JPH0741395B2 - 車両用複合ブレーキドラム及びその製造方法 - Google Patents

車両用複合ブレーキドラム及びその製造方法

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JPH0741395B2
JPH0741395B2 JP3180099A JP18009991A JPH0741395B2 JP H0741395 B2 JPH0741395 B2 JP H0741395B2 JP 3180099 A JP3180099 A JP 3180099A JP 18009991 A JP18009991 A JP 18009991A JP H0741395 B2 JPH0741395 B2 JP H0741395B2
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composite brake
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mold
reinforcing structure
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ザ・バッド・コムパニー
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特に自動車用に設計され
たブレーキドラムに関し、更に詳しくは埋設された補強
構造体によって補強されて複合構造をなすところの複合
ブレーキドラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】大型トラック等の自動車に用いられるブ
レーキドラムは主として鼠鋳鉄製であり、高精度の寸法
及び表面特性が要求される部分について鋳造品を更に加
工して製造されている。このような鋳鉄製ブレーキドラ
ムは実用上十分なものではあるが、ブレーキシステムの
設計者には、ブレーキドラムの性能をより一層向上さ
せ、その製造コストを低廉化させ、更にブレーキドラム
のより長寿命化及びより軽量化を図るためにたゆまぬ努
力が要求される。従来の鋳鉄製ブレーキドラムの１つの
欠点は、熱による影響を受けやすく、またクラックが発
生しやすいことであり、これらの要因は最終的にはブレ
ーキドラムの不良品の製造をもたらす。
【０００３】改良されたブレーキドラムを提供するため
の手段として、補強のためにスチールを鉄製ブレーキド
ラムに加えて複合構造とすることが知られている。例え
ば米国特許第２３１６０２９号によれば、ベル形状にス
タンプ加工されたスチール金属ハウジングに、遠心鋳造
による鉄製内側部分が設けられ、この鉄製内側部分がド
ラムの摩擦面を形成するものが示されている。この構造
のドラムは満足すべきものではあるが、ブレーキシュー
の動きによる大きな曲げ応力がブレーキ表面の円筒状内
面に非常に近接した箇所においてブレーキドラムに作用
するので、スチール補強層は該箇所に配置することが最
も有利であるにも拘わらず、実際上は極めて困難を伴う
という欠点があった。更に、このドラムの製造には特別
な機械と作業工程が必要であった。
【０００４】ブレーキドラムの補強に関する別の試みが
米国特許第３８４１４４８号に教示されている。これに
よれば、スチール製のバンドのような補強部品がブレー
キドラムの外側に環着される。この試みもまた特別な製
造設備を必要とし、更にスチール補強部品の配置も最適
なものではなかった。更に、ドラムとスチール補強部品
との間のインターフェース面を高精度に加工することが
要求され、これら部材間の良好な接合状態を得ることが
困難であった。
【０００５】米国特許第２１１１７０９号には、スチー
ルのリングワイヤを鉄製のブレーキドラムに埋設したも
のが示されている。この構造は、ブレーキドラムの全て
が鉄製であった過去のものよりは改良されているが、単
一のリングワイヤによる補強効果はブレーキドラムの開
口端に対してのみ発揮されるに過ぎない。更に、この従
来技術には補強部品を鋳造工程中に配置するための手段
が示されていない。単一の補強リングワイヤは大きな断
面積を有するために、該補強リングワイヤとブレーキド
ラムとの間の接合関係はかなり貧弱なものとならざるを
得ない。
【０００６】本出願人の提案による米国特許第４８５８
