سیستم ترمز ضد قفل (anti-lock braking system) یک سیستم ترمز ضد لغزش ایمنی است که در هواپیما و وسایل نقلیه زمینی مانند اتومبیل، موتورسیکلت، کامیون و اتوبوسها استفاده میشود. سیستم ترمز ضد قفل (ABS) در وسیله نقلیه شما، ترمزگیری در چرخها را تنظیم میکند و از قفل شدن آنها جلوگیری میکند. وقتی چرخها قفل میشوند، لاستیکها روی سطوح مرطوب یا لغزنده میلغزند و درنتیجه توانایی شما برای توقف و کنترل فرمان را به خطر میاندازند.
با جلوگیری از قفل شدن چرخ، ABS کشش چرخ را حفظ میکند و به وسیله نقلیه شما اجازه میدهد تا در حالی که شما کنترل چرخ را در دست دارید، زودتر متوقف شوید.
تاریخچه
سیستمهای اولیه
مفهوم ABS به سیستمهای مدرنی که در دهه 1950 معرفی شدند، برمیگردد. به عنوان مثال، در سال 1908، جی. ای. فرانسیس «تنظیمکننده جلوگیری از لغزش برای وسایل نقلیه ریلی» خود را معرفی کرد. در سال ۱۹۲۰، گابریل وویسین، پیشگام فرانسوی در صنعت خودرو و هواپیما، سیستمهایی را آزمایش کرد که فشار ترمز هیدرولیک روی ترمزهای هواپیمایش را تعدیل میکردند تا خطر لغزش لاستیک را کاهش دهند، زیرا ترمزگیری آستانهای در هواپیما تقریباً غیرممکن است. این سیستمها از یک فلایویل و شیر متصل به یک خط هیدرولیک که سیلندرهای ترمز را تغذیه میکند، استفاده میکردند. فلایویل به یک درام متصل است که با همان سرعت چرخ میچرخد. در ترمزگیری معمولی، درام و فلایویل باید با همان سرعت بچرخند. با این حال، هنگامی که سرعت این باعث باز شدن سوپاپ میشود و به مقدار کمی از مایع ترمز اجازه میدهد تا از سیلندر اصلی به مخزن داخلی منتقل شود و فشار روی سیلندر را کاهش داده و ترمزها را آزاد کند. استفاده از درام و فلایویل به این معنی بود که شیر فقط هنگام چرخش چرخ باز میشود. در آزمایش، بهبود ۳۰ درصدی در عملکرد ترمز مشاهده شد، زیرا خلبانان به جای افزایش آهسته فشار برای یافتن نقطه لغزش، بلافاصله ترمزهای کامل را اعمال کردند. مزیت دیگر، حل مشکل لاستیکهای سوخته یا ترکیده بود.
اولین شناخت صحیح از سیستم ABS بعداً توسط مهندس آلمانی کارل واسل صورت گرفت، که سیستم او برای تعدیل قدرت ترمز رسماً در سال ۱۹۲۸ ثبت اختراع شد. با این حال، واسل هرگز یک محصول کاربردی ارائه نداد و رابرت بوش نیز که هشت سال بعد اختراع مشابهی را ثبت کرد، چنین کاری نکرد.
یک سیستم ترمز مشابه به نام Decelostat که از ژنراتورهای جریان مستقیم برای اندازهگیری لغزش چرخ استفاده میکرد، در دهه ۱۹۳۰ در راهآهنها مورد استفاده قرار گرفت. تا سال ۱۹۵۱، Decelostat مبتنی بر چرخ طیار در هواپیماها برای ایجاد ضد لغزش در فرودها مورد استفاده قرار گرفت. این دستگاه ابتدا در ایالات متحده و بعداً توسط انگلیسیها در حال آزمایش بود.
