ご想像通り、当社は最高峰のブレーキ材料を採用しています。実際、軽量性と高熱伝導性を兼ね備え、熱膨張しないというカーボンの特徴は唯一無二です。
これらの特性によって、高い摩擦係数、安定かつ一貫した性能、極めて高い放熱性が得られます。この要素をよりよく理解するため、カーボンの使用方法について5つのポイントを紹介します。
カーボンが使われるのはフォーミュラ1だけではありません
最新のF1シングルシーターの驚異的なブレーキパワー(3秒未満で時速300kmから0まで減速)は、カーボンディスクとパッドの使用から切り離すことはできません。
しかし、カーボンブレーキが使われているのはフォーミュラ1だけではなく、ル・マン24時間レースやその他のWEC(世界耐久選手権)レースに参戦するプロトタイプにも数十年前から採用されています。
ただし、耐久レースでカーボンを最大限に活用するためには、この種の用途の主な問題である摩耗を克服しなければならない!摩擦材は、F1グランプリレースでは走行時間が最大2時間であるのに対し、24時間の連続使用に耐えなければなりません。
純粋な性能だけでなく、より重い自動車に最適なソリューションを開発してきたブレンボにとっての本当の挑戦:この場合、18インチのリムで直径380mmに達するためディスクの直径は異なりますが、厚さはいずれにせよ32mmです。
過去数年の主な開発は燃費の低減に重点が置かれているため摩耗の少ない材料が開発されました。
24時間レースでは、レース中の摩耗したディスクやパッドの交換を避けることができれば、貴重な時間を節約できます。これは、競技の結果に「決定的」な影響を及ぼします。ブレンボは2001年にはすでに、燃費を大幅に改善し、より効果的な熱伝導性を保証する新しい摩擦材を導入しています。それによって、Frank Biela、Emanuele Pirro、Tom Kristensenが運転するヨーストチームのアウディR8が、ディスクとパッドを一度も交換することなく優勝しました。
過去数年、驚くほど摩耗が少ないため、レースの開始から終了まで性能が変わらず、再現性が保たれています。
フォーミュラEでもカーボンが大いに活用されています。実際、5シーズン目(2018/19)から、ブレンボはこのカテゴリーのブレーキシステムの独占製造元となります。
完全電動式の自動車の要件をより満たせるようにするため、使用されているカーボンは、フォームラ1やWECで使用されるものとは異なります。さらに、フォーミュラEのカーボンディスクはかなり薄くなっています。フロントは24mm、リアは20mmです。
カーボンはバイクにも使われています
主要な自動車レースカテゴリーに加え、カーボンディスクはMotoGPだけではありますがオートバイの世界選手権でも使用されています。
この材料は1988年に暫定的な最高水準としてデビューし、5年も経たないうちに絶対的な標準となりました。以前使われていたスチールディスクと比較すると、性能だけでなく、重量(ブレーキはバネ下重量です)、フィーリングにもあまりに大きな違いがあります。
現在、ほとんどのMotoGPライダーは340mmのディスクを好みます。このディスクは、High Mass(ワイドサーフェス)とStandard(ナローサーフェス)に分かれています。
同じブレーキトルクを確保し、さらに軽量化するため、ブレンボは直径340 mmのLightディスクも導入しました。
その他のライダーは、引き続き直径320mmのディスクを使用します。さらに、ブレーキディスクとパッドのサイズごとに、2種類のカーボンコンパウンドがあります。これらは、初期のバイトと高温に対する耐性が異なります。
ブレーキ時のフィーリングがライダーにとって極めて重要となる用途において、ブレンボは計10種類ものブレーキディスクオプションを提供しています。Moto2とMoto3でカーボンディスクが採用されていないのは、コスト削減のためです。
1994年以降、スーパーバイク世界選手権からカーボンが除外されているのも同じ理由で、後者の選手権ではステンレススチールディスクが使用され、そのほとんどがブレンボ製です。
カーボン:高い伝導性が換気を促します
動作温度への対応は常に、フォーミュラ1のシングルシーターのブレーキシステムにとって最も重要なことの1つであり続けてきました。放熱性要件をより満たすため、ブレンボのカーボンディスクの換気は絶えず進化を遂げてきました。
