アンチロック・ブレーキ・システム
アンチロック・ブレーキ・システム （Antilock Brake System : ABS） は、急ブレーキあるいは低摩擦路でのブレーキ操作において、車輪のロックによる滑走発生を低減する装置である。アンチロック・ブレーキング・システムとも呼ばれる。
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[編集] 概要
特に自動車の場合、通常の走行中はタイヤと路面は一定のスリップ率以下にはならず、ほぼ滑らない。タイヤの転がる方向が限定されているがゆえに、ステアリング操作によって自動車の方向を制御することができる。通常のブレーキ操作においては、ブレーキローターないしはブレーキドラムとブレーキシューの間が滑って摩擦力が生じ、さらにタイヤと路面の間に摩擦力が生じることによって車は止まる。
しかしながら、急ブレーキを掛けた場合や、路面が濡れていたり鉄板が敷いてあったりしてタイヤとの間の摩擦係数が十分に大きくない場合には、ブレーキによって生み出されるトルクが路面とタイヤによって生み出されるそれよりも大きくなることがある。この場合、タイヤはロックして、路面の上をスリップすることになる。
一旦タイヤがロックして滑り始めると、車は不安定になりステアリングが効かないばかりか、横滑りや横転などの事故の危険に晒されることになる。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擦られることになり、タイヤの寿命を短くしたり振動が出たりする。また静止するまでの時間も長くなる。
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技術（ポンピングブレーキ）がある。この動作を自動化したものが、アンチロック・ブレーキ・システムである。
アンチロック・ブレーキは、急ブレーキをかけても車輪のロックが続かない。そのため、強くブレーキをかけながらの操舵が可能となる。つまり、急ブレーキをかけつつ、衝突を回避するためのハンドル操作ができるシステムである。また車輪のロックが無い状態のほうが、ミラーバーン等の凍結路面や乾燥路における砂や砂利等の路面状況を除き、より短時間・短距離で静止できる。
ロック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汲み戻し、液圧を下げてロックを解除するという機構であるため、ABS作動中はブレーキペダルが振動する。このため驚いてブレーキペダルから足を離さないように注意が必要である。ただし、レーシングカーやスポーツカーの一部車種では高精度な制御が行われるため、作動中もブレーキペダルが振動しない、すなわち車輪の摩擦力が最大（ロック寸前）の状態に制御し、作動中もタイヤがほとんど空転しないABSが搭載されているものがある。
また、一見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、マンホールの蓋や落ちている砂、砂利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ある。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苦情が持ち込まれることも少なくなく、自動車販売店では車両販売時に重要な注意点として顧客に説明している。
[編集] 歴史
アンチロック・ブレーキ・システムの開発は、欧米の鉄道車両が最初であった。商品名をデセロスタットと称し、その構造は、車軸端に小さなフライホイールとスイッチからなる簡便なものであった。動作原理は、通常、車輪の回転と共に連れ回りしているだけであるが、ブレーキ時に車輪がロックすると、慣性によりフライホイールが回り、その間ケーシングのスイッチを開閉し、その動作により電磁弁を駆動してブレーキ用の空気圧を低減するというものであった。鉄道分野ではこれを機械式WSP（Wheel Slide Protection : 車輪滑走防止）やABS（Anti lock Brake System : 車輪固着防止装置。ABSの略称はドイツ語の Antiblockiersystem から）と呼んだ。同様のものはその後、航空機用にも手がけられ、1950年代に登場したダンロップ社のマクサレット（Maxaret）システムがそのはしりである。このシステムは完全に機械式であり、航空機で使用された場合はさしたる問題も無く現在でもいくつかの機種で使用されている。
電気式WSPは、1964年に開業した東海道新幹線にて初めて用いられた。開発は国鉄の鉄道技術研究所と神鋼電機であり、同研究所と日本エヤーブレーキ（後のナブコ、現ナブテスコ）とが開発していた空圧式WSPとの性能比較試験を制して、その後急速に普及した。当時のWSPはコンピュータがなかったため、マグアンプ演算方式であり、電磁式WSPとも呼ばれている。自動車で初めて搭載されたのも、同じ国鉄の鉄道技術研究所であり、1969年の開業間もない東名高速道路を走る高速バス「ドリーム号」に初めて搭載された。ただし、電磁式WSPのコストが高かったため、自動車には普及しなかった。一方、新幹線電車はその後、トランジスタ演算の電子式WSPとなり、その後デジタル演算式に進化し、今日的な3位置弁のABSとしては北海道の183系特急気動車に初めて実用化された。今では一般の通勤電車や北海道の気動車などに広く普及している。
