自動車の足回り：ドラムブレーキの仕組みと種類
車を知りたい
先生、ドラムブレーキってどんなブレーキなんですか？ハイドロリックブレーキやエアブレーキとは違うんですか？
自動車研究家
いい質問だね！ドラムブレーキは、摩擦材をドラムに押し付けて車を止めるブレーキシステムだよ。ハイドロリックブレーキやエアブレーキは、そのブレーキを動作させるための力の種類なんだ。つまり、ドラムブレーキは構造、ハイドロリックとエアは動作方式の違いと言えるね。
車を知りたい
なるほど！じゃあ、ドラムブレーキにも種類があるんですか？
自動車研究家
そうなんだ。ドラムブレーキには、内拡式と外部収縮式がある。内拡式は主に一般的なブレーキとして、外部収縮式はパーキングブレーキとして使われることが多いよ。さらに、内拡式には効きの指標である制動内部効力係数によって、リーディングトレーリング式や2リーディング式などの種類があるんだ。
ドラムブレーキとは。
「ドラムブレーキ」とは、車輪と一緒に回転するドラムの内側または外側に摩擦材を押し当てて、その摩擦によって車の速度を落とすブレーキシステムです。ドラムの内側に摩擦材を押し当てるものを「内拡式ドラムブレーキ」、外側に押し当てるものを「外部収縮式ドラムブレーキ」と呼びます。
内拡式ドラムブレーキは、主にホイールの内側に取り付けられます。ブレーキの効き方に応じて、「リーディングトレーリング式」「2リーディング式」「2トレーリング式」「デュオサーボ式」など、いくつかの種類があります。それぞれの種類によってブレーキの効き具合を示す「制動内部効力係数」が異なるため、前輪と後輪で適切な制動力を得られるよう、最適な種類が選択されます。内拡式ドラムブレーキは、油圧を利用したブレーキシステムと空気圧を利用したブレーキシステムのどちらにも対応できるため、乗用車、トラック、バスなど、幅広い車種に採用されています。
一方、外部収縮式ドラムブレーキは、プロペラシャフトに作用し、主に駐車ブレーキとして使用されます。
ドラムブレーキとは？
ドラムブレーキとは、自動車の車輪の回転を遅くしたり停止させたりするための装置です。
ブレーキペダルを踏むと、油圧または機械的な力がドラムブレーキに伝わります。
ドラムブレーキは、車輪と一緒に回転する円筒形の「ドラム」と、その内側に配置された「ブレーキシュー」、そしてブレーキシューをドラムに押し付ける「ホイールシリンダー」などで構成されています。
ペダルを踏むと、ホイールシリンダーが作動し、ブレーキシューがドラムの内側に押し付けられます。
この摩擦によって車輪の回転を遅くしたり、停止させたりするのです。
内拡式と外部収縮式の構造の違い
ドラムブレーキは、回転するドラム（円筒形の部品）の内側に押し付けられることで制動力を発生させるブレーキシステムです。大きく分けて、内側から外側にシューと呼ばれる部品を押し広げる「内拡式」と、外側からドラムを締め付けるように動作する「外部収縮式」の2種類が存在します。
内拡式は、構造がシンプルで製造コストを抑えやすいというメリットがあります。そのため、軽自動車や小型車を中心に広く採用されています。一方、外部収縮式は、ドラムを両側から均等に締め付けるため、制動力が高く、安定した制動力を得やすいという特徴があります。そのため、大型車や重量のある車両に多く採用されています。
それぞれにメリット・デメリットがあるため、車両の特性や用途に合わせて使い分けられています。
内拡式ドラムブレーキの種類と特徴
内拡式ドラムブレーキは、その構造のシンプルさから、自動車の黎明期から広く採用されてきました。動作原理は、ホイールシリンダー内のピストンが油圧によって押し出され、ブレーキシューをドラムに押し付けることで制動力を発生させます。
内拡式ドラムブレーキは、大きく分けてリーディングトレーリング式、ツーリーディング式、デュオサーボ式の3つの種類に分類されます。
リーディングトレーリング式は、最も基本的な構造を持つ反面、制動力が片側に偏るという特徴があります。ツーリーディング式は、2つのリーディングシューを用いることで、制動力の偏りを改善したタイプです。
デュオサーボ式は、2つのシューが互いに押し付け合うことで制動力を増幅させる機構を備え、高い制動力を発揮します。
このように、内拡式ドラムブレーキは種類によって特徴が異なり、それぞれに利点と欠点があります。近年では、より高性能なディスクブレーキの普及により、ドラムブレーキは主に後輪に使用されるケースが増えています。
制動内部効力係数と制動力配分
ブレーキの性能を語る上で、制動内部効力係数と制動力配分は重要な要素です。
制動内部効力係数は、ドラムブレーキにおいては、ブレーキシューとドラム間の摩擦係数、シューのドラムへの押し付け力、ドラムの直径などによって決まります。この係数が大きいほど、少ないペダル踏力で大きな制動力を得られます。
一方、制動力配分は、車両の前輪と後輪にどれだけの制動力を配分するかを表します。前輪に制動力を集中させすぎると車輪がロックしやすくなる一方、後輪に集中させすぎると車両が不安定になる可能性があります。
最適な制動内部効力係数と制動力配分は、車両の重量、重心位置、速度、路面状況などによって変化します。そのため、自動車メーカーは様々な条件下でテストを行い、安全で安定した制動性能を実現するよう設計しています。
ドラムブレーキのメリット・デメリット
– ドラムブレーキのメリット・デメリット
自動車の制動装置であるブレーキには、ディスクブレーキとドラムブレーキの2種類が存在します。
ここでは、ドラムブレーキのメリットとデメリットについて解説します。
-# メリット
1. 構造が単純で安価
ドラムブレーキはディスクブレーキに比べて構造が単純であるため、製造コストが安く抑えられます。
そのため、軽自動車やコンパクトカーなど、価格を抑えることが求められる車種に多く採用されています。
2. 制動力が強い
ドラムブレーキは、ディスクブレーキに比べて制動力が強いです。
これは、ドラムブレーキの方が摩擦力が大きいためです。
特に、パーキングブレーキとして使用される場合に、その強みを発揮します。
3. 部品の寿命が長い
ドラムブレーキは、ディスクブレーキに比べて部品の寿命が長いです。
これは、ドラムブレーキの方が構造が単純で、摩耗する部品が少ないためです。
-# デメリット
1. 放熱性が悪い
ドラムブレーキは、ディスクブレーキに比べて放熱性が悪いです。
これは、ドラムブレーキは構造上、熱がこもりやすい形状をしているためです。
そのため、長時間のブレーキ操作や、連続したブレーキ操作を行うと、フェード現象と呼ばれる制動力の低下が起こりやすくなります。
2. 水や泥に弱い
ドラムブレーキは、ディスクブレーキに比べて水や泥に弱いです。
これは、ドラムブレーキは構造上、水や泥が侵入しやすい形状をしているためです。
水や泥が侵入すると、制動力の低下や異音の発生などの原因となります。
3. コントロール性が悪い
ドラムブレーキは、ディスクブレーキに比べてコントロール性が悪いです。
これは、ドラムブレーキは構造上、微妙なブレーキ操作が難しい形状をしているためです。