ディスクブレーキ

ディスクブレーキの開発は1890年代にイギリスで始まった。最初のキャリパー式自動車用ディスクブレーキは、1902年にフレデリック・ウィリアム・ランチェスターがバーミンガムの工場で特許を取得し、ランチェスター車に採用されて成功した。しかし、当時使用できる金属の種類が限られていたため、彼はディスクに作用する制動力媒体として銅を使用した。当時の道路の状態は悪く、埃っぽい荒れた道に過ぎなかったため、銅はすぐに摩耗し、このシステムは実用的ではなかった。^{[ 4 ] [ 13 ]}

1921年、ダグラス・モーターサイクル社は、オーバーヘッドバルブ・スポーツモデルのフロントホイールにディスクブレーキの一種を導入した。英国モーターサイクル・サイクルカー研究協会によって特許を取得したこの装置は、ダグラス社によれば「面取りされたハブフランジ」で作動する「斬新なウェッジブレーキ」であった。ブレーキはボーデンケーブルで操作された。このタイプのフロントブレーキとリアブレーキは、トム・シアードが1923年のシニアTTで優勝したマシンに装着されていた。^{[ 14 ]}

第二次世界大戦前および戦中、鉄道の流線型旅客列車、飛行機、戦車への応用が成功した。米国では、バッド社が1938年にバーリントン鉄道のジェネラル・パーシング・ゼファーにディスクブレーキを導入した。1950年代初頭までに、ディスクブレーキは新しい旅客車両に定期的に採用されるようになった。^{[ 15 ]}英国では、ダイムラー社が1939年のダイムラー装甲車にディスクブレーキを使用した。ガーリング社製のディスクブレーキは、この四輪駆動（4×4）車両では遊星歯車式最終減速機がホイールハブに内蔵されていたため、従来のハブに取り付けられたドラムブレーキを取り付けるスペースがなかったため必要だった。^{[ 16 ]}

ドイツのアルグス・モトーレン社では、ヘルマン・クラウエ（1912-2001）が1940年にディスクブレーキの特許を取得しました^{[ 17 ]} 。アルグス社は、例えばアラド Ar 96用にディスクブレーキ付きのホイールを供給しました^{[ 18 ]}。ドイツのティーガーI重戦車は、各ドライブシャフトに55cm （22インチ）のアルグス・ヴェルケ製ディスクを備えて1942年に導入されました ^{[ 19 ]} 。これらは、フットペダル制御で操作されるメインブレーキシステムとして、また緊急操舵システムとしても機能しました^{[ 19 ] 。}  

アメリカのクロスリー「ホットショット」は1949年と1950年に4輪ディスクブレーキを採用していた。しかし、すぐに問題が発覚し、取り外された。^{[ 4 ]}クロスリーはドラムブレーキに戻し、ホットショットのドラムへの改造は人気を博した。^{[ 20 ]}十分な研究が行われなかったため、特に冬季道路に塩を撒く地域では、固着や腐食などの信頼性の問題が発生した。^{[ 20 ]}クロスリーの4輪ディスクブレーキは、1950年代のSCCA HプロダクションおよびH改造レースでクロスリー車およびクロスリーベースのスペシャルカーを人気にした。クロスリーのディスクはグッドイヤー・ホーレー設計で、航空機用途の設計から派生した現代的なディスクを備えた現代的なキャリパー「スポット」タイプだった。^{[ 4 ]}

クライスラーは、1949年から1953年まで提供された独自のブレーキシステムを開発しました。^{[ 21 ]}キャリパーでディスクを挟む代わりに、このシステムでは、鋳鉄製のブレーキドラムの内面に擦れる2枚の拡張ディスクが使用され、このドラムはブレーキハウジングとしても機能しました。^{[ 20 ]}ディスクは、標準的なホイールシリンダーの作用により、ドラムの内面に摩擦を生み出すために広がります。^{[ 20 ]}費用がかかるため、このブレーキは1950年にはクライスラークラウンとタウンアンドカントリーニューポートにのみ標準装備されていました。 ^{[ 20 ]}ただし、他のクライスラーではオプションで、価格は約400ドルでした。当時、クロスリーホットショット全体が935ドルで販売されていました。^{[ 20 ]}この4輪ディスクブレーキシステムは、ミシガン州セントジョセフのオートスペシャリティーズマニュファクチャリングカンパニー（Ausco）が発明者HLランバートの特許に基づいて製造し、1939年型プリマスで初めてテストされました。^{[ 20 ]}クライスラーのディスクは「自己増力型」で、制動エネルギーの一部が制動力に寄与していました。^{[ 20 ]}これは、制動面につながる楕円形の穴に小さなボールがセットされていることによって実現されました。^{[ 20 ]}ディスクが摩擦面に最初に接触すると、ボールが穴に押し上げられ、ディスクがさらに離れ、制動エネルギーが増大します。^{[ 20 ]}これにより、キャリパーよりも軽い制動圧力で済み、ブレーキフェードを防ぎ、より低温で動作し、標準的なクライスラー12インチ（305 mm）ドラムよりも3分の1多くの摩擦面が得られました。 ^{[ 20 ]}今日のオーナーは、Ausco-Lambert を非常に信頼性が高くパワフルだと考えているが、そのギクシャク感と敏感さも認めている。^{[ 20 ]} 

