Rem ABS (Antilock Braking System)

Anti lock Brake System ( ABS )  merupakan fitur pengontrolan rem secara elektronik  yang didesain menjadi kesatuan dengan sistem rem konvensional, sistem rem ABS melakukan pengontrolan aktuator-aktuatornya secara computerize dan terletak diantara master rem dan wheel cylinder untuk mengontrol tekanan rem tiap-tiap roda.

ABS ditujukan untuk mengatasi kondisi berkendara yang tidak aman pada saat melakukan pengereman mendadak, yaitu :

• Terkuncinya roda dan 
• Arah kendaraan yang tidak terkontrol.

Sistem rem bertujuan untuk  memperlambat putaran dari roda kendaraan, namun pada kenyataannya gesekan antara ban dengan permukaan jalanlah yang menghentikan jalannya kendaraan.

Pada kendaraan yang tidak menggunakan sistem ABS, ketika rem diinjak dengan keras maka dapat mengakibatkan roda sampai terkunci, sehingga kendaraan akan tergelincir atau selip dan arah kendaraan sulit untuk dikontrol melalui steering wheel  karena hilangnya traksi antara ban dengan permukaan jalan saat roda terkunci.

Sistem ABS meningkatkan keamanan saat berkendara karena dapat mencegah roda kendaraan terkunci saat melakukan pengereman mendadak pada permukaan jalan yang licin sehingga arah kendaraan tetap dapat dikontrol melalui steering wheel untuk melakukan manuver.

Seorang pengemudi profesional mungkin mampu mengontrol kendaraan sewaktu melakukan pengereman mendadak pada mobil yang menggunakan sistem rem konvensional dengan cara memompa (mengocok) pedal  rem, dimana hal ini akan membuat roda yang sempat terkunci untuk berputar dalam waktu yang singkat.

Jika seorang pengemudi profesional mampu mengatur pengereman satu kali perdetik, sistem rem  ABS mempunyai kemampuan mengatur tekanan rem yang diberikan keroda dengan kecepatan 15 kali per detik.

Sistem rem ABS juga mampu melakukan hal yang tidak dapat dilakukan pengemudi profesional manapun juga, yaitu sistem rem ABS dapat mengontrol tekanan yang diberikan pada rem depan dan rem belakng secara terpisah, tergantung roda mana yang mulai terkunci saat melakukan pengereman.

Sistem rem ABS membantu menghentikan kendaraan dalam jarak yang sependek mungkin tanpa menyebabkan roda terkunci sekaligus memungkinkan arah kendaraan tetap dapat dikontrol saat melakukan pengereman mendadak pada berbagai macam kondisi permukaan jalan.

Jika sistem ABS rusak, sistem pengereman konvensionalnya masih berfungsi.

Daya cengkeram ban dan sistem ABS 

Diagram diatas menunjukkan batasan toleransi selip (area abu – abu) dimana terjadinya pengereman yang efisien,dari slip ratio nol ( 0 ) , dimana kecepatan roda dan kecepatan kendaraan sama,  sampai slip ratio 10 pengereman cukup ringan dan traksi yang bagus antara ban dan permukaan jalan akan terjaga.

Slip ratio antara 10 sampai 30 merupakan saat terjadinya pengereman paling efisien, saat ini adalah titik dimana ban mulai kehilangan traksi dengan permukaan jalan,titik ini juga merupakan batasan dimana sistem ABS akan mulai bekerja. 

Jika slip ratio melebih 30 %, efektivitas pengereman akan berkurang, jarak pengereman akan meningkat dan arah kendaraan akan sulit untuk dikontrol.

Besarnya gaya pengereman yang ditunjukkan garis vertical sebelah kiri akan bervariasi tergantung pada besarnya tekanan pengemudi pada pedal rem dan kondisi permukaan jalan, pada jalan dengan aspal yang basah gaya pengeremannya mungkin kecil jika dibandingkan dengan jalan  permukaan yang kering sebelum penguncian roda terjadi, sehingga jarak pengereman akan meningkat. 

