1000年前の人々はどうやってブレーキをかけたのか？ブレーキシステムの進化

1000年前の人々はどうやってブレーキをかけたのか？ブレーキシステムの進化

1000年前、古代人が馬車を運転していた頃は、基本的にすべてを人の力に頼っていたと言われています。燃料補給のためにポンプを動かし、曲がるために引っ張り、口で鳴らし、脚、つまり馬の脚でブレーキをかけていました。最終的に、血と涙を通して学んだ数え切れないほどの教訓を経て、人々は下り坂で馬の脚だけに頼ると、馬を疲れさせるだけでなく、運転手を危険にさらすことに気づきました。

こうして、最も初期のブレーキシステムが誕生しました。人々は木片をブレーキパッドとして使い、車輪との摩擦を生み出して制動力を得ました。ブレーキをかけると木片から煙が出ることもありましたが、ゆっくりと動く馬車にとっては十分でした。実際、同様の構造のブレーキシステムは今でも見ることができます。たとえば、自転車のリムブレーキは、タイヤの表面を削るタイプから車輪のリムを削るタイプに進化しましたが、原理は同じままです。

18 世紀に蒸気機関が登場して以来、車両の動力は人間や動物から機械へと移行し、速度は上昇しましたが、ブレーキ システムはほとんど変化しませんでした。20 世紀初頭までには、馬車、列車、初期の自動車のいずれであっても、ブレーキ システムは以前の車両で使用されていたものと同様に機能しました。その結果、平地でも事故は起こりました。幸いなことに、1900 年にヴィルヘルム マイバッハという天才が最初の自動車用ドラム ブレーキを設計しました。聞き覚えがありますか? 現在でも、一部のトラックや低価格の乗用車にはドラム ブレーキが使用されています。

偶然にも、そのわずか 2 年後の 1902 年に、もう一人の天才、フレデリック ウィリアム ランチェスターが最初のディスク ブレーキを設計しました。これは、Xiaomi SU7 を含む今日の自動車の 80% 以上で使用されているブレーキ システムです。ディスク ブレーキはドラム ブレーキよりもずっと後になって登場したと思われるかもしれませんが、そうではありません。ディスク ブレーキでは、ブレーキ パッドの材料に対する要件が高くなります。初期のディスクは鉄製、パッドは銅製でしたが、すぐに摩耗してしまいました。スナック、ビール、トランプ、ブレーキ パッド 3 セットを持って家族でドライブ旅行に出かけるところを想像してみてください。がっかりしますよね。つまり、材料技術の制限により、ディスク ブレーキは普及しませんでした。

しかし、ドラムブレーキにも問題があります。その設計上、熱放散が制限されるため、熱による減衰が起こりやすくなります。これは現代のドラムブレーキにも当てはまります。しかし、材料技術が向上するにつれて、ディスクブレーキが再び注目を集めるようになりました。初期のブレーキパッドはアスベストで作られていましたが、アスベストには致命的な欠陥がありました。環境に優しくないのです。摩耗したアスベスト繊維を吸い込むと、肺に回復不能な損傷を与える可能性があります。そのため、私が子供の頃によく見られたアスベスト屋根瓦は、現在は使用されていません。さらに、アスベストは熱伝導率が低いため、ブレーキによる摩擦後に冷却するのが困難でした。

その後、硬度を上げるためにアスベストの代わりにスチールウールを使用した半金属製のブレーキパッドが開発されました。しかし、今度は熱伝導が良すぎました。温度が急上昇し、ブレーキシステムが熱いままになり、シールやホースなどのゴム部品の劣化が早まりました。また、高温によりブレーキ液内の水分が蒸発し、ブレーキが柔らかく感じられました。さらに、低速では金属同士の摩擦によりノイズが発生し、雨が降るとブレーキが錆びやすくなります。

これらの欠点のため、新世代のブレーキパッドが開発されました。それは、低金属素材です。名前が示すように、これらのパッドは金属含有量が少ないものでした。耐久性は劣るものの、ブレーキ性能はセミメタルパッドより優れており、静音性も高く、快適性を優先する車でよく使われています。最終的に、セラミック繊維を補強材として使ったセラミックベースのブレーキパッドが登場しました。これらの高級パッドは耐熱性があり、安定した摩擦と低騒音を実現しています。さらに、金属がないため、掃除しにくいブレーキダストがホイールに残りません。欠点は？高価なことです。

しかし、セラミックブレーキは最も高価なものではありません。さらに高級な選択肢として、カーボンベースのブレーキがあります。カーボンベースのブレーキには、カーボンセラミックとカーボンカーボンの 2 種類があります。1 つはカーボンとセラミック繊維の複合材で、もう 1 つは完全にカーボンでできています。どちらも優れた熱伝導性、耐高温性、強力な制動力、軽量性を備えており、耐久性に優れています。そのため、カーボンベースのブレーキは、レースカー、高級スポーツカー、飛行機によく使用されています。ただし、日常的に運転する人にとっては、コストの面からあまり意味がありません。

ディスクブレーキについてここまで話してきた後では、ドラムブレーキが復活する可能性はまだあるのかと疑問に思うかもしれません。答えはノーです。単純に、ドラムブレーキの方が劣っているからです。ドラムブレーキは重く、放熱性が低く、急速で連続的なブレーキをかけるのにあまり効果的ではありません。また、ABS などの最新技術にも対応していません。とはいえ、ドラムブレーキにも長所があります。長所の 1 つは、強力な制動力です。2 つのブレーキシューのうち、1 つはブレーキドラムの回転に追従し、もう 1 つはそれに逆らいます。ブレーキをかけると、回転に逆らって動くシューが自己制動効果を生み出し、強く踏むほどブレーキが締まります。これは構造上の利点です。ドラムブレーキはコスト効率も高く、近年は設計に大きな変更は必要ありませんでした。摩擦材の更新を除けば、ドラムブレーキは比較的安価に製造されています。