JP2003120734A - 車両のブレーキ回転体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両のブレーキに使用されるブレーキ回転体
において、重量の軽減を図る。 【解決手段】 車両のブレーキ回転体を次のように構成
する。両側から摩擦制動体が押圧されるローター部１
と、車輪に連結されるフランジ部２とを備えてディスク
状に構成し、ローター部１の全体を、小さな隙間や空間
を多数備えた非金属の成形体４，５に金属Ａを含浸させ
て形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両において、ディ
スク型式やドラム型式のブレーキにおけるブレーキ回転
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】前述のような車両におけるディスク型式
やドラム型式のブレーキにおいて、ディスク状やドラム
状のブレーキ回転体は、一般に鋳鉄やステンレス等によ
って全体が一体的に形成されたものが多くある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術に記載のよ
うにブレーキ回転体の全体が、鋳鉄やステンレス等の金
属により一体的に形成されていると、ブレーキ回転体の
重量が重いものになっており、重量の軽減と言う面で改
善の余地がある。本発明は車両のブレーキ回転体におい
て、重量の軽減を図ることを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】［Ｉ］請求項１の特徴に
よると、両側から摩擦制動体が押圧されるローター部
と、車輪に連結されるフランジ部とを備えてディスク状
に構成されたブレーキ回転体において、ローター部の全
体が、小さな隙間や空間を多数備えた非金属の成形体に
金属を含浸させて形成されている。

【０００５】前述のように小さな隙間や空間を多数備え
た非金属の成形体は、一般に金属よりも充分に軽量であ
るが、金属ほどの強度は備えていない。これにより、請
求項１の特徴のように、成形体に金属を含浸させてロー
ター部の全体を形成すると、含浸される金属によって強
度が確保されながら、成形体及び金属によってローター
部の全体が形成される。従って、ローター部の全体を金
属のみで一体的に形成する構成に比べて、請求項１の特
徴によると成形体が占める分だけローター部の重量を軽
くすることができる。

【０００６】前述の成形体は一般に対摩耗性に優れたも
のが多い。これにより、請求項１の特徴のように成形体
に金属を含浸させてローター部の全体を形成すると、ロ
ーター部の両側の面（摩擦制動体が押圧される両側の
面）に、成形体及び金属が位置することになるので、ロ
ーター部の全体を金属のみで一体的に形成する構成に比
べてローター部の対摩耗性が良いものになる。

【０００７】［ＩＩ］請求項２の特徴によると、請求項
１の場合と同様に前項［Ｉ］に記載の「作用」を備えて
おり、これに加えて以下のような「作用」を備えてい
る。請求項２の特徴によると、摩擦制動体が押圧される
部分に対応する一対の外側の成形体と、外側の成形体の
間に位置する中間の成形体とを備え、外側及び中間の成
形体に金属を含浸させてローター部の全体を形成してお
り、外側の成形体の体積率よりも、中間の成形体の体積
率を大きなものに設定している。

【０００８】この場合に、ローター部における外側の成
形体の部分では、摩擦制動体が押圧されるので充分な強
度が必要であるのに対して、ローター部における中間の
成形体の部分は摩擦制動体が押圧されないので、ロータ
ー部における外側の成形体の部分ほど強度は必要ない。
これにより、請求項２の特徴のように中間の成形体の体
積率を大きなものに設定することにより（中間の成形体
の占める割合を大きくし、中間の成形体に含浸される金
属の割合を小さくすることにより）、ローター部におけ
る中間の成形体の部分の重量を軽くすることができるの
であり、ローター部における中間の成形体に含浸される
金属の体積率が小さくても、ローター部における中間の
成形体の部分の強度が確保される。

【０００９】［ＩＩＩ］請求項３の特徴によると、所定
の幅を備えた円筒状のリング部と、車輪に連結されるフ
ランジ部とを備えてドラム状に構成されたブレーキ回転
体において、摩擦制動体が押圧されるリング部の内側面
又はリング部の全体が、小さな隙間や空間を多数備えた
非金属の成形体に金属を含浸させて形成されている。

