JPH05187466A

JPH05187466A - ブレーキドラム

Info

Publication number: JPH05187466A
Application number: JP2062392A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ota; 厚太田; Minoru Uozumi; 稔魚住; Shigeki Tamura; 茂樹田村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-01-08
Filing date: 1992-01-08
Publication date: 1993-07-27

Abstract

(57)【要約】【目的】アルミニウム製ドラム本体と鋳鉄製ライナと
の界面結合強度の高いブレーキドラムを得る。【構成】鋳鉄製ライナ１４の外周面全周にホブ盤によ
り歯切加工を施して歯１６を形成した後、竪型加圧鋳造
装置によりライナ１４をアルミニウム溶湯で鋳ぐるみ鋳
造し、アルミニウム製ドラム本体１２の内周側に形成さ
れた歯１８とライナ１４の歯１６とが噛合結合したブレ
ーキドラム１０を得る。歯１６，１８の円弧歯厚，圧力
角，全歯丈，隙間，ドラム本体１２のセルサイズ等を適
正範囲で設定することにより、両者の結合強度が増し、
ブレーキ作動時の振動が減少する。特別な加工装置や鋳
造装置が不要であるため、製造コストが低くて済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はブレーキドラムに関する
ものであり、特に、アルミニウム製のドラム本体と、そ
のドラム本体の内周側に鋳ぐるまれた鋳鉄製ライナとを
備えたブレーキドラムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム製のブレーキドラムとし
て、例えば、特開昭５８−２１７８３３号公報に記載さ
れたものがある。このブレーキドラムは、鋳鉄製のライ
ナをアルミニウム溶湯で鋳ぐるみ鋳造することにより製
造される。アルミニウム製のドラム本体の内周側に鋳鉄
製ライナが鋳ぐるまれることにより、ドラム本体とライ
ナとが機械的に結合されるのである。また、アルフィン
処理を施すことにより、ドラム本体と鋳鉄製ライナとの
界面に化合物層を形成し、両者をさらに強く結合させる
ことも行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなブレーキドラムにおいては、ドラム本体とライナ
との結合強度が未だ不十分であり、ブレーキ作動時にド
ラム本体とライナとの界面に生じる剪断力に対応できな
いことがあるという問題があった。また、ライナをドラ
ム本体に鋳ぐるむのみでは、ライナとドラム本体との間
に無視し得ない隙間が生じ、ブレーキ作動時に振動が発
生し易いという問題もあった。また、アルフィン処理は
管理が難しく、時間を要し、作業能率が悪いという問題
があった。

【０００４】本発明は上記の問題に鑑み、アルミニウム
製のドラム本体と鋳鉄製ライナとの結合強度が高く、し
かも振動の発生を良好に抑制し得るブレーキドラムを安
価に得ることを課題として為されたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そして、本発明の要旨
は、アルミニウム製のドラム本体と、そのドラム本体の
内周側に鋳ぐるまれた鋳鉄製ライナとを含むブレーキド
ラムにおいて、ライナの外周面に歯を形成したことにあ
る。

【０００６】

【作用】鋳鉄製ライナの外周面に歯を形成した後、その
ライナをアルミニウム溶湯で鋳ぐるみ鋳造することによ
り、アルミニウム製のドラム本体の内周側に、ライナの
歯に対応する歯が形成され、ドラム本体の内周側とライ
ナの外周面とが強固に噛合結合した状態となる。

【０００７】

【発明の効果】したがって、ドラム本体とライナとの界
面の結合強度が従来に比較して十分高くなり、ブレーキ
作動時に発生する剪断力によって、ライナがドラム本体
に対して周方向に相対移動することが確実に防止され
る。また、ライナの歯の寸法や歯数等を適正な値に設定
しておけば、鋳造後のドラム本体とライナとの隙間を十
分小さくすることができ、ブレーキ作動時の振動を低減
させることができる。さらに、ライナの歯は通常のホブ
盤等により歯切加工して形成すればよく、アルフィン処
理をしなくても十分な結合強度が得られるため、鋳ぐる
み鋳造にも特別な鋳造装置を使用する必要がない。した
がって、製造を容易に行い得、設備コストおよび製造コ
ストを低く抑えることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１および図２において、１０はブレー
キドラムである。ブレーキドラム１０のドラム本体１２
はアルミニウム製であり、材質はＪＩＳＡＤＣ１２であ
る。また、ドラム本体１２のアルミニウム組織のセルサ
イズは約２０μｍとされている。

