JP2015059657A - キャリパ用鋳造装置、キャリパ用鋳造装置に用いる中子および金型、並びにディスクブレーキ用キャリパおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリパを鋳造する際に、鋳型内に注湯された溶湯が凝固する際にひけ巣が生じることを好適に抑制し、金型に対する中子の組み付け位置の精度を高めることが可能な技術を提供する。【解決手段】内部にピストンを嵌装するシリンダと、ディスクロータを収容するための空間を画定するロータ収容面とを有するディスクブレーキのキャリパを鋳造するためのキャリパ用鋳造装置は、金型と、金型内に配置される中子と、を備え、金型は、鋳造後にロータ収容面の一部を形成するロータ収容面形成部を有し、中子は、鋳造時にロータ収容面形成部で位置決め保持されて且つ鋳造後にロータ収容面形成部と共にロータ収容面の一部を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、キャリパ用鋳造装置、キャリパ用鋳造装置に用いる中子および金型、並びにディスクブレーキ用キャリパおよびその製造方法に関する。

自動車の制動を行う為に、ディスクブレーキが広く使用されている。ディスクブレーキは、車輪と共に回転するディスクロータを挟む位置にキャリパを設けている。ディスクブレーキに使用されるキャリパとして、ディスクロータの両側面にそれぞれ対向するシリンダを内部に設け、このシリンダにピストンを嵌装した対向ピストン型キャリパが知られている。対向ピストン型キャリパの内部には、ディスクロータの内外側面にそれぞれ対向するように２枚のブレーキパッドが配置されている。車両の制動時においては、各シリンダ内に圧油を送り込み、それぞれのピストンを作動させることにより、ブレーキパッドをディスクロータの内外側面に押し付けることで、制動力が得られる。

上述したディスクブレーキに使用されるキャリパは、通常、鋳造によって製造される。この鋳造を行う場合、金属製の金型内にいわゆる中子を配置し、金型と中子との間に形成される隙間空間であるキャビティ内に、溶融したアルミニウム合金（溶湯）を流し込むのが一般的である（例えば、特許文献１）。中子は、内部に空洞部を有する鋳物（製品）を製造する際に上記空洞部を形成する部分として鋳型の中に嵌め込む砂型である。中子としては、例えば、熱硬化性の合成樹脂を配合した硅砂（レジンコーテッドサンド）を加熱硬化させるシェルモールド法によって製造されるシェル中子が一般に用いられている。

上記のようにキャビティに溶湯を流し込んだ後、例えば金型を構成する上型と下型とを互いに分離すると共に、中子を取り除くことでキャリパの中間製品が得られる。この中間製品に、各部の形状精度および寸法精度を確保するための切削加工や、穿孔加工等といった各種加工を施すことでキャリパが得られる。

特開２００９−３０８０２号公報 特開２０１２−８２８７２号公報

上記のようにキャリパの鋳造を行う際には、ひけ巣（空孔）を考慮する必要がある。溶湯がキャビティ内で凝固する際に収縮することで、容積が減少する。例えば、アルミニウム合金の場合には、容積の約７％程度の凝固収縮が生じると言われている。その結果、鋳物として得られたキャリパに、溶湯の凝固過程で生じた収縮によるひけ巣が形成される場合があり、鋳造製品の品質に影響を及ぼす虞がある。

図１２は、従来におけるキャリパ用鋳型の概略を示す図である。図１２に示す符号１００は金属製の金型である下型を表し、２００は中子を表す。図中、中子２００には、ハッチングを付している。なお、図１２においては、下型１００と組み合わせる上型については図示を省略している。図１２に示すように、下型１００の所定位置に中子２００が配置されている。中子２００は、キャリパの製造後、ディスクロータを配置する空間を得るための基部２１０と、この基部２１０の両側に配置され、キャリパのピストンを嵌装するシ
リンダを形成するためのシリンダ形成部２２０とを有する。基部２１０は、言い換えると、キャリパにおけるディスクロータの収容部を画定するロータ収容面を形成するための鋳型といえる。

上記のように中子２００は、樹脂を配合した砂を熱で固めたものであり、熱伝導性が金型に比べて低い。従って、図示しない上型を下型１００に組み合わせた後、鋳型内に形成されるキャビティに溶湯を注湯した際、中子２００に接する部分の溶湯は、金型に接する部分の溶湯に比べて凝固しにくくなる。従って、注湯工程の際に中子２００周辺に注湯された溶湯は、中子２００から遠い部分に注湯された溶湯の後に凝固することになる。その結果、鋳造後のキャリパにおいてシリンダやロータ収容面にひけ巣が発生し易くなるといった課題がある。ここで、キャビティ部に鋳込まれた溶湯の温度降下および凝固に伴って生じる収縮に対して溶湯を補給し、いわゆるひけ巣を防止するための溶湯を貯めておく押湯を鋳型に設ける技術が知られている。しかしながら、従来の中子２００は、図１２に示すように基部２１０は比較的容積が大きく、ひけ巣を十分に抑制することは難しいのが実情である。

また、従来の中子２００は、基部２１０がいわゆる箱型の外形を有していることから、基部２１０を下型１００にセットする際の組み付け位置の精度を十分に高めることが難しかった。

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、キャリパを鋳造する際に、鋳型内に注湯された溶湯が凝固する際にひけ巣が生じることを好適に抑制し、しかも金型に対する中子の組み付け位置の精度を高めることが可能な技術を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。すなわち、本発明によると、内部にピストンを嵌装するシリンダと、ディスクロータを収容するための空間を画定するロータ収容面と、を有するディスクブレーキのキャリパを鋳造するためのキャリパ用鋳造装置であって、金型と、前記金型内に配置される中子と、を備え、前記金型は、鋳造後に前記ロータ収容面の一部を形成するロータ収容面形成部を有し、前記中子は、鋳造時に前記ロータ収容面形成部で位置決め保持されて且つ鋳造後に前記ロータ収容面形成部と共に前記ロータ収容面の一部を形成する、キャリパ用鋳造装置が提供される。