７３１号にはスチール製のケージ状補強体アセンブリが
用いられ、鼠鉄製のブレーキドラム内の所定位置に実質
的に埋設された状態で鋳造される。鋳造中に補強体アセ
ンブリを成形室に関して所定位置を確保するよう、位置
決めワイヤが用いられる。補強体アセンブリの素材であ
るスチールの弾性係数は鼠鉄よりもかなり高いため、複
合ドラム構造の強度は増大し、荷重による機械的たわみ
は減少する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の本出願人の提案
による複合ブレーキドラムは、それ以前のドラムに比べ
ると、かなり改良されているものではあるが、補強体ア
センブリの配置の際に、位置決めワイヤを一対の型部材
の双方の上に配置しなければならない。位置決めワイヤ
は一対の型部材間の分割線を横切って双方の型部材と当
接するため、ドラムの加工された摩擦面に関して補強体
アセンブリを位置決めする際において公差を維持するこ
とが困難であるという問題点があった。
【０００８】更に、位置決めワイヤの内方両端部が双方
の型部材と接触しなければならないため、その径に高い
精度が要求される。また、一対の型部材同士が接合され
たときに鋳型から砂が削り取られる傾向を有し、このこ
とは最終製品において欠陥を生じさせる原因となってい
た。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の鋳造ブ
レーキドラムに比べて多くの顕著に優れた利点を有する
ところの改良された複合ブレーキドラムを提供すること
を目的とする。
【００１０】この目的を達成するための本発明による複
合ブレーキドラムには、好ましくはスチールワイヤ製の
ケージ状補強体アセンブリが用いられ、鼠鉄製のブレー
キドラム内の所定位置に実質的に埋設された状態で鋳造
される。本発明によれば、特に、加工されたブレーキ摩
擦面に関する補強体アセンブリの配置及び位置決めをよ
り容易により厳密に行うための改良がもたらされる。本
発明の位置決め手段によれば、補強体アセンブリは鋳造
中に一方の型部材に関して厳密に位置付けられ、従って
型の分割線を横切ることはなく、型部材同士の分離の原
因となることもない。このようにして適切に配置された
補強体アセンブリによれば、ドラムの寿命を短縮させる
公差の問題は解決される。
【００１１】また、位置決め手段は、型内に配置する前
において補強体アセンブリを変形させ或は微調整するこ
とを許容する。このことは補強体アセンブリの正確な配
置を更に確実にする。
【００１２】本発明による更に別の利点は、補強体アセ
ンブリの配置の際に鋳型から削り取られた砂が成形室を
汚染して欠陥品を製造することがあった従来の問題点を
解消し、鋳造のために型を閉じる前に、成形室内に脱落
した砂を除去清掃することを可能にしたことである。本
発明における補強体アセンブリは一方の型部材とのみ接
触するので、型を閉じても、非接触である他方の型部材
から砂が削り取られることはなく、汚染されないクリー
ンな成形室が維持される。削り取られた砂の存在しない
クリーンな成形室であるため、鋳造品におけるポロシテ
ィーは減少され、それに比例してドラムの強度が向上す
る。
【００１３】補強体アセンブリはまた、ブレーキドラム
の機械的欠陥の原因となる表面裂け目及びクラックの発
生を抑制する。複合体の向上された強度は、ブレーキド
ラムに所要の強度を与えるために必要な鉄の量を減少さ
せ、このことは同時にブレーキドラム構造体の軽量化を
実現する。補強体アセンブリはまた、補強セクションに
最も有利な構造的効率を与えるために必要な公差内にお
いて、ドラムの加工された摩擦面に近接した位置に補強
セクションを位置させることを可能にする。補強体アセ
ンブリの軸方向形状は、摩擦面の全深さに亙ってブレー
キドラムを補強することに役立つ。特に、本発明による
複合ブレーキドラムは、従来公知の砂鋳造方法に最小の
変更を加えるだけで製造可能であるので、鋳造設備の再
構築のためのコストを節減することができる。本発明の
金属補強セクションが分散されているという事実によ
り、比較的小径のワイヤを用いることができ、鋳型に注
入される溶融鉄に近い温度に急速に加熱することが容易
である。従って鉄と埋設スチール補強体との間の良好な
融合が促進され、鋳造時間が短縮される。
【００１４】
【実施例】本発明による複合ブレーキドラムの一例が図
