(57)【要約】【解決手段】鋳包んだブレーキドラム１６は、外周面２３に微細な凹凸を有する。微細な凹凸を比表面積３０〜５０ｃｍ２／ｃｍ２の範囲に形成した。微細な凹凸の表面粗さを７０〜１５０μｍとした。凹凸を形成するショットブラスト工程では、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒を使用し、ショット粒に角錐形状のアルミナ粒を用いた。【効果】微細な凹凸を形成する前の表面積より外周面の表面積を３０〜５０倍に増加させ、放熱を向上させることができる。表面粗さを７０〜１５０μｍとすることで、外周面の表面積を増加させ、放熱を向上させることができる。４５０〜６５０μｍのショット粒で凹凸の均一化を図ることができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラム式ブレーキに用いるアルミニウム基複合材製ブレーキドラムであって、
平滑な面の表面積を分母とし、凹凸を含む面の表面積を分子として求めた値を比表面積というときに、
前記ブレーキドラムは、外周面に微細な凹凸を比表面積３０〜５０ｃｍ２／ｃｍ２の範囲に形成したことを特徴とするアルミニウム基複合材製ブレーキドラム。
【請求項２】
前記微細な凹凸の表面粗さを７０〜１５０μｍとしたことを特徴とする請求項１記載のアルミニウム基複合材製ブレーキドラム。
【請求項３】
アルミニウム製ホイールハブに鋳包むのに際し、外周面をショットブラストで粗面にするアルミニウム基複合材製ブレーキドラムの製造方法であって、
前記ショットブラスト工程では、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒を使用したことを特徴とするアルミニウム基複合材製ブレーキドラムの製造方法。
【請求項４】
前記ショット粒は、角錐形状のアルミナ粒であることを特徴とする請求項３記載のアルミニウム基複合材製ブレーキドラムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両または自動二輪車のドラム式ブレーキに用いるアルミニウム基複合材製ブレーキドラム及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブレーキにはドラム式ブレーキとディスク式ブレーキがある。
ディスク式ブレーキのディスクにアルミニウム基複合材を使用したものには、例えば、特開平９−２７９２７０号公報「耐摩耗性、耐熱性および耐食性を備えた軽量なＡｌ基複合部材」に示されたものがある。
次に、ドラム式ブレーキのブレーキドラムについて説明する。
【０００３】
図９は従来のブレーキドラムを備えた車輪の断面図であり、車輪１００は、ホイールハブ１０１にワイヤスポーク１０２・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）にてリム１０３を取付け、このリム１０３にタイヤ１０４を嵌め、車軸１０５にてフォーク１０６，１０６に回転自在に取付けたものであり、ホイールハブ１０１に、次の構成からなるドラム式ブレーキ１１０を備える。
【０００４】
ドラム式ブレーキ１１０は、ホイールハブ１０１の内周面に嵌合したブレーキドラム１１２と、ホイールハブ１０１の側面を塞ぐように配置したカップ部材１１３と、このカップ部材１１３に取付けたブレーキシュー１１４と、このブレーキシュー１１４をブレーキドラム１１２に押圧する作用をなすカムピン１１６、レバー１１７およびブレーキワイヤ１１８とからなる。
すなわち、ブレーキワイヤ１１８の引き作用でレバー１１７およびカムピン１１６を廻し、ブレーキシュー１１４をブレーキドラム１１２に押しつけることで、制動を掛ける形式のブレーキをドラム式ブレーキと呼ぶ。
ホイールハブ１０１の材質は、アルミニウム合金である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
