La NASA et l’ingénieur Orbis freinent suffisamment pour refroidir le Tesla Model S Plaid

Il est sur le point d’être un nouveau nom dans les freins légers et performants : Orbis. Si le nom vous dit quelque chose, notre essai routier 2018 d’une Honda Civic Type R avait un ensemble de moteurs de moyeu de roue Orbis montés sur l’essieu arrière. Ces moteurs occupaient tout l’espace où iraient les disques de frein et les étriers normaux, de sorte que la société a conçu son propre système de frein à disque « à l’envers » qui comportait un rotor percé de grand diamètre monté directement sur la roue. Le rotor était pressé de l’intérieur par un étrier, qui devait être conçu pour pivoter vers l’intérieur lors du retrait de la roue. La conception a attiré l’attention d’un ingénieur de la NASA qui a contacté Orbis avec quelques suggestions d’améliorations et a fini par collaborer au projet. Le résultat est un nouveau rotor de frein à disque à ondes périodiques, censé rivaliser avec les meilleurs freins de rechange de performance disponibles aujourd’hui.

Un expert de la NASA en matière de dissipation thermique et de protection a vu des images de la configuration des freins Orbis et a contacté l’entreprise avec des idées pour l’améliorer de manière significative. Puis, en 2018, l’agence spatiale a conclu un accord de collaboration et de licence avec Orbis pour développer son nouveau système de freinage, connu sous le nom de rotor de frein à disque à ondes périodiques. La NASA décrit la technologie comme une « conception de rotor de frein léger avec une dissipation thermique élevée utilisant une nouvelle technologie de refroidissement de surface ».

La principale méthode de dissipation thermique des rotors différencie les freins NASA/Orbis des autres systèmes de freins à disque. Les rotors traditionnels en fer ou en carbone-céramique comportent principalement une ventilation interne. Les surfaces de freinage sont séparées par des aubes qui captent l’air autour du moyeu et l’éjectent de manière centrifuge, évacuant la chaleur de la zone de contact.

Dans certaines configurations, des perforations sont percées ou moulées dans le rotor pour permettre aux gaz émis par les coussins chauffants de s’écouler à travers les mêmes veines avec ce « système » de ventilation interne. La conception NASA / Orbis repose uniquement sur le refroidissement de surface et fournit des fentes usinées (ou des fossettes dans certains cas) sur la surface pour que les gaz se construisent à collecter pour la distribution.

Le concept tire parti de la convection forcée, du rayonnement et de la conduction du flux d’air sur la surface du rotor de frein. Les festons en forme d’onde sinusoïdale des bords extérieurs du rotor de frein envoient des tourbillons d’air sur la surface, et les alvéoles ou les rainures usinées dans la surface attirent cet air vers le bas pour évacuer la chaleur de ces alvéoles, avant de sortir sur une trajectoire vers le haut et loin de la surface.

Orbis Brakes souhaite commercialiser rapidement cette technologie en tant que mise à niveau du marché secondaire, idéale pour la foule Tesla Plaid, donc une conception (illustrée à gauche) est configurée pour remplacer les rotors et étriers conventionnels à l’intérieur. quelconque roue du fabricant. Il ressemble donc à une configuration de rotor et d’étrier de frein standard commune, sauf que le rotor Orbis est plus fin, avec l’étrier réduit pour correspondre tout en utilisant les mêmes points de fixation.

Le deuxième concept (illustré ci-dessus à droite) est une conception à rotor annulaire, qui est conçue pour engager des fentes dans une roue spéciale en aluminium forgé léger fournie par Orbis, avec un étrier intérieur qui utilise toujours des supports d’étrier OEM. Avec cette conception, le frein doit être verrouillé hydrauliquement pour maintenir le rotor en place lors du retrait de la roue.

