سیستم ترمز ضد قفل یا ABS چیست؟

سیستم ترمز ضد قفل به عنوان ترمز ضد لغزش (ABS) شناخته می شود ، یک سیستم ایمنی خودرو است که از قفل شدن چرخها در هنگام ترمز و همچنین از سر خوردن کنترل نشده خودرو جلوگیری می کند. سیستم ABS مدرن امکان فرمان پذیری خودرو را هنگام ترمز فراهم می سازد که در صورت ترمز ناگهانی کنترل بیشتری بر وسیله نقلیه داشته باشیم. از جمله مزایای اصلی استفاده از سیستم ABS در خودرو این است که علاوه بر کنترل بهتر بر وسیله نقلیه ؛ فاصله توقف در سطوح خشک و لغزنده را نیز کاهش می دهد. (برای آشنایی بیشتر با سیستم ترمز و انواع آن، یشنهاد می شود مقاله درج شده در این راستا را مطالعه بفرمایید)

بدون سیستم ABS ، حتی یک راننده حرفه ای نیز نمی تواند در هنگام ترمزگیری ناگهانی ، از لغزندگی خودرو و خارج شدن کنترل آن روی سطوح خشک و لغزنده جلوگیری کند. اما با استفاده از سیستم ABS ، یک فرد عادی هم می تواند به راحتی از لغزندگی خودرو جلوگیری کرده و در هنگام ترمز گیری کنترل بهتری در فرمان خودرو خود داشته باشد.

اصل کار

سیستم ترمز ABS بر اساس ترمز آستانه ای و ترمز کادنسی (cadence) انجام می شود. ترمز کادنس و ترمز آستانه ای تکنیکی است که در آن راننده ترمز می گیرد و قبل از قفل شدن چرخ آن را رها می کند و مجدد ترمز می گیرد و دوباره قبل از قفل کردن لاستیک، آزاد می کند. این فرایند فشردن و رها سازی ترمزهای چرخ به صورت نبض انجام می شود تا از قفل شدن لاستیک ها جلوگیری کرده و از لغزش خودرو جلوگیری کند. رانندگان از این روش را برای دستیابی به کنترل بهتر بر روی وسیله نقلیه در هنگام ترمزگیری فوری و جلوگیری از لغزش وسیله نقلیه استفاده می کند. سیستم ABS برای جلوگیری از قفل شدن چرخ و سر خوردن وسیله هنگام استفاده از ترمز ، به طور خودکار این عملکرد را کنترل می کند و نیازی به فشردن پالس پالس پدال توسط راننده نیست.

چرا سیستم ترمز ضد قفل (ABS) در وسایل نقلیه ضروری است؟

برای درک بهتر این موضوع لازم است مثالی بزنیم. تصویر کنید هنگامی که اتومبیلی در بزرگراه درحال راندن است و ناگهان مانعی پیش روی او قرار می گیرد راننده مجبور است با قدرت کامل پدال ترمز را بفشارد. با این کار چرخ های ماشین قفل شده و ماشین در جاده شروع به لغزش می کند ضمن اینکه در هنگام لغزش ، راننده کنترل فرمان خود را از دست می دهد و نمی تواند ماشین را در مسیر مناسب و امنی که می خواهد حرکت دهد. سرانجام احتمالا به آن مانع یا خودرو های اطراف خود برخورد کرده و یک فاجعه رخ میدهد …

اکنون بیایید وضعیت دیگری را شرح دهیم ، تصور کنید شما در حال رانندگی با اتومبیلی هستید که مجهز به سیستم ترمز ضد قفل است. در جاده با مانعی روبرو شده اید و ناگهان لازم است ترمز بگیرید. اما این بار سیستم ABS اتومبیل شما از قفل شدن چرخ جلوگیری کرده و خودرو شما سر نمی خورد. اکنون می توانید فرمان خود را کنترل کرده و از برخورد ماشین به مانع جلوگیری کنید. به این ترتیب اهمیت ترمز abs مشخص می شود و از تصادف جلوگیری می کند.

