JP3242011B2 - ディスクロータ - Google Patents
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D65/00—Parts or details
- F16D65/0006—Noise or vibration control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
- F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
- F16D65/125—Discs; Drums for disc brakes characterised by the material used for the disc body
-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16D65/128—Discs; Drums for disc brakes characterised by means for cooling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プレーキ制動時に
発生する「鳴き」を防止するディスクロータに関するも
のであり、特に、パッド等のディスクプレーキ構成部品
（以下、パッド等の構成部品という）の自励振動による
ディスクロータの共振を防止するために、ディスクロー
タの固有振動数をパッド等の構成部品の自励振動数から
ずらして「鳴き」を防止することができ、かつ減衰能及
び熱拡散性に優れたものに関する。
発生する「鳴き」を防止するディスクロータに関するも
のであり、特に、パッド等のディスクプレーキ構成部品
（以下、パッド等の構成部品という）の自励振動による
ディスクロータの共振を防止するために、ディスクロー
タの固有振動数をパッド等の構成部品の自励振動数から
ずらして「鳴き」を防止することができ、かつ減衰能及
び熱拡散性に優れたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ブレーキ制動時に、ディスクロータとパ
ッドとが摩擦係合すると、ディスクブレーキを構成する
パッド等の構成部品が自励振動を起こしてディスクロー
タを振動させ、パッド等の構成部品の自励振動数がディ
スクロータの固有振動数と一致した場合は、ディスクロ
ータが共振して「鳴き」を発生させる。
ッドとが摩擦係合すると、ディスクブレーキを構成する
パッド等の構成部品が自励振動を起こしてディスクロー
タを振動させ、パッド等の構成部品の自励振動数がディ
スクロータの固有振動数と一致した場合は、ディスクロ
ータが共振して「鳴き」を発生させる。
【０００３】「鳴き」を防止するために、ディスクロー
タの固有振動数をパッド等の構成部品の自励振動数から
ずらすことが行われている。これらの方法として、ディ
スクロータの制動面に孔や溝を設けること（例えば、実
開昭５４−１０８８８０号公報）、ディスクロータの外
周に金属製の環状部材を嵌入すること（例えば、特開昭
５６−１６４２３６号公報）、又はディスクロータのフ
ィンの円周方向の幅を幅広に形成すること（特開昭５９
−１２６１２４号公報）などが実施されている。また、
特開昭５８−５７５２９号公報には、ディスクロータの
周縁圧接部の振動減衰能を高くする一方、中央取付部の
強度を周縁圧接部に比べて高くすることを目的として、
周縁圧接部と中央取付部とで鋳鉄溶湯の冷却速度を変え
ることにより、ディスクロータの周縁圧接部の黒鉛を片
状黒鉛とし、中央取付部の黒鉛を微細黒鉛にしたディス
クロータが提案されている。
タの固有振動数をパッド等の構成部品の自励振動数から
ずらすことが行われている。これらの方法として、ディ
スクロータの制動面に孔や溝を設けること（例えば、実
開昭５４−１０８８８０号公報）、ディスクロータの外
周に金属製の環状部材を嵌入すること（例えば、特開昭
５６−１６４２３６号公報）、又はディスクロータのフ
ィンの円周方向の幅を幅広に形成すること（特開昭５９
−１２６１２４号公報）などが実施されている。また、
特開昭５８−５７５２９号公報には、ディスクロータの
周縁圧接部の振動減衰能を高くする一方、中央取付部の
強度を周縁圧接部に比べて高くすることを目的として、
周縁圧接部と中央取付部とで鋳鉄溶湯の冷却速度を変え
ることにより、ディスクロータの周縁圧接部の黒鉛を片
状黒鉛とし、中央取付部の黒鉛を微細黒鉛にしたディス
クロータが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記実開昭５４−１０
８８８０号公報、特開昭５６−１６４２３６号公報及び
特開昭５９−１２６１２４号公報に開示された各方法
は、ディスクロータの形状変更により「鳴き」防止を行
うため、ディスクロータの生産性、強度上等に問題点を
有している。また、上記特開昭５８−５７５２９号公報
に開示された事項からは、ディスクロータの固有振動数
を所定値に設定するための具体的手段及び指針を得るこ
とができない。従って、この公報に開示された発明によ
って、固有振動数を所定値に設定するためには、多くの
ディスクロータを試作し、固有振動数の測定試験を多数
回繰り返すことが必要とされるという問題点がある。
８８８０号公報、特開昭５６−１６４２３６号公報及び
特開昭５９−１２６１２４号公報に開示された各方法
は、ディスクロータの形状変更により「鳴き」防止を行
うため、ディスクロータの生産性、強度上等に問題点を
有している。また、上記特開昭５８−５７５２９号公報
に開示された事項からは、ディスクロータの固有振動数
を所定値に設定するための具体的手段及び指針を得るこ
とができない。従って、この公報に開示された発明によ
って、固有振動数を所定値に設定するためには、多くの
