2012年01月23日
ブレーキペダルが床まで行きます。。。
ここ最近，ブレーキトラブルで悩んでいました。
発覚したのは，先日の美浜サーキットでのシェイクダウンのとき。
走行前，ドライビングモニターをセットしているときでした。
ドライビングモニターは，各ペダルのストロークを表示する装置です。
これを見て，「あ～ブレーキ踏めてるねor踏んでないね」がわかるわけです。
最初に校正をするわけで，ブレーキを思い切り踏んだとき・・・
フロアに付くまでいっちゃいました。。。ｗ（￣△￣；）ｗ
要するに，ブレーキペダルがフッカフカなわけです。
まずは，ブレーキフルードの”エア噛み”を疑いました。
しかし，走行すると普通にブレーキが効くんです。
床まで踏み抜いちゃうわけでなく，半分くらいのストロークでブレーキロックもします。
15分くらい連続走行し，走り終わって，パッドから煙が出るくらいまでやっても，
踏み抜いてしまうこともなければ，ペダルタッチも悪化しません。
「”エア噛み”じゃない。。。」
次に疑ったのは”ブレーキフルード漏れ”。
しかし，リザーバタンクはフルード満タンです。。。
「”フルード漏れ”でもない。。。」
キャリパー，パッド，ロータ類も異常摩耗や剥離もありません。
ロデックスさんに電話すると，
「そうなると，マスターシリンダか，マスターバック（倍力装置）かなぁ？
あんまり壊れたことないけど。。。」
・・・と。実は，マスターシリンダとマスターバックってなんとなく機構は知っているけど，
ちゃんと理解しているというレベルではなく。。。この際，勉強することにしました。
なので，ここからはほぼ私の忘れ防止メモです。。。(^-^;
知ってる人には当たり前のことしか書けませんが，ご容赦ください。。。
そして，いつも以上に長～～いブログです。(^o^;
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まずは全体図から。。。
（出典：「自動車のメカはどうなっているか シャシー／ボディ系」，（1992/12/19），
GP企画センター編著，グランプリ出版発行 頁138）
図中の「ブレーキブースター」がマスターバックです。なんだかいろんな呼び方があるようで，
日本語では倍力装置。
マスターシリンダはそのままですね。
【マスターバック（倍力装置）の原理】
＜何のためにあるのか＞
・ドラムブレーキは，「自己倍力作用」があり，制動力そのものはディスクブレーキより上です。
ドラムブレーキと聞くと，「ショボい・・・」とか思ってしまいますが，
「自己倍力作用」により，ディスクブレーキより軽い力で，大きな制動力が得られます。
ただ，ブレーキドラム内に制動装置が収まっているため，放熱性が悪く，
安定した効きが得られないという欠点があります。
必要なブレーキ容量は車両重量に比例します。
例えば，車両重量800kgの車と，1,600kgの車がとでは，同じ100km/hで走行していても
運動エネルギーは2倍違います。（当然，車両重量が重いほうが運動エネルギーが大きい）
ブレーキは，運動エネルギーを熱エネルギーに変換する装置と言え，
車両重量の大きい車には，容量の大きなブレーキをつけなくてはいけません。
（このあたりをもう少し詳しく書いたのが，↓です。）
ECR33ローターとS15ローターの性能比較（入熱編）
ECR33ロータとS15ロータの性能比較（冷却編）
制動を加えても，ブレーキの温度が上がりにくく，それがすぐに冷める放熱性に優れている
ブレーキが理想なわけです。
放熱性の悪さは，ドラムブレーキの致命的な欠点と言え，衝突安全性能等でどんどん増加する
車両重量を受け持つブレーキとしては貧弱でした。
そのため，今ではほとんどの車に放熱性に優れたディスクブレーキが装着されていますが，
ディスクブレーキは「自己倍力作用」がなく，「軽い踏力で大きな制動力を得る」ことが課題でした。
そこで登場したのが，マスターバック（倍力装置）です。
スロットル閉のときに，エンジンのサージタンクで発生している負圧を活用し，
小さなブレーキ踏力で，大きな制動力を発生させる装置です。
＜マスターバック（倍力装置）の原理＞
・なかなかいい構造図がないので，書きました。（笑）
①負圧室は，エンジンのサージタンクと配管（S15の場合はゴムホース）で接続され，
負圧となっています。大気圧室もブレーキ踏むまでは同じく負圧です。
②パワーピストンにはリターンスプリングが取り付けられ，ブレーキを離せば戻る構造となってます。
③オペレーティングロッドにはバルブプランジャが取り付けられ，ブレーキペダルの操作により
連動して動きます。
④ブレーキペダルを踏むと，バルブプランジャも動き，大気圧室側のバキュームバルブが閉となり，
エアバルブが開放し，大気圧室に，大気が流れ込みます。
⑤パワーピストンは負圧室側（図中左）は負圧，大気圧室側（図中右）が大気圧となり，
パワーピストン左右に圧力差が生じます。
⑥圧力差により，パワーピストンは負圧室側に動き，プッシュロッドがマスターシリンダーを押します。
以上がマスターバック（倍力装置）の原理です。
空気の圧力差により生ずる力を利用して，少ない踏力を倍増させているわけですね。
はい，ここで質問です。