1953年、主にレース用に製造されたアルミニウムボディのオースチン・ヒーレー100S（セブリング）モデル50台は、4輪すべてにディスクブレーキを装着した最初のヨーロッパ車として一般に販売された。^{[ 22 ]}

1953年の「ル・マン24時間レース」優勝車に似たジャガーCタイプ

シトロエン DS 19

ジャガーCタイプレーシングカーは、 1953年のル・マン24時間レースで優勝した。このレースで唯一、ダンロップ社が英国で開発したディスクブレーキを使用した車両であり、ル・マン史上初めて平均時速100マイル（161km /h）を超えた車だった。^{[ 23 ]}「ライバルの大型ドラムブレーキは、ディスクブレーキの究極の制動力には匹敵できたが、その驚異的な持続力には及ばなかった。」^{[ 6 ]}  

これ以前には、1950年に、標準装備の4輪ディスクブレーキを搭載したクロスリー・ホットショットが、大晦日にセブリングで開催された最初のレース（12時間ではなく6時間）でパフォーマンス指数賞を獲得した。

シトロエンDSは、1955年に現代的な自動車用ディスクブレーキを初めて継続的に量産に採用した車である。 ^{[ 4 ] [ 13 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}この車は、数々の革新の中でも特にキャリパータイプのフロントディスクブレーキを特徴としていた。^{[ 4 ]}これらのディスクはトランスミッション近くの内側に取​​り付けられ、車両の中央油圧システムによって駆動された。このモデルは、同じブレーキ構成で20年間で150万台を販売した。^{[ 4 ]}

1902年にイギリスのランチェスター・モーター・カンパニー、1949年にアメリカのクライスラーとクロスリーが行った初期の実験にもかかわらず、高価でトラブルの多いこの技術は量産できる状態ではなかった。^{[ 4 ] [ 21 ]}試みはすぐに中止された。^{[ 4 ] [ 21 ] [ 20 ]}

1956年には、4輪ディスクブレーキを備えたジェンセン541が登場した。[ 4 ^{] [ 27 ]トライアンフは}1956年型TR3をディスクブレーキ付きで一般公開したが、ガーリング製フロントディスクブレーキを搭載した最初の量産車は1956年9月に製造された。^{[ 28 ]}ジャガーは1957年2月にXK150モデルでディスクブレーキの提供を開始し、^{[ 29 ]すぐにマーク1スポーツサルーン[ 30 ]}、1959年にはマークIX大型サルーン^{[ 31 ]}でそれに続いた。MG_MGA #ツインカムツインカムおよびデラックスモデルには、4輪ダンロップ製ディスクブレーキが採用されていた。

ディスクブレーキは、導入当初はスポーツカーで最も人気がありました。これは、スポーツカーはブレーキ性能に対する要求がより高いためです。現在では、ディスクブレーキはほとんどの乗用車でより一般的なブレーキとなっています。しかし、多くの（軽量）車両では、コストと重量を抑え、パーキングブレーキの装備を簡素化するために、後輪にドラムブレーキを採用しています。これは、制動力の大部分を前輪ブレーキが担うため、妥当な妥協策と言えるでしょう。

初期の自動車では、ブレーキはドライブシャフトの内側、ディファレンシャル付近に配置されていたが、現在ではほとんどのブレーキはホイール内部に配置されている。内側に配置することでバネ下重量が軽減され、タイヤへの熱伝達源も排除される。

歴史的に、ブレーキディスクは世界中で製造されていましたが、ヨーロッパとアメリカに集中していました。1989年から2005年の間に、ブレーキディスクの製造は主に中国に移りました。^{[ 32 ]}

1963 年、スチュードベーカー アバンティには、工場出荷時からフロント ディスク ブレーキが標準装備されていました。^{[ 33 ]}ダンロップからライセンス供与されたこのベンディックスシステムは、他のスチュードベーカー モデルの一部でもオプションでした。^{[ 34 ]}フロント ディスク ブレーキは、1965 年ランブラー マーリンの標準装備になりました。^{[ 35 ]}タンデム マスター シリンダー デュアル サーキット ブレーキ システムには、パワー アシスト付きベンディックス "E" シリーズ11.19 インチ (284 mm)フロント ディスクと 4 ピストン キャリパー、リア 車軸にはベンディックス10インチ (254 mm)ノン サーボ ドラムが含まれていました。これらの機能は、他の国内自動車メーカーが提供する掃引面積がわずかなオール ドラム システムと比較して進歩していました。^{[ 36 ]}このベンディックス システムは、アメリカン モーターズのランブラー クラシックおよびアンバサダーモデル、フォード サンダーバード、リンカーン コンチネンタルでオプションでした。^{[ 10 ] [ 37 ] [ 38 ]} 1965年にはシボレー・コルベット・スティングレイに4輪ディスクブレーキシステムが導入された。 ^{[ 39 ]} 1970年代後半から1980年代前半にかけて、国内で製造されたほとんどの車はフロントドラムブレーキからフロントディスクブレーキに切り替わった。   