本発明によれば、キャリパのロータ収容面を、中子だけでなく、中子に比して熱伝導率が大きな金型の一部として形成されたロータ収容面形成部によって形成することができる。つまり、金型が有するロータ収容面形成部で中子を位置決め保持した状態で鋳造することにより、従来に比べて、キャリパのシリンダやロータ収容面を形成する部分の溶湯の冷却速度を促進することができ、凝固するタイミングを促進できる。このため、鋳造によって得られたキャリパにおけるシリンダやロータ収容面にひけ巣が生じることを抑制することができる。また、本発明によれば、鋳造時において、金型が有するロータ収容面形成部に中子が位置決め保持されているため、金型に対する中子の組み付け位置の精度を高めることができる。つまり、本発明によれば、キャリパを鋳造する際に、鋳型内に注湯された溶湯が凝固する際にひけ巣が生じることを好適に抑制し、しかも金型に対する中子の組み付け位置の精度を高めることが可能なキャリパ用鋳造装置を提供することができる。

また、本発明に係るキャリパ用鋳造装置において、前記ロータ収容面形成部には、前記中子を位置決め保持する位置決め用溝が形成されており、前記中子は、鋳造後に前記シリンダを形成するシリンダ形成部と、前記シリンダ形成部に連結された幅木部と、を有し、前記幅木部は、前記位置決め用溝に嵌合可能であって且つ鋳造後に前記ロータ収容面形成
部と共に前記ロータ収容面を形成する被嵌合部を有していてもよい。このように、金型の一部として形成されるロータ収容面形成部に、中子を位置決め保持するための位置決め用溝を設けておき、中子の幅木部に含まれる被嵌合部を上記位置決め用溝に嵌合することで、中子の組み付け精度をより一層向上させることができる。なお、本発明に係るキャリパ用鋳造装置においては、金型に溶湯を注湯する際に、ロータ収容面形成部に設けられた位置決め用溝に中子の被嵌合部が嵌合されていればよい。従って、例えば、金型に注湯する前の工程（前工程）において金型の予備加熱（プレヒート）を行うことで金型を膨張させた状態で、中子の被嵌合部を金型の位置決め用溝に嵌合させるようにしてもよい。なお、本発明において、前記ロータ収容面形成部は、前記中子に比べて熱伝導率を大きくすることが好ましい。これにより、鋳造後にキャリパのシリンダやロータ収容面を形成する部分における溶湯の冷却速度をより好適に調整することができる。

ここで、前記位置決め用溝は、第１の溝と、この第１の溝に交差する第２の溝とを含み、前記被嵌合部は、前記第１の溝と第２の溝とに嵌合されるように構成されていてもよい。このように互いに交差する第１の溝と第２の溝とに中子の幅木部に形成される被嵌合部を嵌合することで、第１の溝および第２の溝を含む位置決め用溝が中子をセットする際のガイドとして機能する。そのため、中子の組み付け時におけるセンタリング作業が容易となり、組み付け位置の精度をより一層向上させることができる。ここで、前記第１の溝および前記第２の溝は直線状の溝であって、且つ互いに直交していてもよい。これによれば、中子を左右対称とすることができ、金型の加工性も向上する。つまり、金型の加工精度を向上させることができるため、金型に対する中子の組み付け位置の精度も向上し、鋳造製品の寸法精度を高めることができる。なお、互いに直交する第１の直線溝と第２の直線溝とによって形成される形状には、十字形状、Ｔ字形状（トの字形状）の何れもが包含される。つまり、位置決め用溝は、少なくとも第１の直線溝と第２の直線溝とを含んでいればよく、これら以外の溝を付加して位置決め用溝を形成してもよい。従って、位置決め用溝は、十字形状、Ｔ字形状等の他、Ｈ形状、井形状等を有していてもよい。但し、位置決め用溝は、これらの例示以外の形状を有していてもよい。

ここで、前記幅木部は、前記被嵌合部の端部に設けられると共に前記位置決め用溝よりも幅広のストッパー部を更に有し、前記ストッパー部は、前記被嵌合部が前記位置決め用溝に嵌合された際に、前記ロータ収容面形成部における前記位置決め用溝と交差する側面に当接する段差面を有していてもよい。このように構成することで、中子を金型に配置する際の中子の位置決め精度をより一層高めることができる。また、溶湯を金型内に注湯する際に、注湯された溶湯の流動に起因して中子が正規の位置からずれてしまうことを好適に抑制することができる。なお、中子を金型に組み付ける際にストッパー部の段差面が当接する金型側の側面は、ロータ収容面形成部における位置決め用溝と直交していてもよい。

また、前記中子は、複数の前記シリンダ形成部を有し、前記シリンダ形成部の各々は前記幅木部によって連結されていてもよい。

また、本発明は、上述までの何れかに記載のキャリパ用鋳造装置を用いて鋳造されたディスクブレーキ用キャリパとして捉えることもできる。

また、本発明は、キャリパ用鋳造装置に用いる中子として捉えることもできる。すなわち、本発明によると、内部にピストンを嵌装するシリンダと、ディスクロータを収容するための空間を画定するロータ収容面と、を有するディスクブレーキのキャリパを鋳造するためのキャリパ用鋳造装置に用いる中子であって、前記中子は、鋳造時に、前記キャリパ用鋳造装置における金型のロータ収容面形成部であって鋳造後に前記ロータ収容面の一部を形成するロータ収容面形成部に位置決め保持されて、且つ、鋳造後に前記ロータ収容面
形成部と共に前記ロータ収容面の一部を形成する、キャリパ用鋳造装置に用いる中子が提供される。

