JP5495614B2 - シングルブレーキシューの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、シングルブレーキシューの製造方法に関する。

シングルブレーキシューは、ドラムブレーキの内部に組み込まれ、ブレーキライニング（以下、「ライニング」と言う。）を張り付ける金属部材であり、通常は、円弧の一部が切り欠かれた形状で、この切り欠かれた部分により、径を拡大、縮小し、制動力を発揮させる。

図１は、シングルブレーキシューの製造工程を示す、概略斜視図である。
シングルブレーキシューは、長尺の帯状鋼板１を、加工機に対して連続的に供給し、加工機が、先ずロール２により、帯状鋼板１の両側面を曲げ加工して２本のリブ３を形成し、次に三本ロール４により、連続的且つ螺旋状に曲げ加工を行う。
螺旋状に曲げられた加工品は、個々に切断された後に、螺旋状になっているため、リブ３が同一平面上にないことから、矯正加工によりリブ３を同一平面上となし、図２に示されるシングルブレーキシュー５となる。

シングルブレーキシューは、図２に示すように、後にライニングを張り付けるライニング張付面６と、このライニング張付面６に直交し、同一方向に延設される２本のリブ３とを備え、油圧シリンダー等（図示省略）により、シュー端部間距離７を広げることで、ライニングをドラム内面に当接させ、運動エネルギーを熱エネルギーに変換することで、ブレーキをかける。
また、シュー端部間距離７は、縮めることで、ライニングをドラム内面から離別させ、ブレーキを解除する。

特開平１−２６２０２４号公報 特開２０００−２８００２６号公報

先に述べた、三本ロールを用いた連続加工方法は、加工そのものが途切れることなく続くので、加工品の外径ばらつきが少ないというメリットがあるものの、図２に示すように一つ一つの部材に切断した際に、個々の加工品が螺旋状になっており、これを平面状にする加工が必要となる。

そこで、この平面状にする加工を行わなくて済むように、連続加工ではなく、一つ一つの部材を曲げ加工することが考えられるが、これであると外径ばらつきが大きくそのまま使用できない。
更には、近年のブレーキに対する要求は高まってきており、三本ロールを用いた連続加工であっても、外径寸法が要求値に入らないことがある。

本発明は、平面状加工を行うことなく、且つ、高い外径寸法要求にも対応可能な、シングルブレーキシューの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下のものに関する。
（１）ブレーキライニング張付面と、このブレーキライニング張付面に直交し同一方向に延設される２本のリブとを有するシングルブレーキシューの製造方法であって、一次加工として単位金属板に、最終成形品の直径未満となるロール加工を行い、二次加工として最終成形品の直径となる外径矯正加工を行う、シングルブレーキシューの製造方法。
（２）項（１）において、外径矯正加工が、その矯正直径を、一次加工直後の直径の１００．１〜１０２％とするシングルブレーキシューの製造方法。
（３）項（１）又は（２）において、一次加工が、単位金属板をプレス加工により、リブの曲げ成形及び金属板体両端部の湾曲部成形を行った後に行われる、シングルブレーキシューの製造方法。

本発明によれば、長尺の連続した帯状鋼板を使用することに代えて、一定長の単位金属板を用いることで、平面状にする加工を不要とし、外径寸法を、一次加工及び二次加工の二段階にすることで、高精度の要求にも耐えうる、シングルブレーキシューの製造方法を提供できる。
また、矯正直径を、一次加工寸法の１００．１〜１０２％とした場合は、材質の性状（物理特性）を変化させることが少なく、ブレーキに対する影響がない。
更に、プレス加工によりリブを形成するのであれば、溝成形ロール機を用いるよりも、少ないコストで加工を行え、両端を曲げることにより３本ロールにて、より曲げやすくなる。

従来のシングルブレーキシュー製造工程を示す、概略斜視図である。 図１に示す製造工程により製造された、シングルブレーキシューの斜視図である。 本発明のブレーキシューの、油圧シリンダー接合部成形初期工程を示す斜視図である。 図３に示すブレーキシューの、油圧シリンダー接合部を密着加圧させた斜視図である。 図４に示すブレーキシューの、窪み平滑工程を示す部分拡大図である。 本発明の単位金属板及び、この単位金属板のリブ・端部加工斜視図である。

＜シングルブレーキシュー＞
本発明にて述べるシングルブレーキシューは、ライニング張付面と、２本のリブを有する。
ライニング張付面は、後述するライニングを張り付ける部分であり、２本のリブは、シングルブレーキシューの強度を上げると共に、端部を変形させて油圧シリンダーと接続される。
シングルブレーキシューの材質は、特に限定されるものではないが、軟鋼、アルミニウム、真鍮、及び焼結合金等のような弾性変形可能な材料を用いることができ、特に軟鋼は強度が高いので好ましい。