１乃至図３に符号１０として概括的に示されている。ド
ラム１０は、該ドラム１０を自動車の車軸構造体（図示
せず）に対して回転軸１４の回りを回転可能に装着する
ための板状取付部１２を有する。板状取付部１２は円筒
状側面部１６と一体であり、かくして開放端１８と閉塞
端２０とを形成している。開放端１８に近接して所謂ス
クイールバンド（ｓｑｕｅａｌ ｂａｎｄ）２２が配置
され、ブレーキドラム１０の肉厚部をなしている。ドラ
ム１０の円筒状内側摩擦面２４は従来公知のドラム型ブ
レーキシステムにおけるブレーキシュー（図示せず）の
膨張によって係接される。
【００１５】図４及び図５は補強体アセンブリ３０の形
状を示す。この補強体アセンブリ３０は、スチールワイ
ヤで作られた複数（図示の例では６個）のリングワイヤ
３２を有する。図示の例では複数のリングワイヤが個別
に用いられているが、螺旋状に巻回された単一の連続ワ
イヤを用いることもできる。
【００１６】図４に示されるように、軸方向に延長する
位置決めワイヤ３４が複数（図示の例では３個）同心状
に配置される。位置決めワイヤ３４は、ブレーズ溶接、
溶融溶接、はんだ付け、接着等の任意手法によってリン
グワイヤ３２に固着され、或は一体成形される。位置決
めワイヤ３４の軸方向一端は径方向外方に屈曲されてル
ープ状ないしリング状端３８とされ、他端には内方にオ
フセットされた接触部３６が設けられる。オフセット部
３６は、軸方向に延長する位置決めワイヤ３４から一体
的に回転軸１４に向けて内方に延長されている立ち上が
り部４０によって、径方向内方にオフセットされてい
る。オフセット部３６の接触セグメント４１は略軸方向
に連続的に延長されると共に外方に向けられて、スキー
のノーズに似た形状の先端４２を形成する。
【００１７】図２は本発明によるブレーキドラム１０の
鋳造方法を示す。図示のように、一対の砂鋳型部材４４
及び４６を分割線４８にて当接させることにより成形室
５０が形成される。成形室５０の表面は鋳造しようとす
るブレーキドラム１０の外形を規定する。図示のよう
に、補強体アセンブリ３０は、オフセット部３６、特に
接触セグメント４１の軸方向延長部が一方の型部材即ち
雄型４６にのみ当接すると共にループ状端３８を雄型４
６に形成されたポケット５２内にフィットさせてスクイ
ールバンド２２の一部を形成するよう、成形室５０内に
配置される。
【００１８】従来のブレーキドラムでは、補強体アセン
ブリの位置を一対の型部材の双方によって決定してい
た。この場合、補強体アセンブリの位置がその長さ方向
に移動し、摩擦面との間の所望の間隔を保持することが
困難であり、ドラム断面に一定の強度を与えることを困
難にしていた。本発明の上記方法によればこの欠点を克
服することができる。
【００１９】補強体アセンブリ３０が上記のように配置
されることにより、リングワイヤ３２の位置が雄型４６
との相対関係においてのみ決定される。従って、補強体
アセンブリ３０は、他方の型部材である雌型４４を雄型
４６上に配置して閉型する前に、その位置決めが完了さ
れる。位置決めワイヤ３４が接触する型部材が雄型４４
のみに限定されているため、補強体アセンブリ３０は成
形室５０内に配置されている状態において分割線４８を
越えることがない。即ち、位置決めワイヤ３４は、雄型
４６が後に雌型４４と接触しても、雄型４６を越えて延
長することはない。補強体アセンブリ３０が分割線４８
を越えない状態に保持されることは、リングワイヤ３２
がブレーキシステムに対してより正確に保持されること
を意味する。図２及び図３に示されるように、補強体ア
センブリ３０を雄型４６に対してのみ位置決めすること
により、リングワイヤ３２は生鋳造品の摩擦面２４に対
してより正確は位置を確保することができる。かくし
て、リングワイヤ３２を許容公差内に維持しつつ摩擦面
２４を加工して表面仕上げすることができ、最適な強度
を複合ドラム１０内に亙って均等に分散された状態とし
て与えることができる。
【００２０】位置決めワイヤ３４が一方の型部材４６と
のみ係合するので、ドラム１０鋳造のための成形室５０
内の他方の型部材４４からは砂が削り取られることがな
く、クリーンな成形室５０を提供することができる。補
強体アセンブリ３０が成形室５０の壁面と接触するとき
には必ず砂型の接触場所からある量の砂が削り取られ
