JP3917799B2 - Brake drum manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキドラムの摩擦材をAl基複合材で成形し、この摩擦材をAl合金で鋳包むブレーキドラムの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動二輪車や自動車のなかには制動装置としてドラムブレーキを使用したものがある。ドラムブレーキは、車輪と一体に回転するブレーキドラムの内周(摩擦面)にブレーキシューを押し付け、ブレーキシューでブレーキドラムの回転を制御するものである。
このブレーキドラムは摩擦面の強度を保つために鋳鉄で一体に鋳造したものがあり、鋳鉄製のブレーキドラムは重量が比較的大きく、自動二輪車や自動車の軽量化を図る妨げになっている。
【0003】
ブレーキドラムの軽量化を図るために、ブレーキドラムの一部にアルミニウム合金(以下、「Al合金」と記す)などの軽量部材を使用したものがある。すなわち、耐摩耗性が要求される摩擦面を鋳鉄で形成し、その他の部位をAl合金などの軽量部材で成形することにより、ブレーキドラムの軽量化を図る。このため、自動二輪車や自動車を軽量にして低燃費化を図ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、自動二輪車や自動車においては、低燃費化を目的とした軽量化のニーズは依然として高く、ブレーキドラムの種類によっては、より軽量なブレーキドラムが必要となる。
【0005】
そこで、本発明の目的は、ブレーキドラムをより軽量にすることができる技術を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、複数個の凸部を同一ピッチで外周に形成したAl基複合材製の環状の摩擦材と、前記凸部に噛み合わせることにより摩擦材の外周に結合したAl合金製のドラム本体とを備え、前記凸部の高さを0.5〜3.0mm、且つ前記凸部のピッチ角を6〜45゜に設定したブレーキドラムの製造方法であって、金属酸化物からなる強化材を窒化マグネシウムと接触せしめ、窒化マグネシウムの還元作用によって強化材の少なくとも一部金属を露出せしめた状態でAl合金を強化材に浸透させて前記Al基複合材を製造する工程と、このAl基複合材を、外周に凹凸を有し且つ内径がブレーキドラムと同一の円筒状部材に押出し成形法で形成する工程と、この円筒状部材を、ブレーキドラムに対応した幅に切断して前記環状の摩擦材を得る工程と、環状の摩擦材を金型より所定温度高い温度に加熱する工程と、加熱した摩擦材を金型にセットした後冷却し、摩擦材を前記金型に密着させる工程と、密着させた摩擦材にバックアップ材としての前記Al合金を鋳包む工程と、Al合金で摩擦材を鋳包んだ後、鋳包んだAl合金と一緒に前記摩擦材を前記金型から取り外す工程とからなることを特徴とする。
【0007】
強化材を窒化マグネシウムの還元作用によって表面を金属化して強化材とAl合金の溶湯との濡れ性をよくする。これにより、強化材とAl合金との界面を強固に結合して、伸び性に優れたAl基複合材を得る。このAl基複合材を押出し成形して摩擦材を製造する。この摩擦材は押出し成形することで引張り強さや耐力に優れたものとなり、摩擦材としての強度を十分に確保する。加えて、Al基複合材のマトリックスを、軽量なAl合金として摩擦材の軽量化を図る。
【0008】
また、摩擦材の外周に凹凸を形成することで、摩擦材の凹凸をバックアップ材に噛み合わせる。このため、摩擦材をバックアップ材に強固に結合して、ドラムブレーキの制動の際に、摩擦材がバックアップ材から分離することを防ぐ。
さらに、摩擦材のマトリックスをAl合金とすることで、従来の鋳鉄に比べて熱伝導性を向上させることができ、制動時に発生する熱を放熱しやすく、耐フェード性が向上する。
【0011】
また、摩擦材のマトリックスをAl合金とすることで、摩擦材の線膨張係数をバックアップ材の線膨張係数と同様にした。このため、ブレーキをかけた際に、摩擦材とバックアップ材とに熱膨張差が生じることを防ぐ。
【0012】
加えて、摩擦材を金型より所定温度高い温度に加熱した状態で金型にセットするようにした。摩擦材をAl基複合材で成形したので、摩擦材の線膨張係数は金型より大きい。この摩擦材を金型より高い温度に加熱することで、摩擦材の内径を大きくして摩擦材を金型に簡単にセットする。
また、摩擦材を金型に密着した状態で嵌め込むことができるので、摩擦材をブレーキドラムの軸線と同軸に鋳包むことができる。さらに、摩擦材の内周にAl合金が付着することを防ぐことができ、又は摩擦材の内周にAl合金が付着しても少量に抑えることができる。
【0013】
請求項2は、押出し成形前のAl基複合材の断面積を押出し成形後の円筒状部材の断面積で割った値を押出比としたときに、前記押出し成形法での押出比を10〜40に設定することを特徴とする。
【0014】
押出比を10以下にすると、円筒状部材(摩擦材)の引張り強さや耐力が小さくなり、摩擦材としての強度を保つことができない。そこで、押出比を10を超えるように設定することにより摩擦材としての強度を保つようにした。
一方、押出比を40を超えるようにすると、押出力が大きくなり押出速度が低下する、これにより、サイクルタイムが低下し、生産コストが増加するため、押出比の上限を40に設定した。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係るブレーキドラムを取り付けた自動二輪車用後輪の斜視図である。
ブレーキドラム10は、リヤアクスルやフロントアクスル(図示しない)に取り付けるボス11と、ボス11の右端に一体成形したフランジ12と、フランジ12の外周に一体成形するとともにボス11と同軸に配置したドラム本体(バックアップ材)13と、ドラム本体13の外周に取り付けた一対のフランジ14,14と、ドラム本体13の内周に取り付けた環状の摩擦材16とからなる。
【0020】
ボス11、フランジ12、ドラム本体13及び一対のフランジ14,14は、Al合金で一体に鋳造することでハブ15を構成する。ハブ15をAl合金製とすることで軽量化を図ることができる。
摩擦材16はアルミニウム基複合材(以下、「Al基複合材」という)で成形した部材である。摩擦材16をAl基複合材で成形することで軽量化を図ることができる。さらに、Al基複合材は内部に強化材を含んでいるので、摩擦材として必要な耐摩耗性を十分に確保することができる。
【0021】
摩擦材16をAl基複合材で成形することで、摩擦材16のマトリックスをドラム本体13と同様にAl合金にできる。このため、摩擦材16の熱伝導性を、従来の鋳鉄に比べて高くできるので、制動時に発生する熱を放熱しやすく、耐フェード性が向上する。
【0022】
このブレーキドラム10によれば、一対のフランジ14,14に複数の取付孔14a・・・(・・・は複数個を示す)を形成し、取付孔14a・・・にスポーク20を取り付けることでブレーキドラム10にリム21を取り付け、このリム21にタイヤ22を取り付け、ブレーキドラム10の内部に一対のブレーキシュー23や一対の圧縮ばね24を収納する。
【0023】
次に、ブレーキドラム10の製造方法について説明する。
図2は本発明に係るブレーキドラムの製造方法を示すフローチャートであり、図中ST××はステップ番号を示す。
ST10;Al基複合材を製造する。
ST11;Al基複合材を、外周に凹凸を有し且つ内径がブレーキドラムと同一の円筒状部材に押出し成形法で形成する。
ST12;円筒状部材をブレーキドラムに対応した幅に切断する。
ST13;切断した部材を金型より所定温度高い温度に加熱する。
ST14;加熱した部材を金型にセットし、セットした部材をバックアップ材としてのAl合金で鋳包む。
以下、ST10〜ST14の各工程を図3〜図11で詳しく説明する。
【0024】
図3(a)〜(c)は本発明に係るブレーキドラムの製造方法の第1説明図であり、(a)〜(c)はST10を示す。
(a)において、雰囲気炉30内の第1坩堝(るつぼ)31に、金属酸化物からなる強化材(以下、「アルミナ(Al2O3)」として説明する)32を入れる。アルミナ32は、酸化物系セラミックスからなる多孔質成形体であって、ビレット(円柱体)に形成したものである。