＜ライニング＞
ライニングは、ドラムに押圧させることにより、運動エネルギーを熱エネルギーに変換し、制動するものであり、一般に「摩擦材」と呼ばれている。
ライニングの材質は、一般に公知の材料が用いられ、例えばスチール繊維、黄銅繊維、銅繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、フェノール繊維、セラミック繊維、ロックウール、チタン酸カリウム繊維、カーボン繊維等の繊維状物質を、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂にて成形したものである。
尚、上記ライニング材料の配合割合は、摩擦特性により異なり、適宜決定される。

＜リブ＞
リブは、ライニング張付面に直交し、同一方向に２本延設させるものであり、より具体的には、ライニング張付面の側方部位が、このライニング張付面とは逆方向に延設してある。
リブの材質は、特に制限されないが、１つの部材から、加工によりリブを形成できることから、ライニング張付面と、同一のものを用いることが好ましい。
リブの高さは、特に限定されるものではなく、ドラムブレーキ全体の大きさにもよるが、ライニング張付面の直径に対し、７％以上であることが、強度、油圧シリンダー等の部品組付を考えると、好ましい。

＜一次加工＞
シングルブレーキシューの加工は、一次加工と、二次加工との２つに分けられる。
一次加工とは、単位金属板に対し、最終成形品の直径未満となるロール加工することであり、より具体的には、ロール曲げ加工、回転引き曲げ加工、引張曲げ加工等を用いることができ、特に、ロール曲げ加工が、加工費がかからず好ましい。
シングルブレーキシューの製造方法としては、一次加工を最終成形品の直径を超えるものとし、二次加工において、直径を収縮させて、外径寸法を矯正する方法も考えられる。
しかしながら、このような方法では、一次加工（単位金属板を無限直径の円弧と考えると、無限直径円から有限直径円への収縮）と、二次加工（最終成形品の直径を超えるものから最終成形品の直径への収縮）の加工方向が、同じなので高精度の矯正効果が得られない。

＜二次加工＞
二次加工とは、一次加工での外径ばらつきを矯正するもので、機械的にシューを塑性変形領域迄、一次加工と逆方向に拡張した後、元に戻して外径寸法を矯正する。
二次加工では、一次加工直後の直径の１００．１〜１０２％とする矯正加工をすることが好ましく、この範囲で矯正することで、材質の性状（物理特性）を変化させることが少なく、最も重要なブレーキに対する影響が出にくい。
一次加工と逆方向に変形させると、バウシンガー効果により、降伏点（物体に力を加えた際に、物体の変形量が急激に増加し、復元しなくなる臨界点）が下がり変形させ易く、降伏点のばらつきも小さくなり一定寸法になりやすい。

＜油圧シリンダー接合部の形成＞
シングルブレーキシューの両端部は、シングルブレーキシューの径を変化させる、油圧シリンダーを接続するため、断面Ｍ字状に圧縮折曲成形することが好ましい（図５参照）。
圧縮折曲成形は、先ず図３に示すように、シングルブレーキシュー５のライニング張付面６の両端部を、ライニング張付面６に対して垂直且つ直線状に加重をかけ、更にリブ３の側面を、楔状のプレートで加圧して、断面Ｍ字状に成形する。
次に、図４に示すように、断面Ｍ字状になった部分を押し型で加圧して、２本のリブ３と、折れ曲がったライニング張付面６とを密着させる。
更に、図５に示すように、ライニング張付面６を折り曲げで形成された窪み８を、逆方向（ブレーキシューの内側から外側に向かう方向）から加圧して、ライニング張付面６を平滑にする。
その後、断面Ｍ字状になった部分の一部を切断して、シュー端部間距離７を、一定の寸法に加工する。これらの加工は、通常金型とプレスにより工程別に行う。

＜ライニングの張付＞
ライニング張付面へのライニングの張り付けは、固着による方法又は一体成形による方法があるが、このうち固着による方法については、例えば、リベット、接着剤等を用いることができる。これらの張り付けをする場合は、ライニング材の接着強度を上げるため、ライニング材を張り付ける前に、シングルブレーキシューのライニング張付面を、ローレット（ナーリング）加工や、ショットブラスト加工しておくことが好ましい。