る。この現象は接触領域の各々において発生する。本発
明では、補強体アセンブリ３０が雄型４６上に配置さ
れ、その位置決めワイヤ３４の両端部が該雄型４６と接
触する。補強体アセンブリ３０の配置の間、某かの量の
砂が雄型４６の接触領域から削り取られるが、立ち上が
り部４０を介して位置決めワイヤ３４の本体部と連続し
ているオフセット部３６の接触セグメント４１の平板状
形状及び先端４２のスキーノーズ状形状の故に、その研
削量は極めて少ないものとなる。補強体アセンブリ３０
が所定位置に移動されるにつれて、接触セグメント４１
は雄型４６に沿ってあたかもレールないしそりのように
スライドする。接触セグメント４１のスライド移動の
間、スキーノーズ状先端４２は該接触セグメント４１が
雄型４６内に突入することを防止する。
【００２１】 上記のように本実施例の補強体アセンブ
リ３０においては、その接触セグメント４１の平板状形
状及び先端４２のスキーノーズ状形状の故に、雄型４６
に対する配置時に接触領域から削り取られる砂の量は非
常に少ないものであるが、なお若干量の砂が研削される
ことが避けられない。しかしながら、このときに研削さ
れて成形室５０内に存在する砂は、雌型４４を雄型４６
上に配置する前に、例えば成形室５０内の砂を高圧空気
で吹き飛ばすことによって、完全に除去することができ
る。鋳造中に成形室５０内に研削された砂が残存する
と、多くの欠陥を有し強度の劣る不完全な鋳造品が製造
されてしまう。本発明において位置決めワイヤ３４は雌
型４４とは非接触であるので、該雌型４４の配置の際に
砂が研削されて成形室５０内に脱落することはない。か
くしてクリーンな成形室５０内に溶融鉄が注入され、補
強体アセンブリ３０を実質的に被覆する。その際、多孔
質となることを防止するよう制御してドラム１０の強度
を向上させる。
【００２２】オフセット接触部３６におけるオフセット
形状は、鋳造の直前に補強体アセンブリ３０の形状を微
調整し或は修正することを可能にする。補強体アセンブ
リ３０が一方の型部材上に配置されることにより、補強
体アセンブリ３０の方向性を容易に確認することがで
き、必要に応じて調整することができる。
【００２３】図３は仕上げ加工が完了した後のブレーキ
ドラム１０を示す断面図である。図中の仮想線は生鋳造
品の外形を示す。図示のように、摩擦面２４は加工され
て規定のボア内面を形成するが、この加工の際に接触セ
グメント４１は研削除去される。鉄は摩擦面２４を形成
する優れた材料であり、オフセット部３６に対する加工
後のボア内面には補強体アセンブリ３０の材料であるス
チールが部分的に露出されることとなるが、該スチール
の断面積は微小であり、それによる影響は実質上無視し
得る程度のものである。リム面５４も加工されてループ
状端３８の一部が除去される。
【００２４】従来の設計では、位置決めワイヤの両端を
溶融鉄内に埋没させる必要があり、円筒状側面部１６の
外周面を分裂させる恐れがあった。外周面には広範囲に
亙って応力負荷が作用するので、外周面上に位置決めワ
イヤが介在することによってもたらされる応力集中を除
去することが望まれる。更に、既述した臨界的径寸法は
もはや必要ではなくなる。
【００２５】従来の鋳造ブレーキドラムに比べた場合の
本発明の複合ブレーキドラム１０による構造的利点は多
岐に亙る。グレー・アイアンの究極的引張強度はスチー
ルのそれよりも大幅に劣っており、従ってスチール製の
補強体アセンブリ３０の使用はドラムの機械的強度を向
上させる。スチールの弾性係数はグレー・アイアンの約
２倍であるから、構造体としての剛性も向上する。スチ
ールの大きな弾性係数の故に、ブレーキドラムの断面領
域に作用する全負荷のうちの大半がスチールによって支
持される。従って、ブレーキドラム１０の内部において
グレー・アイアンを部分的にスチールに置換すること
で、鉄単独で形成されたブレーキドラムに比して、アイ
アン内の応力が減少されると共に複合体としての剛性が
向上される。このような複合構造に起因する利点には、
車輌のブレーキ・アクチュエータ走行を減少させ、ブレ
ーキ・ライニングの摩耗に対する耐容性を向上させるこ
とが含まれる。更に、応力の減少はクラックの発生と繁
殖を防止する。
【００２６】本発明による補強体アセンブリ３０の形状
は、更に、リングワイヤ３２が摩擦面２４に近接して配
