ترمز ABS چیست؟ بررسی کامل اجزا، انواع و نحوه عملکرد

ترمز ABS مخفف عبارت Anti-lock Braking System به معنای سیستم ترمز ضد قفل است؛ سیستمی الکترونیکی که با پایش مداوم سرعت چرخ‌ها، از قفل‌شدن کامل آن‌ها هنگام ترمزگیری شدید جلوگیری می‌کند تا خودرو به‌جای سُر خوردن روی جاده، همچنان قابل هدایت باقی بماند. اجزای اصلی این سیستم شامل سنسورهای سرعت چرخ، واحد کنترل الکترونیکی (ECU)، واحد کنترل هیدرولیک (HCU) و شیرهای برقی کنترل فشار است که در کنار اجزای معمول ترمز مانند پدال، بوستر و پمپ اصلی کار می‌کنند.

این فناوری امروزه به‌عنوان یکی از استانداردترین سیستم‌های ایمنی خودرو در جهان شناخته می‌شود. در این مقاله با معنای دقیق مخفف ABS، تاریخچه شکل‌گیری آن، هدف از طراحی، اجزای تشکیل‌دهنده و انواع سیستم ABS بر اساس ساختار، تعداد کانال هیدرولیک و تعداد سنسور سرعت چرخ آشنا می‌شویم.

در مجموعه آموزش های سیستم ترمز خودرو، طی سلسله مقالاتی به معرفی اجزا و عملکرد این سیستم می پرداخته‌ایم و در نهایت علائم خرابی ترمز ABS و روش عیب‌یابی کلی و جزءبه‌جزء آن خواهیم پرداخت.

ترمز ABS مخفف چیست و چه معنایی دارد؟

ترمز ABS مخفف عبارت انگلیسی Anti-lock Braking System است که ترجمه فارسی آن سیستم ترمز ضد قفل می‌شود. واژه کلیدی در این عبارت «Anti-lock» به معنای «ضد قفل‌شدن» است، چون کارکرد اصلی این سیستم جلوگیری از قفل‌شدن چرخ‌ها هنگام ترمزگیری شدید است، نه ضدیت با خودِ عمل ترمز. در برخی منابع قدیمی‌تر این عبارت به‌اشتباه Anti Brake System نوشته شده که از نظر معنایی نادرست است. البته در بازار کمتر نام فارسی آن استفاده می‌شود و همه آن را به نام ترمز ABS می‌شناسند. نماد سیستم ترمز ABS در شکل ۱ نشان‌داده‌شده است.

شکل 1- نماد سیستم ترمز ABS

تاریخچه
سیستم‌های زیادی برای کنترل ترمز ایجاد شدند؛ اما اولین ایده نزدیک به ایده ABS موجود توسط یک مهندس المانی به نام کارل واسل (Karl wassel) تحت عنوان سیستم تقویت ترمز ثبت شد. البته این ایده در حد ثبت طرح باقی ماند و نمونه واقعی آن هیچگاه تولید نشد. 8 سال بعد شرکت بوش اولین نمونه طرح مربوط را تولید کرد. اما هنوز روی خودروی سواری استفاده نشد. سیستم‌های مدیریت ترمز در این دهه عموماً روی خودروهای ریلی مورداستفاده قرار گرفتند.
اولین خودروی سواری که سیستمی مدیریت ترمزی نزدیک به سیستم امروزی را استفاده کرد خودرو Maxaret محصول شرکت donlop بود. این خودرو در دهه 1950 معرفی شد. شکل 2 این خودرو را نشان می‌دهد.

شکل 2- خودرو Maxaret اولین خودرو ABS – 1950

این خودرو از همان سیستم مدیریت لغزش ترمزی که در هواپیماهای َAvro Volcan و Handly بکار برده شده بود استفاده کرد. در سال 1958 اولین آزمایش‌ها روی ترمز موتورسیکلت‌ها نیز انجام شد. بعدها طرح تکمیل شده آن در ماشین‌های مسابقه‌ای نیز در دهه 1960 استفاده شد. (شکل 3)

