車に備わる安全装置 ~ABS(アンチロックブレーキシステム)~
古くから搭載されている安全装置「ABS」。
交通事故を防止する目的で搭載されているのですが、作動の原理や構造を知っている方は少ないと思います。
ABSはどういった目的で搭載されているのか、どういった状況下で作動するのか…
標準装備のひとつではありますが、今一度紹介します。
通常の走行中はタイヤと路面は一定のスリップ率(車の走行速度とタイヤの回転速度の比率)を下回ることはなく、ほぼ滑ることはありません。
タイヤの転がる方向が一方向に限定されていることで、ハンドル操作によって自動車の方向を制御することができます。
通常のブレーキ操作においては、ブレーキディスクとブレーキパッド、もしくはブレーキドラムとブレーキシューの間に摩擦力が発生するのとあわせて、タイヤと路面の間にも摩擦力が発生することによって車は止まることができます。
しかしながら、急ブレーキをかけた場合や、路面が濡れていたり凍結しているような場合は、路面とタイヤとの摩擦抵抗が十分に大きくなく、ブレーキによって生み出される制動トルクが路面とタイヤとの間によって生み出される摩擦抵抗よりも大きくなることがあります。
この場合、タイヤはロックしてしまい、路面上をスリップ(滑走)してしまいます。
一旦タイヤがロックして滑り始めると、ハンドル操作が効かなくなり制御不能となるだけではなく、前方の車への追突や横滑り、横転などの重大な交通事故の危険に晒されることになってしまいます。
またタイヤが滑っている状態では、タイヤの一箇所が集中して摩耗することにもつながるため、タイヤの寿命が短くなったり異常摩耗による走行中の振動が発生する場合もあります。
これを防ぐために、ブレーキを一気に踏み込むのではなく徐々に踏み込み、滑り始めたら少し緩めて再び踏み込む動作を繰り返す運転技術(ポンピングブレーキ)があります。
ABSはこれをコンピューターが行う電子制御システムのことですが、作動するのは摩擦係数の低い路面でそれなりの急ブレーキを踏んだ時であるため、緊急時や競技以外の場面で積極的に使うのは推奨されていません。
スリップ率が一定以上に達した車輪のブレーキキャリパー内のブレーキフルードをABSアクチュエータ 内のポンプがマスターシリンダに戻すことで油圧を下げ、スリップ率を一定値まで下げるという動作を自動で繰り返すことでタイヤのロックを防ぎ、最大限の制動力を発揮できる理想のスリップ率を維持します。
また、強くブレーキをかけながらのハンドル操作が可能になるため、一般的には「急ブレーキをかけながら、衝突回避のためのハンドル操作ができるシステム」であると簡単に解釈されることがほとんどです。
ほとんどの路面でABS非装着車(現在では標準装備)と比較して制動距離が短くなる一方で、砂利道など路面状況によっては逆に制動距離が長くなるという欠点もあるため、ABSに頼りきった運転はかえって交通事故を招く危険性があります。
特に凍結路など摩擦係数が極端に低い路面でABSが作動する場合、現在の法令ではABSの油圧系統の方式やABSの作動油圧に関する明確な規定がないため、運転者の想像以上に制動距離が伸びる場合もあります。
たとえば、前後輪ともに連動するタイプや、Gセンサー(加速度センサー)のないABSでは最初にスリップを検知した一輪のみブレーキ油圧を制御されるため、部品そのものの精度や経年劣化により各ブレーキの制動能力に差がある場合は、ブレーキ油圧が十分に上がらないためブレーキの片効きの状態が続き、「運転者にとってブレーキが効かない」という状況につながることもあります。
上記のような動作機構のため、ABS作動中はブレーキペダルに振動が伝わるが、驚いてブレーキペダルから足を離したりせず、非常時には思い切ってペダルを目一杯踏み込み続けながらハンドルを操作し、危険を回避する必要があります。
また、ABSが作動するとは思えない乾燥した舗装路面においても、マンホールの蓋、砂地、砂利、道路標示、段差などをタイヤが踏んでいる時にブレーキをかけると動作し、ブレーキペダルが振動することが稀にあります。
このことで、新車の購入直後にブレーキが故障したなどと自動車販売店にクレームが持ち込まれる場合もありますが、これはブレーキ制動時の路面状況(おもに段差によるタイヤの上下動)によって瞬間的に摩擦係数が低下したことが原因でコンピューターがABSを作動させています。
ABSの特性上乾燥した路面であっても、舗装工事個所やマンホールなどの段差で作動してしまう場合があるので注意してください。
ABSの作動を、構成図とともに紹介します。
1.ブレーキペダルを踏むことによって、ブレーキマスターシリンダー(2)からブレーキパイプ(5)を通じて油圧がブレーキキャリパー (ドラムブレーキではホイールシリンダー)(4)に伝えられ、ブレーキパッド(ブレーキシュー)がブレーキディスク(ブレーキドラム)に押し付けられて制動力が発生
2.ABSアクチュエータ(1)はABSセンサ(車輪速センサ) (3) により各タイヤの回転数をチェックしていて、タイヤの回転数が設定された減速度を超えた場合、ブレーキマスターシリンダー(2)から発生する油圧を下げる
3.油圧が下がると制動力が下がるのでホイールロックから復帰する
4.ホイールロックから復帰するとタイヤの回転が再び発生するのでABSアクチュエータ(1)はABSセンサ (3)により現状の減速度を再度算出し、ブレーキマスターシリンダー(2)から発生する油圧を上げて制動力を強くする
ABS装置はメーカーごとに付随する部品が異なっていることが多いですが、大まかな構造と作動は同じです。
なお、ABSシステムに異常があると警告灯が点灯しますが、その場合はABSが作動しないことを示しているので、走行中に点灯した場合は注意してください。
これらのことを踏まえて、日常の安全運転をより意識して生活していきましょう。