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もう東京の外に出たのかな？

25年・17.5万km，買った時はここまで長くなるなんて想像もしなかった
ドライブに，旅行に，サーキットに，本当に楽しい日々だった

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長い間，お疲れさまでした

サーキット走行時のドライビング分析等で車速のデータをよく見るのですが，ふと「この車速の精度ってどんなもんなんだろう？」と気になったので，調べてみました．

まず，GPS（Global Positioning System）による速度の算出は，受信機（GPSロガー）が衛星からの信号（経度と緯度）を定期的に受取って位置を算出．現在と過去の位置の違い（＝移動距離）と信号受信の間隔（＝時間）から「速度」を算出しています．



　　速度 ＝ 移動距離 ／ 通信間隔

これはクルマの外から計測した，言わば車速の「外部推定値」ですね．


次に，車速センサ．



これはトランスミッション内の回転軸の回転数をセンサで計測し，パルスの形でECU（Electronic Control Unit）に送信．ECU内でパルスの数を処理して車速に変換しています．言わば車速の「実測値」ですね．

センサを使って計測しているので最も精度が高いですが，タイヤの外径等はECUに登録されている純正の値に基づくため，タイヤ交換して外径が変わったりするとズレが生じたりしますね．


最後に，エンジン回転数．



こちらは車速ではないですが，以下の換算式を使う事で間接的に車速を求められます．

　　速度 ＝ （エンジン回転数 × π × タイヤの半径） ／ （30 × ギヤ比 × ファイナル）

言わば車速の「内部推定値」ですね．


「外部推定値」はGPSロガーのデータから，「実測値」と「内部推定値」はLINK ECUのデータからそれぞれ手元にあるので，2025年11月にTC2000を走った際のデータ（↓）を使って比較してみました．



サンプルにしたのは，安定して長く車速を計測しているバックストレートの部分です．
抜き出してみるとこんな感じでした（↓）．



赤線がGPSロガーの値，緑線が車速センサの実測値，青線がエンジン回転数から求めた推定値です．推定値（青線）は，途中でシフトチェンジを2回行っているので，駆動力が切れて大きく落ち込む部分がありますが，それを除けば3つとも概ね似たような波形となっていますね．


このデータを2速域，3速域，4速域の3つに分けて拡大してみると（↓），

【2速域】


3つとも似た波形とは言っても，実は微妙にズレているのが分かります．このデータだと2.0秒目付近のところで，GPSの値（赤線）は跳ね上がっており，計測値に誤差が含まれている様子が窺えます．一方，2.3秒目付近から推定値（青線）の誤差も徐々に大きくなっていますが，不思議と3.0秒目付近でGPSの値（赤線）に近い値となっており，実は実測値（緑線）が間違っているのか？と思いたくなります．


【3速域】


次に3速域で見てみると，こちらは3つともかなり似た波形となっています．計測条件がかなり安定していたという事なんでしょう，ただ，推定値（青線）だけは9.5秒目付近から跳ね上がり，10.0秒目付近ではかなりの誤差が生じている様子が窺えます．これを見ると，先程の2速域で最後にGPSの値（赤線）と推定値（青線）が一致したのは，偶然だったのかなぁ～？と思いたくなります（嘘側でたまたま一致したような印象）．


【4速域】


最後に4速域．空気抵抗に負けて車速が頭打ちしているので，前2つと比べると変化が少ないですが，これを見るとGPSの値（赤線）はかなり嘘をついてますね．傾きが全然合ってないですし，12.0秒目くらいで合っていない事を補うかのようにポコン！と急に跳ね上がっています．14.5秒目以降の車速が落ちる部分でも反応遅れみたいなのが見えますし，かなり精度が低いですね．一方，推定値（青線）の方は計測値（緑線）に近い値を示していますが，上下の変動が大きく，絶対値で見るとダマされそうですね．


これらの比較結果から以下の事が分かりました．

　　①車速センサの計測値が安定していて，一番精度が高い（当たり前）

　　②エンジン回転数からの推測値も意外と精度が高い
　　③但し，高回転（7000rpm以上）になると，かなり大きな誤差が生じる
　　④逆に言えば，4速領域のように高回転に達しない領域で使えば精度は割と高い
　　⑤ただ，回転変動の影響を強く受けるため，上下の振幅は大きく，絶対値は信用出来ない

　　⑥GPSロガーの値は，やはり途中で嘘が含まれている
　　⑦この嘘にはパターンがなく，見分けづらい
　　⑧ただ，値が急変している部分はかなり怪しいので，そこは疑ってかかるべき
　　⑨GPSの計測周期が10Hzだと，140km/h以上の領域で精度が落ちる
　　　（TC2000だともっと周波数を上げた方が良さそう）

