ドラムブレーキ

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オートバイ用のドラムブレーキを分解したところ.
自動車用のドラムブレーキの内部(リーディング・トレーリング式)

ドラムブレーキとは、自動車オートバイなどに使われるブレーキ方式の一種で、車輪と一緒に回転する円筒形ドラムの内側にブレーキシューを押し付け制動力を得るものである。

概要[編集]

ドラムブレーキはディスクブレーキと異なり、エンジン吸気負圧や油圧による倍力装置などに頼らずとも構造上 自己倍力作用(後述)を持ち、強い制動力を発揮する。この利点を生かし、大型のトラックバスの主ブレーキとして採用されている。また、コスト面で見るとディスクブレーキに対し低コストで製造できるうえ、ディスクブレーキよりも小型・軽量にできるため、乗用車では後輪用ブレーキとして多く採用されている。

4輪(総輪)ディスクブレーキの車種の中には、後輪側に駐車ブレーキ専用の小型機械式ドラムブレーキをディスクブレーキとは別に装備することがあり、これはドラム・イン・ディスク式(インナードラム式)と呼ばれる[1]

乾燥路面での制動性能に優れる反面、短所としてブレーキ内部に水分が入った場合の回復の遅さや、放熱性が悪くディスクブレーキよりフェード現象が起きやすいなどの点がある[2]。放熱性に関しては、ドラムをアルミ製にしたり、放熱フィンを設ける(アルフィン式ドラム)などでの対策である程度は改善できる。ドラムとシューのクリアランス(隙間)を一定に保つ、自動隙間調整機構がついていない車種の場合、シューの磨耗により隙間が大きくなると、シューの食い込み量が大きくなるため、初期制動力の立ち上がりが急激となり、素早い操作が難しくなる。このような症状に対し、「カックンブレーキ」という俗語がある。液圧式の場合、本格的な制動の前に、ブレーキペダルを極浅く、1 - 2回踏み込む(ダフる)ことで、それぞれの車輪のブレーキシューの隙間のばらつきを無くすことができ、「片効き」や、「カックン」を防ぐことができる。

排気量が660cc時代初期までの軽自動車には4輪(総輪)ドラムブレーキ車はよく見られた[3]が(特に軽トラックや軽ワンボックスなどの貨物車)、その後の車両重量の増加、安全性および動力性能の向上に伴い、前輪のみディスクブレーキ化[4]されていった。

二輪車では、小型スクーターやスーパーカブのようなビジネスモデルで前後輪とも使われている。中型以上のモデルでは、1970年代までは前後輪ともドラムブレーキであったが、四輪車同様の理由から前輪のみディスクブレーキに置き換えられた後、前後輪ともディスクブレーキ(前輪に2枚、後輪に1枚)の使用が標準となった。

自動車以外では、一部の鉄道車両路面電車での使用例がある。

種類[編集]

ドラムブレーキの方式は3種類ある。以下に示す。

外接式
ドラムの外周にシューを押し付ける方式。婦人用自転車(いわゆるママチャリ)によく用いられる。
内拡式
内接式とも言う。ドラムの内側(軸側)からシューを押し付ける方式で、自動車に装着されるドラムブレーキの主流となっている。
内外接式

内拡式ドラムブレーキの細分[編集]