海外の自動車の例では、1960年代に開発されたレース用のファーガソンP99を初め、ジェンセン・FF、フォード・ゼファーの上級モデルであるフォード・ゾディアックの試験的に開発された四輪駆動モデルに搭載されたが、この3車種以外に採用する動きはなかった。ストップ・コントロール・システムと称された別の機械式の装置をルーカス・ガーリング （Lucas Girling)が開発・販売し、一部のフォード・フィエスタ・MK.IIIに搭載している。
ドイツのボッシュ社は1930年代からアンチロック・ブレーキを研究し続けており、1978年に初めてボッシュ社製の電子制御されたシステムを搭載した車が売り出される。メルセデス・ベンツ W116型Sクラスとトラックに搭載されたこのシステムは、以前の機械式のものに比べて信頼性も高く、徐々にアンチロック・ブレーキ・システムは他の自動車に広がっていく。その後、オートバイ用のシステムも開発され、いくつかの車種に搭載されることになる。ボッシュはその後、ナブコと合弁で日本ABSを立ち上げ、日本の各社の自動車用ABSをOEM生産していった。その流れは現在、日本法人のボッシュ株式会社に引き継がれている。その他、アドヴィックス、日清紡、日信工業などが国内有力メーカーである。
ABSは、かつては4-ESC（4輪エレクトロニックスキッドコントロールの略称としてトヨタ自動車が使用）、4-WAS（4輪アンチスキッドの略称として日産自動車が使用）、WSP、4w-A.L.B.（4輪アンチロックブレーキの略称としてホンダが使用）、ファインスキッドブレーキなど、メーカーにより様々な名称が存在していたが、自動車の場合、1990年頃から全メーカーが4ABSと呼称を統一し始めた。今日では自動車や鉄道車両も含めABSに統一されつつある。またその技術の変遷をみれば、当初の機械式からその後の電磁式・2チャンネル・2モード・2位置オンオフ弁・速度フィードバック制御へ進化し、近年の電子式・4チャンネル・3モード・3ポジション弁・G併用フィードバック制御（EBD（横滑り防止機構付き電子制御ブレーキシステム）を経て、JR北海道の283系気動車以降の新形式車両や最近ではトヨタ・アルファードといった最新のハイブリッド自動車に見られるように、4チャンネル・マルチモード・マルチポジション弁（比例弁）・圧力併用フィードバック・個別制御といったきめ細かなABSへと進化してきている。
オートバイにおいては、タイヤのロックが転倒に直結するため、ABSの恩恵はより大きいものと期待されていたが、四輪車と比較して搭載できる装置のサイズや重量が限られる上、ポンピングをきめ細かく制御しないと小型の車体を揺らしてしまうなどの制約があり開発は遅れた。実用的な電子制御式ABSは1980年代末以降BMWがボッシュと共同開発した製品を市場に投入したのを皮切りに、各社から同様のシステムが実用化されるようになる。ただしその後長期に渡り、高価な大型ツアラーを主力としていたBMWを除き、その採用モデルはごく少数に留まった。その背景にはABSの装置自体がまだ高価で重かったこと、熟練したライダーには機械の助けなど不要とする考えが根強かったことなどが挙げられる。
1990年代後半には装置の小型化や低価格化が進み、ヨーロッパを中心に各メーカーとも高速な大型ツアラーなどからABS採用モデルを増やしつつある。
日本国内でもスクーター型普通自動二輪車においてはニーグリップが使えないことから運転者が急ブレーキの際に前方（ハンドル）に投げ出されやすく、またタイヤがロックすると容易に転倒し大きな事故につながるという事情に対し、装置を搭載しやすい大柄な車体構成や開発競争を促す活発な市場を背景に、近年積極的にABSを採り入れる傾向がある。しかし、ABS装着の二輪車のラインナップはいまだ充実しているとは言えない。
[編集] 構造
この構造概念図における動作は、次のとおり。
- ブレーキペダルを踏むことによって、油圧発生装置 (2) から油圧配管 (5) を通じて油圧がブレーキキャリパ (4) に伝えられ、ブレーキバッドがブレーキディスクに押し付けられて制動力が生じる。
- 制御装置 (1)は回転センサ (3) により車輪の回転をモニターしており、モニターしている車輪の回転が設定された減速度を超えた場合、油圧発生装置 (2) から発する油圧を下げる。
- 油圧が下がると制動力が下がるのでブレーキロックから復帰する。
- ブレーキロックから復帰すると車輪の回転が生じるので制御装置 (1) は回転センサ (3) により現状の減速度を再度算出し、油圧発生装置 (2) から発する油圧を上げ制動力を強くする。
制御装置 (1) は、この一連の操作を数ミリ秒という短時間で行うため、運転者がポンピングブレーキを行うよりも高精度な制御が可能となる。
[編集] 関連
鉄道において同じ働きをするものに、滑走防止装置（フラット防止装置）ないしは滑走防止制御装置と呼ばれるものがある。ブレーキ操作時のスリップにより車輪が削れて平らな部分ができると、騒音の原因になり乗り心地も悪化するので、これを防ぐ目的で使われる。
[編集] 欠点
砂利道などの非舗装路面、凍結路面などではABSによってが制動距離が長くなる傾向が強い。理由の一つに、ABS作動時は一時的にせよタイヤが空転するからである。また非舗装道路でタイヤがロックされた場合は、タイヤが路面に削られて摩擦が強くなるため、タイヤをロックさせたほうが制動距離が短くなる。
