عملکرد سیستم ترمز ABS موتورسیکلت‌ چگونه است؟

سیستم ترمز ABS، یکی از بهترین فناوری‌های موجود در سیستم ترمز است. اما چرا این سیستم ترمز، روی تمام موتورسیکلت‌ها کار گذاشته نمی‌شود؟

سیستم ترمز ضد قفل (ABS) از مدت‌ها قبل در صنعت خودروسازی وجود داشته است، ولی به‌ندرت این سیستم روی موتورسیکلت‌ کار گذاشته می‌شود. واقعا چرا امروزه در عصر مدرن موتورسیکلت‌ها، این نوع سیستم ترمز کمتر استفاده می‌شود؟ ABS یکی از فناوری‌های مهم در ایمنی است و عدم وجود این سیستم، حتی روی بعضی موتورسیکلت‌های گران‌قیمت، یکی از بزرگ‌ترین سؤال‌های علاقه‌مندان به صنعت خودروسازی است.

ABS چیست؟

سیستم ترمز ضد قفل، از قفل شدن چرخ‌ها در شرایط ترمز گرفتن شدید، جلوگیری می‌کند. بر اساس اطلاعات حسگرهای سرعت‌سنج چرخ، واحد ABS، فشار سیال ترمز را برای حفظ چسبندگی چرخ و جلوگیری از انحراف، تنظیم می‌کند. این عمل باعث می‌شود تا موتورسوار در هنگام ترمزگیری تعادل موتورسیکلت را حفظ کند، مقدار مسافت ترمز کاهش پیدا کند و حتی در جاده‌های خیس یا شنی، چسبندگی لازم وجود داشته باشد. درحالی‌که سیستم ABS در موتورسیکلت‌های قدیمی‌تر، از سیستم موجود در خودروهای سواری الهام گرفته شده است؛ سیستم ABS موجود در موتورسیکلت‌های مدرن، بر اساس تحقیقات گسترده و متناسب با مشخصات موتورسیکلت‌ها مانند اندازه، وزن و نوع عملکرد آن‌ها طراحی شده است.

با توجه به این اطلاعات، سیستم ABS خیلی مناسب به نظر می‌رسد. ABS قادر است موتورسیکلت را متعادل نگه دارد، درحالی‌که ترمزگیری شدید در موتورسیکلت‌های فاقد ABS، انحراف و تصادف را به همراه دارد؛ بنابراین ABS، سیستم مهمی برای جلوگیری از تصادف و البته نجات جان موتورسوار است. پس چرا این سیستم ترمز، بر روی تمام موتورسیکلت‌ها کار گذاشته نمی‌شود؟

جواب‌های بسیاری برای این سؤال وجود دارد؛ در ادامه، به مهم‌ترین دلایل عدم مجهز بودن تمام موتورسیکلت‌ها به سیستم ABS اشاره می‌کنیم.

اندازه‌ی موتورسیکلت

یکی از مهم‌ترین دلایلی که اکثر موتورسیکلت‌ها به سیستم ABS مجهز نیستند، سایز آن‌ها است. کمیسیون اروپا، از سال ۲۰۱۲، وجود سیستم ترمز ABS را روی تمام موتورسیکلت‌های بالای ۱۲۵ سی‌سی که از تاریخ ۱۱ دی‌ سال ۱۳۹۴، عرضه شده‌اند، ضروری اعلام کرده است. چرا موتورسیکلت‌های ۱۲۵ سی‌سی یا پایین‌تر را جزو این قانون حساب نکرده‌اند؟

جواب بسیار ساده است؛ موتورسیکلت‌های کوچک، جایگاه و حجم لازم را برای نصب سیستم ABS ندارند و علاوه بر این به دلیل سرعت و شتاب پایین آن‌ها، این ضرورت وجود ندارد. موتورسیکلت‌های این کلاس معمولا آف‌رود، اسکوتر، موتور گازی یا دیگر موتورهای سبک و ارزان‌قیمت هستند که با نصب سیستم ABS به دلیل افزایش وزن و قیمت تمام‌شده‌ی بیشتر، کارایی خود را از دست می‌دهند.

