System antywłamaniowy - Anti-lock braking system

Symbol ABS
Hamulce ABS w motocyklu BMW

Zapobiegający blokowaniu kół podczas hamowania ( ABS ) jest bezpieczeństwo anty poślizg układu hamulcowego używany w samolotach i na lądowych pojazdów , takich jak samochody , motocykle , ciężarówki i autobusy . ABS działa poprzez zapobieganie koła blokowaniu się podczas hamowania, a tym samym utrzymanie pociągowej kontakt z nawierzchnią drogi i pozwala kierowcy zachować większą kontrolę nad pojazdem.

ABS to zautomatyzowany system, który wykorzystuje zasady hamowania progowego i hamowania kadencją , techniki, które były kiedyś praktykowane przez wprawnych kierowców, zanim ABS stał się powszechny. ABS działa znacznie szybciej i skuteczniej niż większość kierowców. Chociaż ABS ogólnie zapewnia lepszą kontrolę nad pojazdem i skraca drogę hamowania na suchej i niektórych śliskich nawierzchniach, na luźnych nawierzchniach żwirowych lub pokrytych śniegiem ABS może znacznie wydłużyć drogę hamowania , jednocześnie poprawiając kontrolę nad kierowaniem. Odkąd ABS został wprowadzony do pojazdów produkcyjnych, takie systemy stały się coraz bardziej wyrafinowane i skuteczne. Nowoczesne wersje mogą nie tylko zapobiegać blokowaniu się kół podczas hamowania, ale mogą również zmieniać nachylenie hamulców przód-tył. Ta ostatnia funkcja, w zależności od jej konkretnych możliwości i implementacji, jest znana jako elektroniczny rozkład siły hamowania , system kontroli trakcji , wspomaganie hamowania awaryjnego lub elektroniczna kontrola stabilności (ESC).

Historia

Wczesne systemy

Koncepcja ABS wyprzedza nowoczesne systemy wprowadzone w latach 50. XX wieku. Na przykład w 1908 roku JE Francis wprowadził swój „Regulator zapobiegający poślizgowi pojazdów szynowych”.

W 1920 roku Gabriel Voisin, francuski pionier samochodów i samolotów, eksperymentował z systemami, które modulowały hydrauliczne ciśnienie hamowania w hamulcach jego samolotu, aby zmniejszyć ryzyko poślizgu opon, ponieważ hamowanie progowe w samolocie jest prawie niemożliwe. Systemy te wykorzystywały koło zamachowe i zawór przymocowane do przewodu hydraulicznego, który zasila cylindry hamulcowe. Koło zamachowe jest przymocowane do bębna, który porusza się z taką samą prędkością jak koło. Podczas normalnego hamowania bęben i koło zamachowe powinny obracać się z tą samą prędkością. Jednak gdy koło zwalnia, bęben robi to samo, pozostawiając koło zamachowe obracające się z większą prędkością. Powoduje to otwarcie zaworu, pozwalając niewielkiej ilości płynu hamulcowego ominąć cylinder główny do lokalnego zbiornika, obniżając ciśnienie w cylindrze i zwalniając hamulce. Zastosowanie bębna i koła zamachowego oznaczało, że zawór otwierał się tylko wtedy, gdy koło się obracało. Podczas testów zauważono 30% poprawę skuteczności hamowania, ponieważ piloci natychmiast zastosowali pełne hamulce zamiast powoli zwiększać ciśnienie w celu znalezienia punktu poślizgu. Dodatkową korzyścią była eliminacja przepalonych lub pękniętych opon.

Pierwsze właściwe rozpoznanie systemu ABS nastąpiło później wraz z niemieckim inżynierem Karlem Waesselem, którego system modulacji siły hamowania został oficjalnie opatentowany w 1928 roku. Jednak Wessel nigdy nie opracował działającego produktu, podobnie jak Robert Bosch, który wyprodukował podobny patent przez osiem lat później.

Na początku lat pięćdziesiątych system antypoślizgowy Dunlop Maxaret był szeroko stosowany w lotnictwie w Wielkiej Brytanii, w samolotach takich jak Avro Vulcan i Handley Page Victor , Vickers Viscount , Vickers Valiant , English Electric Lightning , de Havilland Comet 2c , de Havilland Sea Vixen i późniejsze samoloty, takie jak Vickers VC10 , Hawker Siddeley Trident , Hawker Siddeley 125 , Hawker Siddeley HS 748 i pochodne British Aerospace ATP i BAC One-Eleven oraz holenderski Fokker F27 Friendship (który niezwykle miał haj Dunlopa). ciśnieniowy (200 Bar) układ pneumatyczny w miejsce hydrauliki hamowania, sterowania przednimi kołami i chowania podwozia), standardowo wyposażony w Maxareta. Maxaret, skracając drogę hamowania nawet o 30% na oblodzonych lub mokrych nawierzchniach, wydłużył również żywotność opon i miał tę dodatkową zaletę, że umożliwiał starty i lądowania w warunkach, które w ogóle uniemożliwiałyby latanie samolotami nie wyposażonymi w Maxaret.

W 1958 r. motocykl Royal Enfield Super Meteor został użyty przez Laboratorium Badań Drogowych do przetestowania układu zapobiegającego blokowaniu się hamulców Maxaret. Eksperymenty wykazały, że hamulce przeciwblokujące mogą mieć dużą wartość dla motocykli, w przypadku których w poślizgu dochodzi do dużego odsetka wypadków. W większości testów drogi hamowania zostały skrócone w porównaniu z hamowaniem zablokowanymi kołami, szczególnie na śliskich nawierzchniach, gdzie poprawa mogła wynieść nawet 30 procent. Ówczesny dyrektor techniczny Enfield, Tony Wilson-Jones, nie widział jednak w tym systemie niewiele przyszłości i nie został on wprowadzony do produkcji przez firmę.

