JP2004316820A

JP2004316820A - ベンチレーテッドディスクロータ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004316820A
Application number: JP2003113277A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nakanishi; 宏之中西
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】ベンチレーテッドディスクロータの熱倒れを抑制する。
【解決手段】例えば鋳込み時に、車輪連結部材８が連設されている車輪連結部材２とは反対側の自由端側ディスク３を冷却水によって急冷することにより、当該自由端側ディスク３の金属組織を微細化すると共に当該自由端側ディスク３の圧縮残留応力を大きくし、熱容量の大きい車輪連結部材側ディスク２に対し、相対的に熱容量の小さい自由端側ディスク３の熱膨張を小さくし、双方の熱膨張差を小さくしてロータ本体１の熱倒れを抑制する。同様の効果は、例えば砂型４の車輪連結部材側ディスク２側にフローオフを設けたり、砂型４の自由端側ディスク３部分に凝固を促進する接種材７を配置したりすることでも得られる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のディスクブレーキに使用されるベンチレーテッドディスクロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のディスクブレーキに使用されるベンチレーテッドディスクロータは、ブレーキパッドに挟着されて摺動する二つの摺動面間に隙間を形成し、冷却効率を高めるようにしたものである。このようなベンチレーテッドディスクロータにおいて、例えばその形状を工夫することにより、制動時に発生する熱でロータ本体が傾く、所謂熱倒れを改善するものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４６０８１公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のベンチレーテッドディスクロータでは、熱倒れの改善のために複雑な形状変更が必要となり、製造上のデメリットとなっている。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、複雑な形状変更を必要とせず、熱倒れを改善することができるベンチレーテッドディスクロータ及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のベンチレーテッドディスクロータ及びその製造方法は、車輪連結部材側と反対側の自由端側ディスクの圧縮残留応力を、車輪連結部材側ディスクの圧縮残留応力より大きくしたことを特徴とするものである。なお、前記車輪連結部材側ディスクとは、車輪側部材、或いは車軸に連結される部材が連設されている側のディスク、自由端側ディスクとは、自由端側ディスクとは、前記冷却効果を高めるための隙間を挟んで前記車輪連結部材側ディスクに対向している側のディスクを示す。
【０００６】
【発明の効果】
本発明のベンチレーテッドディスクロータ及びその製造方法によれば、自由端側ディスクの圧縮残留応力を、車輪連結部材側ディスクの圧縮残留応力より大きくしたことにより、熱容量の大きな車輪連結部材側ディスクに対し、熱容量が小さく、より高温になる自由端側ディスクの熱膨張を小さくし、これにより双方の熱膨張差を小さくすることができるので、複雑な形状変更を必要とせず、熱倒れを改善することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係るベンチレーテッドディスクロータの鋳造状態を示す説明図である。同図中、符号１はベンチレーテッドロータ本体、８は車輪側部材或いは車軸に連結される車輪連結部材、２は隙間を挟んで車輪連結部材側に連設する車輪連結部材側ディスク、３は、同じく隙間を挟んで前記車輪連結部材側ディスク２に対向する自由端側ディスクである。ちなみに、前記隙間は、周知のように、完全な隙間である必要はない。つまり、自由端側のブレーキパッド摺動面と、車輪連結部材側のブレーキパッド摺動面との間に放熱のための通路を形成すればよいのであって、その放熱通路を形式的に隙間と称する。また、前記車輪連結部材８は、一般にハットと呼ばれ、帽体形状をしており、この帽体形状の内側に車軸側部材、つまりハブナックルなどが取付けられ、帽体形状の外側に車輪側部材、つまりタイヤホイールが取付けられる。つまり、この実施形態の場合、前記帽体形状の車輪連結部材８が車輪連結部材側ディスク２側に突出しているので、前記自由端側ディスク３が車幅方向内側に位置し、車輪連結部材側ディスク２が車幅方向外側に位置する。