Traksi pengereman maksimum terjadi saat tire slip antara 10 % dan 20 % .
Roda yang berputar dikatakan memiliki tire slip 0 %
Roda yang terkunci memiliki tire slip 100 %.

Besarnya traksi ditentukan oleh kondisi permukaan jalan dan tire slip.

Pengemudi profesional dapat mengontrol tire slip lebih akurat dari pada jika kendaraan berjalan pada permukaan jalan yang rata dan kering.

Kemampuan pengendalian arah kendaraan selama pengereman mendadak merupakan keuntungan utama dari system ABS. 

Pengereman mendadak yang dilakukan pada permukaan  jalan yang licin dengan mobil tanpa sistem ABS menunjukkan bahwa roda akan tekunci dan berhenti berputar sehingga kendaraan mulai tergelincir sebelum akhirnya dapat benar-benar berhenti.

Sistem ABS tipe Integral yang menggabungkan master cylinder, brake booster dan ABS sebagai satu kesatuan.

Prinsip Kerja Dasar ABS. 

Sistem ABS Four Wheel menggunakan  speed sensor pada masing-masing roda depan. Sedangkan roda belakang ada yang menggunakan satu sensor untuk setiap roda belakang atau satu sensor untuk kedua roda belakang. 

Speed sensor dimonitor oleh control unit ABS untuk mengontrol rem depan secara terpisah sedangkan rem belakang sebagai satu kesatuan. 

Pada situasi pengereman mendadak ( panic braking ), wheel speed sensor akan mendeteksi perubahan kecepatan putaran roda yang terjadi secara mendadak. 

ABS atau anti lock braking system merupakan salah satu fitur pada sistem rem yang berfungsi untuk meningkatkan keselamatan berkendara.

Sistem ABS berfungsi untuk mencegah terkuncinya roda saat melakukan pengereman mendadak sehingga arah kendaraan tetap dapat dikontrol melalui steering wheel.

Control unit  ABS akan melakukan kalkulasi kecepatan putaran rotasi roda-roda kendaraan dan perubahan pada kecepatannya, kemudian menghitung kecepatan kendaraan.

Control unit ABS kemudian menentukan slip ratio yang terjadi pada tiap-tiap roda dan memerintahkan aktuator ABS untuk memberikan tekanan pengereman maksimum pada tiap roda.

Sebagai contoh, tekanan pengereman akan lebih kecil pada permukaan jalan yang licin untuk mengurangi penguncian roda. Akibatnya jarak pengereman akan bertambah namun pengontrolan arah kendaraan dapat terjaga. Satu hal yang harus dipahami adalah ABS tidak aktif pada semua  pengereman.

Hydraulic brake actuator bekerja berdasarkan sinyal yang diterima dari control unit  ABS untuk menahan, mengurangi, dan meningkatkan tekanan minyak rem jika diperlukan, untuk menjaga slip ratio optimal 10 sampai 30 % dan menghindari roda terkunci.

Jenis-jenis sistem rem ABS yang digunakan Toyota 

Ada empat jenis rem ABS yang digunakan pada mobil-mobil Toyota, dimana jenis sistem ABS dibedakan berdasaekan aktuator yang digunakan, yaitu : 

1. 2- position solenoid valve
2. 3- position solenoid valve with mechanical valve ( Bosch )
3. 3- position solenoid valve ( Nippon denso )
4. 2- position solenoid controlling power steering hydraulic pressure which controls brake hydraulic pressure.

1. Sistem ABS 2-position solenoid

Sistem rem ABS 2-position solenoid actuator mempunyai konfigurasi yang terdiri dari 6 atau 8 solenoid.

