ABS: hogy a hülyék se haljanak meg

2010.06.08. 07:33 Módosítva: 2010-06-08 15:29:22
Amikor kimegyek motorozni, akkor én akarok motorozni, én akarok fékezni és én döntöm el, mennyire húzom a gázt. Engem ne bíráljon felül a processzorra kötött hall jeladó vagy a gyorsulásszenzor, giroszkóp, mert okosabb és ügyesebb vagyok. Vagy csak úgy gondolom?

A fogaimat összeszorítva, karba tett kézzel ültem az utolsó sorban 2005 őszén, amikor a terem elejében egy mérnökember a 2006-os KTM Adventure ötödik generációs ABS-éről (Anti-lock Braking System – blokkolásgátlós fékrendszer) mesélt. Milyen hatékony, milyen jó és milyen rövid a féktáv… Nekem ne, jó? Én heti háromszor krosszpályán vagyok, kéthetente versenyzem és naponta 70–80 kilométert motorozom egy supermotóval. Alig vártam, hogy az ígért tesztpályán megmutathassam ezeknek az operettendurós balekoknak, hogy egy igazi, gyakorlott terepmotoros hogy kezeli a féket.

Kimentünk, egyik tesztmotoron kikapcsolták az ABS-t, a másikon maradt. A feladat egyszerű: egy vonaltól, illetve adott jelre nyolcvanról álló helyzetig fékezni. Az ABS-es motorra egy belga kolléga ült, tudtam, hogy nem egy Simo Kirssi. Gyorsan rápattantam az ABS nélküli motorra, gondoltam, őt akármilyen talajon simán kifékezem.

Nem ragozom. A tiszta, jó tapadású aszfalton bő két métert vert rám (biztos, csalt, előbb fékezett, van ilyen), a változó tapadású, hirtelen csúszóssá váló vagy fekvőrendőrös teszt talajon pedig néha 5–8 métert. A nyolc tesztalanyból, aki között volt olyan finn enduro versenyző, aki a Gotland Grand Nationalon többször volt az első tízben, senki nem volt jobb, mint az ABS. Sem füvön, sem aszfalton, sem zebrán, sem extra csúszós felületen. Sehol. Kicsit át kellett gondoljam a dolgot.

Nem először vezettem ABS-es motort, hasonlítottam már össze hagyományos fékessel, akkor jobb vagy azonos voltam. Romlott a reflexem? Öregszem? Nos, igen, öregszem, de nem ez volt az ok. Az új rendszerek szinte csak nevükben hasonlítanak a régire, mindenük jobb. A fejlődés egyértelmű és látványos.

Az ABS alapvető feladata, hogy a kerék minden körülmények között egy meghatározott szlippel (gördülő csúszással) fékeződjön és ne álljon meg. Ha megáll, gördülés nélkül csúszik, akkor oldalirányú erők felvételére képtelen (illetve csak korlátozottan képes) és az eleje ki fog csúszni. Van valaki, aki még nem tapasztalt ilyet?

ABS rendszerből is van régi és lassú, korszerű és gyors, valamint ismerünk versenyszintűeket is. Ez utóbbi abban tér el, hogy nem elsősorban a biztonságra van optimalizálva, hanem a rövidebb fékútra. Elméletben az utcai ABS-nél „manuálisan” lehetne rövidebbet fékezni, azonban ez csak teória: a korszerű, gyors rendszereket nagyon nehéz halandó embernek felülmúlni.

Mit értünk az alatt, hogy egy ABS gyors? A gyorsaságát a szabályozási kör lefutásának ideje határozza meg. A kerékszenzor érzékeli a szögsebesség-változást, a jelet feldolgozza a vezérlő egység, majd kivezérli a megfelelő nyomásszelepeket, az megváltoztatja a fékerőt, ismét jelet vesz a kerékszenzorról és ha minden rendben, visszaállítja a fékerőt. Ez egy szabályozási kör, folyamatos jelfeldolgozással és egy ilyen ciklus lefuttatására ma tized annyi idő kell, mint az első sorozatgyártású rendszereknél, pedig azok sem voltak annyira rosszak.

A fejlődés nem csak a jelfeldolgozásban, az elektronikus oldalon következett be, hanem a mechanikus oldalon is: a nyomásszelepek pontossága javult, működési idejük csökkent. A helyesen megválasztott mechanikai alkatrészekkel a rendszer nagyon jó tud lenni, a jelfeldolgozás gyors. Persze a programozás legalább annyira fontos, mint a mechanikus felépítés. Az elektronika legfontosabb feladata a kerék szögsebesség-változásának a figyelése. Az, hogy mikor kezdi csökkenteni a fékerőt, mikor avatkozik be, millió dolog függvénye. Ehhez kell a fék és a motorkerékpár gyártójának együttműködni – még egy jó rendszert is teljesen használhatatlanná lehet tenni.

