ブレーキシステム. メカニズム・仕組み・概要に関して

ブレーキシステムの仕組み

概要 クルマの運動を究極的に表現すれば、「走る、曲がる、止まる」です。
つまり、(1).加速、(2).コーナリング、(3).制動の3要素が、クルマの運動性能を示しています。
一般的に「走る」に関心がいきますが、いくら早く走っても制動系が弱ければ安心して走らせることができず、実は何よりも重要な性能は「止まる」ことにあると言えるでしょう。

この3つの性能のうち、加速性能を受けもつのは主にエンジンや駆動系で、コーナリング性能を受けもつのはシャシー&サスペンション系、そして、制動を受けもつのがブレーキ系です。

一般的に、クルマのブレーキシステムは、フットブレーキ、ハンドブレーキ、ドラムブレーキとディスクブレーキに大別することができます。

また、クルマを止めることはできなくても、減速させる意味では、エンジンブレーキも重要です。これはスロットルを閉じる、つまりアクセルペダルを離すことでエンジン回転が下がることを利用してクルマの速度を下げようとするものです。

一般的なブレーキシステム 一般にクルマのブレーキ系統は、下のイラストのようにマスターシリンダーから2系統以上に分かれています。
前後2系統としたシステムもありますが、右前輪と左後輪・左前輪と右後輪の2系統とした、通称「X字型2系統」がより一般的でしたが、最近ではABSやスタビリティコントロールなどの普及から、完全な4系統に分かれたシステムも増えてきています。

※ ABS(アンチロックブレーキシステム)=急ブレーキ時にタイヤがロックしそうになるとブレーキを自動的にゆるめ、ロックを防ぐ装置のこと。
※ スタビリティコントロール=直訳すると「安定制御」となり、車の挙動を安定させる装置のことです。
一般的なブレーキシステム

ブレーキマスターシリンダーのメカニズム ブレーキマスターシリンダーのメカニズム

ドラムブレーキ

概要 ドラムブレーキとは?

=クルマのタイヤ/ホイールと一緒に回転しているドラムの内側から、ライニングと呼ばれる摩擦材を貼ったブレーキシューを押しつけ、その摩擦効果によって減速させるのがドラムブレーキです。

一般的には2枚のブレーキシューが取りつけられていますが、その全長は円周方向の7~8割にも及びます。
メカニズム的にはホイールシリンダーと呼ばれる筒のなかを油圧で移動するピストンがドラムにブレーキシューを押付けるのですが、以下の2通りのタイプがあります。

[1]. リーディング&トレーディング・タイプ: ひとつのシリンダーに2個のピストンがあって、前後のブレーキシューを押す。
[2.] リーディング・タイプ: シリンダー&ピストンが2組あって、それぞれが1枚ずつのブレーキシューを押しつける。

ドラムブレーキの特徴・欠点 [ドラムブレーキの特徴]
ドラムブレーキの最大の特徴は、サーボ効果(自己倍力効果)です。
これは回転するドラムにブレーキシューを押しつけることによって、ドラムに食い込む(引きこまれる)力が発生し、より強い力でドラムを押さえつけることで、結果的に強い制動力を生み出します。
制動力は摩擦材の性質によって決まる摩擦係数と、その摩擦材の面積、および摩擦材を押しつける力の大きさで決定するため、絶対的な制動力の大きさに関して言うなら、ドラムブレーキは決してディスクブレーキに劣るわけではありません。

[ドラムブレーキの欠点]
しかしながらブレーキは熱をもってしまうために、その熱をいかに効率良く大気中に発散させるかが重要になってきます。 放熱性に関する限り、ドラムブレーキは致命的と言える欠点があります。
ブレーキをかけると、狭い空間の中で、ライニングとドラムが擦れ合って大量の熱が発生しますが、空気が流れているわけではないので熱は溜まる一方。そのため、ライニングの表面が鈍ってくるフェード現象や、油圧の力でピストンを押すブレーキオイルが沸騰して、中に気泡が発生するペーパーロック現象が起きやすいのです。
これがドラムブレーキの最大の欠点です。ドラムに放熱用のフィンを用いたアルフィンドラムなども誕生しましたが、やはり放熱性ではディスクブレーキにはかなわないため、ドラムブレーキは最近では少数派になっています。

[ドラムブレーキのメカニズム]

ディスクブレーキ

概要 ディスクブレーキとは?
ディスクブレーキは、ローターあるいはブレーキディスクと呼ばれる回転する円盤に、パッドと呼ばれる摩擦材を押しつけて制動力を生み出すブレーキシステムです。

[ディスクブレーキの特徴]
ドラムブレーキと違ってディスクブレーキは、ローターもパッドが取りつけられたキャリパーも回転するホイールの中にありますが、常に大気にさらされているため、ドラムブレーキに比べ放熱性に大変優れています。

[ディスクブレーキの注意点}
ただやみくもにローターを冷やせばいいというわけではありません。
パッドには固有の「適温」があって、それより高くなるとフェード(ライニングの表面が鈍ってくる)してしまいますが、低すぎると所定の摩擦係数が確保できません。 そのため、レーシングカーでも寒い日や雨のレースでは、ブレーキ用冷却ダクトの空気取り入れ口をガムテープでふさぐこともあります。レース用のパッドを一般走行で使っても、意味がないどころかむしろ危険なのはこうした理由によります。

工夫・豆知識


[ディスクブレーキ豆知識]
ディスクブレーキの原理は、キャリパーの中にシリンダーとピストンがあり、油圧でパッドをローターに押さえつけるというものです。メカニズム的には、(1)対向ピストン・タイプと(2)フローティングピストン・タイプの2つに大別できます。

(1)対向ピストンタイプではピストンの数によって1組のピストンが向き合う、2つのピストンを持った2ピストンタイプ(2ポット式とも呼ばれる)が一般的ですが、パフォーマンスの高いクルマの中には4ポットや6ポットのキャリパーを採用しているものもあります。

(2)フローティングピストンというのは、パッドを押さえつける反力を利用して反対側のパッドを引きつけるという合理的なしくみで、こちらにもピストンがひとつだけのシングルピストン・タイプと2つのピストンを持ったダブルピストン・タイプがあります。
またレーシングカーではキャリパーを2つもったツインキャリパーという仕様のブレーキシステムもあります。

また、ローターとキャリパーが大気にさらされているディスクブレーキの放熱性を、さらに高めているのがベンチレーテッド・タイプのローターです。これは2枚の円盤の間に放射状の仕切りを設けたもので、ローターの表面積を増やすとともに遠心力によって空気を強制的に流して、放熱効果を一層高めています。

Kendall販売店 阪神ブレーキ工業
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