JP2013227992A - 鋳鉄部品 - Google Patents

Abstract

【課題】中空化処理を施した場合でも、要部の剛性を確保することができる鋳鉄部品を提供する。
【解決手段】ブレーキキャリパ１の表層部を脱炭処理した後、表層部の融点よりも低く、かつ非脱炭部の融点よりも高い温度で加熱して、非脱炭部である内部を溶融させる。そして、溶融した非脱炭部を外方に流出させることにより、ブレーキキャリパ１に、脱炭処理した表層部を殻として中空部１Ｅを形成する。このとき、押さえ脚６の折れ曲がり部６Ｂに貫通穴１０Ｈを形成してから、表面に脱炭処理を施す。
【選択図】図３

Description

本発明は、中空化処理によって表層部の内側を中空にする鋳鉄部品に関する。

従来、部品の軽量化を図るために、中空化処理によって表層部の内側を中空にする鋳鉄部品が公知である（例えば、特許文献１参照）。

この中空化処理は、まず、鋳鉄部品の表層部を脱炭処理して融点を上昇させると共に、前記表層部の内側に非脱炭部を形成する。次いで、鋳鉄部品全体を、表層部の融点よりも低く、かつ非脱炭部の融点よりも高い温度で加熱することにより、非脱炭部を溶融させて流出させ、鋳鉄部品の内部を中空にする処理である。

特許第４０９９５３５号公報

ところで、自動車のブレーキ装置に用いられるブレーキキャリパ等に前述した中空化処理を施すと、要部の剛性が低下するおそれがあった。

そこで、本発明は、かかる従来の問題に鑑みて、中空化処理を施す場合でも、要部の剛性を確保することができる鋳鉄部品を提供するものである。

本発明の鋳鉄部品にあっては、表面を脱炭処理して表層部の融点を上昇させたのち、鋳鉄部品全体を加熱して表層部の内側の非脱炭部を溶融させて排出することによって中空とする際に、鋳鉄部品の使用状態における入力荷重により応力が印加される部分に穴部を形成してから、表面に脱炭処理を施したことを主要な特徴とする。

本発明によれば、表面を脱炭処理する際に、鋳鉄部品の使用状態における入力荷重により応力が印加される部分に予め形成した穴部の内周面にも硬い表層部を形成することができる。これにより、応力が印加される部分の強度を高めることができる。従って、中空化処理により中空部を形成して鋳鉄部品の軽量化を達成しつつ、要部の剛性を確保することができる。

第１の実施形態に係るブレーキキャリパを斜め上方から見た斜視図である。 図１に示すブレーキキャリパを斜め下方から見た斜視図である。 図２中Ａ−Ａ線に沿った断面図である。 制動状態を示すブレーキキャリパの断面図である。 第２の実施形態に係るブレーキキャリパを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

[第１の実施形態]
図１、図２は、本発明の第１の実施形態にかかる鋳鉄部品としてのブレーキキャリパ１を示し、このブレーキキャリパ１は鋳鉄で形成される。

ブレーキキャリパ１は、図３に示すように、ディスクロータ２の周縁部の一部に跨がるようにして配置される。このとき、ブレーキキャリパ１は、マウンティングブラケット３にボルト４を介して摺動自在に取り付けられており、ディスクロータ２の厚さ方向に移動可能にフローティング支持される。

また、ブレーキキャリパ１には、ディスクロータ２に対して車両内方側にピストン部５が設けられ、車両外方側に押さえ脚６が断面略Ｌ字状に折れ曲がるようにして一体成形されている。ピストン部５は、図３に示すように、ブレーキキャリパ１と一体成形されたシリンダ５１と、該シリンダ５１の内方に摺動自在に嵌挿されたピストン５２とを備える。そして、制動時に、オイル入口５３からシリンダ５１内に導入されるブレーキオイルの圧力でピストン５２を押し出し、ピストン５２の先端に設けたインナー側のブレーキパッド７をディスクロータ２の内側面に押し付けるようになっている。