در سال ۱۹۵۸، آزمایشگاه تحقیقات جادهای از یک موتورسیکلت سوپر متئور رویال انفیلد برای آزمایش ترمز ضد قفل مکسارت استفاده کرد. این آزمایشها نشان داد که ترمزهای ضد قفل میتوانند برای موتورسیکلتها که لغزش در آنها عامل بخش زیادی از تصادفات است، بسیار ارزشمند باشند. در بیشتر آزمایشها، مسافت توقف در مقایسه با ترمز چرخ قفل شده، به ویژه در سطوح لغزنده، کاهش یافت که در آن بهبود میتوانست تا ۳۰٪ باشد. با این حال، تونی ویلسون-جونز، مدیر فنی وقت انفیلد، آیندهی کمی برای این سیستم متصور بود و این سیستم توسط شرکت به تولید نرسید.
یک سیستم کاملاً مکانیکی در دههی 1960 به طور محدود در خودرو در ماشین مسابقهای فرگوسن P99، جنسن FF و فورد زودیاک آزمایشی چهارچرخ محرک استفاده شد، اما دیگر مورد استفاده قرار نگرفت؛ این سیستم گران و غیرقابل اعتماد بود.
اولین سیستم ترمز ضد قفل کاملاً الکترونیکی در اواخر دههی 1960 برای هواپیمای کنکورد استفاده شد.
سیستم ABS مدرن در سال 1971 توسط ماریو پالازتی (معروف به "آقای ABS") در مرکز تحقیقات فیات اختراع شد و تقریباً در هر خودرویی به استاندارد تبدیل شد. این سیستم Antiskid نام داشت و حق ثبت اختراع آن به Bosch فروخته شد که آن را ABS نامید.
سیستمهای مدرن
کرایسلر، به همراه شرکت Bendix، یک ABS تمام چرخ کامپیوتری، سه کاناله و چهار حسگر به نام «Brake Sure» را برای مدل 1971 Imperial خود معرفی کرد. این سیستم برای چندین سال پس از آن در دسترس بود، طبق برنامه عمل میکرد و قابل اعتماد بود. در سال 1969، فورد یک سیستم ترمز ضد قفل به نام « Sure-Track» را به عنوان یک آپشن برای چرخهای عقب Lincoln Continental Mark III و Ford Thunderbird معرفی کرد؛ این سیستم در سال 1971 به استاندارد تبدیل شد. سیستم ترمز Sure-Track با کمک Kelsey-Hayes طراحی شد. در سال ۱۹۷۱، جنرال موتورز سیستم ترمز ABS مخصوص چرخهای عقب «ترکمستر» را به عنوان یک آپشن برای مدلهای کادیلاک دیفرانسیل عقب خود معرفی کرد و این آپشن را در اولدزموبیل تورنادو، سیستم ترمز Ture-Trac نامید. در سال ۱۹۷۲، این آپشن در تمام کادیلاکها در دسترس قرار گرفت. در سال ۱۹۷۱، نیسان سیستم EAL (سیستم ضد قفل الکتریکی) توسعه یافته توسط شرکت ژاپنی دنسو را به عنوان یک آپشن برای نیسان پرزیدنت ارائه داد که به اولین ABS الکترونیکی ژاپن تبدیل شد.
در سال ۱۹۷۱، ایمپریال، اولین خودروی تولیدی با سیستم ترمز ضد قفل کامپیوتری برای هر چهار چرخ شد. تویوتا ترمزهای ضد لغزش با کنترل الکترونیکی را در تویوتا کراون با نام ESC (کنترل لغزش الکترونیکی) معرفی کرد. در سال ۱۹۷۶، WABCO توسعه سیستم ترمز ضد قفل را در وسایل نقلیه تجاری برای جلوگیری از قفل شدن در جادههای لغزنده آغاز کرد و به دنبال آن در سال ۱۹۸۶ سیستم ترمز الکترونیکی (EBS) برای وسایل نقلیه سنگین عرضه شد. در سال ۱۹۷۸، مرسدس بنز W116 به عنوان یکی از اولینها، از سال ۱۹۷۸ به بعد از سیستم ترمز ضد قفل چند کاناله الکترونیکی چهار چرخ از Bosch به عنوان یک گزینه استفاده کرد. در سال ۱۹۸۲، هوندا سیستم چند کاناله ALB (ترمز ضد قفل) با کنترل الکترونیکی را به عنوان یک آپشن برای نسل دوم Prelude که در سال ۱۹۸۲ به طور جهانی عرضه شد، معرفی کرد.
