何があなたを妨げているのですか？ ブレーキシステムの材料を深く掘り下げて調べてみましょう

Nov 14, 2023

ブレンボが自動車、トラック、オートバイのキャリパーとディスクに使用している素材について説明します。

ブレーキは、車のシャーシの中で最も働きますが、最も過小評価されているコンポーネントです。 それらの動作温度はほとんどのエンジン部品の動作温度を上回り、作業環境には時折ポットホールや水たまりの浸水が含まれます。 多くの場合、ブレーキは衝突前の最後の防衛線となります。

ブレーキへの感謝の気持ちを示し、ブレーキがどのようにしてフェンダーベンダーや溝との衝突を防ぐのかをより深く理解するために、私たちはミシガン州アナーバーの本社からわずか数マイルの場所にあるブレンボ USA を訪れ、専門家による実演レッスンを受けました。 ブレンボは、純正品とアフターマーケット用途の両方に対応する高性能ブレーキ装置の供給元として、世界で最もよく知られ、最も尊敬されています。 私たちのコルベット、ポルシェ、メルセデス AMG は、これらがなければ失われてしまうでしょう。

次のフォトエッセイは、ブレンボが自動車、トラック、オートバイのキャリパーとディスクに使用している素材に焦点を当てています。 (このテクノロジーでは、ローターとディスクという用語が同じ意味で使用されます。) 注意してください。 クイズがあるかもしれない。

アルファ ロメオ ジュリア クアドリフォリオの後部にあるこのカーボン セラミック ローターは、技術的スケールの頂点付近から始まり、いくつかの高性能素材を組み合わせたものです。 メインローターは、カーボンファイバーとフェノール樹脂を混ぜ合わせて精密金型で焼き付けたものから始まります。 樹脂が焼き尽くされた後、残ったカーボンマトリックスに液体シリコンが浸透し、丈夫で耐熱性があり、軽量なブレーキディスクが得られます。 超音波ボーリングツールによるクロスドリリングを含むさまざまな機械加工操作の後、酸化防止剤がすべての表面にスプレーされます。

ローターの中心にあるベルは、アルミニウムのビレットの塊から打ち抜きまたは機械加工され、ステンレス鋼の留め具でローターに取り付けられます。これにより、熱による膨張に対応するために 2 つの部品間の相対移動を制御できます。 完成したカーボン セラミック ローターの製造プロセス全体には丸 1 週間かかりますが、鋳鉄製ローターの場合は 1 日もかかりません。これが、カーボン セラミック ローターがしばしば非常に高価な選択肢となる理由の 1 つです。

この米国製一体型ローターはねずみ鋳鉄鋳物です。 空気の流れと熱の遮断を促進するために、放射状の通気孔と、外側の摩擦プレートを支える多数の内部「ピラーポスト」があります。 慎重に機械加工されたセンターボアにより、このローターは車両のホイールハブに正確に配置されます。 ホイール取り付け穴を補うために、ローターの重量を軽減し、別の取り付け位置を可能にするために 5 つの穴が追加されています。 すべての面を機械加工した後、ローターの外周に切り込みを入れ、バランスを微調整します。

鋳鉄ローターのクロスドリリングと湾曲スロットの機械加工は、さまざまな目的に役立ちます。 よりレーシーな外観に加えて、穴とスロットはブレーキパッドから放出されるガスを排出し、濡れた路面での走行中に存在する湿気を取り除きます。 スロットはパッド表面のいわゆる「マイクロシェービング」を実行し、新鮮な摩擦材料が常にローターと接触するようにします。 もちろん、これによりパッドの摩耗が促進されます。これが、ほとんどの自動車メーカーが溝付き表面の提供について慎重に検討する理由の 1 つです。 亜鉛ベースの外側コーティングは、新車が顧客に輸送されている間の腐食を最小限に抑えます。

この固体鋳鉄ディスクとスチール製センターセクションの組み合わせにより、重量 (一体型鋳鉄設計と比較) とコスト (その後の 2 ピース設計と比較) が節約されます。 2 つの部品は圧着とラジアル ロックの組み合わせで結合されており、留め具は必要ありません。 メルセデス・ベンツはこのデザインをさまざまなセダンモデルに採用しています。

このアメリカ製ローターは、ヘルキャット スーパーチャージャー V-8 を搭載したクライスラーおよびダッジ車に取り付けられています。 2 ピースのデザインには、アルミニウムの打ち抜き加工を施した中央セクションを備えた巨大な鋳鉄製の外側コンポーネントが含まれています。 2 つはステンレス鋼の 6 点星形ボルト留め具、ナット、位置決めブッシュで結合されています。 表面の溝加工とピラーポストの内部構造により、空気の流れと熱の遮断が向上します。