このとき、ピストン５２がブレーキパッド７をディスクロータ２に押圧する反力Ｒ（図４参照）でブレーキキャリパ１が移動し、押さえ脚６がアウター側のブレーキパッド８をディスクロータ２の外側面に押し付けるようになっている。これにより、インナーおよびアウター側の両ブレーキパッド７、８がディスクロータ２の両側面に圧接して制動する。このとき、押さえ脚６を断面略Ｌ字状に折り曲げている折れ曲がり部６Ｂは、ピストン５２の反力Ｒによる荷重が入力した際に応力が印加される部分となる。

ところで、ブレーキキャリパ１は、鋳造により鋳鉄部品として提供されるが、本実施形態では、ブレーキキャリパ１に中空化処理を施す。

具体的には、まず、ブレーキキャリパ１の表層部を脱炭処理する。これにより、表層部は、硬度が高まるとともに融点が上昇する。一方、表層部の内側に配置された非脱炭部は、硬度および融点が変化しない。従って、表層部の硬度と融点は、非脱炭部となる内部よりも相対的に高くなる。その後、ブレーキキャリパ１を、表層部の融点よりも低く、かつ非脱炭部の融点よりも高い温度で加熱して、非脱炭部を溶融させる。そして、溶融した非脱炭部を図外の排出口から外方に流出させることにより、ブレーキキャリパ１は、脱炭処理した表層部を殻として中空部１Ｅが形成される。これにより、ブレーキキャリパ１は中空構造となって軽量化を図ることができる。

ここで、図３に示すように、ブレーキキャリパ１を脱炭処理する際に、ピストン５２の反力Ｒ（入力荷重）によって応力が印加される部分、つまり、押さえ脚６の折れ曲がり部６Ｂに穴部１０を形成してから、表層部に脱炭処理を施すようにしてある。

穴部１０は、貫通穴１０Ｈとして形成され、かつ、その深さ方向（貫通穴１０Ｈの中心線方向）が折れ曲がり部６Ｂの厚さ方向となるように形成される。つまり、折れ曲がり部６Ｂにおいては、シリンダ５１と押さえ脚６とが直交しており、貫通穴１０Ｈの深さ方向は、シリンダ５１および押さえ脚６の双方に対する角度が約４５°になるように設定されている。

このように構成されたブレーキキャリパ１の作用を、図４を用いて以下説明する。まず、非制動時は、インナー側およびアウター側のブレーキバッド７、８は、ディスクロータ２の両面に対して引きずりを発生しない程度の僅かな隙間をもって対向配置されている。

そして、制動時には、図外のブレーキペダルを踏み込むことにより、ブレーキオイルに発生した圧力がピストン５２に作用して、インナー側のブレーキパッド７を押圧してディスクロータ２の内側面に圧接させる。これと同時に、ブレーキパッド７を押圧したピストン５２の反力Ｒで、ブレーキキャリパ１がボルト４に沿って移動し、押さえ脚６がアウター側のブレーキパッド８を押圧してディスクロータ２の外側面に圧接させる。

これにより、両ブレーキパッド７、８がディスクロータ２を挟み込むように圧接するため、そのときの摩擦力でディスクロータ２の回転を抑止して制動できる。この制動時には、押さえ脚６に、折れ曲がり部６Ｂを中心として車両外方向に撓む変形力Ｆが作用することになり、前記折れ曲がり部６Ｂには応力が印加される。

このとき、本実施形態では、前述したようにブレーキキャリパ１を脱炭処理して中空部１Ｅを形成するようになっており、この脱炭処理する際、ブレーキキャリパ１の使用状態において応力が印加される折れ曲がり部６Ｂに、予め貫通穴１０Ｈ（穴部１０）を形成してから脱炭処理を施すようにしてある。これにより、貫通穴１０Ｈの内周面の表層部にも脱炭層が形成されて硬度が高められる。