اجزای اصلی سیستم ABS

این ترم چهار بخش اصلی دارد
1. حسگرهای سرعت
2. سوپاپ ها
3. پمپ
4. کنترل کننده

1. حسگرهای سرعت
   برای محاسبه شتاب و کاهش سرعت چرخ استفاده می شود. این بخش شامل یک چرخ دندانه دار و یک سیم پیچ الکترومغناطیسی یا یک آهنربا و یک سنسور Hall Effect (اثر هال) برای تولید سیگنال است. وقتی چرخ یا دیفرانسیل خودرو می چرخد ، باعث ایجاد میدان مغناطیسی در اطراف سنسور می شود. نوسان در این میدان مغناطیسی ولتاژ را در سنسور ایجاد می کند. این ولتاژ تولید شده سیگنال ها را به کنترل کننده می فرستد. با کمک ولتاژ کنترل کننده، حسگرهای سرعت شتاب و کاهش سرعت چرخ ها را می خوانند.
2.  سوپاپ ها
   همه ترمزهای ABS دارای یک سوپاپ است. با توجه به شرایط و عملکرد سیستم ، سوپاپ در سه موقعیت کار می کند.
   در موقعیت یک ، سوپاپ باز می ماند. و فشار سیلندر اصلی از طریق آن به ترمز منتقل می شود.
   در موقعیت دو ، سوپاپ خط را مسدود کرده و ترمز را از سیلندر اصلی جدا می کند. و این از افزایش بیشتر فشار بر روی ترمزها جلوگیری می کند. وقتی راننده ترمز شدیدتری می گیرد سوپاپ در موقعیت دوم عمل می کند.
   در موقعیت سه ، مقداری از فشار ترمز توسط سوپاپ آزاد می شود.
   گرفتگی سوپاپ عمده ترین مشکل در ABS است. با گرفتگی سوپاپ، باز و بسته شدن یا تغییر موقعیت سوپاپ مشکل می شود. وقتی سوپاپ در شرایط غیرفعال باشد ، مانع از کنترل فشار بر روی ترمزها می شود.
3. پمپ
   پمپ برای بازگرداندن فشار به ترمزهای هیدرولیک پس از آزاد شدن فشار سوپاپ استفاده می شود. وقتی کنترل کننده لغزش چرخ تشخیص دهد ، سیگنال هایی را برای آزاد شدن سوپاپ ارسال می کند. سوپاپ پس از آزاد كردن فشار وارد شده حاصل از فشردن پدال ، فشار متناسبی را به سیستم ترمز بازمی گرداند. کنترل کننده وضعیت پمپ را تعدیل (تنظیم) می کند تا فشار مطلوب را ایجاد کرده و از لغزش چرخ کاسته شود
4. کنترل کننده
   کنترلر استفاده شده در سیستم ABS از نوع ECU است. وظیفه اصلی آن دریافت اطلاعات از هر سنسور سرعت چرخ به صورت جداگانه است و اگر چرخ چرخش خود را با زمین از دست بدهد ، سیگنالی برای کنترل کننده ارسال می شود تا نیروی ترمز (EBD) را محدود کند و تعدیل کننده ABS را فعال کند. مدولاتور ABS فعال سوپاپ های ترمز را روشن و خاموش کرده و فشار ترمزها را تغییر می دهد.

کارکرد سیستم ترمز ضد قفل (ABS)

کنترل کننده (ECU – واحد کنترل الکترونیکی) سیگنال را از هر یک از حسگرهای سرعت چرخ می خواند.
از آنجایی که ترمزها به طور ناگهانی توسط راننده اعمال می شوند ، این باعث می شود چرخ خیلی سریع کاهش سرعت دهد و ممکن است باعث قفل شدن شود.
همانطور که ECU سیگنالی را نشان می دهد که نشان از کاهش سریع سرعت چرخ است ، این سیگنال را به سوپاپ می فرستد که باعث بسته شدن سوپاپ شده و فشار به لنت ترمز کاهش می یابد و در نتیجه از قفل شدن چرخ جلوگیری می کند.
دوباره چرخ شروع به شتاب گرفتن می کند ، دوباره سیگنال به کنترل کننده ارسال می شود ، این بار سوپاپ باز می شود، فشار بر روی لنت ترمز را افزایش می دهد و ترمزها اعمال می شود ، این روال تکرار شده و سرعت چرخ را کاهش می دهد و سعی می شود ضمن جلوگیری از قفل ناگهانی چرخ ها، وسیله متوقف شود.
وقتی راننده بصورت ناگهانی و محکم ترمز را میفشارد، این فرآیند استفاده از ترمز و رها کردن آن 15 بار در ثانیه اتفاق می افتد . ضمن اینکه از قفل شدن چرخ جلوگیری شده و سر خوردن وسیله نقلیه نیز اتفاق نخواهد افتاد. در هنگام ترمزگیری با سیستم ABS ، راننده می تواند وسیله نقلیه را هدایت کند و خطر تصادف خودرو را کاهش می یابد.

چطور متوجه عملکرد صحیح سیستم ABS شویم؟

هنگامی که سیستم ABS در حال کار است ، توسط راننده از طریق ضربان در پدال ترمز احساس می شود. این اتفاق به دلیل باز و بسته شدن سریع سوپاپ ها اتفاق می افتد. عملکرد ضربان دار پدال به راننده می گوید که سیستم ABS خودرو وی بدون مشکل در حال کار است. هرگونه نقص در سیستم ABS در داشبورد خودرو نشان داده شده و با رفع کامل عیب مجددا کار خواهد کرد.

