Anti-lock Braking System

25 Αυγούστου 1978 Untertürkheim 5 περίπου χιλιόμετρα από το κέντρο της Στουτγάρδης, δημοσιογράφοι βγαίνουν από την πίστα δοκιμών της Mercedes-Benz με 1 φυλλάδιο στο χέρι. Το φυλλάδιο αυτό εξηγεί τι ακριβώς παρακολούθησαν στην τριήμερη εκδήλωση της Bosch, περιγράφεται ένα νέο πολύπλοκο ηλεκτρονικό σύστημα το οποίο δεν επιτρέπει τους τροχούς του οχήματος να μπλοκάρουν στη διάρκεια ενός έντονου και βίαιου φρεναρίσματος. Έτσι αυτή τη μέρα γεννιέται το σύστημα ABS (anti-lock braking system) όπως το ξέρουμε και το εμπιστευόμαστε σήμερα.

Το σύστημα αυτό βέβαια δεν ήταν κάτι το εντελώς νέο, πρώιμα συστήματα ξεκίνησαν να αναπτύσσονται από τις αρχές του 20 αιώνα. Το 1908 ο μηχανολόγος J.E. Francis παρουσίασε το ρυθμιστή πρόληψης γλιστρήματος όπως ονόμασε το σύστημα για χρήση στα τρένα.

Στη διάρκεια του πρώτου παγκόσμιου πολέμου είχαμε την ανάπτυξη του αεροπλάνου, το οποίο μέσα σε 15 χρόνια από την πρώτη του πτήση (17/12/1093) μέχρι τη λήξη του 1.Π.Π. κατάφερε να πετάει σε αποστάσεις και ταχύτητες ασύλληπτες. Η πρώτη πτήση των αδερφών Ράιτ διήνυσε απόσταση 37 μέτρων με μέγιστη ταχύτητα τα 10,9 χλμ/ώρα ενώ το μαχητικό Albatross D.III του 1916 ανέβασε αυτές τις επιδόσεις στα 480 χλμ και 175χλμ/ώρα  αντίστοιχα. Η ανάπτυξη αυτή κύλησε και στη πολιτική αεροπορία μετά την λήξη του πολέμου. Τη δεκαετία του 1920 ο Γάλλος πρωτοπόρος της αεροναυπηγικής Gabriel Voisin προβληματισμένος από τα συχνά ατυχήματα κατά την προσγείωση, από μπλόκαραν τα φρένα των αεροσκαφών με αποτέλεσμα να γλιστρούν εκτός ελέγχου είτε στην χειρότερη περίπτωση να ανατρέπονται, ξεκίνησε την δημιουργία ενός συστήματος που δεν θα επέτρεπε τον τροχό να μπλοκάρει κατά το φρενάρισμα. Έτσι το 1929 παρουσίασε ένα υδραυλικό σύστημα, το οποίο με τη χρήση ενός σφονδύλου (flywheel) και μιας υδραυλικής αντλίας “αντιλαμβανόταν” τη διαφορά στη ταχύτητα του τροχού και του σφονδύλου. Όταν η διαφορά στη ταχύτητα ήταν μεγάλη και υπήρχε κίνδυνος να μπλοκάρουν τα φρένα άνοιγε η αντλία και επέτρεπε μέρος του υγρού στο σύστημα να διαφύγει στη δεξαμενή του. Μόλις ο τροχός και ο σφόνδυλος είχαν πάλι την ίδια ταχύτητα περιστροφής η πίεση στο σύστημα των φρένων αυξανόταν πάλι.

Στα μέσα της δεκαετία του 1950 είδε μεγάλη χρήση στην αεροπλοΐα το σύστημα Maxaret της Dunlop. Το εν λόγω σύστημα βοηθούσε τα πρώιμα βαρέα αεριοπροωθούμενα της εποχής να μπορούν να επιχειρούν με ασφάλεια από αεροδρόμια με έντονη βροχόπτωση και χιονόπτωση. Το 1958 πραγματοποιήθηκαν οι πρώτες δοκιμές του συστήματος σε μοτοσικλέτες Royal Enfield αλλά η εταιρία δεν είδε μέλλον στο σύστημα και σταμάτησε την εξέλιξη του παρόλα τα θετικά αποτελέσματα των δοκιμών.