このアルミナ32にAl合金33を載せる。さらに、雰囲気炉30内の第2坩堝34にマグネシウム(Mg)35を入れる。Al合金33は、例えばA6061であり、Mg35はMg合金でもよい。
【0025】
次に、雰囲気炉30内の空気を除去するために真空ポンプ36で真空引きして一定の真空度に達したとき真空ポンプ36を止める。次いで、アルゴンガスボンベ38からアルゴンガス(Ar:「×」で示す)38aを雰囲気炉30内に矢印▲1▼の如く供給する。雰囲気炉30がアルゴンガス38aの雰囲気になり、Al合金33及びマグネシウム35が酸化することはない。
【0026】
同時に、加熱コイル40で雰囲気炉30を加熱することで、アルミナ32、Al合金33及びマグネシウム35を所定温度(例えば、約750℃〜約900℃)まで高める。これにより、Al合金33を溶解すると共にマグネシウム35(「白抜き三角」で示す)を矢印▲2▼の如く蒸発する。
ここで、雰囲気炉30内の温度を温度センサ41で検知し、温度センサ41からの検知信号に基いて制御部42で雰囲気炉30内の温度を設定値に調整する。
【0027】
(b)において、窒素ガスボンベ43から窒素ガス(N2:「黒丸」で示す)43aを雰囲気炉30に矢印▲3▼の如く供給する。同時に、雰囲気炉30の内部を加圧(例えば、大気圧+約0.5kg/cm2)して、雰囲気炉30内の雰囲気を窒素ガス43aに置換する。
雰囲気炉30が窒素ガス43aの雰囲気になると、窒素ガス43aは、マグネシウム35と反応して窒化マグネシウム(Mg3N2:「黒三角」で示す)44を生成する。
【0028】
この窒化マグネシウム44は還元作用を有するため、アルミナ32の少なくとも一部を金属(アルミニウム)に変える働きをなす。従って、アルミナ32の少なくとも一部がアルミニウムを露出せしめた状態になる。アルミニウムを生成することで濡れ性を良好にすることができる。
アルミナ32から変化したアルミニウムにAl合金33の溶湯を浸透させ、浸透したAl合金33を凝固させることにより、ビレット状のAl合金基複合材45を製造する。
【0029】
Al基複合材45を、アルミナ32を窒化マグネシウムの還元作用によって金属化して濡れ性をよくすることで伸び性に優れたものとすることができる。このため、Al基複合材45を成形性に優れ、塑性変形がしやすい複合材料とすることができる。
【0030】
なお、浸透過程において、雰囲気炉30を加圧雰囲気にすると、浸透が早くなり、短時間でAl基複合材45を得ることができる。また、雰囲気炉30を真空ポンプ36で減圧し、減圧窒素雰囲気でも短時間で浸透させることもできる。
さらに、多孔質成形体のアルミナ32に、Mgを含んだAl合金を、予め含有させ、その後、窒化マグネシウムを生成させてアルミナ32を還元することも可能である。
また、マグネシウム粉末を含むアルミナ粒子の多孔質成形体にAl合金を載せ、複合化処理を行うようにしてもよい。
【0031】
(c)において、Al基複合材45の外周45aを切削刃46で切削(いわゆる、皮むき加工)する。これにより、Al基複合材45を、後工程の押出し成形に適した形状に加工する。
Al基複合材45は、前述したように成形性に優れ、塑性変形がしやすい材料である。従って、次図の押出し成形が可能になる。
【0032】
図4(a),(b)は本発明に係るブレーキドラムの製造方法の第2説明図であり、(a)はST11を示し、(b)はST12を示す。
(a)において、Al基複合材45をコンテナ50に挿入し、ラム51で押圧する。これにより、Al基複合材45をダイス52とマンドレル53の間を通して押し出す。この押出し成形法で、Al基複合材45を押出し成形することで、外周55に凹凸((b)に図示する)を有し且つ内径D1がブレーキドラム10(図1に示す)と同一の円筒状部材54を形成する。
【0033】
ここで、普通のAl基複合材は、伸びが小さいことから押出し成形することは難しいといわれている。そこで、本発明のAl基複合材45は窒化マグネシウムで金属酸化物とAl合金の溶湯との濡れ性を化学的に改善した。このため、金属酸化物とAl合金との界面状態を化学的に強固に結合することができる。従って、普通のAl基複合材と比較すると優れた伸び性を示す。このため、Al基複合材45の押出し成形が可能になる。
【0034】
このように、Al基複合材45は優れた伸び性があるので、押出し成形の際に、中実ビレットから円筒状部材を押出し成形(いわゆる、ホローダイス製法)することが可能になる。すなわち、Al基複合材45を押出し成形する際に、ホローダイスでAl基複合材45を複数本に分割し、分割したAl基複合材45を押出しながら圧着することができる。
このため、円筒状部材を押出し成形するために、中空状のビレットを準備する必要がないので、生産性を高めることができる。
【0035】
この円筒状部材54は、図1に示す摩擦材16として使用するものであり、摩擦材16の強度を保つために引張り強さや耐力を所定値に確保することが望ましい。そのため、押出し成形前のAl基複合材45の断面積S1を押出し成形後の円筒状部材54の断面積S2で割った値を押出比Rとしたときに、押出し成形法での押出比Rを10〜40に設定した。
Al基複合材45に押出比R10〜40による変形を加えることで、円筒状部材54は内部欠陥もなく高品質であるため、複雑な品質管理工程も不要となる。押出比Rを10〜40に設定した理由については図5で詳しく説明する。
【0036】
(b)において、円筒状部材54をブレーキドラム10(図1に示す)に対応した幅Wに切断する。切断した部材は、図1に示すブレーキドラム10の摩擦材16である。摩擦材16は、前述したように引張り強さや耐力を所定値に確保したので、摩擦材16としての強度を保つことができる。
ところで、図3(c)に示すAl基複合材45は、強化材との界面活性作用により複合化しているため、熱伝導性(熱ひけ性)が非常によく、普通のAl基複合材に対して放熱性に優れている。従って、摩擦材16の放熱性をより高めることができる。
【0037】
また、摩擦材16の外周17に凹凸を形成することにより、摩擦材16をブレーキドラム10(図1に示す)に確実に固着することができる。
ところで、摩擦材16の凹凸は、押出し成形の際に同時に成形することができるので歩留りがよくなる。従って、切削加工で凹凸を形成する場合と比較してコストダウンを図ることができる。
なお、摩擦材16の凹凸については図12〜図13で詳しく説明する。
【0038】
図5は本発明に係るブレーキドラムを製造する際の押出比と引張り強さ・耐力との関係を示したグラフであり、横軸は押出比Rを示し、縦軸は円筒状部材54(すなわち、摩擦材16)の引張り強さ(MPa)及び耐力(MPa)を示す。なお、耐力は、0.2%の永久歪が生じたときの応力である。
押出比Rを10以下にすると、摩擦材16の引張り強さが所定値(約380MPa)より小さくなり、耐力が所定値(約240MPa)より小さくなる。このため、摩擦材16は強度を保つことができない。
また、押出比Rが10以下では、Al基複合材製造時の鋳造欠陥(引け巣など)が残留し、押出し後ブローホールが発生する虞れがある。
【0039】
押出比Rを10を超えるようにすると、摩擦材16の引張り強さが所定値(約380MPa)を確保し、耐力が所定値(約240MPa)を確保することができる。このため、摩擦材16は強度を保つことができ、内部品質も確保できる。従って、Al基複合材の機械的特性の観点から押出比Rの下限を10に設定した。
しかし、押出比Rが40を超えると、押出力が大きくなり押出速度が低下する。このため、サイクルタイムが低下し、生産コストが増加する為、押出比Rの上限を40に設定した。
【0040】
図6は本発明に係るブレーキドラムの製造方法の第3説明図であり、ST13を示す。
前工程で製造した摩擦材16を、加熱炉60で所定温度(例えば、100℃)に加熱し、加熱した摩擦材16を搬送手段61で待機位置P1まで矢印の如く搬送する。待機位置P1に到達した摩擦材16を第1ストッパ手段62のストッパ片62aで所定位置に静止させる。
