ABS（アンチロック・ブレーキ・システム）の仕組み：完全ガイド

アンチロック・ブレーキ・システム（ABS）は、エンジンブレーキシステムにおいて重要な役割を果たします。滑りやすい路面では、プロのドライバーでもブレーキ操作は困難で、初心者ならなおさらです。このシステムが発明される前は、滑りやすい路面でのブレーキングは劇的な事態を招いていました。

ABSの存在により、車輪がロックするのを防ぎ、路面とのグリップを維持することで、このような事態を克服できるようになりました。今回は、ABSの定義、機能、用途、構成部品、図解、種類、作動原理について解説します。また、メリット・デメリット、不良・故障したABSの症状についても説明します。

ABS（アンチロック・ブレーキ・システム）とは？

アンチロック・ブレーキ・システムは、緊急制動や急ブレーキ時の条件下で車輪がロックするのを防ぐために設計された自動車用安全装置です。最新の安全規制により、ほぼすべての現代車（二輪・四輪）にこのシステムが搭載されています。

ABSは、タイヤと路面の間でトラクションが失われた時に機能します。これによりタイヤがスリップし、車両が制御不能になります。しかし、このような状況でも車輪は回転し続け、グリップの喪失によりドライバー/ライダーがステアリング制御を失う可能性があります。これが事故につながる恐れがあります。

また、ABSは航空機や自動車（乗用車、オートバイ、バス、トラック）で使用される安全アンチスキッドブレーキシステムとして知られています。このシステムにより、ブレーキ時に車輪がロックしないため、ドライバー/ライダーは車両を制御できます。アンチロックブレーキは路面とのトラクション接触も維持します。

ABSは、閾値ブレーキと断続ブレーキ（カデンスブレーキ）の自動化原理で動作します。これらのブレーキ手法は、ABSが普及する前は熟練ドライバーが実践していました。ABSはドライバーの操作よりもはるかに高速かつ効果的に動作します。システムは一般的に車両制御を向上させ、乾燥路面と滑りやすい路面での制動距離を短縮します。ただし、砂利道や雪に覆われた路面では制動距離が延びることがあります。

現代版のABSは、ブレーキ時の車輪ロック防止だけでなく、フロントホイールのブレーキ配分も変更します。この機能はその特定の能力と実装に依存し、電子制御ブレーキフォース配分（EBD）、トラクションコントロールシステム（TCS）、緊急ブレーキアシスト、電子制御安定装置（ESC）など様々な名称で知られています。

アンチロック・ブレーキ・システムの機能

自動車エンジンにおけるABSの機能は以下の通りです：

• アンチロックブレーキシステムの主な目的は、障害物走行時でも車両をより良く制御できるようにすることです。
• コントローラーは常に速度センサーを監視しています。車輪の異常な減速をチェックします。これは車輪がロックする直前に発生し、急速な減速を引き起こします。このチェックがなければ、車輪は可能な限り速く停止してしまいます。
• 低摩擦路面や滑りやすい路面での走行時に、ブレーキを手動でポンピングする必要がなくなります。これにより、ほとんどの緊急制動条件下で効率的なステアリング操作が可能になります。
• システム作動中、バルブの開閉によりドライバーはブレーキペダルの脈動を感じます。この脈動はABSが作動していることをドライバーに知らせます。
• ABSコントローラーは、車の急減速は不可能だとプログラムされています。つまり、急減速が発生したら車輪がスリップしようとしていると判断し、加速を感知するまでそのブレーキの圧力を減らします。その後、再び減速が発生するまで圧力を増やします。

アンチロック・ブレーキ・システムの構成部品

ABSの構成部品とその機能は以下の通りです：

速度センサー

速度センサーはエンコーダーとも呼ばれ、車輪の加速または減速を判定します。この部品は磁石とホール効果センサー、または歯車と電磁コイルを使用して信号を生成します。車輪が回転すると、センサー周りに磁界が誘導され、磁界の変動によりセンサーに電圧が生成されます。

低速ではセンサーが不正確になります。車輪の回転が遅いため磁界の変動が不正確になり、コントローラーに不正確な読み取り値を送る原因となります。

バルブ

ABSにはバルブがコンポーネントとして含まれます。ABS自体によって制御され、通常は3つのポジションを持ちます。ポジション1ではバルブが開き、マスターシリンダーからの圧力がそのままブレーキに伝わります。ポジション2ではバルブがラインを遮断し、ブレーキをマスターシリンダーから分離します。これにより圧力の上昇を防ぎます。ポジション3ではバルブがブレーキから一部の圧力を解放します。バルブの詰まりはABSでよくある問題です。

コントローラー（ECU）

コントローラーはECUデバイスとして機能し、各車輪の速度センサーから情報を受信します。車輪がトラクションを失った場合、信号がコントローラーに送られます。コントローラーはブレーキ力（EBD）を制限し、ABSモジュレーターを作動させてブレーキバルブをオン・オフします。

ポンプ

ポンプの機能は、バルブが圧力を解放した後に油圧ブレーキに圧力を復元することです。コントローラーは車輪のスリップを検知するとバルブ解放の信号を出します。ドライバーがかけた圧力がバルブによって解放されると、ポンプが所望の圧力をブレーキシステムに即座に復元します。コントローラーはポンプの状態を調整して所望の圧力を供給し、スリップを低減します。