W pełni mechaniczny system miał ograniczone zastosowanie w samochodach w latach 60. w samochodzie wyścigowym Ferguson P99 , Jensen FF i eksperymentalnym Fordzie Zodiac z napędem na wszystkie koła , ale nie znalazł dalszego zastosowania; system okazał się drogi i zawodny.

Pierwszy w pełni elektroniczny układ przeciwblokujący został opracowany pod koniec lat 60. dla samolotu Concorde .

Nowoczesny system ABS został wynaleziony przez Mario Palazzettiego (znanego jako „Mister ABS”) w Centrum Badawczym Fiata i jest obecnie standardem w każdym samochodzie. System nazwano Antiskid, a patent został sprzedany firmie Bosch, która nazwała go ABS.

Nowoczesne systemy

Samochód z naklejką z tyłu informującą o posiadaniu funkcji ABS i EBD.

Chrysler , wraz z Bendix Corporation , wprowadził skomputeryzowany, trzykanałowy, czteroczujnikowy ABS na wszystkie koła o nazwie „Sure Brake” dla modelu Imperial z 1971 roku . Był dostępny przez kilka lat, działał zgodnie z przeznaczeniem i okazał się niezawodny. W 1969 1/2, Ford wprowadził system zapobiegający blokowaniu się kół podczas hamowania o nazwie „Sure-Track” na tylnych kołach Lincoln Continental Mark III i Ford Thunderbird , jako opcję; stał się standardem w 1971 roku. Układ hamulcowy Sure-Track został zaprojektowany z pomocą Kelsey-Hayes. W 1971 roku General Motors wprowadził ABS „Trackmaster” tylko na tylne koła jako opcję w swoich modelach Cadillac z napędem na tylne koła i Oldsmobile Toronado . W tym samym roku Nissan zaoferował EAL (Electro Anti-lock System) opracowany przez japońską firmę Denso jako opcję dla prezydenta Nissana , który stał się pierwszym elektronicznym ABS w Japonii .

1971: Imperial stał się pierwszym samochodem produkcyjnym z komputerowym układem przeciwblokującym na 4 koła. Toyota wprowadziła elektronicznie sterowane hamulce antypoślizgowe w Toyocie Crown . W 1972 roku Triumph 2500 Kombi z napędem na cztery koła były standardowo wyposażone w systemy elektroniczne Mullard . Takie samochody były jednak bardzo rzadkie i bardzo niewiele przetrwało do dziś.

1971: Pierwsze zastosowanie w ciężarówce: system „Antislittamento” opracowany przez Fiat Veicoli Industriali i zainstalowany w ciężarówce Fiata model 691N1.

1976: WABCO rozpoczęło opracowywanie układu zapobiegającego blokowaniu kół podczas hamowania w pojazdach użytkowych, aby zapobiec blokowaniu się na śliskich drogach, a następnie w 1986 r. elektronicznego układu hamulcowego (EBS) do pojazdów ciężarowych.

1978: Mercedes-Benz W116 Jako jeden z pierwszych, od 1978 roku jako jeden z pierwszych zastosował elektroniczny wielokanałowy system zapobiegający blokowaniu kół (ABS) firmy Bosch .

1982: Honda wprowadziła elektronicznie sterowane wielokanałowe hamulce ALB (Anti Locking Brakes) jako opcję dla drugiej generacji Prelude, wprowadzonej na rynek w 1982 roku. Dodatkowe informacje: Generalny agent Hondy w Norwegii wymagał, aby wszystkie Prelude na rynek norweski posiadały System ALB w standardzie, dzięki czemu Honda Prelude jest pierwszym samochodem dostarczanym w Europie z ABS w standardzie. Norweski agent generalny dodał również szyberdach i inne opcje, które będą standardowym wyposażeniem w Norwegii, dodając więcej luksusu marce Honda. Jednak norweski system podatkowy sprawił, że dobrze wyposażony samochód był bardzo drogi, a sprzedaż wiązała się z wysokimi kosztami. Od 1984 roku system ALB, podobnie jak inne opcjonalne elementy Hondy, nie był już standardem w Norwegii.

W 1985 roku Ford Scorpio został wprowadzony na rynek europejski ze standardowym systemem elektronicznym Teves w całej gamie. Za to model został nagrodzony prestiżową nagrodą Europejskiego Samochodu Roku w 1986 roku, z bardzo przychylnym uznaniem dziennikarzy motoryzacyjnych. Po tym sukcesie Ford rozpoczął badania nad systemami Anti-Lock dla pozostałych części swojej gamy, co zachęciło innych producentów do pójścia w ich ślady.

Od 1987 roku ABS jest standardowym wyposażeniem wszystkich samochodów Mercedes-Benz . Lincoln poszedł w jego ślady w 1993 roku.

W 1988 roku BMW wprowadziło pierwszy motocykl z elektrohydraulicznym ABS: BMW K100 . Yamaha wprowadziła model FJ1200 z opcjonalnym ABS w 1991 roku. Honda poszła w ich ślady w 1992 roku, wprowadzając swój pierwszy motocyklowy ABS w modelu ST1100 Pan European. W 2007 roku Suzuki wypuściło GSF1200SA (Bandit) z ABS. W 2005 roku Harley-Davidson zaczął oferować opcję ABS w motocyklach policyjnych.

