JP4825776B2 - ブレーキディスクロータ - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキの摺動部に配置される複合材と、その他の部位とが同時に鋳込み成形されたブレーキディスクロータの改良に関する。

車両に装備される制動装置として、例えばブレーキディスクロータにブレーキパッドを押し付ける形式のディスクブレーキがある。
ブレーキディスクロータの軽量化を図るために母材を、アルミニウム合金などの軽合金で構成することがある。軽合金では耐摩耗性が低下するために、ブレーキディスクロータの摺動面にプリフォームと称する耐摩耗部材を一体形成することが望まれる。

従来、プリフォームを一体鋳造する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−１８５５５０号公報（図２）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図７は従来の技術の基本構成を説明する図であり、（ａ）に示すように、ブレーキディスクロータ１０１は、ブレーキパッドに接触する摺動部に配置された複合材１０２、１０２と、アルミニウム合金製のディスク部１０３とで構成される。この複合材１０２、１０２は、予めセラミックスにアルミニウム合金を含浸させた材料であり、耐熱性及び耐摩耗性を有する。

（ｂ）は（ａ）のｂ部拡大図であり、車両のブレーキ時等で、複合材１０２の摺動面１０５に矢印（１）の向きに力が加わると、複合材１０２とディスク部１０３との接合部１０４には、矢印（２）の向きに力が伝わり、矢印（３）の向きに生じる反力も大きくなる。すると、耐熱性及び耐摩耗性に優れる材料は一般的に硬質であるため、接合部１０４の接合強度が不足する虞があり、また、振動の伝達によってブレーキの鳴きが発生する。
そこで、耐熱性及び耐摩耗性を向上させる事と、接合部の強度の確保及びブレーキの鳴きを低減させる事を両立させることができるブレーキディスクロータが求められる。

本発明は、耐熱性及び耐摩耗性を向上させる事と、接合部の強度の確保及びブレーキの鳴きを低減させる事を両立させることができるブレーキディスクロータを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、プリフォーム層にアルミニウム又はアルミニウム合金を加圧浸透させてなる複合材が、ブレーキの摺動部に配置され、他の部位はアルミニウム又はアルミニウム合金製のディスク部からなり、前記複合材とディスク部とが同時に鋳込み成形されたブレーキディスクロータにおいて、
前記プリフォーム層は、特性の異なる複数のプリフォームを積層してなり、これらの複数のプリフォームには、耐熱性及び耐摩耗性を有し、ブレーキパッドに接触する摺動面を備える第１のプリフォームと、靭性及び減衰性を有し、前記第１のプリフォームと前記ディスク部との間に配置される第２のプリフォームを含み、
前記第１のプリフォームは、耐熱性及び耐摩耗性を有する材質の粒子で構成したセラミックスの粉末をバインダで一体化してなる成形品であり、
前記第２のプリフォームは、靭性及び減衰性を有する繊維状のセラミックスを圧縮して一体化した成形品であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、耐熱性及び耐摩耗性を有する第１のプリフォームとディスク部との間に、靭性及び減衰性に富む第２のプリフォームを介在させた。
第２のプリフォームは減衰性に富むためブレーキ時に発生する振動を減衰させ、ブレーキの鳴きを低減させる作用を発揮する。加えて、第２のプリフォームは靭性に富むため、撓んで、第２のプリフォームとディスク部との接合部の強度を確保する作用を発揮する。したがって、耐熱性及び耐摩耗性を向上させる事と、接合部の強度の確保及びブレーキの鳴きを低減させる事を両立させることができるブレーキディスクロータを提供することができる。

また、請求項１に係る発明では、耐熱性及び耐摩耗性が要求される第１のプリフォームは、粒子状のセラミックスで構成し、靭性及び減衰性が要求される第２のプリフォームは、繊維状のセラミックスで構成した。
粒子状のセラミックス及び繊維状のセラミックスを用いることによって、より耐摩耗性及び靭性を向上させることができる。
さらに、第１のプリフォームの摺動面に加えられた力は、第２のプリフォームにより減衰されて伝わり、反力が小さくなる。これにより、プリフォーム層とディスク部の接合部の接合強度の確保及びブレーキの鳴きを低減させることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係るブレーキディスクロータの断面図であり、ブレーキディスクロータ１０は、ブレーキパッドに接触する摺動部に配置されたプリフォーム層１１、１１と、このプリフォーム層１１、１１と一体的に構成されたディスク部１２とを備えてなり、中央のボルト穴１３、１３を用いて車両の回転部材に取り付けることができる。

前記プリフォーム層１１は、ブレーキパッドに接触する摺動面１７を備える第１のプリフォーム１４と、前記第１のプリフォーム１４と前記ディスク部１２との間に配置される第２のプリフォーム１５とからなる。
前記第１のプリフォーム１４は、耐熱性及び耐摩耗性を有する材質の粒子で構成したセラミックスの粉末をバインダで一体化してなる成形品である。
前記第２のプリフォーム１５は、靭性及び減衰性を有する繊維状のセラミックスを圧縮して一体化した成形品である。

以上に述べたブレーキディスクロータ１０の鋳造方法を次に説明する。
図２はプリフォーム積層工程を説明する図であり、（ａ）に示すように、第１のプリフォーム１４と、第２のプリフォーム１５とを準備する。
次に、第２のプリフォーム１５の所定の位置に接着剤１６を付けて、第１のプリフォーム１４を矢印（１）の方向に移動させ、第２のプリフォームと積層した状態で仮接合することで、（ｂ）に示すプリフォーム層１１を得る。

