(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の型の凹部と第２の型の略円柱状凸部との間に構築される成形空間内に短円筒状の摺動部構成材を配置する工程と、その成形空間内に前記摺動部構成材と材質の異なる金属の溶湯を圧入する工程とを経て、短円筒状の摺動部構成材を金属で鋳ぐるんだ有底円筒状のブレーキドラムを製造する方法であって、
前記第２の型の略円柱状凸部の外周面には、各々が前記略円柱状凸部の軸心（ｘ）と平行な方向に延びる複数の保持突条が設けられており、
前記配置工程において、前記第２の型の略円柱状凸部の外周面に設けられた複数の保持突条により、これら保持突条の各々を前記短円筒状の摺動部構成材に対し線接触させて短円筒状の摺動部構成材を保持することにより、その摺動部構成材の内外周面が前記第１の型の凹部の内面からも前記第２の型の略円柱状凸部の外周面からも離間した状態で当該摺動部構成材を成形空間内に位置決めすることを特徴とするブレーキドラムの製造方法。
【請求項２】
前記各保持突条における第１の型側の先端部には、丸みが付与されていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキドラムの製造方法。
【請求項３】
前記配置工程では、前記第２の型の凸部外周面に設けられた複数の保持突条によって前記短円筒状の摺動部構成材を保持すると共に、前記第１の型の凹部内に突設された係合凸部によって当該摺動部構成材の軸方向位置決めを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキドラムの製造方法。
【請求項４】
前記溶湯圧入工程を経てから該溶湯が凝固した後、前記第１及び第２の型から取り外された鋳ぐるみ成形品の内周面に対して研削加工を施して前記摺動部構成材の内周面を露出させる工程を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の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、ドラム式ブレーキに用いるブレーキドラムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車輪と一体回転する有底円筒状の部材（ブレーキドラム）の内周面に摩擦部材（シュー）を押し付けて制動するドラム式ブレーキが知られている。当初、ブレーキドラムは鋳鉄単独で作られていたが、ドラム全体の軽量化を図るために短円筒状の鋳鉄製ライナー（摺動部構成材）をアルミニウムの中に鋳ぐるむアルミダイカスト成形が、ブレーキドラムの製造方法として一般化している（例えば、特開昭５８−２１７８３３号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のブレーキドラムの製造方法にも、いくつかの欠点があった。まず、鋳鉄製ライナーを鋳ぐるむには、アルミ溶湯を圧入する前にダイカスト成形装置の成形空間（凹型と凸型とを組み合わせることで構築される）内に鋳鉄製ライナーを予め位置決めする必要があるが、その際の位置決めは、有底円筒の内側形状を形成するための凸型の円柱状凸部の外周面に、短円筒状ライナーの内周面を直に接触させながら、当該凸型の円柱状凸部にライナーを嵌め込む（又は被せる）というものであった。鋳鉄製ライナーを凸型にスムーズに外嵌するためには両者の間に若干の隙間が必要となるが、その隙間が大きいと鋳鉄製ライナーの半径方向への位置決めが不安定となり、成形空間の軸心に対する鋳鉄製ライナーの軸心のずれ（偏心）が大きくなる虞れがある。鋳鉄製ライナーの偏心が許容限度を超えると、ダイカスト成形で得られるライナー鋳ぐるみアルミドラムの重量バランスがくずれ、制動性能等に悪影響が出る。
【０００４】
また、凸型の円柱状凸部表面と鋳鉄製ライナーとの間に僅かでも隙間（即ち空気層）を残した状態で成形空間内にアルミ溶湯を圧入すると、ライナーの外周面側と内周面側との間の圧力差が過大になる。その過大な差圧は、上記隙間をなくす方向にライナーを変形させたり、ライナー自体に割れを生じさせたりして、不良品の発生率を高める原因となる。本発明はかかる事情に鑑みてなされたものである。
【０００５】
