ブレーキロータの熱負荷

Monologue74　2005.1.12

　フロントのブレーキロータ。筑波２０００走行後の状態。
　これまでもけっこうあちこちを走ったがそれでも出なかった異状が２つあった。放射方向に走る細かなヒートクラックと、部分アタリだ。
　ヒートクラックは画像の通りで、ローター全周に渡り発生している。
　この原因は、それまで生じなかったレベルまで熱負荷がかかったからです、と言ってしまえばそれまでなのだが、問題はそんなレベルの熱負荷でブレーキはどのように変化して結果こうなるのか？ということ。ちょっとそれを想像してみよう。
　鋳鉄でできたディスクは熱により膨張する。がそれは一様ではなく、部分により温度が異なるので、これにより応力が生じたり、反りが起こる。
　そういうわけだが、じゃあローターの熱分布はどうなっているのだろうか？それがわかれば、このクラックと変形を解く鍵になる。
　ローターは、一様に加熱して熱容量一杯まで使っていれば外周ほど温度が高くなる。ベンチレーテッドディスクはローター内の導風路を内周側から外周に向かって風が通ることで冷却するのだから、内周には冷風が当たっても外周は既に温められた風しかあたらない。しかも外周ほど冷やすべき鋳鉄の量は増える。ので、ローターの内部は外周ほど高温になる。
　ヒートクラックは応力によるものだ。それは、ローターの内部は温度上昇により膨張する。しかし、外面は冷却によりそれほど膨張しない。となると、まるで焼いたモチのように内側からの膨張圧に耐えられなくなった外面に小さなヒビ割れが生じる、というわけだ。そしてそれは温度差の大きくなる外周部、縁ではなく応力が逃げにくいちょっと内周側に発生する、ということなんだろう。
　そしてアタリの異状は反りによるもの。ローターの車体外側の面はホイール内とはいえ外気に触れているし、ハブとの接続部（ハット）へ熱伝導があるので冷える。が、車体内側は遮熱板があるので冷えにくく、内側と外側では温度が異なる。
　そしてこのローター内側と外側の温度分布の違いはバイメタルのようにローターを反らせ、アタリ面の異状を生じさせる。画像で見える変色している部分、ローターを外し車体内側をみたところもっと内周側に出来ていた。のは反りが起きていた証拠だ。

　これらの対策法だが、反りに対しては確実な方法がある。
　２ピース化しベルハウジングをフローティングマウントするか、ローターの支持位置を外側から内側に変えて反りを減らすか、がそれ。
　前者は社外パーツでいくつかある。そして後者はGDB-E型インプレッサから採用されたローターがそれだ。
　つまり、現状で一番安い対策方法はGDB-E型のローターをつけること。ただし、これは純正の柔らかい材質のローターなのでどこまで耐えられるかは不明。
　もう一つ方法がある。それは「温度を上げないこと」。だが、発生する熱量は変えられないので放熱量を増やすしなかいのだが、問題の本質は放熱（冷却）の不均一によるものだから、無闇にダクトで風を当てたりすると余計悪化する恐れがある。
　これはトライ＆エラーでやるしかないかな？