kleiner und leichter.
  • Durch den Wegfall der Impulsräder entsteht eine Vereinfachung der Kraftübertragungsgelenke.
  • Die Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen ist geringer.
  • Veränderungen des Luftspaltes zwischen Sensor und Magnetring haben keine direkten Auswirkungen auf das Signal.
  • Weitgehende Unempfindlichkeit gegenüber Vibrationen und Temperaturschwankungen.

ABS SENSOR DEFEKT: SYMPTOME

Folgende Systemmerkmale sind bei Ausfall von Raddrehzahlsensoren erkennbar:

  • Aufleuchten der ABS-Kontrollleuchte
  • Abspeichern eines Fehlercodes
  • Blockieren der Räder beim Abbremsen
  • Scheinregelungen
  • Ausfall weiterer Systeme

URSACHEN EINES DEFEKTEN ABS SENSORS: AUSFALLURSACHEN

Ausfallursachen:

  • Leitungsunterbrechungen
  • Innere Kurzschlüsse
  • Äußere Beschädigung
  • Starke Verschmutzungen
  • Erhöhtes Radlagerspiel
  • Mechanische Beschädigungen des Geberrades

ABS SENSOREN PRÜFEN: FEHLERSUCHE

In der Regel ist vor der Prüfung der Raddrehzahlsensoren eine Störung an einem ABS/ASR/ESP Bremssystems vorausgegangen.

 

Nach Aufleuchten der Warnlampe bieten sich folgende Möglichkeiten der Fehlersuche und Diagnose an:

  • Auslesen des Fehlerspeichers
  • Überprüfen der Versorgungsspannungen und Signale mit Multimeter und Oszilloskop
  • Sichtkontrolle der Verkabelung und der mechanischen Baugruppen

 

Diagnosegerät

  • Fehlerspeicher auslesen
  • Parameter auswerten
  • Vergleich und Auswertung der Signale der einzelnen Raddrehzahlsensoren

 

Multimeter

  • Voltmeter (Spannungsversorgung prüfen)

 

Ohmmeter

  • Überprüfen des Innenwiderstandes (bei aktiven Sensoren ist eine Messung des Innenwiderstands nicht möglich)

 

Oszilloskop

  • Signaldarstellung (Auswertung des Signalverlaufes)
HINWEIS

Die Fehlersuche bei Raddrehzahlsensoren kann sich hinsichtlich der Unterscheidung zwischen aktiven und passiven Sensoren als schwierig gestalten, da diese sich optisch nicht immer direkt unterscheiden lassen. Hier sind die spezifischen Herstellerangaben und die Angaben des jeweiligen Fahrzeugherstellers hinzuzuziehen. Aufgrund ihrer vorteilhaften technischen Eigenschaften, wie Genauigkeit und geringe Baugröße, werden von den Fahrzeugherstellern seit 1998 zum größten Teil aktive Rad-Sensoren verbaut.

Voraussetzungen für eine sichere Diagnose

  • Eine ausreichende Dokumentation in Form technischer Daten
  • Ein geeignetes Diagnosegerät, Multimeter oder Oszilloskop
  • Das technische Know-How des Technikers und Schulungen der Mitarbeiter

 

Bei der Diagnose von komplexen Systemen kann die beste Technik allein nicht helfen, das Fahrzeug zu reparieren. Nur gut ausgebildetes Personal unterbindet das wahllose Austauschen von Systemkomponenten, verhindert Störungen in den Werkstattprozessen und kann das vertrauensvolle Kundenverhältnis stärken.

Folgende allgemeinen Reparatur-Hinweise sind zu beachten:
Reparaturarbeiten an Bremssystemen dürfen ausschließlich von qualifiziertem Fachpersonal durchgeführt werden.

 

Bei allen Reparaturen am Bremssystem sind die Wartungs- und Sicherheitshinweise der Fahrzeughersteller und die Produktspezifischen Montageanweisungen zu beachten

  • Die jeweiligen Anzugsdrehmomente sind unbedingt einzuhalten.