Operacja

Sterownik przeciwblokujący jest również znany jako CAB (Controller Anti-lock Brake).

Zazwyczaj ABS zawiera centralną elektroniczną jednostkę sterującą (ECU), cztery czujniki prędkości kół i co najmniej dwa zawory hydrauliczne w układzie hydraulicznym hamulców . ECU stale monitoruje prędkość obrotową każdego koła; jeśli wykryje koło obracające się znacznie wolniej niż prędkość pojazdu, stan wskazujący na zbliżającą się blokadę koła, uruchamia zawory w celu zmniejszenia ciśnienia hydraulicznego do hamulca na uszkodzonym kole, zmniejszając w ten sposób siłę hamowania na tym kole; koło obraca się wtedy szybciej. I odwrotnie, jeśli ECU wykryje, że koło obraca się znacznie szybciej niż inne, ciśnienie hydrauliczne hamulca do koła jest zwiększane, aby siła hamowania była ponownie zastosowana, spowalniając koło. Proces ten jest powtarzany w sposób ciągły i może być wykryty przez kierowcę poprzez pulsację pedału hamulca. Niektóre układy przeciwblokujące mogą włączać lub zwalniać ciśnienie hamowania 15 razy na sekundę. Z tego powodu koła samochodów wyposażonych w ABS są praktycznie niemożliwe do zablokowania nawet podczas panicznego hamowania w ekstremalnych warunkach.

ECU jest zaprogramowany tak, aby ignorować różnice w prędkości obrotowej kół poniżej krytycznego progu, ponieważ gdy samochód skręca, dwa koła w kierunku środka zakrętu obracają się wolniej niż dwa zewnętrzne. Z tego samego powodu w praktycznie wszystkich pojazdach drogowych stosuje się mechanizm różnicowy .

Jeśli usterka wystąpi w którejkolwiek części układu ABS, na tablicy przyrządów pojazdu zwykle zapali się lampka ostrzegawcza, a układ ABS zostanie wyłączony do czasu usunięcia usterki.

Nowoczesny ABS stosuje indywidualne ciśnienie hamowania na wszystkie cztery koła poprzez system kontroli czujników montowanych w piaście i dedykowanego mikrokontrolera . ABS jest oferowany lub jest standardem w większości produkowanych obecnie pojazdów drogowych i stanowi podstawę elektronicznych systemów kontroli stabilności, które z biegiem lat zyskują na popularności ze względu na ogromny spadek cen elektroniki pojazdu.

Nowoczesne elektroniczne systemy kontroli stabilności to ewolucja koncepcji ABS. Tutaj dodawane są minimum dwa dodatkowe czujniki, które pomagają systemowi działać: są to czujnik kąta skrętu kierownicy i czujnik żyroskopowy . Teoria działania jest prosta: gdy czujnik żyroskopowy wykryje, że kierunek obrany przez samochód nie pokrywa się z tym, co raportuje czujnik kierownicy, oprogramowanie ESC wyhamuje niezbędne pojedyncze koło (do trzech z najbardziej wyrafinowanymi systemów), aby pojazd jechał zgodnie z zamierzeniami kierowcy. Czujnik kierownicy pomaga również w działaniu układu kontroli hamowania na zakrętach (CBC), ponieważ informuje on ABS, że koła po wewnętrznej stronie zakrętu powinny hamować bardziej niż koła na zewnątrz io ile.

Wyposażenie ABS może być również wykorzystane do wdrożenia systemu kontroli trakcji (TCS) podczas przyspieszania pojazdu. Jeśli podczas przyspieszania opona traci przyczepność, sterownik ABS może wykryć sytuację i podjąć odpowiednie działania, aby odzyskać przyczepność. Bardziej wyrafinowane wersje tego mogą jednocześnie kontrolować poziomy przepustnicy i hamulców.

Czujniki prędkości ABS są czasami używane w pośrednim systemie monitorowania ciśnienia w oponach (TPMS), który może wykryć niedopompowanie opony (opony) na podstawie różnicy prędkości obrotowej kół.

składniki

Istnieją cztery główne elementy ABS: czujniki prędkości kół , zawory , pompa , i sterownik .

Czujniki prędkości ABS
Czujniki prędkości (enkodery)
Czujnik prędkości służy do określania przyspieszenia lub opóźnienia koła. Czujniki te wykorzystują magnes i czujnik Halla lub koło zębate i cewkę elektromagnetyczną do generowania sygnału. Obrót koła lub mechanizmu różnicowego indukuje pole magnetyczne wokół czujnika. Wahania tego pola magnetycznego generują napięcie w czujniku. Ponieważ napięcie indukowane w czujniku jest wynikiem obracającego się koła, czujnik ten może być niedokładny przy małych prędkościach. Wolniejszy obrót koła może powodować niedokładne wahania pola magnetycznego, a tym samym powodować niedokładne odczyty sterownika.
Zawory
W przewodzie hamulcowym każdego hamulca sterowanego przez ABS znajduje się zawór. W niektórych systemach zawór ma trzy pozycje:
  • W pozycji pierwszej zawór jest otwarty; ciśnienie z pompy hamulcowej jest przekazywane bezpośrednio do hamulca.
  • W pozycji drugiej zawór blokuje przewód, izolując hamulec od głównego cylindra. Zapobiega to dalszemu wzrostowi ciśnienia w przypadku silniejszego naciśnięcia przez kierowcę pedału hamulca.
  • W pozycji trzeciej zawór uwalnia część ciśnienia z hamulca.
Częściowo zdemontowana czterokanałowa hydrauliczna jednostka sterująca zawierająca silnik, pompę i zawory

Większość problemów z układem zaworów wynika z zatkania zaworów. Gdy zawór jest zatkany, nie można go otworzyć, zamknąć ani zmienić położenia. Niesprawny zawór uniemożliwi systemowi modulowanie zaworów i kontrolowanie ciśnienia dostarczanego do hamulców.