この摩擦材16を嵌込手段63の嵌込位置P2に移動する際には、第1ストッパ手段62のシリンダロッド62bを後退させてストッパ片62aを上昇し、同時に嵌込手段63の第2ストッパ手段64のシリンダロッド64bを後退させてストッパ片64aを上昇する。
【0041】
この状態で、搬送手段61を駆動することにより、待機位置P1に配置した摩擦材16を嵌込位置P2まで移動する。摩擦材16を嵌込位置P2まで移動した後、第1、第2ストッパ手段62,64の各シリンダロッド62b,64bを前進させて、各ストッパ片62a,64aを下降する。これにより、嵌込位置P2の摩擦材16を静止した状態に保つ。
【0042】
次に、嵌込シリンダ65のシリンダロッド65aを前進することにより、シリンダロッド65aの先端に取り付けたプレート66を押し出す。プレート66を押し出すことで摩擦材16をレール67,67に沿って矢印▲4▼の如く可動型71の凸部72(以下、「可動型凸部」という)に向けて移動する。可動型71は金型70を構成する部材である。
なお、嵌込手段63を移動可能(白抜き矢印に示す方向あるいは横方向)に構成することで、嵌込手段63を可動型凸部72の金型外に退避させる。
【0043】
図7(a),(b)は本発明に係るブレーキドラムの製造方法の第4説明図であり、ST14の前半を示す。
(a)において、嵌込シリンダ65のシリンダロッド65aを前進させて摩擦材16を矢印▲4▼の如く移動することにより、摩擦材16を可動型凸部72に嵌め込む。
【0044】
この可動型凸部72は冷却手段74を備え、冷却手段74の給水ホース75aから冷却水を矢印aの如く銅パイプ75bに供給する。この冷却水は、銅パイプ75bの先端から冷却水路76a内に流出して矢印の如く折り返し、冷却水路76aを矢印の如く流れ、排水ホース76bから矢印bの如く排出する。
これにより、冷却水が可動型凸部72の内部を循環して、可動型凸部72を約50℃に冷却する。このため、可動型凸部72を収縮させて、可動型凸部72の外径D2を小さくすることができる。
一方、摩擦材16は100℃に加熱してあるので、摩擦材16の内径D1を可動型凸部72の外径D2より大きく膨張させることができる。従って、摩擦材16を可動型凸部72に簡単に嵌め込むことができる。
【0045】
(b)に示すように、冷却手段74は冷却水路76aを90゜の間隔で、可動型凸部72の外周に沿って4個設定したので、可動型凸部72の外周を所定温度(約50℃)まで冷却することができる。
なお、冷却手段74の冷却水路76aは、4個に限らないで冷却状態に対応させて任意に設定することができる。
【0046】
図8は本発明に係るブレーキドラムの製造方法の第5説明図であり、ST14の前半を示す。
摩擦材16を可動型凸部72に嵌め込むことで、摩擦材16(100℃)は可動型凸部72(50℃)に接触する。このとき、可動型凸部72の熱容量が摩擦材16に比べて大きいため、接触後、摩擦材16は可動型凸部72の温度と同じ温度まで冷却される。
このため、摩擦材16の温度は100℃から50℃まで下がり、摩擦材16は収縮する。従って、摩擦材16の内径D1が小さくなる。
【0047】
一方、可動型凸部72の温度は50℃に保持される。従って、焼き嵌め状態になり、摩擦材16を可動型凸部72に密着させて、摩擦材16と可動型凸部72との間のクリアランスをなくすことができる。
摩擦材16を可動型凸部72に嵌め込んだ後、可動型71を矢印▲5▼の如く固定型77に向けて移動することにより、摩擦材16を金型70にセットする。
【0048】
図9は本発明に係るブレーキドラムの摩擦材と金型との熱変化量を示すグラフであり、横軸は温度を示し、縦軸は摩擦材16と可動型凸部72とのクリアランスを示す。太実線は可動型凸部72の熱膨張を示す直線であり、細実線及び破線は摩擦材16の熱膨張を示す直線である。
【0049】
摩擦材16の内径D1の寸法を可動型凸部72と同じ温度となった時に、溶融が侵入しない程度のクリアランス(例えば、0.05mm)以下になるように設定した。なお、摩擦材16の内径D1の最小値をd1として細実線で示し、摩擦材の内径D1の最大値をD1として破線で示した。
摩擦材16は前述したようにAl基複合材で製造したものである。一方、金型70(可動型凸部72)は、合金工具鋼の熱間金型用材(SKD)で製造したものである。
【0050】
可動型凸部72(SKD)の線膨張係数(熱膨張係数)は約13.5×10-6/℃であり、可動型凸部72の温度を0℃から50℃まで加熱すると外径D2は+0.05だけ大きくなる。さらに、可動型凸部72の温度を75℃まで加熱すると外径D2は+0.075だけ大きくなり、100℃まで加熱すると外径D2は+0.10だけ大きくなる。可動型凸部72は線膨張係数が小さいので、外径D2は比較的緩やかに大きくなる。
【0051】
一方、摩擦材16(Al基複合材)の線膨張係数(熱膨張係数)は約20×10-6/℃であり、可動型凸部72と比べて大きい。従って、摩擦材16の温度を0℃から50℃まで加熱すると最大内径D1は+0.10大きくなり、75℃まで加熱すると+0.15大きくなる。さらに、摩擦材16の温度を100℃まで加熱すると+0.20大きくなる。摩擦材16の線膨張係数が大きいので、内径D1は急激に大きくなる。
なお、摩擦材16の最小内径d1も最大内径D1と同様に急激に大きくなる。
【0052】
このため、摩擦材16を100℃まで加熱し、一方、可動型凸部72を50℃に加熱すると、(最大内径D1−外径D2)は+0.15になり、(最小内径d1−外径D2)は+0.05になる。従って、可動型凸部72に対する摩擦材16のクリアランスを大きく確保することができるので、摩擦材16を可動型凸部72に容易に嵌め込むことができる。
【0053】
一方、摩擦材16を可動型凸部72に嵌め込むと、摩擦材16は、熱容量が可動型凸部72に比較し小さいため、可動型凸部72の温度まで冷却される。このとき、(最大内径D1−外径D2)は+0.15から+0.05まで小さくなり、(最小内径d1−外径D2)は計算上では+0.05から−0.05になる。このため、可動型凸部72に対する摩擦材16のクリアランスを小さく、又は焼き嵌め効果でクリアランスをなくすことができる。
従って、可動型凸部72に対して摩擦材16をずらさないように同軸に配置することができ、かつ注湯の際に溶湯が内周側に侵入することを防ぐことができる。
【0054】
また、摩擦材16の線膨張係数(約20×10-6/℃)は、可動型凸部72の線膨張係数(約13.5×10-6/℃)より大きいので、摩擦材16の加熱温度あまり高く上げなくても焼き嵌め効果を得ることができる。このため、加熱炉60の設備コストを抑えることができる。
【0055】
図10(a),(b)は本発明に係るブレーキドラムの製造方法の第5説明図であり、ST14の後半を示す。
(a)において、金型70を型閉めした後、Al合金の溶湯を固定型77の湯口70aからキャビティ70bに矢印▲6▼の如く充填する。これにより、摩擦材16をAl合金で鋳包む。摩擦材16を鋳包んだAl合金はバックアップ材15(すなわち、ハブ15(図1に示す))となる。
【0056】
ここで、Al合金の溶湯温度は約680℃であるため、キャビティ70bに溶湯を充填することにより、摩擦材16や可動型凸部72が溶湯で加熱され、摩擦材16と可動型凸部72との間に比較的大きなクリアランスが生じる可能性がある。
しかし、可動型凸部72の内部に冷却手段74を備えて冷却水を循環させたので、可動型凸部72及び摩擦材16の温度が上昇することを防ぐことができる。
【0057】
(b)において、Al合金が凝固した後、可動型71を矢印▲7▼の如く移動するとともに、スライド型78を矢印▲8▼の如く移動する。次に、鋳造品79を矢印▲9▼の如く可動型71から取り出す。
摩擦材16を可動型凸部72に密着した状態で嵌め込むことができるので、摩擦材16をブレーキドラム10の軸線10aと同軸に鋳包むことができる。さらに、摩擦材16の内周18にAl合金が付着することを防ぐことができ、又は摩擦材16の内周18にAl合金が付着しても少量に抑えることができる。
なお、必要な場合には、鋳造品79の摩擦材16の内周を所望の寸法に研削することにより、図1に示すブレーキドラム10を得る。