従って、非脱炭部となる内部を溶融させて中空部１Ｅを形成する際に、貫通穴１０Ｈの内周面の表層部分は硬度が高い穴内殻部分１０Ｒとして残存される。これにより、折れ曲がり部６Ｂは、硬度が高い穴内殻部分１０Ｒによって剛性が高められ、変形力Ｆが作用した場合にも、穴内殻部分１０Ｒによって押さえ脚６の撓み変形を抑制できる。このため、制動時には、反力Ｒを効率良くアウター側のブレーキパッド８に伝達でき、中空部１Ｅを形成したにもかかわらず、十分な制動能力を確保できるようになる。勿論、ブレーキキャリパ１は、中空部１Ｅが形成されているので、従来の中実のものよりも軽量化される。

以上説明したように、第１の実施形態のブレーキキャリパ１によれば、ブレーキキャリパ１の使用状態において入力荷重により応力が印加される押さえ脚６の折れ曲がり部６Ｂに、予め貫通穴１０Ｈ（穴部１０）を形成してから表面を脱炭処理するようにしてある。これにより、脱炭処理を施す際に、その貫通穴１０Ｈの内周面の表層部にも硬い穴内殻部分１０Ｒを形成でき、穴内殻部分１０Ｒは、折れ曲がり部６Ｂの内部に形成されることになる。

従って、脱炭処理してブレーキキャリパ１を中空に形成した際にも、穴内殻部分１０Ｒによって、応力が印加される折れ曲がり部６Ｂの内部の強度を高めて剛性を確保することができる。これにより、押さえ脚６の車両外方向への撓み変形を抑制して、ブレーキの効きを向上することができる。

また、本実施形態によれば、前述した貫通穴１０Ｈは、該貫通穴１０Ｈの深さ方向が、プレーキパッド８の押さえ脚６の折れ曲がり部６Ｂにおいて、引張荷重または圧縮荷重の伝達方向に交差する方向となる。具体的には、貫通穴１０Ｈの深さ方向は、折れ曲がり部６Ｂの厚さ方向である。

つまり、図４に示すように、反力Ｒにより押さえ脚６に変形力Ｆが作用して、折れ曲がり部６Ｂが開き方向に変形する際に、その折れ曲がり部６Ｂの内側部分には引張荷重が入力され、外側部分には圧縮荷重が入力される。そして、それら引張荷重および圧縮荷重は、折れ曲がり部６Ｂの屈曲方向が荷重伝達方向となり、予め形成しておく貫通穴１０Ｈは、それら引張荷重および圧縮荷重の伝達方向と交差する方向に形成している。

これにより、脱炭処理によりブレーキキャリパ１を中空に形成した際にも、穴内殻部分１０Ｒを折れ曲がり部６Ｂの屈曲に対抗するように配置できる。従って、硬度の高い穴内殻部分１０Ｒによって折れ曲がり部６Ｂの開き方向の変形を抑制でき、ひいては、押さえ脚６の撓み変形の抑制効果を更に高めることができる。

更に、本実施形態によれば、ブレーキキャリパ１の使用状態における応力が印加される折れ曲がり部６Ｂに形成する穴部１０を貫通穴１０Ｈとしたので、穴内殻部分１０Ｒを、折れ曲がり部６Ｂの肉厚全体に亘って形成することができる。これにより、折れ曲がり部６Ｂの剛性をより高めることができる。

[第２の実施形態]
図５は、本発明の第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。

本実施形態のブレーキキャリパ１Ａが第１の実施形態のブレーキキャリパ１と異なる点は、穴部１０が凹部１０Ｃとして形成されたことにある。即ち、第１の実施形態では、穴部１０が折れ曲がり部６Ｂを貫通する貫通穴１０Ｈである場合を示したが、本実施形態の穴部１０は、折れ曲がり部６Ｂを貫通しない凹部１０Ｃとしてある。この場合、凹部１０Ｃは、折れ曲がり部６Ｂの外側に所定深さをもって形成される。