Elektroniczny moduł sterujący
Pompa
Pompa w ABS służy do przywrócenia ciśnienia w hamulcach hydraulicznych po zwolnieniu go przez zawory. Sygnał ze sterownika zwolni zawór po wykryciu poślizgu koła. Po uwolnieniu przez zawór ciśnienia dostarczanego przez użytkownika, pompa jest używana do przywrócenia żądanej wartości ciśnienia w układzie hamulcowym. Sterownik będzie modulował stan pompy w celu zapewnienia żądanej wartości ciśnienia i zmniejszenia poślizgu.
Kontroler
Sterownik jest jednostką typu ECU w samochodzie, która otrzymuje informacje z każdego indywidualnego czujnika prędkości koła. Jeśli koło straci przyczepność, sygnał jest wysyłany do kontrolera. Sterownik ograniczy wtedy siłę hamowania (EBD) i aktywuje modulator ABS, który włącza i wyłącza zawory hamulcowe.

Posługiwać się

Istnieje wiele różnych wariantów i algorytmów sterowania stosowanych w ABS. Jeden z prostszych systemów działa w następujący sposób:

  1. Kontroler przez cały czas monitoruje czujniki prędkości. Poszukuje nietypowych spowolnień w kole. Tuż przed zablokowaniem koła nastąpi gwałtowne spowolnienie. Niekontrolowane koło zatrzymałoby się znacznie szybciej niż jakikolwiek samochód. W idealnych warunkach zatrzymanie samochodu przy prędkości 96,6 km/h może zająć od dwóch do czterech sekund, ale koło, które się zablokuje, może przestać się obracać w mniej niż sekundę.
  2. Sterownik ABS wie, że tak gwałtowne wyhamowanie samochodu jest niemożliwe (a w rzeczywistości gwałtowne wyhamowanie oznacza, że ​​koło będzie się ślizgać), więc zmniejsza ciśnienie do tego hamulca, aż zobaczy przyspieszenie, następnie zwiększa ciśnienie do momentu ponownie widzi hamowanie. Może to zrobić bardzo szybko, zanim koło faktycznie zmieni prędkość. W rezultacie koło zwalnia w takim samym tempie jak samochód, a hamulce utrzymują koła bardzo blisko punktu, w którym zaczną się blokować. Daje to systemowi maksymalną siłę hamowania.
  3. Zastępuje to konieczność ręcznego pompowania hamulców podczas jazdy po śliskiej lub niskiej przyczepności, umożliwiając kierowanie nawet w większości warunków hamowania awaryjnego.
  4. Gdy system ABS działa, kierowca poczuje pulsowanie pedału hamulca; wynika to z szybkiego otwierania i zamykania zaworów. To pulsowanie informuje również kierowcę, że ABS został uruchomiony.

Rodzaje hamulców

Systemy przeciwblokujące wykorzystują różne schematy w zależności od rodzaju używanych hamulców. Można je rozróżnić na podstawie liczby kanałów: to znaczy liczby zaworów, które są indywidualnie sterowane – oraz liczby czujników prędkości.

1) Czterokanałowy, czteroczujnikowy ABS
Na wszystkich czterech kołach znajduje się czujnik prędkości i oddzielny zawór na wszystkie cztery koła. W tej konfiguracji kontroler monitoruje indywidualnie każde koło, aby upewnić się, że osiąga maksymalną siłę hamowania.
2) Trzykanałowy, czteroczujnikowy ABS
Na wszystkich czterech kołach znajduje się czujnik prędkości i oddzielny zawór na każde z przednich kół, ale tylko jeden zawór na oba tylne koła. Starsze pojazdy z czterokołowym ABS zwykle używają tego typu.
3) Trzykanałowy, trzyczujnikowy ABS
Ten schemat, powszechnie spotykany w pickupach z czterokołowym ABS, ma czujnik prędkości i zawór na każde z przednich kół, z jednym zaworem i jednym czujnikiem na oba tylne koła. Czujnik prędkości tylnych kół znajduje się na tylnej osi. System ten zapewnia indywidualne sterowanie przednimi kołami, dzięki czemu oba mogą osiągnąć maksymalną siłę hamowania. Tylne koła są jednak monitorowane razem; oboje muszą zacząć się blokować, zanim ABS uruchomi się z tyłu. Dzięki temu systemowi możliwe jest, że jedno z tylnych kół zablokuje się podczas postoju, zmniejszając skuteczność hamowania. System ten jest łatwy do zidentyfikowania, ponieważ nie ma indywidualnych czujników prędkości tylnych kół.
4) Dwukanałowy, czteroczujnikowy ABS
Ten system, powszechnie spotykany w samochodach osobowych od końca lat 80. do połowy lat 90., wykorzystuje czujnik prędkości na każdym kole, z jednym zaworem sterującym dla przednich i tylnych kół jako pary. Jeśli czujnik prędkości wykryje blokadę pojedynczego koła, moduł sterujący wysyła impulsy do zaworu obu kół na tym końcu samochodu.
5) Jednokanałowy, jednoczujnikowy ABS
System ten jest powszechnie stosowany w pickupach, SUV-ach i furgonetkach wyposażonych w ABS na tylne koła. Posiada jeden zawór, który steruje obydwoma tylnymi kołami oraz czujnik jednej prędkości, umieszczony w tylnej osi. Ten system działa tak samo, jak tylny koniec systemu trzykanałowego. Tylne koła są monitorowane razem i oba muszą zacząć się blokować, zanim ABS włączy się. W tym systemie możliwe jest również, że jedno z tylnych kół zablokuje się, zmniejszając skuteczność hamowania. Ten system jest również łatwy do zidentyfikowania, ponieważ nie ma indywidualnych czujników prędkości dla żadnego z kół.