Στα μέσα του 1960 έκαναν την εμφάνιση τους μηχανικά συστήματα για χρήση σε αυτοκίνητα τα οποία όμως απέτυχαν να προσελκύσουν τους κατασκευαστές λόγο του κόστους τους και της αναξιοπιστίας τους. Το μόνο αυτοκίνητο παραγωγής ,όσο παραγωγής μπορεί να θεωρηθεί ένα αυτοκίνητο που κατασκευάζεται σε μόνο 320 αντίτυπα, που έκανε χρήση τέτοιου πρωίμου μηχανικού συστήματος ήταν το Jensen FF.

Το πρώτο σύγχρονο ηλεκτρονικό σύστημα αντιμπλοκαρίσματος τροχών δημιουργήθηκε για το Concorde, η χρήση του οποίου κρίθηκε απαραίτητη λόγο της πολύ μεγάλης ταχύτητας προσγείωσης του της τάξης των 300χλμ/ώρα. Μόνο το διαστημικό λεωφορείο προσγειωνόταν με μεγαλύτερη ταχύτητα περίπου στα 350-370χλμ/ώρα.

Από της αρχές της δεκαετίας του 1970 κάνουν την εμφάνιση τους σε Ιαπωνία και ΗΠΑ τα πρώτα αυτοκίνητα που προσφερόταν σαν έξτρα εξοπλισμός κάποιας μορφής σύστημα αντιμπλοκαρίσματος. Φτάνοντας στο 1978 και στην παρουσίαση του συστήματος της Bosch πάνω στη Mercedes Benz S-Class (W116) βλέπουμε ότι είναι το πρώτο ηλεκτρονικά ελεγχόμενο υδραυλικό σύστημα πολλαπλών καναλιών και στους 4 τροχούς. Το σύστημα αυτό μπήκε πλέον στον προαιρετικό εξοπλισμό του συγκεκριμένου μοντέλου και από το 1980 σε όλη τη γκάμα της εταιρίας. Από το 1992 το εν λόγο σύστημα είναι πλέον στον στάνταρ εξοπλισμό όλων τον οχημάτων της Mercedes Benz. Το 1988 η BMW προσφέρει για πρώτη φορά ABS σε μοτοσικλέτα σαν προαιρετικό εξοπλισμό στην Κ100.

 

ΜΕΡΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ABS

Το σύστημα αντιμπλοκαρίσματος των τροχών αποτελείτε από 4 μέρη.

  1. Τον εγκέφαλο του συστήματος, την ηλεκτρονική μονάδα δηλαδή που ελέγχει τη λειτουργία του συστήματος.
  2. Την αντλία του υδραυλικού κυκλώματος που αυξάνει την πίεση στο σύστημα των φρένων.
  3. Τις βαλβίδες που περνά το υγρό για τον κάθε τροχό ξεχωριστά.
  4. Τους αισθητήρες ταχύτητας του τροχού οι οποίοι με τη χρήση οδοντωτού τροχού στην πλήμνη μετρούν ταχύτητα του κάθε τροχού. Στις μοτοσικλέτες δεν γίνεται χρήση οδοντωτού τροχού αλλά ακτινωτής διάταξης πάνω στο ίδιο το δισκόφρενο.