【0058】
この状態で、金型70を型閉めした後、溶湯(約680℃)を充填する。このとき、可動型凸部72の内部に冷却手段74で冷却水を循環させて、可動型凸部72及び摩擦材16の温度上昇を約50℃に抑えることができる。このため、摩擦材16と可動型凸部72との間のクリアランスを図9の範囲と略同様に抑えることができる。
従って、注湯の際に、可動型凸部72と摩擦材16との間に溶湯が侵入することを防いで、ドラム本体13に摩擦材16を同軸に鋳包むことができる。
【0059】
比較例において、可動型凸部72に摩擦材16を嵌め込むときの可動型凸部72の温度は120℃である。可動型凸部72の温度が120℃と高いので、可動型凸部72と摩擦材16とのクリアランスを大きくするために、摩擦材16の温度を120℃より高い温度に加熱する必要がある。従って、摩擦材16の加熱温度を高めるために、加熱設備の設備費が嵩む。
この加熱した摩擦材16を可動型凸部72に嵌め込むことで、可動型凸部72の温度は120℃より上昇する。
【0060】
この状態で、金型70を型閉めした後、溶湯(約680℃)を充填することで、可動型凸部72の温度は約230℃まで上昇してしまう。このため、摩擦材16も約230℃まで加熱され、摩擦材16と可動型凸部72との間に比較的大きな隙間が生じてしまう。従って、注湯の際に、可動型凸部72に対して摩擦材16がずれることが考えられ、摩擦材16を可動型凸部72と同軸に鋳包むことは難しい。
【0061】
実施例において、可動型凸部72に摩擦材16を嵌め込むときの可動型凸部72の温度は50℃である。可動型凸部72の温度が50℃と低いので、摩擦材16の温度を100℃まで加熱するだけでよい。従って、摩擦材16の加熱温度を抑えることで、加熱設備の設備費が嵩むことを防ぐ。
【0062】
この状態で、金型70を型閉めした後、溶湯(約680℃)を充填する。このとき、可動型凸部72の内部に冷却手段74で冷却水を循環させて、可動型凸部72及び摩擦材16の温度上昇を約150℃に抑えることができる。このため、摩擦材16と可動型凸部72との間のクリアランスを図9の範囲と略同様に抑えることができる。
従って、注湯の際に、可動型凸部72と摩擦材16の間に溶湯が侵入ことを防いで、ドラム本体13に摩擦材16を同軸に鋳包むことができる。
【0063】
図12は本発明に係るドラムブレーキの作用説明図である。
自動二輪車が走行することで、ブレーキドラム10が矢印の如く反時計回り方向に回転する。この状態で、カム26を矢印の如く回転することにより、一対のブレーキシュー23,23を引張りばね24のばね力に抗して白抜き矢印の如く外側に拡張する。これにより、ブレーキシュー23,23のパッド23a,23aを摩擦材16の内周18に押し付て、ブレーキドラム10の回転を静止させる。
【0064】
ところで、ハブ15には車輪側から回転力が伝わっており、ハブ15のドラム本体13は摩擦材16から分離して回転しようとする。そこで、摩擦材16の外周17に一定のピッチ角θで凸部17aを備えることで外周17を凹凸に形成する。この外周17の凹凸をドラム本体13の内周に噛み合わせて、摩擦材16をドラム本体13に強固に結合する。従って、ドラム本体13が摩擦材16から分離することを防ぐ。
【0065】
ここで、ピッチ角θは6〜45°の範囲に設定され、好ましくは6〜30°に設定することが望ましいが、これに限るものではない。また、凸部17aの高さhは摩擦材16の肉厚tに対して、0.5〜3mmと比較的低く設定することが好ましいが、これに限るものではない。
なお、凸部17aのピッチ角θを6〜45°に設定し、かつ凸部17aの高さhを0.5〜3mmに設定した理由は図13で詳しく説明する。
【0066】
図13(a),(b)は本発明に係る摩擦材の熱膨張の説明図であり、(a)は比較例、(b)は実施例を示す。
(a)において、摩擦材100の内周101にブレーキシューのパッド(図示しない)を押し付けることで摩擦熱が発生し、摩擦材100が約400℃まで上昇する。発生した熱は瞬時にはドラム本体105に伝わらないので、摩擦材100は摩擦熱で熱膨張する。
【0067】
ここで、摩擦材100の凸部102の高さh1を十分に高く設定したので、凸部102は大きく熱膨張する。加えて、凸部102のピッチ角θ1を大きくしたので、凸部102同士が離れ過ぎてしまう。このため、凸部102に相当する内周101が内側に膨張して膨張部103ができてしまう。従って、ブレーキシューのパッドを摩擦材100の内周101に均一に押し付けることはできない。
【0068】
(b)において、摩擦材16の内周18にブレーキシュー23のパッド23a(図12に示す)を押し付けることで摩擦熱が発生し、摩擦材16が約400℃まで上昇する。発生した熱は瞬時にはドラム本体13に伝わらないので、摩擦材16は摩擦熱で熱膨張する。
【0069】
ここで、凸部17aの高さhを0.5〜3mmと低く設定することで、凸部17aの熱膨張を抑えるようにした。加えて、凸部17aのピッチ角θを6〜45°の範囲、好ましくは6〜30°に設定することで隣接する凸部17a同士を近づけ、摩擦材16の内周18を略均一に熱膨張させることができる。従って、ブレーキシュー23を摩擦材16の内周18に均一に押し付けることができる。
【0070】
なお、ピッチ角θを30〜45°の範囲の場合には、凸部17aの高さhを0.5〜3mmの範囲で低く設定することが好ましい。凸部17aの高さhを低く設定することで、凸部17aに相当する内周18が内側に膨張して膨張部ができることを防ぐためである。
【0071】
凸部17aのピッチ角θは45°を超えると、隣接する凸部17a同士が離れ過ぎて、摩擦材16が熱膨張した際に、摩擦材16の内周18に緩やかな凹凸が発生する虞がある。
一方、凸部17aのピッチ角θは6°未満になると、隣接する凸部17a同士が近づき過ぎて、外周の凹部の幅が小さくなり過ぎる。このため、この凹部に、噛込ませたドラム本体13の凸部が小さくなり、摩擦材16にブレーキシューを押し付けた際に、ドラム本体13の凸部が破損して、摩擦材16がドラム本体13から分離する虞がある。
この不具合を解消するために、凸部17aのピッチ角θを6〜45°に設定した。
【0072】
凸部17aの高さhを0.5mmより低くすると、摩擦材16とドラム本体13との噛込み量が小さくなり過ぎる。このため、摩擦材16にブレーキシューを押し付けた際に、摩擦材16がドラム本体13から分離する虞がある。
一方、凸部17aの高さhを3mmより高くすると、摩擦材16が熱膨張した際に、摩擦材16の内周18に緩やかな凹凸が発生する虞がある。
この不具合を解消するために、凸部17aの高さhを0.5〜3mmに設定した。
【0073】
なお、前記実施の形態では、金属酸化物からなる強化材としてアルミナ32を使用した例について説明したが、その他の酸化物系セラミックス等を金属酸化物として使用してもよい。
前記実施の形態では、摩擦材16を自動二輪車のブレーキドラムに使用した例について説明したが、その他に自動車などのブレーキドラムに適用することもできる。
【0074】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1は、強化材を窒化マグネシウムの還元作用によって表面を金属化して強化材とAl合金の溶湯との濡れ性をよくすることができる。このため、強化材とAl合金との界面を強固に結合することで、伸び性に優れたAl基複合材を得る。従って、Al基複合材を摩擦材に押出し成形することができる。
摩擦材を押出し成形することで引張り強さや耐力をより優れたものとすることができ、強度を十分に確保することができる。加えて、Al基複合材のマトリックスを、軽量なAl合金とすることで摩擦材を軽量にすることができる。従って、ブレーキドラムの軽量化を図ることができる。
【0075】
また、摩擦材の外周に凹凸を有することで、摩擦材の凹凸をバックアップ材に噛み合わせることができる。このため、摩擦材をバックアップ材に強固に結合することができる。従って、ドラムブレーキの制動の際に、摩擦材がバックアップ材から分離することを防ぐことができる。