【０００９】ドラム本体１２の内周側には、材質がＪＩ
ＳＦＣ２０である鋳鉄製のライナ１４が鋳ぐるまれてい
る。ライナ１４は厚さ４ｍｍの円筒状を成し、外周面全
周に、インボリュート形状の歯１６が形成されている。
ライナ１４の歯１６の形状は、以下の通りである。円弧歯厚・・・・２．１ｍｍモジュール・・・２．１１７圧力角・・・・・２０° 全歯丈・・・・・２．５ｍｍ歯数・・・・・・１１７

【００１０】また、ドラム本体１２の内周側には歯１８
が形成されて、ライナ１４の歯１６と噛み合っており、
ドラム本体１２とライナ１４とが周方向および軸方向の
相対移動不能に結合されている。なお、ドラム本体１２
とライナ１４との隙間は１０μｍ以下とされている。な
お、ライナ１４の厚さが４ｍｍとされているのは、歯部
と歯溝部との剛性の差を小さく抑えるためであり、少な
くとも２ｍｍ以上とされることが望ましい。

【００１１】図３に拡大して示すように、ライナ１４の
各歯１６にはセミトッピングが施され、両角部２０が破
線で示す状態から、実線で示すように、半径０．５ｍｍ
の丸みが付けられており、ブレーキ作動時にドラム本体
１２に生じる応力集中が緩和されるようになっている。
なお、両角部２０に丸みを付ける代わりにＣ面取りして
もよい。

【００１２】上記ブレーキドラム１０の製造方法を説明
する。まず、ライナ１４を鋳造し、その外周面にホブ盤
により歯切加工を施すことにより、前記寸法のインボリ
ュート歯１６を形成する。各歯１６のセミトッピングを
行った後、竪型加圧鋳造装置により、ライナ１４をアル
ミニウム溶湯で鋳ぐるみ鋳造する。鋳造条件は以下の通
りである。溶湯温度・・・７３０°Ｃ鋳造圧力・・・３０ＭＰａ型温・・・・・１５０°Ｃ

【００１３】上記ブレーキドラム１０において、ドラム
本体１２とライナ１４との界面結合強度が最も高くなる
ような歯１６の寸法等を調べるために、テストピースを
製作して種々の試験を行った。その結果を図４〜図８に
示す。なお、テストピースは、ラックをその長手方向に
平行な直線のまわりに歯の側を外周側にして回転させた
場合の軌跡に相当する形状の鋳鉄製第一部材と、その第
一部材の外周をアルミニウムで鋳ぐるみ鋳造することに
より形成された筒状の第二部材とから成るものとし、両
者が相対移動するまで軸方向力を加えることにより、結
合強度を測定した。ドラム本体１２とライナ１４とを周
方向に相対移動させる力を加えることが難しいため、そ
れに代わるものとして上記テストピースを製作したので
ある。なお、第一部材の材質はＪＩＳＦＣ２０であり、
第二部材の材質はＪＩＳＡＣ２Ｂである。

【００１４】まず、テストピースの歯の円弧歯厚を変更
し、各歯厚における結合強度を測定する試験を行った。
なお、第一部材および第二部材の全歯丈を２ｍｍ，圧力
角を１０°とし、第二部材と第一部材との円弧歯厚の比
を１とした。試験の結果を図４に示す。図から明らかな
ように、円弧歯厚が１．５ｍｍ以下および４．５ｍｍ以
上の場合には結合強度が低下した。したがって、円弧歯
厚を１．５〜４．５ｍｍの間に設定することが望まし
い。

【００１５】次に、円弧歯厚を２ｍｍ，全歯丈を２ｍ
ｍ，歯厚比を１とし、圧力角を変更して結合強度を測定
する試験を行った。試験の結果を図５に示す。図から明
らかなように、圧力角が５°以上が望ましく、１０°以
上が特に望ましい。また、ブレーキドラム１０はブレー
キの作動により加熱され、高温となる。そこで、上記テ
ストピースを４００度に加熱した場合の第一部材の歯と
第二部材の歯との隙間と圧力角との関係を調べた。ブレ
ーキドラム１０の振動防止上、常温下においてはドラム
本体１２とライナ１４との隙間は１５μｍ以下とするこ
とが望ましいが、高温下においては、図６に示す試験結
果から明らかなように、アルミニウムと鋳鉄との熱膨張
差によって圧力角が大きくなるほど両歯の隙間が大きく
なる。これら２つの試験結果から、圧力角は５〜３０°
の間で設定することが望ましい。