また、本発明は、キャリパ用鋳造装置に用いる金型として捉えることもできる。すなわち、本発明によると、内部にピストンを嵌装するシリンダと、ディスクロータを収容するための空間を画定するロータ収容面と、を有するディスクブレーキのキャリパを鋳造するためのキャリパ用鋳造装置に用いる金型であって、前記金型は、鋳造後に前記ロータ収容面の一部を形成するロータ収容面形成部を有し、鋳造後に前記ロータ収容面形成部と共に前記ロータ収容面の一部を形成する中子を位置決め保持可能である、キャリパ用鋳造装置に用いる金型が提供される。

また、本発明は、ディスクブレーキ用キャリパの製造方法として捉えることもできる。すなわち、本発明によると、内部にピストンを嵌装するシリンダと、ディスクロータを収容するための空間を画定するロータ収容面と、を有するディスクブレーキのキャリパを製造する製造方法であって、キャリパ用鋳造装置は、鋳造後に前記ロータ収容面の一部を形成するロータ収容面形成部を有する金型と、前記金型内に配置される中子と、を備え、前記製造方法は、前記中子を前記ロータ収容面形成部に位置決め保持して前記金型内に前記中子を配置する工程と、前記中子が配置された金型内に注湯する工程と、を含むディスクブレーキ用キャリパの製造方法が提供される。

また、本発明は、上記した製造方法で製造されたディスクブレーキ用キャリパとして捉えることもできる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、キャリパを鋳造する際に、鋳型内に注湯された溶湯が凝固する際にひけ巣が生じることを好適に抑制し、しかも金型に対する中子の組み付け位置の精度を高めることが可能な技術を提供することができる。

実施形態１に係るキャリパ用鋳造装置の概略構成を示す図である。 実施形態１に係るキャリパ用鋳造装置の分解斜視図である。 実施形態１に係るキャリパ用鋳造装置を構成する中子をセットした状態の下型を示す図である。 実施形態１に係るキャリパ用鋳造装置を構成する上型を示す図である。 実施形態１に係るキャリパを外径側から見た正投影図である。 実施形態１に係るキャリパを一方の側面側から見た正投影図である。 実施形態１に係るキャリパを他方の側面側から見た正投影図である。 実施形態１に係るキャリパの主要断面図である。 実施形態１に係るキャリパをロータの軸側から見た正投影図である。 実施形態１に係る下型および中子の変形例について説明する図である。 実施形態１に係る中子の他のバリエーションを示す図である（１）。 実施形態１に係る中子の他のバリエーションを示す図である（２）。 実施形態１に係る中子の他のバリエーションを示す図である（３）。 従来におけるキャリパ用鋳型の概略を示す図である。

以下、本発明に係るキャリパ用鋳造装置、キャリパ用鋳造装置に用いる中子および金型
、並びにディスクブレーキ用キャリパの実施形態について、図面に基づいて例示的に詳しく説明する。なお、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係るキャリパ用鋳造装置の概略構成を示す図である。図２は、実施形態１に係るキャリパ用鋳造装置の分解斜視図である。図３は、実施形態１に係るキャリパ用鋳造装置を構成する中子をセットした状態の下型を示す図である。図４は、実施形態１に係るキャリパ用鋳造装置を構成する上型を示す図である。図５〜図９は、実施形態１に係るキャリパ用鋳造装置によって鋳造するキャリパ１の外観の一例を示す図である。図５は、実施形態１に係るキャリパ１をディスクロータの外径側から見た正投影図である。図６は、実施形態１に係るキャリパ１を一方の側面側から見た正投影図である。図７は、実施形態１に係るキャリパ１を他方の側面側から見た正投影図である。図８は、実施形態１に係るキャリパ１の主要断面図である。図９は、実施形態１に係るキャリパ１をディスクロータの軸側から見た正投影図である。

まず、図５〜図９を参照して、本実施形態に係るキャリパ１の概略構成について説明する。このキャリパ１は、対向ピストン型ディスクブレーキに使用するもので、アルミニウム合金によって一体に形成したアルミキャリパである。キャリパ１は、車輪と共に回転するディスクロータ（図示せず）の軸方向両側に配置された第１ボディ部２および第２ボディ部３と、これら両ボディ部２，３を連結する連結部４とを一体に形成したものである。そして、図示の例では、第１ボディ部２および第２ボディ部３にそれぞれ３個ずつ、キャリパ１全体では合計６個のシリンダ５が設けられている。ディスクブレーキの組み立て状態で、これら各シリンダ５には、それぞれピストン（図示せず）が嵌装される。

第１ボディ部２および第２ボディ部３の間には、上述したディスクロータと、一対のブレーキパッド（図示せず）とを収容（配置）するための空間である収容部６が形成されている。また、収容部６は、ロータ収容面７によって画定されている。ロータ収容面７は、第１ボディ部２、第２ボディ部３および連結部４の内壁面として形成されている。なお、このキャリパ１のその他の基本的構造については、従来から知られているアルミニウム合金製のキャリパと同様であるため、その詳しい説明を省略する。

上述したキャリパ１は、図１〜図４に示すキャリパ用鋳造装置（以下、単に「鋳造装置」という）１０によって鋳造される。鋳造装置１０は、キャリパ１を鋳造するための鋳型である。鋳造装置１０は、金属製の金型２０と、中子３０とを備える。中子３０は、組み合わされた状態で金型２０内に配置される砂型である。中子３０の詳細については後述する。鋳造装置１０によるキャリパ１の鋳造においては、金型２０の内側と中子３０の外側との間に存在する（形成される）空間であるキャビティ６０内に溶融したアルミニウム合金（溶湯）を流し込む（注湯）。外部からキャビティ６０への溶湯の注湯は、図１に示す湯口２１から行われる。図１に示す例では、鋳造装置１０を２つの湯口２１を備えているが、その数は適宜変更することができる。また、湯口２１の大きさおよび配置位置は適宜変更なし得る設計事項である。湯口２１からキャビティ６０内への注湯は、鋳造装置１０の姿勢を図１に示す状態から９０°程度起こし、湯口２１の開口がほぼ鉛直上向きとなった状態で行われる。但し、注湯時における鋳造装置１０の姿勢は適宜変更することができるのは勿論である。