シューとブレーキシリンダーの配置によって大きく以下のタイプに分けられる。

リーディング
リーディングシューのみのタイプである。シュー1つにつきブレーキシリンダーが1つ(=ドラムブレーキ1組につき2個のブレーキシリンダー)をもつ。ドラム1つにシューは2つあるのでツー・リーディングとも呼ばれる。2つのリーディングシューの自己倍力作用(後述)で、正転では大きな制動力が得られる反面、逆転時は自己倍力作用が働かないため、制動力は弱めとなる[5]。通常、大きな制動力が必要となる、前輪に用いられる。
リーディング・トレーリング
リーディングシューとトレーリングシューがペアとなったタイプである。シュー2つをブレーキシリンダー1つで作動させる。正転でツー・リーディングほどの制動力はないが、逆転でも正転と同じ制動力が得られる。
後退時や駐車ブレーキとしての役割を考慮し、後輪や、推進軸に用いられることが多い。
なお、大半の(二輪を含む)自動車の後輪用ドラムブレーキにリーディング・トレーリング式が用いられる理由としては、前進制動時には後輪制動力の依存が低いため、制動力が高いがシリンダーを2個装備するためコストの掛かるツーリーディング式よりもコストパフォーマンスに優れるリーディング・トレーリング式のほうがより適していることと、後退時や上り勾配での停止時に荷重のかかる後輪に、逆転時の拘束力が低いリーディング式を用いるのは危険なためである。
デュオツーリーディング 
通常のツーリーディングはブレーキシリンダーの片端にしかピストンを持たないが、これを両端に与えることで、正転・逆転共に自己倍力作用が働くようにしたタイプである。貨物車やバスの後輪に使われる。
ユニサーボ
上述のツーリーディングには2つのブレーキシリンダーが必要であるが、これを1つに減らし、代わりに可動式のリンクでシューを連結することで成立させた簡略形である。ツーリーディング同様、正転時のみ自己倍力作用が働く。低コストでありながら、ツーリーディング以上に強い自己倍力作用が得られるが、温度変化などによる摩擦力変動の影響に敏感であり、左右輪の制動力に不均衡を生じやすい問題がある。現在は採用例は少ない。
デュオサーボ
ユニサーボの発展型と言えるタイプで、正転・逆転共に強い自己倍力作用が働くが、ユニサーボと同様、制動力の変動が大きい問題を抱える。現在は採用例は少ない。

自己倍力作用(self-energizing、セルフサーボ)について[編集]

ドラムブレーキ内部の図。左右にシューがあり、下端がピボットに固定されているので上側がトーとなる。ドラム(上図には描かれていない)が反時計回りの場合、左のシューがリーディングシューとなる。

内拡式ドラムブレーキの構造、シューの呼び分け、制動時に起こる事象を簡単に説明する。内拡式ドラムブレーキのブレーキシューは、一端がピボットに留められていて、固定されていない他方を油圧なりカムの作用で外側に押し拡げてドラムに押し付けている。

ここでピボットに固定されたほうを「ヒール」、外に動くほうを「トー」と呼ぶ場合、迫ってくるドラムと(回転方向を矢印で示せばその矢印と)トーが向き合うのがリーディングシュー、ドラムが走り去る方向にトーが向いているのがトレーリングシューとなる。

リーディングシューは走行するドラムにトーが接触すると、自分からドラムに食い込む方向に動き、オペレーターの入力以上の仕事(制動)をする。これが自己倍力作用と呼ばれている。

このセルフサーボがある為、総輪ドラムブレーキの時代は倍力装置は装備されていなかったことが多い。

脚注[編集]

  1. ^ このような機構が存在するのは、自己倍力作用の無いディスク式サイドブレーキの拘束能力がドラム式サイドブレーキよりも劣る為である。インナードラムを採用する事でリアディスクの拘束能力不足を補う事が出来るが、構造が複雑化しコストアップに直結する為、小型車でリアディスクが採用されがたい一因となっている。
  2. ^ 普通乗用車、特に軽自動車レベルではそれほど問題にならない
  3. ^ ちなみに乗用、貨物(商用)に関わらず軽自動車で最後に総輪ドラムブレーキを採用したのはダイハツ・ミゼットIIである。
  4. ^ 一部の車種は前輪のみベンチレーテッドディスク化、また、ごく一部のスポーツタイプの軽自動車においては4輪ディスクブレーキ化された車種も存在する
  5. ^ 通常後退時は速度が低いため大きな問題とならないが、上り勾配途中の停止時に拘束力が不足する場合がある

関連項目[編集]