名作レースゲーム「グランツーリスモ攻略：車の基本性能」車速を落とす熱交換器「ブレーキ」のご紹介
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今回は、名作レースゲーム「グランツーリスモ攻略：車の基本性能」車速を落とす熱交換器「ブレーキ」についてご紹介します。
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名作レースゲーム「グランツーリスモ攻略：車の基本性能」車速を落とす熱交換器「ブレーキ」のご紹介
クルマの走るエネルギーを熱エネルギーに換えて減速。エンジンパワーに勝るストッピングパワーは当然、過熱に対する十分な対策も求められる最重要パーツ。
「ブレーキ関連各部名称」のご紹介
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「ブレーキ関連各部名称」のご紹介
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| ブレーキペダル |
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ブレーキブースター
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マスターシリンダー
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ABSアクチュエータ
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| コンピュータ |
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フロントセンサー
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| 信号経路 |
| ブレーキパイプ |
| リアセンサー |
運動エネルギーを熱エネルギーに変換し速度を落とす装置「ブレーキ」
クルマのブレーキは、運動エネルギーを熱エネルギーに変換して速度を落とす装置だ。停止したクルマが動き出さないように固定させる役割も担っている。
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ブレーキの基本構成
ブレーキの基本構成要素には、ドライバーの入力を受け付ける「操作装置」、操作力を伝える「液圧回路」、そして肝心の「制動装置」そのものがある。さらに最近は操作力を増幅させある「倍力装置」が液圧回路に組み込まれるようになり、タイヤのロックを防ぐ「ABS」も装着されるようになった。
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車速を落とす仕組み
ブレーキペダルと「制動装置」は液圧回路を通して繋がっている。液圧回路には「パスカルの原理」が作用するため、ブレーキペダルの先には断面積の大きなシリンダーが繋がっている。このシリンダー内で生まれた圧力が増幅されてパッドやシューに伝わる仕組みだ。
パッドやシューは摩擦材であり、これをブレーキディスクやドラムに押し付けることで運動エネルギーが熱エネルギーに変換され、車速を落とすのである。
操作力を伝える「液圧回路」について
液圧回路を流れるのはオイルではなく専用のブレーキ液だ。ブレーキ液はブレーキの発熱に対して沸騰しにくいものが求められ、沸点によっていくつかの種類がある。
「ドラム式」から「ディスク式」へ
高速道路の整備が進むに従って、乗用車の前輪ブレーキは「ドラム式」から「ディスク式」に主流が移行した。「ディスク式ブレーキ」は、キャリパーに保持されたパッドでディスクを両側から挟み込んで制動力を発揮させるものだ。
「ディスク式ブレーキ」の進化
「ディスク式ブレーキ」は、さらなるクルマの高性能化にともなって、冷却性能に優れる「ベンチレーテッドディスク」へと進化した。キャリパーも簡易な構造の「フローティングキャリパー」から対向ピストンタイプの「大型高性能キャリパー」へと進化している。
「ディスク式 (Disc type)」のご紹介
「ディスク式ブレーキ」のメリットとデメリット
ホイールとともに回転する金属製の円盤(ディスク)を両側から挟み込むことで制動力を発揮させる。ディスクを始めとした構成部品のほとんどが外に露出しているため、通風性、放熱性ともに優れ、過熱しにくいのが最大の長所。
また、ディスクに水が付着した場合も、自らの回転で水を飛散させてしまうため摩擦係数が極端に低下しない点もメリット。
ペダル踏力による微妙な制動力のコントロールが行いやすい反面、自己倍力効果はなく、停車時の拘束力はドラム式に劣る。
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「ドラム式 (Drum type)」のご紹介
ホイールとともに回転する円筒形をしたドラムの内側にブレーキシューを押し付けて制動力を得る方式。
「ドラム式 ブレーキ」のメリットとデメリット
放熱性が悪いためディスクブレーキより過熱しやすく、ブレーキ内部に水が入った場合も摩擦力の回復に時間がかかる。ただし、制動時にはシュー自らがドラムに食い込む方向に動くため、大きな拘束力を発揮(自己倍力作用という)。
乗用車ではブレーキの負担が小さい後輪側に装着されるケースが多い他、大型車では後輪のディスクブレーキの内側にパーキングプレーキとして組み込まれている。
摩擦熱によるブレーキトラブルについて
「フェード現象 (Fade)」のご紹介
ブレーキを酷使した時、制動力が極端に低下する現象。具体的には、摩擦材であるパッドやライニングが過熱してガスを発生。そのガスがディスクやドラムとの間で、一種の潤滑剤のように作用して摩擦係数を低下させる。
「ベーパーロック現象 (Vapor lock)」のご紹介
過熱したパッドやライニングの熱がブレーキフルード=作動油を沸騰させ、ブレーキラインの中で気泡を生じる現象。
ペダルを踏み込んでも正規の圧力でフルードを送り出すことができなくなり、最悪、制動力が立ち上がらない状況に陥る。
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