これを見ると，当たり前の話ですが車速センサの値を信用するのが一番良いですね．ただ，車速センサの値を入手出来るECUデータには，ドライビング分析に必要な前後・左右の加速Gの値が含まれていないので，ECUにGセンサを付けたくなりました（苦笑）．GPS計測より車載のGセンサの方が精度が高いのは間違いないので，金額は高いとは思いますけど，いつか付けたいですね．

あと，意外だったのが回転数から求めた車速推定値．シフトチェンジ前後と高回転域では使い物になりませんが，それ以外の領域ではそこそこの精度が出ているのが意外でした．上下変動をフィルタで上手く処理出来れば，疑似推定値として十分使えますね．



なお，今回推定値を算出するのに使った「タイヤの半径」は，JATMA（日本自動車タイヤ協会）の「動的負荷半径」を用いたのですが，これがピッタリでびっくりしました．

205/50R15のタイヤの半径を，単純に外径から求めると以下になるのですが（↓），

　　587 ÷ 2 ＝ 293.5 [mm]

これだと全然合いませんでした．JATMAの「動的負荷半径（205/50R15だと283mm）」は規定の空気圧で，タイヤに指定の静的荷重を掛けた時の計測値から求めているのですが，60km/h相当の計測値なので100km/hオーバーの高速域だと合わないかなぁ～？と思っていたのですが（本来，回転の遠心力で引っ張られてタイヤの外径は車速が上がるほど大きくなるはず・・・），そこそこの精度が出るのがかなり意外でした．


以上，ふと思いついて調べてみた「車速の精度」に関するお話でした．

前回に続き，F1のブレーキシステムのお話．

前回でフロント側のブレーキに関して学びましたので，今回はリア側です．現在のF1はハイブリッドカーなのでオーソドックスなフロントとは異なり，リアは複雑です．

その複雑さを制御しているのがBBW（Brake By Wire）と呼ばれる装置．○○ By Wireというのは，ケーブルや配管等で物理的に繋ぐのではなく，電気信号で繋ぐ事を言います．



ハイブリッドカーのリアブレーキは2系統あり，従来の「油圧ブレーキ」の他にモーターを使った「回生ブレーキ」というものがあります（↓）．


（Chain Bear：F1 Braking Systemsより）

「回生ブレーキ」というのは，ブレーキディスクにパッドを擦らせて摩擦で減速させるのではなく，モーターを強制的に回させる事で減速させるブレーキの事です．モーターが回ると発電しますから，この発電した電気をバッテリーに貯めて，次加速する時には，今度は貯めた電気でモーターを回し，エンジンをアシストする事で更なるパワーを得る～というのがハイブリッドカーです．

一見便利に見えるこの「回生ブレーキ」ですが，1点だけややこしい点があります．それは発電している時（＝バッテリーが空の時）にしかブレーキが効かないという事です．つまり，バッテリーが満杯になってこれ以上発電しても電気を溜められない場合は「回生ブレーキ」は効かなくなります．「回生ブレーキ」が機能しないという事はブレーキが効かず，クルマが止まらない事を意味しますので，この時は「油圧ブレーキ」を使ってクルマを止める事になります．



この「回生ブレーキ」⇔「油圧ブレーキ」の切替えが唐突だと，ドライバーは同じペダルの踏み方をしているのに，リアのブレーキの効きが強くなったり・弱くなったりと不安定になってしまうので，BBWを使って一定の効きになるようにコントロールしています．


なお，何らかの理由で「回生ブレーキ」が故障した場合のために，BBWを介さず，直接リアのブレーキを動かすバックアップシステムも搭載されているそうです（↓）．




さて，システムとしては少々複雑となったハイブリッドカーですが，依然としてリアにもキャリパーとブレーキディスクがあり，パッドで止めている事は変わりません（↓）．



市販車もそうですが，リアのキャリパーはフロントと比べると若干小型です（↓）．



フロントは6～8POTでしたが，リアは4POTとなっています（↓）．



ブレーキパッドの厚みも，フロントが20.5～22.0mmだったのに対し，16.0mmと薄いです（↓）．




ブレーキディスクも同様ですね（↓）．



フロントが330～345mmという径であったのに対し，リアは260～280mmと小型です．ただ，厚みに関しては32mmとフロントと同等になっています．また，放熱用の穴に関しては，直径4mmで数が650個とフロントとは全く異なる仕様になっています．

そのブレーキディスクをベルで固定するのも同じです（↓）．




以上，F1用ブレーキシステムのお勉強 リアブレーキ編でした．

レースの世界ですから，チーム側が自分達のノウハウやスペックを隠すのは当たり前で，こういった詳細は明かされないのですが，今回はBremboが色々情報を開示してくれているので大変勉強になりました．実際のブレーキはタイヤに隠れてなかなか外から観れませんが，機会があれば是非とも現物を観てみたいですね．