「サージタンクが正圧になるターボ車の場合，倍力装置はどうなるの？？」
サージタンクと負圧室は配管で繋がれていますから，アクセル全開でブーストがかかっているとき，
サージタンクは正圧になりますよね？そしたら，負圧室も正圧になり，倍力装置が逆に作用し，
ブレーキが超カタイ・・・ってことになるんじゃないでしょうか？？
・・・と考えましたが，大丈夫。そんなことは自動車メーカさん考えてます。
S15の場合，サージタンクと倍力装置の間のゴムホースにはワンウェイバルブ（逆止弁）が
入っています。サージタンクが負圧の場合は吸い込みますが，正圧のときは流れないようになっています。
ワンウェイバルブはNAにも付いていると思います。
サージタンクには，ブローバイガスも入ってきますから，そういったものが倍力装置内に
入らないように・・・という役目もあるそうです。
＜故障するとどうなるか＞
・今回のトラブルで，最初「ブレーキアシストが強い感じがするな」と思ったため，
倍力装置が壊れたかと思いました。
そのため，サージタンクと倍力装置の間のゴムホースも換えましたが症状は改善せず。。。
それもそのはず。私が考えうる限りでは，倍力装置が故障した場合，
「ブレーキペダルが重くなることはあっても，軽くなることはない」
と思います。
(よほど特異な壊れ方をすれば，軽くなることもあるかもしれませんが。）
逆止弁が壊れたら，詰まってしまうかそれともどちらにも流れるようになるか。
詰まってしまえば，負圧にならず，倍力装置は働かない=ペダル重い
どちらにも流れる場合は，ブーストかけているときに踏まないと気付かないけど，
ペダルは重くなる方向。
エアバルブから大気圧以上の圧力を入れない限り，倍力装置が強く働くことはないと思います。
仮にもし，エアバルブが開きっぱなしになることがあれば，ペダル踏んでないのに
ブレーキが効いてしまうってことはあるかもしれませんが。。。
・・・というわけで，「マスターバック故障」はほぼ消えました。
となると，マスターシリンダか。。。
【マスターシリンダの原理】
・断面図を示します。
（出典：「シャシ構造 2-3訂 （自動車教科書）」，（2004/4/5），
全国自動車整備専門学校著、山海堂発行 頁30-図6-48）
・こちらも，分かりにくいので図を書きました。部品はかなり省略してあります。
①マスターシリンダは，倍力装置のプッシュロッドに押されることで動きます。
②ブレーキホース等からのフルード漏れがあった場合，全てのブレーキが効かなくなる
ことを避けるため，シリンダは2つあります。
一般的にFR車では前後のブレーキ系統を分け，FF車では右前輪＆左後輪と左前輪＆右後輪
のように，”たすき掛け”の系統になっているようです。
なんでFRとFFで換えるのか・・・わかる人いたら教えてください。
また，片系統が死んだ場合のシリンダの動きの説明については，本題と逸れるため割愛します。
この動き方については，ネット上でも沢山説明があるので，そちらを参照ください。
③プッシュロッドにより，1段目のプライマリピストンが動きます。ピストンカップで
インレット＆リターンポートを遮断した後，S15の場合リアブレーキ系統にフルードを送ります。
④プライマリピストンでリアブレーキ系統の圧力が高まると同時に，同じ圧力でセカンダリ
ピストンも押し出され，フロントブレーキ系統にフルードが供給されます。
＜故障するとどうなるか＞
・シンプルな装置なので，ほとんど壊れることはないでしょう。
ただ，「ピストンカップキット」なるO/Hキットがあるということからもわかるように，
ピストンカップ自体は劣化します。
劣化してしまうと，シリンダー内の圧力を保持できず，圧力の高められたフルードが
ピストンカップの隙間を通って，リザーバタンク内に戻ります。
これが「内部リーク」という現象で，ブレーキホースから漏れたのと同じように，
フルード圧力が低下し，ブレーキがスカスカになります。
但し，ブレーキホースからの漏れは系外部に漏れるので，フルードが減りますが，
この「内部リーク」の場合，漏れたフルードはリザーバタンクに戻ってしまうため，
外観上から判断することは困難です。
この「マスターシリンダの内部リーク」が疑わしいということで，
ロデックス師匠にマスターシリンダーの新品と入れ替えてもらったところ，
今回のトラブルの症状は収まりました。
ロデックス師匠ですら，初めてのトラブルということでしたが，やはりシルビアも年式が古くなり，
こういうトラブルが出始めたということなんでしょう。
マスターシリンダー自体は，「ピストンカップキット」というO/Hキットが\6,000～7,000程度で
手に入りますから，ブレーキキャリパーと合わせてO/Hしてしまうというのがよいのかもしれません。
以上，今回のトラブル報告レポートでした。
しかし・・・長い。。。(-。-;
最後まで読んで頂き，ありがとうございました。m(_ _)m
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トラブル事例＆延命化 | 日記
Posted at
2012/01/23 23:43:25
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