置され許容公差内に容易に保持されるとの構造的利点を
もたらす。ブレーキドラムには様々な方向から応力が作
用するが、ブレーキシューの径方向外方への走行に応答
してドラム１０の円筒状側面１６上に特に顕著な負荷が
作用する。この負荷は摩擦面２４に沿って曲げ応力を発
生させ、またドラムの円筒状側面１６の外周面上に曲げ
応力を発生させる。リングワイヤ３２をなすスチールは
伸張時に優れた引張強度を発揮し、該リングワイヤ３２
が摩擦面２４に近接配置されているので、伸張引張強度
がかなり劣る従来のグレー・アイアンによる場合と比べ
ると、作用力の拘束が格段に優れている。リングワイヤ
３２を摩擦面２４の長さ方向に亙って略等距離に配置す
ることにより、複合ブレーキドラム１０の強度が摩擦面
２４の断面において均一に向上される。強度分離はドラ
ム１０の疲労破壊の原因となる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、スチール製補強アセン
ブリを鋳型の成形室内に配置する際に接触する型部材が
一方の型部材のみであるため、その厳密な位置決めが容
易であり効率的である。補強アセンブリを一方の型部材
と接触させつつ位置決めした後に、型部材から削り取ら
れた砂粒子を除去清掃することができ、その後他方の型
部材を設置して型を閉じても該他方の型部材とは非接触
であるから、クリーンな成形室が維持され、表面欠陥の
ないブレーキドラムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による車両用複合ブレーキド
ラムを示す斜視図である。
【図２】鋳造により成形されるブレーキドラム部分を鋳
型と共に示す断面図である。
【図３】図１中３−３切断線による断面図である。
【図４】用いられる補強体アセンブリを示す平面図であ
る。
【図５】図４中５−５切断線による断面図である。
【符号の説明】
１０ 複合ブレーキドラム １２ 板状取付部 １６ 円筒状側面部 １８ 開放端 ２０ 閉塞端 ２４ 摩擦面 ３０ 補強体アセンブリ ３２ リングワイヤ ３４ 位置決めワイヤ ３６ オフセット接触部 ３８ リング状端 ４０ 立ち上がり部 ４１ 接触セグメント ４４ 砂鋳型部材（雌型） ４６ 砂鋳型部材（雄型） ５０ 成形室

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両用複合ブレーキドラムであって、
    前記ブレーキドラムを回転軸の回りに回転可能に車軸構
    造体に取り付けるための板状取付部と、前記板状取付部
    と一体であって前記ブレーキドラムの開放端と閉塞端と
    を規定すると共にその内面がブレーキ制動のための摩擦
    面を形成するところの円筒状側面部とを有し、前記円筒
    状側面部に補強構造体が実質的に埋設され、前記補強構
    造体は前記回転軸と同軸状に延長する少なくとも２つの
    輪状体とこれら輪状体を前記回転軸に関して軸方向に間
    隔を配しつつ互いに連結せしめるべく軸方向に延長する
    少なくとも２つの位置決めワイヤとを有して成り、前記
    位置決めワイヤは前記ブレーキドラムを鋳造するために
    用いられる一対の鋳型部材の一方とのみ当接して前記補
    強構造体を前記一方の鋳型部材との相対的位置関係にお
    いてのみ鋳型成形室内の所定位置に配置せしめるよう構
    成されて成ることを特徴とする車両用複合ブレーキドラ
    ム。
  2. 【請求項２】 前記位置決めワイヤがその一端におい
    て前記輪状体を越えて更に軸方向に延長して外方に向け
    て凹部をなす接触部を形成する、請求項１の車両用複合
    ブレーキドラム。
  3. 【請求項３】 前記接触部が、前記輪状体から前記回
    転軸に向けて内方に斜向延長する立ち上がり部と、該立
    ち上がり部に接続され実質的に軸方向に延長して前記一
    方の鋳型部材と当接する接触セグメントとを有する、請
    求項２の車両用複合ブレーキドラム。
  4. 【請求項４】 前記接触セグメントの先端が外方に斜
    向している、請求項３の車両用複合ブレーキドラム。
  5. 【請求項５】 前記位置決めワイヤの一端がリング状
    をなしていて、該リング状端において前記一方の鋳型部
    材と当接して前記補強構造体を前記成形室内に位置決め