加えて、摩擦材のマトリックスをAl合金とすることで、従来の鋳鉄に比べて熱伝導性を向上させることができる。従って、制動時に発生する熱を放熱しやすく、耐フェード性が向上する。
【0077】
さらに、摩擦材のマトリックスをAl合金とすることで、摩擦材の線膨張係数をバックアップ材の線膨張係数と同様にすることができる。従って、ブレーキをかけた際に、摩擦材とバックアップ材とに熱膨張差を小さくできるので、摩擦材とバックアップ材との結合を強固に維持することができる。
【0078】
加えて、摩擦材を金型より所定温度高い温度に加熱した状態で金型にセットするようにした。摩擦材をAl基複合材で成形したので、摩擦材の線膨張係数は金型より大きい。この摩擦材を金型より高い温度に加熱することで、摩擦材の内径を大きくすることができる。従って、摩擦材を金型に簡単にセットすることができる。
また、摩擦材を金型に密着した状態で嵌め込むことができるので、摩擦材をブレーキドラムの軸線と同軸に鋳包むことができる。さらに、摩擦材の内周にAl合金が付着することを防ぐことができ、又は摩擦材の内周にAl合金が付着しても少量に抑えることができる。
【0079】
請求項2は、摩擦材の素材となる円筒状部材を押出比10〜40で押出し成形した。押出比を10を超えるようにすることで、摩擦材の引張り強さや耐力を高め、摩擦材の強度を保つことができる。加えて、押出比を10を超えるように大きくすることで生産性を高めることができる。
しかし、押出比が40を超えると、押出力が大きくなり押出速度が低下する。これにより、サイクルタイムが低下し、生産コストが増加する為、押出比を40以下に設定した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るブレーキドラムを取り付けた自動二輪車用後輪の斜視図
【図2】本発明に係るブレーキドラムの製造方法を示すフローチャート
【図3】本発明に係るブレーキドラムの製造方法の第1説明図
【図4】本発明に係るブレーキドラムの製造方法の第2説明図
【図5】本発明に係るブレーキドラムを製造する際の押出比と引張り強さ・耐力との関係を示したグラフ
【図6】本発明に係るブレーキドラムの製造方法の第3説明図
【図7】本発明に係るブレーキドラムの製造方法の第4説明図
【図8】本発明に係るブレーキドラムの製造方法の第5説明図
【図9】本発明に係るブレーキドラムの摩擦材と金型との熱変化量を示すグラフ
【図10】本発明に係るブレーキドラムの製造方法の第5説明図
【図11】本発明に係るブレーキドラムの鋳造工程を説明したグラフ
【図12】本発明に係るドラムブレーキの作用説明図
【図13】本発明に係る摩擦材の熱膨張の説明図
【符号の説明】
10…ブレーキドラム、13…ドラム本体、15…バックアップ材(ハブ)、16…切断した部材(摩擦材)、17…摩擦材の外周、17a…外周の凸部、32…強化材(アルミナ)、33…Al合金、44…窒化マグネシウム、45…Al基複合材、54…円筒状部材、55…円筒状部材の外周、60…加熱炉、70…金型、71…可動型、72…可動型凸部、S1…押出し成形前のAl基複合材の断面積、S2…押出し成形後の円筒状部材の断面積、R…押出比、h…凸部の高さ、θ…凸部のピッチ角。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, the friction material of the brake drum molded with Al-based composite material relates to the friction material in the manufacture how the brake drum wrap cast in an Al alloy.
[0002]
[Prior art]
Some motorcycles and automobiles use a drum brake as a braking device. The drum brake presses a brake shoe against the inner periphery (friction surface) of a brake drum that rotates integrally with a wheel, and controls the rotation of the brake drum with the brake shoe.
Some brake drums are integrally cast from cast iron in order to maintain the strength of the friction surface, and the brake drums made of cast iron are relatively heavy, which hinders the weight reduction of motorcycles and automobiles.
[0003]
In order to reduce the weight of the brake drum, some of the brake drum uses a lightweight member such as an aluminum alloy (hereinafter referred to as “Al alloy”). That is, the friction surface that requires wear resistance is formed of cast iron, and other parts are formed of a lightweight member such as an Al alloy, thereby reducing the weight of the brake drum. For this reason, it is possible to reduce the fuel consumption by reducing the weight of the motorcycle or the automobile.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in motorcycles and automobiles, there is still a great need for weight reduction for the purpose of reducing fuel consumption, and a lighter brake drum is required depending on the type of brake drum.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of making the brake drum lighter.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an annular friction material made of an Al-based composite material having a plurality of convex portions formed on the outer periphery at the same pitch and an outer periphery of the friction material by meshing with the convex portions. A brake drum manufacturing method comprising: a combined Al alloy drum main body; a height of the convex portion set to 0.5 to 3.0 mm; and a pitch angle of the convex portion set to 6 to 45 °. the reinforcing material of metal oxide contacted with the magnesium nitride, producing the Al-based composite