• Konfigurasi 8 solenoid menggunakan 2 buah solenoid untuk 1 unit rem
• Konfigurasi 6 solenoid menggunakan 2 buah solenoid untuk mengontrol rem belakang, sedangkan rem depan masing – masing dikontrol secara terpisah dengan menggunakan 2 buah solenoid untuk tiap satu unit rem depan.

Pada sistem rem ABS 2- position solenoid, pengontrolan tekanan pengereman yang diberikan kepada empat unit rem berlangsung dalam 3 tingkat, yaitu:

• Pressure holding
• Increase and 
• Reduction

3- position solenoid and mechanical valve

Actuator tipe ini menggunakan 3 buah actuator, 3 position solenoid valve.

2 buah solenoid mengontrol roda depan secara independen sedangkan solenoid ketiga mengontrol rem kanan belakang dan mechanical valve berfungsi untuk mengotrol rem kiri belakang.

Power steering hydraulic pressure

Controls hydraulic brake pressure

Single 2 postion solenoid mengatur tekanan power steering yang mengontrol tekanan hidraulis rem ke 2 roda belakang saja.

Letak komponen sistem ABS

Lokasi komponen hampir sama untuk semua model :

• Speed sensor pada tiap roda, 
• AktuatorABS di ruangan mesin dan ECU

Untuk mengetahui lokasi komponen-komponen sistem ABS yang tepat dapat melihat repair manual tiap-tiap mobil. 

Komponen sistem ABS 

Tiap sistem ABS menggunakan komponen yang umum untuk memberikan informasi ke ECU. Bagian ini akan mempelajari tiap – tiap komponen dan menjelaskan tiap tipe – tipe aktuator  dan cara kerjannya.

Komponen di bawah ini merupakan yang banyak digunakan pada sistem ABS Toyota :

• Speed sensor  memonitor kecepatan roda
• G sensor memonitor tingkat deselerasi atau lateral acceleration
• ABS Actuator mengontrol tekanan pengereman
• Control Relay mengontrol actuator pump motor dan solenoid
• ABS ECU memonitor input dari sensor dan mengontrol actuator.
• ABS warning lamp memberi peringatan ke pengemudi mengenai kondisi system ABS.

Lokasi tiap komponen dapat bervariasi menurut model dan tahun perakitan kendaraan, oleh karena itu untuk mengetahui lokasi yang akurat dari tiap komponen kita harus melihat EWD atau repair manual.

Wheel Speed Sensor

Wheel speed sensor dipasangkan pada tiap roda dan mengirim sinyal putaran roda ke control unit ABS.

Wheel speed sensor roda depan dan belakang terdiri dari magnet permanent yang dipasang pada inti besi lunak ( yoke ) dan lilitan kumparan kabel.

Wheel speed sensor roda depan di pasang pada steering knuckle 

Wheel speed sensor roda belakang dipasang pada rear axle carrier.

Rotor yang bergerigi di pasangkan pada drive axle shaft atau rotor disc, dan berputar sebagai satu kesatuan.

Toyota supra model awal termasuk model tahun 1993 dan Toyota Cressida dilengkapi ABS yang menggunakan satu buah speed sensor belakang yang dipasang pada transmission extension housing untuk memonitor kecepatan roda belakang.

Wheel speed sensors untuk roda belakang bisanya terdapat pada rear axle, transmisi, atau pada masing – masing Knuckle. 

Cara kerja speed sensor

Cara kerja dari speed sensor serupa dengan cara kerja magnetic pick-up coil pada sistem pengapian distributor.

Ketika gigi dari sensor rotor melewati inti besi, garis gaya magnet yang memotong kumparan koil membangkitkan tegangan induksi pada koil.

Saat gigi rotor mendekati inti besi terjadi pemotongan medan magnet yang menghasilkan tegangan induksi positive pada koil.

Ketika gigi rotor tepat ditengah inti besi medan magnet tidak berubah dan induksi pada koil 0 volt.