【０００８】
前記ロータ本体１は、例えば黒鉛の含有量が、全組織中３．０％〜３．６％のＦＣ１００〜ＦＣ２５０相当のねずみ鋳鉄からなり、鋳鉄素材を溶かした溶湯を、予め成型した砂型（鋳型）４に流し込み、鋳込み後、所定の形状に加工する。そして、本実施形態では、前記溶湯が凝固し始めるときに、前記砂型４の一面、具体的には前記自由端側ディスク３側の面に冷却水を吹き付けて急冷する。冷却条件は、例えば毎秒３０ｃｍ^３の冷却水を、前記砂型４の自由端側ディスク３側の面に満遍なく噴霧した。また、砂型４の車輪連結部材側ディスク２側の面は自然冷却、所謂放冷した。
【０００９】
図２ａには車輪連結部材側ディスク２、図２ｂには自由端側ディスク３の圧縮残留応力分布を示す。同図より、前記冷却水によって急冷された自由端側ディスク３の圧縮残留応力の方が、車輪連結部材側ディスク２の圧縮残留応力より大きいことが分かる。また、図３ａには車輪連結部材側ディスク２、図３ｂには自由端側ディスクの金属組織の状態を示す。同図より、前記冷却水によって急冷された自由端側ディスク３の金属組織の方が、車輪連結部材側ディスクの金属組織より微細化されていることが分かる。
【００１０】
このベンチレーテッドディスクロータをダイナモ試験機に取付け、所定の速度から停止状態まで減速する制動を所定回数繰り返した後、冷却中のロータ外周から５ｍｍの位置での熱倒れ量を測定した。測定結果を図４に示す。なお、図中の比較例は、前記自由端側ディスク３側の冷却水による急冷を行っていないものである。同図から明らかなように、自由端側ディスク３を急冷した本実施形態（図では実施例）のベンチレーテッドディスクロータは、自由端側ディスクを急冷していない比較例のベンチレーテッドディスクロータに比して、熱倒れ量が小さい。これは、自由端側ディスク３の金属組織の微細化に伴って、当該自由端側ディスク３の圧縮残留応力が車輪連結部材側ディスク２の圧縮残留応力より大きいことに依存している。
【００１１】
ベンチレーテッドディスクロータの熱倒れとは、例えば制動時の熱によって図５に示すようにロータ本体１が傾く現象で、車輪連結部材８が連設されている車輪連結部材側ディスク２の方が熱容量が大きく、相対的に熱容量の小さい自由端側ディスク３がより高温となるため、自由端側ディスク３の熱膨張が車輪連結部材側ディスク２の熱膨張より大きくなり、両者の熱膨張差によって熱倒れが発生する。そこで、本実施形態では、前記自由端側ディスク３の圧縮残留応力を大きくすることにより、当該自由端側ディスク３の膨張を抑制し、もって熱倒れを抑制することができる。圧縮残留応力は、引張応力に対する変形を抑制したり、熱膨張を抑制したりする作用があり、このうちの熱膨張抑制作用を利用して熱倒れを防止する。勿論、この実施形態では、ロータ本体１の複雑な形状変更を必要としない。
【００１２】
図６は、本発明のベンチレーテッドディスクロータの他の実施形態を示す。この実施形態のベンチレーテッドディスクロータは、前記図１の実施形態のベンチレーテッドディスクロータと同じ形態であり、前記帽体形状の車輪連結部材８が車輪連結部材側ディスク２側に突出しているので、前記自由端側ディスク３が車幅方向内側に位置し、車輪連結部材側ディスク２が車幅方向外側に位置する。この実施形態では、前記砂型４のうち、ロータ本体１の車輪連結部材側ディスク２部分にフローオフ５が設けられている。図中の符号６は、夫々、湯道を示す。フローオフは、周知のように、揚りとも呼ばれ、溶湯が固った後に切削などにて取り除く部分である。本実施形態では、このフローオフにより車輪連結部材側ディスク２の冷却速度が遅くなる分、金属組織が均一化すると共に粗くなり、圧縮残留応力を小さくする作用がある。そのため、自由端側ディスク３の圧縮残留応力が車輪連結部材側ディスク２の圧縮残留応力より相対的に大きくなり、前記と同様に熱倒れを抑制する効果がある。
【００１３】
