مقدمه

نگاهی اجمالی بر تاریخچه توسعه و تکامل سیستم ترمز ضدقفل

ایده بکارگیری سیستم ترمز ضد قفل، از اوایل قرن نوزدهم میلادی مطرح شد و نخستین بار چنین سیستمی در وسایل حمل و نقل ریلی در ایالات متحده آمریکا توسط شرکت Westinghouse Air Brake مورد استفاده قرار گرفت.  این سیستم در ابتدا با نام سیستم ترمز ضد لغزش (به انگلیسی : Anti-Skid Braking System) شناخته می‌شد چرا که هدف از بکارگیری آن، جلوگیری از قفل شدن چرخ ها نبود، بلکه این سیستم، از قفل ماندن چرخ ها ممانعت می کرد. با گذشت زمان و آشکار شدن مزایا و قابلیت ها، این سیستم با هدف کاهش خط ترمز، کاهش میزان ساییدگی و جلوگیری از ترکیدگی چرخ ها در هواپیماها نیز بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. در دهه ۱۹۵۰ میلادی، شرکت Dunlop Maxaret توانست این فناوری را با هدف حفظ مانورپذیری و کنترل پایداری به هنگام ترمزگیری، وارد بازار موتورسیکلت ها و خودروهای شهری کند اما در آن دوران به علت عدم بلوغ صنعت نیمه هادیها و توسعه سیستمهای الکترونیکی، سیستم های ترمز ضدقفل معرفی شده از نوع مکانیکی و هیدرولیکی بودند. این سیستم های ضد قفل گرانقیمت به علت کندی سیستمهای مکانیکی، قادر به واکنش سریع در مقابل تغییرات شدید در شرایط بحرانی نبودند و لذا مورد توجه قرار نگرفتند.

با پیشرفت صنعت نیمه هادیها از اوایل دهه ۱۹۶۰ میلادی، زمینه برای جایگزینی سیستم های مکانیکی با سیستم های الکترونیکی فراهم شد. در سال  ۱۹۶۹ میلادی، شرکت آلمانی Teldix پس از پنج سال تحقیق و کار مداوم توانست یک نمونه سیستم ترمز ضد قفل کنترل الکترونیکی ابداع نماید که در آن هر چهار چرخ مستقل از یکدیگر کنترل می گردید. این سیستم ترمز که به نام «ABS1» شناخته شد، با استقبال شدیدی در صنعت خودرو مواجه شد و توانست مجموعه گسترده ای از تست های زمستانی را پاس نماید اما متاسفانه لوازم الکترونیکی آنالوگ موجود در آن زمان، الزامات ایمنی سیستم ترمز را برآورده نمیکردند، چرا که قطعات الکترونیکی در تست های انجام شده به اندازه کافی دوام نداشتند.

شرکت آلمانی بوش که از مدت ها قبل به دنبال توسعه سیستم های ترمز ضدقفل بود، از سال ۱۹۷۳ میلادی به مرور، اقدام به خرید سهام شرکت Teldix نمود و توانست با خرید تمام سهام این شرکت، آن را به تملک خود درآورد. شرکت بوش به کمک نقطه قوت خود در توسعه و تولید قطعات الکترونیکی با کیفیت و با دوام، توانست در سال ۱۹۷۸ میلادی از اولین نمونه سیستم ترمز ضدقفل تجاری با نام «ABS2» رونمایی کند. این سیستم توسط شرکت های خودروسازی مختلفی همچون شرکت مرسدس بنز مورد استفاده قرار گرفت. با این موفقیت، تلاش شرکت بوش برای توسعه و تکامل این سیستم ادامه یافت و در سال های بعد، نسخه های بعدی از این سیستم رونمایی شد. به موازات شرکتهای دیگری نیز اقدام به تولید و توسعه این فناوری نمودند. سیستم های مدرن ترمز ضدقفل (ABS) از سال ۲۰۰۴ میلادی در خودروهای سواری اروپا و از سال ۲۰۱۳ میلادی در خودروهای امریکا به عنوان استاندارد اجباری مورد استفاده قرار گرفتند.

