مروری بر تاریخچه ABS؛ سیستم ترمز ضد قفل چگونه در خودروها فراگیر شد؟

سیستم ترمز ضد قفل (ABS) یکی از قابلیت هایی است که اکنون به یک استاندارد تبدیل شده و همه مدل های صفر کیلومتر در کشورهای پیشرفته جهان از آن بهره می برند.

قبل از اختراع ABS و در دورانی که هنوز خبری از قطعات و سنسورهای الکترونیکی نبود، بسیاری از رانندگان سعی می کردند با ترمزگیری های پیاپی در واقع نقش آن را شبیه سازی نموده و از قفل شدن چرخ ها هنگام کاهش سرعت ناگهانی پیشگیری کنند.

ایده ترمز ضد قفل در سال 1928 در ذهن یک مهندس آلمانی به نام کارل وسل (Karl Wessel) جرقه خورده و وی پتنتی را در این رابطه ثبت کرد. علی رغم تلاش ها، آقای وسل نتوانست ایده خود را به مرحله تولید برساند. دلیل اصلی این مساله فقدان تکنولوژی های لازم برای تولید ترمزهای ضد قفل در دهه 20 میلادی بود.

پس از سه دهه، بالاخره در دهه 50 میلادی نسخه های اولیه از سیستم ABS برای هواپیماها و قطارها که نیاز مبرمی به توقف بدون سر خوردن داشتند، توسعه یافتند. در آن دوران شرکت انگلیسی دانلوپ (Dunlop) نقشی کلیدی در توسعه این تکنولوژی ایفا نموده و دستاورد خود را با نام اختصاصی Maxaret عرضه کرد.

برخلاف سیستم های ABS مدرن کنونی که تا حد زیادی به تجهیزات الکترونیکی وابسته هستند، Maxaret دانلوپ بر اساس اصول مکانیکی طراحی شده بود. این تکنولوژی ابتدایی برای خودروها گران قیمت به نظر می رسید، اما در مقایسه با قیمت بالای هواپیماها و همچنین مزایایی مثل ارتقای ایمنی، افزایش عمر لاستیک ها و افزایش میزان حداکثر وزن قابل حمل، استفاده از آن در بلند مدت قابل توجیه بود.

مجله Flight در سال 1953 درباره مزایای سیستم Maxaret دانلوپ اینگونه نوشته بود:

مطابق با نتایج تست ها، محاسبه می شود وزن عملیاتی مجاز یک هواپیمای مدرن مجهز به Maxaret تا 15 درصد افزایش می یابد، رقمی که می تواند به معنای 8 سرنشین بیشتر باشد.

پس از مشاهده توقف های امن تر و کوتاه تر هواپیماهای سنگین وزن مجهز به Maxaret، مهندسین شرکت جنسن موتورز (Jensen Motors) به سمت تکنولوژی دانلوپ گرایش پیدا کردند. نتیجه این گرایش در سال 1966 و در مدل جنسن FF خود را نشان داد، خودروی اسپرتی که لقب اولین اتومبیل مجهز به ABS را با خود یدک می کشد. از این خودروی زیبا تا سال 1970 تنها 320 دستگاه تولید شد.

اگر چه جنسن FF راهی بازار ایالات متحده عرضه نشد، اما خبر بهره گیری از سیستم Maxaret در آن به گوش خودروسازان آمریکایی رسید. این خودروسازان به منظور ارایه سیستمی مشابه، رایزنی هایی را با تولید کنندگان و تامین کنندگان قطعات آغاز کرده و همکاری هایی میان آنها شکل گرفت.

فورد یکی از این خودروسازان بود که با همکاری شرکت Kelsey-Hayes سیستم اختصاصی خود را با نام Sure-Track توسعه داده و برای اولین بار در مدل های تاندربیرد 1969 و نسل سوم لینکلن کانتیننتال از آن استفاده کرد.

جنرال موتورز هم با کمک شرکت AC Electronics سیستم اختصاصی Track Master را طراحی کرده و کادیلاک الدرادو را به آن مجهز نمود. همزمان با جنرال موتورز الدزموبیل نیز در سال 1970 سیستم Vista Cruiser را روی مدل تورنادو معرفی کرد.

نکته جالب اینکه سیستم هر سه برند آمریکایی تنها برای چرخ های محور عقب کارایی داشت، زیرا احتمال قفل شدن آنها در مقایسه با چرخ های جلو بالاتر بود. روی کاغذ این مساله تا حدودی درست به نظر می رسید، چرا که هنگام ترمزگیری های شدید، بیشتر وزن خودرو به سمت جلوی خودرو منتقل می شود؛ با کاهش وزن روی محور عقب هم احتمال قفل شدن آنها افزایش می یابد.

اما علی رغم تحمل فشار زیاد توسط چرخ های جلو، باز هم طبق قوانین فیزیک احتمال قفل شدن آنها وجود دارد، به همین جهت تکنولوژی آمریکایی ها نمی توانست همیشه – به ویژه در مسیرهای خیس و لغزنده – قابل اتکا باشد.