material impregnated with Al alloy reinforcing material in a state that allowed expose at least a portion the metal reinforcement by the reducing action of the magnesium nitride A step of forming the Al-based composite material by extrusion molding on a cylindrical member having irregularities on the outer periphery and the same inner diameter as the brake drum, and a width corresponding to the brake drum. cut to The gold and step Ru obtain friction material of the annular, heating the annular friction member to a predetermined temperature higher temperature than the mold, the heated friction member is cooled after setting the mold, the friction material Te wherein the step of adhering to the mold, the steps of wrapping casting the Al alloy serving as backup material in the friction material which is adhered, after wrapped cast the friction material of Al alloy, the friction material with cast wrapped Al alloy wherein the step and Ru Tona removed from the mold.
[0007]
The surface of the reinforcing material is metallized by the reducing action of magnesium nitride to improve the wettability between the reinforcing material and the molten Al alloy. Thereby, the interface between the reinforcing material and the Al alloy is firmly bonded, and an Al-based composite material having excellent extensibility is obtained. A friction material is manufactured by extruding this Al-based composite material. This friction material is excellent in tensile strength and proof stress by extrusion molding, and sufficiently secures the strength as a friction material. In addition, the weight of the friction material is reduced by making the matrix of the Al-based composite material a lightweight Al alloy.
[0008]
Further, by forming irregularities on the outer periphery of the friction material, the irregularities of the friction material are meshed with the backup material. For this reason, the friction material is firmly coupled to the backup material to prevent the friction material from being separated from the backup material when the drum brake is braked.
Furthermore, by using an Al alloy as the friction material matrix, the thermal conductivity can be improved as compared with conventional cast iron, the heat generated during braking can be easily dissipated, and the fade resistance is improved.
[0011]
Further , the friction material matrix is made of an Al alloy, so that the coefficient of linear expansion of the friction material is the same as that of the backup material. For this reason, when a brake is applied, a difference in thermal expansion between the friction material and the backup material is prevented.
[0012]
In addition, the friction material was set in the mold while being heated to a temperature higher than the mold by a predetermined temperature. Since the friction material is formed of an Al-based composite material, the coefficient of linear expansion of the friction material is larger than that of the mold. By heating the friction material to a temperature higher than that of the mold, the friction material is easily set in the mold by increasing the inner diameter of the friction material.
Further, since the friction material can be fitted in a state of being in close contact with the mold, the friction material can be cast coaxially with the axis of the brake drum. Furthermore, it is possible to prevent the Al alloy from adhering to the inner periphery of the friction material, or to suppress the Al alloy to a small amount even if the Al alloy adheres to the inner periphery of the friction material.