【００１０】前述のように小さな隙間や空間を多数備え
た非金属の成形体は、一般に金属よりも充分に軽量であ
るが、金属ほどの強度は備えていない。これにより、請
求項３の特徴のように、成形体に金属を含浸させてリン
グ部の内側面又はリング部の全体を形成すると、含浸さ
れる金属によって強度が確保されながら、成形体及び金
属によってリング部の内側面又はリング部の全体が形成
される。従って、リング部の全体を金属のみで一体的に
形成する構成に比べて、請求項３の特徴によると成形体
が占める分だけリング部の重量を軽くすることができ
る。

【００１１】前述の成形体は一般に対摩耗性に優れたも
のが多い。これにより、請求項３の特徴のように成形体
に金属を含浸させてリング部の内側面又はリング部の全
体を形成すると、リング部の内側面（摩擦制動体が押圧
される面）に、成形体及び金属が位置することになるの
で、リング部の全体を金属のみで一体的に形成する構成
に比べてリング部の対摩耗性が良いものになる。

【００１２】［ＩＶ］請求項４の特徴によると、請求項
１〜３のうちのいずれか一つの場合と同様に前項［Ｉ］
〜［ＩＩＩ］に記載の「作用」を備えており、これに加
えて以下のような「作用」を備えている。ディスク状及
びドラム状に構成されたブレーキ回転体では、車輪に連
結されるフランジ部を備えている。この場合、フランジ
部は車輪にボルト及びナットで締め付けられて連結され
るので、ボルト及びナットによる締め付けが強すぎる
と、フランジ部に圧痕が付いたりクラックが入ったりす
ることがある。

【００１３】請求項４の特徴によると、小さな隙間や空
間を多数備えた非金属の成形体に金属を含浸させてフラ
ンジ部が形成されている。前項［Ｉ］［ＩＩＩ］に記載
のように、前述の成形体は一般に対摩耗性に優れたもの
が多いので、請求項４の特徴のように成形体に金属を含
浸させてフランジ部を形成することにより、フランジ部
の強度を高いものにすることができ、ボルト及びナット
による締め付けが強すぎてフランジ部に圧痕が付いたり
クラックが入ったりすると言う状態を少なくすることが
できる。さらに、前項［Ｉ］［ＩＩ］［ＩＩＩ］に記載
のローター部及びリング部と同様に、フランジ部を金属
のみで一体的に形成する構成に比べて、請求項４の特徴
によると成形体が占める分だけフランジ部の重量を軽く
することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１及び図２は車両において使用
されるブレーキにおいて、ディスク状でソリッドタイプ
のブレーキ回転体を示している。ブレーキ回転体は両側
からブレーキパッド（図示せず）が押圧されるローター
部１、車輪（図示せず）に連結されるフランジ部２を備
えて構成されており、中央の開口部１６及びボルト（図
示せず）の挿入用の孔部３がフランジ部２に備えられて
いる。

【００１５】図１及び図２に示すように、フランジ部２
は真鍮Ａ（黄銅）により形成されている。ローター部１
は２枚の成形体４の間に１枚の成形体５を挟み込んで重
ね合わせ、成形体４，５に真鍮Ａを含浸させて形成され
ている。この場合、ローター部１の耐熱温度（ローター
部１として異常が発生しない温度）は、７００℃前後と
なる。

【００１６】次に、ブレーキ回転体の製造について説明
する。図３（イ）に示すように、成形体４，５はアルミ
ナ繊維又はシリコンカーバイド粒子（ＳｉＣ粒子）等の
セラミックス材料やカーボンファイバーによって、薄い
リング状の円盤状に形成されており、小さな隙間や空間
を多数備えている。成形体５の厚みよりも、成形体４の
厚みが薄いものに設定されており、成形体５の体積率
（小さな隙間や空間に対する成形体５の自身の体積率）
が大きなものに設定され（例えば７０〜９０％）、成形
体４の体積率（小さな隙間や空間に対する成形体４の自
身の体積率）が小さなものに設定されている（例えば１
０〜３０％）。