ランブレッタは、1962年のTV175で、通気孔付き鋳造合金ハブに収められ、ケーブルで作動する単一のフローティングフロントディスクブレーキを初めて大量生産に採用した。^{[ 40 ] [ 41 ]}これに続いて、1964年にはGT200が採用された。 ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]}

MV Agustaは、1965年にケーブル式機械作動機構を備えた高価な600ツーリングバイクで、フロントディスクブレーキ付きオートバイを小規模ながら一般に提供した2番目のメーカーでした。 ^{[ 46 ]} 1969年、ホンダはより手頃な価格のCB750を発表しました。これは油圧作動式のフロントディスクブレーキ（およびリアドラムブレーキ）を備えており、膨大な数が売れました。^{[ 46 ] [ 47 ]}

自動車のディスクブレーキはホイール内部に装着されますが、バイクのディスクブレーキは空気の流れの中にあり、最適な冷却効果が得られます。鋳鉄製のディスクは多孔質の表面を持ち、優れた制動性能を発揮しますが、雨天時に錆びて見栄えが悪くなります。そのため、バイクのディスクは通常、ステンレス製で、雨水を分散させるために穴が開けられたり、溝が刻まれたり、波状になったりしています。現代のバイクのディスクは、ディスクがボビン上で「浮く」ようにわずかに動くフローティング設計を採用しており、固定キャリパーでもディスクのセンタリング精度が向上しています。フローティングディスクは、ディスクの歪みを防ぎ、ホイールハブへの熱伝達も軽減します。

キャリパーは、単純なシングルピストンユニットから、2ピストン、4ピストン、さらには6ピストンのアイテムへと進化しました。^{[ 48 ]}車と比較して、オートバイは重心とホイールベースの比率が高いため、ブレーキング時に重量移動が大きくなります。フロントブレーキは制動力の大部分を吸収し、リアブレーキは主にブレーキング中のオートバイのバランスを取る役割を果たします。現代のスポーツバイクは通常、フロントに2枚の大きなディスク、リアにそれよりはるかに小さい1枚のディスクを備えています。特に高速または重量のあるオートバイには、ベンチレーテッドディスクが採用されている場合があります。

初期のディスクブレーキ（初期のホンダ フォーやノートン コマンドなど）では、キャリパーはディスクの上、フォーク スライダーの前に配置されていました。これによりブレーキ パッドの冷却は向上しましたが、現在ではキャリパーをスライダーの後ろに配置するのがほぼ一般的です（フォーク アセンブリの角運動量を減らすため）。リア ディスク キャリパーは、スイング アームの上（例: BMW R1100S）または下（例: Yamaha TRX850）に取り付けられます。低い位置に取り付けると重心がわずかに低くなりますが、高い位置に取り付けるとキャリパーがより清潔に保たれ、路面の障害物から保護されます。

オートバイのディスクブレーキの問題の1つは、オートバイが激しいタンクスラッパー（前輪の高速振動）に陥ると、キャリパー内のブレーキパッドがディスクから押し離されてしまうことです。そのため、ライダーがブレーキレバーを操作すると、キャリパーピストンがパッドをディスクに押し付けますが、実際に接触することはありません。するとライダーはブレーキを強くかけ、通常のブレーキよりもはるかに激しくパッドをディスクに押し付けます。この例として、2018年6月1日にイタリアのムジェロで発生したミケーレ・ピロの事故が挙げられます。^{[ 49 ]}少なくとも1つのメーカーは、パッドが押し離されるのを防ぐシステムを開発しました。

現代の開発、特に倒立フォーク（「逆さ」または「USD」フォーク）では、ラジアルマウントキャリパーが採用されています。これらは流行していますが、ブレーキ性能の向上やフォークの剛性の向上に効果があるという証拠はありません。（フォークブレースのオプションがないため、USDフォークはオーバーサイズのフロントアクスルで剛性を高めるのが最適かもしれません。）^{[ 50 ] [ 51 ]}

