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ブレーキ機構(その1)

ブレーキ機構とは

自動車を停止又は減速させる機構(制動装置)。
主に自動車の運動エネルギーを摩擦によって熱エネルギーに変換することで減速させる。
エンジンの吸入空気を圧縮する際に発生する抵抗を利用して速度を抑制する方法もある。


---ドラムブレーキ---
車軸とともに回転するドラムにブレーキシューを押し付けて制動力を得るブレーキ。
ディスクブレーキよりも小型、軽量で、製造コストが低いほか、自己倍力作用を 持ち、拘束力が高い利点がある。
一方で、ブレーキドラムの内部に水分が入った場合に制動力が低下し、乾燥するまでの回復が遅いことや、
ディスクブレーキよりも 放熱性が悪く、コントロール性が低い欠点がある。
低廉な乗用車や小型貨物車では後輪ブレーキがパーキングブレーキを兼ねていることから、
拘束力の高いドラムブレーキが採用される。
動作機構にはカムでシューの一端を押し広げる場合と、油圧や空圧を利用したシリンダで押し広げる場合とがある。
カムを利用した動作機構は、パーキングブレーキとして用いられて、
カムの軸を回転させるレバーの端をコントロールケーブルで引いてブレーキを動作させる。
シリンダを利用した動作機構はフットブレーキで用いられ、シリンダをホイールシリンダと呼び、
ピストンの軸力を直接シューの一端に与えて動作させる。
ホイールシリンダはドラムブレーキの基部であるバックプレートに固定される場合と、
一方のシューに浮動支持される場合とがある。
自己倍力作用を発生するように配置されたとシューをリーディングシューと呼び、
その逆をトレーリングシューと呼ぶ。
自動車では前進時に自己倍力作用を生むシューがリーディングシューである。
シューやブレーキシリンダーの配置によって次のように分類される。
【デュアル・ツー・リーディング】
動作機構として両口ホイールシリンダーを2つ配し、それぞれが2つのシューの一端を動作させる形式である。
それぞれのシューは 両端が押され、前進、後退のどちらにもツー・リーディングとして働く。
大型車の後輪に採用されることが多い。
【デュオ・サーボ】
ツーリーディングの発展型で、1つの動作機構により2つのリーディングシューを動作させる方式である。
2つのシューの一端は共通の動作機構に 接続され、
もう一端は固定されずに互いのシューがリンク機構により連結されている。
プライマリーシューがホイールシリンダなどの動作機構により動作してドラムのトルクを受けると、
リンク機構を介してセカンダリーシューを押す]。
逆転の際にはプライマリーとセカンダリーのシューの役割が入れ替わり、
正転(前進)時と逆転(後進)時の両方で強い制動力を発揮する。
特に大きな制動力を必要とする貨物車に用いられる。



---ディスクブレーキ---
車輪とともに回転する金属の円盤を、パッドなどで両側から挟み込むことによって制動する。
一般的に円盤はブレーキローター、挟み込む機構はブレーキキャリパーと 称される。
ローターが外部に露出しているので、放熱性が高く、雨などの水分や摩擦面の汚れによる性能の低下も少ない。
制動初期からロックするまでコントロールしやすく
安定した制動力が得られるのでフロントブレーキに多く採用されている。
ドラムブレーキにある自己倍力作用が無いので同じ制動力を得るにはより大きな力を必要 とする、
そのため負圧を利用したマスターバッグなどの倍力装置を併用している。
キャリパーには固定型(対向ピストン)と浮遊型(フローティングキャリバー)の2種類がある。
固定型キャリパーはディスクの両側にある「シリンダピストン」「ブレーキパッド」が
制動することによりホイールの回転を止める。
浮遊型キャリパーは、片側のピストンが反作用によってキャリパーを動かし、
内側のブレーキパッドがディスクの表面に触れるまでブレーキシューを押し続けることにより
ディスクの両側に圧力が働き制動作用が起きる。