【００１７】図３（イ）及び図３（ロ）に示すように、
外側の成形体４（２枚）及び中間の成形体５（１枚）を
用意して、外側の成形体４の間に中間の成形体５が挟ま
れた状態で、外側及び中間の成形体４，５を雌型６に入
れる。高温で溶解された真鍮Ａが雌型６に注入されて、
雄型７により外側及び中間の成形体４，５を高圧で押圧
する。これにより、高温高圧の状態で真鍮Ａが外側及び
中間の成形体４，５の小さな隙間や空間に入り込んでい
き、外側及び中間の成形体４，５に真鍮Ａが含浸されて
ローター部１が形成されるのであり、真鍮Ａによってフ
ランジ部２が形成される。この場合に、外側の成形体４
に含浸される真鍮Ａの体積率が例えば７０〜９０％とな
り、中間の成形体５に含浸される真鍮Ａの体積率が例え
ば１０〜３０％となる。

【００１８】前述のようにしてローター部１及びフラン
ジ部２が形成された後に冷却され、図１及び図２に示す
ようにローター部１の両側の面（外側の成形体４の
面）、及びフランジ部２に機械加工が施され、フランジ
部２に開口部１６及び孔部３が開孔される。これにより
ローター部１において、外側の成形体４の部分の厚みＴ
１が例えば１．５ｍｍ〜４ｍｍ程度に設定されて、ロー
ター部１における外側の成形体４の部分の厚みＴ１に比
べて、ローター部１における中間の成形体５の部分の厚
みＴ２が大きなものとなる。

【００１９】［発明の実施の第１別形態］前述の［発明
の実施の形態］に代えて、図４に示すように構成しても
よい。図４に示すように、１枚の成形体８に真鍮Ａを含
浸させてローター部１の全体を形成する。成形体８の体
積率（小さな隙間や空間に対する成形体８の自身の体積
率）が例えば４０〜８０％に設定されており、成形体８
に含浸される真鍮Ａの体積率が例えば２０〜６０％とな
る。

【００２０】図４に示すようにフランジ部２において、
車輪（ホイール）（図示せず）に連結される部分（フラ
ンジ部２における図４の紙面上側部分）を、１枚の成形
体９に真鍮Ａを含浸させて形成してもよい。成形体９の
体積率（小さな隙間や空間に対する成形体９の自身の体
積率）が例えば１５〜２５％に設定されており、成形体
９に含浸される真鍮Ａの体積率が例えば７５〜８５％と
なる。

【００２１】［発明の実施の第２別形態］前述の［発明
の実施の形態］及び［発明の実施の第１別形態］に代え
て、図５に示すように構成してもよい。図５に示すブレ
ーキ回転体はディスク状でベンチレーテッドタイプであ
り、複数の開孔部１０ａを放射状を配置した１枚の成形
体１０を用意して、成形体１０に真鍮Ａを含浸させてロ
ーター部１の全体を形成する。成形体１０の体積率（小
さな隙間や空間に対する成形体１０の自身の体積率）が
例えば４０〜８０％に設定されており、成形体１０に含
浸される真鍮Ａの体積率が例えば２０〜６０％となる。

【００２２】前述のように成形体１０に真鍮Ａを含浸さ
せる際、成形体１０の開孔部１０ａが真鍮Ａによって埋
まってしまうので、ローター部１の全体の形成後に機械
加工を施して開孔部１０ａを開孔する。又は真鍮Ａを含
浸させる際、成形体１０の開孔部１０ａに事前にスペー
サ（図示せず）を入れておき、真鍮Ａの含浸後にスペー
サを抜き取る。図５に示すブレーキ回転体において、フ
ランジ部２における車輪（ホイール）（図示せず）に連
結される部分を、１枚の成形体（図示せず）に真鍮Ａを
含浸させて形成してもよい（前述の［発明の実施の第１
別形態］の図４参照）。

【００２３】［発明の実施の第３別形態］前述の［発明
の実施の形態］及び［発明の実施の第１別形態］、［発
明の実施の第２別形態］に代えて、図６に示すように構
成してもよい。図６はドラム状のブレーキ回転体を示し
ており、所定の幅を備えた円筒状のリング部１１、車輪
に連結されるフランジ部１２を備えて、真鍮Ａにより形
成されており、中央の開口部１７及びボルト（図示せ
ず）の挿入用の孔部１３がフランジ部１２に備えられて
いる。

【００２４】図６に示すように、ブレーキシュー（図示
せず）が押圧されるリング部１１の内側面において、１
枚の成形体１４に真鍮Ａを含浸させてリング部１１の内
側面を形成する。成形体１４の体積率（小さな隙間や空
間に対する成形体１４の自身の体積率）が例えば１０〜
４０％に設定されており、成形体１４に含浸される真鍮
Ａの体積率が例えば６０〜９０％となる。この場合、リ
ング部１１の内側面だけではなく、１枚の成形体１４に
真鍮を含浸させてリング部１１の全体を形成してもよ
い。

