By アンドリウス・コントリマスモータースポーツエンジニア - GT3、LMP3、24時間レースシリーズのレースエンジニア。創設者 XTRA Motorsport.

モータースポーツABSは、ロードカーではなくレースカー用に設計されたアンチロックブレーキシステムです。グリップの限界付近で各ホイールを個別に制御します。実際には、これによりドライバーはブレーキを強く遅くかけ、その後スムーズにブレーキを解除して、タイヤに荷重がかかったままコーナーに進入することができます（トレイルブレーキング）。ホイールがロックすることはありません。市販車のABSとは異なり、特定の車両に合わせて構成されます。タイヤの外周、ホイールベース、トレッド幅、車両およびホイールの重量がすべて入力され、システムが制御対象を認識できるようにします。プロのモータースポーツにおける基準システムは、 Bosch Motorsport ABS M5この記事では、モータースポーツ用ABSの仕組み、レース用に車を改造すると工場出荷時のABSユニットが機能しなくなる理由、そして Bosch Motorsport ABS M5.

装着するかどうか、どのキットを購入するかを検討している場合は、製品の詳細が Bosch Motorsport ABSカテゴリーページ。この記事では、システムの仕組みと理由など、その技術的な側面について解説します。

主要なポイント（要点）

  • ABSがホイールを ロックブレーキをかけない。 Bosch Motorsport M5は各ホイールで2つの信号で動作します。 減速 （速度の変化の速さ）と スリップ ―タイヤのグリップ力をほぼ最大に保つため。モータースポーツ用スリックタイヤの最適なスリップ率は、ロードタイヤでよく言われる10～20％よりも低い。
  • ロックしたタイヤはグリップ力がほとんどありません どれか 方向によって、止まり方が悪くなる (NAIST) と 操縦不能になる。ABSは、4本のタイヤすべてがそのような状態にならないようにするために存在する。
  • 生産用ABSは 安全性 ロードタイヤ用に調整されたシステム。モータースポーツABSは パフォーマンス システムはスリックタイヤと大幅な減速性能に合わせて調整されています。軽量化、スリックタイヤの装着、大型ローターと強化スプリングの装着を行うと、純正ユニットのキャリブレーションはもはや適合しなくなり、介入が早すぎて必要な圧力が失われてしまいます。
  • その Bosch Motorsport ABS M5 完全に構成可能です。車両質量、トレッド、ホイールベース、ホイール周長、センサー増分はすべて入力されます。 RaceABS介入レベルは、運転者が操作できる12ポジションのスイッチで選択する。
  • 最大の利益は ブレーキング時の安心感ABSがあれば、ドライバーはホイールロックを心配することなく、最初のブレーキ操作で最大のブレーキ圧をかけることができます。これにより、アマチュアドライバーやジェントルマンドライバーのブレーキングがプロのブレーキングにずっと近づきます。
  • モータースポーツ用ABSは、優れたブレーキ、優れたタイヤ、あるいはドライバーの技術の代わりになるものではなく、物理法則を破るものでもありません。ABSは、適切に設計された車両のブレーキ性能を安定させ、再現性を高めるものであり、それがラップタイムの向上や事故回避につながるのです。

モータースポーツ用ABSとは何か、そして何ではないのか

モータースポーツ用ABSユニットは、レースカーに搭載され、その車両に合わせて調整されるように設計された、独立型で構成可能なアンチロックブレーキシステムです。これは市販車のABSモジュールとは異なり、互換性もありません。ハードウェアは密閉され、耐振動性を備えており、工場出荷時のハーネスではなくモータースポーツ用ハーネスに接続され、制御ロジックはメーカーによってロックされるのではなく、ソフトウェアを通じてエンジニアが自由に設定できます。