A motor futóművéhez, geometria felépítéséhez és alkalmazott gumiabroncsaihoz kell meghatározni, hogy mi legyen az a szlip, ahol még a motor biztosan irányítható és a fékerő is elég nagy. Az átvihető fékerő egy ponton maximális, azonban ez a pont nem stabil helyzet. Ha bármi megváltozik, esés lehet belőle. Kicsit ez alá kell állítani a munkapontot, így a féktáv elméletben nem lesz a legrövidebb, de egy kisebb tapadási együtthatójú felület nem rántja ki alólunk a motort.

Ha fékkarral a kezünkben születtünk, elméletileg fékezhetünk rövidebbet, mint az ABS, hiszen mi a görbe maximumán is lassíthatunk. Ha pedig sóderes területre érünk, akkor mérsékelhetjük a fékerőt, de ez valóban csak elmélet. Nem leszünk olyan gyorsak, mint egy közepes rendszer, egy mai, korszerű cuccnak pedig közelébe sem érünk.

Egyszerűbb szóban

A grafikonon az ABS működési tartománya szürkével van jelölve. Láthatjuk, hogy a gumiabroncs által felvett oldalirányú erőhatásnak és a forgásirányú erőhatásnak sincs maximuma. Ha csak egyenesen megyünk, akkor elméletben tudnánk úgy fékezni, hogy nagyobb forgásirányú erőhatást vegyen fel a gumi, tehát a motor jobban lassuljon, mint az elektronika segítségével. Viszont az oldalirányú erők felvételére még annyira sem képes. Ha nem kanyarodunk, akkor nincs baj, ha igen, akkor kicsit mérsékeljük a fékerőt, és oda tesszük a munkapontot, ahol az oldalirányú erők görbéjének van maximuma. Elmondani egyszerű, manuálisan, kézzel, lábbal, rutinból megcsinálni nem annyira.

Az ABS 20%-os szlipnél dolgozik, ha mi tovább növelnénk, akkor az oldalirányú erőket a gumi nem tudná felvenni. Ha állóra fékezzük, blokkolunk, akkor a szlip 100%-os és oldalirányú erőket nem tud a gumi felvenni, a motor eleje kicsúszik.

A leírásból már érezzük, hogy az ABS működését millió dolog befolyásolja. Nem véletlen az, hogy egyes blokkolásgátlós modelleknél a gyártó meghatározza, milyen fékbetéttel garantálják a megfelelő működést, milyen fékcsövet használhatunk és a gumiabroncsra is van tippük. Ezzel odáig elmennek, hogy a jármű homologizációs okmányaiban nem csak a kerékméretet tüntetik fel, hanem az alkalmazható gumiabroncs típusát is.

Ha másik fékbetétet teszünk bele, annak kopóanyaga lehet, hogy rugalmasabb. Amikor a rendszer nyomása a szögsebesség változása miatt hirtelen csökken, a fékerő késve követheti. Rosszabb a hatékonyság, hosszabb a fékút. Hasonló a helyzet túlzottan rugalmas fékcsővel is. Energiát emészt fel, rugalmassága torzítja a változó nyomást.

Ha megnézünk két azonos, csak fékrendszerében különböző motort, gyakran azt tapasztaljuk, hogy a rugóstagok szelepelése, a csillapítás karakterisztikája is más. Ezzel az a cél, hogy a kerék biztosabban legyen a talajon, mégha egy kis komfortot is vesztünk a más csillapítási beállításokkal. Fontos, hogy a rendszer agya a keréksebességek változását időben érzékelje és beavatkozzon; ha a kerék felpattog az útról, nem valós sebességjelet kapunk.

Az előbb felsorolt jelek és érzékelések az úgynevezett alapjelek. Ezeken felül a korszerű rendszerek olyan dolgokat is felismernek, amelyeket szinte észre sem veszünk. Az említett KTM 990 Adventure modell ötödik generációs ABS rendszerét a Bosch, a KTM és Brembo közösen fejlesztette ki. Ez a kerék szögsebességének változásából kap jelet az útfelület minőségéről, valamint azt is érzékeli, ha a motorral stoppie-zunk, azaz olyan intenzíven fékezünk az első fékkel, hogy a hátsó felemelkedik. Ekkor a kivezérelt fékerőhöz és az első kerék lassulásához képest a hátsó kerék szögsebesség-változása lesz nagy, a fékerőt szinte nullára csökkenti és hagyja a kereket fékezetlenül forogni. Ez stabilitást ad, nem fullasztja le a motort, továbbá az első fékerőt csökkenti addig, amíg a hátsó kerék visszaérkezéskor azonnal felveszi a haladási sebességet és a maximális kivezérelhető fékerővel kezdi ismét fékezni, természetesen csúszás nélkül. A két kerék szögsebességének összevetése sok fékezési szituációban fontos, ez mind hozzájárul a pontos beavatkozáshoz. Ez az alapja az egykerekezés gátlónak is, erről majd kicsit később.

