アンチロックブレーキシステム

ABSの概念は、1950年代に導入された現代のシステムよりも古い。例えば、1908年にはJE Francisが「鉄道車両用滑り防止装置」を発表している。^{[ 5 ]}

1920年、フランスの自動車および航空機のパイオニアであるガブリエル・ヴォワザンは、航空機のブレーキの油圧制動圧力を調整してタイヤの滑りのリスクを軽減するシステムを実験しました。航空機では、限界制動がほぼ不可能であるためです。これらのシステムは、ブレーキシリンダーに油圧を供給するラインに取り付けられたフライホイールとバルブを使用していました。フライホイールは、車輪と同じ速度で回転するドラムに取り付けられています。通常のブレーキングでは、ドラムとフライホイールは同じ速度で回転します。しかし、車輪の回転速度が低下すると、ドラムの回転速度も低下し、フライホイールはより速い速度で回転します。これによりバルブが開き、少量のブレーキフルードがマスターシリンダーを迂回して局所的なリザーバーに流れ込み、シリンダーの圧力が低下してブレーキが解除されます。ドラムとフライホイールを使用することで、バルブは車輪が回転しているときだけ開きます。テストでは、パイロットがスキッドポイントを見つけるために徐々に圧力を上げるのではなく、すぐにフルブレーキをかけるようになったため、制動性能が30%向上したことが確認されました。さらに、タイヤの焼損や破裂がなくなるという利点もありました。^{[ 6 ]}

ABSシステムが正式に認識されたのは、後にドイツのエンジニア、カール・ヴェッセルによるもので、彼の制動力を調整するシステムは1928年に正式に特許を取得しました。しかし、ヴェッセルは実用的な製品を開発することはなく、 8年後に同様の特許を取得したロバート・ボッシュも同様でした。^{[ 5 ]}

車輪の滑りを測定するために直流発電機を使用する同様のブレーキシステムであるデセロスタットは、1930年代に鉄道で使用されました。^{[ 7 ]} 1951年までに、フライホイールベースのデセロスタットは、着陸時のアンチスキッドを提供するために航空機で使用されました。この装置は、最初に米国で、後に英国で試験されました。^{[ 8 ]} 1954年、ポピュラーサイエンスは、デトロイトの米国自動車メーカーが、強いブレーキで車が旋回するのを防ぐためにデセロスタットシステムの予備テストを行っていることを明らかにしました。しかし、テスト結果の公開情報はありませんでした。^{[ 9 ]}

1950年代初頭までに、ダンロップのマクサレット滑り止めシステムは英国で広く航空用途に使われるようになり、アブロ バルカンやハンドレー ページ ビクター、ビッカース バイカウント、ビッカースヴァリアント、イングリッシュ エレクトリック ライトニング、デ ハビランド コメット 2c、デ ハビランド シー ビクセンなどの航空機、そして後にビッカース VC10、ホーカー シドレー トライデント、ホーカー シドレー 125、ホーカー シドレー HS 748および派生型のブリティッシュ エアロスペース ATP、BAC ワンイレブン、オランダのフォッカー F27 フレンドシップ（ブレーキ、前輪操舵、着陸装置の格納に油圧の代わりにダンロップの高圧（200 バール）空気圧システムを採用していたのが珍しい）などの航空機にはマクサレットが標準装備された。^{[ 10 ]} Maxaretは、凍結路面や濡れた路面での制動距離を最大30%短縮するだけでなく、タイヤの寿命も延ばし、Maxaret非搭載の航空機では飛行が不可能な状況でも離着陸を可能にするという利点も備えていました。

1958年、道路研究所はロイヤルエンフィールド・スーパーメテオのオートバイを使用して、マクサレット・アンチロックブレーキのテストを行った。^{[ 11 ]}この実験により、アンチロックブレーキはオートバイにとって非常に有益であることが実証された。オートバイでは、スリップが事故の大部分に関係している。ほとんどのテストで、特に滑りやすい路面では、ホイールロックブレーキと比較して停止距離が短縮され、最大30%の改善が見られた。しかし、当時のエンフィールドの技術部長であったトニー・ウィルソン＝ジョーンズはこのシステムに将来性を見出せず、同社によって生産されることはなかった。^{[ 11 ]}