Skuteczność

Australijskie badanie przeprowadzone w 2004 r. przez Monash University Accident Research Center wykazało, że ABS:

Na nawierzchniach o wysokiej przyczepności, takich jak bitum lub beton , wiele (choć nie wszystkie) samochodów wyposażonych w ABS jest w stanie osiągnąć lepszą (tj. krótszą) drogę hamowania niż te, które byłyby możliwe bez korzystania z ABS. W rzeczywistych warunkach, nawet czujny i doświadczony kierowca bez ABS miałby trudności z dorównaniem lub polepszeniem osiągów typowego kierowcy z nowoczesnym pojazdem wyposażonym w ABS. ABS zmniejsza ryzyko wypadku i/lub siłę uderzenia. Zalecaną techniką dla niewprawnych kierowców w samochodach wyposażonych w ABS, w typowej sytuacji awaryjnej przy pełnym hamowaniu, jest jak najmocniejsze naciśnięcie pedału hamulca i, w stosownych przypadkach, omijanie przeszkód. W takich sytuacjach ABS znacznie zmniejszy ryzyko poślizgu i późniejszej utraty kontroli.

Na żwirze, piasku i głębokim śniegu ABS ma tendencję do wydłużania drogi hamowania. Na tych powierzchniach zablokowane koła zagłębiają się i szybciej zatrzymują pojazd. ABS zapobiega temu zjawisku. Niektóre kalibracje ABS zmniejszają ten problem, spowalniając czas cyklu, umożliwiając w ten sposób wielokrotne blokowanie i odblokowywanie kół. Niektórzy producenci pojazdów udostępniają przycisk „terenowy”, aby wyłączyć funkcję ABS. Główną zaletą ABS na takich nawierzchniach jest zwiększenie zdolności kierowcy do utrzymania kontroli nad samochodem zamiast wpadania w poślizg, chociaż utrata kontroli pozostaje bardziej prawdopodobna na miękkich nawierzchniach, takich jak żwir lub na śliskich nawierzchniach, takich jak śnieg lub lód. Na bardzo śliskiej nawierzchni, takiej jak tafla lodu lub żwir, możliwe jest jednoczesne zablokowanie wielu kół, co może pokonać system ABS (który polega na porównaniu wszystkich czterech kół i wykrywaniu poślizgu poszczególnych kół). Dostępność ABS zwalnia większość kierowców z uczenia się hamowania progowego.

Badanie przeprowadzone w czerwcu 1999 r. przez National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) wykazało, że ABS wydłuża drogę hamowania na luźnym żwirze średnio o 27,2%.

Według NHTSA,

„ABS współpracuje z Twoim normalnym układem hamulcowym, automatycznie pompując je. W pojazdach niewyposażonych w ABS kierowca musi ręcznie pompować hamulce, aby zapobiec zablokowaniu kół. W pojazdach wyposażonych w ABS stopa powinna być mocno osadzona na pedale hamulca, podczas gdy ABS hamuje za Ciebie, dzięki czemu możesz skoncentrować się na kierowaniu w kierunku bezpieczeństwa”.

Po aktywacji niektóre wcześniejsze ABS powodowały zauważalne pulsowanie pedału hamulca. Ponieważ większość kierowców rzadko lub nie hamuje wystarczająco mocno, aby spowodować zablokowanie hamulców, a kierowcy zazwyczaj nie czytają instrukcji obsługi pojazdu, może to nie być zauważalne aż do sytuacji awaryjnej. Dlatego niektórzy producenci wdrożyli system wspomagania hamulców , który określa, że ​​kierowca próbuje „zatrzymać się w panice” (poprzez wykrycie, że pedał hamulca został wciśnięty bardzo szybko, w przeciwieństwie do normalnego zatrzymania, w którym nacisk na pedał zwykle byłby stopniowo zwiększany. Niektóre systemy dodatkowo monitorować prędkość przy zwolnieniu pedału przyspieszenia i/lub czas między zwolnieniem pedału przyspieszenia a uruchomieniem hamulca), a system automatycznie zwiększa siłę hamowania w przypadku zastosowania niewystarczającego ciśnienia. Ostre lub panikowe hamowanie na wyboistych nawierzchniach, z powodu wybojów powodujących niestabilną prędkość kół, może również uruchomić ABS, czasami powodując przejście systemu w tryb lodowy, w którym system poważnie ogranicza maksymalną dostępną moc hamowania. Niemniej jednak ABS znacznie poprawia bezpieczeństwo i kontrolę kierowców w większości sytuacji drogowych.