この区別が重要なのは、2つのシステムが異なる目的に合わせて調整されているからです。生産ABSは 安全性 システム優先：工場出荷時に一度だけキャリブレーションを行い、訓練を受けていないドライバーでも緊急停止時に車両を制御できるようにしている。そして、これがパフォーマンスを犠牲にする大きな理由である。同じキャリブレーションで、夏用タイヤ装着時でも車両の安全性を確保する必要があるのだ。 (NAIST) と 冬用タイヤは、摩耗しているか新品か、積載量が少ないか乗客や荷物が満載かに関わらず、メーカーは特定のタイヤのグリップに合わせて調整することはできないため、すべてのタイヤで最悪のケースを想定して保守的に調整します。これはタイヤの性能のためではなく、安全性のために行われる作業です。モータースポーツABSは、 パフォーマンス このシステムは、特定のモータースポーツ用タイヤと、レーシングカーが達成できるはるかに高い減速性能に合わせて調整されており、車両の操縦性を維持しながら、可能な限り最短の停止距離を実現します。市販車用ユニットは、車両の寿命を通してほぼ変わらない固定仕様に合わせて調整されていますが、モータースポーツ用ユニットは、チームがタイヤコンパウンド、ブレーキパッケージ、重量、空力など、常に変更を加える車両と、ドライサーキットからウェット路面や傾斜のあるヒルクライムまで、様々な路面に対応する必要があります。この柔軟性こそが重要なのです。

ABSの仕組み：車輪の減速とスリップを制御します。

ABSの役割は、ブレーキ時に車輪がロックするのを防ぐことです。そのために、各車輪の2つのことを監視します。車輪の 減速 —回転速度がどれだけ速く低下しているか—そして スリップ減速とは、車輪の回転速度と車が地面を移動する速度の差のことです。減速は早期警告です。車輪が車の物理的な限界速度をはるかに超えて減速している場合、多くの場合、スリップが完全に発生する前にロックする兆候です。スリップとは、各タイヤがどれだけの負荷で働いているかを定常状態で測定したものです。

滑りは曲線としてイメージするのが最も簡単です。

  • At 0%スリップ 車輪は自由に回転し、制動荷重はかかっていない。
  • At 100%スリップ 車輪が完全にロックして滑っている。
  • 最大制動グリップは、その中間に位置し、正確な位置はタイヤによって異なります。ロードタイヤは10～20%のスリップで最大となり、レーシングスリックは 下側公開されているレーシングタイヤのデータによると、スリックタイヤの縦方向のグリップのピークは、スリップ比に近い値となる。 0.05～0.15 (5～15%)つまり、モータースポーツ用ABSは、市販車用ABSよりも、より狭く、より低いスリップ範囲を維持するということです。

グリップ曲線が重要な事実です。ブレーキ力はスリップとともにピークまで上昇し、その後 落ちる タイヤがスリップし始めると、ロックしたタイヤはピークを過ぎ、カーブの反対側に位置し、最適なスリップ状態にあるタイヤよりもはるかに少ない制動力しか発生しません。さらに悪いことに、スリップしているタイヤは、 ラテラル グリップ ― つまり、前輪がロックされると、車は全く操縦できなくなります。

ブレーキグリップとステアリンググリップのホイールスリップに対するグラフ — ブレーキ力はわずかなスリップでピークに達し、その後低下する一方、ステアリンググリップはホイールがロックするとゼロに近づきます。ABSは各ホイールをピークグリップの範囲内に保持します。
モータースポーツ用ABSの仕組み — Bosch Motorsport ABS M5 説明 4

ABSハードウェアは、以下の動作を毎秒数十回、継続的に実行します。

  1. A ホイールスピードセンサー 各コーナーでは、その車輪がどれくらいの速さで回転しているかを測定します。
  2. 制御ユニットは、車輪ごとに 2 つのものを追跡します。 スリップ （車輪速度と推定車両速度の比）およびその 減速 （車輪の回転速度が低下する割合）。どちらかがその閾値を超えると、ロックが差し迫っていることを示す。
  3. 車輪が敷居を越えると、統合された 油圧ユニット ソレノイドバルブを介してブレーキ圧を解放・再加圧することで、その単一の車輪へのブレーキ圧を調整し、グリップ力をほぼ最大に保つ。
  4. これで完了です 各ホイールごとに独立してそのため、グリップ力のある舗装路面を走行するタイヤは、白線が引かれた路面や湿った路面を走行するタイヤよりもはるかに高い空気圧が許容される。