【００２５】図６に示すようにフランジ部１２におい
て、車輪（ホイール）（図示せず）に連結される部分
（フランジ部１２における図６の紙面上側部分）を、１
枚の成形体１５に真鍮Ａを含浸させて形成してもよい。
成形体１５の体積率（小さな隙間や空間に対する成形体
１５の自身の体積率）が例えば１５〜２５％に設定され
ており、成形体１５に含浸される真鍮Ａの体積率が例え
ば７５〜８５％となる。

【００２６】［発明の実施の第４別形態］前述の［発明
の実施の形態］及び［発明の実施の第１別形態］、［発
明の実施の第２別形態］、［発明の実施の第３別形態］
において、真鍮Ａに代えてアルミニウムやアルミニウム
合金、マグネシウムやマグネシウム合金を使用し、成形
体４，５，８，９，１０，１４，１５に含浸させるよう
にしてもよい。この場合、ローター部１及びリング部１
１の耐熱温度（ローター部１及びリング部１１として異
常が発生しない温度）は、５００〜５５０℃となる。

【００２７】

【実施例】前述の［発明の実施の形態］の図１及び図２
に示すブレーキ回転体において、真鍮Ａを使用し成形体
４，５に真鍮Ａを含浸させたもの、並びに、アルミニウ
ム（アルミニウム合金）を使用し成形体４，５にアルミ
ニウム（アルミニウム合金）を含浸させたものを用意し
て、ブレーキ（ブレーキ回転体）を制動側に操作しなが
ら走行する引きずり試験を行い、ローター部１の温度を
計測した結果を、図７（引きずり試験 第１回目）及び
図８（引きずり試験 第２回目）に示している。

【００２８】成形体を使用せずにディスク状のブレーキ
回転体の全体をアルミニウム（アルミニウム合金）によ
り一体的に形成したもの、並びに、成形体を使用せずに
ドラム状のブレーキ回転体の全体をマグネシウム（マグ
ネシウム合金）により一体的に形成したものを用意し
て、ブレーキ（ブレーキ回転体）を制動側に操作しなが
ら下り坂を走行した降坂試験を行った結果を図９に示し
ている。

【００２９】図９において、実線Ｂ１はブレーキ回転体
（ディスク状）のローター部の温度を示し、一点鎖線Ｂ
２はブレーキ回転体（ディスク状）に制動を掛けるブレ
ーキパッドの温度を示している。実線Ｂ３はブレーキ回
転体（ドラム状）のリング部の内側面（ブレーキシュー
が押圧される面）の温度を示し、一点鎖線Ｂ４はブレー
キ回転体（ドラム状）のリング部の外側面の温度を示し
ている。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の特徴によると、両側から摩擦
制動体が押圧されるローター部と、車輪に連結されるフ
ランジ部とを備えてディスク状に構成された車両のブレ
ーキ回転体において、成形体に金属を含浸させてロータ
ー部の全体を形成することにより、含浸される金属によ
って強度を確保しながら、成形体が占める分だけロータ
ー部の重量を軽くすることができた。これにより、車両
のサスペンションにおけるバネ下重量を軽いものにする
ことができて、サスペンション性能の向上に寄与するこ
とができた。請求項１の特徴によると、成形体に金属を
含浸させてローター部の全体を形成することによって、
ローター部の両側の面（摩擦制動体が押圧される両側の
面）に成形体及び金属が位置することになり、ローター
部の対摩耗性を良いものにすることができて、ブレーキ
回転体の耐久性を向上させることができた。

【００３１】請求項２の特徴によると、請求項１の場合
と同様に前述の請求項１の「発明の効果」を備えてお
り、この「発明の効果」に加えて以下のような「発明の
効果」を備えている。請求項２の特徴によると、摩擦制
動体が押圧される外側の成形体の体積率に対して、中間
の成形体の体積率を大きなものに設定することにより
（中間の成形体の占める割合を大きくし、中間の成形体
に含浸される金属の割合を小さくすることにより）、ロ
ーター部における中間の成形体の部分の重量を軽くする
ことができて、ブレーキ回転体の重量をさらに軽いもの
にすることができた。これによって、車両のサスペンシ
ョンにおけるバネ下重量を軽いものにすることができ
て、サスペンション性能の向上に寄与することができ
た。