【引用】https://ja.wikipedia.org/wiki/ディスクブレーキ



---エンジンブレーキ・排気ブレーキ---
【エンジンブレーキ】
エンジンで駆動する車両において、エンジン出力を絞ることで、エンジンの抵抗によって生じる制動作用。
独立した制動装置があるわけではなく、 アクセルペダルを戻すことでエンジンブレーキの作用が発生する。
【排気ブレーキ】
エンジンブレーキの効果を増加させる補助ブレーキの一種で、
ディーゼルエンジン特有の装置でエキゾーストリターダーとも呼ばれる。
排気管を閉塞するバルブを設けて排気抵抗を増やすことで
エンジンの回転抵抗を増やし、エンジンブレーキの作用を強化する。
長く続く下り勾配ではフットブレーキを多用すると過熱によるフェード現象や
ベーパーロック現象により制動力が極端に低下することから、
フットブレーキの負担を軽減するためにエンジンブレーキが利用されるが、
ディーゼルエンジンはガソリンエンジンに比較するとエンジンブレーキが弱く、
かつ大型自動車などの車重が大きい車両ではより強いエンジンブレーキが必要とされるため、
ディーゼルエンジンを搭載した車重の大きな車両には排気ブレーキが装備される場合がある。
排気圧力はバルブを押さえるばねで制御され、
一定以上の圧力を超えるとバルブが開いて排気管下流の消音器側へ排気を逃がす。
バルブを作動させる方法には、電気空気式と電気負圧式がある。
電気空気式はエアタンクに貯められた圧縮空気と 電磁弁を用いてコントロールする方式で、
エアコンプレッサーを持つ車両で利用される。
電気負圧式はエンジンで回転するバキュームポンプで発生させた負圧と電磁弁を 用いる方式で、
エアコンプレッサーを持たない比較的排気量の小さい車両に用いられる。


【引用】https://ja.wikipedia.org/wiki/排気ブレーキ
【出典】http://www.nisshinbo-pim-h.jp/wp-content/uploads/2010/04/FA5_98801.jpg



---ブレーキブースター---
倍力装置とも呼ばれる自動車のブレーキを構成する部品の一つで、
運転手のブレーキ操作力を低減する為の補助を行うシステムである。
【真空式】
スロットルバルブによって、
インテークマニホールド内に強い負圧が発生するガソリンエンジンの場合には吸気管圧力を使用し、
スロットルバルブが存在しない 構造上、
吸気管圧力の低いディーゼルエンジンの場合には独立した真空ポンプを使用する。
バキューム圧は半硬質のプラスチック製配管に沿ってブレーキブースター(マスターバック)に転送され、
逆止弁によってブレーキブースター内部に保持される。
真空式ブレーキブースターのハウジング内部には二つのチャンバーが形成され、
その仕切り構造に可動するゴム製のダイアフラムが設けられている。
エンジンのインテークマニホールドやスロットルボディなど、
吸気の低圧部に接続されると、両方のチャンバーの内圧が低下する。
両方のチャンバー内圧が低下する事で、ブレーキペダルが操作されるまでの間は
ダイヤフラムが中央で保持される事になる。
また、ブレーキペダルはリターンスプリングによって初期位置に保持されている。
運転手がブレーキペダルを踏み始めると、
ハウジング内のブレーキペダル側に設けられた空気弁が開かれ、内部に大気圧が導入される。
内部の圧力が片方だけ高くなる事で、ダイヤフラムが低圧側の
チャンバー方向に移動しようとする力が発生する。
このダイヤフラムの移動する力によって、
運転手の足の力を補助してマスターシリンダーをより強く押し込むのである。
【油圧式】
ブレーキ操作力補助にアキュムレータや電動ポンプの作動による油圧を用いる物。
小型な筐体ながらも強力な制動力補助が可能。
細かい制御が必要なABS搭載車、インテークマニホールド内の負圧がそれ程強くならない
ガソリン直噴エンジン、低速走行中はエンジン自体が回転しないハイブリッド車、
負圧を発生させるエンジンそのものが存在しない電気自動車等のブレーキアシストに採用が進んでいる。
【空圧式】
ブレーキ操作力補助にポンプで加圧された空気を用いるもの。
空気ブレーキのうち、空気油圧複合式ブレーキがこの方式に該当する。
エアタンクに備蓄された 高圧空気でブレーキアシストを行う為、
真空式と比較して非常に強力な制動力補助が可能である。
一般的にはディーゼルエンジン搭載の大型自動車にこの方式が用いられている。


【引用】https://ja.wikipedia.org/wiki/ブレーキブースター
【出典】http://www.jaspa-oita.or.jp/jissen/2016/05/page1_1.html


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