本発明の目的は、成形空間内に短円筒状の摺動部構成材を正確に位置決めした状態でその摺動部構成材を異質な金属で鋳ぐるむことができると共に、製造の際に不良品の発生率を大幅に低減することが可能なブレーキドラムの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、第１の型の凹部と第２の型の略円柱状凸部との間に構築される成形空間内に短円筒状の摺動部構成材を配置する工程と、その成形空間内に前記摺動部構成材と材質の異なる金属の溶湯を圧入する工程とを経て、短円筒状の摺動部構成材を金属で鋳ぐるんだ有底円筒状のブレーキドラムを製造する方法であって、前記第２の型の略円柱状凸部の外周面には、各々が前記略円柱状凸部の軸心（ｘ）と平行な方向に延びる複数の保持突条が設けられており、前記配置工程において、前記第２の型の略円柱状凸部の外周面に設けられた複数の保持突条により、これら保持突条の各々を前記短円筒状の摺動部構成材に対し線接触させて短円筒状の摺動部構成材を保持することにより、その摺動部構成材の内外周面が前記第１の型の凹部の内面からも前記第２の型の略円柱状凸部の外周面からも離間した状態で当該摺動部構成材を成形空間内に位置決めすることを特徴とするブレーキドラムの製造方法である。
【０００７】
この方法によれば、第２の型の略円柱状凸部の外周面に設けられた複数の保持突条によって短円筒状の摺動部構成材を保持するため、短円筒状の摺動部構成材の軸心が成形空間の軸心（即ち最終製品の軸心）に一致するように、当該摺動部構成材を成形空間内に位置決めでき、最終製品の加工精度（特に重量バランス）を向上させることができる。
【０００８】
また、前記複数の保持突条による短円筒状の摺動部構成材の保持態様は、短円筒状の摺動部構成材の内外周面が保持突条以外の成形空間内壁部と接触しないように、摺動部構成材の外周面を第１の型の凹部の内面から離間させると共に、摺動部構成材の内周面を第２の型の凸部の外周面からも離間させるものである。このため、成形空間への金属溶湯圧入時には、摺動部構成材の外周面と第１の型の凹部の内面との間の空間（隙間）にも、摺動部構成材の内周面と第２の型の凸部の外周面との間の空間（隙間）にも等しく溶湯が入り込む。つまり、成形空間内を満たした金属溶湯が摺動部構成材の内外周面を押す力は互いに相殺され、摺動部構成材の内外で圧力差が生じないため、成形空間内での摺動部構成材の径方向への位置ずれが防止されると共に、溶湯圧入によって摺動部構成材に変形や割れが発生することが防止される。溶湯圧入後にその溶湯は凝固収縮することとなるが、摺動部構成材の内周面側と外周面側の両側に溶湯が入り込んでいるため、その溶湯の凝固収縮に起因した摺動部構成材の変形や割れも生じにくくなっている。
【０００９】
更に、この方法によれば、第２の型の略円柱状凸部の軸心の方向に、第１の型と第２の型とを接近離間させて型接合及び型開きが行われると共に、型開き後には同方向に沿って第２の型からの製品の取り外しが行われる。第２の型の略円柱状凸部の外周面に設けられた複数の保持突条の各々が、略円柱状凸部の軸心と平行な方向に延びることで、第２の型からの製品の取り外しが円滑化される。つまり、前記保持突条の各々は短円筒状の摺動部構成材に対し線接触する関係にあることから、金属溶湯の凝固後に第１及び第２の型を型開きした後で、第２の型の略円柱状凸部に対し咬着状態にある製品をその第２の型から取り外す際の抜型抵抗を低減させることができ、製品の型外しが円滑化される。
【００１０】
尚、この明細書において、「短円筒状」とは、直径よりも軸長が短い円筒形状をいい、リング形状をも含む概念である。また、第２の型の略円柱状凸部の外周面に設ける保持突条の数は、少なくとも３つであることが好ましい。保持突条が３つ以上あれば、第２の型の略円柱状凸部に対する短円筒状摺動部構成材の保持が安定し、金属溶湯の圧入時に位置ずれを起こす心配がない。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のブレーキドラムの製造方法において、前記各保持突条における第１の型側の先端部には、丸みが付与されていることを特徴とする。
【００１２】