この装置は車輪の速度だけでなく、 ブレーキ圧力センサー2個（フロント1個、リア1個） — これにより、 ブレーキバイアスブレーキ力の前後配分。このデータから、システムはブレーキバランスが適切かどうかを示し、変更が必要な場合に警告を発します。 Bosch Motorsport MM5.10慣性センサー 横方向および縦方向の加速度に加え、ヨー、ピッチ、ロールのレートも考慮に入れることで、車両が直線でブレーキをかけているのか、コーナー進入時にトレイルブレーキをかけているのかをユニットが認識し、それに応じて介入方法を調整できる。

車輪ごとの制御は、人間には不可能なことです。ドライバーは1つのブレーキペダルで4輪すべてを制御するため、ABSがない場合、最もロックしやすい車輪に合わせてブレーキを調整しなければならず、他の3輪は本来の制動力を発揮できません。ABSは、事実上、どの足よりも速く操作できる4つの独立したブレーキペダルを提供します。

改造されたレーシングカーで市販のABSが機能しない理由

これは、ドナーカーの道路ABSがしばしば多くの人を困惑させる質問です。 と思われる 走行中は問題ない。問題は、車を改造した後に発生する。

市販のABSソフトウェアは、特定の車両構成に合わせて調整されています。つまり、既知の質量、既知のサスペンション、既知のタイヤ、既知のローター、既知のマスターシリンダーといった条件です。その車をレースカーに改造すると、これらの入力のほぼすべてを変更することになります。

  • 内装を取り外すと車体が大幅に軽くなり、減速性能が向上する。
  • より幅広でグリップ力の高いタイヤと大型のローターを装着すれば、グリップ力とブレーキトルクがさらに向上する。
  • キャンバー角、スプリングレート、ダンピングを変更すると、接地面の大きさや挙動、そしてタイヤが路面の凹凸にどのように追従するかが変わります。

工場出荷時のABSは、これらの出来事を全く認識しておらず、そのキャリブレーションを編集して認識させることもできません。通常の症状は、ユニットが介入して 早すぎる ― ロックアップが差し迫っていると感知して、改造車には十分なグリップ力があるにもかかわらず、ブレーキ圧を下げてしまう。最悪の場合、最大制動時に大量の圧力が抜けてしまい、不安を感じ、コーナーを攻略できなくなる。まさにこれが、多くのレース用車両製作者が標準のABSを解除し、ロックアップ限界付近で走行し、車両の制動性能を最大限に活用しない理由なのだ。

モータースポーツ用ABSは、パラメーターを公開することでこの問題を解決します。車が今どのような状態にあるかを教えます。 is.

何が Bosch Motorsport ABS M5 今とは異なる

その Bosch Motorsport ABS M5 ほとんどのプロチームが採用するシステムは、工場出荷時のユニットが隠しているすべての変数がエンジニアに公開されているからです。キットは、統合ECU、2つの260バールブレーキ圧力センサー、 Bosch Motorsport MM5.10ヨー/加速度センサー、4輪速度センサー、12ポジション機能スイッチ、およびABS警告灯。

Bosch Motorsport Abs M5 ECU内蔵油圧ユニット（Xtra Motorsport社が供給・構成）
モータースポーツ用ABSの仕組み — Bosch Motorsport ABS M5 説明 5