2005年には、各ディスクに約100個の換気孔がありましたが、現在ではサイズが小型化していったため1,400個以上になっています。ブレンボのカーボンディスクの穴の直径は現在2.5mmであり、4列または5列に配置され、100分の4ミリメートルの機械加工公差で製造されています。
穴の形状と数は、ディスクが使用されるシングルシーターの特性に関連しています。実際、CFD(数値流体力学)は各自動車の特性に合わせて換気の開発に利用されています。
フォーミュラ1よりも回生ブレーキが大きいLMP1ハイブリッドプロトタイプの方が換気孔は少なくなっています。F1ではブレーキ時にディスクの温度が実際ピークに達し、1,000℃を超えることもあります。代わりにル・マン24時間レースでは、夜間やニュートラリゼーション段階でシステムの温度が摂氏300度以下になるリスクがあるため、問題が逆転することがよくあります。
これは摩擦材にグレージング効果が発生する限界です。フォーミュラEの最高温度は摂氏約800度であるため、ブレンボのカーボンディスクには現在、フロントディスクに直径6.2mmの換気孔が70個、リアディスクに直径4.2mmの換気孔が90個あるものとなっています。
カーボンはウェットな表面でも機能します
フォーミュラ1でカーボンディスクが常に使用されるようになってから、ドライバーは雨天でもカーボンディスクを手放せなくなりました。
ウェットなアスファルトによるグリップの低下と、熱交換を促進する水との直接接触により、温度が低下します。しかし、それにもかかわらず、またシングルシーターが持つ強大なブレーキパワーのおかげで、ドライバーはウォームアップラップ中に数回ブレーキをかけるだけで、理想的な動作温度に達します。エアインテークのパーシャライゼーションはごくわずかです。しかし、オートバイの場合は状況が異なり、ブレーキディスクは自由大気に触れながら走行するため、冷却がより早く進みます。
また、ホイールが2つしかないため、ブレンボのカーボンシステムによって生み出されたブレーキ力がすべて地面に伝わらなくなります。
1年半前までは、雨天時にはカーボンディスクよりもスチールディスクが好まれていたのは偶然ではありません。カーボンディスクは、摂氏250度に設定された最低動作温度に達しないため、良好な摩擦係数を保証できなかったためです。しかし、ブレンボは材料の製造工程の改善を絶えず改善しています。
そのため、バイクのパワーの向上、タイヤの性能の向上、ディスク用カバーの使用により、不可能に思えた課題を乗り越えました。2017年の日本GPでは、全24ラップの間ライダーは小休止すらできず、アスファルトの温度がわずか摂氏15度まで下がった雨天にもかかわらず、最初にゴールラインに到達した9人のライダーはカーボンディスクを使用していました。
道路ではカーボンセラミックの方が適しています
サーキットを走行する場合、カーボンディスクには上記のように大きなメリットがありますが、道路使用には適していません。
主に性能面で適していません。なぜなら、日常的な走行では、ブレーキシステムは、カーボンが必要とする最低使用温度に達することができないからです。
カーボンが道路使用に適さないもう1つの理由は摩耗の早さです。ル・マン24時間レースでは、プロトタイプのカーボンディスクは厚みを3~4mm、パッドは8~10mm失います。
ロードスーパーカーではここまで摩耗しないとしても、その寿命はあまりにも費用に見合いません。実際、カーボン・ディスクのもう1つの限界は、トップレベルではない多くの自動車やバイクの選手権から除外されていることからも明らかなように、明らかにコストが高いことです。
カーボンによって得られる多くの利点の多くを、少なくとも部分的にはロードカーで実現するために、ブレンボはカーボンセラミックディスクを作り出しました。これは、世界の大手生産者であるSGLグループとの合弁事業「Brembo SGL Carbon Ceramic Brakes」の成果です。
カーボンセラミックディスクは、従来の鋳鉄ディスクと比較して5~6kgの軽量化を実現します。ドライビングスタイルによりますが、搭載された車両の寿命が持つ限りは使い続けることができます。また、時速100キロから時速0キロまでの制動距離を約3メートル短縮できます。
さらに、ブレンボのカーボンセラミックディスクは、腐食に強く、温度による反りがなく、振動せず、雨天でも信頼性が高く、繰り返し作動した後でも低温でも同じブレーキ力を発揮します。