自転車のディスクブレーキは、シンプルな機械式（ケーブル）システムから、ダウンヒルレースバイクでよく使われる高価で強力なマルチピストン油圧ディスクシステムまで多岐にわたります。技術の進歩により、マウンテンバイク用の通気孔付きディスクが開発され、自動車のディスクと同様に、高速のアルプスの下り坂での熱による性能低下を防ぐのに役立っています。ディスクは、予測可能なブレーキングで全天候型サイクリングを行うロードバイクにも使用されています。2024年までに、マウンテンバイクと同様に、ほぼすべてのロードバイクにディスクブレーキが装備される予定です。混雑した駐車場ではディスクが曲がることがあるのに対し、ドラムは損傷しにくいため好まれることがあります。ほとんどの自転車のブレーキディスクは鋼鉄製です。ステンレス鋼は防錆性があるため好まれています。^{[ 52 ]}ディスクは薄く、多くの場合約2mmです 。2ピースのフローティングディスクスタイルを使用するものもあれば、1ピースのソリッドメタルディスクを使用するものもあります。自転車のディスクブレーキは、ディスクを両側から挟み込む2ピストンキャリパー、または最初にディスクに接触し、次にディスクを固定パッドに押し付ける1つの可動パッドを備えたシングルピストンキャリパーのいずれかを使用します。^{[ 53 ]}自転車ではエネルギー効率が非常に重要であるため、自転車のブレーキの珍しい特徴は、ブレーキを解除したときにパッドが後退して残留抵抗をなくすことです。対照的に、他のほとんどのブレーキは、初期の動作移動を最小限に抑えるために、解除時にパッドを軽く引きずります。

ディスクブレーキは、以前は大型ドラムブレーキがほぼ普遍的だった非常に大型で重量のある道路車両でますます使用されるようになっています。その理由の1つは、ディスクにはセルフアシストがないため、ブレーキ力がはるかに予測しやすく、連結車両でブレーキによるステアリングやジャックナイフ現象のリスクを増やすことなく、最大ブレーキ力を上げることができることです。もう1つは、ディスクブレーキは高温時にフェードしにくく、重量車両では空気抵抗、転がり抵抗、エンジンブレーキが総制動力のごく一部であるため、ブレーキは軽量車両よりも強く使用され、ドラムブレーキは1回の停止でフェードする可能性があります。これらの理由から、ディスクブレーキを備えた大型トラックは乗用車の約120%の距離で停止できますが、ドラムの場合は停止に約150%の距離が必要です。^{[ 54 ]}ヨーロッパでは、停止距離規制により、基本的に大型車両にはディスクブレーキが義務付けられています。米国では、ドラムが許可されており、総生涯コストが高く、サービス間隔が頻繁であるにもかかわらず、購入価格が低いため、一般的にドラムが好まれています。

さらに大きなディスクは、鉄道車両、路面電車、および一部の航空機に使用されています。旅客鉄道車両や路面電車では、ディスクブレーキが車輪の外側に配置されていることが多く、これにより冷却空気の自由な流れが確保されます。Amfleet II 車両などの一部の最新の旅客鉄道車両では、内側にディスクブレーキが使用されています。これにより、破片による摩耗が軽減され、ディスクが滑りやすく信頼性が低下する原因となる雨や雪から保護されます。ただし、信頼性の高い動作のために十分な冷却が確保されています。一部の航空機では、ブレーキの取り付け時に冷却がほとんど行われず、停止時にブレーキが熱くなります。これは、最大制動エネルギーが非常に予測可能な冷却時間が十分に確保されているため許容範囲内です。たとえば、離陸中に緊急事態が発生した場合など、制動エネルギーが最大を超えた場合、航空機の車輪には、タイヤの破裂を防ぐために溶融プラグ^{[ 55 ]}を取り付けることができます。これは、航空機開発における画期的なテストです。^{[ 56 ]}

自動車用ディスクブレーキディスクは、一般的にねずみ鋳鉄で作られています。^{[ 9 ]} SAEは、さまざまな用途向けのねずみ鋳鉄の製造に関する仕様を維持しています。通常の乗用車および小型トラック用途では、SAE規格J431 G3000（G10に置き換えられました）が、意図された用途に必要な硬度、化学組成、引張強度、およびその他の特性の適切な範囲を規定しています。一部のレーシングカーや飛行機は、軽量化のためにカーボンファイバーディスクとカーボンファイバーパッドを使用したブレーキを使用しています。摩耗率は高くなる傾向があり、ブレーキが熱くなるまでは制動が不十分または急激になる場合があります。

レーシングカーや高性能ロードカーでは、他のディスク素材が使用されています。コンコルドなどで使用されている航空機のブレーキシステムにヒントを得た強化カーボンディスクとパッドは、1976年にブラバムがダンロップと共同でフォーミュラ1に導入しました。^{[ 57 ]}カーボン-カーボンブレーキは現在、世界中のほとんどのトップレベルのモータースポーツで使用されており、鋳鉄と比較してバネ下重量が軽減され、摩擦性能が向上し、高温での構造特性が向上しています。カーボンブレーキは、例えば1990年代半ばにフランスのスポーツカーメーカーであるヴェンチュリによって、時折ロードカーに適用されましたが、真に効果を発揮するには非常に高い作動温度に達する必要があるため、公道での使用にはあまり適していません。これらのシステムで発生する極度の熱は、特に短いトラックでの夜間レース中に目視できます。使用中にブレーキディスクが赤く光っているのを見るのは珍しいことではありません。