[0013]
In claim 2 , when the value obtained by dividing the cross-sectional area of the Al-based composite material before extrusion molding by the cross-sectional area of the cylindrical member after extrusion molding is defined as the extrusion ratio, the extrusion ratio in the extrusion molding method is 10 to 10. It is characterized by being set to 40.
[0014]
If the extrusion ratio is 10 or less, the tensile strength and proof stress of the cylindrical member (friction material) are reduced, and the strength as a friction material cannot be maintained. Therefore, the strength as a friction material was maintained by setting the extrusion ratio to exceed 10.
On the other hand, when the extrusion ratio exceeds 40, the pushing force increases and the extrusion speed decreases. As a result, the cycle time decreases and the production cost increases, so the upper limit of the extrusion ratio was set to 40.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is a perspective view of a motorcycle rear wheel to which a brake drum according to the present invention is attached.
The
[0020]
The
The
[0021]
By forming the
[0022]
According to the
[0023]
Next, a method for manufacturing the
FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing a brake drum according to the present invention, where STxx indicates a step number.
ST10: An Al-based composite material is manufactured.
ST11: An Al-based composite material is formed by extrusion molding on a cylindrical member having irregularities on the outer periphery and the same inner diameter as the brake drum.
ST12: Cut the cylindrical member into a width corresponding to the brake drum.
ST13: The cut member is heated to a temperature higher than the mold by a predetermined temperature.
ST14: The heated member is set in a mold, and the set member is cast with an Al alloy as a backup material.
Hereinafter, each process of ST10 to ST14 will be described in detail with reference to FIGS.
[0024]
3 (a) to 3 (c) are first explanatory views of the brake drum manufacturing method according to the present invention, and (a) to (c) show ST10.
In (a), a reinforcing material 32 (hereinafter referred to as “alumina (Al 2 O 3 )”) made of a metal oxide is placed in a
An
[0025]
Next, in order to remove the air in the
[0026]
At the same time, the
Here, the temperature in the
[0027]
In (b), nitrogen gas (N 2 : indicated by “black circle”) 43 a is supplied from the
When the
[0028]
Since the
A billet-shaped Al alloy-based
[0029]
The Al-based
[0030]
In addition, in the infiltration process, when the
Furthermore, it is possible to reduce the
Further, an Al alloy may be placed on a porous molded body of alumina particles containing magnesium powder, and a composite treatment may be performed.
[0031]
In (c), the
As described above, the Al-based
[0032]
4 (a) and 4 (b) are second explanatory views of the method for manufacturing a brake drum according to the present invention, wherein (a) shows ST11 and (b) shows ST12.
In (a), the Al-based
[0033]
Here, it is said that an ordinary Al-based composite material is difficult to extrude because of its small elongation. Therefore, the Al-based
[0034]
Thus, since the Al-based
For this reason, since it is not necessary to prepare a hollow billet in order to extrude a cylindrical member, productivity can be improved.
[0035]
The cylindrical member 54 is used as the
By applying deformation to the Al-based
[0036]
In (b), the cylindrical member 54 is cut into a width W corresponding to the brake drum 10 (shown in FIG. 1). The cut member is the
By the way, since the Al-based
[0037]
Further, by forming irregularities on the
By the way, the unevenness of the
The unevenness of the
[0038]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the extrusion ratio and the tensile strength / proof strength when the brake drum according to the present invention is manufactured. The horizontal axis indicates the extrusion ratio R, and the vertical axis indicates the cylindrical member 54 (that is, the cylindrical member 54). , Shows the tensile strength (MPa) and proof stress (MPa) of the friction material 16). The proof stress is a stress when a permanent strain of 0.2% is generated.
When the extrusion ratio R is 10 or less, the tensile strength of the
Further, when the extrusion ratio R is 10 or less, casting defects (such as shrinkage cavities) remain during the production of the Al-based composite material, and there is a possibility that blow holes occur after extrusion.
[0039]
When the extrusion ratio R exceeds 10, the tensile strength of the
However, when the extrusion ratio R exceeds 40, the pushing force increases and the extrusion speed decreases. For this reason, since the cycle time is reduced and the production cost is increased, the upper limit of the extrusion ratio R is set to 40.
[0040]
FIG. 6 is a third explanatory view of the brake drum manufacturing method according to the present invention, and shows ST13.
The
When the
[0041]
In this state, by driving the conveying
[0042]
Next, by advancing the
The fitting means 63 is configured to be movable (in the direction indicated by the white arrow or in the horizontal direction), so that the fitting means 63 is retracted outside the mold of the
[0043]
7 (a) and 7 (b) are fourth explanatory views of the brake drum manufacturing method according to the present invention and show the first half of ST14.
In (a), the
[0044]
The movable
Thus, the cooling water circulates inside the movable
On the other hand, since the
[0045]
As shown in (b), since the cooling means 74 sets four
In addition, the cooling
[0046]
FIG. 8 is a fifth explanatory view of the brake drum manufacturing method according to the present invention and shows the first half of ST14.
By fitting the
For this reason, the temperature of the
[0047]
On the other hand, the temperature of the movable
After the
[0048]
FIG. 9 is a graph showing the amount of heat change between the friction material and the mold of the brake drum according to the present invention, the horizontal axis shows the temperature, and the vertical axis shows the clearance between the
[0049]
The dimension of the inner diameter D1 of the
The
[0050]
The linear expansion coefficient (thermal expansion coefficient) of the movable convex portion 72 (SKD) is about 13.5 × 10 −6 / ° C., and when the temperature of the movable
[0051]
On the other hand, the friction material 16 (Al-based composite material) has a linear expansion coefficient (thermal expansion coefficient) of about 20 × 10 −6 / ° C., which is larger than that of the movable
Note that the minimum inner diameter d1 of the
[0052]
Therefore, when the
[0053]
On the other hand, when the
Therefore, the
[0054]
Further, since the linear expansion coefficient (about 20 × 10 −6 / ° C.) of the
[0055]
10 (a) and 10 (b) are fifth explanatory views of the method for manufacturing a brake drum according to the present invention, and show the latter half of ST14.
In (a), after the
[0056]
Here, since the molten temperature of the Al alloy is about 680 ° C., the
However, since the cooling means 74 is provided inside the movable
[0057]
In (b), after the Al alloy is solidified, the
Since the
If necessary, the
[0058]
In this state, after the
Accordingly, the molten metal can be prevented from entering between the
[0059]
In the comparative example, the temperature of the movable
By fitting the
[0060]
In this state, the
[0061]
In the embodiment, the temperature of the movable
[0062]
In this state, after the
Therefore, the molten metal can be prevented from entering between the movable
[0063]
FIG. 12 is an explanatory view of the operation of the drum brake according to the present invention.