Hamulce przeciwblokujące są przedmiotem niektórych eksperymentów skoncentrowanych wokół teorii kompensacji ryzyka , która zakłada, że ​​kierowcy dostosowują się do korzyści związanych z bezpieczeństwem, jakie zapewnia ABS, prowadząc bardziej agresywną jazdę. W monachijskim badaniu połowa floty taksówek była wyposażona w ABS, podczas gdy druga połowa w konwencjonalne układy hamulcowe. Wskaźnik wypadków był zasadniczo taki sam dla obu typów kabiny, a Wilde stwierdza, że ​​było to spowodowane tym, że kierowcy kabin wyposażonych w ABS podejmowali większe ryzyko, zakładając, że ABS zajmie się nimi, podczas gdy kierowcy bez ABS jeździli ostrożniej od czasu ABS. nie byłby w stanie pomóc w razie niebezpiecznej sytuacji.

Instytut IIHS wydany w 2010 roku badania, które znaleziono motocykli z ABS 37% mniej prawdopodobne, aby brać udział w śmiertelnym wypadku niż modele bez ABS.

ABS w motocyklach

Czujnik ABS BMW K 1100 LT
Czujnik ABS z kołem zębatym. To są przednie tarcze hamulcowe w BMW R1150GS. Ząbkowany pierścień ABS wskazuje, że ten rower został wyprodukowany przed listopadem 2002 roku.
Kolejny czujnik ABS z kołem zębatym. To jest na motocyklu BMW K75 .

W motocyklu system zapobiegający blokowaniu się hamulców zapobiega blokowaniu się kół napędzanego dwukołowca podczas hamowania . W oparciu o informacje z czujników prędkości kół, układ ABS dostosowuje ciśnienie płynu hamulcowego, aby zachować przyczepność podczas zwalniania i uniknąć wypadków. Motocyklowy ABS pomaga kierowcy zachować stabilność podczas hamowania i skrócić drogę hamowania. Zapewnia przyczepność nawet na nawierzchniach o niskim współczynniku tarcia . Podczas gdy starsze modele ABS wywodzą się z samochodów, najnowszy ABS jest wynikiem badań ukierunkowanych na specyfikę motocykli pod względem wielkości, wagi i funkcjonalności. Organizacje krajowe i międzynarodowe oceniają motocykl ABS jako ważny czynnik zwiększający bezpieczeństwo i zmniejszający liczbę wypadków motocyklowych. Komisja Europejska przyjął ustawę w 2012 roku, które złożyły elementu pomocniczego z ABS dla wszystkich nowych motocykli powyżej 125 cm 3 do być obowiązkowe od 1 stycznia 2016 r Consumer Reports powiedział w 2016 roku, że „ABS jest powszechnie oferowane na dużych, drogich modeli, ale został rozprzestrzenia się na kilka podstawowych motocykli sportowych i średniej wielkości”.

Historia motocyklowego ABS

W 1988 roku BMW wprowadziło elektroniczny/ hydrauliczny układ ABS do motocykli, dziesięć lat po tym, jak Daimler Benz i Bosch wypuściły do ​​seryjnej produkcji pierwszy układ ABS do pojazdów czterokołowych. Motocykle BMW serii K100 zostały opcjonalnie wyposażone w ABS, który dodał do motocykla 11 kg. Został opracowany wspólnie z firmą FAG Kugelfischer i regulował ciśnienie w obwodach hamulcowych za pomocą tłoka nurnikowego . Japońscy producenci dołączyli do opcji ABS w 1992 roku w Hondzie ST1100 i Yamaha FJ1200 .

Continental zaprezentował swój pierwszy Motorcycle Integral ABS (MIB) w 2006 roku. Został opracowany we współpracy z BMW i ważył 2,3 kg. Natomiast ABS pierwszej generacji motocykla ważył około 11 kg. Obecna generacja (2011) zaprezentowana przez Bosch w 2009 roku waży 0,7 kg (baza ABS) i 1,6 kg (ABS wzmocniona) z wbudowanym hamulcem.

Podstawowa zasada

Czujniki prędkości kół zamontowane na przednim i tylnym kole stale mierzą prędkość obrotową każdego koła i dostarczają te informacje do elektronicznej jednostki sterującej (ECU). ECU wykrywa dwie rzeczy: 1) czy opóźnienie jednego koła przekroczy ustalony próg i 2) czy poślizg hamulca obliczony na podstawie informacji z obu kół przekroczy określony procent i wejdzie w strefę niestabilną. Są to wskaźniki wysokiej możliwości blokady koła. Aby przeciwdziałać tym nieprawidłowościom, ECU sygnalizuje jednostce hydraulicznej zatrzymanie lub zwolnienie ciśnienia. Gdy sygnały wskazują na powrót do strefy stabilnej, ciśnienie ponownie wzrasta. Wcześniejsze modele wykorzystywały tłok do kontroli ciśnienia płynu . Najnowsze modele regulują ciśnienie poprzez szybkie otwieranie i zamykanie zaworów elektromagnetycznych . Chociaż podstawowa zasada i architektura zostały przeniesione z ABS w samochodach osobowych, podczas opracowywania i stosowania należy wziąć pod uwagę typowe cechy motocykla. Jedną z cech jest zmiana dynamicznego obciążenia koła podczas hamowania. W porównaniu z samochodami zmiany obciążenia kół są bardziej drastyczne, co może prowadzić do podniesienia się i przewrócenia koła. Można to zintensyfikować dzięki miękkiej zawiesinie. Niektóre systemy są wyposażone w funkcję ograniczania unoszenia się tylnego koła. Gdy zostaną wykryte wskaźniki możliwego podniesienia się z tyłu, system zwalnia ciśnienie hamowania na przednim kole, aby przeciwdziałać temu zachowaniu. Kolejna różnica polega na tym, że w przypadku motocykla przednie koło ma o wiele większe znaczenie dla stabilności niż tylne. Jeśli przednie koło blokuje się w czasie 0,2-0,7s, traci siły żyrostatyczne i motocykl zaczyna oscylować z powodu zwiększonego wpływu sił bocznych działających na styk koła. Motocykl staje się niestabilny i spada.