金型２０は、互いに下型４０および上型５０から構成されている。下型４０に中子３０を組み付けた後（セットした後）、下型４０および上型５０を締結具等を用いて連結することにより、鋳造装置１０の組み立てが完了し、湯口２１から溶湯を流し込む注湯工程に
移行することになる。下型４０は、主として鋳造後におけるキャリパ１の鉛直方向下側部分を形成するための金型であり、上型５０は主としてキャリパ１の鉛直方向上側部分を形成するための金型である。

次に、金型２０（下型４０および上型５０）、中子３０の詳細構造について説明する。なお、金型２０の材料としては、例えば、ＦＣ２５０，Ｓ５０Ｃ，Ｓ５５Ｃ，ＳＫＤ６１等といった合金工具鋼が例示できるが、これには限定されない。下型４０および上型５０は、連結時に互いに重ね合される接合面４１，５１を有する。また、下型４０の接合面４１には、２個の位置合わせ用ピン４２が設けられている。一方、上型５０の接合面５１には、位置合わせ用ピン４２を挿入可能な挿入孔５２が形成されている。下型４０および上型５０を連結して鋳造装置１０を組み上げる際には、挿入孔５２に位置合わせ用ピン４２を挿入することで、下型４０および上型５０の平面位置を規定通りの位置に合わせることができる。本実施形態では、位置合わせ用ピン４２および挿入孔５２を、それぞれ下型４０および上型５０に２個ずつ設けるようにしているが、その数は適宜変更することができる。

図２に示すように、下型４０の内面から、鋳造後のロータ収容面７の一部を形成するロータ収容面形成部４４が突設されている。このロータ収容面形成部４４には、十字型の位置決め用溝４５が設けられている。ロータ収容面形成部４４は位置決め用溝４５によって４個の金型ブロック４４ａ〜４４ｄに分割されている。金型ブロック４４ａ〜４４ｄによって構成されるロータ収容面形成部４４は、鋳造後のキャリパ１における周方向中央近傍部に対応する箇所のロータ収容面７を形成する金型である。また、図２から明らかなように、位置決め用溝４５は、ロータ収容面形成部４４に十字型に形成された十字型溝ということができる。このような十字型溝として形成された位置決め用溝４５のうち、金型２０の短辺方向に平行な直線溝を「第１位置決め用溝４５ａ」と呼び、金型２０の長辺に平行な直線溝を「第２位置決め用溝４５ｂ」と呼ぶ。第１位置決め用溝４５ａおよび第２位置決め用溝４５ｂは互いに直交している。なお、金型２０の長辺方向は、鋳造後におけるキャリパ１の収容部６に配置されるディスクロータの周方向に対応する。また、金型２０の短辺方向は、鋳造後におけるキャリパ１の収容部６に配置されるディスクロータの軸方向に対応する。本実施形態において、第１位置決め用溝４５ａは第１の溝の一例であり、第２位置決め用溝４５ｂは第２の溝の一例である。また、第１位置決め用溝４５ａおよび第２位置決め用溝４５ｂは直交していなくてもよく、斜めに交差していてもよい。

下型４０において、ロータ収容面形成部４４の両側には、ロータ収容面形成部４４と離れて第２ロータ収容面形成部４６が下型４０の内面から突出形成されている。第２ロータ収容面形成部４６は、鋳造後のキャリパ１における周方向端部寄りの部分に対応する箇所のロータ収容面７を形成する金型である。

次に、中子３０について説明する。中子３０は、下型４０に設置される砂型である。中子３０は、キャリパ１のシリンダ５等の空洞部を形成する部分として金型２０内に配置される。本実施形態において、中子３０は、熱硬化性の合成樹脂を配合した硅砂（レジンサンド）を加熱硬化させるシェルモールド法によって製造されたシェル中子である。

中子３０は、鋳造後にシリンダ５を形成するためのシリンダ形成部３１、シリンダ形成部３１に連結された幅木部３２、および油路形成部３３等を有する。ここで、キャリパ１は、第１ボディ部２および第２ボディ部３にそれぞれ３個ずつのシリンダ５が並び、且つ、第１ボディ部および第２ボディ部３におけるシリンダ５同士が対向して配置される６ポットの対向ピストン型キャリパである。そのため、中子３０においても、合計６個のシリンダ形成部３１を備えている。

ここで、６個のシリンダ形成部３１を、符号３１ａ〜３１ｆによって表す。図２および図３に示すように、シリンダ形成部３１ａ〜３１ｃ，シリンダ形成部３１ｄ〜３１ｆが一列に並んでいる。シリンダ形成部３１ａ〜３１ｃとシリンダ形成部３１ｄ〜３１ｆとの間に挟まれるようにして幅木部３２が介在し、この幅木部３２によって各シリンダ形成部３１ａ〜３１ｆが一体に連結されている。また、シリンダ形成部３１ａとシリンダ形成部３１ｄ、シリンダ形成部３１ｂとシリンダ形成部３１ｅ、シリンダ形成部３１ｃとシリンダ形成部３１ｆがそれぞれ対向する位置に設けられている。