نوع عملکرد موتورسیکلت

نوع استفاده از موتورسیکلت و محیطی که در آن کارایی دارد نیز از عوامل مهم عدم نصب سیستم ABS روی تمام موتورسیکلت‌ها است. تمام جاده‌ها و مسیرهای موجود، مشابه هم نیستند و ممکن است سیستم ABS در برخی مسیرها بیشتر ضرر داشته باشد تا مزیت. در اکثر مناطق دنیا (به‌ غیر از اروپا)، دستِ تیم طراحی شرکت سازنده برای نصب سیستم ABS باز است. در این موارد نوع کاربرد موتورسیکلت، کلاس موتورسیکلت و قیمت تمام‌شده‌ی آن، همه در وجود یا عدم وجود سیستم ABS در موتورسیکلت نقش دارند.

مصداق بارز این موارد، موتورسیکلت WR250R یاماها است. این موتورسیکلت اسپرت، هم در جاده و هم در خارج از جاده کاربرد دارد؛ ولی قابلیت‌های آف‌رود این موتورسیکلت بیشتر است و بنابراین وجود ABS، مانع کنترل مناسب این موتورسیکلت در مسیرهای خاکی می‌شود. در مسیرهای خاکی و آف‌رود، بیش از هر چیزی به سُر خوردن چرخ‌های عقب در خاک به‌منظور ایجاد چسبندگی بیشتر برای توقف سریع‌تر نیاز دارید.

قیمت، ظاهر و وزن موتورسیکلت

از مهم‌ترین دلایل نبود سیستم ABS روی تمام موتورسیکلت‌ها، قیمت است. البته در حال حاضر نسبت به زمانی که این سیستم ترمز به‌تازگی معرفی شده بود، قیمت کمتر است؛ ولی هنوز هم وجود آن، به قیمت تمام‌شده‌ی موتورسیکلت اضافه می‌کند. همچنین سیستم ترمز ABS باعث افزایش وزن موتورسیکلت می‌شود و با ظاهر جذاب آن‌ همخوانیِ کاملی ندارد.

شاید به نظر شما، وجود ABS و ظاهر موتورسیکلت مورد مهمی نباشد؛ ولی برای موتورسیکلت‌سواران، یکی از مهم‌ترین موارد است. بخصوص طرفداران موتورسیکلت‌های کروزر که ظاهر را بر فناوری ترجیح می‌دهند. به همین دلیل شرکت بزرگ هارلی دیویدسون، فقط در مدل‌های گران‌قیمت و پیشرفته‌ی محصولات خود سیستم ترمز ABS را اضافه می‌کند. این شرکت، سیستم ABS را فقط به‌عنوان آپشن و در مدل‌های غیر از تورینگ، با قیمت ۷۹۵ دلار ارائه می‌دهد. در مدل‌های ۲۰۱۸ هارلی دیویدسون، ABS فقط روی مدل Road King Special به‌صورت استاندارد کار گذاشته شده است.

ترمز ABS چیست و چگونه کار می‌کند؟

آشنایی با  ترمز ABS

سیستم ترمز ABS یکی از تکنولوژی‌های برتر در صنعت خودرو می‌باشد و جان بسیاری از انسان‌ها را نجات داده است. سیستم ترمز ضدقفل (Anti-lock braking systems) در طی سالیان به تکامل رسیده و برای اولین‌بار در سال ۱۹۳۰ در هواپیما به‌شکل مکانیکی مورد استفاده قرار گرفت. در همان زمان تحولات زیادی در توسعه این سیستم در صنعت هوانوردی بوجود آمد، اما جالب بود که بررسی این سیستم برای چندین سال متوقف شد تا اینکه در سال ۱۹۷۵ تا ۱۹۷۶ برای اولین‌بار این سیستم در کامیون‌های سنگین در آمریکا برای کاهش تصادفات به خاطر از دست دادن پایداری کامیون در جاده‌ها مخصوصا جاده‌های لغزنده مورد استفاده قرار گرفت. در سال ۱۹۸۰ در تکنولوژی ایمنی خودرو تحول عظیمی رخ داد و سیستم ABS به شکل امروزی (الکترونیکی) در خودروهای سواری مورد استفاده واقع شد.

ترمزهای ضد قفل (ترمز ABS):
نگه داشتن ناگهانی یک اتومبیل در جاده‌ی لغزنده می‌تواند بسیار خطرناک باشد. ترمزهای ضد قفل خطرهای این واقعه‌ی ترسناک را کاهش می‌دهد. درواقع روی سطوح لغزنده حتی راننده‌های حرفه‌ای بدون ترمز ضد قفل نمی‌توانند به‌خوبی یک راننده‌ی معمولی با ترمزهای ضد قفل ترمز کنند.