در سال ۱۹۸۵، فورد اسکورپیو با سیستم الکترونیکی Teves در سراسر طیف مدلها به عنوان استاندارد به بازار اروپا معرفی شد. به همین دلیل، این مدل در سال ۱۹۸۶ جایزه خودروی سال اروپا را از آن خود کرد که مورد تحسین بسیار خوبی از سوی روزنامهنگاران حوزه خودرو قرار گرفت. پس از این موفقیت، فورد تحقیقات در مورد سیستمهای ضد قفل را برای بقیه محصولات خود آغاز کرد که سایر تولیدکنندگان را نیز به پیروی از این طرح تشویق کرد.
از سال ۱۹۸۷، ABS به عنوان یک تجهیز استاندارد در تمام خودروهای مرسدس بنز استفاده شد.
اجزای کنترل ABS
سیستمهای ترمز ضد قفل دارای یک مدار هیدرولیکی و الکتریکی هستند که با هم کار میکنند تا یک تجربه ترمزگیری ایمن و کنترل شده را فراهم کنند.
سیستم هیدرولیک
این سیستم از پدال ترمز شروع میشود که به یک بوستر ترمز و سیلندر اصلی متصل است. بوستر ترمز با افزایش نیروی اعمال شده به سیلندر اصلی، نیرویی کمکی را فراهم میکند که سپس مایع تحت فشار را به پمپ ABS میفرستد.
ماژول ABS
ماژول/پمپ/کنترلکننده/موتور ABS اطلاعات دریافتی از حسگرهای سرعت چرخ را پردازش میکند تا زمان آزاد کردن فشار ترمز روی چرخی که در شرف قفل شدن است را تعیین کند.
کالیپرهای ترمز: شناور و ثابت
کالیپرهای شناور محبوبترین هستند. آنها فقط در یک طرف پیستون دارند و از پینهای کشویی برای اعمال فشار به هر دو طرف دیسک (روتور) ترمز استفاده میکنند. کالیپرهای ثابت در کاربردهایی با کارایی بالا استفاده میشوند. آنها در دو طرف کالیپر پیستون دارند که به دیسک ترمز فشار وارد میکنند.
سنسورهای سرعت چرخ/سنسورهای ABS
این سنسورها سرعت چرخش چرخها را به واحد کنترل الکترونیکی (ECU) ارائه میدهند. آنها در ترکیب با حلقههای تون، انکودر یا رلوکتور کار میکنند. دو نوع سنسور وجود دارد: فعال و غیرفعال.
حلقههای تون/رلوکتور/انکودر
اینها با چرخ میچرخند و مرجع سرعت و جهت را برای سنسور سرعت چرخ فراهم میکنند. این سیستمها که به شکل چرخ شیاردار، حلقه دندانهدار یا نوار مغناطیسی یافت میشوند، میتوانند بخشی از بلبرینگ چرخ باشند یا به شفت اکسل نصب شوند.
انواع ABS
سه نوع ABS وجود دارد:
- سیستم چهار کاناله
- سیستم سه کاناله
- سیستم تک کاناله
ABS چهار کاناله
این نوع سیستم رایجترین و کارآمدترین سیستم مورد استفاده در خودروهای امروزی است و به ماژول ABS اجازه میدهد تا هر چرخ را به طور مستقل نظارت و کنترل کند. این سیستم بهترین نیروی ترمز را فراهم میکند و در حفظ پایداری خودرو در ترمزهای شدید بسیار مؤثر است. این سیستم همچنین پایه بسیاری از سیستمهای یکپارچه کشش و پایداری دیگر در برخی از خودروها است.
