ドラムブレーキの仕組みと種類

ドラムブレーキの仕組みと種類

ドラムブレーキとは

ドラムブレーキは、回転する円筒形の部品、ドラムの内側に摩擦材を押し当てて、車の速度を落とす、あるいは停止させるための装置です。この摩擦材はブレーキシューという部品に取り付けられており、ブレーキペダルを踏むと、油圧や空気圧の力を使ってシューをドラムの内側に押し付けます。シューとドラムがこすれ合うことで摩擦熱が発生し、運動エネルギーが熱エネルギーに変換されることで、制動の働きが生まれます。

ドラムブレーキは古くから使われている方式ですが、いくつかの利点があるため、現在でも多くの車種、特に後輪ブレーキや駐車ブレーキとして活躍しています。まず、構造が単純なため、製造にかかる費用を抑えることができます。また、自己倍力作用と呼ばれる働きがあり、小さな力でも大きな制動力を得られるという特徴も持っています。これは、回転するドラムがシューを押し広げるように働くことで、制動力を増幅させる効果によるものです。

一方で、ドラムブレーキは放熱性が低いという欠点もあります。ブレーキを連続して使用すると、発生した熱がドラム内にこもりやすく、ブレーキの効きが悪くなるフェード現象が起こりやすくなります。また、水や泥などの影響を受けやすいという点もデメリットとして挙げられます。ドラムの内部に水や泥が侵入すると、ブレーキの性能が低下する可能性があります。

このように、ドラムブレーキは単純な構造で大きな制動力を得られるという長所を持つ反面、放熱性や環境の影響を受けやすいという短所も持ち合わせています。そのため、高速走行が求められる車種の前輪ブレーキには、放熱性に優れたディスクブレーキが採用されることが一般的です。しかし、製造コストの低さや自己倍力作用による高い制動力は大きなメリットであり、用途に合わせて現在も様々な車種で利用されています。

内拡式ドラムブレーキ

内拡式ドラムブレーキは、回転する円筒形の部品（ドラム）の内側に、摩擦材が付いたブレーキシューを押し付けることで制動力を発生させる仕組みです。このブレーキは、車輪の中にすっぽりと収まるため、場所を取らずに設置できるという利点があります。主に後輪に使われることが多く、小型車や軽自動車などでよく見られます。

内拡式ドラムブレーキには、ブレーキシューの動き方によっていくつかの種類があります。代表的なものとしては、まずリーディングトレーリング式があります。これは、回転するドラムの回転方向に対して、片方のブレーキシューはドラムに押し付けられる力が強まり（自己サーボ作用）、もう片方のブレーキシューは押し付けられる力が弱まる構造です。そのため、自己サーボ作用のある方をリーディングシュー、もう片方をトレーリングシューと呼びます。

次に、２リーディング式は、両方のブレーキシューがリーディングシューとして働くため、リーディングトレーリング式よりも強い制動力を得られます。ただし、ブレーキの効きが急になりやすいという特徴もあります。スポーツカーや一部の高級車などで採用されることがあります。

２トレーリング式は、両方のブレーキシューがトレーリングシューとして働くタイプです。制動力は弱くなりますが、ブレーキの効きが穏やかで、安定した制動力を得られるため、主に駐車ブレーキとして用いられます。

デュオサーボ式は、２つのリーディングシューを持つ構造で、リーディングトレーリング式よりも強力な制動力を発生させることができます。しかし、構造が複雑で調整が難しいため、現在ではあまり使われていません。

このように、内拡式ドラムブレーキには様々な種類があり、それぞれの特性に合わせて車種や用途に応じて使い分けられています。近年の自動車では、ディスクブレーキの普及が進み、ドラムブレーキは後輪を中心に採用されることが多くなっています。

外部収縮式ドラムブレーキ

外部収縮式ドラムブレーキは、その名の通り、ドラムの外側からブレーキをかける仕組みです。ドラムとは、車輪と一緒に回転する円筒形の部品です。このドラムの外側にバンド状の摩擦材が取り付けられており、これがドラムに押し付けられることでブレーキがかかります。摩擦材は、摩擦によって熱を発生させ、運動エネルギーを熱エネルギーに変換することで、車の速度を落とします。

この方式は、内側からドラムを広げてブレーキをかける内拡式に比べて、制動力は小さいです。これは、外部から締め付ける力が内側から広げる力よりも小さいためです。しかし、構造が非常に簡単であるという利点があります。部品点数が少なく、製造コストも抑えられます。また、整備も容易で、専門的な知識がなくても点検や調整がしやすいというメリットがあります。

外部収縮式ドラムブレーキは、そのシンプルな構造と信頼性から、主に駐車ブレーキとして使われています。駐車ブレーキは、車を停車させた状態に保つためのブレーキで、長時間しっかりと制動力を維持する必要があります。外部収縮式ドラムブレーキは、この用途に最適です。多くの場合、プロペラシャフトと呼ばれる、エンジンからの動力を車輪に伝えるための回転軸に取り付けられています。運転席にあるレバーやペダルを操作することで、ワイヤーやロッドを介してバンドが締め付けられ、プロペラシャフトの回転を拘束し、車を停車させます。

外部収縮式ドラムブレーキは、乗用車だけでなく、トラックやバスなどの大型車両にも広く採用されています。大型車両は、重量が大きいため、駐車ブレーキの制動力が不足すると、車が動き出して危険な場合があります。外部収縮式ドラムブレーキは、小型のものから大型のものまで、様々なサイズがあり、様々な車種に対応できるため、多くの車両で利用されています。