ABS SENSOR WECHSELN: REPARATURABLAUF

Fehler-Diagnose im Werkstattalltag

An dem folgenden Beispiel „Drehzahlsensor hinten links defekt“ erläutern wir die Diagnose eines aktiven Raddrehzahlsensors. Ihr Kunde meldet eine Funktionsstörung des ABS-Systems. Die ABS-Warnlampe leuchtet während der Fahrt.

 

Der folgende Reparaturablauf wird beispielhaft an einem BMW E46 dargestellt. Schematische Darstellungen, Bilder und Beschreibungen dienen nur zur Erklärung des Dokumenteninhaltes und können nicht als Grundlage für Einbau und Reparatur verwendet werden.

 

Diagnose-Vorbereitung:

  • Um das Fahrzeug richtig zuordnen zu können, ist es wichtig, dass die Fahrzeugdokumente dem Auftrag beiliegen (Fahrzeugschein).
  • Überprüfen Sie die Batteriespannung. Eine schlechte Spannungsversorgung kann zum Systemausfall, zu fehlerhaften Messungen oder zu Spannungsabfällen führen.
  • Überprüfen Sie die systembezogenen Sicherungen. Ein Blick in den Sicherungskasten kann unter Umständen bereits die erste Fehlerquelle ausschalten.

Fehlersuche

Prüfung der Betriebsbremse

  • Fahrt auf dem Bremsenprüfstand durchführen. Hier empfiehlt sich die Anwendung eines Rollenprüfstandes. Schon beim leichten Bremsen können so eventuelle Mängel an den Bremsmechanik festgestellt werden. Eine Unwucht in der Bremsscheibe führt beim Einbremsen zu unterschiedlichen Radgeschwindigkeiten und verändert somit die Raddrehzahlinformation zum Steuergerät.
  • Bremswirkung feststellen.

Sichtkontrolle

  • Fahrzeug auf die Hebebühne verbringen.
  • Räder auf richtige Größe und Bereifung prüfen.
  • Reifendruck und Profiltiefe prüfen.
  • Radlagerspiel und Achsaufhängung prüfen.
  • Bremsflüssigkeitstand überprüfen.
  • Verschleiß der Bremsbeläge überprüfen.
  • Stecker und Verkabelung der Sensoren auf Lage, Befestigung und grobe Beschädigungen prüfen.

Anwendung des Diagnosegerätes

  • Diagnosegerät an den 16 poligen OBD-Stecker anschließen. Je nach Fahrzeughersteller und Zulassungszeitpunkt des Fahrzeuges, kann es erforderlich sein, eine andere Diagnosesteckdose und einen zusätzlichen Adapter zu verwenden.
  • Programm auswählen.
  • Fahrzeug auswählen.
  • Kraftstoffart auswählen.
  • Modell auswählen.
  • Gewünschte Funktion auswählen.
  • System auswählen.

 

Abhängig vom verwendeten Diagnosegerät können hier zusätzliche Hinweise auf die im Fahrzeug verbauten Systemvarianten angezeigt werden. Sollte keine eindeutige Zuordnung zum System möglich sein, kann – ohne das jeweilige Steuergerät zu beschädigen – nacheinander ein Diagnoseaufbau mit den angegebenen Steuergeräten durchgeführt werden. Nur das vom Diagnosegerät einwandfrei identifizierte Steuergerät wird die Kommunikation aufbauen.

  • Fehlerdiagnose starten.

 

Eine sichere Kommunikation mit dem Steuergerät setzt einen korrekten Anschluss und eine ausreichende Batteriespannung voraus. Hier ist die vom Steuergerät ausgewertete Batteriespannung von 12,69 Volt gut zu erkennen. Eine unzureichende Versorgungsspannung des Steuergerätes könnte hier ein Hinweis auf einen Mangel an der Verkabelung oder einen Defekt der Fahrzeugbatterie sein.

Fehlerspeicher auslesen

  • In diesem Beispiel wurde der Fehlercode „Drehzahlfühler hinten links“ abgespeichert. Neben dem Zahlencode wird von einigen Diagnosegeräten zusätzlich eine Definition des Fehlercodes angegeben. Dies erleichtert die weiteren Diagnoseschritte.