ABS سه کاناله
این سیستم بیشتر در وانتها یافت میشود. چرخهای جلو به طور مستقل کنترل و نظارت میشوند، اما چرخهای عقب به صورت جفت کنترل و نظارت میشوند. هر دو چرخ عقب باید قبل از فعال شدن سیستم در عقب قفل شوند.
ABS تک کاناله
این سیستم در کامیونهای قدیمیتر با ABS چرخ عقب یافت میشود. چرخهای جلو کنترل ABS ندارند.
یک سوپاپ و یک سنسور سرعت چرخ، هر دو چرخ عقب را به صورت جفت، کنترل و نظارت میکنند. قبل از فعال شدن سیستم، هر دو چرخ باید قفل شوند.
فناوریهای ABS
برخی از خودروها سیستم ترمز ضد قفل معمولی را گسترش میدهند تا سیستمهای ایمنی دیگری مانند موارد زیر را نیز شامل شوند:
- TCS (سیستم کنترل کشش)
- ESC (کنترل پایداری الکترونیکی)
- BAS (برنامه کمکی ترمز)
- ESP (برنامه پایداری الکترونیکی)
- اجتناب از برخورد
علائم خرابی ABS
هنگامی که سیستم ترمز ضد قفل از کار میافتد، علائم زیر رایج هستند:
- چراغ هشدار ABS روشن میشود
- چراغ کنترل کشش، کنترل پایداری و یا ترمز دستی نیز ممکن است روشن شود
- کد خطا ذخیره میشود
- ترمزها در سرعتهای پایین میلرزند
- چرخها قفل میشوند
دلایل خرابی ABS
دلایل مختلفی برای خرابی ABS وجود دارد، از جمله:
- سنسور در موقعیت نامناسب یا خیلی دور از حلقه تون، رلوکتور یا انکودر (یعنی وقتی بلبرینگ چرخ ساییده میشود)
- آسیب فیزیکی به سنسور سرعت چرخ
- سیمکشی شکسته
- اتصالات کوتاه داخلی
- آلودگی شدید
- حلقه ABS خورده، ترک خورده یا متورم
- حلقه ABS مسدود شده، آسیب دیده، دندانههای از دست رفته یا دریچهها
تشخیص خرابی
اولین قدم در تشخیص، چراغ روشن ABS روی صفحه کیلومترشمار، استفاده از یک کدخوان است که از طریق پورت OBD2 خودرو متصل شده است تا مشخص شود کدام کدهای خطا ذخیره شدهاند. کدهای خطا به شما کمک میکنند تا به ناحیهای از سیستم که باعث نقص میشود، هدایت شوید.
کدهای ABS معمولاً با حرف C شروع میشوند و به دنبال آن چهار عدد قرار میگیرند. پس از مشخص شدن نقص، باید روش تشخیصی مناسب برای اصلاح نقص اعمال شود.
نکات و ترفندهای نصب
- قبل از انجام هرگونه آزمایش یا جداسازی قطعات، مهم است که ابتدا نوع سنسور مورد استفاده را بفهمید.
- هنگام نصب هر قطعهای که مربوط به ABS است، مراقب باشید که به سنسور ABS، سیمها یا کانکتور آسیب نرسانید.
- هرگز مجموعههای توپی را با کابل ABS جابجا یا آویزان نکنید.
- همیشه کابلها و کانکتورهای سنسور سرعت چرخ را به درستی مسیریابی و ایمن کنید.
- هنگام نصب یاتاقان نسل اول، همیشه بررسی کنید که حلقه انکودر در کدام سمت قرار دارد و آن را با استفاده از آداپتور با اندازه صحیح، در جهت مناسب نصب کنید.
- همچنین توصیه میشود که هرگونه انکودر مغناطیسی را با استفاده از کارت تست مغناطیسی بررسی کنید.