ここで、幅木部３２は、シリンダ形成部３１ｂおよび３１ｅを連結する第１梁部３４と、第１梁部３４に直交する第２梁部３５とを有する。第１梁部３４の幅は、第１位置決め用溝４５ａの幅に等しい。また、第２梁部３５は、上記の第２位置決め用溝４５ｂに嵌合される被嵌合部３５ａと、この被嵌合部３５ａの両端に設けられる一組のストッパー部３５ｂとを有している。ストッパー部３５ｂは、第２梁部３５の被嵌合部３５ａよりも幅が広く形成されており、第２梁部３５の被嵌合部３５ａとの境界部に段差面３６（図３を参照）が形成されている。この段差面３６は、第２梁部３５における被嵌合部３５ａの側面と、ストッパー部３５ｂの側面とを接続する面であり、第２梁部３５の側面およびストッパー部３５ｂの側面に対して直交する面として形成されている。第２梁部３５における被嵌合部３５ａの幅は、第２位置決め用溝４５ｂの幅と等しい。更に、幅木部３２は、シリンダ形成部３１ａおよび３１ｄを連結する第３梁部３７、シリンダ形成部３１ｃおよび３１ｆを連結する第４梁部３８を有する。これら第３梁部３７および第４梁部３８は、第１梁部３４と平行に、且つ、第２梁部３５に対して直交に配置されている。また、第２梁部３５における被嵌合部３５ａの長さは、第２位置決め用溝４５ｂの長さに等しく、被嵌合部３５ａの両端に設けられているストッパー部３５ｂと被嵌合部３５ａとの境に形成された段差面３６がロータ収容面形成部４４の側面に当接している。本実施形態に係る中子３０においては、被嵌合部３５ａの両端にストッパー部３５ｂを設けているが、このストッパー部３５ｂは特段設けなくてもよい。

次に、幅木部３２と位置決め用溝４５との関係について説明する。上記のように、幅木部３２における第１梁部３４および第２梁部３５は互いに直交しているため、第１梁部３４および第２梁部３５によって十字型の十字梁部が構成されている。以下では、第１梁部３４および第２梁部３５をまとめて十字梁部３９と総称する。

本実施形態では、第１梁部３４と第１位置決め用溝４５ａの幅が互いに等しく、第２梁部３５の被嵌合部３５ａと第２位置決め用溝４５ｂの幅が互いに等しくなるように設計されている。従って、十字梁部３９における第１梁部３４が第１位置決め用溝４５ａに対して嵌合可能であり、十字梁部３９における第２梁部３５の被嵌合部３５ａが第２位置決め用溝４５ｂに対して嵌合可能となっている。本実施形態では、中子３０を下型４０に組み付ける際に、ロータ収容面形成部４４に設けられた位置決め用溝４５に、中子３０の十字梁部３９を嵌め込むことにより、中子３０の位置決めを容易に精度良く行うことができる。本実施形態においては、中子３０を下型４０にセットする際、位置決め用溝４５に嵌合される十字梁部３９が本発明に係る被嵌合部に相当する。なお、中子３０における十字梁部３９（第１梁部３４、第２梁部３５）が位置決め用溝４５（第１位置決め用溝４５ａ、第２位置決め用溝４５ｂ）に嵌め込まれた状態において、十字梁部３９の上面はロータ収容面形成部４４と共に鋳造後にキャリパ１のロータ収容面７を形成する。

なお、本実施形態では、第１梁部３４および第１位置決め用溝４５ａの幅を同じ寸法に設計し、第２梁部３５の被嵌合部３５ａおよび第２位置決め用溝４５ｂの幅を同じ寸法に設計する場合を説明したが、これには限定されない。例えば、第１梁部３４の幅を第１位置決め用溝４５ａの幅よりも僅かに小さな寸法に設計し、第２梁部３５における被嵌合部３５ａの幅を第２位置決め用溝４５ｂの幅よりも僅かに小さな寸法に設計してもよい。そ
して、中子３０を下型４０にセットする際に下型４０の予備加熱（プレヒート）を行うことで下型４０を熱膨張させ、第１位置決め用溝４５ａおよび第２位置決め用溝４５ｂの幅を常温時よりも広げてから、それぞれに第１梁部３４と第２梁部３５の被嵌合部３５ａとを嵌め込むようにしてもよい。

次に、上型５０について説明する。図３に示すように、下型４０に中子３０が組み付けられた（設置された）状態で、第２ロータ収容面形成部４６と中子３０との間には隙間２３が形成されている。上型５０の底面５４には図示しない金型凸片が２つ設けられており、上型５０および下型４０が組み立てられた際に、上型５０側の金型凸片が上記の隙間２３にちょうど嵌め込まれてその隙間２３が埋まるように金型凸片の位置、大きさおよび窓部形状が決定されている。

以上のように構成される鋳造装置１０においては、下型４０に中子３０が組み付けられた（セットされた）後、下型４０に上型５０が組まれることで完成する。そして、金型２０内に形成されるキャビティ６０に、溶融したアルミニウム合金（溶湯）を流し込む注湯工程が行われる。つまり、本実施形態に係るディスクブレーキ用キャリパの製造方法では、中子３０における十字梁部３９（被嵌合部）をロータ収容面形成部４４に形成された位置決め用溝４５（第１位置決め用溝４５ａ，第２位置決め用溝４５ｂ）に嵌合して金型２０内に中子３０を配置した後、その中子３０が配置された金型２０内に溶融したアルミニウム合金を注湯する注湯工程が行われる。なお、キャビティ６０は、下型４０および上型５０と中子３０との間に形成される隙間空間である。

本実施形態に係る鋳造装置１０によれば、鋳造後のロータ収容面７を、中子３０の幅木部３２および金型から成るロータ収容面形成部４４（金型ブロック４４ａ〜４４ｄ）によって形成することになる。ここで、中子３０を形成する硅砂の熱伝導率は、一般に０．３８Ｗ／ｍＫ程度であり、金型（例えば、Ｓ５０Ｃの熱伝導率は５４Ｗ／ｍＫ程度）に比べて顕著に小さい。図１２に示した従来のキャリパ用鋳型においては、中子２００における大容積の基部２１０によって、鋳造後におけるロータ収容面を形成するため、鋳造後のキャリパにおいてシリンダやロータ収容面にひけ巣が発生し易いという課題があった。