セラミックディスクは、一部の高性能車や大型車両に使用されている。

現代のセラミックブレーキの最初の開発は、1988年に英国の技術者によってTGV（高速鉄道）向けに行われました。その目的は、重量と車軸あたりのブレーキ数を削減するとともに、高速走行時やあらゆる温度条件下で安定した摩擦力を提供することでした。その結果、炭素繊維強化セラミック製法が開発され、現在では自動車、鉄道、航空機のブレーキ用途など、さまざまな形で使用されています。

セラミック複合ディスクは耐熱性と機械的強度が高いため、コストが問題にならない高級車によく使用されています。 ^{[ 58 ]}また、セラミックディスクの軽量性とメンテナンスの容易さがコストに見合う産業用途にも使用されています。複合ブレーキは、スチールディスクを損傷するような高温にも耐えることができます。

ポルシェのコンポジットセラミックブレーキ（PCCB）は、シリコン処理されたカーボンファイバー製で、高温耐性、鉄製ディスクに比べて50%の軽量化（これにより車両のバネ下重量が軽減される）、粉塵発生の大幅な低減、メンテナンス間隔の大幅な延長、腐食環境下での耐久性の向上を実現しています。一部の高級モデルに採用されているほか、追加料金で市販のポルシェ全モデルにもオプションとして装着可能です。アルミニウム製の6ピストンキャリパーに施された鮮やかな黄色の塗装が特徴的です。ディスクは鋳鉄製ディスクと同様に内部にベンチレーテッド構造が採用され、クロスドリル加工が施されています。

自動車用途では、ピストンシールは正方形の断面形状をしており、これはスクエアカットシールとも呼ばれる。

ピストンが前後に動くと、シールがピストンに引っ張られて伸び、シールがねじれます。シールは約 1/10 ミリメートル変形します。ピストンは自由に動くことができますが、シールによって生じるわずかな抵抗により、ブレーキが解除されたときにピストンが元の位置まで完全に後退するのを防ぎ、ブレーキパッドの摩耗によって生じる遊びを吸収し、リターンスプリングが不要になります。^{[ 59 ] [ 60 ]}

一部のリアディスクキャリパーでは、パーキングブレーキをかけると、キャリパー内部の機構が作動し、同様の機能の一部を実行する。

ディスクは通常、傷、ひび割れ、反り、または過度の錆のいずれかによって損傷します。サービス工場では、ディスクの問題に対してディスク全体を交換することで対応することがあります。これは主に、新しいディスクのコストが古いディスクの表面を研磨する工賃よりも低い場合に行われます。機械的には、ディスクがメーカー推奨の最小厚さに達して使用が危険になる場合、またはベーンの錆がひどい場合（ベンチレーテッドディスクのみ）を除いて、これは不要です。ほとんどの大手自動車メーカーは、横方向の振れ、振動の問題、およびブレーキノイズの解決策として、ブレーキディスクのスキミング（米​​国では旋削）を推奨しています。機械加工プロセスはブレーキ旋盤で行われ、ディスク表面から非常に薄い層を除去して、軽微な損傷を取り除き、均一な厚さを回復します。必要に応じてディスクを機械加工することで、車両に現在装着されているディスクの走行距離を最大限に伸ばすことができます。

振れは、固定された剛性ベース上のダイヤルインジケーターを使用して測定され、先端はブレーキディスクの面に垂直になります。通常、ディスクの外径から約1/2インチ(12.7 mm)の位置で測定されます。ディスクを回転させます。ダイヤルの最小値と最大値の差は、横振れと呼ばれます。乗用車のハブ/ディスクアセンブリの一般的な振れ仕様は、約0.002インチ (0.0508 mm )です。振れは、ディスク自体の変形、下にあるホイールハブ面の振れ、またはディスク面と下にあるハブ取り付け面の間の汚染のいずれかによって発生する可能性があります。インジケーターの変位 (横振れ) の根本原因を特定するには、ディスクをハブから分解する必要があります。ハブ面の振れまたは汚染によるディスク面の振れは、通常、ブレーキディスクの回転ごとに 1 つの最小値と 1 つの最大値の周期を持ちます。    

ディスクは、厚みのばらつきや横方向の振れを解消するために機械加工することができます。機械加工は、車両に取り付けた状態（オンカー）で行うことも、車両から取り外した状態（ベンチ旋盤）で行うことも可能です。どちらの方法でも厚みのばらつきは解消されます。適切な装置を用いて車両に取り付けた状態で機械加工を行うことで、ハブ面の垂直度不足による横方向の振れも解消できます。

取り付けが不適切だと、ディスクが歪む（反る）ことがあります。ディスクの固定ボルト（または、ディスクがホイールで挟まれている場合はホイール/ラグナット）は、段階的に均等に締め付ける必要があります。トルクレンチで最終締め付けを行わない限り、エアツールを使用してラグナットを締め付けるのは好ましくありません。車両のマニュアルには、締め付けの正しい手順とボルトのトルク値が記載されています。ラグナットを円状に締め付けてはいけません。一部の車両はボルトの力に敏感なため、トルクレンチを使用して締め付ける必要があります。