شکل 3- خودرو Ferguson P99 مسابقات فرمول 1 – دهه 1960

یکی از بزرگ‌ترین تفاوت‌های این سیستم‌ها با سیستم‌های امروزی، مکانیکی بودن آنها بود. به عبارت ساده به دلیل عدم وجود کنترل‌های الکترونیکی از سیستم‌های مکانیکی برای کنترل استفاده می‌شد. در دهه 1970 با ورود کنترل‌های الکترونیکی به سیستم‌های خودرو شرکت‌های مختلف برای بهینه‌سازی سیستم‌ها از جمله سیستم ترمز استفاده کردند. در سال 1971 شرکت فیات اولین سیستم ترمز ضدلغزش با مدیریت الکترونیکی را به بازار معرفی کردند. این سیستم در ابتدا Antiskid نامیده شده بود . شرکت بوش طرح را خریداری کرده نام آن را به ABS تغییر داد. هم زمان در آمریکا شرکت کرایسلر روی مدل معروف Imperial سیستم ترمز ضدلغزش را با یک کنترل یونیت و چهار سنسور معرفی کرد. می‌توان گفت سیستم شرکت بوش و کرایسلر اساس عملکرد تمامی سیستم‌های ABS امروزی است.

سیستم ABS در واقع یک مکمل برای سیستم ترمز هیدرولیکی است. برای اینکه درک بهتری از نحوه انتقال روغن در لوله‌ها و تفاوت مدارهای ضربدری و معمولی داشته باشید، حتماً مقاله ساختار سیستم ترمز و نقشه مدار ترمز پراید را مطالعه کنید تا با زیربنای این سیستم آشنا شوید.

هدف از طراحی سیستم ABS چیست؟ (فراتر از یک ترمز ساده)

هنگامی که پدال ترمز فشرده میشد نیروی ترمزی توسط لنت ها به دیسک یا کاسه چرخ منتقل میشود. در هنگام ترمز گیری ، نیروی اصطکاک لنت ها جلو حرکت چرخ ها را میگیرد و چرخ ها کاملا بی حرکت خواهند شد اما متناسب با سرعت خودرو، ممکن است هنوز سرعت خودرو صفر نشده باشد. از این لحظه به بعد تایر روی زمین سر خواهد خورد.سر خوردن تایر سبب ناپایداری خودرو خواهد بود چون شرایط سر خوردن به میزان عواملی که شاید در اختیار راننده نباشد( مانند جنس کف جاده) ربط داشته باشد. فیلم 1 نحوه عملکرد ترمز و سر خوردن تایر روی سطح جاده را بدون حالت ABS نشان میدهد.

همانطور که در فیلم مشاهده می‌شود. به‌محض ترمزگرفتن چرخ‌ها در اثر نیروی ترمزی لنت‌ها کاملاً قفل می‌شوند. از لحظه‌ای که چرخ‌ها قفل می‌شوند، روی جاده سر می‌خورند.
به‌صورت بسیار ساده، سیستم ترمز ABS همانطور که از نامش پیداست، به‌محض اینکه متوجه می‌شود چرخ‌ها بجای اینکه روی جاده بچرخند در حال لغزش (سرخوردن) هستند. فشار ترمزی را کاهش می‌دهند تاحدی‌که چرخ‌ها سر نخورند. فیلم 2 این حالت را نشان می‌دهد.

همانطور که در فیلم مشاهده می‌شود سیستم ترمز ABS طوری لنت‌های ترمز را فعال و غیرفعال می‌کند که تا وقتی که سرعت خودرو صفر نشده است سرعت زاویه‌ای چرخ نیز صفر نشود به عبارت ساده چرخ به غلتش خود ادامه دهد.

اجزا سیستم ترمز ABS یا سیستم ضد قفل

تمامی سیستم‌های ضد قفل اجزا عمومی ترمز مانند، پدال ترمز، بوستر ترمز، پمپ اصلی ترمز، مایع هیدرولیک ترمز، لوله‌کشی‌های انتقال مایع، ترمزهای چرخ (دیسکی) را دارند. شکل 4 تجهیزات اضافی که نسبت به سیستم ترمز معمولی دارند را معرفی می‌کند.

شکل 4- تجهیزات اضافی در سیستم ترمز ABS نسبت به ترمز معمولی

شناخت اجزای سیستم ABS اولین قدم است، اما عیب‌یابی عملی این سیستم — از تست سنسور سرعت چرخ و بررسی کدهای خطای ECU گرفته تا تشخیص ایراد واحد هیدرولیک — نیازمند کار مستقیم روی خودرو و آموزش کارگاهی است. اگر به دنبال دوره آموزش ترمز ABS به‌صورت حضوری و کارگاهی هستید، این مباحث در کنار عیب‌یابی کامل سیستم ترمز و اجزای تعلیق و جلوبندی، به‌صورت عملی آموزش داده می‌شود.