（なお，2007年仕様であれば，2025年のモビショ―で見学しました）

前回に続き，F1のブレーキシステムのお話．

前回はペダル～マスターシリンダーというブレーキの作動トリガー側を学びました．ここからが本番とも言えるブレーキの本体に入って行きますが，今回はフロント側を見ていきます．

マスターシリンダーから送り出されたブレーキフルードはホースを介してフロントにあるキャリパーへと到達します．油圧式のブレーキという意味では市販車と変わりませんね．

F1におけるキャリパーのマウント位置は下側になっており，やはり重心を下げる意図があるそうです（↓）．



下側と言っても完全な真下（6時の位置）ではなく，やや右側（5時の位置） or やや左側（7時の位置）となる事が多いそうで，これはエア抜きのためにニップルの位置を少し持ち上げたいからだそうです．


キャリパーはアルミ製のモノブロックで，重量は2キロ（↓）．



形状が非常に複雑であるため（↓），製作には40時間掛かる場合もあるのだとか．



これだけ複雑な形状をしているのは，キャリパーの熱をハブに伝達し，タイヤのウォームアップに使用しているため（↓）．


（Driver61：How Formula 1 Brakes Workより）

上図右側のキャリパーの隙間からノズルのような部品が突き出ており，これにカバーを付けると（同左側），ノズルから放出された高温の気体がハブ側に導かれるのがイメージ出来ます．


ピストン数は，2025年までは6POTのみでしたが（↓），



2026年からは8POTも選べるようになったそうです（↓）．



8POTを選んだ場合，ブレーキパッドが2→4個に増え，キャリパーの固定点も2→3点に増えるそうです．8POTの画像は確認出来ませんでしたが，固定点が増えている事から恐らく若干大きいんでしょうね．

なお，キャリパーの寿命は約10,000kmとの事ですが（↓），



2,500km毎に分解して非破壊検査が行われるそうです．


次は，ブレーキパッド（↓）．



こちらもカーボン素材で出来ており，通常は片側2枚ですが，8POTを使用する場合は4枚になるのだそうです（↓）．



2014年のデータなので若干異なるかもしれませんが，摩擦係数は0.7～0.9と非常に高く，最高1,000℃の熱に耐えるのだそうです（↓）．



寿命は800kmだそうで，1チームで年間280～480枚のパッドを使うのだそうです．
（1チーム2台×1台当たり8枚×年間24戦＝384枚なので，GP毎に新品を投入して使い切る感じですかね？）


そして，ブレーキディスク（↓）．



こちらもカーボン製です．F1で必要な強度・剛性を出すためにはかなり密度を上げる必要があるのだそうで，ベースのカーボン素材にメタンガス（炭素と水素の結合ガス）を加え，そこから水素を取り除く事で炭素密度を上げているのだそうです（↓）．


（Driver61：How ｣100,000 F1 Brakes Are Madeより）

このようにカーボンにカーボンを加える事から「カーボン・カーボン」とも呼ばれているそうです．
ブレーキディスクは2025→2026年で色々変わっており（↓），



ディスクの直径が328→330mmに拡大され，2026年からは最大345mmのものまで投入出来るようになったそうです．ディスクの厚みも32mmから最大34mmまで厚く出来るようになったそうですが，こちらはキャリパーとの兼ね合いがあるそうです．ディスクの側面に設けられた放熱用の穴は，直径2.5mmで1枚当たり1,440個もあるのだそうです（穴が数が増えるほど，表面積が増えて冷えるため）．

放熱用の穴は年々増加していましたが（↓），



2022年にホイールのサイズが13→18インチに拡大された際，穴の最小直径が3.0mmに制限されたため，1,050個に減りましたが，2026年は再び2.5mmに戻ったため，数がまた増えたそうです．


（Driver61：How ｣100,000 F1 Brakes Are Madeより）

カーボンブレーキディスクの製造には5～6ヵ月掛かるそうで，硬いカーボン・カーボンの素材にドリルビットで1つずつ穴を空けるため，ドリルの摩耗や折れを考慮しつつ慎重に加工するのだそうです．


こちらも2014年のデータなので若干異なるかもしれませんが，（↓）．



ディスクの寿命は1,200km．パッドが800km，キャリパーが2,500kmですから交換サイクルがバラバラで管理が大変ですね・・・．重量は2026年から若干増えたようですが，それでも2キロ．市販車に比べれば圧倒的に軽いです．