作動方式の種類

車を止めるための装置であるブレーキには、大きく分けて二つの種類があります。一つは、ドラムブレーキと呼ばれるもので、今回はこちらについて詳しく説明します。ドラムブレーキの中には、油圧式と空気圧式という、二つの作動方式があります。

まず油圧式について説明します。油圧式ブレーキは、ブレーキペダルを踏む力を、油の圧力に変換してブレーキを効かせる仕組みです。ペダルを踏むと、ブレーキオイルと呼ばれる油が、配管を通じてブレーキ装置に送られます。この油の圧力が、ブレーキシューと呼ばれる部品をドラムと呼ばれる円筒の内側に押し付けます。この押し付ける力によって摩擦が生じ、車が止まるのです。油圧式ブレーキは、比較的小さな力で大きな制動力を得られるため、乗用車に広く使われています。

次に空気圧式について説明します。空気圧式ブレーキは、圧縮した空気の力でブレーキを効かせる仕組みです。空気圧式ブレーキを搭載した車には、空気を圧縮するための装置が備えられています。ブレーキペダルを踏むと、圧縮された空気がブレーキ装置に送られ、ブレーキシューをドラムに押し付けます。油圧式と同様に、この摩擦によって車が止まります。空気圧式ブレーキは、油圧式よりも大きな制動力を得られるため、大型トラックやバスなど、重い車や多くの荷物を積む車に採用されています。これらの大型車は、乗用車に比べて止まるために大きな力が必要となるため、空気圧式ブレーキが適していると言えるでしょう。

このように、ドラムブレーキには油圧式と空気圧式の二つの作動方式があり、それぞれ異なる特徴を持っています。車の大きさや用途に合わせて、適切な作動方式が選ばれているのです。

利点と欠点

車は止まることも走ることも同じくらい大切です。そのため、ブレーキの仕組みはとても重要です。ここでは、ドラムブレーキについて、良い点と悪い点を詳しく見ていきましょう。ドラムブレーキは、ドラムと呼ばれる円筒の内側にブレーキライニングという摩擦材が押し付けられて、回転を止める仕組みです。

まず良い点としては、自己倍力作用という特徴があります。これは、ブレーキをかけるとドラムとライニングの摩擦で回転する力がさらにブレーキを強くかける力に変わる仕組みで、少ない踏力で大きな制動力を得られます。また、構造が単純で部品点数が少ないため、製造費用が安く済みますし、整備もしやすいという利点があります。部品が少ないということは、壊れにくいという利点にもつながります。

一方、悪い点もあります。ドラムブレーキは放熱性が悪く、ブレーキを連続して使うと熱がこもりやすく、ブレーキの効きが悪くなる「焼き付き」と呼ばれる現象が起こりやすいです。これは、下り坂などで連続してブレーキを使う際に特に注意が必要です。また、制動力の調整が難しいという側面もあります。ドラムブレーキは、踏み込む力に対する制動力の変化が急激になりやすく、微妙な力加減が難しいのです。さらに、水や泥に弱いという欠点もあります。ドラムの中に水や泥が入ると、摩擦力が弱まり、ブレーキの効きが悪くなってしまうのです。

このように、ドラムブレーキには良い点と悪い点の両方があります。最近では、ディスクブレーキという、円盤を挟み込むタイプのブレーキが主流となっています。ディスクブレーキは放熱性が良く、制動力の調整もしやすいという特徴があります。しかし、ドラムブレーキは製造費用が安く、自己倍力作用があるため、軽自動車や小型トラックの後輪などに使われています。それぞれのブレーキの特徴を理解し、車種や用途に応じて使い分けることが大切です。

今後の展望

車は時代と共に大きく変わってきましたが、車輪を止めるための仕組みであるブレーキは、安全に走行するために欠かせない重要な部品です。現在、乗用車では主に「円板ブレーキ」が使われていますが、構造が単純な「太鼓ブレーキ」も依然として使われています。

近年、円板ブレーキは性能が上がり、価格も下がってきており、太鼓ブレーキが使われる場面は減ってきています。しかし、太鼓ブレーキは構造が単純で壊れにくく、信頼性が高いという特徴があります。そのため、特定の用途では今後も使われ続けると考えられます。

例えば、車を止めた位置に固定するための駐車ブレーキや、後ろの車輪のブレーキとしては、太鼓ブレーキがしばらくの間は主流であり続けるでしょう。特に、価格が重視される新興国では、太鼓ブレーキの安さは大きな魅力であり、今後も一定の需要が見込まれます。

とはいえ、太鼓ブレーキにも克服すべき課題はあります。例えば、ブレーキをかけたときに発生する熱を逃がす「放熱性」の向上や、ブレーキの効き具合を細かく調整する「制御性」の改善などが挙げられます。これらの課題を解決することで、太鼓ブレーキはさらに安全で快適な運転に貢献できるはずです。

ブレーキ技術の進化は、車の安全性向上に直結します。円板ブレーキの普及が進む一方で、太鼓ブレーキも特定の分野では重要な役割を担い続けると考えられます。それぞれのブレーキの特徴を理解し、適切な場所に最適なブレーキを使うことが、より安全な車社会の実現につながるでしょう。