制動時には、ブレーキドラム１１２とブレーキシュー１１４との間で摩擦による熱が発生する。上記図９の従来のブレーキドラム１１２では、発生した熱は、ホイールハブ１０１の外周面から逃げるが、出力が大きいエンジンを搭載した自動二輪車の場合、より放熱性のよいドラム式ブレーキの開発が望まれていた。
【０００６】
放熱性を高めるために、外面に溝を加工した構造もあるが、溝を有する構造にすると、溝の機械加工に手間がかかる。
また、外面に溝を加工すると、ブレーキドラムの素材の肉厚を厚くする必要があり、ブレーキドラムの素材にアルミニウム基複合材を選択した場合、高価なアルミニウム基複合材の使用量が増加し、材料費が嵩む。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、放熱性の向上を図り、生産コストを削減するアルミニウム基複合材製ブレーキドラム及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【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、ドラム式ブレーキに用いるアルミニウム基複合材製ブレーキドラムであって、平滑な面の表面積を分母とし、凹凸を含む面の表面積を分子として求めた値を比表面積というときに、ブレーキドラムは、外周面に微細な凹凸を比表面積３０〜５０ｃｍ２／ｃｍ２の範囲に形成したことを特徴とする。
【０００９】
微細な凹凸を比表面積が３０〜５０ｃｍ２／ｃｍ２の範囲になるように形成したので、外周面の表面積は、微細な凹凸によって、微細な凹凸を形成する前の表面積より３０〜５０倍に増加し、放熱量が大きくなる。その結果、ブレーキドラムに発生した制動時の熱を微細な凹凸から効率よくホイールハブへ伝導することができる。
【００１０】
比表面積が３０ｃｍ２／ｃｍ２未満になると、外周面の表面積の増加は小さく、外周面からの放熱はあまり増加しない。
比表面積が５０ｃｍ２／ｃｍ２を超えると、凹凸の形成に手間がかかる。例えば、機械加工で凹凸を形成すると、ブレーキドラムの生産コストが嵩む。
つまり、制動時の放熱対策の観点から比表面積を３０ｃｍ２／ｃｍ２以上とし、生産コストの観点から比表面積を５０ｃｍ２／ｃｍ２以下とした。
【００１１】
請求項２は、微細な凹凸の表面粗さを７０〜１５０μｍとしたことを特徴とする。
表面粗さが７０μｍ未満になると、外周面の表面積の増加は小さく、外周面からの放熱の量はあまり増加しない。
表面粗さが１５０μｍを超えると、ショットブラストでの凹凸の形成は難しく、機械加工で凹凸を加工することになる。機械加工で凹凸を形成すると、ブレーキドラムの生産コストが嵩む。
つまり、所望の大きさの表面積を確保する観点から表面粗さを７０μｍ以上とし、生産コストの観点から表面粗さを１５０μｍ以下とした。
【００１２】
また、微細な凹凸の表面粗さを７０〜１５０μｍの範囲とすることで、凹凸の凹の深さを規制する。その結果、ブレーキドラムの厚さを大きく変えることなく、外周面の表面積を大きくすることができ、高価なアルミニウム基複合材の使用量を抑えることができる。
【００１３】
請求項３は、アルミニウム製ホイールハブに鋳包むのに際し、外周面をショットブラストで粗面にするアルミニウム基複合材製ブレーキドラムの製造方法であって、ショットブラスト工程では、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒を使用したことを特徴とする。
【００１４】
平均粒径が４５０μｍ未満になると、粒径が小さく、所望の形状（深さや直径）の凹凸を形成し難く、凹凸の均一化を図り難い。
平均粒径が６５０μｍを超えると、粒径が大きく、所望の形状（間隔や直径）の凹凸を形成し難く、凹凸の均一化を図り難い。
このような観点から、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒を使用したので、微細な凹凸の均一化を図りやすく、生産効率は向上する。
【００１５】
請求項４では、ショット粒は、角錐形状のアルミナ粒であることを特徴とする。
