JPH05106666A - アルミニウム合金製ブレーキドラム - Google Patents

アルミニウム合金製ブレーキドラム

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JPH05106666A
JPH05106666A JP26951091A JP26951091A JPH05106666A JP H05106666 A JPH05106666 A JP H05106666A JP 26951091 A JP26951091 A JP 26951091A JP 26951091 A JP26951091 A JP 26951091A JP H05106666 A JPH05106666 A JP H05106666A
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JP
Japan
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aluminum alloy
brake drum
state
performance
cast iron
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JP26951091A
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English (en)
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Shigeru Akiyama
茂 秋山
Tadayoshi Nakamura
忠義 中村
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Daihatsu Motor Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Daihatsu Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 セラミック粒子が分散されたアルミニウム合
金からなるブレーキドラム。 【効果】 従来の鋳鉄製ブレーキドラムにくらべて、大
巾な軽量化が図られると共に、性能面では遜色のないブ
レーキドラムがえられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム合金製ブレ
ーキドラムに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用ドラムブレーキのブレーキドラ
ムとしては従来より鋳鉄製のものが一般的に使用されて
いる。
【0003】近時自動車の軽量化を目的としてブレーキ
シューとの摺動部に鋳鉄製ライナーを鋳ぐるんだアルミ
ニウム合金製ブレーキドラムが提案されている(たとえ
ば特開昭58-217833 号公報参照)。
【0004】しかしながら、かかる鋳ぐるみブレーキド
ラムは製造が煩雑で作業性、生産性などに劣るうえに、
アルミニウム合金と鋳鉄の熱膨張率の違いから設計上の
制約や耐久信頼性に問題があり、実用化が進んでいない
のが現状である。また厚い鋳鉄製ライナーを用いるため
軽量化効果もその分だけ減少する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記の鋳ぐるみブレー
キドラムの問題点を解消し、しかもより軽量化を達成し
ようとすると、ブレーキドラム全体をアルミニウム合金
でつくることが考えられるが、このような全アルミニウ
ム合金製のブレーキドラムではブレーキドラムに要求さ
れる諸性能、たとえばブレーキシューとの摩擦による
発熱に対する耐熱性、耐久摩耗性、真円度の維持な
どを満足させることができない。
【0006】すなわち、の点については、ブレーキド
ラム全体をアルミニウム合金とすると、放熱性はよいも
のの、耐熱クリープ性が劣り耐熱性が不足する。の点
については、アルミニウム合金は元来耐摩耗性のすぐれ
たものではないので、耐久摩耗性が劣る。の点につい
ては、アルミニウム合金の熱膨張係数が大きいことと剛
性が低いことにより制動時に真円度が狂いやすい。