A rendszer egyébként fail-safe, azaz ha akár elektromos meghibásodás, akár mechanikus meghibásodás van a modulátor egységen belül, a fék működőképes marad, természetesen ABS nélkül. Ez kötelező előírás, ahogy az is, hogy ha a blokkolásgátló kikapcsolható, akkor a vezetőt figyelmeztetni kell a kikapcsolt állapotra.

A gyártók elsődleges célja a vezető hibáinak kiküszöbölése, nem pedig Valentino Rossitól is rövidebb féktáv elérése. Arra is gyúrnak, de az számunkra elérhetetlen, egyelőre. Céljuk, hogy ha elbambulunk, aztán meg ijedtünkben rámarkolunk a fékre, akkor ne nyomjunk egy olyan hasast utassal, mint én tizenöt éve Gyermely község fehér, csúszós aszfaltján.

Ha a vezetői hibák kijavítása mellett még a fékút is rövidül, akkor a rendszer tökéletes. Erre nem csak az ABS az egyetlen megoldás, hanem a különféle összekötött (kombinált, kapcsolt), egymástól nem független első és hátsó fékek. Persze ez nem helyettesítheti az ABS-t, azonban azt a hibát, hogy egyszerre csak az egyik fékkel fékezünk, megoldja. Igaz, nem tökéletesen.

Azért nem százszázalékosan, mert mindenképpen olyan rögzített fékerőelosztást kell a rendszerbe beépíteni, ami nem okozza az egyik kerék túlfékeződését sem, legalábbis átlagos tapadású úton nem. Ha a körülmények kicsit romlanak, akkor a kombinált fékrendszerek hátrányai kezdenek előtérbe kerülni. Ha például a gumik eltérő mértékben használódnak el, akkor egy bizonyos kopás után a fékaránynak is meg kellene változni, de az nem követi a jobban kopó abroncsot.

További probléma, hogy csak olyan motoron alkalmazható eredményesen, ahol a hátsó tengely terhelése a dinamikus súlypont-áthelyeződés következtében nem tehermentesül túlzottan. Ez magyarra fordítva azt jelenti, hogy a hosszú tengelytávú, nehéz túra, túrasport motorokon sikerrel alkalmazható, de teljesen hiábavaló egy magas építésű, könnyű supermotón. Ebben az esetben ugyanis a dinamikus súlypont-áthelyeződés a hátsó kereket szinte tehermentesíti, így az arra kivezérelt fékerő nem segíti a lassulást, ellenben blokkolhatja a kereket és a kormányzást megnehezíti.

A kombinált féket sok tíz évvel ezelőtt alkalmazták először, az 1982-es Honda GL1200-ason már megtalálható volt a single CBS (Combined Brake System), amit a Honda a dual CBS rendszerrel tökéletesített és fejlesztetett tovább. A kombinált fék ABS-szel szerelve szinte tökéletes, nem blokkolhat a hátsó kerék, maximális fékerőt tehetünk a talajra. Ilyen 1996-ban, a Honda Paneuropean modellen volt először.

Magam részéről nagyon kedvelem az egyszerű, okos mechanikus megoldásokat. A Honda a dual CBS esetében úgy oldotta meg a hátsó fékkör nyomását, hogy az első féknyereg reakcióereje működteti a hátsó fékkör főhengerét (secondary master cylinder – másodlagos főfékhenger), így a fékerő hátul arányosan változik. Ez a dugattyúátmérők arányán, illetve a mechanika ellenereje által keltett nyomáson (tulajdonképpen az első fékerőn) múlik. Egyszerű, nagyszerű. A hátsó fék is hat az első féknyergek egy dugattyúpárjára, a reakcióerő ismét rásegít a hátsó nyereg fékerejére. A japán gyártók nagy előszeretettel alkalmazzák a többdugattyús féknyergek dugattyúmegosztását az első és hátsó fékrendszer között. Sajnos ez magával vonz pár hátrányt is, az egyik, hogy leginkább osztott betéttel működne a rendszer jól, mert a hosszú betét kis felületen való nyomása nem szerencsés sem hatékonyság, sem hőleadás szempontjából: deformációkat okozhat a betét hordozóanyagán, hátlapján.