Układ przeciwblokujący (ABS)

Systemy tłokowe : Uwalnianie ciśnienia w tym systemie odbywa się poprzez ruch tłoka napiętego sprężyną. Kiedy ciśnienie powinno zostać zwolnione, silnik liniowy cofa tłok i otwiera więcej miejsca na płyn. System był używany m.in. w ABS I (1988) i ABS II (1993) BMW. ABS II różnił się wielkością, a na wale zamiast tłoka zamontowano elektronicznie sterowane sprzęgło cierne . Kolejne czujniki przemieszczenia rejestrują odległość przesuwu tłoka, aby umożliwić jednostce sterującej bardziej precyzyjną regulację. Honda stosuje ten system modulacji ciśnienia również w dużych motocyklach sportowych i turystycznych .

Systemy zaworów i pomp : Głównymi częściami systemu modulacji ciśnienia są elektromagnetyczne zawory wlotowe i wylotowe, pompa, silnik i akumulatory/zbiorniki. Liczba zaworów różni się w zależności od modelu ze względu na dodatkowe funkcje i liczbę kanałów hamulcowych. W oparciu o dane wejściowe ECU cewki sterują zaworami wlotowym i wylotowym. Podczas zwalniania ciśnienia płyn hamulcowy jest gromadzony w akumulatorach. W tym podejściu z otwartym układem płyn jest następnie sprowadzany z powrotem do obwodu hamulcowego za pośrednictwem pompy obsługiwanej przez silnik, co jest wyczuwalne poprzez pulsację na dźwigni hamulca.

Połączony układ hamulcowy (CBS)

W odróżnieniu od samochodów czy pociągów, tylne i przednie koła motocykla są sterowane oddzielnie. Jeśli rowerzysta hamuje tylko jednym kołem, to hamowane koło ma tendencję do blokowania się szybciej, niż gdyby zastosowano oba hamulce. Kombinowany system hamulcowy rozdziela siłę hamowania w związku z tym również do koła nie hamowana, aby zmniejszyć możliwość blokady-, wzrost opóźnienia i zmniejszenia zawieszania wysokości.

W przypadku pojedynczego [tylnego] CBS ciśnienie hamowania wywierane na tylny hamulec (pedał) jest jednocześnie rozprowadzane na przednie koło. Zawór opóźniający odcina ciśnienie hydrauliczne, aby zapewnić, że tylko przy silnym hamowaniu ciśnienie powstaje również na przednim kole. Pierwszym motocyklem ulicznym Hondy z połączonym układem hamulcowym (wtedy nazywanym Unified Braking) był GL1100 z 1983 roku . Ten system wywodzi się z roweru wyścigowego RCB1000 z lat 70. XX wieku .

Większe modele z dwoma przednimi tarczami wykorzystują podwójny system CBS. System został po raz pierwszy zainstalowany przez Moto Guzzi w 1975 roku. Tutaj ciśnienie hamowania z przodu jest również stosowane do tylnego koła i odwrotnie. Jeśli wciśnięta jest przednia dźwignia, ciśnienie wzrasta w 4 z 6 potencjometrów w 2 zaciskach z przodu. Dodatkowy cylinder główny na przednim kole rozdziela pozostałe ciśnienie na tylne koło poprzez proporcjonalny zawór sterujący i oddziałuje na 2 z 3 zacisków. Jeśli silna siła hamowania jest przyłożona do tylnego koła, siła rozkłada się również na 2 z 6 potencjometrów przedniego koła. Bardziej nowoczesne podwójne CBS wykorzystują przednie i tylne zaciski (i wszystkie garnki) zgodnie z zadanym stosunkiem obciążenia z przodu do tyłu. Dozowanie było pierwotnie kontrolowane przez złożone, całkowicie hydrauliczne systemy łączące przód i tył, ze stałym opóźnieniem lub poprzez wykrywanie zmian w rozkładzie masy. Już w 2001 roku BMW wprowadziło układ elektrohydrauliczny.

CBS i ABS

CBS pomaga zmniejszyć niebezpieczeństwo blokowania kół i upadków, ale w niektórych sytuacjach może się zdarzyć, że CBS spowoduje upadek. Jeśli ciśnienie w układzie hamulcowym jest rozprowadzane z tylnego koła na przednie i nagle zmienia się tarcie powierzchni (kałuża, lód na ulicy), przednie koło może się zablokować, nawet jeśli włączony jest tylko tylny hamulec. Doprowadziłoby to do utraty stabilności i upadku. CBS jest zatem połączony z ABS, aby uniknąć tego na motocyklu. Możliwe są różne podejścia do realizacji tej kombinacji: Bez aktywnego ciśnienia Budowanie pojedynczej wersji: Trzeci dodatkowy kanał łączy obwód tylnego koła poprzez zawór opóźniający z przednim hamulcem. Silne ciśnienie hamowania na tylnym kole (lub obu kołach) zwiększa ciśnienie w obu obwodach hamulcowych, jednak ciśnienie to jest regulowane w zależności od prędkości koła i poślizgu hamulca.