Details auswerten

  • Hier werden erste Hinweise auf eine mögliche Fehlerursache abgespeichert. Der angegebene Fehlercode weist nicht zwangsläufig auf einen tatsächlichen Defekt des Bauteils hin. Bevor mit dem Austausch von Einzelkomponenten begonnen wird, sollten diese Informationen sorgfältig gelesen werden, um anschließend die weitere Vorgehensweise in der Diagnose festzulegen.

Parameter / Messwertblock auslesen

  • Hier werden die Istwerte zur weiteren Bewertung angezeigt. In diesem Fall sieht man deutlich den fehlerhaften Signalverlauf im Verhältnis zum Sensor HR. Aufgrund der sichtbaren Unregelmäßigkeiten im Signalverlauf kann man den Mangel eingrenzen.

 

Hinweis:
Weist der Signalverlauf keine Unregelmäßigkeiten auf, sollte zunächst der Fehler gelöscht werden. Anschließend mit angeschlossenem Diagnosegerät eine Probefahrt durchzuführen. Hier empfiehlt sich gleichzeitig die Parameter auszuwerten, damit bei wiederholtem Auftreten des Fehlers eine Eingrenzung der Ursache besteht.

Spannungsversorgung überprüfen

  • Hier empfiehlt es sich direkt am Sensorstecker zu messen, um die komplette Leitung zwischen Steuergerät und Sensor zu prüfen.

 

Praxis-Tipp:
Aufgrund der Bauweise des Steckers, ist eine sichere Messung direkt an den Steckkontakten sehr aufwendig. Es kann nützlich sein, sich aus einem alten baugleichen Sensor einen Adapter anzufertigen.

Sensoraufnahme und Impulsring prüfen

  • Sensor ausbauen
  • Sensor und Impulsring auf Beschädigungen prüfen.

 

In unserem Beispiel wurde ein Mangel am Sensorkabel festgestellt: Eine Kabelunterbrechung im Versorgungskabel – verursacht durch eine mechanische Beschädigung – führte zu einem Wackelkontakt am Steckergehäuse.

Raddrehzahlsensor erneuern

  • Sensoraufnahme reinigen. Auflagefläche mit einer Drahtbürste oder wenn erforderlich mit Schmirgelpapier reinigen.
  • Raddrehzahlsensor ersetzen. Bitte achten Sie auf die ordnungsgemäße Verlegung und Befestigung des Sensorkabels.
  • Anzugsdrehmoment beachten. Sollte vom Fahrzeughersteller ein Drehmoment vorgegeben sein, ist dieses einzuhalten.

Fehlerspeicher auslesen

  • Gespeicherten Fehler löschen.
  • Durch die am Fahrzeug durchgeführten Diagnosearbeiten können vom Steuergerät zusätzliche Fehler erkannt werden. Diese müssen vor der Probefahrt gelöscht werden.

Probefahrt durchführen

  • Um nach dem Austausch des Sensors das Raddrehzahlsignal zu kontrollieren, sollte anschließend eine Probefahrt mit angeschlossenem Diagnosegerät – bei gleichzeitiger Auswertung der Parameter – durchgeführt werden.

Endkontrolle

  • Nach der Probefahrt erneut den Fehlerspeicher auslesen. Durch die Systemvernetzung im Fahrzeug wird ein Mangel im ABS-System auch in anderen Steuergeräten abgespeichert. Hier empfiehlt sich eine Gesamtabfrage der Steuergeräte durchzuführen und abgespeicherte Fehler zu löschen.
HINWEIS

Bitte beachten Sie bei allen Prüf- und Diagnosearbeiten immer die Angaben des Fahrzeugherstellers. Hier kann es je nach Hersteller zusätzliche fahrzeugspezifische Prüfmethoden geben, die berücksichtigt werden müssen. Das optimale Zusammenwirken der Faktoren Mensch und Technik ist wichtiger denn je. Nur der kompetente Werkstatt-Fachmann mit aktuellem Know-how, der sein technisches Equipment optimal einzusetzen weiß, ist fit für die Anforderungen der Zukunft.

FEHLERSUCHBAUM RADDREHZAHLSENSOREN: PRAXIS TIPPS

Fehlersuchbaum Raddrehzahlsensoren