مفهوم کلی ترمزهای ضد قفل:
تئوری ترمزهای ضد قفل بسیار ساده است. یک چرخ در حال لیز خوردن (به‌طوری که سطح تماس تایر نسبت به زمین سر بخورد) نسبت به چرخی که لیز نمی‌خورد نیروی اصطکاک کمتری دارد. اگر با اتومبیل خود در یخ گیر کرده باشید می‌دانید که اگر چرخ‌ها بچرنخد هیچ نیروی جلوبری به اتومبیل وارد نمی‌شود زیرا سطح تماس چرخ نسبت به یخ لیز می‌خورد.
ترمزهای ضد قفل با جلوگیری کردن از سر خوردن چرخ‌ها در هنگام ترمز کردن، دو مزیت را بوجود می‌آورند:

1. خودرو زودتر متوقف می‌شود
2. می‌توان خودرو را هنگام ترمز کردن نیز هدایت کرد

نحوه پیاده‌سازی ABS:
برای مشخص شدن نحوه پیاده‌سازی سیستم ABS باید بررسی کرد که چگونه می‌توان از قفل شدن چرخ‌ها جلوگیری کرد. به‌طور کلی با توجه به نحوه طراحی سیستم انتقال نیرو خودرو در شرایط ترمزگیری، اگر یکی از چرخ‌های خودرو نسبت به سایر چرخ‌ها دارای سرعت دوران بیشتر یا کمتر باشد ممکن است آن چرخ قفل شود. پس اولین گام، بررسی شرایط هر چرخ در حالت ترمزگیری است. برای این منظور مهندسین خودرو به سراغ علم الکترونیک رفته و با استفاده از سنسور قراگرفته بر روی هر چرخ شرایط هر چرخ را بررسی می‌کنند.
در مرحله بعد مهندسین با تغییر نیروی وارده از ترمز، چرخ را از حالت بحرانی خارج می‌کنند. یعنی اگر چرخی نسبت به سایر چرخ‌های خودرو در حالت ترمزگیری با سرعت کمتر دوران کند، با کم کردن نیروی ترمز بر روی این چرخ، سرعت دوران آن افزایش می‌یابد و چرخ از حالت بحرانی خارج می‌شود. در حالت دیگر نیز اگر چرخی نسبت به سایر چرخ‌های خودرو در حالت ترمزگیری با سرعت بیشتری دوران کند می‌توان با زیاد کردن نیروی ترمز روی آن چرخ، سرعت دوران آن‌را کم کرد تا چرخ از حالت بحرانی خارج شود.
برای پیاده‌سازی این سیستم باید نگاهی کلی به سیستم ترمز خودروها بیندازیم. سیستم ترمز رایج هیدرولیکی است، به این معنی که از یک سیلندر و پیستون برای اعمال فشار به لنت ترمز استفاده می‌شود. حال اگر فشار درون سیلندر کم یا زیاد شود، نیروی ترمز تغییر می‌کند. برای پیاده‌سازی ترمز ضد قفل، سوپاپ ورودی سیلندر ترمز را با همنوع الکتریکی آن جایگزین کرده‌اند تا بتوان به‌وسیله پردازنده مرکزی خودرو میزان فشار درون سیلندر را تغییر داد. لازم به ذکر است که برای تامین فشار سیلندرها هم از پمپ استفاده می‌شود.

روند کار سیستم ترمز ABS:
پردازنده مرکزی خودرو با کمک سنسورهای موجود در هر چرخ، سرعت دوران چرخ‌ها را در حالت ترمزگیری بررسی می‌کند. در صورتی که سرعت دوران یکی از چرخ‌ها نسبت به سایر چرخ‌ها متفاوت باشد، پردازنده با فرمان لازم به سوپاپ الکتریکی سیلندر ترمز، میزان فشار درون سیلندر را تغییر می‌دهد که با این کار میزان نیروی ترمز وارده به چرخ تغییر می‌کند و چرخ از حالت بحرانی خارج می‌شود. پس احتمال قفل شدن آن نیز کم می‌شود. روند بالا به صورت مداوم و با سرعت زیاد انجام می‌شود، به‌طوری که در هر دقیقه بین ۱۵ تا ۲۰ مرتبه این روند تکرار می‌شود.
عملکرد پایه‌ای سیستم ABS به صورت بالا است که البته عملکردهای دیگری مانند EBD نیز به این سیستم اضافه شده است.