＜プレス加工＞
プレス加工は、先に述べた一次加工の前に行われるものであり、リブの曲げ成形及び金属板体両端部の湾曲部成形を行う。シングルブレーキシューは、プレス成形を行うことにより、より安価に、より精度良く、後の加工を行うことができる。
リブの曲げ成形は、曲げ形状に合った溝型に金属平板をセットして、溝寸法から金属の板厚を差し引いた、溝寸法より小さな押し型で加圧して成形する。
金属板体両端部の湾曲部成形は、湾曲に加工した溝型と湾曲状の押し型で加圧して成形する。

以下、本発明の実施例について、直径１８２ｍｍのシングルブレーキシューを用いて説明する。
シングルブレーキシューの材質は、軟鋼板（新日本製鐵株式会社製、商品名：ＳＰＦＨ５９０、板厚：２．５ｍｍ）を使用した。
一次加工をする前、図６に示すように、４６．５ｍｍ幅の連続した帯状鋼板を、長さ５１７ｍｍ毎に切断して単位金属板９とし、プレスで断面コ字形状に曲げ加工し、端部に湾曲部１０を形成した。
コ字の寸法は、ライニング張付け面が幅２５ｍｍ、リブの長さが１５ｍｍ、コ字内面のリブの長さが１２．５ｍｍ、リブ先端の間の寸法は２０ｍｍとした。
端部の湾曲部の寸法は、両端部の端部先端から４０ｍｍを、外周Ｒ寸法で９１Ｒにした。

一次加工は、三本ロールにより外径寸法が、最終成形品の直径寸法（１８２ｍｍ）未満で、二次加工の矯正量が、１００．１〜１０２％以内となるように、直径：１７９〜１８１ｍｍに加工する。
外径寸法は、三本ロールに用いる、上ロールと下ロールとの回転軸間隔の調整で変動するが、一次加工の寸法管理範囲内で加工するために、一次加工終了後に外径寸法を測定し、その結果を回転軸間隔にフィードバックした。
より具体的に述べると、一次加工終了後の外径寸法（直径）が、１７９ｍｍ未満であれば、回転軸間隔を広げ、１８１ｍｍを超える場合には、回転軸間隔を狭めるようにする。

二次加工は、一次加工品の外径寸法が、最終成形品の直径寸法の許容範囲：１８１．３〜１８２．７ｍｍ（１８２±０．７ｍｍ）となるように、シングルブレーキシューの内周側に４本の拡張板を、シューの真円度が保持できる位置に押し当て放射状に同時に開いて、塑性変形領域迄シングルブレーキシューを拡張して、外径寸法を矯正した。外径寸法を１００．１〜１０２％矯正するためのシングルブレーキシューの拡張量の設定は、スプリングバックがあるので、外径寸法に応じて１００．１〜１０５％の範囲とした。

１００個のシングルブレーキシューについて、一次加工及び二次加工を行い、各々の加工における外形寸法ばらつきを測定した。
外径寸法の測定は、シューの開口部を手前に置いて中央部横方向の外径寸法をノギス（株式会社ミツトヨ製、商品名：ＡＢＳデジマチックキャリパＣＤ−２０ＣＸ）で計測した。
一次加工の外径寸法ばらつきは、１００個のシューを測定した結果、標準偏差σが、０．４であったが、二次加工では０．２になり、標準偏差σが、半分になって外径寸法精度が改善できたことを示した。

二次加工を終えたシングルブレーキシューは、先に述べた図３〜５に示すように、油圧シリンダー接合部を形成し、ライニング張り付け面をショットブラスト加工した。次に、洗浄して化成処理（燐酸鉄処理）を行い、プライマをコーティングした。
その後、熱硬化性樹脂を用いて、ライニング張付面にライニングを張り付けた。

１…帯状鋼板、２…ロール、３…リブ、４…三本ロール、５…シングルブレーキシュー、６…ライニング張付面、７…シュー端部間距離、８…窪み、９…単位金属板、１０…湾曲部

Claims (3)

1. ブレーキライニング張付面と、このブレーキライニング張付面に直交し同一方向に延設される２本のリブとを有するシングルブレーキシューの製造方法であって、一次加工として単位金属板に、三本ロールにより最終成形品の直径未満となるロール加工を行い、二次加工として最終成形品の直径となる外径矯正加工を行う、シングルブレーキシューの製造方法。
2. 請求項１において、外径矯正加工が、その矯正直径を、一次加工直後の直径の１００．１〜１０２％とするシングルブレーキシューの製造方法。
3. 請求項１又は２において、一次加工が、単位金属板をプレス加工により、リブの曲げ成形及び金属板体両端部の湾曲部成形を行った後に行われる、シングルブレーキシューの製造方法。

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