アンチロック・ブレーキ・システム図解：

（図解プレースホルダー）

アンチロック・ブレーキ・システムの種類

アンチロック・ブレーキ・システムは、採用されるブレーキの種類によって様々なスキームで動作します。自動車におけるABSの種類は以下の通りです：

4チャネル・4センサーABS

このタイプのABSは4つの車輪それぞれに速度センサーを備え、4つの車輪すべてに独立したバルブを持っています。この構成によりコントローラーが各車輪を個別に監視でき、最大制動力を達成できます。

3チャネル・4センサーABS

このABS構成は4輪すべてに速度センサーを備え、フロント車輪それぞれに独立したバルブを持ちます。リア車輪には1つのバルブが両輪共用で使用されます。このタイプのABSは4輪ABSを搭載した古い車両で使用されています。

3チャネル・3センサーABS

このシステムはフロント車輪それぞれに速度センサーとバルブを備えます。リア車輪は両輪共用で1つのバルブと1つのセンサーを持ちます。このスキームは4輪ABSを搭載したピックアップトラックで一般的です。このシステムではフロント車輪が個別に制御されるため、最大制動力を得られます。リア車輪はロックし始めてからABSが作動します。ただし、車輪は一緒に監視されます。

これらのタイプのアンチロックブレーキシステムでは、停止時にリア車輪のどちらかがロックする可能性があります。これにより制動効果が低下します。リア車輪に個別の速度センサーがないため、システムは容易に識別できます。

2チャネル・4センサーABS

このシステムは1980年代後半から1990年代半ばにかけて存在した乗用車で一般的です。各車輪に速度センサーを備え、フロントとリアの車輪ペアそれぞれに1つの制御バルブを持ちます。いずれかの個別車輪でロックが速度センサーによって検知されると、制御モジュールはその端の両車輪のバルブをパルス駆動します。

1チャネル・1センサーABS

このシステムはピックアップトラック、バン、SUVで一般的で、両リア車輪を制御する1つのバルブと、リアアクスルに位置する1つの速度センサーを備えます。作動は3チャネルシステムのリア部分と同様です。リア車輪は一緒に監視され、ロックしてからABSが作動します。このシステムでもリア車輪のどちらかがロックする可能性があり、制動効果が低下します。いずれの車輪にも個別の速度センサーがないため、システムは容易に識別できます。

作動原理

アンチロック・ブレーキ・システムの作動は複雑ではなく、容易に理解できます。システムの種類とコンポーネントの説明で多くのことに触れましたが、さらに詳しく仕組みを解説します。

ABSは通常のブレーキシステムと連携して動作し、自動的にポンピングを行います。ABS非搭載車ではドライバーが手動で行う操作で、車輪ロックを防ぎます。ABS搭載車では、ドライバーの足をブレーキペダルにしっかり置いたまま、ABSが自動的にブレーキをポンピングします。これによりドライバーは安全なステアリング操作に集中できます。

ABSの作動によりブレーキペダルが明らかに脈動します。経験の浅いドライバーはこれをブレーキ故障と勘違いすることがあります。一部のシステムは、アクセルリリースの割合やアクセルリリースからブレーキ操作までの時間を追加で監視します。システムは十分な圧力が必要な箇所で自動的に制動力を増大させます。

前述の通り、アンチロックブレーキシステムは重いブレーキング下で車輪を監視します。これは一般的に電子制御安定装置（ESC）として知られ、監視の実現に役立ちます。タイプによって異なりますが、各車輪にセンサーがあり、車輪がロックして停止しようとすると検知します。システムはブレーキを解放し、車輪を回転させます。ABSは各車輪に最適な制動圧を継続的に適用し、車輪を完全にロックさせずに一定レベルの制動を可能にします。

この効果により、過度な回避操作が発生してもスリップのリスクが低減されます。これがドライバーが制動距離が延びる可能性を知っておくべき理由です。つまり、障害物のある道路を走行中に車が即座に停止しないことがあります。

動画でABSの仕組みをさらに理解しましょう：

（動画プレースホルダー）

アンチロック・ブレーキ・システムのメリットとデメリット

メリット

ABSの利点は以下の通りです：

• ABSは、氷上、油面、濡れた路面での停止など、滑りやすい条件下でもロックアップとスリップを防ぎます。このような状況で命を救うことが確実で、ドライバーに完璧な車両制御を提供します。
• デバイスの有効性により、すべての車両への搭載が法的に義務付けられています。これにより、システムを搭載したデバイスを低い保険コストで購入しやすくなります。
• 現代のABSはトラクションコントロールシステムを備えるように設計されており、すべての車輪が路面とのトラクションを維持できます。これによりメーカーは両機能を工場で同時に実装しやすくなります。
• ABS搭載の車やトラックは、システムの価値が高まり続けているため、リセールバリューが高くなります。

デメリット

ABSの利点がある一方で、いくつかの制限も存在します。以下はABSのデメリットです：

• システムはデリケートです。ブレーキセンサーの影響で車両がシャッダーするなど、ブレーキに問題を引き起こしやすい（ABSのディスオリエンテーション）。
• 車種によってはABSのメンテナンスコストが高くなります。各車輪のセンサーが故障した場合、修理に多額の費用がかかります。これが多くの人が車にABSを付けない理由です。
• ABSは滑りやすい条件下で理想的なブレーキを保証しますが、一部のユーザーは停止時間の不整合を訴えています。通常条件下での制動距離がABSによって延長されるというものです。これはシステムのエラーによって引き起こされます。

結論として、アンチロックブレーキシステムは、ドライバーが悪路でも制御を維持できるため、あらゆる種類の自動車で重要であることがわかります。この記事で詳しく検証しました。

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