完全機械式のシステムは、1960年代にファーガソンP99レーシングカー、ジェンセンFF、実験的な四輪駆動車フォード・ゾディアックなどで限定的に自動車に採用されたが、それ以上普及することはなかった。このシステムは高価で信頼性に欠けることが判明した。

初の完全電子式アンチロックブレーキシステムは、1960年代後半にコンコルド航空機向けに開発された。

現代のABSシステムは、1971年にフィアット研究センターのマリオ・パラゼッティ（「ミスターABS」として知られる）によって発明され、ほぼすべての車に標準装備されるようになった。このシステムはアンチスキッドと呼ばれ、特許はボッシュに売却され、ボッシュはそれをABSと名付けた。^{[ 12 ]}

クライスラーはベンディックス社と共同で、1971年型インペリアル向けに「シュアブレーキ」と呼ばれるコンピューター制御の3チャンネル4センサー全輪ABSを導入した。^{[ 13 ] [ 14 ]}その後数年間利用可能で、意図どおりに機能し、信頼性も証明された。1969年、フォードはリンカーン・コンチネンタル・マークIIIとフォード・サンダーバードの後輪に「シュアトラック」と呼ばれるアンチロックブレーキシステムをオプションとして導入した。^{[ 15 ]} 1971年には標準装備となった。 ^{[ 16 ]}シュアトラックブレーキシステムはケルシー・ヘイズの協力を得て設計された。 1971年、ゼネラルモーターズは後輪駆動の^{キャデラックモデルにオプションとして「トラックマスター」後輪のみのABSを導入し[} 17 ] 、オ^{​​ールズモビル・トロナードで}はこのオプションをトゥルートラックブレーキングシステムと呼んだ^{[ 20 ]}。 1972年には、このオプション^はすべてのキャデラックで利用可能になった。1971年、日産は日本のデンソーが開発したEAL（エレクトロアンチロックシステム）を日産プレジデントのオプションとして提供し^、これ^が日本初^の電子式ABSとなった^{[ 21 ] 。}

1971年：インペリアル^{[ 22 ]}は、4輪コンピューター制御アンチロックブレーキシステムを搭載した最初の量産車となった。トヨタは、ESC（電子スキッドコントロール）と呼ばれる電子制御アンチスキッドブレーキをトヨタクラウンに導入した。 ^{[ 23 ]}

1971年：最初のトラックへの応用：「アンチスリッタメント」システムがフィアット・ヴェイコリ・インダストリアーリによって開発され、フィアットのトラックモデル691N1に搭載された。^{[ 24 ]}

1972年：四輪駆動のトライアンフ2500エステートには、マラード社製の電子システムが標準装備された。しかし、そのような車は希少で、現存するものはごくわずかである。

1976年：WABCOは滑りやすい路面でのロックを防ぐため、商用車向けのアンチロックブレーキシステムの開発を開始し、1986年には大型車両向けの電子ブレーキシステム（EBS）の開発に着手した。^{[ 25 ]}

1978年：メルセデス・ベンツW116は、 1978年からオプションとしてボッシュ製の電子式4輪マルチチャンネルアンチロックブレーキシステム（ABS）をいち早く採用した。

1982年：ホンダは、1982年に世界中で発売された第2世代プレリュードのオプションとして、電子制御マルチチャンネルALB（アンチロックブレーキ）を導入しました。補足情報：ノルウェーのホンダ総代理店は、ノルウェー市場向けのプレリュードすべてにALBシステムを標準装備することを要求し、ホンダプレリュードはABSを標準装備としてヨーロッパで販売された最初の車となりました。ノルウェーの総代理店は、サンルーフやその他のオプションもノルウェーでは標準装備とし、ホンダブランドにさらなる高級感を加えました。しかし、ノルウェーの税制により、装備の充実した車は非常に高価になり、販売は高コストに苦しみました。1984年以降、ALBシステムおよびホンダの他のオプション機能は、ノルウェーでは標準装備ではなくなりました。