この方法によれば、第１の型と第２の型とを離間させた状態で、第１の型側から第２の型の略円柱状凸部に対して短円筒状の摺動部構成材を外嵌する。各保持突条における第１の型側の先端部に丸みが付与されることで、第２の型の略円柱状凸部に対する摺動部構成材の外嵌がし易くなり、作業性が向上する。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のブレーキドラムの製造方法において、前記配置工程では、前記第２の型の凸部外周面に設けられた複数の保持突条によって前記短円筒状の摺動部構成材を保持すると共に、前記第１の型の凹部内に突設された係合凸部によって当該摺動部構成材の軸方向位置決めを行うことを特徴とする。
【００１４】
この方法によれば、成形空間内に短円筒状の摺動部構成材を配置する際に、第２の型の凸部外周面に設けられた複数の保持突条による径方向の位置決めと、第１の型の凹部内に突設された係合凸部による軸方向の位置決めとが同時に達成される。このため、成形空間内での摺動部構成材の位置決めに正確を期すことができ、製品の加工精度を向上させることができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のブレーキドラムの製造方法において、前記溶湯圧入工程を経てから該溶湯が凝固した後、前記第１及び第２の型から取り外された鋳ぐるみ成形品の内周面に対して研削加工を施して前記摺動部構成材の内周面を露出させる工程を更に備えることを特徴とする。
【００１６】
この方法によれば、摺動部構成材を成形空間内に位置決めした後、金属溶湯を圧入してから凝固させることで、摺動部構成材の外周面側のみならず内周面側にも金属が付着した内側肉付き状態の鋳ぐるみ成形品（中間製品）が得られる。この鋳ぐるみ成形品の内周面に対して研削加工を施して摺動部構成材の内周面を露出させることで、摺動部構成材がその本来の機能（即ち摩擦部材と接触して制動力を生むという機能）を発揮することが可能となり、最終製品としてのブレーキドラムが完成する。
【００１７】
なお、請求項１〜４において、「前記摺動部構成材が鋳鉄又は金属基複合材料（ＭＭＣ）から作られていること」又は「前記摺動部構成材と材質の異なる金属は、アルミニウム又はその合金であること」は好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図３（Ｂ）に示すような断面構造のブレーキドラム（最終製品）の製造方法に関する一実施形態を図面を参照して説明する。なお、最終製品としてのブレーキドラム３０は、短円筒状の摺動部構成材としての鋳鉄製ライナー３１をアルミニウム合金の肉部３２で鋳ぐるんだものであり、ほぼ有底円筒状をなす。このブレーキドラム３０は、図３（Ａ）に示すような断面構造の中間製品を得るためのダイカスト成形工程と、その中間製品に研削加工を施して図３（Ｂ）に示すような最終製品とする研削工程とを経て製造される。
【００１９】
図２に示すように、ダイカスト成形に使用する成形用金型装置は、第１の型としての固定型１０と、第２の型としての可動型２０とを備え、図示しない駆動機構により可動型２０は固定型１０に対して接近離間される。固定型１０は、可動型２０と対向する側において円柱をくり抜いたような形状の凹部１１を有している。他方、可動型２０は、固定型１０と対向する側において略円柱状の凸部２１を有している（図１参照）。略円柱状凸部２１の径は固定型の凹部１１の径よりも小さく設定されており、図２に示すように固定型１０と可動型２０とを接合することで、目的とする成形品（中間製品）の外形状に対応した内形状を持つ単一の成形空間Ｓが金型装置内に確保される。
【００２０】
固定型１０の側には、成形材料たるアルミニウム合金の溶湯を成形空間Ｓ内に圧入するための圧入機構１２が設けられている。他方、可動型２０の側には、型開き時に可動型２０に対して咬着状態にある中間製品を可動型２０から型抜きするための押出し機構２２（図示しない押出しピンを備える）が設けられている。かかる圧入機構１２及び押出し機構２２は成形用金型装置においては周知の機構であるため詳しい説明は省略する。本実施形態で使用する固定型１０及び可動型２０には、次のような構造的特徴がある。