 

ΛΕΙΤΟΥΡΓΑ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ABS

Πιέζοντας το πεντάλ του φρένου αυξάνεται η πίεση στο κύκλωμα των φρένων. Το υγρό που βρίσκεται μέσα στο κύκλωμα πιέζει το υλικό τριβής (τακάκια) πάνω στο δισκόφρενο και έτσι ελαττώνεται η ταχύτητα του οχήματος ή ακινητοποιείτε το όχημα. Στη περίπτωση που ο οδηγός του αυτοκινήτου βρεθεί μπροστά σε κίνδυνο έχει την τάση να πατάει το πεντάλ του φρένου με όλη του τη δύναμη ως το τέλος της διαδρομής του, το λεγόμενο και φρενάρισμα πανικού. Έτσι υπερνικάτε η δύναμη της τριβής ανάμεσα στο ελαστικό και τον δρόμο με αποτέλεσμα το μπλοκάρισμα των τροχών και της απώλειας του ελέγχου του αυτοκινήτου. Σε αυτή τη περίπτωση, που ο οδηγός αντιδρά ενστικτωδώς και δεν ελέγχει τις αντιδράσεις του, επεμβαίνει το σύστημα αντιμπλοκαρίσματος τροχών / ABS. Το ABS ελέγχοντας την πίεση των υγρών των φρένων που εφαρμόζεται στον κύλινδρο του φρένου κάθε τροχού από την αντλία των φρένων, ώστε να μη μπλοκάρει κανένας τροχός, ακόμη και όταν στο πεντάλ ο οδηγός του ασκεί τη μέγιστη δυνατή πίεση. Εξασφαλίζει έτσι τον πλήρη έλεγχο της πορείας του  αυτοκινήτου κατά το φρενάρισμα.

Αρχικά με την πίεση του πεντάλ του φρένου αυξάνεται η πίεση στο κύκλωμα των φρένων, τη στιγμή που ο εγκέφαλος του συστήματος αναγνωρίσει την πιθανότητα να μπλοκάρει κάποιος τροχός αυτόματα ελαττώνει την πίεση στο κύκλωμα αυτού του τροχού. Στη συνέχεια κρατάει σταθερή την πίεση μέχρι να αρχίσει να κινείτε πάλι ο τροχός. Τέλος αυξάνει την πίεση στο κύκλωμα έτσι ώστε να μεγιστοποιείτε πάλι η δύναμη του φρεναρίσματος. Η διαδικασία της αυξομείωσης της πίεσης επαναλαμβάνεται μέχρι και 15-20 φορές το δευτερόλεπτο οπότε είναι αδύνατο για έναν οδηγό να προσπαθήσει να το κάνει μόνος του με το πόδι στο πεντάλ. Όταν λειτουργεί το ABS νοιώθει ο οδηγός ένα τρέμουλο στο πόδι του από την αυξομείωση της πίεσης στο κύκλωμα των φρένων.

Η πορεία που θα ακολουθήσει ένα αυτοκίνητο εάν μπλοκάρουν οι τροχοί κατά το φρενάρισμα πανικού θα είναι η ευθεία. Από τη στιγμή που οι τροχοί θα είναι μπλοκαρισμένοι το αυτοκίνητο δεν θα υπακούει στις εντολές του οδηγού. Σε αντίθεση το αυτοκίνητο με ABS θα ακολουθήσει την πορεία που θέλει ο οδηγός χωρίς ιδιαίτερο πρόβλημα γιατί οι τροχοί του θα περιστρέφονται κανονικά.

Το ABS αποτρέποντας το μπλοκάρισμα των τροχών προσφέρει στον οδηγό τον πλήρη έλεγχο του οχήματος του και του δίνει την δυνατότητα να αποφύγει το εμπόδιο που βρίσκεται μπροστά του. Εκμεταλλευόμενο σχεδόν πλήρως τα όρια που παρέχουν οι φυσικές ιδιότητες των ελαστικών και του οδοστρώματος παρέχει την μικρότερη δυνατή απόσταση φρεναρίσματος.

Στη περίπτωση του φρεναρίσματος πανικού με μοτοσικλέτα το αποτέλεσμα του μπλοκαρίσματος των τροχών θα είναι σίγουρα η πτώση της μοτοσικλέτας και του αναβάτη.

Την ασφάλεια που νοιώθουμε ξέροντας ότι στην δύσκολή στιγμή θα επέμβει κάποιο σύστημα και θα μας βοηθήσει την οφείλουμε στην εφευρετικότητα του Gabriel Voisin