【0007】本発明は、前記の点に鑑みて、鋳鉄ライナ
ーを用いることなく、しかも全アルミニウム合金製とし
たばあいの前記のごとき不具合が解消された軽量で製造
が容易なアルミニウム合金製ブレーキドラムを提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、セ
ラミック粒子が分散されたアルミニウム合金からなるブ
レーキドラムに関する。
【0009】
【作用および実施例】前記構成によるときは、つぎの作
用効果が奏される。
【0010】鋳鉄ライナー鋳ぐるみ品にくらべて、製造
が容易であり、かつ軽量化効果が大きい。またライナー
と本体との熱膨張率の違いに起因する耐久信頼性低下の
問題も少ない。さらに全体が熱伝導率の大きなアルミニ
ウム合金であるため、放熱性が良好であり、フェード現
象を抑制できる。
【0011】また全アルミニウム合金製とくらべると、
前記の点については、セラミック粒子が全体に分散さ
れているため耐熱性が向上する。
【0012】前記の点については、セラミック粒子の
存在によりアルミニウム合金マトリックス材の耐摩耗性
が向上される。
【0013】さらに前記の点については、セラミック
粒子が補強材として作用するためアルミニウム合金マト
リックス材の強度が向上され、それによって変形に対す
る抵抗性が大きくなり真円度が維持される。
【0014】しかして本発明によるときは、性能面では
従来の鋳鉄製ブレーキドラムと遜色なく、しかも大巾に
軽量化されたブレーキドラムがえられる。
【0015】つぎに本発明を具体的に説明する。
【0016】本発明のブレーキドラムにおけるマトリッ
クス材としてのアルミニウム合金としてはとくに制限さ
れず各種のものが使用可能であり、たとえば鋳造用アル
ミニウム合金、ダイキャスト用アルミニウム合金が用い
られる。とくに高速車用、重量車用ではより耐熱性の高
い合金を用いるのが望ましいが、低速車や軽量車ではこ
の限りでない。なお、セラミック粒子の種類、粒径、形
態や含有率に応じて合金の種類を選定すればよい。
【0017】前記アルミニウム合金マトリックスに分散
されるセラミック粒子もとくに制限されず各種のものが
使用可能であり、たとえばアルミナ、SiC、スピネ
ル、ケイ酸アルミニウム、ガラス粉末などの粒状体やS
iCウイスカー、アルミナ短繊維などの繊維状のものな
どがあげられる。アルミニウム合金との比重差が小さい
(溶湯時に重いと沈降しやすい)あるいは耐摩耗に関し
比較的硬度が高いという点からアルミナ、SiCなどが
好ましい。
【0018】セラミック粒子の形態も粒状、リン片状、
繊維状のいずれであってもよい。粒状体については平均
粒径が1〜40μmのものが望ましい。平均粒径が40μm
より大きいと、切削加工が難しくなり、一方1μmより
小さいと、加工はしやすいが、溶湯粘度が上昇し、流動
性が悪くなり成形しにくくなる。また繊維状のものでは
溶湯粘度が粒状体より高くなり成形しにくい傾向にあ
る。したがってこのばあいは要求性能によって適宜その
含有量を変えるのが望ましい。
【0019】セラミック粒子の含有量はえられる複合ア
ルミニウム合金の粘性、加工性、性能面を考慮して決定
される。一般的傾向として粒子サイズの大きいものを使
用すると同じv/v%で粘性が低く含有量を上げること
ができるが、加工性に問題を生じる。粒子サイズの小さ
い粒子を使用すると粘性が高くなり、鋳造しにくい傾向
にある。このようにセラミック粒子の含有量は一概に規
定しがたいが、通常5〜40v/v%(えられる複合アル
ミニウム合金に対する値、以下同様)の範囲が好まし
い。
【0020】セラミック粒子の含有量が前記範囲より多
いと、一般的に分散性、鋳造性、加工性がわるくなる傾
向にあり、一方前記範囲より少ないと必要な耐熱性、耐
摩耗性、強度がえられない傾向にある。
【0021】本発明において所期の目的を達成するため
にはセラミック粒子が均一に分散されたアルミニウム合
金をうることが重要である。
【0022】一般にセラミック粒子は溶融アルミニウム
合金との濡れ性がわるいので、単にセラミック粒子を溶
融アルミニウム合金に混合しただけでは分散性がわる
く、セラミック粒子が均一に分散された複合アルミニウ
