Młody Technik

Układ przeciwblokujący hamulce ABS

Maj 2001   

Trzy litery ABS ostatnio zrobiły karierę w publikacjach z zakresu motoryzacji. Spotyka się je bardzo często i można odnieść wrażenie, że to panaceum na wszelkie kłopoty związane z prowadzeniem pojazdu. ABS jest skrótem literowym nazw; Anti-lock Brake System, i Anti Blocking System. Oznacza system zapobiegający blokowaniu kół podczas zbyt intensywnego hamowania.

Aby przedstawić układ ABS trzeba rozpocząć od układu hamulcowego w ogóle. Umożliwia on zmniejszenie prędkości jazdy oraz zatrzymanie pojazdu w określonym miejscu. Hamulce służą też do unieruchomienia pojazdu pozostawionego na postoju. Ostatnią z wymienionych funkcji w samochodach osobowych zazwyczaj spełnia tzw. hamulec pomocniczy, często nazywany ręcznym (chociaż nie jest to regułą), gdyż jest uruchamiany dźwignią, która za pośrednictwem cięgien powoduje zadziałanie mechanizmów bębnowych lub tarczowych.

Inaczej niż hamulec pomocniczy działa hamulec główny, nazywany zasadniczym. Jest uruchamiany nożnie, a czynnikiem powodującym zadziałanie mechanizmów hamulcowych przy kołach jezdnych jest płyn hamulcowy popularnie nazywany hydrolem. Płyn ten znajduje się w przewodach biegnących od pompy hamulcowej, połączonej z pedałem hamulca, do cylinderków znajdujących się przy mechanizmach każdego z kół jezdnych. W celu zmniejszenia ryzyka powstałego w związku z nieszczelnością przewodów, od 1970 r. wprowadzono normy bezpieczeństwa wymagające stosowanie układów hamulcowych o co najmniej dwóch niezależnych obwodach.

Wiemy już jak sterowane są hamulce, czyli mechanizmy hamulcowe przy kołach jezdnych. Warto teraz przypomnieć, że zasada działania tych mechanizmów polega na wykorzystaniu zjawiska tarcia między dociskanymi elementami, np. szczęki hamulcowe dociskane są do bębnów hamulcowych obracających się razem z kołem jezdnym.

Kierowca naciskając pedał hamulca powoduje dociśnięcie do siebie elementów mechanizmów hamulcowych i jeśli siła hamowania tych mechanizmów będzie większa niż siła tarcia opony o nawierzchnię, nastąpi zablokowanie kół jezdnych, one przestaną obracać się.

Poślizg zablokowanych kół jest bardzo niekorzystny, nie tylko wydłuża drogę hamowania, ale i stwarza ryzyko utraty zamierzonego kierunku jazdy. W takich sytuacjach samochód nie reaguje na ruchy kierownicą i ślizga się na zablokowanych kołach w kierunku wypadkowej sił działających na jego środek masy.

Doświadczeni kierowcy, broniąc się przed zablokowaniem kół, stosują metodę tzw. pulsacyjnego hamowania, polegającą na cyklicznym nacisku pedału hamulca bez przetrzymywania go po naciśnięciu. Jednak warunki, w jakich porusza się samochód są bardzo zróżnicowane; różny stan nawierzchni, różne obciążenie pojazdu i różne sytuacje drogowe. Zachowanie się wszystkich hamowanych kół jest więc bardzo trudne do opanowania przez kierowcę. Poza tym mniej doświadczeni kierowcy w groźnych sytuacjach reagują przez wciśnięcie pedału do "deski" i utrzymywanie go aż ... do wystąpienia wypadku. Wciśnięcie pedału do końca jest ułatwione dlatego, że układ hamulcowy wyposażono w urządzenie wspomagające.

Zapobiegając wyżej wymienionym zjawiskom, do układu hydraulicznego ze wspomaganiem dodano urządzenie ABS. Przy każdym kole jezdnym umieszczono czujnik elektroniczny, który zbiera sygnały dotyczące prędkości obrotowej koła. Informacje te przekazywane są do komputera sterującego i tam analizowane. Gdy koło zatrzyma się, komputer powoduje, że w tym momencie otwiera się zawór umiejscowiony przy pompie hamulcowej, zmniejszone zostaje ciśnienie płynu w układzie i tym samym zwolniony docisk okładzin ciernych do tarczy lub bębna hamulcowego - na moment zanika więc siła hamowania i koło zaczyna się obracać. Proces zwalniania i dociskania okładzin ciernych odbywa się wielokrotnie, nawet do około 10 razy w ciągu jednej sekundy, trwa dopóki kierowca nie zwolni pedału hamulca lub do zatrzymania się samochodu. Awaria układu ABS sygnalizowana jest kontrolką na desce rozdzielczej a jego działanie pulsowaniem pedału hamulca w czasie naciskania.

System ABS sprawia, że każde koło jezdne sterowane jest oddzielnie. Oznacza to możliwość bezpiecznego hamowania na przykład prawymi kołami po betonie o dużym współczynniku przyczepności, a lewymi po lodzie. W takich warunkach naciśnięcie pedału hamulca nie spowoduje zablokowania kół i w wyniku tego obrócenie się samochodu. Wymagania takie zawarte są w normach europejskich dopuszczających pojazdy do ruchu. Wymagania dotyczą pojazdów o dopuszczalnej masie całkowitej powyżej 3500 kg, które muszą być wyposażone w skutecznie działający układ ABS.

Zadaniem ABS jest nie tylko zmniejszenie długości drogi hamowania lecz przede wszystkim utrzymanie kierowalności i stabilności ruchu hamowanego pojazdu. Pamiętać jednak należy, że skuteczność działania ABS jest ograniczona. Na przykład nie wolno zbyt intensywnie hamować na łuku drogi, gdy jedziemy z nadmierną prędkością. Wiedzieć też trzeba, że układ ABS nie skróci nam w sposób "cudowny" drogi hamowania na śliskiej nawierzchni, raczej pomoże ominąć przeszkodę.

Nowoczesne układy ABS współpracują z systemami; ASR (Antriebs Schlupf Regelung) - zapobiegającym zerwaniu przyczepności kół napędowych przy ruszaniu z miejsca lub przyspieszaniu oraz ESP (Electronic Stability Program) - kontrolującym stateczność pojazdu w kierunku poprzecznym i stabilizującym tor jazdy.

Układy zapobiegające blokowaniu kół podczas hamowania nie są nowym wynalazkiem. Pierwsze pomysły ich opracowania pochodzą z lat 20. ubiegłego wieku, a w 1948 r. ABS zastosowano w samolotach. Nie były to jednak dojrzałe pomysły i dopiero pojawienie się elektronicznych systemów sterujących zapoczątkowało szybki rozwój ABS. Pierwszy na świecie system ABS z przeznaczeniem do samochodów osobowych wszedł do produkcji seryjnej w 1978 r. - jego twórcą była firma Bosch, dzisiaj największy dostawca tych systemów na świecie.

Zdzisław Podbielski
fot. Bosch i Fiat

---