【００２１】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、可動型２０の略円柱状凸部２１の外周面２１ａには、当該凸部２１の周囲に鋳鉄製ライナー３１を外嵌保持するための複数の保持突条としてのリブ２３（本実施形態では３条）が形成されている。これらのリブ２３は、略円柱状凸部２１の軸心ｘを等角度間隔（本実施形態では１２０度間隔）で取り囲むように配置されている。各リブ２３は軸心ｘとほぼ平行な方向に延びている。軸心ｘの延びる方向は、言うまでもなく固定型１０及び可動型２０が相対接近離間する方向である。各リブ２３の高さは、軸心ｘから各リブ２３の頂点までの距離が鋳鉄製ライナー３１の内半径に一致するように設定されており、軸心ｘから略円柱状凸部外周面２１ａまでの距離（即ち、凸部２１の半径）は鋳鉄製ライナー３１の内半径に満たない。更に、各リブ２３における固定型側の先端部はＲ形状に加工され、当該各先端部には丸みが付与されている。
【００２２】
他方、図２に示すように、固定型１０の凹部１１の底面には、複数の係合凸部としてのピン１３が突設されている（図２には２本のみ図示）。これら複数のピン１３は、軸心ｘ（固定型の凹部１１の軸心と可動型の凸部２１の軸心とは一致する）を等角度間隔で取り囲むように配置されている。軸心ｘからピン１３までの距離は、鋳鉄製ライナー３１の内周面の半径と外周面の半径との中間値に設定されている。つまり、各ピン１３は、可動型の凸部２１に保持された鋳鉄製ライナー３１の端面と対向する位置に配置されている。尚、ピン１３の数は、好ましくはリブ２３と同数又はそれ以上の数である。
【００２３】
次に、本実施形態のブレーキドラム３０の製造手順について説明する。
最初に、固定型１０から可動型２０を離間させた状態（型開き状態）で、可動型の略円柱状凸部２１に対して鋳鉄製ライナー３１が外嵌される（図１参照）。鋳鉄製ライナー３１は短円筒状又はリング状をなしており、そのライナー３１の後端部を略円柱状凸部２１の正面に対向配置した状態から当該ライナー３１を可動型２０に向けて差し込むことにより、略円柱状凸部外周面２１ａに突設された３つのリブ２３の周りに鋳鉄製ライナー３１が外嵌される。尚、各リブ２３の先端部には前述のように丸みが付与されているため、３つのリブ２３に対して鋳鉄製ライナー３１をスムーズに外嵌することができる。
【００２４】
鋳鉄製ライナー３１は、その内周面側を３つのリブ２３により支えられることで、ライナー３１の内周面が凸部外周面２１ａから離間した状態で凸部２１に対し保持される。この際、３つのリブ２３の協働的位置決め作用により、ライナー３１の軸心が略円柱状凸部２１の軸心ｘに一致するように、ライナー３１が凸部２１に対して正確に位置決めされる。
【００２５】
可動型２０に対する鋳鉄製ライナー３１の装着が完了すると、可動型２０が固定型１０に向けて移動され、図２に示すように両型１０，２０の型締めが行われる。この型締めの過程で、固定型の凹部１１に突設された各ピン１３が、可動型の凸部２１に外嵌されている鋳鉄製ライナー３１の前端部に当接すると共に、可動型２０の移動に伴い各ピン１３がライナー３１を可動型２０の本体に向けて押す。その結果、両型１０，２０の型締めが完了した時点で、可動型２０の本体と各ピン１３との間に鋳鉄製ライナー３１が挟まれる格好となり、軸心ｘに沿った方向での鋳鉄製ライナー３１の位置決め（軸方向位置決め）が達成される。
【００２６】
両型１０，２０の型締め完了により、成形用金型装置内には、鋳鉄製ライナー３１を包含した成形空間Ｓが構築される。上述のように、リブ２３及びピン１３の作用により、成形空間Ｓ内において鋳鉄製ライナー３１は正しく位置決めされる。なお、成形空間Ｓ内での鋳鉄製ライナー３１の保持態様は、図２に示すように、ライナー３１の外周面が固定型凹部の内周面１１ａから離間すると共に、ライナー３１の内周面が可動型凸部の外周面２１ａからも離間したものとなっている。即ち、リブ２３との接触部位を除いて、鋳鉄製ライナー３１の内外には所定の空間（又は隙間）が確保される。
【００２７】
続いて、圧入機構１２を作動させて、アルミニウム合金溶湯を金型装置の成形空間Ｓ内に圧入する。すると、鋳鉄製ライナー３１の内側及び外側に確保された空間（又は隙間）を含めて成形空間Ｓ内には等しくアルミ溶湯が行き渡り、当該成形空間Ｓを埋め尽くす。溶湯の圧入から所定時間の経過後、溶湯が固まった頃を見計らって両型１０，２０を型開きする。アルミニウム合金の凝固収縮の影響で成形品は可動型の略円柱状凸部２１に咬着し、型開き時、成形品は可動型２０に付着して出てくる。その後、押出し機構２２を作動させることで、可動型２０から成形品（中間製品）を取り外すことができる。この際、各リブ２３は、短円筒状ライナー３１に対して線接触の関係にあるため、成形品を可動型２０から取り外す際の抜型抵抗は比較的小さく、押出し機構２２による成形品の型外しはスムーズである。