つまり、本実施形態では、図５に示すように、押さえ脚６の折れ曲がり部６Ｂの外側に凹部１０Ｃを形成したのちに、ブレーキキャリパ１Ａの表面全体に脱炭処理を施す。その他の構成および構造は第１の実施形態と同様である。なお、凹部１０Ｃは、折れ曲がり部６Ｂの内側に所定深さをもって形成してもよい。本実施形態にあっても、凹部１０Ｃは、深さ方向が折れ曲がり部６Ｂの厚さ方向となるように形成される。つまり、折れ曲がり部６Ｂにおいては、シリンダ５１と押さえ脚６とが直交しており、凹部１０Ｃの深さ方向は、シリンダ５１および押さえ脚６の双方に対する角度が約４５°になるように設定されている。また、凹部１０Ｃの深さは、本実施形態では、折れ曲がり部６Ｂの厚さの半分以上となっている。

以上説明したように、第２の実施形態のブレーキキャリパ１Ａによれば、押さえ脚６の折れ曲がり部６Ｂに予め凹部１０Ｃを形成してから、表面を脱炭処理するようにしたので、その凹部１０Ｃの内面にも硬い穴内殻部分１０Ｒ′を形成できる。

従って、第１の実施形態と同様に、脱炭処理してブレーキキャリパ１Ａを中空に形成した際にも、穴内殻部分１０Ｒ′によって、レーキキャリパ１Ａの使用状態における応力が印加される折れ曲がり部６Ｂの内部の強度を高めて剛性を確保することができる。

また、本実施形態にあっても、凹部１０Ｃの深さ方向が、シリンダ５１および押さえ脚６の双方に対する角度が約４５°になるので、穴内殻部分１０Ｒ′を、折れ曲がり部６Ｂの屈曲に対抗するように配置できる。従って、第１の実施形態と同様に、硬度の高い穴内殻部分１０Ｒ′によって折れ曲がり部６Ｂの開き方向の変形を抑制できる。

更に、本実施形態によれば、レーキキャリパ１Ａの使用状態における入力荷重（反力Ｒ）により応力が印加される折れ曲がり部６Ｂに予め形成する穴部１０を凹部１０Ｃとしたので、穴部１０の加工が容易になる。

ところで、本発明の鋳鉄部品は、前記各実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能である。例えば、前記各実施形態では、鋳鉄部品をブレーキキャリパ１、１Ａに例をとって説明したが、勿論、これに限ることは無く、その他の鋳鉄部品、例えば、鋳鉄で形成されるデファレンシャルケース等にあっても本発明を適用することができる。

１、１Ａ ブレーキキャリパ（鋳鉄部品）
６ 押さえ脚
６Ｂ 押さえ脚の折れ曲がり部（応力が印加される部分）
１０ 穴部
１０Ｈ 貫通穴（穴部）
１０Ｃ 凹部（穴部）
Ｒ 反力（入力荷重）

Claims (5)

1. 表層部を脱炭処理し、該表層部の内部に配置された非脱炭部を加熱溶融して排出することにより内部に中空部を形成した鋳鉄部品において、
   該鋳鉄部品の使用状態における入力荷重により応力が印加される部分に穴部を形成したのち、当該鋳鉄部品の表面に脱炭処理を施したことを特徴とする鋳鉄部品。
2. 前記穴部の深さ方向は、
   前記入力荷重により引張荷重または圧縮荷重が入力される部分において、前記引張荷重または圧縮荷重の伝達方向と交差する方向であることを特徴とする請求項１に記載の鋳鉄部品。
3. 前記鋳鉄部品はブレーキキャリパであり、前記穴部は、前記プレーキパッドの押さえ脚の折れ曲がり部に厚さ方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋳鉄部品。
4. 前記穴部は、貫通穴であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳鉄部品。
5. 前記穴部は、凹部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳鉄部品。

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