Kemudian ketika gigi rotor menjauhi inti besi medan magnet terbentuk menghasilkan tegangan negative,.

Saat putaran dari sensor rotor semakin cepat, tegangan dan frekuensi sinyal akan meningkat, memberikan informasi ke ECU putaran roda yang lebih cepat.

Wheel speed sensor menghasilkan listrik AC dengan frekuensi yang berbeda tergantung kecepatan putaran roda. 

Digital wheel speed sensor menghasilkan sinyal output gelombang persegi.

Deceleration Sensor

Deceleration sensor digunakan pada beberapa sistem untuk memberikan input kepada control unit ABS  tentang tingkat perlambatan kendaraan untuk meningkatkan daya pengereman.

Pada sistem ABS, ECU membandingkan masing masing speed sensor untuk menentukan kecepatan kendaraan dan tingkat perlambatan kendaraan.

Deceleration sensor digunakan pada kendaraa dengan system Full 4WD yang dilengkapi dengan ABS untuk menentukan perlambatan, dimana axle depan dan belakang dihubungkan melalui transfer case dan memberikan karakteristik pengereman yang unik.

Model kendaraan yang hanya dilengkapi rear wheel ABS mempunyai satu speed sensor dan tidak bisa menentukan kecepatan actual kendaraan dan tingkat perlambatan.

Deceleration sensor terdiri dari 2 bagian LED dan photo transistor, slit plat dan signal conversion circuit.

Deceleration sensor mengukur tingkat perlambatan kendaraan dan mengirim sinyal ke ABS ECU. kemudianECU membandingkan tingkat perlambatan dan kecepatan kendaraan untuk menentukan kondisi permukaan jalan secara presisi dan mengambil langkah pengontrolan yang tepat.

Operation

 kedua buah LED terletak pada satu sisi dari slit plate dan ke dua buah phototransistor terletak pada sisi yang berlawanan.

LED akan menjadi ON ketika kunci kontak diputar keposisi ON, saat tingkat perlambatan kendaraan berubah , slit plate akan mengayun didalam kendaraan dari arah belakang ke depan , slit atau celah pada slit plate bekerja membuka dan membiarkan cahaya dari LED mengenai phototransistor. Gerakan dari slit plate ini membuat phototransistor menjadi ON dan OFF.

Lateral acceleration sensor

Lateral acceleration sensor mempunyai kontruksi yang sama dengan sensor deceleration yang telah dijelaskan diatas, bukannya mempunyai slit plate yang mengayun dari belakang ke depan, sensor lateral acceleration dipasang sedemikian rupa sehingga slit plate mengayun dari arah samping ke samping kendaraan. Sensor ini hanya ditemukan pada Toyota supra keluaran pertengahan hingga akhir tahun 1993 yang berfungsi untuk mendeteksi gaya lateral ketika melakukan pengereman.

Deceleration rate

Kombinasi yang terbentuk oleh On dan Off nya phototransistor membedakan tingkat perlambatan dalam 4 level, yang dikirim sebagai sinyal ke ABS ECU, diagram diatas menunjukkan tingkat perlambatan berdasarkan input dari kedua phototransistor.

Sebagai contoh : ketika phototransistor No.1 dan No.2 keduanya tertutup dan posisi OFF , tingkat perlambatan adalah medium

Semiconductor deceleration sensor

Tipe baru deceleration sensor diperkenalkan pada Toyota RAV4 4WD tahun 1996. sensor ini terdiri dari dua sensor semiconductor. Keduanya dipasangkan pada posisi 90 ° satu sama lain, dan dipasang sehingga setiap sensor mempunyai sudut 45 ° terhadap garis tengah kendaraan. Setiap sensor semiconductor dilengkapi dengan massa yang memberikan tekanan berdasarkan besarnya gaya perlambatan yang terjadi pada kendaraan. Sensor merubah besarnya gaya menjadi sinyal elektronik, yang kemudian diberikan ke ECU ABS.