【００２８】
可動型２０から取り外した直後の中間製品は、図３（Ａ）に示すように、鋳鉄製ライナー３１の内側にもアルミニウム合金の肉部３２が盛られた状態となっている。それ故、ライナー３１の内周面側に付いている肉部３２を削り取るため、中間製品の内周面に対して研削加工（及び、必要に応じて研削加工に続く研磨加工）が施される。かかる研削加工により、図３（Ｂ）に示すように鋳鉄製ライナー３１の内周面（即ち鋳鉄の地肌）が露出され、最終製品としてのブレーキドラム３０が得られる。なお、この研削加工により、ライナー内周面側の肉部３２は完全に削り取られるため、最終製品にはリブ２３の痕跡は一切残らない。
【００２９】
（効果）本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
本実施形態によれば、可動型の略円柱状凸部２１に突設した３つのリブ２３及び固定型の凹部１１に突設した複数のピン１３の作用により、成形空間Ｓ内で鋳鉄製ライナー３１を径方向にも軸方向にも正確に位置決めすることができる。それ故、かかるダイカスト成形を経て製造されるブレーキドラムは、特に軸心周りでの重量バランスに優れており、理想的な制動性能を発揮する。
【００３０】
また、ダイカスト成形時に、鋳ぐるみ対象となる短円筒状ライナー３１の内外の空間（又は隙間）に等しく金属溶湯が行き渡るようにしたので、成形空間Ｓを満たした溶湯が短円筒状ライナー３１の内外周面に及ぼす圧力は相殺される。このため、短円筒状ライナー３１の内側と外側とで、ライナー３１の変形や割れを生じさせるような圧力差（又は不均一な圧力分布）が発生せず、ダイカスト成形後の製品の形状や品質を良好に保つことができ、高い確率で良品を製造可能となる（つまり不良品の発生率が低い）。
【００３１】
（変更例）本発明の実施形態を以下のように変更してもよい。
・短円筒状の摺動部構成材としてのライナー３１は鋳鉄製に限定されるものではなく、シューとの組合せによって所望の制動能力を発揮し得る材料ならば何でもよい。例えば、金属母材としてのアルミニウム又はその合金と、補強材としての炭化ケイ素又はアルミナ等とからなるアルミニウム基複合材料等の金属基複合材料（ＭＭＣ）を用いてもよい。また、短円筒状の摺動部構成材を鋳ぐるむための金属は、アルミニウム合金以外の金属であってもよい。但し、最終製品たるブレーキドラムを軽量化するため、アルミニウム合金やマグネシウム合金に代表される軽金属を使用することが好ましい。
【００３２】
・前記リブ２３の数は、３つに限定されるものではなく、２つ又は４つ以上であってもよい。但し、摺動部構成材を支持する際の安定性及び位置決めの一義性を確保する上で、リブ２３の数は３つ以上とすることが好ましい。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように各請求項に記載のブレーキドラムの製造方法によれば、成形空間内に短円筒状の摺動部構成材を正確に位置決めした状態でその摺動部構成材を異質な金属で鋳ぐるむことができる。そして、製造の際に不良品の発生率を大幅に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】可動型の凸部に短円筒状ライナーを外嵌した状態を示し、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は前記正面図（Ａ）のＡ−Ａ線での部分断面図。
【図２】固定型に可動型を接合して成形空間を構築した状態の断面図。
【図３】（Ａ）は金型装置から型抜きした直後の中間製品の径方向断面図、（Ｂ）は前記中間製品に研削加工を施して得た最終製品の径方向断面図。
【符号の説明】
１０…固定型（第１の型）、１１…凹部、１１ａ…凹部の内周面、１３…ピン（係合凸部）、２０…可動型（第２の型）、２１…略円柱状凸部、２１ａ…略円柱状凸部の外周面、２３…リブ（保持突条）、３０…ブレーキドラム、３１…鋳鉄製ライナー（短円筒状の摺動部構成材）、３２…肉部（材質の異なる金属）、Ｓ…成形空間、ｘ…軸心。
【図１】
0003962276.tif 000002
【図２】
0003962276.tif 000003
【図３】
0003962276.tif 000004