Wersja podwójna łączy Hondy Dual CBS z dodatkową pompą główną i proporcjonalnym zaworem sterującym [z tłokowym ABS] Modulator reguluje ciśnienie dla każdego z nich Z aktywnym wzrostem ciśnienia W 2009 roku Honda wprowadziła sterowany elektronicznie połączony ABS do swoich wyczynowych sportów rowery wykorzystujące technologię hamulca by wire. Wejście hamulca rowerzysty jest mierzone przez czujniki ciśnienia, a informacja jest przekazywana do ECU. Wraz z informacjami z czujników prędkości kół, ECU oblicza optymalny rozkład ciśnienia, aby zapobiec blokadom i zapewnić najlepsze możliwe hamowanie. W oparciu o tę moc wyjściową silnik każdego koła obsługuje pompę, która wytwarza i reguluje ciśnienie hamowania na kole. System ten oferuje szybki czas reakcji ze względu na funkcjonalność hamulca by wire.

MIB (Motorcycle integral Braking system) firmy Continental Teves oraz eCBS (elektroniczny CBS) w ulepszonym motocyklowym ABS firmy Bosch to wyniki innego podejścia. Systemy te opierają się na podejściu pompy i zaworu. Dzięki dodatkowym zaworom, mocniejszym pompom i mocniejszemu silnikowi system może aktywnie wytwarzać ciśnienie. Ciśnienie wejściowe rowerzysty jest mierzone za pomocą czujników nacisku na dźwigni i pedale. Następnie pompa wytwarza dodatkowe ciśnienie dostosowane do warunków jazdy. Częściowo zintegrowany system przeznaczony jest do pracy tylko w jednym kierunku: przód→tył lub tył→przód. W pełni zintegrowany system działa w obu kierunkach.

Ponieważ systemy te są sterowane elektronicznie i są w stanie aktywnie wytwarzać ciśnienie, oferują możliwość dostosowania zachowania motocykla podczas hamowania do kierowcy. Doświadczeni kierowcy mogą wyłączyć CBS i ABS, a także wybrać różne tryby regulacji z wyższymi i niższymi progami, takie jak tryb deszczu lub slick w BMW S1000RR.

Bezpieczeństwo i prawodawstwo

Bezpieczeństwo

Instytut IIHS (IIHS) przeprowadził badania na temat skuteczności ABS dla motocykli i doszedł do wniosku, że motocykle powyżej 250 cm 3 bez ABS są 37 procent bardziej narażone na udział w śmiertelnych wypadków i badania szwedzkiego Droga podawanie doszli do wniosku, że 48 procent wszystkich poważnych wypadków śmiertelnych i motocykli powyżej 125 cm 3 można uniknąć powodu motocykla ABS.

Badania te spowodowane komisja UE do zainicjowania procesu legislacyjnego w 2010 roku, który został przekazany w 2012 roku i doprowadziła do ABS dla motocykli powyżej 125 cm 3 stają się obowiązkowe od 2016 r. Organizacje takie jak Fédération Internationale de l'Automobile i Instytut Zaawansowanych Kierowców (IAM) zażądały wdrożenia tego ustawodawstwa już w 2015 roku. Z drugiej strony niektórzy motocykliści protestują przeciwko obowiązkowemu ABS dla wszystkich motocykli, ponieważ wzywają do wprowadzenia możliwość wyłączenia systemu, do użytku w terenie lub z innych powodów. W 2011 roku Organizacja Narodów Zjednoczonych (ONZ) rozpoczęła Dekadę Działań na rzecz Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego . Głównym celem jest uratowanie 5 milionów istnień ludzkich do 2020 roku poprzez globalną współpracę. Jednym z elementów ich globalnego planu jest: Zachęcanie do powszechnego wdrażania technologii unikania kolizji o sprawdzonej skuteczności, takich jak elektroniczna kontrola stabilności i systemy zapobiegające blokowaniu kół podczas hamowania w motocyklach.

W 2000 roku brytyjskie badanie uznało, że ABS nie działał w pełni, ponieważ ludzie nie rozumieli, jak to działa.

Prawa i regulacje

ABS jest wymagany we wszystkich nowych samochodach osobowych sprzedawanych w UE od 2004 roku. W Stanach Zjednoczonych NHTSA nakazał stosowanie ABS w połączeniu z elektroniczną kontrolą stabilności zgodnie z przepisami FMVSS 126 od 1 września 2012 roku.

Regulamin ONZ nr 78 dotyczący hamowania pojazdów kategorii L1, L2, L3, L4 i L5 (motocykle) jest stosowany przez Unię Europejską, Rosję, Japonię, Turcję, Ukrainę, Australię i Wielką Brytanię.

Globalny przepis techniczny nr 3 dotyczący motocyklowych układów hamulcowych jest stosowany przez Kanadę, Unię Europejską, Japonię, Rosję i Stany Zjednoczone.

Zobacz też

Dalsza lektura

  • Mayersohn, Norman S. (sierpień 1988). W końcu hamulce przeciwblokujące . Popularna mechanika . Pobrano 18.04.2013 .
  • Brown, Stuart F. (maj 1987). Hamulce przeciwblokujące do motocykli . Popularna nauka . Pobrano 18.04.2013 .

Bibliografia

Zewnętrzne linki