角錐形状の角でショット粒を楔のように外周面に打ち込むことで、所望の形状（深さや直径）の凹を形成しやすくする。
アルミナ粒を用いることで、アルミニウム製ホイールハブの材質およびブレーキドラムの材質と同等の材質とする。その結果、アルミナ粒がブレーキドラムの外周面に衝突した際に、凹にアルミナ粒が食い込んで残ったり、凹にアルミナ粒の破片が残ったりしても、鋳包んだ後にホイールハブとブレーキドラムとの間に介在するものは異材とならず、線膨張係数の違いによる剥離の起点はなく、剥離を防げる。
【００１６】
【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。
図１は本発明に係るアルミニウム基複合材製ブレーキドラムを用いたホイールハブの断面図であり、スポークホイールのホイールハブ１０ならびにドラム式ブレーキ１１を示す。
【００１７】
ホイールハブ１０は、中央の軸部１２と、この軸部１２の一端から一体に成形したドラム部１３と、このドラム部１３の外部に形成した放熱部１４およびハブ部１５と、ドラム部１３の内部に一体鋳造したブレーキドラム１６と、からなる。　ホイールハブ１０の材質は、例えば、アルミニウム合金（ＪＩＳ　ＡＣ２相当）である。
【００１８】
ドラム式ブレーキ１１は、ホイールハブ１０と、このホイールハブ１０の内部に納めたブレーキシュー１７，１８とを有する。
ブレーキシュー１７は、円弧状のシュー２１と、このシュー２１に接着したライニング２２とからなる。ブレーキシュー１８は、ブレーキシュー１７と同様であり、説明を省略する。
【００１９】
ブレーキドラム１６は、外周面２３がホイールハブ１０に一体的に密着したものであり、ホイールハブ１０とともに回転し、且つ、ホイールハブ１０とともに停止するものである。
【００２０】
図２は本発明に係るアルミニウム基複合材製ブレーキドラムを用いたホイールハブの斜視図であり、ホイールハブ１０と、ドラム式ブレーキ１１のブレーキシュー１７，１８と、シュー２１，２１と、シュー２１，２１にそれぞれ接着したライニング２２，２２と、ホイールハブ１０の中央の軸部１２と、ドラム部１３と、　ドラム部１３の内部に一体鋳造したブレーキドラム１６を示す。
【００２１】
図３は本発明に係るブレーキドラムの斜視図であり、ブレーキドラム１６は、既に説明したように、ホイールハブに接合する外周面２３と、ブレーキシューが押圧する内周面２４とからなり、厚さをｔ、幅をＷに設定したリング状のものである。
ブレーキドラム１６の材質は、アルミニウム基複合材である。
外周面２３は、微細な凹凸２５を形成した面で、微細な凹凸２５は、比表面積が３０〜５０ｃｍ２／ｃｍ２の範囲になるように形成した面である。
【００２２】
比表面積は、平滑な面の表面積を分母とし、微細な凹凸２５を含む面の表面積を分子として求めた値である。凹凸２５を含む面の表面積の測定は、例えば、ＢＥＴ法で実施する。平滑な面とは、表面粗さを例えば８μｍＲｙ（ＪＩＳ　Ｂ　０６０１）以下に形成した面である。
ここで、平滑な面の表面積をＡ（ｃｍ２），凹凸を含む面の表面積をＡｄ（ｃｍ２），比表面積をＡｒとしたときに、比表面積Ａｒは、Ａｒ＝Ａｄ／Ａである。
なお、ここでは、比表面積をｃｍ２／ｃｍ２で表わすこととする。
【００２３】
以上に述べた本発明に係るブレーキドラムの作用を次に説明する。
図４は本発明に係るアルミニウム基複合材製ブレーキドラムの作用図であり、図１の４部詳細図である。
ブレーキドラム１６は、外周面２３に微細な凹凸２５（山２６、谷２７）を比表面積Ａｒが３０〜５０ｃｍ２／ｃｍ２の範囲になるように形成した構造なので、微細な凹凸２５（山２６、谷２７）によって、外周面２３の表面積を微細な凹凸２５を形成する前の表面積より３０〜５０倍に増加させることができ、放熱を向上させることができる。その結果、ブレーキドラム１６に発生した制動時の熱３１を微細な凹凸２５（山２６、谷２７）の面から矢印▲１▼，▲１▼の如く効率よく放熱することができると同時に、ホイールハブ１０（ドラム部１３）へ熱を効率よく伝導することができる。従って、アルミニウム基複合材製ブレーキドラム１６の放熱性の向上を図ることができる。