2-position Solenoid 

Hydraulic Circuit

Actuator terdiri dari 6 atau 8 2- position solenoid. Setiap 2 solenoid digunakan untuk mengontrol 1 sirkuit wheel cylinder.

Actuator

Actuator berfungsi untuk mengontrol tekanan hidraulis rem ke setiap caliper disc brake atau wheel cylinder berdasarkan input dari sistem sensor, yang mengontrol putaran roda.

Solenoid memberikan 3 mode opersi selama bekerjanya system ABS :

Pressure holding

Pressure reduction

Pressure increase

2- position solenoid type

Solenoid 2 posisi pertama kali digunakan pada Corolla 1993 sesudah itu pada semua kendaraan Toyota sampai tahun 1997 kecuali Land cruiser.

Actuator terdiri dari 6 atau 8 solenoid valve 2 posisi, pompa dan reservoir. Setiap sirkuit hidraulis dikontrol sepasang solenoid :

Pressure holding solenoid

Pressure reduction solenoid

Kontruksi dasar dan cara kerja system ini sama dengan system solenoid 3 posisi :

4 speed sensor memberikan input ke ECU yang mengontrol kerja dari solenoid dan mencegah roda terkunci.

2  roda depan dikontrol secara independent dan 2 roda belakang dikontrol  secara bersamaan dengan menggunakan  3 saluran control.

Toyota supra memiliki 4 saluran control dimana 2 roda belakang dikontrol secara independent seperti halnya roda depan.

Pressure Holding Valve

Pressure holding valve mengontrol ( buka dan tutup ) sirkuit antara brake master cylinder dan wheel cylinder. 

Valve berbentuk pegas dengan beban pada posisi terbuka ( normally open ). Saat arus mengalir pada koil maka valve akan tertutup. Spring loaded check valve memberikan tambahan saluran pembuangan ketika tekanan dari master cylinder turun.

Pressure Reduction Valve

Pressure reduction valve berfungsi untuk mengontrol ( buka dan tutup ) sirkuit antara wheel cylinder dan actuator reservoir. Valve merupakan pegas dengan beban pada posisi tertutup ( normally closed ). Saat arus mengalir melalui koil, valve akan menekan pegas dan valve terbuka

Operation during normal braking

( ABS not activated )

Selama pengereman normal solenoid tidak diaktifkan sehingga pressure holding valve tetap terbuka dan pressure reduction valve tetap tertutup.

Ketika pedal rem di tekan, minyak rem master cylinder mengalir melalui pressure holding valve ke wheel cylinder. Pressure reduction valve mencegah tekanan minyak rem menuju reservoir, sehingga pengereman normal akan terjadi.

Pressure Holding mode

Saat salah satu roda mulai terkunci, ABS ECU pada mulanya menuju ke hold mode untuk mencegah bertambahnya peningkatan tekanan.

ECU membuat pressure reduction valve menjadi OFF dan pressure holding valve menjadi ON.

Pressure reduction valve tertutup, mencegah minyak rem menuju ke reservoir, pressure holding valve tetap tertutup sehingga tidak ada penambahan tekanan minyak rem yang dapat mencapai wheel cylinder.

Pressure Reduction Mode

Setelah operasi awal holding mode, ABS ECU akan mengaktifkan kedua valve yaitu Holding Valve dan Reduction Valve.

Pressure holding Valve tertutup dan menahan tekanan dari master cylinder, dan pembukaan reduction valve memungkinkan tekanan hidraulis dari wheel cylinder circuit dapat menuju keresevoir, mengurangi tekanan pengereman.

Pompa juga diaktifkan untuk mengarahkan minyak rem kembali ke master cylinder.hal ini akan menimbulkan getaran pada pedal rem yang memberi tanda kepada pengemudi bahwa system ABS sedang bekerja.