【００１６】さらに、高温下ではアルミニウムの強度が
鋳鉄よりも低くなるため、アルミニウム製の第二部材の
歯と、鋳鉄製の第一部材の歯との円弧歯厚の比を、１〜
１．４とするがよいことが判明した。すなわち、ドラム
本体１２の歯１８の円弧歯厚をライナ１４の歯１６の円
弧歯厚と同じ大きさかそれよりやや大きくすることが望
ましいのである。なお、円ピッチは３〜９ｍｍ，モジュ
ールは０．９〜２．９の間で設定することが望ましい。

【００１７】また、円弧歯厚を２ｍｍ，圧力角を１０
°，歯厚比を１とし、全歯丈を変更して結合強度を測定
する試験を行った。試験の結果を図７に示す。図から明
らかなように、歯丈を１．５〜４．５ｍｍの間で設定す
ることが望ましい。

【００１８】第一部材近傍の第二部材、すなわち鋳鉄近
傍のアルミニウムの組織のセルサイズと強度との関係
を、図８に示す。図から明らかなように、セルサイズを
２５μｍ以下とすることが望ましく、そのためには、ド
ラム本体１２の鋳造時に１０ＭＰａ以上の加圧を行うこ
とが必要であることが判明した。

【００１９】また、鋳造時にアルミニウム溶湯に空気等
のガスが含まれると、ブレーキ作動時にドラム本体１２
が高温となった際、ガスが熱膨張してドラム本体１２の
強度が低下する恐れがある。そのため、ドラム本体１２
に含まれるガス量を、０．０５ｃｃ／ｇ以下とすること
が望ましい。

【００２０】この条件を満足するためのアルミニウム鋳
造方法として、竪型加圧鋳造法や高圧鋳造法等、鋳型に
アルミニウム溶湯を鋳込んだ後、溶湯に圧力を加えた状
態で凝固させる方法が好適であり、例えば、型締めと同
時に注湯，射出が行え、溶湯充填中の金型内の空気の排
出が容易な高圧鋳造機がある。また、竪型加圧鋳造法よ
り加圧力が低く設定され、射出時に金型内にガスを巻き
込む恐れのある従来のダイカスト法等は不適当である。

【００２１】以上の説明から明らかなように、本実施例
のブレーキドラム１０は、従来のブレーキドラムに比較
してドラム本体１２とライナ１４との界面の結合強度が
高くなり、しかもブレーキ作動時の振動を良好に回避し
得る。また、急ブレーキ作動時等の高温下でも、熱膨張
よりドラム本体１２とライナ１４との隙間が大きくなっ
て、両者の結合強度が低下したり、振動が生じたりする
ことが良好に防止される。また、本実施例においては、
通常のホブ盤によりライナ１４に歯切加工を施して歯１
６を形成することができるため、ライナ１４にホットブ
ローチ加工やフライス加工を施して特殊な形状の歯等を
形成する場合に比較して、ライナ１４を容易かつ安価に
製造することができる。さらに、本実施例のブレーキド
ラム１０の他、前記各試験結果により得られた適正な数
値の範囲内において、歯１６の寸法等を適宜変更するこ
とにより、ドラム本体とライナとの結合強度の高いブレ
ーキドラムを製造することができる。

【００２２】その他、当業者の知識に基づいて種々の変
形，改良を施した態様で、本発明を実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるブレーキドラムを示す
正面図（一部断面）である。

【図２】上記ブレーキドラムの正面断面図である。

【図３】上記ブレーキドラムのライナの歯部を拡大して
示す正面図である。

【図４】上記ブレーキドラムの歯の円弧歯厚と、ドラム
本体とライナとの結合強度との関係を示すグラフであ
る。

【図５】上記ブレーキドラムの歯の圧力角と、ドラム本
体とライナとの結合強度との関係を示すグラフである。

【図６】上記ブレーキドラムの歯の圧力角と、ドラム本
体とライナとの高温時の隙間との関係を示すグラフであ
る。

【図７】上記ブレーキドラムの歯の全歯丈と、ドラム本
体とライナとの結合強度との関係を示すグラフである。

【図８】上記ブレーキドラムのドラム本体のセルサイズ
と、ドラム本体とライナとの結合強度との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１０ブレーキドラム１２ドラム本体１４ライナ１６歯１８歯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム製のドラム本体と、そのド
ラム本体の内周側に鋳ぐるまれた鋳鉄製ライナとを含む
ブレーキドラムにおいて、前記ライナの外周面に歯を形成したことを特徴とするブ
レーキドラム。