مزایای ترمز ABS

از قفل شدن چرخ جلوگیری میکند، که در نتیجه احتمال سر خوردن خودرو را از بین می برد
لغزندگی خودرو کاملاً حذف می شود که نتیجه آن کنترل عالی در هنگام ترمزگیری است
کنترل بهتر فرمان با سیستم ABS بدست حاصل خواهد شد
احتمال تصائفات را 30٪ کاهش می دهد.

معایب ترمز ABS

یک وسیله نقلیه مجهز به ABS در مقایسه با خودروی فاقد آن؛ هزینه زیادی را خواهد داشت

مروری بر تاریخچه ترمز ضد قفل

معرفی سیستم ترمز ضد قفل در سال 1978 نحوه رانندگی ما را برای همیشه تغییر داد. نه تنها اولین نوآوری بود که می توانست به شما کمک کند تا از تصادف جلوگیری شود، بلکه دریچه جدید از فناوری مدرن با عملکردی را که امروزه از آن لذت می بریم را به روی ما باز کرد. ایده ABS ایده جدیدی بود که بوش و دایملر سرانجام در اواخر دهه 70 آن را مطرح کردند.

قبل از جنگ جهانی دوم ، مهندسان فرانسوی و آلمانی (از جمله رابرت بوش) چندین سیستم ضد لغزش را برای صنایع راه آهن و هواپیمایی آزمایش کردند. در دهه 50 ، پیشگام ترمز دیسکی Dunlop با سیستمی روبرو شد که می تواند عملکرد ترمز RAF را تا 30 درصد بهبود بخشد. سیستم ترمز ضد قفل ماکسارت (Maxaret) نیز بر روی نمونه های اولیه موتور قرار داده شد و در دهه 60 ، تحقیقات فرگوسن (Ferguson) از آن در اولین اتومبیل چهار چرخ متحرک فرمول یک جهان مجهز به Climax استفاده کرد. هنگامی که یک سیستم ضد قفل با کنترل الکترونیکی پیشرفته برای کنکورد (Concorde) ساخته شد ، به نظر می رسید که انگلیسی ها به اوج فناوری رسیده اند. اما گرچه هزینه ای برای جت با توانایی 2.04 ماخ مسئله ای نبود ، اما ساخت ارزان و قابل اعتماد ABS برای تولید جریان اصلی خودرو به عهده آلمانی ها افتاد.

کار در دایملر (Daimler) از اوایل سال 1953 آغاز شد ، زمانی که هانس شارنبرگ (Hans Scherenberg) ، رئیس وقت طراحی مرسدس بنز ، برای ثبت اختراع در سیستم درخواست کرد تا از قفل شدن چرخ های وسیله نقلیه تحت ترمز سخت جلوگیری کند. چالش این بود که ، در مقایسه با هواپیمایی و راه آهن ، خودرو به سنسورهای بیشتری و پردازش سیگنال سریعتری نیاز دارد. اجزای مورد نیاز برای ثبت کاهش سرعت و شتاب چرخ ها بدون خطا ، از جمله در هنگام پیچ روی سطوح نامنظم و در شرایط یخ بندان است.

در سال 1963 ، دایملر-بنز شروع به کار روی اولین سیستم کنترل ترمز الکترو هیدرولیکی خود کرد. در سال 1966 ، این شرکت همکاری با متخصص الکترونیک هایدلبرگ Teldix را آغاز کرد که بعداً توسط بوش اداره شد. اولین بار در سال 1970 ، هانس شارنبرگ “سیستم ضد قفل مرسدس بنز / Teldix” آنالوگ-الکترونیکی را در پیست آنتورتوركهایم به نمایش در آورد.

البته سایر مهندسان نیز در کشورهای دیگر مشغول بودند. کرایسلر با شرکت Bendix همکاری کرد تا یک سیستم ABS به نام “Sure Brake” برای امپریال 1971 خود ارائه دهد. ظاهراً این سیستم تا حدودی نیز موثر بوده است.

در ژاپن ، دنسو (Denso) سیستم ضد قفل خود را برای رئیس جمهور در خودروهای نیسان توسعه داد ، در حالی که تویوتا سیستم مشابهی را برای تاج 1971 تولید کرد.

با این حال ، تیم بنز بازهم فراتر رفت. آنها احساس کردند که برای تولید انبوه ABS چهار کاناله وسیله نقلیه، به یک کنترل کننده دیجیتال نیاز دارند. به گفته مهندس یورگن پل ، رئیس پروژه ABS در مرسدس بنز ، تصمیم گرفت برای استفاده از میکروالکترونیک دیجیتال برای سیستم نسل دوم را تست کند و این شروع یک موفقیت واقعی در توسعه این سیستم ترمز بود.

منابع:

بررسی میدانی متخصصان آنلاین تایر

roadandtrack.com

mechanicalbooster.com