これに対して、本実施形態における鋳造装置１０によれば、キャリパ１のロータ収容面７を、中子３０だけでなく、中子３０に比して熱伝導率が大きな金型により形成されたロータ収容面形成部４４（金型ブロック４４ａ〜４４ｄ）によって形成することになる。これによれば、従来に比べて、キャリパ１のシリンダ５やロータ収容面７を形成する部分の溶湯の冷却速度を促進することができるため、凝固するタイミングを促進できる。よって、キャリパ１のシリンダ５やロータ収容面７を形成する部分の溶湯が、他の部位に比べて過度に遅れて凝固することがない。このため、鋳造によって得られたキャリパ１におけるシリンダ５やロータ収容面７にひけ巣が生じることを抑制することができる。なお、中子３０の周辺に位置する溶湯の凝固タイミングは、他の部位における溶湯よりも遅くなると考えられるが、本実施形態における中子３０は従来の中子２００に比べて容積を小さくすることができるため、中子３０の周辺部の溶湯が凝固する際には押湯から溶湯を補給することで、ひけ巣を十分に抑制することができる。

なお、キャリパ１のシリンダ５やロータ収容面７を形成する部分における溶湯の凝固タイミングは、熱伝導率が小さな中子３０を構成する幅木部３２と、中子３０（幅木部３２）に比べて熱伝導率が顕著に大きい金型のロータ収容面形成部４４（金型ブロック４４ａ〜４４ｄ）との面積比を調整することで、所望のタイミングにコントロールすることができる。つまり、保温性の高い中子３０と冷却性の高い金型とをバランス良く設計することで、鋳造によって得られるキャリパ１に欠陥が生じることを好適に抑制することができる。

更に、鋳造装置１０によれば、中子３０を下型４０にセットする際、下型４０側に形成されたロータ収容面形成部４４の位置決め用溝４５に、幅木部３２に含まれる十字梁部３７を嵌合させるようにした。これによれば、従来のように、いわゆる箱状の中子２００（基部２１０）を金型にセットすることがないため、中子３０のセット位置精度を従来に比べて高めることが可能となる。特に、本実施形態においては、位置決め用溝４５を十字型溝として形成し、この十字型溝に十字梁部３９を隙間無く嵌合するようにした。これによれば、位置決め用溝４５が中子３０をセットする際のガイドとしても機能するため、中子３０の組み付け時におけるセンタリング作業が容易なものとなり、組み付け位置の精度をより一層向上させることができる。また、位置決め用溝４５を構成する第１位置決め用溝４５ａおよび第２位置決め用溝４５ｂを直線状に形成し、双方を直交させることによって、下型４０（金型）の加工性を向上させることができる。つまり、下型４０（金型）の加工精度を向上させることができるため、下型４０に対する中子３０の組み付け位置の精度も向上し、鋳造製品の寸法精度を高めることができる。また、上記のように、下型４０のロータ収容面形成部４４における第１位置決め用溝４５ａおよび第２位置決め用溝４５ｂを互いに直交させることにより、これらに嵌合させる中子３０の第１梁部３４および第２梁部３５も互いに直交して構成されることになる。これによれば、中子３０の形状を左右対象に形成することができ、中子３０を成形する際の精度を高めることができる。なお、下型４０のロータ収容面形成部４４に形成される第１位置決め用溝４５ａおよび第２位置決め用溝４５ｂ（中子３０の第１梁部３４および第２梁部３５）は直交していなくてもよく、交差していれば、中子３０のセット位置精度を従来に比べて高めることが可能となる。

更に、本実施形態における中子３０によれば、十字梁部３９を構成する第２梁部３５における被嵌合部３５ａの両端にストッパー部３５ｂを設けるようにした。これによれば、第２梁部３５における被嵌合部３５ａが第２位置決め用溝４５ｂに嵌合された際に、下型４０に設けられたロータ収容面形成部４４における第２位置決め用溝４５ｂと直交する側面に、ストッパー部３５ｂの段差面３６を当接させることができる。これにより、中子３０の位置決め精度をより一層高めることができる。また、注湯工程において、キャビティ６０に注湯された溶湯の流動に起因して、中子３０が正規位置からずれてしまうことを好適に抑制することが可能となる。なお、中子３０を下型４０に組み付ける際にストッパー部３５ｂの段差面３６が当接するロータ収容面形成部４４の側面は、ロータ収容面形成部４４における第２位置決め用溝４５ｂと直交していなくても交差していれば中子３０の位置決め精度を高める効果が期待できる。

以上より、本実施形態に係る鋳造装置１０によれば、キャリパ１を鋳造する際に、鋳造装置１０内に注湯された溶湯が凝固する際にひけ巣が生じることを好適に抑制し、しかも金型２０（本実施形態においては下型４０）に対する中子３０の組み付け位置の精度を高めることが可能な技術を提供することができる。なお、本実施形態に係る鋳造装置１０によって製造したキャリパ１のロータ収容面７には、図９に示すように、中子３０側の十字梁部３９（第１梁部３４，第２梁部３５）とロータ収容面形成部４４との境界部に形成された略十字型のパーティングラインＬｐが形成されている。本実施形態においては、十字梁部３９（第１梁部３４，第２梁部３５）とロータ収容面形成部４４との高さが等しくなるように設計されているため、製造されたキャリパ１のロータ収容面７にはパーティングラインＬｐによって十字跡部が現出するようになる。また、鋳造装置１０における他の形態として、十字梁部３９（第１梁部３４，第２梁部３５）をロータ収容面形成部４４の高さよりも低く設計する場合、キャリパ１のロータ収容面７には、パーティングラインＬｐによって十字形状を有する突部（「十字リブ」ともいえる）が形成される。これによれば、キャリパ１におけるロータ収容面７の表面積が増加するため、キャリパ１の放熱性を向上させることができる。

なお、以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得る。例えば、本実施形態では、アルミキャリパを鋳造する鋳造装置を例に説明したが、これには限られず、重力鋳造方式によるキャリパの鋳造装置全般に適用することができる。また、本実施形態では、６ポットの対向ピストン型キャリパを例に説明したが、ピストンの数は特に限定されない。