12ポジション機能スイッチ

運転席には12段階のロータリースイッチがあり、それぞれ異なるレベルのABS介入に対応している。これは実際の運転状況において最も役立つ機能だ。

Bosch Motorsport Abs M5 レーシングカーのコックピットにある12ポジションのロータリーファンクションスイッチ。グリップに合わせてABS介入レベルを上下させるために使用される。
モータースポーツ用ABSの仕組み — Bosch Motorsport ABS M5 説明 6
  • グリップ力の高い乾燥路面では、最大の制動力を得るために低いスリップ閾値が用いられます。
  • 中間的な位置では、適度な介入が可能となる。
  • グリップ力の低い路面（濡れた路面、砂利道、冷えたタイヤ）では、より大きなスリップを許容し、より早く介入する。

ドライバーは走行中にポジションを変更できます。最初のラップでタイヤが冷えている場合、ブレーキングゾーンに濡れた路面がある場合、ターマックラリーステージで慣れない路面に出くわした場合など、介入レベルを上げてください。路面が乾いていてタイヤが温まっている場合、慣れたコーナーでは介入レベルを下げてください。キット1のハードウェアでは、ポジション1を完全なABSオフに設定することも可能です。

RaceABS — 車両パラメーターの入力

設定は RaceABS無料で提供されるPCソフトウェア Bosch MotorsportラップトップとABSユニット間の接続は、 Bosch Motorsport MSA-BOX II USBインターフェース。設定するパラメータは以下のとおりです。

  • 車両重量とトレッド幅
  • ホイールの重量とホイールの外周
  • ホイールベース
  • ホイール速度センサーの増分カウント（1回転あたりの歯数／パルス数）
  • スイッチ位置ごとのABSマップ割り当て（キット1の場合）

これらを正しく設定すれば、ユニットのスリップ計算は実際の車と一致します。これは工場出荷時のABSでは決して実行できないステップであり、正しく構成されたM5がロードユニットでは機能しない理由です。完全なパラメータ参照と配線の詳細は、 Bosch Motorsport ABS M5 Clubsport 取扱説明書 （PDF）をご覧ください。

ホイールスピードセンサーとCAN統合

M5には4つのホイールスピードセンサーが搭載されており、正確なバリアント（DF11I、DF11S、またはDF11V）は車両と選択されたCANバス速度（1 Mbit/sまたは500 kbit/s）に合わせて調整されます。このシステムは、多くの旧型車に適したスタンドアロンで動作することも、CANを介して車両の他の電子機器と統合して動作することもできます。最新の構成では、データは他の電子機器と共有されます。 Bosch Motorsport ECU (NAIST) と DDUディスプレイ: 車輪速度、ブレーキ圧、ABS介入はすべてバス上に表示され、RaceConで記録および表示されます。

最高レベルのビルドの場合、 ABS M5 1キット カスタムモータースポーツ仕様のハーネスを追加し、GT3/GT4の製造およびOEMプログラムで使用される高度なアルゴリズム（ダウンフォース依存のスリップターゲット、横方向減速スリップ調整、コーナー内側ホイールスリップ低減）を有効化します。ほとんどのチームにとって、 ABS M5 Clubsport プリセットされたスイッチ選択可能なマップを備えたものが適切な出発点です。その完全なハードウェア仕様は、 Bosch Motorsport ABS M5 Clubsport データシート （PDF）。ポルシェカップキットを含む完全なバリアント比較は、 Bosch Motorsport ABSカテゴリーページ。

モータースポーツ用ABSは、どんな車にも装着できますか？

実際には、油圧ブレーキシステムを搭載したほぼすべての車に対応可能です。M5はスタンドアロンで動作するため、ベースとなる車にABSが搭載されている必要はありません。そのため、旧型車や自作車にも適用できます。必要なのは、ブレーキ回路に接続された油圧ユニット、各コーナーに適切なトーンリングまたは増分ソースを備えた4輪速度センサー、ブレーキ圧センサー、そしてコックピット内のスイッチと警告灯です。後期の車では既存のCANネットワークに接続し、旧型車では単独で動作します。