ム合金がえられがたい。
【0023】セラミック粒子が均一に分散された複合ア
ルミニウム合金をうるには、たとえば金属カルシウムを
溶融アルミニウム合金に添加したのちセラミック粒子を
混合する方法(特公平3-19290 号公報参照)が好ましく
採用される。
【0024】具体的には、たとえばアルミニウム合金を
溶解後融体を撹拌しながら所定量の金属カルシウムを添
加し、撹拌を続けながら、ガイドパイプのついたホッパ
ーからセラミック粒子の適量を投入することにより容易
に製造できる。その際ルツボとしては通常のように黒鉛
製のものが、撹拌棒としては鉄製のものが使用できる。
【0025】セラミック粒子は一度に投入してもよい
が、通常は分散状態を観察しながら少量づつ添加し、多
量に入ったときはつぎの粒子を入れないで撹拌を続ける
かあるいは撹拌速度を上げるか、いずれにしても溶湯表
面に浮いている粒子がなくなるようにし、そののちつぎ
の粒子を添加するのが好ましい。粒子の形態や添加量に
よっては粘性が大きく上昇するばあいがあるので、この
ようなばあいは分散状態を確認しながら投入するのがと
くに好ましい。前述のごとく一般に繊維状のセラミック
粒子のばあいは粒状のものにくらべて同じ添加量で粘性
の上昇が大きい。
【0026】カルシウムは多く用いても分散性向上効果
はそれほど向上しないし、コスト的にも不利になる。し
たがって、セラミック粒子を均一分散しうる最少限の量
で用いるのが好ましく、この量はセラミック粒子の種
類、形態、量などによりかわるので、実験的に決めるの
がよい。カルシウムの量が少なすぎると分散性向上効果
が期待できない。通常カルシウムの使用量はアルミニウ
ム合金の1〜10重量%、なかづく3〜6重量%が好まし
い。
【0027】分散操作はアルミニウム合金の通常の融体
温度である700 〜800 ℃で実施できる。
【0028】前記の分散方法によるときはセラミック粒
子をアルミニウム合金に約40v/v%まで均一に分散す
ることができる。
【0029】前記の方法以外で製造されたセラミック粒
子分散複合アルミニウム合金で本発明で使用しうるもの
としては、たとえばデュラルキャン(Duralcan:アルキ
ャンアルミニウム社の登録商標)の名称で市販されてい
るものがある。このものはSiCまたはAl2 3 を分
散した複合アルミニウム合金である。
【0030】前記のセラミック粒子分散複合アルミニウ
ム合金からブレーキドラムを鋳造するには、重力鋳造
法、ダイキャスト法、加圧鋳造法(スクイズ法)のいず
れの方法でも行なうことができる。一般に重力鋳造法や
ダイキャスト法では粘性の高いものでは鋳造が困難であ
る。そのばあいには、たとえば砂型では注入湯口やオー
バーフロー口の径を大きくするなどの対策を講ずること
によって実施できる。
【0031】えられた鋳造品は必要に応じて熱処理を施
してもよい。ボイドレスあるいは小さいボイドを含有す
るものであれば、マトリックス材のアルミニウム合金の
ばあいと同条件で熱処理を行なうことができる。
【0032】鋳造品の摺接面などを切削、研磨加工する
ことによりブレーキドラムがえられる。
【0033】つぎに実施例をあげて本発明を説明する。
【0034】実施例1 デュラルキャンA356-T6[アルミニウム合金にSiC
(粒状体、平均粒径14μm)を20v/v%含有するも
の]から重力鋳造法でブレーキドラムを製造した。
【0035】砂型は通常の材質を用いて作製したが、成
形性を確保するため湯入口、出口をそれぞれ直径80mm×
長さ150mm ×5本とし、通常より大きく設定した。
【0036】融体の粘性が高いため、気泡巻き込み防止
のために湯くみとり以外は撹拌せず、湯くみとり時に杓
で数回軽くまぜる程度とした。SiCとアルミニウム合
金との反応を避けるために溶湯の温度は740 ℃とした。
溶湯200kg を用いて、10個の鋳造品をえた。
【0037】えられた鋳造品についてX線透過法でボイ
ドの有無を検査したところ、全数ボイドは検出されなか
った。
【0038】前記鋳造品に研削、研磨加工を施してブレ
ーキドラム(摺動面内径240mm )をえた。
【0039】このブレーキドラムの重量は2.2kg であ
り、同一サイズの従来の鋳鉄製ブレーキドラム(重量6.