パッドの不均一な転写は、ディスクの歪みと混同されることが多い。^{[ 61 ]}「歪み」と診断されるブレーキディスクの大部分は、パッド材の不均一な転写の結果である。パッドの不均一な転写は、ディスクの厚さのばらつきにつながる可能性がある。ディスクの厚い部分がパッドの間を通過すると、パッドが離れてブレーキペダルがわずかに上昇する。これがペダル脈動である。厚さのばらつきは、自動車用ディスクで約0.17 mm (0.0067インチ)以上になると、ドライバーが感じることができる。  

厚みのばらつきには多くの原因がありますが、ディスクの厚みのばらつきの伝播に寄与する主なメカニズムは 3 つあります。1 つ目は、ブレーキパッドの選択が不適切であることです。寒い天候で初めてブレーキをかけるときなど、低温で効果的なパッドは、高温で不均一に分解する材料で作られていることがよくあります。この不均一な分解により、ブレーキディスクへの材料の付着が不均一になります。材料の付着が不均一になるもう 1 つの原因は、パッドとディスクの組み合わせの慣らし運転が不適切であることです。適切な慣らし運転を行うには、パッドを交換するたびにディスク表面をリフレッシュする必要があります (接触面を機械加工するか、ディスクを交換する)。これが完了すると、ブレーキを複数回連続して強く踏み込みます。これにより、パッドとディスクの間に滑らかで均一な界面が形成されます。これが適切に行われないと、ブレーキパッドに不均一な応力と熱が分布し、パッド材料が不均一でランダムに見える付着につながります。パッド材料の付着が不均一になる 3 番目の主なメカニズムは、「パッドの刻印」です。これは、ブレーキパッドが加熱されて材質が分解し始め、ディスクに転移する現象です。適切に慣らし運転されたブレーキシステム（適切なパッドが使用されている場合）では、この転移は自然な現象であり、ブレーキパッドによって発生する制動力に大きく貢献します。しかし、車両が停止した後も、自動変速機搭載車のようにドライバーがブレーキをかけ続けると、パッドの形状に沿った材質の層が形成されます。このわずかな厚みの違いが、パッドの不均一な転移のサイクルを引き起こす可能性があります。

ディスクの厚さにばらつきが生じると、パッドの付着が不均一になり、場合によってはディスクを構成する金属の結晶構造が変化することがあります。ブレーキをかけると、パッドは厚みの異なるディスク表面を滑ります。パッドがディスクの厚い部分を通過する際、外側に押し出されます。ドライバーがブレーキペダルに足を乗せると、この変化に抵抗するため、パッドにかかる力が大きくなります。その結果、厚い部分にはより高いレベルの応力がかかります。これにより、ディスク表面が不均一に加熱され、2つの大きな問題が発生します。ブレーキディスクが不均一に加熱されると、膨張も不均一になります。ディスクの厚い部分は薄い部分よりも多くの熱を受けるため、膨張が大きく、厚みの差が拡大します。また、熱の分布が不均一であるため、パッド材の付着もさらに不均一になります。その結果、厚くて高温の部分には、薄くて低温の部分よりも多くのパッド材が付着し、ディスクの厚みのばらつきがさらに大きくなります。極端な状況では、この不均一な加熱によってディスク材料の結晶構造が変化する可能性があります。ディスクの高温部分が極めて高い温度（1,200～1,300 °Fまたは649～704 °C）に達すると、金属は相変態を起こし、鋼に溶解していた炭素が析出して、セメンタイトと呼ばれる炭素を多く含む炭化物領域を形成することがあります。この炭化鉄は、ディスクの残りの部分を構成する鋳鉄とは大きく異なります。非常に硬く、脆く、熱をうまく吸収しません。セメンタイトが形成されると、ディスクの完全性が損なわれます。ディスク表面を機械加工しても、ディスク内部のセメンタイトは周囲の鋳鉄と同じ速度で摩耗したり熱を吸収したりしないため、ディスクの厚みの不均一性や加熱特性が再び現れます。  

ブレーキパッドが耐用年数を過ぎて摩耗したと判断されたときに速やかに交換しないと、ディスクに傷（米国ではスコアリング）が生じる可能性があります。摩擦材が十分に摩耗すると、パッドの鋼製裏板（接着式パッドの場合）またはパッド保持リベット（リベット留め式パッドの場合）がディスクの摩耗面に接触し、制動力が低下してディスクに傷がつきます。一般的に、既存のブレーキパッドで問題なく機能していた、中程度の傷やスコアリングのあるディスクは、新しいパッドでも同様に使用できます。傷が深くてもひどくない場合は、ディスク表面の層を削り取ることで修復できます。ただし、ディスクには安全定格の最小厚さがあるため、この修復は限られた回数しかできません。最小厚さの値は通常、製造時にハブまたはディスクの端に鋳造されています。北米で最も厳格な自動車安全検査プログラムを実施しているペンシルベニア州では、自動車用ディスクに0.015インチ（0.38mm ）を超える傷がある場合、安全検査に合格できず、機械加工によってディスクの厚さが安全基準の最小厚さを下回る場合は交換しなければならない。 

