軽量ブレーキコンポーネント

May 30, 2023

技術者の皆さん、私たちは皆エンジニアをからかうのが好きだと思います。 しかし、私たちがそれを認めるかどうかにかかわらず、彼らは実際には「私たち技術者のためにそれを提供していない」のです。 真実は単純です。彼らは単に私たちとは異なる優先順位や目標を持っているだけです。 エンジニアリング チームには、達成するか、それを超える必要がある特定の目標があります。 これらの目標の一部は、燃費基準などの政府規制の結果です。 その他の目標は自動車メーカー自身によって課されます。 これらには、運転ダイナミクス、車両重量、サイズ制限などが含まれますが、これらに限定されません。

車両の車両重量を軽減することは、現代の自動車エンジニアリングを支える最大の原動力の 1 つである可能性があります。 車両が軽いほど、効率が高くなります。 自動車メーカーは車両全体の重量を軽減するために多大な努力を払ってきました。 板金の厚さの削減から、軽量合金サスペンションアームの採用、さらにはホイールハブやその他の回転アセンブリからの材料の除去に至るまで、あらゆることが行われます (図1）。

私たちにとって、自動車メーカーがこれほど積極的に軽量化に努めているのはおかしいように思えるかもしれませんが、過去 40 年間にわたって、消費者の需要という 1 つの単純な要因によって車両重量が着実に増加しているのを見てきました。 そうです、それは私たちのせいです。 1980 年代以来、自動車購入者は自動車にさらなる快適性を求めるようになりました。 ほんの数例を挙げると、パワー ウィンドウ、パワー ロック、シートヒーターとステアリング ホイール、大型のホイールとタイヤなどがあります。 これらの機能にはコストがかかり、重量が増し、複雑さが増します。 したがって、自動車メーカーが多数の部品を数オンス節約できれば、車両全体の重量を数ポンド削減できる可能性があります。

車両の軽量化に関しては、バネ上重量とバネ下重量の 2 つの点に注目する必要があります。 バネ上重量とは、サスペンションシステムによって支えられる車両の重量です。 これには、車両のシャーシ、車体、乗員が含まれます。 バネ下重量とはサスペンションで支えられない重量のことです。 これには、ホイール、タイヤ、ハブ、ナックルなどが含まれます。

バネ上重量を軽減すると燃費が向上しますが、バネ下重量を軽減するとショックアブソーバーの応答性が向上し、車両のハンドリングが向上します。 この種のエンジニアリングは通常、レーストラック用に予約されていますが、ストリートカーにもいくつかのメリットがあります。

それでは、自動車メーカーはブレーキシステムの重量を軽減するために何をしてきたのでしょうか? 軽量アルミニウム キャリパー ハウジングとセラミック ピストンは始まりにすぎません。 過去数十年間のスポーツカーやエキゾチックカーでは、セミフローティングローターが登場しました（図2 ) 軽量センターハットを採用し、重量を軽減します。 ディスクとハットの取り付けにはピンが使用されており、温度変化に応じた伸縮が可能です。 この設計上の特徴により、このタイプのローターは熱を非常によく放散することができ、スポーティな車両にとって確かな性能のオプションとなります。

このタイプのブレーキローターは、サービスの観点からは従来のワンピースユニットとそれほど変わりません。 ローターの表面は、最小厚さの仕様を超えていることを前提として、通常と同様に加工できます。 ダイヤルインジケーターは、顧客がブレーキ脈動に苦情を言った場合に振れをチェックするための最良のツールです。 従来の鋳造ローターに比べて価格は高くなりますが、熱を放散する能力にはコストに見合う価値があります。

価格の最上位に入るのはカーボンセラミックブレーキシステム（図3 ）。 これらのシステムは信じられないほど高価で、通常はサーキットや超高級エキゾチックカー専用ですが、シボレー カマロ ZL1、コルベット Z06 および ZR1、BMW M3/M4、アウディ R8、もっと。

カーボンセラミックローターは耐久性に優れています。 実際、メーカーは、少なくとも「通常の」運転では交換の必要はないと主張しています。 また、ペダルの脈動につながるような歪みや摩耗にも耐性があります。これは「現実世界」では単なる迷惑ですが、トラックでは顕著なパフォーマンスの問題となります。

ブレーキ ディスクは、特殊処理されたカーボンファイバー コンパウンドで形成されており、どの停止装置よりも高温の高真空プロセスでシリケート処理されます。 得られたディスクは標準ディスクよりもはるかに硬いだけでなく、耐熱性も優れています。 ディスクの製造プロセスは、鋳鉄と比較すると複雑で時間とコストがかかります。

カーボン繊維にカーボンとシリコンの樹脂を配合。 混合物を金型に押し込んで、内部の冷却通気口を含む基本的なディスク形状を作成します。 最大 3,000°F の熱を使用すると、樹脂はダイヤモンドとほぼ同じ硬度の材料である炭化ケイ素に変換されます。 これが「カーボンセラミック」の「セラミック」です。 これらのローターを加工しようとすると、ブレーキ旋盤にダイヤモンド先端のビットが必要になります。

これらのブレーキ システムを整備するときは、清潔さを第一に考える必要があります。 ローターが設置されるハブ面から汚れ、腐食、汚染物​​質を取り除きます。 これにより、横振れの危険性やブレーキペダルの脈動が再発する可能性を防ぐことができます。

すべての金属間の接触点が清潔で、汚染物質がないことを確認してください。 OEM サービス情報に従って、摺動点に注油してください。 そしてもちろん、関連するトルク仕様については OEM サービス情報を必ず確認してください。 顧客からの苦情を追跡している場合は、問題を迅速かつ効率的に修復するのに役立つ可能性がある TSB を確認することを忘れないでください。

最後に、可能な限り常に OE 同等の交換部品を使用することをお勧めします。 たとえば、車両にカーボン セラミック ブレーキが装備されていた場合は、可能な限り同じタイプのコンポーネントと交換してください。 車両にセミフローティングローターが付属している場合は、ソリッドキャストユニットに交換しないでください。 顧客が自分の車にそのような投資をしたくない場合は、この種の変更を行うことによってブレーキ システムの性能がどの程度低下する可能性があるかを必ず説明してください。