【００２４】
比表面積Ａｒが３０ｃｍ２／ｃｍ２未満になると、外周面２３の表面積の増加は小さく、外周面２３からの放熱の量はあまり増加しない。
比表面積Ａｒが５０を超えると、凹凸２５の形成に手間がかかる。例えば、機械加工で凹凸２５を形成すると、ブレーキドラム１６の生産コストが嵩む。
つまり、制動時の放熱対策の観点から比表面積Ａｒを３０ｃｍ２／ｃｍ２以上とし、生産コストの観点から比表面積Ａｒを５０ｃｍ２／ｃｍ２以下とした。
従って、アルミニウム基複合材製ブレーキドラムの放熱性の向上を図ることができるとともに、生産コストを削減することができる。
【００２５】
また、比表面積Ａｒが３０〜５０ｃｍ２／ｃｍ２の範囲になるように形成するので、微細な凹凸２５の山２６の高さの規制値、谷２７の深さならびに間隔の規制値を厳しく（小さく）する必要がなく、微細な凹凸２５の形成作業は容易になり、生産コストを削減することができる。
【００２６】
次に、本発明に係るブレーキドラムの別実施の形態を示す。
図５は図３の別実施の形態図であり、上記図３、図４に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
ブレーキドラム１６Ｂは、ホイールハブに接合する外周面２３Ｂを有し、外周面２３Ｂに微細な凹凸３３を形成した。
微細な凹凸３３は、表面粗さＲｙを７０〜１５０μｍの範囲としたことを特徴とする。
【００２７】
別実施の形態のブレーキドラム１６Ｂでは、ブレーキドラム１６（図４参照）と同様の効果を発揮することができる。つまり、アルミニウム基複合材製ブレーキドラム１６Ｂの放熱性の向上を図ることができる。
【００２８】
微細な凹凸３３の表面粗さＲｙを７０〜１５０μｍの範囲とすることで、ブレーキドラム１６（図４参照）と同様の効果を発揮することができる。
表面粗さＲｙが７０μｍ未満になると、外周面２３Ｂの表面積の増加は小さく、外周面２３Ｂからの放熱の量はあまり増加しない。
表面粗さＲｙが１５０μｍを超えると、ショットブラストでの形成は難しく、機械加工で凹凸３３を加工することになる。機械加工で凹凸３３を形成すると、ブレーキドラム１６Ｂの生産コストが嵩む。
つまり、所望の大きさの表面積を確保する観点から表面粗さＲｙを７０μｍ以上とし、生産コストの観点から表面粗さＲｙを１５０μｍ以下とした。
従って、アルミニウム基複合材製ブレーキドラムの放熱性の向上を図ることができるとともに、生産コストを削減することができる。
【００２９】
また、微細な凹凸３３の表面粗さＲｙを７０〜１５０μｍの範囲としたので、凹凸３３の谷２７（図４参照）の深さは規制され、ブレーキドラム１６Ｂの厚さｔを大きく変えることなく、外周面２３Ｂの表面積を大きくすることができる。その結果、アルミニウム基複合材の肉厚を厚くする必要はなく、高価なアルミニウム基複合材の使用量を抑制することができる。従って、生産コストを削減することができる。
【００３０】
次に、本発明に係る表面粗さと比表面積の関係を補足説明する。
図６は、表面粗さと比表面積の関係を示したグラフであり、横軸を表面粗さＲｙとし、縦軸を比表面積Ａｒとしたものである。
表面粗さＲｙと比表面積Ａｒは比例する。
表面粗さＲｙ７０μｍのときの凹凸を含む面の表面積と比表面積Ａｒ３０ｃｍ２／ｃｍ２のときの凹凸を含む面の表面積とはほぼ同じである。
表面粗さＲｙ１５０μｍのときの凹凸を含む面の表面積と比表面積Ａｒ５０のときの凹凸を含む面の表面積とはほぼ同じである。
【００３１】
次に、本発明に係るブレーキドラムの製造方法について説明する。
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係るブレーキドラムの製造方法の素材工程説明図である。
（ａ）：まず、アルミニウム基複合材のビレット３９を製造する（例えば、特開２０００−２３３２７１参照）。その次に、アルミニウム基複合材ビレット３９をコンテナ４１に挿入し、ラム４２で押出すことにより、ダイス４３とマンドレル４４の間を通して、筒４５に成形する。