唯一できないことは、土台が弱い車を救済することです。モータースポーツABSは、既存のブレーキシステムの上に搭載されるため、ローターのサイズ不足、不適切なパッドコンパウンド、摩耗したタイヤ、あるいはドライバーが30メートル遅れてブレーキをかけるといった問題を補正することはできません。モータースポーツABSの役割は、適切に設計された車をベースに、そのブレーキ性能を向上させることです。 繰り返し可能周回を重ねるごとに、状況は変化する。

ABSはアマチュアドライバーや紳士ドライバーの運転速度を向上させるのか？

車の他のどのシステムよりも難しいのは、最初のブレーキ操作です。コーナーの最高速度で車が最も不安定な状態で、アクセル全開から瞬時に最大圧力までブレーキをかける必要があるからです。まさにこの最初の操作時に、タイヤがロックする可能性が最も高くなります。

ABSがない場合、ドライバーは最初の衝撃で少し手加減して余裕を持たせる必要がある。なぜなら、タイヤがロックするとフラットスポットができ、コーナリングが台無しになるからだ。プロのドライバーはロックの限界を見極め、そのギリギリのラインを周回ごとに維持することができる。一方、アマチュアドライバーは当然ながらロックを恐れるため、限界よりもかなり低い速度でブレーキをかけ、まさにその最初の段階で最も多くの時間をロスしてしまう。

ABSは恐怖心を払拭してくれる。ドライバーは最初のブレーキングポイントでペダルを限界まで踏み込んでも、システムは各車輪をわずかにロック寸前の状態に保つため、車は最初の1メートルからフル減速を発揮する。これにより、長年の運転経験がなくても、アマチュアやジェントルマンドライバーのブレーキングはプロ並みの性能を発揮できる。これはモータースポーツにおけるABSが提供する、ラップタイムを均一化する最大の要素と言えるだろう。

私はこれをランボルギーニ・ウラカン・スーパートロフェオのような車で直接見ています。 Bosch Motorsport ABS搭載車は主にジェントルマンドライバーによってレースに参戦している。ABSが作動しているときは、ドライバーは自信を持ってブレーキングを行い、ラップタイムも良好だ。しかし、まれにシステムが作動しなくなると、同じドライバーでもすぐに自信を失い、最初のブレーキングを積極的に行うことができなくなるため、ラップタイムは急激に低下する。パフォーマンスは決してドライバーの腕前だけに左右されるものではない。ABSは、ドライバーがその腕前を最大限に発揮できるようにするためのシステムなのだ。

モータースポーツ用ABSは導入する価値があるのか​​？

規定で使用可能で、限界に近い状態で走行している車両であれば、そのメリットは明白です。得られるのは、一度の劇的なブレーキングではなく、安定性です。このシステムは、タイヤのフラットスポットやウォールへの衝突といったトラブルの原因となるロックアップを解消し、ドライバーがブレーキ操作を多少ミスしてもステアリングが維持されるという安心感を与えます。1スティントを通して見れば、これは1周のタイムよりも大きな価値があります。これが、GT3、GT4、ポルシェカップ、そしてタイムアタックやヒルクライムのトップカテゴリーにおいて、規定で認められている限りABSが標準装備となっている理由です。

もしそれがあなたのプログラムの現状であれば、次のステップはあなたの車に合ったキットを選ぶことです。 Bosch Motorsport ABSカテゴリーページ. XTRA Motorsport 認可されています Bosch Motorsport 販売店と当社のエンジニアは、ご注文ごとにセンサーの種類、CAN速度、設置要件を確認します。

ソース

  • WF & DL ミリケン、 レースカーの車両ダイナミクス、SAEインターナショナル（R-146）、1995年 — 縦方向の力とスリップ比の関係。最大制動グリップは小さなスリップ比で発生し、レーシングタイヤではロードタイヤよりも低い値となる。
  • クロード・ルーエル、「新たな地平を切り拓く」、OptimumG / レースカーエンジニアリング2019 - optimumg.com （モータースポーツにおけるブレーキに関する参考文献）