【００３２】請求項３の特徴によると、所定の幅を備え
た円筒状のリング部と、車輪に連結されるフランジ部と
を備えてドラム状に構成された車両のブレーキ回転体に
おいて、成形体に金属を含浸させてリング部の内側面又
はリング部の全体を形成することにより、含浸される金
属によって強度を確保しながら、成形体が占める分だけ
リング部の重量を軽くすることができた。これにより、
車両のサスペンションにおけるバネ下重量を軽いものに
することができて、サスペンション性能の向上に寄与す
ることができた。請求項３の特徴によると、成形体に金
属を含浸させてリング部の内側面又はリング部の全体を
形成することによって、リング部の内側面（摩擦制動体
が押圧される面）に成形体及び金属が位置することにな
り、リング部の対摩耗性を良いものにすることができ
て、ブレーキ回転体の耐久性を向上させることができ
た。

【００３３】請求項４の特徴によると、請求項１〜３の
うちのいずれか一つの場合と同様に前述の請求項１〜３
の「発明の効果」を備えており、この「発明の効果」に
加えて以下のような「発明の効果」を備えている。請求
項４の特徴によると、成形体に金属を含浸させてフラン
ジ部を形成することにより、フランジ部の強度を高いも
のにすることができ、ボルト及びナットによる締め付け
が強すぎてフランジ部に圧痕が付いたりクラックが入っ
たりすると言う状態を少なくすることができて、ブレー
キ回転体の耐久性を向上させることができた。請求項４
の特徴によると、成形体が占める分だけフランジ部の重
量を軽くすることができ、車両のサスペンションにおけ
るバネ下重量を軽いものにすることができて、サスペン
ション性能の向上に寄与することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディスク状でソリッドタイプのブレーキ回転体
の全体斜視図

【図２】ディスク状でソリッドタイプのブレーキ回転体
の縦断面図

【図３】ディスク状でソリッドタイプのブレーキ回転体
の製造の状態を示す概略図

【図４】発明の実施の第１別形態において、ディスク状
でソリッドタイプのブレーキ回転体の縦断面図

【図５】発明の実施の第２別形態において、ディスク状
でベンチレーテッドタイプのブレーキ回転体の縦断面図

【図６】発明の実施の第３別形態において、ドラム状の
ブレーキ回転体の縦断面図

【図７】実施例における引きずり試験（第１回目）の結
果を示す図

【図８】実施例における引きずり試験（第２回目）の結
果を示す図

【図９】実施例における降坂試験の結果を示す図

【符号の説明】

１ ローター部 ２ フランジ部 ４，５，８，１０ 成形体 ９，１５ 成形体 １１ リング部 １２ フランジ部 １４ 成形体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両側から摩擦制動体が押圧されるロータ
   ー部と、車輪に連結されるフランジ部とを備えたディス
   ク状に構成され、 前記ローター部の全体が、小さな隙間や空間を多数備え
   た非金属の成形体に金属を含浸させて形成されている車
   両のブレーキ回転体。
2. 【請求項２】 摩擦制動体が押圧される部分に対応する
   一対の外側の成形体と、前記外側の成形体の間に位置す
   る中間の成形体とを備えて、前記ローター部が形成され
   ると共に、 前記外側の成形体の体積率よりも、前記中間の成形体の
   体積率を大きなものに設定してある請求項１に記載の車
   両のブレーキ回転体。
3. 【請求項３】 所定の幅を備えた円筒状のリング部と、
   車輪に連結されるフランジ部とを備えたドラム状に構成
   され、 摩擦制動体が押圧される前記リング部の内側面又は前記
   リング部の全体が、小さな隙間や空間を多数備えた非金
   属の成形体に金属を含浸させて形成されている車両のブ
   レーキ回転体。
4. 【請求項４】 前記フランジ部が、小さな隙間や空間を
   多数備えた非金属の成形体に金属を含浸させて形成され
   ている請求項１〜３のうちのいずれか一つに記載の車両
   のブレーキ回転体。