そして，このブレーキディスクの固定に使われているのが，ベル（↓）．



ベルは，ブレーキディスクの内側のギザギザの部分（スプライン）に組み合わされ，そのベルの内側のスプラインがアクスル側と噛み合い，一体となっているそうです（↓）．


（Motorsport Technology：Canadian GP special – how the F1 car deals with Montreal’s ‘brake buster’より）

単純なボルト固定としない理由は，勿論，ディスクに掛かる力が"とんでもない"からでもあるのですが，それと共に1,000℃という高温によってディスク自体が膨張するため，スプラインのクリアランスを大き目にとって，そこで膨張した分を吸収する意図があるのだそうです．


以上，F1用ブレーキシステムのお勉強 フロントブレーキ編でした（次回に続く）．

最近F1のブレーキに関する話題を目にし，「そういえば，F1のブレーキってどうなっているのか詳しく知らないなぁ～」と思ったので調べてみる事にしました．

調べ始めてみると，やはりF1にブレーキシステムを供給している「Brembo」のサイトがポイントを押さえていて分かり易かったのですが，情報量が少なくて物足りなかったので，海外のサイトを回って技術解説を集めました．それらを使って補足しながら眺めてみたいと思います．

まずは全体像．これは「Brembo」の以下の動画が分かり易いです（↓）．



2026年のレギュレーション下では，「Brembo」は「AP Racing」と共に全チームにブレーキ部品の供給を行っており，参戦している全11チーム中5チームが「Brembo」製のキャリパー・パッド・ディスクのフルシステムを使用し，残りの異なるメーカー（Carbone Industrie）のバッドとディスクを使うチームも，「Brembo」製のBBW（Brake by Wire）とマスターシリンダーを使えるように設計されているそうです．


（Motorsport Technology：Canadian GP special – how the F1 car deals with Montreal’s ‘brake buster’より）


色んな部品が出てきてややこしいので，順番に見て行きたいと思います．まずは「ペダル」．



クラッチは電子制御化されているので，F1は2ペダルです．つまり，左足でブレーキを踏む事になります．最大185キロもの踏力が必要だそうで，我々が通常街中で踏むブレーキは5～15キロ程度ですから，とてつもなく重いブレーキですね．トレーニングしているF1ドライバーでも125キロくらいが限界らしく，足りない60キロ分は減速G（ドライバーの後ろから前に押し出す加速度）の力を借りて出しているそうです．


（Driver61：How Formula 1 Brakes Workより）

ペダルはカーボン製で，それぞれのドライバーの足の大きさに合わせて設計されており，走行中に足がズレないようペダルの先端にはガイド（横板）がついています．


次にマスターシリンダー．ペダルをドライバーが踏むとタンデム型のマスターシリンダーが動いて（↓），ブレーキシステムに油圧が掛かります．



マスターシリンダーの中はこんな感じになっているそうで（↓），



ペダルを踏むとシャフトが押されて，シリンダー内のブレーキフルードが後方の穴から押し出され，配管内の圧力が高まります．そのままピストンが前進を続けると，ピストンの後方の空間にサブタンク内に収められたフルードが（↓），



ピストン後方の空間に入り込み（↓），



油圧が保持される仕組みなのだそうです．なお，マスターシリンダーにはスプリングが付いていて（↓），


（Driver61：How Formula 1 Brakes Workより）

ペダルを踏み込んだ時の硬さを調整出来るようになっているそうです．ただでさえ重たいブレーキなので，スプリングは柔らかいモノが好まれるのかと思いましたが，ドライバーが繊細なコントロールをするには一定の反力が必要なのだそうで，むしろ硬めスプリングの方が好まれるそうです．


そして，このマスターシリンダーはブレーキペダルの左右に2個取り付けられているそうです（↓）．


（Motorsport Technology：Canadian GP special – how the F1 car deals with Montreal’s ‘brake buster’より）

一方がフロント用で，もう一方がリア用だそうです．この2つのマスターシリンダーは1本の棒で連結されていて，その棒が左右に動く事で前後のブレーキバランスを調整する機構になっているのだそうです．

どうやって調整するのか？というと，こんな感じのリンク機構になっていて（↓），


（Driver61：How F1 Brakes Stop from 200mph to 0 in 4 Secondsより）

ペダルの付け根とマスターシリンダーとの距離を変える事により，マスターシリンダーの初期位置が変わるので，同じようにペダルを踏んでも2つのシリンダーのストローク量が異なるため，これによってバランスの違いを作り出しているのだそうです．


なお，マスターシリンダーは2025→2026年で以下のように変わっており（↓），



若干小型化されて軽くなっているようですね．


以上，F1用ブレーキシステムのお勉強 ペダル～マスターシリンダー編でした（次回に続く）．