また、後述する溶湯含浸工程において、接着剤１６を第２のプリフォームの所定の位置にのみ付けているので、接着剤１６がアルミニウム溶湯の含浸を妨げとなることはない。
なお、第１のプリフォーム１４と第２のプリフォーム１５との仮接合は、接着剤の替わりにスティッチ糸等を用いて仮接合してもよい。

なお、ダイに硬質のセラミックス粒を一定の厚さに充填し、その上に繊維状セラミックスを充填し、パンチで圧縮し、得られた成形体を、プリフォーム層１１としてもよい。したがって、プリフォーム層１１の製造法は図２に限定するものではなく、任意である。

図３はプリフォーム載置工程から溶湯含浸工程までを説明する図であり、（ａ）に示すように、下型２０に第１のプリフォーム１４が下方になり、第２のプリフォーム１５が上方になるようにしてプリフォーム層１１Ａ（上下を区別するため、下位のプリフォーム層１１にＡを添えた。）を載せる。

また、上型２５において、上型本体部２６のプリフォーム保持面２７に第１のプリフォーム１４が上方になり、第２のプリフォーム１５が下方になるようにしてプリフォーム層１１Ｂ（上位のプリフォーム層１１にＢを添えた。）を吸着保持させる。そのためには、部分型部２８を相対的に上昇させ、弁３０を開き、真空ポンプ３１を運転して吸引路３２を介して吸引口３３から空気を吸引しておく（プリフォーム載置工程）。

次に、下型２０へ所定量のアルミニウム溶湯３５を注湯する（注湯工程）。
そして、（ｂ）に示すように、上型２５を一括して所定の位置まで下げて、上型２５と下型２０の間に形成されるキャビティを密封する。

次に、（ｃ）に示すように、部分型部２８を降下させて、弁３０を閉じる。上型本体部２６と部分型部２８とを揃えた状態で、（ｄ）に示すように下降させる。この下降によりアルミニウム溶湯３５が圧縮され、圧力が上昇する。圧力上昇により、第１のプリフォーム１４及び第２のプリフォーム１５へアルミニウム溶湯３５を強制的に含浸させる。弁３０が閉じているため、アルミニウム溶湯３５が吸引路３２へ侵入する心配はない（溶湯含浸工程）。
そして、アルミニウム溶湯３５が凝固した後に取り出すことで、ブレーキディスクロータ１０を得ることができる。

図４は図３の４部拡大図であり、アルミニウム溶湯３５が圧縮されて圧力上昇することより、アルミニウム溶湯３５を矢印に示すように第２のプリフォーム１５に含浸させ、さらに第２のプリフォーム１４に含浸させる。

図５は図４におけるアルミニウム溶湯凝固後の状態図であり、アルミニウム溶湯３５は第１のプリフォーム１４と第２のプリフォーム１５に浸透した後凝固し、アルミニウム合金３８となる。これにより、ディスク部１２と第２のプリフォーム１５が接合され、第２のプリフォーム１５と第１のプリフォーム１４が接合される。

図６は本発明に係るブレーキディスクロータの作用を説明する図であり、第１のプリフォームの摺動面１７に矢印（１）の向きに力を加えると、第１の接合部４１には、矢印（２）の向きに力が伝わる。
矢印（２）の向きに加えられた力は、第２の接合部４２には、矢印（３）の向きに力が減衰されて伝わり、矢印（４）の向きに生じる反力が小さくなる。これにより、プリフォーム層１１とディスク部１２の接合部の接合強度の確保及びブレーキの鳴きを低減させることができる。

また、ブレーキパットに接触する摺動面１７を備える第１のプリフォーム１４は、耐熱性及び耐摩耗性を有する。
すなわち、耐熱性及び耐摩耗性を向上させる事と、接合部の強度の確保及びブレーキの鳴きを低減させる事を両立させることができるブレーキディスクロータを提供することができる。

尚、請求項１にあっては、第１のプリフォーム及び第２のプリフォームの形状は任意である。

本発明に係るブレーキディスクロータは、車両用に好適である。

本発明に係るブレーキディスクロータの断面図である。 プリフォーム積層工程を説明する図である。 プリフォーム載置工程から溶湯含浸工程までを説明する図である。 図３の４部拡大図である。 図４におけるアルミニウム溶湯凝固後の状態図である。 本発明に係るブレーキディスクロータの作用を説明する図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…ブレーキディスクロータ、１１…プリフォーム層、１２…ディスク部、１４…第１のプリフォーム、１５…第２のプリフォーム、１７…摺動面、３６…粒子状のセラミックス、３７…繊維状のセラミックス、３８…アルミニウム合金。

Claims (1)

1. プリフォーム層にアルミニウム又はアルミニウム合金を加圧浸透させてなる複合材が、ブレーキの摺動部に配置され、他の部位はアルミニウム又はアルミニウム合金製のディスク部からなり、前記複合材とディスク部とが同時に鋳込み成形されたブレーキディスクロータにおいて、
   前記プリフォーム層は、特性の異なる複数のプリフォームを積層してなり、これらの複数のプリフォームには、耐熱性及び耐摩耗性を有し、ブレーキパッドに接触する摺動面を備える第１のプリフォームと、靭性及び減衰性を有し、前記第１のプリフォームと前記ディスク部との間に配置される第２のプリフォームを含み、
   前記第１のプリフォームは、耐熱性及び耐摩耗性を有する材質の粒子で構成したセラミックスの粉末をバインダで一体化してなる成形品であり、
   前記第２のプリフォームは、靭性及び減衰性を有する繊維状のセラミックスを圧縮して一体化した成形品であることを特徴とするブレーキディスクロータ。

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