1985年、フォード・スコーピオは全グレードにTeves社製の電子制御システムを標準装備して欧州市場に投入されました。このシステムにより、同モデルは1986年に権威ある欧州カー・オブ・ザ・イヤーを受賞し、自動車ジャーナリストからも高い評価を得ました。この成功を受けて、フォードは他の車種にもアンチロック・システム（ABS）の研究開発を開始し、他の自動車メーカーも追随するようになりました。

1987年以来、ABSはすべてのメルセデス・ベンツ車に標準装備されている。^{[ 26 ]}リンカーンも1993年にこれに続いた。^{[ 27 ]}

1988年、BMWは電気油圧式ABSを搭載した初のオートバイ、 BMW K100を発表しました。ヤマハは1991年にABSオプション付きのFJ1200モデルを発表しました。ホンダは1992年にST1100 Pan Europeanで初のオートバイ用ABSを発売し、これに続きました。2007年、スズキはABS搭載のGSF1200SA（バンディット）を発売しました。2005年、ハーレーダビッドソンは警察用バイクにABSオプションの提供を開始しました。

1988年、BMWはオートバイ用の電子/油圧式ABSを導入した。これはダイムラー・ベンツとボッシュが量産車向けに最初の四輪車用ABSを発売してから10年後のことだった。BMW K100シリーズのオートバイにはオプションでABSが装備され、バイクに11kgの重量が加わった。FAGクーゲルフィッシャー と共同で開発され、プランジャーピストンを介してブレーキ回路の圧力を調整した。^{[ 36 ] [ 37 ]}日本のメーカーも1992年までにホンダST1100とヤマハFJ1200にABSオプションを導入した。^{[ 38 ]}

コンチネンタルは2006年に初の二輪車用インテグラルABS（MIB）を発表しました。これはBMWと共同開発され、重量は2.3kgでした 。^{[ 39 ]} 二輪車用ABSの第1世代は約11kgでしたが 、2009年にボッシュが発表した第2世代（2011年）は、インテグラルブレーキングで0.7kg  （ABSベース）と1.6kg  （ABSエンハンスド）です。^{[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]}

前後輪に取り付けられたホイールスピードセンサーは、各ホイールの回転速度を常に測定し、この情報を電子制御ユニット（ECU）に送信します。ECUは、1) 一方のホイールの減速が一定のしきい値を超えているかどうか、2) 両方のホイールの情報に基づいて計算されたブレーキスリップが一定の割合を超えて不安定な領域に入っているかどうかの2つを検出します。これらは、ホイールがロックする可能性が高いことを示す指標です。これらの異常に対処するために、ECUは油圧ユニットに圧力を保持するか解放するように信号を送ります。信号が安定領域への復帰を示すと、圧力は再び増加します。過去のモデルでは、流体圧力の制御にピストンが使用されていました。最新のモデルでは、ソレノイドバルブを高速で開閉することで圧力を調整します。基本原理とアーキテクチャは乗用車のABSから引き継がれていますが、開発および適用プロセスでは、典型的なオートバイの特性を考慮する必要があります。特性の1つは、ブレーキング中の動的なホイール荷重の変化です。車と比較して、ホイール荷重の変化はより急激であり、ホイールリフトアップや転倒につながる可能性があります。これは、柔らかいサスペンションによってさらに悪化する可能性があります。一部のシステムには、後輪リフトオフ軽減機能が備わっています。後輪リフトオフの可能性を示す兆候が検出されると、システムは前輪のブレーキ圧を解放してこの挙動に対抗します。^{[ 43 ]} もう一つの違いは、オートバイの場合、安定性にとって後輪よりも前輪の方がはるかに重要であるということです。前輪が0.2～0.7秒の間にロックすると、ジャイロスタティック力が失われ、車輪の接地線に作用する横方向の力の影響が増大するため、オートバイが振動し始めます。オートバイは不安定になり、転倒します。