انواع سیستم ABS

همانطور که در مقاله‌های دیگربارها اشاره شد یک سیستم را می‌توان به چند روش دسته‌بندی کرد آنچه در شکل 5 می‌آید نیز یک روش برای دسته‌بندی سیستم‌های ترمز ضد قفل است.

شکل 5- انواع دسته‌بندی سیستم ترمز ABS

انواع سیستم ترمز ABS بر اساس ساختار و تعداد کانال

سیستم ترمز ABS یکپارچه (Integrated ABS System ):در ترمزهای ABS یکپارچه واحد مخزن، پمپ اصلی، بوستر و یونیت هیدرولیک به‌صورت یکپارچه قرار گرفته‌اند. شکل 6 نمونه‌ای از این مدل را نشان می‌دهد.

1- در مخزن مایع ترمز 2- مخزن 3- کانکتور یونیت 4- یونیت هیدرولیک 5- میل فشاری
شکل 6- سیستم ترمز ABS با تجهیزات یکپارچه

سیستم ترمز ABS غیر یک‌پارچه (Non Integrated ABS system): تقریباً بیشتر خودرو های که در بازار ایران وجود دارد از نوع غیر یک‌پارچه هستند. یعنی واحد پمپ اصلی و بوستر و واحد یونیت هیدرولیک به‌صورت مجزا در خودرو مشاهده می‌شود.

انواع سنسورهای ترمز ABS (سنسورهای فعال و غیرفعال)

از بین سنسور های تعیین دور ، دو نوع سنسور القایی و اثر هال از معروف ترین سنسور ها هستند. در مقاله‌های سیستم جرقه با سنسور القایی و سیستم جرقه اثر هال در مورد ساختار این دو نوع سنسور اطلاعاتی ارایه شد. برای انداره گیری سرعت چرخ از یکی از این دو نوع سنسور استفاده میشود. شکل 7 نمونه ای از این دو نوع سنسور را نشان میدهد.

شکل 7- دو نمونه سنسور مورداستفاده در سیستم ABS

معمولاً سنسورهای اثر هال سه سیم دارند و سنسورهای القایی معمولاً دارای دو سیم هستند. اما متناسب با نحوه منفی دارد در سنسور می‌تواند تعداد سیم‌ها را متفاوت مشاهده کرد.

 انواع سیستم ABS بر اساس کانال‌های کنترل فشار

در حالت ایدئال برای بهترین عملکرد سیستم ABS برای هر چرخ به یک کانال مدار هیدرولیک نیاز است؛ بنابراین بهترین حالت 4 کانال برای چهارچرخ خودرو است. اما گاهی برای کاهش هزینه تعداد کانال‌ها را کم می‌کند؛ بنابراین به ماژول هیدرولیک ساده‌تری نیاز دارند. شکل 8 حالت‌های موجود را نشان می‌دهد.

A: سیستم چهارکاناله B: سیستم سه‌کاناله C: سیستم یک کاناله
شکل 8- دسته‌بندی سیستم ABS از نظر تعداد کانال‌ها هیدرولیک

همانطور که مشاهده می‌شود غیر از حالت چهارکاناله، نوع سه‌کاناله و تک‌کاناله نیز وجود دارد. در نوع سه‌کاناله دو کانال مجزا برای چرخ‌های جلو سمت چپ و راست در نظر گرفته می‌شود. در نوع تک‌کاناله فقط یک کانال مشترک برای چرخ‌های عقب استفاده می‌شود. قطعاً در نوع آخر در خودرو های محرک عقب کاربرد بیشتری دارد؛ اما به‌هرحال کمترین کارایی را نسبت به دو حالت قبلی خواهد داشت.

انواع سیستم ABS بر اساس تعداد سنسور سرعت چرخ

کیفیت عملکرد سیستم ترمز ضد قفل بر اساس اطلاع دقیق از سرعت چرخ و مقایسه آن با سر چرخ‌ها و سرعت خودرو حاصل می‌شود؛ بنابراین دقیق‌ترین حالت وجود یک سنسور ترمز ABS برای هر چرخ است. اما همانطور که برای کاهش هزینه تعداد کانال‌ها را کاهش می‌دهند. تعداد سنسورها را نیز می‌توانند کاهش دهند. شکل 9 محل استقرار سنسورهای سرعت چرخ را در سیستم‌های مختلف ABS نشان می‌دهد.