傷を防ぐため、ブレーキパッドの摩耗状態を定期的に点検することが賢明です。タイヤローテーションは、車両の運転時間に基づいて定期的に行う必要があり、すべてのホイールを取り外す必要があるため、ブレーキパッドに容易に目視できる状態になるため、点検を行うのに最適なタイミングです。一部のアルミホイールとブレーキ機構では、ホイールを取り外さずにパッドを確認できる十分なスペースが確保されています。摩耗が近づいているパッドは、可能な限りすぐに交換する必要があります。完全に摩耗すると、傷がつき、ブレーキの安全性が損なわれるためです。多くのディスクブレーキパッドには、パッドアセンブリの一部として、軟鋼製のスプリングまたはドラッグタブが組み込まれており、パッドが摩耗し始めるとディスクに引きずられます。これにより、適度に大きなキーキーという音が発生し、整備が必要であることをドライバーに知らせます。ブレーキを速やかに整備すれば、通常はディスクに傷がつくことはありません。パッド材の厚さがバック鋼の厚さと同じかそれ以下であれば、パッドの交換を検討できます。ペンシルベニア州では、リベット留めパッドの 標準は1/32インチ（1mm ）、接着パッドの標準は2/32インチ（2mm ）です。   

亀裂は主にドリルドディスクに限られ、過酷な使用環境下でのディスクの不均一な膨張率により、ディスクの端近くにドリルされた穴の縁の周りに小さな亀裂が発生することがあります。ドリルドディスクをOEMとして採用するメーカーは、通常、2つの理由で採用しています。1つは外観で、車両モデルの平均的な所有者がハードウェアに過度のストレスをかけずに外観を好むと判断する場合。もう1つは、ブレーキアセンブリのバネ下重量を減らす機能で、レース中の温度とストレスを吸収するのに十分なブレーキディスクの質量が残っているという工学的仮定に基づいています。ブレーキディスクはヒートシンクですが、ヒートシンクの質量の減少は、熱を放散するための表面積の増加によって相殺される場合があります。通常の摩耗メカニズムとして、クロスドリル加工された金属ディスクには小さなヘアラインクラックが発生する可能性がありますが、深刻な場合はディスクが壊滅的に破損します。これらの亀裂は修理不可能で、亀裂が深刻になった場合はディスクを交換する必要があります。これらの亀裂は、繰り返しのハードブレーキングの結果として発生する低サイクル疲労現象によって発生します。^{[ 62 ]}

ディスクは一般的に鋳鉄製で、ある程度の表面錆は正常です。ブレーキパッドとの接触面は、通常の使用で清潔に保たれますが、長期間保管された車両では、接触面にかなりの錆が発生し、錆の層が再び摩耗するまで一時的に制動力が低下する可能性があります。また、パッドで覆われた錆のない部分とディスク表面の大部分の錆との間の温度差により、保管後にブレーキを再作動させたときに、錆がディスクの歪みを引き起こす可能性もあります。時間の経過とともに、通気孔付きブレーキディスクでは、通気孔内部に深刻な錆腐食が発生し、構造の強度が損なわれ、交換が必要になる場合があります。^{[ 63 ]}

最も一般的なキャリパー設計では、シリンダー内に油圧作動ピストンが1つ使用されていますが、高性能車の中には、OEMで最大10個のピストンを使用するブレーキが装備されているものもあります^{[ 64 ]} 。現代の車は、安全対策として、各ホイールセットのブレーキを作動させるために異なる油圧回路を使用しています。油圧設計は、制動力を増幅するのにも役立ちます。キャリパー内のピストンの数は「ポット」の数と呼ばれることが多く、車両に「6ポット」キャリパーが搭載されている場合は、各キャリパーに6個のピストンが内蔵されていることを意味します。

ブレーキの故障は、ピストンが後退しないことが原因で発生する可能性があり、これは通常、悪天候下で長期間屋外に保管された車両を運転しなかったことが原因です。走行距離の多い車両では、ピストンシールからオイル漏れが発生する可能性があり、速やかに修理する必要があります。

ブレーキをかけると、大きな音や甲高いキーキーという音がすることがあります。これは主に、製造または購入されてからしばらく経った車で発生します。ブレーキキーキー音のほとんどは、ブレーキ部品、特にパッドとディスクの振動（共振不安定性）（力結合励起として知られています）によって発生します。このタイプのキーキー音は、制動性能に悪影響を与えるべきではありません。対策としては、キャリパーピストンとパッドの接触点に面取りパッドを追加したり、パッドのバックプレートに接着絶縁体（減衰材）を追加したり、ブレーキパッドとピストンの間にブレーキシムを追加したりすることが挙げられます。キーキー音を軽減するために、これらすべてに非常に高温で高固形分の潤滑剤を塗布する必要があります。これにより、金属同士の部品が互いに独立して動くことができ、ブレーキキーキー音、うなり音、唸り音として聞こえる周波数を生成するエネルギーの蓄積を排除できます。パッドの種類と使用状況によっては、パッドによってキーキー音が大きくなるのは当然のことです。長時間の高温に耐えるように設計されたパッドは、摩擦力が高くなる傾向があり、ブレーキ作動時に騒音が大きくなる。^{[ 66 ]}