ピストンシステム：このシステムでは、スプリングで張られたピストンの動きによって圧力が解放されます。圧力を解放する必要があるときは、リニアモーターがプランジャーピストンを引き戻し、流体のためのスペースを広げます。このシステムは、たとえばBMWのABS I（1988）とABS II（1993）で使用されました。ABS IIはサイズが異なり、プランジャーの代わりに電子制御摩擦クラッチがシャフトに取り付けられました。さらに、変位センサーがピストンの移動距離を記録し、制御ユニットがより正確な制御を行えるようにします。ホンダもこの圧力変調システムを大型スポーツバイクやツーリングバイクに使用しています。^{[ 44 ] [ 45 ]}

バルブとポンプシステム：圧力変調システムを構成する主な部品は、ソレノイド式入口バルブと出口バルブ、ポンプ、モーター、アキュムレータ/リザーバです。バルブの数は、追加機能やブレーキチャンネルの数によってモデルごとに異なります。ECUからの入力に基づいて、コイルが入口バルブと出口バルブを作動させます。圧力解放時には、ブレーキフルードがアキュムレータに蓄えられます。このオープンシステム方式では、ブレーキレバーの脈動によって感じられるモーターで駆動されるポンプを介してフルードがブレーキ回路に戻されます。^{[ 46 ]}

電気自動車は後輪ブレーキからエネルギーを回収することができる。^{[ 47 ]}

自動車や列車ではブレーキをかけると車輪が連動して反応するのに対し、オートバイでは後輪ブレーキと前輪ブレーキは別々に制御されます。ライダーが片方の車輪だけをブレーキした場合、両方のブレーキをかけた場合よりも、ブレーキをかけた車輪がロックアップしやすくなります。そのため、コンバインドブレーキシステムは、ブレーキをかけていない車輪にも制動力を配分することで、ロックアップの可能性を低減し、減速性能を高め、サスペンションのピッチングを抑制します。

シングル[リア]CBSでは、リアブレーキ（ペダル）に加えられたブレーキ圧が同時にフロントホイールにも分配されます。遅延バルブが油圧をカットし、強いブレーキがかけられた時のみフロントホイールにも圧力がかかるようにします。ホンダ初のコンバインドブレーキシステム（当時はユニファイドブレーキと呼ばれていました）を搭載した市販バイクは、1983年のGL1100でした。このシステムは、1970年代のRCB1000世界耐久レースバイクから派生したものです。 ^{[ 48 ] [ 49 ]}

フロントディスクが2枚ある大型モデルでは、デュアルCBSシステムを採用しています。このシステムは、1975年にモト・グッツィによって初めて採用されました。^{[ 50 ]}ここでは、フロントに加わるブレーキ圧はリアホイールにも加わり、その逆も同様です。フロントレバーを操作すると、フロントの2つのキャリパーにある6つのポットのうち4つに圧力が蓄積されます。フロントホイールのセカンダリーマスターシリンダーは、比例制御バルブを介して残りの圧力をリアホイールに分配し、3つのキャリパーのうち2つに作用します。リアホイールに強いブレーキ力が加わると、その力はフロントホイールの6つのポットのうち2つにも分配されます。より現代的なデュアルCBSでは、フロントとリアのキャリパー（およびすべてのポット）を、あらかじめ設定されたフロントとリアの負荷比に応じて使用します。当初、比例制御は、フロントとリアを連動させる複雑な全油圧システムによって、一定の遅延時間で、または重量配分の変化を感知することによって制御されていました。2001年には早くもBMWによって電気油圧システムが導入されました。^{[ 51 ]}

