ホイールシリンダ
ホイールシリンダはドラムブレーキに用いられる油圧作動の小型シリンダであり、ブレーキ配管内の圧力をシュー押付け力に変換する要の部品である。バックプレート上に固定され、ピストンが左右へ押し出されることでブレーキシューをドラム内面へ圧接し、摩擦力を発生させる。ブレーキマスターから供給されるフルード圧はパスカルの原理に従って均等に伝達され、ホイールシリンダの有効断面積に比例した力へ変換される。近年は軽量化や耐腐食性向上のためアルミ合金製も多く、ゴム部には耐フルード性に優れるEPDMが採用される。
構成要素
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シリンダボディ：鋳鉄またはアルミ合金の筒体。シール溝とポート、取付座を備える。
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ピストン：左右に配置され、シュー側へ力を伝える。端面には押し子やブーツ座がある。
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カップシール：フルードの高圧密封を担う主シール。微小すき間の潤滑も兼ねる。
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ダストブーツ：外部異物と水の侵入を防ぎ、摺動面の腐食を抑制する。
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リターンスプリング：ピストンを中立へ戻し、クリアランスを確保する。
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ブリーダスクリュー：エア抜き用の開閉弁。上側に配置し気泡を除去しやすくする。
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油圧ポート／フィッティング：ブレーキパイプ接続部。ISOバブルフレアやSAEダブルフレアを用いる。
動作原理と力学
ホイールシリンダに入る油圧Pと有効面積Aから、各ピストンの推力FはF＝P×Aで与えられる。推力はシューを介してドラムに摩擦力μNを生み、セルフサーボ効果を伴う機構では制動力が増幅される。設計では発熱によるフルード膨張やライニング摩耗分のストローク余裕、シュー当たり面の角度とラジアス、摩擦係数の温度依存性を合わせて評価する。
種類と配置
ホイールシリンダは一般に左右2ピストンのダブルアクティング型で、リーディング・トレーリングシューに対応する。デュオサーボ式では両端のシリンダ推力がリンクを介して増幅され、駐車ブレーキ連動時の効きも高い。小型車や軽量化重視ではアルミボディ一体のコンパクト設計、耐久重視用途では鋳鉄ボディ＋硬質めっきの例がある。
設計と寸法選定
ホイールシリンダ径は必要制動力・マスターシリンダ径・ペダル比から逆算し、ドラム直径やライニング幅と整合を取る。ストロークは摩耗進行と熱膨張を見込んで決め、端当たり防止のストッパ形状を併設する。ボディの表面粗さと円筒度はシール寿命に直結するため、ホーニングやショットブラストで最終仕上げを行う。
許容圧力と安全率
運用圧力は数十〜百数十bar、試験ではそれ以上の耐圧を課す。材料降伏とねじ座面の面圧、ブリーダ根元の応力集中を解析し、十分な安全率を確保する。
取付と配管
ホイールシリンダはバックプレートへボルト固定し、ブリーダが最上点に来るよう向きを合わせる。配管は曲げ半径と振動共振を避け、継手は規格フレアで適切なトルク締結を行う。シュー調整機構（アジャスタ）との位置関係を確保し、ライニング交換後はピストン戻し量を均等にする。
メンテナンス
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点検：ダストブーツの破れ、ブリーダ根元のにじみ、ブーツ内の錆粉、バックプレートの濡れ跡を確認。
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オーバーホール：カップキット交換時は清浄溶剤で洗浄し、組立はブレーキフルードで湿潤化する。研磨過多はクリアランス増大を招くため避ける。
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フルード管理：DOT3/4等の規格品を用い、吸湿による沸点低下と内部腐食を防ぐため定期交換を行う。
エア抜きの要点
車体後方から前方の順で遠い輪から行い、ブリーダチューブ先端をフルードに浸して気泡逆吸込みを防止する。踏力保持→開放→閉鎖の手順を繰返し、ペダルフィールが安定するまで実施する。
故障モードと症状
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内部漏れ：ペダルふみしろ増大や警告灯点灯。原因はシール摩耗、鏡面傷、腐食。
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固着：長期放置や水分混入で錆び、片効きや戻り不良を生む。左右差が制動偏りの要因となる。
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ダスト侵入：ブーツ破れから粉塵・水が入り、摺動抵抗と摩耗を促進する。
品質・製造管理
ホイールシリンダはダイカストや精密鋳造後にCNC加工し、全数のリーク試験・耐圧試験・作動力試験を実施する。清浄度は粒径・個数規準で管理し、組立後は防錆油や乾燥空気ではなく規格フルードで機能検査を行う。トレーサビリティのためロット刻印や2Dコードを付与し、市場での不具合解析に備える。
法規・規格面の留意
車両全体としてはUN規則やFMVSS等の制動性能要件に適合させる必要がある。部品単体では材料・密封・耐圧・耐久の社内基準を整備し、フルード互換性やゴム材の耐候性を含めて長期信頼性を確保することが重要である。