0kg )にくらべて3.8kg の重量減であった。
【0040】前記ブレーキドラムについて、自動車規格
(Japanese Automobile StandardOrganization) C40
6 (P2 )に規定するブレーキドラム試験を行なった。
なお試験機慣性モーメントは3.5kg ・m・s2 とした。
その結果を鋳鉄製ブレーキドラムについての結果と併せ
てつぎに示す。
【0041】(1) キレツ、ワレの有無 キレツ、ワレなどの異常は認められなかった(鋳鉄製の
ものも同様)。
【0042】(2) 摩耗 摩耗は認められなかった(鋳鉄製のものも同様)。
【0043】(3) ドラム変形量 20μm(鋳鉄製のものにくらべてやや大きい)。
【0044】(4) ブレーキの効き 0.6 Gでのブレーキ効力係数(BEF)で比較したばあ
い、鋳鉄製のものとほとんど遜色なかった。
【0045】実施例2 マトリックスアルミニウム合金としてAC8A(Cu
0.9%、Si12%、Mg1.0%、Zn 0.1%、Fe 0.8
%、Mn0.1%、Ni 1.0%、Ti 0.2%、残部Al)
4kgを750 ℃で融解し、撹拌しながら金属カルシウムを
80g添加した。約10分間撹拌を継続したのち、Al2
3 粒子(粒状体、平均粒径8μm)を9v/v%になる
ように少量ずつ約10分間かけて添加した。さらに3分間
撹拌してアルミナ粒子が均一に分散された複合アルミニ
ウム合金の溶湯をえた。
【0046】同様な操作を繰返して合計100kg の溶湯を
製造した。
【0047】ついて実施例1と同様にして砂型を用い重
力鋳造法によりブレーキドラム5個を鋳造した。その際
砂型としては湯入口、出口をそれぞれ直径50mm×長さ10
0mm×5本としたものを用いた。溶湯の粘性はマトリッ
クスのアルミニウム合金にくらべてやや上昇した程度で
あり、流動性は良好であった。
【0048】えられた鋳造品についてX線透過法でボイ
ドの有無を検査したところ、全数ボイドは検出されなか
った。
【0049】前記鋳造品に研削、研磨加工を施してブレ
ーキドラム(摺動面内径146mm )をえた。
【0050】このブレーキドラムの重量は1.45kgであ
り、同一サイズの従来の鋳鉄製ブレーキドラム(重量4.
0kg )にくらべて2.25kgの重量減であった。
【0051】前記ブレーキドラムについて、実施例1と
同様にブレーキドラム試験を行なった。その結果を鋳鉄
製ブレーキドラムについての結果と併せてつぎに示す。
【0052】(1) キレツ、ワレの有無 キレツ、ワレなどの異常は認められなかった(鋳鉄製の
ものも同様)。
【0053】(2) 摩耗 摩耗は認められなかった(鋳鉄製のものも同様)。
【0054】(3) ドラム変形量 20μm(鋳鉄製のものにくらべてやや大きい)。
【0055】(4) ブレーキの効き 0.6 Gでのブレーキ効力係数(BEF)で比較したばあ
い、鋳鉄製のものとほとんど遜色なかった。
【0056】
【発明の効果】従来の鋳鉄製ブレーキドラムにくらべ
て、大巾な軽量化が図られると共に、性能面では遜色の
ないブレーキドラムがえられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 忠義 滋賀県蒲生郡竜王町大字山之上3000番地 ダイハツ工業株式会社滋賀テクニカルセン ター内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック粒子が分散されたアルミニウ
    ム合金からなるブレーキドラム。
JP26951091A 1991-10-17 1991-10-17 アルミニウム合金製ブレーキドラム Pending JPH05106666A (ja)

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JP26951091A JPH05106666A (ja) 1991-10-17 1991-10-17 アルミニウム合金製ブレーキドラム

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JPH05106666A true JPH05106666A (ja) 1993-04-27

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6390250B1 (en) * 1999-02-12 2002-05-21 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Rotary friction member, and process for producing the same
DE10209001A1 (de) * 2002-02-28 2003-09-25 Bosch Gmbh Robert Trommelbremse
KR20030083148A (ko) * 2002-04-19 2003-10-30 현대자동차주식회사 자동차용 브레이크 드럼의 제조 방법 및 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0347945A (ja) * 1989-07-14 1991-02-28 Railway Technical Res Inst 鉄道車両用ブレーキディスク材料

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