寒さと早朝の高い湿度（露）が重なると、ブレーキの異音（キーキー音）が悪化することがよくあります。しかし、ライニングが通常の作動温度に達すると、異音は通常止まります。これは、高温での使用を想定したブレーキパッドに特に顕著に現れます。ブレーキに付着した埃も異音の原因となることがあり、市販のブレーキ洗浄剤は汚れやその他の汚染物質を除去するように設計されています。適切な量の転写材が付着していないパッドも異音の原因となることがあり、これはブレーキパッドをブレーキディスクに馴染ませる、または再馴染ませることで改善できます。

ブレーキパッド材内部の半金属層として、または外部の「センサー」として配置されているライニング摩耗インジケーターの中には、ライニングの交換時期が近づくとキーキーと音を立てるものもあります。一般的な外部センサーは、上記で説明した音（ブレーキをかけたとき）とは根本的に異なります。なぜなら、摩耗センサーの音は通常、ブレーキを使用していないときに発生するからです。摩耗センサーは、摩耗を示し始めたときにブレーキをかけたときにのみキーキーと音を立てるかもしれませんが、それでも根本的に異なる音とピッチです。^{[ 66 ] [ 67 ]}

ブレーキジャダーは通常、ブレーキ時にシャーシを通して伝わる軽微から重度の振動としてドライバーに知覚されます。^{[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ]}

振動現象は、高温振動（または熱振動）と低温振動の2つの明確なサブグループに分類できます。

ホットジャダーは通常、車両が完全に停止しない高速からのより長く穏やかなブレーキングの結果として発生します。^{[ 77 ]}これは、運転者が約120 km/h (75 mph)の速度から約60 km/h (37 mph)まで減速するときによく発生し、その結果、激しい振動が運転者に伝わります。これらの振動は、不均一な熱分布、つまりホットスポットの結果です。ホットスポットは、ディスクの両側で交互に発生する集中した熱領域として分類され、そのエッジの周りに正弦波状の波状になるような方法でディスクを歪ませます。ブレーキパッド (摩擦材/ブレーキライニング) がブレーキング中に正弦波状の表面に接触すると、激しい振動が誘発され、車両を運転する人に危険な状態を引き起こす可能性があります。^{[ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ]}    

一方、冷間ジャダーは、ディスクの摩耗パターンの不均一性またはディスク厚さ変動 (DTV) の結果です。ディスク表面のこれらの変動は、通常、車両の道路使用が長期間続いた結果です。DTV は通常、次の原因に起因します。ディスク表面の波状と粗さ、^{[ 82 ]}軸振れのミスアライメント、弾性たわみ、摩耗、摩擦材の転移。^{[ 70 ] [ 81 ] [ 83 ]} どちらのタイプも、使用前にホイールハブとブレーキディスクハブの間のブレーキディスクの両側の取り付け面がきれいであることを確認し、長期間使用した後にブレーキペダルを強く踏み込んだままにしてインプリントに注意することで、修正できる可能性があります。場合によっては、ベッドイン手順で DTV を清掃して最小限に抑え、パッドとブレーキディスクの間に新しい均一な転写層を形成できます。ただし、ホットスポットや過度の振れは解消されません。

ブレーキ力が加わると、ブレーキパッドとディスク間の摩擦によってディスクとパッドの両方が摩耗します。ホイール、キャリパー、その他のブレーキシステム部品に付着しているブレーキダストは、主にディスクの材質で構成されています。 ^{[ 84 ]}ブレーキダストは、洗い流さないとほとんどのホイールの仕上げを損傷する可能性があります。^{[ 85 ]}一般的に、金属パッドのようにディスクの材質をより激しく摩耗させるブレーキパッドは、より多くのブレーキダストを発生させます。サーキット走行や牽引用の高性能パッドの中には、通常のパッドよりもはるかに早く摩耗するものがあり、ブレーキディスクとブレーキパッドの摩耗が増加するため、より多くのダストが発生します。^{[ 66 ]}

ブレーキフェードは、ブレーキ効率を低下させる現象です。ブレーキ力が低下します。これが起こると、ドライバーはブレーキが発進時ほどの力で効いていないと感じます。これは、ブレーキパッドの加熱が原因です。加熱されたブレーキパッドは、ディスクとブレーキパッドの間の領域を覆うガス状物質を放出します。これらのガスは、ブレーキパッドとディスクの接触を妨げ、その結果、ブレーキ効果を低下させます。^{[ 86 ]}