Pressure Increase Mode

Saat tekanan didalam wheel cylinder berkurang dan speed sensor mengirim sinyal yang menunjukkan bahwa kecepata berada diatas batas sasaran, maka ECU akan mematikan Pressure reduction Valve dan pressure holding valve .

Pressure Reduction valve tertutup, mencegah minyak rem menuju ke reservoir.

Pressure holding valve terbuka sehingga tambahan tekanan masuk ke wheel cylinder jika pengemudi tetap mempertahankan tekanan penginjakan pedal rem. Operasi ini sama dengan operasi normal mode, kecuali pada saat ini pompa bekerja.

Control modul memberikan tekanan kembali pada sirkuit rem yang sedang dikontrol ketika ban telah mencapai traksi kembali sehingga pengereman normal dapat dilanjutkan.

ABS ECU

ABS ECU membaca kecepatan putaran  roda – roda juga kecepatan kendaraan berdasarkan sinyal dari wheel speed sensor.

Selama pengereman, tingkat perlambatan akan bervariasi tergantung pada faktor – faktor berikut : kekuatan penekanan pedal rem, kecepatan kendaraan saat dilakukan pengereman, kondisi dari permukaan jalan.

Contoh tingkat perlambatan lebih besar pada jalan aspal yang kering dibandingkan jalan aspal yang basah atau jalan bersalju.

Solenoid control relay

Solenoid relay menyuplai tegangan ke solenoid. ECU akan mengaktifkan solenoid relay menjadi ON ketika kondisi – kondisi ini terpenuhi :

Ignition switch ON

Initial check Function telah selesai dengan baik.

ECU akan mematikan solenoid relay jika hal –hal tersebut tidak terpenuhi.

Wheel speed control

ECU secara terus menerus menerima sinyal kecepatan roda dari speed sensor dan deceleration sensor. Dengan melakukan perhitungan antara kecepatan dan perlambatan tiap –tiap roda, ECU akan mampu memperkirakan kecepatan kendaraan.

Saat pedal rem ditekan , tekanan hidraulis pada setiap cylinder brake disc akan mulai meningkat dan kecepatan roda akan berkurang, jika salah satu roda mendekati kondisi terkunci ECU akan segera menuju ke pressure Hold mode untuk menghentikan peningkatan tekanan hidraulis pada cylinder brake disc dari roda yang mulai terkunci tersebut.

Section A 

ECU mengatur solenoid valve pada pressure reduction mode berdasarkan kecepatan roda dan mengurangi tekanan hidraulis pada cylinder brake disc.

Setelah tekanan turun, ECU akan mengaktifkan solenoid valve ke Holding mode, kemudian memonitor perubahan pada kecepatan roda.

Jika ECU menentukan bahwa tekanan hydraulis perlu dikurangi lagi , ECU akan kembali ke Reduction mode.

Section B

Saat tekanan hidraulis didalam cylinder brake disc menurun ( section A ),tekanan hidraulis yang bekerja pada roda akan turun, ini memungkinkan roda yang terkunci akan berputar, namun jika tekanan hidraulis terus turun maka gaya pengereman pada roda tersebut akan terlalu rendah, untuk mencegah hal ini,ECU mengatur solenoid valve ke Pressure increase mode dan holding mode secara berurutan sampai roda yang terkunci kembali berputar.

Section C 

Saat tekanan hidraulis secara berangsur – angsur meningkat pada brake cylinder karena actuator ECU ( section B ) roda akan cenderung terkunci kembali, akibatnya ECU merespons dengan mengaktifkan lagi solenoid valve ke pressure reduction mode untuk mengurangi tekanan hidraulis didalam cylinder brake disc.

Section D 

Saat tekanan hidraulis pada brake cylinder turun kembali ( Section C ) , ECU kembali meningkatkan tekanan Seperti pada Section B.

Siklus Hold, Reduce, Increase akan terus berulang beberapa kali sampai slip ratio roda berada diluar 30 %.

Share this post