図７は、本発明のベンチレーテッドディスクロータの更に他の実施形態を示す。この実施形態のベンチレーテッドディスクロータは、前記図１の実施形態のベンチレーテッドディスクロータと逆の形態であり、前記帽体形状の車輪連結部材８が自由端側ディスク３側に突出しているので、前車輪連結部材側ディスク２が車幅方向内側に位置し、自由端側ディスク３が車幅方向外側に位置する。この実施形態では、前記砂型４のうち、前記自由端側ディスク３が鋳込まれる部分に接種材７を配置してから注湯する。例えば砂型４の自由端側ディスク３と触れる部分の壁面に接種材７を噴霧するか、若しくは砂型４を作るための型の自由端側ディスク３の面に相当する部分に接種材７を噴霧しておき、砂型４を作ったときに砂型４の内壁に付着するようにしてもよい。接種材とは、一般に、鋳造製品の金属組織の改善や、脆化或いは引けといった鋳造不良の発生を抑制するものであり、例えばＣａ系、Ｓｉ計、希土類からなる粉体からなり、黒鉛化促進効果がある。ここで、溶湯が、車輪連結部材側ディスク２及び自由端側ディスク３側に注湯されると、前記接種材７の黒鉛化促進効果によって自由端側ディスク３が早く凝固する。このとき、黒鉛組織の大きさを変える、具体的には自由端側ディスク３の金属組織を微細化することにより、当該自由端側ディスク３の圧縮残留応力が車輪連結部材側ディスク２の圧縮残留応力より相対的に大きくなり、前記と同様に、熱倒れを抑制する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のベンチレーテッドディスクロータの一実施形態を示す鋳造説明図である。
【図２】図１のベンチレーテッドディスクロータの圧縮残留応力の説明図である。
【図３】図１のベンチレーテッドディスクロータの金属組織の説明図である。
【図４】図１のベンチレーテッドディスクロータの熱倒れの説明図である。
【図５】ベンチレーテッドディスクロータの熱倒れの説明図である。
【図６】本発明のベンチレーテッドディスクロータの他の実施形態を示す鋳造説明図である。
【図７】本発明のベンチレーテッドディスクロータの更に他の実施形態を示す鋳造説明図である。
【符号の説明】
１はロータ本体
２は車輪連結部材側ディスク
３は自由端側ディスク
４は砂型
５はフローオフ
６は湯道
７は接種材
８は車輪連結部材

Claims

車輪連結部材と反対側の自由端側ディスクの圧縮残留応力が、車輪連結部材側ディスクの圧縮残留応力より大きいことを特徴とするベンチレーテッドディスクロータ。
前記自由端側ディスクのブレーキパッド摺動表面のみに、車輪連結部材側ディスクの圧縮残留応力より大きい圧縮残留応力を発生させることを特徴とする請求項１に記載のベンチレーテッドディスクロータ。
前記自由端側ディスクの断面全域に、車輪連結部材側ディスクの圧縮残留応力より大きい圧縮残留応力を発生させることを特徴とする請求項１に記載のベンチレーテッドディスクロータ。
前記自由端側ディスクのみを急冷して、当該自由端側ディスクの圧縮残留応力を、車輪連結部材側ディスクの圧縮残留応力より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のベンチレーテッドディスクロータ。
鋳造時、車輪連結部材側ディスクの金属凝固が自由端側ディスクの金属凝固より遅くなるようにして、当該自由端側ディスクの圧縮残留応力を、車輪連結部材側ディスクの圧縮残留応力より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のベンチレーテッドディスクロータ。
鋳造時、自由端側ディスクの鋳型内に接種材を配置し、当該自由端側ディスクの金属組織の微細化を促進させて、当該自由端側ディスクの圧縮残留応力を、車輪連結部材側ディスクの圧縮残留応力より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のベンチレーテッドディスクロータ。
車輪連結部材と反対側の自由端側ディスクのみを急冷して、当該自由端側ディスクの圧縮残留応力を、車輪連結部材側ディスクの圧縮残留応力より大きくしたことを特徴とするベンチレーテッドディスクロータの製造方法。
鋳造時、車輪連結部材側ディスクの金属凝固が車輪連結部材と反対側の自由端側ディスクの金属凝固より遅くなるようにして、当該自由端側ディスクの圧縮残留応力を、車輪連結部材側ディスクの圧縮残留応力より大きくしたことを特徴とするベンチレーテッドディスクロータの製造方法。
鋳造時、車輪連結部材と反対側の自由端側ディスクの鋳型内に接種材を配置し、当該自由端側ディスクの金属組織の微細化を促進させて、当該自由端側ディスクの圧縮残留応力を、車輪連結部材側ディスクの圧縮残留応力より大きくしたことを特徴とするベンチレーテッドディスクロータの製造方法。