【００３２】
（ｂ）：押出し後の筒４５を所定幅Ｗに突切りバイト４６で突切り、アルミニウム基複合材のブレーキドラムの素材４７を得る。この素材４７をショットブラスト工程へ搬送する。
【００３３】
図８（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るショットブラスト工程およびブレーキドラムの鋳包み工程説明図である。（ｂ）は（ａ）のｂ部詳細図である。
（ａ）：ショットブラスト工程は、素材４７をターニング装置５１に固定し、ショットブラスト装置５２で外周面２３にショット粒５３を吹き付けることで微細な凹凸３３を形成し、ブレーキドラム１６（（ｃ）参照）を完成させる。
【００３４】
（ｂ）：ショット粒５３は、粉砕粉であり、平均粒径Ｄが４５０〜６５０μｍで、形状を角錐形状としたものである。
ショット粒５３の材質は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒である。
【００３５】
平均粒径が４５０μｍ未満になると、粒径が小さく、所望の形状（深さや直径）の凹（谷）を形成し難く、凹（谷）の均一化を図り難い。
平均粒径が６５０μｍを超えると、粒径が大きく、所望の形状（間隔や直径）の凹を形成し難く、凹の均一化を図り難い。
【００３６】
このようにショットブラスト工程では、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒５３を使用したので、凹凸３３の均一化を図ることができ、凹凸３３の加工は容易である。従って、生産コストを削減することができる。
【００３７】
ショット粒５３の形状は、角錐形状であり、角錐形状の角を楔のように外周面２３に打ち込むことで、所望の形状（深さや直径）の凹を形成しやすくする。
【００３８】
ショット粒５３の材質はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であり、ショット粒５３の材質をアルミナにすると、ブレーキドラムの素材４７の外周面２３にアルミナ粒を衝突させた際に、凹にショット粒５３が食い込んで残ったり、ショット粒５３の破片が残ったりしても、鋳包んだ後にホイールハブ１０（図１参照）とブレーキドラム１６（図１参照）の間に介在する材質は異材とならない。その結果、介在物の線膨張係数の違いにより生じるライナの剥離を防止することができる。
【００３９】
（ｃ）：ブレーキドラム１６，１６をブレーキドラムの鋳型５４内にセットし、ダイカスト機５５でアルミニウム合金の溶湯を充填する。
（ｂ）：ブレーキドラムを鋳包んだホイールハブの鋳物５６を得る。
【００４０】
尚、本発明の実施の形態に示した図３の微細な凹凸を含む面の表面積の算出に「比表面積」を用い、割合で表わしたが、算出法や表わし方は任意であり、換算した結果がほぼ同じであればよい。
図７、図８の製造方法に用いた装置や型は一例である。
【００４１】
【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では、ドラム式ブレーキに用いるアルミニウム基複合材製ブレーキドラムは、外周面に微細な凹凸を比表面積３０〜５０ｃｍ２／ｃｍ２の範囲に形成したので、微細な凹凸によって、外周面の表面積を微細な凹凸を形成する前の表面積より３０〜５０倍に増加させることができ、放熱を向上させることができる。その結果、ブレーキドラムに発生した制動時の熱を微細な凹凸から効率よく放熱することができると同時に、ホイールハブへ熱を伝導することができる。従って、アルミニウム基複合材製ブレーキドラムの放熱性の向上を図ることができる。
【００４２】
比表面積が３０ｃｍ２／ｃｍ２未満になると、外周面の表面積の増加は小さく、外周面からの放熱の量はあまり増加しない。
比表面積が５０を超えると、凹凸の形成に手間がかかる。例えば、機械加工で凹凸を形成すると、ブレーキドラムの生産コストが嵩む。