سیستم ترمز ضدقفل (ABS)

معرفی کارکرد و اجزای تشکیل دهنده سیستم به همراه شرح مزایای بکارگیری آن

به عنوان یک عبارت کلی، سیستم ترمز ضد قفل (ABS)، از قفل شدن چرخ‌های وسایل نقلیه به هنگام ترمزگیری شدید در جاده های لغزنده جلوگیری می نماید اما در یک تعریف دقیقتر می توان گفت این سیستم با پایش لحظه ای سرعت هر یک از چرخ ها بصورت مستقل، از قفل ماندن چرخ ها جلوگیری می نماید. در واقع این سیستم نمی تواند مانع قفل شدن چرخ گردد اما به محض قفل شدن چرخ، با کاهش نیروی ترمزی از قفل ماندن چرخ جلوگیری می کند. از آنجا که تشخیص قفل شدن و کاهش نیروی ترمزی در چند میلی ثانیه روی میدهد از منظر ناظر بیرونی، به نظر می رسد این سیستم مانع از قفل شدن چرخ می شود. از آنجا که سیستم ترمز ضدقفل برای موتورسیکلت و دوچرخه حالت ساده شده ای از سیستم ترمز ضدقفل برای خودرو به شمار می رود، برای آگاهی از چگونگی عملکرد این سیستم، پیشنهاد می شود مطلب دیگری با عنوان سیستم ترمز ضدقفل (ABS) را مطالعه نمائید.

بکارگیری سیستم ترمز ABS در موتورسیکلت باعث می‌شود تا موتورسوار در هنگام ترمزگیری تعادل موتورسیکلت را حفظ کند، مسافت (خط) ترمز کاهش یابد و حتی در جاده‌های خیس یا شنی، چسبندگی لازم وجود داشته باشد. با توجه به این مزایا و به منظور کاهش حوادث و سوانح رانندگی با موتورسیکلت، وجود سیستم ترمز ABS روی تمام موتورسیکلت‌های بالای ۱۲۵ سی‌سی از سال ۲۰۱۲ میلادی در اروپا الزامی شده است. علت الزامی نبودن این سیستم برای موتورسیکلت‌های کوچکتر، عدم وجود فضای کافی برای نصب این سیستم، زیبایی ظاهری موتورسیکلت، کاربرد و محیط استفاده از موتورسیکلت و مباحث قیمتی است. لازم است توجه گردد که در برخی کاربردها بکارگیری این سیستم موجب کاهش کارایی استفاده از موتورسیکلت می گردد یا آنکه اساساً استفاده از موتورسیکلت در آن کلاس غیراقتصادی می شود. به عنوان نمونه نصب سیستم ABS روی موتور گازی، اسکوتر، دوچرخه و برخی موتورسیکلت های کوچک که سرعت و شتاب بالایی ندارند اساساً اقتصادی نیست و در برخی کاربردها همچون موتورسیکلت های اسپرت، Off-Road و… سر خوردن چرخ عقب در مسیرهای خاکی منجر به بهبود کنترل موتور توسط موتورسوار می شود و عملکرد سیستم ABS میتواند نتیجه عکس به دنبال داشته باشد. در ویدیوی زیر، مزایای بکارگیری سیستم ABS روی موتورسیکلت بصورت یک آزمایش نشان داده شده است.

در شکل زیر، اجزای اصلی سیستم ترمز ضدقفل برای موتورسیکلت شامل سنسورهای ABS چرخ و مدولاتور ترمز نشان داده شده است. بطور خلاصه، سرعت چرخ ها به صورت لحظه ای توسط سنسورهای ABS محاسبه و به ECU مدولاتور ترمز منتقل می گردد. ECU با پردازش این مقادیر و محاسبه مقادیر لغزش لحظه ای، قفل شدن چرخ را شناسایی و بلافاصله با فرمان به شیرهای بلوک هیدرولیک و کاهش نیروی ترمزی اعمالی به چرخ، منجر به آزاد شدن چرخ می شود. در ادامه مجدداً با اعمال نیروی ترمزی به چرخ، کاهش سرعت موتورسیکلت رخ میدهد. از آنجا که این سیکل در هر ثانیه بین ۳۰ تا ۵۰ بار تکرار می شود، قدرت مانورپذیری و کاهش خط ترمز محقق می گردد.