ベンチレーテッドディスクの有効性

最近，なんかブログというより，検討レポートみたいになっていますが，まだまだ書きます。（笑）

今日はブレーキの冷却についてもう1考察してみようと思います。

昨日までの計算の結果，S15にECR33のブレーキを流用する場合，フロントよりもリアのほうが容量UPが著しいことがわかりました。
これは，ローター径が大きくなったことよりも，ソリッドローターがベンチレーテッドローターになったことのほうが大きく影響しています。

ブレーキングでの温度上昇を抑えるには，ローター重量を増加させることが必要であることは一昨日書いた通りですが，重量を増加させることは簡単です。径を大きくしたり，厚さを増せばいいからです。
（と言っても，径を大きくするのはホイールの制約がありますし，厚さもキャリパーサイズの限界がありますけどね。）

難しいのはむしろ上昇した温度を如何にして下げるかということだと思います。温度を下げるには，表面積を増やす必要がありますが，そこで考え出されたのがベンチレーテッドディスクです。
考えた人は頭いいですね。



写真はECR33のフロントローターですが，ソリッドローターの表面積はAだけであるのに対し，ベンチレーテッドにすると，Bの部分の表面積が加わります。これにより，ソリッドローターのほぼ倍の表面積を稼ぐことができるようになります。



・・・とここまではいいのですが，ちょっと待ってください。本当にそうでしょうか。
確かにBの表面積は増えますが，
問題は，「Bの表面積が冷却に本当に有効な表面積なのか」ということです。

ブレーキは外気との温度差で冷やされます。
ブレーキング中，場合によっては真っ赤になったローターに挟まれているBの部分の空気は，本当に外気と同じ温度でしょうか？
とてもそうは思えません。
Bの部分の空気の温度が高ければ高いほど，Bの表面積は冷却に有効な表面積ではなくなります。

逆を言えば，「Bの部分に冷えた外気を取り込めれば，ローターをより冷やすことができる」ということになります。


偉そうに書いてきましたが，既に本業の自動車メーカーさんは当然そんなことわかっています。（笑）
そのため，スポーツカーとかスーパーカーと言われる類の車や，レーシングカーのブレーキローターはこんな形状になっています。


http://autoprove.net/より引用。

写真はAudi A8のブレーキローターです。ECR33等はフィンは中心から放射状に伸びる形状ですが，A8はそうではありません。

これとよく似た形状のものがあります。大型のファン（送風機）です。

 

http://patent.astamuse.com/　より引用。

このような形にすることで，ローターの回転を利用し，ローター中心から外周側に空気を流すことができ，効率的に冷却することができるようになります。
但し，この形状にすると，回転方向を持つ，左右非対称のローターになります。当然，ブレーキローターの鋳型も2種類作る必要があるので，恐らくコスト面で大衆車には採用されないんでしょうね。



また，私の中では，R32GTR以降メジャーになったと思っていますが，ローターに穴明け加工を施した「ドリルドローター」は，よく「表面積を増やす」と言われています。


http://www.hobidas.com/より引用。

写真はR35GTRのフロントローターです。
数えてみると，80個×2面の計160個の穴があけてあるようです。
これでどの程度表面積が増えるのか計算してみました。



ECR33に160個のドリル穴をあけたとします。穴の径は恐らく5mm程度でしょう。
図のように，157mm2が増え，20mm2×2が減りますから，1つの穴あたり，117mm2の表面積が増えます。
117mm2×160個 = 18720mm2 = 0.019m2

元の表面積0.247m2に対し，0.019m2しか増えません。
穴だらけにしたのに，表面積の増加は8%未満です。
ただ，このドリル穴を通って，内側の空気が出てくるのであれば効果はありそうですけどね。
ドリルドローター使っている人からは怒られそうですが，穴だらけにしたことにより，ヒートクラックが発生しやすくなるわけですから，私はとても使う気になれません。
1/1000秒を争い，1レース持ってくれればいいレーシングカーなら，当然話は別ですけどね。

ちなみに，ドリル穴を開ける場合，小さい穴ほどヒートクラックは発生しやすくなるはずですので，ご注意を。といっても，大きい穴は大きい穴で，ローターの剛性を保てなくなるはずですから，市販車で実績のある穴径にしておくのが無難です。


ドリルドローター同様，スリットローターも表面積の増加については大した効果はありません。パッド表面をきれいにするという効果がどの程度有効なものなのか私にはわかりませんが。。。


以上，またダラダラと書いてしまいました。(^o^;
今日はこのへんで終わりにします。