بسیاری تکنولوژی ABS را به مرسدس بنز نسبت می دهند، اما در حقیقت اینگونه نبوده و کمپانی کرایسلر نقشی پر رنگ در بهبود و توسعه آن ایفا نمود.

این خودروساز دیترویتی با همکاری شرکت Bendix سیستم ABS الکترونیکی برای هر چهار چرخ را تولید کرد. این سیستم Four-Wheel Sure Brake نام داشت و به لحاظ ساختاری بسیار مشابه با نمونه های نصب شده روی مدل های کنونی بود. در آن دوران کرایسلر از عبارت متکی بر کامپیوترهای عصر اکتشافات فضایی برای تبلیغ سیستم Sure Brake استفاده می کرد. ایمپریال مدل 1971 اولین محصول کرایسلر بود که خریداران می توانستند با پرداخت مبلغ اضافی سیستم Sure Brake را برای آن سفارش دهند.

سیستم ابداعی کرایسلر و Bendix بسیار پیشرفته تر از سیستم Maxaret دانلوپ بود. این سیستم با استفاده از سنسورها و چرخ دنده های کوچک، سرعت دوران هر کدام از چرخ ها را تشخیص می داد. داده های گردآوری شده توسط سنسورها به پالس های الکترونیکی تبدیل شده و در نهایت به کامپیوتری که اندکی کوچک تر از یک جعبه کفش بود، منتقل می شدند.

کامپیوتر مذکور هنگامی که تشخیص می داد چرخی در شرف قفل شدن است، فشار هیدرولیکی را قطع کرده و در کسری از ثانیه مجدد آن را افزایش می داد. این چرخه تا چهار بار در هر ثانیه تکرار می شد.

نکته جالب توجه اینکه هر کدام از چرخ ها به طور مستقل توسط سیستم Sure Brake کرایسلر مدیریت می شدند؛ به همین خاطر حتی وقتی که تنها یک یا دو چرخ روی سطحی لغزنده قرار می گرفتند، عملکرد آن دچار اختلال نمی شد.

سیستم Four-Wheel Sure Brake آپشنی گران قیمت بود. در سال 1971 که مدل پایه از پرچمدار ایمپریال قیمتی برابر با 6,044 دلار (معادل تقریبا 38 هزار دلار در سال 2019) داشت، کرایسلر برای آپشن Four-Wheel Sure Brake قیمتی برابر با 351.50 دلار (معادل 2200 دلار در سال 2019) تعیین کرده بود.

برای مقایسه بد نیست اشاره کنیم در آن زمان سیستم استریوی AM/FM برابر با 419.70 دلار و شیشه های مات 58.45 دلار قیمت داشتند. اگر چه کارکرد سیستم Sure Brake برای مهندسین شگفت انگیز بود، اما مشتریان کرایسلر تجمل و اشرافی گری سنتی را به تکنولوژی فراتر از زمان ترجیح داده و از پرداخت رقم اضافی برای توقف های امن تر خودداری می کردند. این مساله سبب شد کرایسلر در سال 1973 سیستم پیشرفته خود را کنار بگذارد.

تا دهه 80 میلادی رانندگان و مشتریان بازار خودرو روی خوشی به تکنولوژی ABS و مزایای آن نشان ندادند. قیمت بالا یکی از موانع بزرگی بود که پیش روی فراگیر شدن این تکنولوژی قرار داشت. با وجود این، مرسدس بنز در سال 1984 تصمیم گرفت مدل های تولیدی خود را – از 190 گرفته تا S کلاس – به سیستم ABS تجهیز کند.

در سال 1989 کرایسلر دوباره به سراغ تکنولوژی ابداعی خود بازگشت و آپشن ABS را با بهای 954 دلار (معادل تقریبا 2000 دلار در سال 2019) برای خریداران مدل LeBaron پیشنهاد کرد؛ عجیب آنکه پرداخت این رقم باز هم برای برخی مشتریان قابل توجیه نبود. با کاهش قیمت در دهه 90 وضعیت بهبود یافت و پیشرفت های حاصل شده راه را برای گسترش تدریجی تکنولوژی ABS هموار کردند.

با تصمیمی که اتحادیه اروپا در سال 2004 گرفت، ترمز ABS به یک استاندارد اجباری تبدیل شد و از آن تاریخ تاکنون تمامی مدل های جدید فروخته شده در قاره سبز از این تکنولوژی سود می برند. ایالات متحده نیز از سال 2013 استفاده از ABS و سیستم کنترل پایداری الکترونیکی را برای تمامی خودروهای سواری و تجاری اجباری کرده است.

اینک در سال 2019 تمامی خودروهای تولیدی، فارغ از دسته بندی هایی مثل کلاس، قیمت و نوع اتاق، با ترمز ABS به فروش می رسند. سیستم های مدرن ABS اگر چه در مقایسه با Maxaret دانلوپ یا Sure Brake کرایسلر بسیار پیچیده تر هستند، اما مبانی مشترکی با آنها داشته و در اصل یک کار را انجام می دهند.