اجزا ترمزهای ضد قفل:

1. حسگرهای سرعت:
   سیستم ترمز ضد قفل باید بداند چه‌موقع چرخ در حال قفل کردن است، حسگرهای سرعت که در هر چرخ یا در بعضی مواقع در دیفرانسیل قرار گرفته‌اند این اطلاعات را فراهم می‌کنند.
2. سوپاپ‌ها:
   در هر لوله‌ی ترمز که به هر ترمز می‌رود یک سوپاپ وجود دارد که با کنترل‌کننده کنترل می‌شود. در بعضی از سیستم‌ها سوپاپ سه حالت دارد:
   • در حالت اول سوپاپ باز است و فشار از سیلندر اصلی مستقیما به ترمز می‌رسد
   • در حالت دوم سوپاپ، لوله‌ی ترمز را می‌بندد و ترمز را از سیلندر اصلی جدا می‌کند. این حالت از افزایش بیش از حد فشار ترمز وقتی راننده روی پدال فشار می‌آورد، جلوگیری می‌کند
   • در حالت سوم سوپاپ مقداری از فشار ترمز را کم می‌کند
3. پمپ:
   چون سوپاپ می‌تواند فشار ترمز را کم کند باید به طریقی این فشار از دست رفته را جبران کرد و این کاری است که پمپ انجام می‌دهد. بعد از اینکه سوپاپ فشار را در یک ترمز کم کرد پمپ دوباره فشار را ایجاد می‌کند.
4. کنترل‌کننده:
   کنترل‌کننده یک پردازنده است که با توجه به حسگرهای سرعت، سوپاپ‌ها را کنترل می‌کند.

انواع ترمزهای ضد قفل:
ترمزهای ضد قفل طراحی‌های مختلفی دارند که به نوع ترمز بکار رفته بستگی دارد. ما به آنها بر اساس تعداد کانال‌ها (تعداد سوپاپ‌هایی که به‌طور جداگانه کنترل می‌شوند) و تعداد حسگرهای سرعت اشاره می‌کنیم:

1. ترمز ضد قفل با چهار کانال و چهار حسگر سرعت:
   این بهترین طراحی است که در آن برای هر چرخ حسگر و سوپاپ جداگانه‌ای وجود دارد. با این روش، کنترل‌گر هر چرخ را به‌طور مجزا بررسی می‌کند تا به هر چرخ بیشترین نیروی اصطکاک وارد شود.
2. سه کانال و سه حسگر:
   این روش بیشتر در وانت‌ها و کامیون‌ها با چهار چرخ ضد قفل استفاده می‌شود و در آن برای هر چرخ جلو یک حسگر و یک سوپاپ وجود دارد اما برای دو چرخ عقب فقط یک حسگر و یک سوپاپ وجود دارد. حسگر سرعت چرخ‌های عقب روی محور عقب قرار دارد. در این حالت برای هر چرخ جلو کنترل جداگانه وجود دارد. بنابراین چرخ‌های جلو به بیشترین نیروی ترمزی می‌رسند. چرخ‎های عقب قبل از فعال شدن سیستم ضد قفل، قفل می‎کنند. با این سیستم ممکن است یکی از چرخ‌های عقب هنگام ترمز کردن قفل کند که نسبت به حالت چهار کاناله باعث کاهش کارایی ترمز می‌شود.
3. یک کانال و یک حسگر:
   این سیستم در وانت‌ها و کامیون‌ها با محور عقب ضد قفل وجود دارد که یک سوپاپ برای کنترل هر دو چرخ عقب و یک حسگر سرعت واقع در محور عقب دارد. این سیستم مشابه قسمت عقب سه کاناله عمل می‌کند. دو چرخ عقب با هم کنترل می‌شوند و قبل از فعال شدن سیستم ضد قفل، هر دو قفل می‌کنند. در این روش هم ممکن است یکی از چرخ‌های عقب هنگام ترمز کردن قفل کند که باز هم باعث کاهش کارایی ترمز می‌شود. این سیستم به سادگی قابل تشخیص است. معمولا یک لوله‌ی ترمز وجود دارد که با یک اتصال T شکل به دو چرخ عقب وصل می‌شود. شما می‌توانید حسگرهای سرعت را با مشاهده‌ی اتصالات الکتریکی نزدیک دیفرانسیل در محورعقب پیدا کنید.