Ce concept utilise un étrier monobloc de style « dog-bone » qui place deux paires de pistons plus éloignés, chacun actionnant son propre jeu de plaquettes (quatre pistons avec quatre plaquettes). Le centre de pression des plaquettes est plus éloigné de l’axe de la roue avec cette conception à rotor annulaire, offrant un meilleur effet de levier. Cela signifie qu’une pression de freinage moindre est nécessaire pour générer la même force de freinage que les autres conceptions, tout en générant moins de chaleur, d’usure des plaquettes et de poussière de frein.

Une chaleur plus faible améliore les performances et la longévité des pièces. Des tests de performances tiers sont en cours, mais les tests préliminaires d’Orbis montrent que la configuration de mise à niveau directe améliore les performances de 13 % à parité de coût.

La conception du rotor annulaire offre des performances en carbone-céramique à la moitié du prix (qui est essentiellement le prix des freins en acier), avec quatre pistons faisant facilement le travail de six sur un frein conventionnel. La masse est également réduite de 50 % et la température des freins chute de 25 %, par rapport à une conception de rotor/étrier en acier conventionnelle.

La NASA et Orbis affirment que les nouveaux disques de frein hautes performances peuvent être en acier, en titane à diffusion d’oxygène ou en aluminium forgé en fonction des exigences de performance et bien sûr du budget. Même dans l’acier, le rotor est conçu pour minimiser la masse (et donc le moment d’inertie de rotation) tout en réduisant simultanément la dilatation thermique, les contraintes, le gauchissement ou la distorsion sous une chaleur extrême générée par des freinages répétés à grande vitesse.

Une troisième configuration qu’Orbis Brakes a l’intention d’offrir correspond essentiellement à des étriers doubles aux positions 9 et 3 heures sur le rotor (qui est également là où ils vont lorsqu’un moteur de moyeu de roue Orbis est installé). Cette conception est parfaite pour être associée à une transmission de moteur de moyeu de roue Orbis à un essieu, par exemple, l’avant d’un Ram ProMaster équipé de la prochaine configuration d’essieu arrière Orbis à 9 500 $, qui permet au véhicule d’utiliser des roues assorties tout en grandement prolonger la durée de vie des freins, car cette conception privilégie l’efficacité et la faible usure des plaquettes de frein.

Nos anciens partenaires d’Emissions Analytics ont noté que « les particules (de pneus et) de freinage seront la principale forme de pollution des automobiles d’ici 2030 », dépassant largement tout ce qui sort des gaz d’échappement d’une voiture. Nous avons déjà fait état de la technologie de finition du rotor Brembo visant à réduire la poussière, mais les recherches suggèrent que le maintien de la température des freins à ou en dessous de la plage de 350 à 375 degrés F réduit considérablement la production de particules de poussière de frein. Ces émissions augmentent apparemment 10 000 fois au-dessus de cette plage de température, les freins donc froids sont l’avenir propre.

Le PDG d’Orbis, Marcus Hays, prévoit d’entrer en production à l’automne 2022 avec des kits de mise à niveau pour de nombreuses voitures de sport et GT, en commençant par les mises à niveau conventionnelles et à rotor annulaire pour la Tesla Model S Plaid. Le prix de la configuration de la roue complète n’a pas encore été annoncé, mais MotorTrend a été assuré qu’il devrait réduire le prix d’une mise à niveau de frein carbone-céramique comparable sur le marché. Le prix cible pour une paire de rotors avant conventionnels pour s’adapter à la Tesla est de 1 500 $. Ils sont conçus pour fonctionner avec les étriers et les plaquettes d’origine, en utilisant des entretoises pour tenir compte des rotors plus minces, mais un étrier à six pistons qui n’a pas besoin d’entretoises sera également proposé.

Nous sommes impatients de quantifier très prochainement l’amélioration de ces freins en termes de distance d’arrêt, de sensation de pédale et de fondu, à la fois sur la piste d’accélération et sur un circuit de maniabilité. Consultez orbisbrakes.com et orbisdrive.com pour plus d’informations.