A: یک سنسور B: سه سنسور C: چهار سنسور

شکل 9- دسته‌بندی سیستم ABS از نظر تعداد سنسور چرخ

معمولاً نوع تک سنسور در خودرو های وانت محرک عقب (Pickup Truck)مشاهده می‌شود.

جمع‌بندی

ترمز ABS یا سیستم ترمز ضد قفل، مکملی الکترونیکی بر سیستم ترمز هیدرولیکی است که با اندازه‌گیری لحظه‌ای سرعت هر چرخ و کاهش هوشمند فشار ترمز در لحظه شروع لغزش، از قفل‌شدن چرخ‌ها جلوگیری می‌کند. نتیجه این کار، حفظ قابلیت هدایت خودرو حتی در ترمزگیری‌های اضطراری و روی سطوح لغزنده است؛ چیزی که در سیستم‌های ترمز سنتی امکان‌پذیر نبود.

این سیستم را می‌توان از سه زاویه دسته‌بندی کرد: از نظر ساختار (یکپارچه و غیریکپارچه که نوع دوم در بازار ایران رایج‌تر است)، از نظر تعداد کانال هیدرولیک (چهار، سه یا تک‌کاناله) و از نظر تعداد سنسور سرعت چرخ. هرچه تعداد کانال و سنسور بیشتر باشد، کنترل دقیق‌تر و مستقل‌تری روی هر چرخ اعمال می‌شود، اما هزینه ساخت سیستم نیز افزایش می‌یابد.

عملکرد صحیح ABS تنها یک بخش از زنجیره ایمنی توقف خودروست؛ پایداری خودرو حین ترمزگیری اضطراری به سلامت سیستم تعلیق و اجزای جلوبندی نیز وابسته است. برای یادگیری عملی عیب‌یابی و تعمیر سیستم ترمز و اجزای جلوبندی، می‌توانید در دوره آموزش جلوبندی‌سازی شرکت کنید.

سوالات متداول درباره ترمز ABS

ترمز ABS مخفف چیست و به فارسی چه معنایی دارد؟

ABS مخفف Anti-lock Braking System است که به فارسی سیستم ترمز ضد قفل ترجمه می‌شود؛ یعنی سیستمی که از قفل‌شدن چرخ‌ها هنگام ترمزگیری شدید جلوگیری می‌کند.

ترمز ABS چیست و چگونه کار می‌کند؟

ABS با سنسورهای سرعت، لحظه‌ای که یک چرخ در آستانه قفل‌شدن و لغزش قرار می‌گیرد را تشخیص می‌دهد و با کاهش و افزایش سریع فشار هیدرولیک ترمز آن چرخ، اجازه می‌دهد چرخ به غلتش خود ادامه دهد و کنترل فرمان از دست راننده خارج نشود.

اجزای سیستم ترمز ABS کدام‌اند؟

علاوه بر اجزای معمول ترمز (پدال، بوستر، پمپ اصلی، روغن ترمز و ترمزهای چرخ)، سیستم ABS شامل سنسورهای سرعت چرخ، واحد کنترل الکترونیکی (ECU)، واحد کنترل هیدرولیک (HCU) و شیرهای برقی کنترل فشار است که معمولاً ECU و HCU در قالب یک مجموعه یکپارچه به نام HECU قرار می‌گیرند.

تفاوت سیستم ABS یکپارچه و غیریکپارچه چیست؟

در نوع یکپارچه، مخزن، پمپ اصلی، بوستر و یونیت هیدرولیک در یک مجموعه واحد قرار دارند، در حالی که در نوع غیریکپارچه این اجزا به‌صورت مجزا نصب می‌شوند. بیشتر خودروهای موجود در بازار ایران از نوع غیریکپارچه هستند.

سیستم ABS چند کاناله بهتر است؟

سیستم چهارکاناله با چهار سنسور بهترین عملکرد را دارد، چون فشار ترمز هر چرخ به‌صورت مستقل کنترل می‌شود. سیستم‌های سه‌کاناله و تک‌کاناله برای کاهش هزینه طراحی شده‌اند و کارایی کمتری دارند.

چه نوع سنسورهایی در سیستم ABS استفاده می‌شود؟

دو نوع رایج سنسور سرعت چرخ در ABS، سنسور القایی و سنسور اثر هال هستند. سنسورهای اثر هال معمولاً سه سیم و سنسورهای القایی معمولاً دو سیم دارند.

نویسنده: مهندس بهروز خطیبی