例えば、図１０は、上述した下型４０および中子３０の変形例について説明する図である。図１０には、ピストンを片側に２個ずつ配置した４ポットの対向ピストン型キャリパを鋳造するための下型４０Ａおよびこの下型４０Ａに組み付けた中子３０Ａを示している。以下では、下型４０Ａおよび中子３０Ａと、上述した６ポット用の下型４０および中子３０との相違点を中心に説明する。中子３０Ａは、下型４０Ａに設置される砂型であり、上述までの中子３０と同様に、硅砂を加熱硬化させて製造されている。

中子３０Ａは、鋳造後にシリンダ５を形成するためのシリンダ形成部３１´、シリンダ形成部３１´に連結された幅木部３２Ａ、および油路形成部３３等を有する。本変形例に係る中子３０Ａは、４個のシリンダ形成部３１´を備えている点で、６個のシリンダ形成部３１を備えた上述までの中子３０と相違する。幅木部３２Ａは、各シリンダ形成部３１´に連結されている。

ここで、４個のシリンダ形成部３１´を、符号３１´ａ〜３１´ｄによって表す。図１０に示すように、シリンダ形成部３１´ａおよび３１´ｂと、シリンダ形成部３１´ｃおよび３１´ｄが一列に並んでいる。シリンダ形成部３１´ａおよび３１´ｂとシリンダ形成部３１´ｃおよび３１´ｄとの間に挟まれるようにして幅木部３２Ａが介在し、この幅木部３２Ａによって各シリンダ形成部３１´ａ〜３１´ｄが一体に連結されている。また、シリンダ形成部３１´ａとシリンダ形成部３１´ｃ、シリンダ形成部３１´ｂとシリンダ形成部３１´ｄがそれぞれ対向する位置に設けられている。

ここで、幅木部３２Ａは、シリンダ形成部３１´ａおよびこれに対向するシリンダ形成部３１´ｃを連結する第１連結梁部３２１、シリンダ形成部３１´ｂおよびこれに対向するシリンダ形成部３１´ｄを連結する第２連結梁部３２２を有する。第１連結梁部３２１および第２連結梁部３２２は互いに平行に配置されている。また、幅木部３２Ａは、第１連結梁部３２１および第２連結梁部３２２の中間部同士を連結すると共にこれらに直交して配置される第３連結梁部３２３を有する。

第３連結梁部３２３は、後述する下型４０Ａ側に設けられる位置決め溝に嵌合される被嵌合部３２３ａと、この被嵌合部３２３ａの両端に設けられる一組のストッパー部３２３ｂとを有している。ストッパー部３２３ｂは、上述したストッパー部３５ｂに対応する部材である。ストッパー部３２３ｂは、被嵌合部３２３ａに比べて横幅が一段広くなっており、ストッパー部３２３ｂと被嵌合部３２３ａとの間の境界部は、段差面３２４（図１０を参照）が形成されている。この段差面３２４は、第３連結梁部３２３における被嵌合部３２３ａの側面と、ストッパー部３２３ｂの側面とを接続する面であり、被嵌合部３２３ａの側面およびストッパー部３２３ｂの側面に対して直交する面として形成されている。

一方、下型４０Ａの内面には、鋳造後のロータ収容面７の一部を形成するロータ収容面形成部４４´が突設されている。このロータ収容面形成部４４´には、一文字型（Ｉ型）の位置決め用溝４５´が設けられている。本変形例において、位置決め用溝４５´の溝深さはロータ収容面形成部４４´の高さと等しくなっており、ロータ収容面形成部４４´は位置決め用溝４５´を挟んで２個の金型ブロック４４´ａ，４４´ｂに分割されている。金型ブロック４４´ａ，４４´ｂによって構成されるロータ収容面形成部４４´は、鋳造
後のキャリパにおける周方向中央近傍部に対応する箇所のロータ収容面を形成する金型である。

次に、幅木部３２Ａと位置決め用溝４５´との関係について説明する。上記のように、幅木部３２Ａの被嵌合部３２３ａの横幅は、位置決め用溝４５´の横幅と等しく、被嵌合部３２３ａは位置決め用溝４５´に嵌合されている。また、被嵌合部３２３ａの長さは、位置決め用溝４５´の長さ（言い換えると、金型ブロック４４´ａ，４４´ｂの横幅）に等しく、被嵌合部３２３ａの両端に設けられているストッパー部３２３ｂと被嵌合部３２３ａとの境に形成された段差面３２４が金型ブロック４４´ａ，４４´ｂの側面に当接した状態で、下型４０Ａに対して組み付けられる中子３０Ａの位置決めが行われている。

本変形例においては、中子３０Ａを下型４０Ａに組み付ける際に、ロータ収容面形成部４４´に設けられた位置決め用溝４５´に、中子３０Ａの幅木部３２Ａにおける被嵌合部３２３ａを嵌め込むことにより、中子３０Ａの位置決めを容易に精度良く行うことができる。なお、本発明に係るキャリパ用鋳造装置、キャリパ用鋳造装置に用いる中子および金型は、ピストンが片押し形式（フィストタイプ）のディスクブレーキ用キャリパに適用することも可能である。