Említsük meg a BMW Integrated ABS rendszerét is, ahol az első fék a hátsót is működteti, de a pedál csak a hátsót. Egyébként a BMW alkalmazott először sorozatgyártású motorkerékpáron ABS rendszert 1989-ben a K modellen, nyilván nem kis tapasztalatuk van benne. A fékerő elosztását határhelyzetben itt is az ABS végzi. A bajorok megfejelték a rendszert azzal, hogy a hidraulikus nyomás a fékerőre is rásegít. Látnunk kell azonban, hogy az egész rendszer arra épül, hogy gyakorlatlanok vagy elbambulósak vagyunk és nem használjuk megfelelően a féket, csak az egyikkel fékezünk, vagy nem húzzuk eléggé. Ezen biztonsági rendszereknek a legfőbb célja a mi hibáink kijavítása vagy mérséklése. Az érem másik oldala pedig az, hogy nem hibázunk, érezzük a fékerőt és a lábunk, kezünk tökéletesen osztja el, akkor minden rendszer csak felesleges súly. Ehhez azért erősen átlagon felüli képességek kellenek.

Felületes ember hajlamos egy kalap alá venni a blokkolásgátlókat, noha azok sok dologban különböznek. Ezek olykor apróságnak tűnnek, azonban a rendszer működését nagyon befolyásolják. Két ABS rendszer céljában azonos lehet, azonban ennek megvalósítása nagyon is különböző módon valósulhat meg. A beavatkozó szerv, a nyomástároló és annak szerkezeti kialakítása, szelepelése, valamint az elektronika felprogramozása a működést és minőségét alapjaiban határozza meg.

A Yamaha sem tétlenkedik, amikor biztonságról és speciális fékrendszerről van szó. Ők Unified Braking System elnevezéssel illetik a kombinált, kapcsolt rendszerüket, az FJR esetében például a hátsó fék működtet egy dugattyúpárt a jobb első féknyeregben. Ezzel előre is jut fékerő, ha csak a lábfékkel fékezünk; mivel csak egy pár, nem fékeződik túl. Ha mégis, akkor határhelyzetben beavatkozik az elektronikus fékerőelosztó-szelep, majd az ABS.

A blokkolásgátlók ikertestvérei a menetdinamikai szabályzók csoportjába tartozó kipörgésgátlók. Már a fizikai magyarázata is hasonló, hiszen a túlpörgő kerék szlipje magas, így oldalerőt kevesbé tud felvenni – a motor hátulja kitörhet, csóválni kezd, bukás lehet a vége.

Adja magát, hogy a keréksebesség érzékelésére az ABS jeladóit használják, összehasonlítják a kerék szögsebességét az első, általában nem hajtott kerékkel. Ha a hátsó elkezd gyorsulni, akkor közbeszól. A beavatkozás mikéntje is más, így fokozottan különböző az eredménye. További okosság a rendszerben az úgynevezett egykerekezés gátló vagy lift off control. Amikor a nem hajtott kerék lassulni kezd, de a féket nem használjuk, a hajtott kerék pedig gyorsul, akkor az első kerék nincs a talajon, kicsit vissza kell venni a motorteljesítményből. Ez hasonlóan működik, mint a kipörgésgátlónál. Első lépésben az előgyújtást mérséklik, akkor a motor nyomatéka óvatosan csökken. Ha ez képtelen a kerék túlforgását mérsékelni, a tüzelőanyag befecskendezett mennyiségének csökkentése jön, majd mint vészprogram, a gyújtás lekapcsolása.

Érdekes módon a túlforgó motor fordulatszám-határolása (letiltás) is így történik manapság. Régen egyszerűen levették a gyújtást, jobb esetben csak minden második ütemben maradt ki a gyújtás. Ma ez már nem alkalmazható egyrészről a katalizátor miatt, másrészről pedig a nagy teljesítményű motor erejének ilyen drasztikus korlátozása akár balesetet is eredményezhet. A kipörgésgátló esetében már eleve finoman avatkoznak be, amikor azonban ismét ráteszi a tüzet az elektronika, emberöltőnek tűnő tizedmásodpercek telhetnek el. A szabályozási kör gyorsasága nagyban befolyásolja a traction control minőségét, azaz megint eljutottunk ide, a gyors szabályozású rendszer okos és hasznos, a lassú pedig buta és idegesítő. A mai gyártástechnológia, az illesztések pontossága, a piezoelektromos szelepek annyira gyors és pontos működést tesznek lehetővé itt és az ABS modulátoroknál is, hogy a rendszer nem az átlagmotorost, hanem a gyakorlott profit is sokszor fölülmúlja.

Az Európai Motorkerékpárgyártók Szövetsége (ACEM – számos nem európai márkát is magába foglal) 2015-re azt tűzte ki célul, hogy a forgalomba kerülő motorkerékpárok 75%-ának valamilyen Avanced Braking Systemmel, azaz valamilyen biztonságot növelő fékrendszerrel kell készülnie. Ebben az ABS és a kapcsolt fékrendszer egyaránt benne foglaltatik, úgyhogy ABS van, ABS lesz, a kocka el van vetve.

Talán nem is véletlenül.