As the motorcycle travels, the
[0064]
By the way, the rotational force is transmitted to the
[0065]
Here, the pitch angle θ is set in a range of 6 to 45 °, and preferably 6 to 30 °, but is not limited thereto. Moreover, although it is preferable to set the height h of the
The reason why the pitch angle θ of the
[0066]
FIGS. 13A and 13B are explanatory views of the thermal expansion of the friction material according to the present invention, where FIG. 13A shows a comparative example and FIG. 13B shows an example.
In (a), frictional heat is generated by pressing a brake shoe pad (not shown) against the
[0067]
Here, since the height h1 of the
[0068]
In (b), frictional heat is generated by pressing the
[0069]
Here, by setting the height h of the
[0070]
In addition, when pitch angle (theta) is the range of 30-45 degrees, it is preferable to set the height h of the
[0071]
If the pitch angle θ of the
On the other hand, when the pitch angle θ of the
In order to eliminate this problem, the pitch angle θ of the
[0072]
If the height h of the
On the other hand, when the height h of the
In order to eliminate this problem, the height h of the
[0073]
In the above embodiment, an example in which
In the above embodiment, the example in which the
[0074]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
According to the first aspect, the surface of the reinforcing material can be metallized by the reducing action of magnesium nitride to improve the wettability between the reinforcing material and the molten Al alloy. For this reason, an Al-based composite material excellent in extensibility is obtained by firmly bonding the interface between the reinforcing material and the Al alloy. Accordingly, the Al-based composite material can be extruded into a friction material.
By extruding the friction material, the tensile strength and the proof stress can be further improved, and sufficient strength can be ensured. In addition, the friction material can be reduced in weight by making the matrix of the Al-based composite material a lightweight Al alloy. Therefore, the weight of the brake drum can be reduced.
[0075]
Moreover, the unevenness | corrugation of a friction material can be meshed | engaged with a backup material by having an unevenness | corrugation in the outer periphery of a friction material. For this reason, the friction material can be firmly bonded to the backup material. Accordingly, it is possible to prevent the friction material from being separated from the backup material during braking of the drum brake.
In addition, by using an Al alloy as the matrix of the friction material, the thermal conductivity can be improved as compared with conventional cast iron. Therefore, heat generated during braking is easily radiated, and fade resistance is improved.
[0077]
Furthermore , by making the friction material matrix an Al alloy, the coefficient of linear expansion of the friction material can be made the same as that of the backup material. Accordingly, since the difference in thermal expansion between the friction material and the backup material can be reduced when the brake is applied, the coupling between the friction material and the backup material can be maintained firmly.
[0078]
In addition , the friction material was set in the mold while being heated to a temperature higher than the mold by a predetermined temperature. Since the friction material is formed of an Al-based composite material, the coefficient of linear expansion of the friction material is larger than that of the mold. The inner diameter of the friction material can be increased by heating the friction material to a temperature higher than that of the mold. Therefore, the friction material can be easily set in the mold.
Further, since the friction material can be fitted in a state of being in close contact with the mold, the friction material can be cast coaxially with the axis of the brake drum. Furthermore, it is possible to prevent the Al alloy from adhering to the inner periphery of the friction material, or to suppress the Al alloy to a small amount even if the Al alloy adheres to the inner periphery of the friction material.
[0079]
According to a second aspect of the present invention, a cylindrical member that is a material of the friction material is extruded at an extrusion ratio of 10 to 40. By making the extrusion ratio exceed 10, the tensile strength and proof stress of the friction material can be increased and the strength of the friction material can be maintained. In addition, productivity can be increased by increasing the extrusion ratio to exceed 10.
However, if the extrusion ratio exceeds 40, the pushing force increases and the extrusion speed decreases. As a result, the cycle time was reduced and the production cost was increased, so the extrusion ratio was set to 40 or less.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a rear wheel for a motorcycle to which a brake drum according to the present invention is attached. FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing the brake drum according to the present invention. FIG. 4 is a second explanatory view of the method for manufacturing a brake drum according to the present invention. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the extrusion ratio, tensile strength, and yield strength when manufacturing the brake drum according to the present invention. FIG. 6 is a third explanatory diagram of a method for manufacturing a brake drum according to the present invention. FIG. 7 is a fourth explanatory diagram of a method for manufacturing a brake drum according to the present invention. FIG. 9 is a graph showing the amount of heat change between the friction material and the mold of the brake drum according to the present invention. FIG. 10 is a fifth explanatory diagram of the method of manufacturing the brake drum according to the present invention. FIG. 11: Breaker according to the present invention Illustration of thermal expansion of the friction material according to the operation explanatory view [13] The present invention of a drum brake according to the
DESCRIPTION OF
Claims (2)
金属酸化物からなる強化材を窒化マグネシウムと接触せしめ、窒化マグネシウムの還元作用によって強化材の少なくとも一部金属を露出せしめた状態でAl合金を強化材に浸透させて前記Al基複合材を製造する工程と、
このAl基複合材を、外周に凹凸を有し且つ内径がブレーキドラムと同一の円筒状部材に押出し成形法で形成する工程と、
この円筒状部材を、ブレーキドラムに対応した幅に切断して前記環状の摩擦材を得る工程と、
環状の摩擦材を金型より所定温度高い温度に加熱する工程と、
加熱した摩擦材を金型にセットした後冷却し、摩擦材を前記金型に密着させる工程と、
密着させた摩擦材にバックアップ材としての前記Al合金を鋳包む工程と、
Al合金で摩擦材を鋳包んだ後、鋳包んだAl合金と一緒に前記摩擦材を前記金型から取り外す工程とからなることを特徴とするブレーキドラムの製造方法。 An annular friction material made of an Al-based composite material having a plurality of convex portions formed on the outer periphery at the same pitch, and an Al alloy drum body coupled to the outer periphery of the friction material by meshing with the convex portions, A method for manufacturing a brake drum, wherein the height of the convex portion is set to 0.5 to 3.0 mm, and the pitch angle of the convex portion is set to 6 to 45 °,
The reinforcing material made of a metal oxide contacted with the magnesium nitride, for producing the Al-based composite material impregnated with Al alloy reinforcing material in a state that allowed expose at least a portion the metal reinforcement by the reducing action of the magnesium nitride Process,
A step of forming this Al-based composite material by an extrusion method on a cylindrical member having irregularities on the outer periphery and having the same inner diameter as the brake drum;
The cylindrical member, a step Ru obtain friction material of the annular cut to a width corresponding to the brake drum,
Heating the annular friction material to a temperature higher than the mold by a predetermined temperature;
Cooling the heated friction material after setting it in the mold, and attaching the friction material to the mold;
A step of casting the Al alloy as a back-up material into the closely- fitted friction material ;
After wrapped friction material cast in an Al alloy, a manufacturing method of the brake drum, wherein the Ru step and Tona removing the friction material with cast wrapped Al alloy from the mold.
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