    する、請求項１の車両用複合ブレーキドラム。
  6. 【請求項６】 前記補強構造体が前記輪状体の回りに
    等間隔に設けられた３つの前記位置決めワイヤを有す
    る、請求項１の車両用複合ブレーキドラム。
  7. 【請求項７】 前記輪状体の１が前記開放端に近接す
    ると共に他の１が前記閉塞端に近接するよう、前記輪状
    体が軸方向に間隔を置いて配置されている、請求項１の
    車両用複合ブレーキドラム。
  8. 【請求項８】 前記補強構造体が６つの前記輪状体を
    有する、請求項７の車両用複合ブレーキドラム。
  9. 【請求項９】 前記輪状体がスチールワイヤ製であ
    る、請求項１の車両用複合ブレーキドラム。
  10. 【請求項１０】 前記位置決めワイヤが前記輪状体に溶
    接されている、請求項１の車両用複合ブレーキドラム。
  11. 【請求項１１】 前記補強構造体が当接する前記一方の
    鋳型部材が雄型である、請求項１の車両用複合ブレーキ
    ドラム。
  12. 【請求項１２】 第１の鋳型部材を準備し、製造すべき
    複合ブレーキドラムの円筒状側面部に実質的に埋設すべ
    き補強構造体を準備し、前記補強構造体を前記第１の鋳
    型部材に当接させつつ配置して該第１の鋳型部材との相
    対的位置関係においてのみ該補強構造体を位置決めし、
    第２の鋳型部材を準備し、前記第２の鋳型部材を前記第
    １の鋳型部材に関して配置して前記複合ブレーキドラム
    の外形を規定する内面を備える成形室を有する鋳型を形
    成し、その際に前記補強構造体は前記第２の鋳型部材と
    は非接触に保持されつつ前記成形室内に収容され、前記
    鋳型の前記成形室内に溶融鉄を注入して前記複合ブレー
    キドラムを鋳造し、鋳造された前記複合ブレーキドラム
    を前記鋳型から取り出すことを特徴とする、車両用複合
    ブレーキドラムの製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記第１の鋳型部材の接触表面からの
    脱落粒子を除去して該第１の鋳型部材の表面をクリーニ
    ングする工程を更に含む、請求項１２の車両用複合ブレ
    ーキドラムの製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記クリーニング工程が、前記補強構
    造体を前記第１の鋳型部材に当接させつつ配置した後に
    行われる、請求項１３の車両用複合ブレーキドラムの製
    造方法。
  15. 【請求項１５】 前記クリーニング工程が、前記第１の
    鋳型部材の表面をエアブローすることによって行われ
    る、請求項１４の車両用複合ブレーキドラムの製造方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記第１の鋳型部材が雄型である、請
    求項１２の車両用複合ブレーキドラムの製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記第２の鋳型部材を実質的に水平方
    向に移動させることにより前記第１の鋳型部材上に配置
    する、請求項１２の車両用複合ブレーキドラムの製造方
    法。
  18. 【請求項１８】 前記複合ブレーキドラムが取り付けら
    れる車軸の回転軸が実質的に水平となるような配向状態
    にて鋳造される、請求項１２の車両用複合ブレーキドラ
    ムの製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記補強構造体が前記回転軸と同軸状
    に延長する少なくとも２つの輪状体とこれら輪状体を前
    記回転軸に関して軸方向に間隔を配しつつ互いに連結せ
    しめるべく軸方向に延長する少なくとも２つの位置決め
    ワイヤとを有して成るものにおいて、前記位置決めワイ
    ヤの１が前記回転軸の実質的垂直下方に配向するよう、
    前記補強構造体が前記第１の鋳型部材に当接配置され
    る、請求項１８の車両用複合ブレーキドラムの製造方
    法。
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