また、上述までの実施形態では、６ポットの中子３０、４ポットの中子３０Ａを例に説明したが、本発明の適用はこれらに限定されるものではない。図１１Ａ〜１１Ｃは、実施形態１に係る中子３０の他のバリエーションを示す図である。図１１Ａに示す中子３０Ｂは２ポット仕様となっており、図１１Ｂに示す中子３０Ｃは８ポット仕様となっている。また、図１１Ｃに示す中子３０Ｄは５ポット仕様となっている。図１１Ａ〜１１Ｃにおいて、図３に示した中子３０および図１０に示した中子３０Ａと共通の部位については同じ符号を付している。また、図１１Ａ〜１１Ｃに示すバリエーション以外の中子を適用してもよいのは勿論である。また、上記実施形態において、直交する第１の直線溝と第２の直線溝の組み合わせとして、第１梁部３４および第２梁部３５（被嵌合部３５ａ）を例に挙げて説明したが、第１梁部３４および第２梁部３５（被嵌合部３５ａ）が直交する形態としてＴ字形（トの字形）に直交していてもよい。つまり、位置決め用溝は、少なくとも第１の直線溝と第２の直線溝とを含んでいればよく、これら以外の溝を付加して位置決め用溝を形成してもよい。従って、位置決め用溝は、十字形状、Ｔ字形状等の他、Ｈ形状、井形状等を有していてもよい。但し、位置決め用溝は、これらの例示以外の形状を有していてもよい。以上述べた実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。また、上述の実施形態及び変形例は、可能な限りこれらを組み合わせて実施することができる。なお、本実施形態に係る鋳造装置によって製造する製品は、アルミ、アルミ合金以外にチタンやマグネシウム等を用いて製造してもよく、種々の材料を用いることができる。

１・・・キャリパ
５・・・シリンダ
７・・・ロータ収容面
１０・・・鋳造装置
２０・・・金型
３０・・・中子
３１・・・シリンダ形成部
３２・・・幅木部
３３・・・油路形成部
３４・・・第１梁部
３５・・・第２梁部
３５ａ・・・被嵌合部
３５ｂ・・・ストッパー部
３６・・・段差面
３７・・・第３梁部
３８・・・第４梁部
３９・・・十字梁部
４０・・・下型
４４・・・ロータ収容面形成部
４５・・・位置決め用溝
４５ａ・・・第１位置決め用溝
４５ｂ・・・第２位置決め用溝
５０・・・上型
６０・・・キャビティ

Claims (12)

1. 内部にピストンを嵌装するシリンダと、ディスクロータを収容するための空間を画定するロータ収容面と、を有するディスクブレーキのキャリパを鋳造するためのキャリパ用鋳造装置であって、
   金型と、前記金型内に配置される中子と、を備え、
   前記金型は、
   鋳造後に前記ロータ収容面の一部を形成するロータ収容面形成部を有し、
   前記中子は、鋳造時に前記ロータ収容面形成部で位置決め保持されて且つ鋳造後に前記ロータ収容面形成部と共に前記ロータ収容面の一部を形成する、
   キャリパ用鋳造装置。
2. 前記ロータ収容面形成部には、前記中子を位置決め保持する位置決め用溝が形成されており、
   前記中子は、
   鋳造後に前記シリンダを形成するシリンダ形成部と、
   前記シリンダ形成部に連結された幅木部と、を有し、
   前記幅木部は、前記位置決め用溝に嵌合可能であって且つ鋳造後に前記ロータ収容面形成部と共に前記ロータ収容面を形成する被嵌合部を有する、
   請求項１に記載のキャリパ用鋳造装置。
3. 前記位置決め用溝は、第１の溝と、この第１の溝に交差する第２の溝とを含み、
   前記被嵌合部は、前記第１の溝と第２の溝とに嵌合される、
   請求項２に記載のキャリパ用鋳造装置。
4. 前記第１の溝および前記第２の溝は直線状の溝であって、且つ互いに直交している、
   請求項３に記載のキャリパ用鋳造装置。
5. 前記幅木部は、前記被嵌合部の端部に設けられると共に前記位置決め用溝よりも幅広のストッパー部を更に有し、
   前記ストッパー部は、前記被嵌合部が前記位置決め用溝に嵌合された際に、前記ロータ収容面形成部における前記位置決め用溝と交差する側面に当接する段差面を有する、
   請求項２から４の何れか一項に記載のキャリパ用鋳造装置。
6. 前記中子は、複数の前記シリンダ形成部を有し、前記シリンダ形成部の各々は前記幅木部によって連結されている、
   請求項２から５の何れか一項に記載のキャリパ用鋳造装置。
7. 前記ロータ収容面形成部は、前記中子に比べて熱伝導率が大きい、
   請求項１から６の何れか一項に記載のキャリパ用鋳造装置。
8. 内部にピストンを嵌装するシリンダと、ディスクロータを収容するための空間を画定するロータ収容面と、を有するディスクブレーキのキャリパを鋳造するためのキャリパ用鋳造装置に用いる中子であって、
   前記中子は、鋳造時に、前記キャリパ用鋳造装置における金型のロータ収容面形成部であって鋳造後に前記ロータ収容面の一部を形成するロータ収容面形成部に位置決め保持されて且つ鋳造後に前記ロータ収容面形成部と共に前記ロータ収容面の一部を形成する、
   キャリパ用鋳造装置に用いる中子。
9. 内部にピストンを嵌装するシリンダと、ディスクロータを収容するための空間を画定す
   るロータ収容面と、を有するディスクブレーキのキャリパを鋳造するためのキャリパ用鋳造装置に用いる金型であって、
   前記金型は、
   鋳造後に前記ロータ収容面の一部を形成するロータ収容面形成部を有し、前記鋳造後に前記ロータ収容面形成部と共に前記ロータ収容面の一部を形成する中子を位置決め保持可能である、
   キャリパ用鋳造装置に用いる金型。
10. 請求項１から７の何れか一項に記載のキャリパ用鋳造装置を用いて鋳造されたディスクブレーキ用キャリパ。
11. 内部にピストンを嵌装するシリンダと、ディスクロータを収容するための空間を画定するロータ収容面と、を有するディスクブレーキのキャリパを製造する製造方法であって、
    キャリパ用鋳造装置は、鋳造後に前記ロータ収容面の一部を形成するロータ収容面形成部を有する金型と、前記金型内に配置される中子と、を備え、
    前記製造方法は、
    前記中子を前記ロータ収容面形成部に位置決め保持して前記金型内に前記中子を配置する工程と、
    前記中子が配置された金型内に注湯する工程と、
    を含むディスクブレーキ用キャリパの製造方法。
12. 請求項１１に記載の製造方法で製造されたディスクブレーキ用キャリパ。

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