つまり、制動時の放熱対策の観点から比表面積を３０ｃｍ２／ｃｍ２以上とし、生産コストの観点から比表面積を５０ｃｍ２／ｃｍ２以下とした。
従って、アルミニウム基複合材製ブレーキドラムの放熱性の向上を図ることができるとともに、生産コストを削減することができる。
【００４３】
請求項２では、微細な凹凸の表面粗さを７０〜１５０μｍとした。
表面粗さが７０μｍ未満になると、外周面の表面積の増加は小さく、外周面からの放熱の量はあまり増加しない。
表面粗さが１５０μｍを超えると、ショットブラストでの凹凸の形成は難しく、機械加工で凹凸を加工することになる。機械加工で凹凸を形成すると、ブレーキドラムの生産コストが嵩む。
つまり、所望の大きさの表面積を確保する観点から表面粗さを７０μｍ以上とし、生産コストの観点から表面粗さを１５０μｍ以下とした。
従って、アルミニウム基複合材製ブレーキドラムの放熱性の向上を図ることができるとともに、生産コストを削減することができる。
【００４４】
また、微細な凹凸の表面粗さを７０〜１５０μｍの範囲としたので、凹凸の凹の深さは規制され、ブレーキドラムの厚さを大きく変えることなく、外周面の表面積を大きくすることができる。その結果、アルミニウム基複合材の肉厚を厚くする必要はなく、高価なアルミニウム基複合材の使用量を抑制することができる。従って、生産コストを削減することができる。
【００４５】
請求項３は、アルミニウム製ホイールハブに鋳包むブレーキドラムの外周面を粗面にするショットブラスト工程では、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒を使用した。
平均粒径が４５０μｍ未満になると、粒径が小さく、所望の形状（深さや直径）の凹凸を形成し難く、凹凸の均一化を図り難い。
平均粒径が６５０μｍを超えると、粒径が大きく、所望の形状（間隔や直径）の凹凸を形成し難く、凹凸の均一化を図り難い。
このような観点から、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒を使用したので、微細な凹凸の均一化を図ることができ、凹凸の加工は容易である。従って、生産コストを削減することができる。
【００４６】
請求項４では、ショット粒は、角錐形状であり、角錐形状の角でショット粒を楔のように外周面に打ち込むことで、所望の形状（深さや直径）の凹を形成しやすくする。
また、ショット粒は、アルミナ粒であり、アルミナ粒を用いることで、アルミニウム製ホイールハブの材質およびブレーキドラムの材質と同等の材質とする。その結果、アルミナ粒がブレーキドラムの外周面に衝突した際に、凹にアルミナ粒が食い込んで残ったり、凹にアルミナ粒の破片が残ったりしても、鋳包んだ後にホイールハブとブレーキドラムとの間に介在するものは異材とならず、線膨張係数の違いによる剥離の起点はなく、剥離防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルミニウム基複合材製ブレーキドラムを用いたホイールハブの断面図
【図２】本発明に係るアルミニウム基複合材製ブレーキドラムを用いたホイールハブの斜視図
【図３】本発明に係るブレーキドラムの斜視図
【図４】本発明に係るアルミニウム基複合材製ブレーキドラムの作用図
【図５】図３の別実施の形態図
【図６】表面粗さと比表面積の関係を示したグラフ
【図７】本発明に係るブレーキドラムの製造方法の素材工程説明図
【図８】本発明に係るショットブラスト工程およびブレーキドラムの鋳包み工程説明図
【図９】従来のブレーキドラムを備えた車輪の断面図
【符号の説明】
１０…ホイールハブ、１１…ドラム式ブレーキ、１６，１６Ｂ…ブレーキドラム、２３，２３Ｂ…外周面、２５，３３…微細な凹凸、５３…ショット粒、Ａｒ…比表面積、Ｄ…平均粒径、Ｒｙ…表面粗さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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