CBSはホイールロックや転倒の危険性を軽減するのに役立ちますが、特定の状況ではCBSが転倒を引き起こす可能性があります。ブレーキ圧が後輪から前輪に分配され、路面の摩擦が急激に変化した場合（水たまり、路面の氷）、後輪ブレーキのみが作動していても前輪がロックする可能性があります。これにより安定性が失われ、転倒につながります。そのため、CBSはオートバイでこれを回避するためABSと組み合わせて使用​​されます。この組み合わせを実現するには、さまざまなアプローチが可能です。 アクティブ圧力ビルドアップなし シングルバージョン：3番目の追加チャンネルが遅延バルブを介して後輪回路を前輪ブレーキに接続します。後輪（または両方のホイール）の強いブレーキ圧は両方のブレーキ回路に圧力をかけますが、この圧力はホイール速度とブレーキスリップに応じて調整されます。

デュアルバージョンは、ホンダのデュアル CBS とセカンダリーマスターシリンダーおよび比例制御バルブを組み合わせたものです [ピストン ABS 付き] モジュレーターが各ブレーキの圧力を調整します^{[ 52 ]}アクティブ圧力ビルドアップ付き 2009 年に、ホンダはブレーキ バイ ワイヤ技術を採用した高性能スポーツバイク向けに電子制御コンバインド ABS を導入しました。ライダーのブレーキ入力は圧力センサーによって測定され、その情報は ECU に提供されます。ホイール速度センサーの情報とともに、ECU はロックアップを防ぎ、可能な限り最高の減速を実現するために圧力の最適な配分を計算します。この出力に基づいて、各ホイールのモーターがポンプを駆動し、ホイールのブレーキ圧力を蓄積して調整します。このシステムは、ブレーキ バイ ワイヤ機能により、素早い反応時間を提供します。

コンチネンタル・テベスのMIB（モーターサイクル・インテグラル・ブレーキング・システム）とボッシュの強化型モーターサイクルABSのeCBS（電子式CBS）は、別のアプローチによるものです。これらのシステムは、ポンプとバルブのアプローチに基づいています。追加のバルブ、より強力なポンプ、より強力なモーターにより、システムは積極的に圧力を蓄積することができます。ライダーの入力圧力は、レバーとペダルの圧力センサーで測定されます。ポンプは、走行状況に合わせて追加の圧力を蓄積します。部分インテグラルシステムは、前→後または後→前のいずれか一方の方向のみで動作するように設計されています。完全インテグラルシステムは、両方向に動作します。

これらのシステムは電子制御式で、圧力を能動的に高めることができるため、ライダーに合わせてバイクのブレーキ挙動を調整することが可能になります。CBSとABSは熟練ライダーがオフにすることができ、また、BMW S1000RRのレインモードやスリックモードのように、より高い閾値と低い閾値を持つ異なる制御モードを選択することもできます。

米国道路安全保険協会（IIHS）は、オートバイ用ABSの有効性に関する調査を実施し、 ABS非搭載の 250cm³^を超えるオートバイは死亡事故に巻き込まれる可能性が37%高いという結論に至った。また、スウェーデン道路管理局の調査では、125cm³を超えるオートバイの重大事故および死亡事故の48%は オートバイ^用ABSによって回避できるという結論に至った。^{[ 53 ]}

これらの研究により、EU委員会は2010年に立法プロセスを開始し、2012年に可決され、125  cm ³を超えるオートバイのABSが2016年以降義務化されることになった。国際自動車連盟や先進運転者協会（IAM）などの組織は、この法律を2015年までに実施するよう要求した。^{[ 54 ]} 一方、一部のオートバイライダーは、オフロードでの使用やその他の理由でシステムをオフにできる可能性を求めて、すべてのバイクにABSを義務付けることに抗議している。^{[ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]} 2011年、国連は道路安全のための行動の10年を開始した。主な目標は、世界的な協力により2020年までに500万人の命を救うことである。^{[ 58 ]} 彼らのグローバル計画の一部は、電子安定制御やアンチロックブレーキシステムなど、効果が実証されている衝突回避技術のオートバイへの普遍的な導入を促進することです。