【GTブレーキ】名作レースゲーム「グランツーリスモ攻略：車の基本性能」クルマの走るエネルギーを熱エネルギーに換えるブレーキ関連(ブレーキ/ディスク/キャリパー)についてご紹介

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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」クルマの走るエネルギーを熱エネルギーに換えるブレーキ関連(ブレーキ/ディスク/キャリパー)についてご紹介します。

プラモデル1/12 NISSAN フェアレディ 240ZG ストリートカスタム 「ビッグスケールシリーズ No.51」 [12051]

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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。

プラモデル1/24 スバル インプレッサ “1995 サンレモ ラリー ウィナー” [20574]

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。

プラモデル1/24 NISSAN フェアレディ 280Z Tバールーフ 「スポーツカーシリーズ No.15」 [24015]

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。

プラモデル1/24 STP タイサン GT-R スカイラインGT-R [BNR32 Gr.A仕様] 1993 JTC [HC41]

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。

プラモデル1/24 BMW 320i DTCC 2001 ウイナー レーシングシリーズ [PN24007]

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。

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。

プラモデル1/24 ベルキット No.3 フォード フィエスタ RS WRC

「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。

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。

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。

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。

プラモデル1/64 ネオエンペラー(フルトレーラ) 「ミニデコNEXTシリーズ No.8」 [064122]

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。

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。

プラモデル1/24 フォード マスタング GT4 「スポーツカーシリーズ No.354」 [24354]

一枚の円盤を使用した最もベーシックなタイプ。ベンチレーテッドタイプと比較すると放熱効果は劣るが、低コストでできるため、軽自動車のフロントブレーキに採用されたり、4輪ディスクでも制動時の負担が少ないリアブレーキ用として用いられることが多い。

ベンチレーテッドタイプも含め、ディスクには摩擦熱に強く、放熱効果が高い素材が求められることから鋳鉄製が主流。

2枚のディスクを貼り合わせ、その間に多数の放熱用の孔を設けたもの。当初はレーシングカー用として開発採用されていたが、現在では乗用車にも多く採用されている。

ソリッドタイプと比較してディスクの表面温度を概ね30%程度低くできることから、より耐熱(フェード)性を高め、パッドの寿命も延ばすことが可能。ただし、厚みがあるため、若干重くなる点がデメリット。

車速を落とす熱交換器さらに進化した「ベンチレーテッドディスク」をご紹介します。

プラモデル1/24 富士通テン トムス スープラ ターボ A70 1990 JTC [20553]

一般的に「ベンチレーテッドディスク」の摩擦面に、さらに多数の穴を開けて放熱性、および冷却効率を高めたタイプ。「ドリルドディスク」とも呼ばれ、レーシングカーや高性能スポーツカーでは高い頻度で採用されている。

穴は制動時に生じる摩擦粉の除去にも有効で、同様の効果を目的に、表面に溝を掘った「スリットディスク」もある。

プラモデル1/24 伊太利屋 ニッサン R90VP 1991 JSPC [20462]

ディスクを2枚貼り合わせた内側の放熱用フィンをスパイラル(螺旋状)にしたタイプ。フィン形状はディスク内の気流の数値解析に基づいて最適化されていて、車輪の回転とともに効率的に摩擦熱を放出することができる。高性能スポーツカーの他、車重の重いハイパワーサルーンにも用いられている。

キャリパー内に、パッドを押し出すブレーキピストンを片側にだけ持つタイプで「片押し式」と呼ばれることもある。ブレーキペダルからの油圧を受けるピストンは片側にだけ存在し、その反力によって反対側のパッドをディスクに押しつけるように作動する。

ディスクに対する当たりが常に調整され、左右のパッドのタイムラグが変化することもなく、いつも同じタッチのブレーキングが可能になる。キャリパー自体のサイズが小さいので軽量であり、高温になって歪んだディスクブレーキへの対応もできる。

サーキットでの連続走行などでは効きの低下が発生するものの、一般的な使用では何ら問題のない性能を持っている。

プラモデル1/24 アウディ スポーツクワトロ S1 E2 1986 モンテカルロ ラリー 「BEEMAXシリーズ No.30」 [BX24035]

ブレーキピストンを左右に持ち、両側からディスクにパッドを押しつける方式。大きく重くなってしまうのでキャリパーをアルミにせざるを得ないので、キャリパー剛性を維持するのが難しい。サーキットでのスポーツ走行では有効だが、本来の性能を発揮するためにはディスク側にも対策が必要。

そうしないと熱による歪みでディスクが傾き、パッドがしっかりと当たらなくなってしまう。

プラモデル1/24 フェラーリ テスタロッサ [スポーツカーシリーズNO.59]

ブレーキの大径化に対応して市販車でも4ポッド、6ポッドといった複数のピストンを使ったパッド面積の広いものが登場している。アルミホイールのすき間から見える大型の対向ピストンは、クルマの高性能ぶりをあらわす強力なアイコンでもある。

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