ブレンボとフォードが共同開発したこの鉄とアルミニウムのツーピースローターは、昨年のル・マン24時間レースのGTLMプロクラスで優勝した#68フォードGTレーサーから流用されたもので、カーボンセラミックブレーキが装着されていました。公道走行のGTは禁止されています。 湾曲した内部ベーンはクロスドリル加工なしで使用されます。 これらのローターでは、鋳鉄の表面に広範な熱チェックが行われていますが、すべての亀裂が浅いため、故障が差し迫っていることを意味するものではありません。 実際、この設計はパッド交換以外のサービスなしで 24 時間持続するように設計されています。 センターセクションはアルミビレットから機械加工されています。

よりエキゾチックで軽量なカーボンカーボン ブレーキ ローターは、ル マンの LMP1 および LMP2 マシンで使用が許可されており、MotoGP (最高峰のオートバイ ロード レース) や F1 でも好まれています。ここでの製造プロセスは 3 ～ 5 か月かかります。 長いまたは短いカーボンファイバーは、まず樹脂バインダーを使用してプリフォームツール内で成形されます。 メタンガスを浸透させた後、各ローターは高温で長時間加熱されます（独自の理由により、その長さは明らかにされていません）。 これにより、炭素マトリックスに保持された炭素繊維が得られます。そのため、「カーボンカーボン」という名前が付けられています。 酸化を防ぐ特殊な塗装が施されています。 このローターで使用されるキャリパーは、アルミニウムのビレットから機械加工された 4 ピストン設計です。

街乗りを目的としたモーターサイクルでは、四輪の世界では一般的な鋳鉄やカーボンセラミックのローターではなく、ステンレス鋼が使用されています。 理由の 1 つは、これらのブレーキは世界中で賞賛されるよう誇らしげに展示されており、腐食した鋳鉄は美観の観点から見て駄目だからです。 さらに、二輪車を停止するために必要な熱容量は乗用車よりもはるかに低く、高速からの繰り返し停止にはクロスドリル加工されたステンレス鋼ディスクで十分です。 ここに示されているディスクは、Ducati Panigale スポーツ バイクのもので、打ち抜きアルミニウムのセンター ハットを介して前輪に取り付けられています。 6 つの圧着ファスナーとシムが、熱膨張に対応するために必要な量の半径方向の動きを提供し、それによって騒音と振動を低減します。 このアプリケーション用の 4 対向ピストン キャリパーは、バイクのフォークにしっかりと取り付けられています。

NASCAR ショートトラックレーサーは、ラップタイムを短縮するためにブレンボのブレーキ装置を使用しています。 このモノブロック (一体型) フロント キャリパーはアルミニウムのビレットから機械加工されており、片側に 3 つのピストンが含まれています。 これらのキャリパーは左右で異なるため、矢印インジケーターは適切な方向を達成するのに役立ちます。 このコンポーネントの開いた窓とリブが熱を放散します。 このキャリパーで使用されるパッドは、高炭素鋼のバッキング プレートに接着されたセラミック素材で作られています。

この 8 ピストン鋳造アルミニウム キャリパーは、トラックやメルセデス ベンツ G クラスなどの大型 SUV で使用するために設計されています。 ここで、パッドはスチールと銅の独自ブレンド素材で構成され、スチールのバッキング プレートに取り付けられています。 アスベストは健康被害があると考えられ、かつては一般的に使用されていましたが、20年前からブレーキ摩擦材としては禁止されています。

ここに示されている Ferrari LaFerrari リア キャリパー アセンブリは、4 ピストン モノブロック キャリパーに直接取り付けられた電動フローティング タイプのパーキング ブレーキです。 どちらのコンポーネントも鋳造アルミニウム製です。 機能を倍増することで重量が軽減され、組み立てが容易になります。

ブレーキが完全なブティックステータスを獲得したことを証明するために、ブレンボは 2016 SEMA ショーで新しいハイスタイルキャリパーを発表しました。 ここに示されている 6 ピストン、2 ピースのデザインは 5 本のボルトで固定されており、シボレーの大型トラック モデル向けに GM のサービスパーツ組織を通じて販売されます。 オフロードレースやパフォーマンスでの使用を目的としたものではありませんが、このキャリパーのアルミニウム構造は数ポンドの軽量化を実現します。 陽極酸化処理後、キャリパーは赤色に塗装され、長期にわたる魅力的な外観を実現します。

ここに示されているアルミニウム モノブロック キャリパーは、公道走行を目的としたフォード GT の前輪に使用されています。 6 つの対向ピストン ボアは、狭い内部領域内で動作するように設計された高度な CNC カッターを使用して機械加工されています。 センターリブはこのキャリパーの剛性を高め、放射状の取り付け穴によりフロントサスペンションナックルへの強固で軽い取り付けが容易になります。 製造を（少し）簡素化するために、ブレーキフルードはこのキャリパーの内側から外側に外側のスチールラインを介して流れます。

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