ディスクロータを試作し、固有振動数の測定試験を多数
回繰り返すことが必要とされるという問題点がある。
【０００５】本発明は、ディスクロータの形状変化とは
異なった方法により、鳴きの防止を行うことを第１の課
題とする。特に本発明は、ディスクロータの固有振動数
の変更、制御を、ディスクロータの材料（材質、組織）
の制御によって行うことを課題とする。本発明の更なる
課題は、全体の開示から明らかとなろう。
異なった方法により、鳴きの防止を行うことを第１の課
題とする。特に本発明は、ディスクロータの固有振動数
の変更、制御を、ディスクロータの材料（材質、組織）
の制御によって行うことを課題とする。本発明の更なる
課題は、全体の開示から明らかとなろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ディスクロ
ータの形状変更を行うことなく、ディスクロータの固有
振動数をずらすために種々実験、考察を行い、本発明に
至ったものであり、本発明は、鋳鉄は一般に炭素当量
（ＣＥ値＝Ｃ重量％＋１／３Ｓｉ重量％）が増加する
と、減衰能の高い片状黒鉛が晶出し、かつ黒鉛結晶の長
さが大きくなるに従って減衰能及び熱拡散が高くなるこ
とに着目してなされたものである。なお、本発明におい
て、“黒鉛の長さ”とは、枝分かれがある場合も含めて
最大の長さを指し、“黒鉛長さの平均値”とは１ｍｍ２
内で黒鉛長さが３０μｍ以上の結晶を測定し平均をとっ
た値である。
ータの形状変更を行うことなく、ディスクロータの固有
振動数をずらすために種々実験、考察を行い、本発明に
至ったものであり、本発明は、鋳鉄は一般に炭素当量
（ＣＥ値＝Ｃ重量％＋１／３Ｓｉ重量％）が増加する
と、減衰能の高い片状黒鉛が晶出し、かつ黒鉛結晶の長
さが大きくなるに従って減衰能及び熱拡散が高くなるこ
とに着目してなされたものである。なお、本発明におい
て、“黒鉛の長さ”とは、枝分かれがある場合も含めて
最大の長さを指し、“黒鉛長さの平均値”とは１ｍｍ２
内で黒鉛長さが３０μｍ以上の結晶を測定し平均をとっ
た値である。
【０００７】黒鉛長さが長くなるに従ってディスクロー
タの固有振動数は低くなる方向に移動し、黒鉛長さが短
かくなるに従ってディスクロータの固有振動数は高くな
る方向に移動する。好ましくは、製造時に炭素当量を調
整して黒鉛長さを伸縮させ、ディスクロータの固有振動
数をパッド等の構成部品の自励振動数からずれるように
移動させ、ディスクロータがパッド等構成部品の自励振
動と共振しないようにする。そのため以下の種々の視点
に従い、黒鉛長さを調整する。
タの固有振動数は低くなる方向に移動し、黒鉛長さが短
かくなるに従ってディスクロータの固有振動数は高くな
る方向に移動する。好ましくは、製造時に炭素当量を調
整して黒鉛長さを伸縮させ、ディスクロータの固有振動
数をパッド等の構成部品の自励振動数からずれるように
移動させ、ディスクロータがパッド等構成部品の自励振
動と共振しないようにする。そのため以下の種々の視点
に従い、黒鉛長さを調整する。
【０００８】第１の視点によれば、ディスクロータは、
片状黒鉛鋳鉄製のディスクロータであって、片状黒鉛鋳
鉄組織中の黒鉛長さ及び前記ディスクロータの固定振動
数を測定し、該測定した固定振動数と所望の固定振動数
の差に応じて原料組成中の炭素当量を調製し前記黒鉛長
さを設定することにより、前記ディスクロータの固定振
動数を変化させて所定の固有振動数が設定されたことを
特徴とする。
片状黒鉛鋳鉄製のディスクロータであって、片状黒鉛鋳
鉄組織中の黒鉛長さ及び前記ディスクロータの固定振動
数を測定し、該測定した固定振動数と所望の固定振動数
の差に応じて原料組成中の炭素当量を調製し前記黒鉛長
さを設定することにより、前記ディスクロータの固定振
動数を変化させて所定の固有振動数が設定されたことを
特徴とする。
【０００９】第２の視点によれば、ディスクロータは、
製造時に黒鉛長さの伸縮を制御でき、かつ１０００Ｈｚ
付近に固有振動数を有するＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳
鉄製のディスクロータにおいて、該固有振動数の変化量
が下記式によって制御されることを特徴とする。 （記） 該固有振動数の変化量（ΔＨｚ）＝Ａ（定数）×黒鉛長さの変化量（Δμｍ） Ａ（定数）＝−０．３４〜−０．３９Ｈｚ／μｍ
製造時に黒鉛長さの伸縮を制御でき、かつ１０００Ｈｚ
付近に固有振動数を有するＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳
鉄製のディスクロータにおいて、該固有振動数の変化量
が下記式によって制御されることを特徴とする。 （記） 該固有振動数の変化量（ΔＨｚ）＝Ａ（定数）×黒鉛長さの変化量（Δμｍ） Ａ（定数）＝−０．３４〜−０．３９Ｈｚ／μｍ
【００１０】第３の視点によれば、ディスクロータは、
第２の視点記載のディスクロータにおいて、Ａ（定数）
＝−０．３４〜−０．３９Ｈｚ／μｍに代えて、Ａ（定
数）＝−０．３５Ｈｚ／μｍとしたことを特徴とする。
第２の視点記載のディスクロータにおいて、Ａ（定数）
＝−０．３４〜−０．３９Ｈｚ／μｍに代えて、Ａ（定
数）＝−０．３５Ｈｚ／μｍとしたことを特徴とする。
【００１１】第４の視点によれば、ディスクロータは、
製造時に黒鉛長さの伸縮を制御でき、かつ２０００Ｈｚ
付近に固有振動数を有するＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳
鉄製のディスクロータにおいて、該固有振動数の変化量
が下記式によって制御されることを特徴とする。 （記） 該固有振動数の変化量（ΔＨｚ）＝Ｂ（定数）×黒鉛長さの変化量（Δμｍ） Ｂ（定数）＝−１．９〜−２．２Ｈｚ／μｍ
製造時に黒鉛長さの伸縮を制御でき、かつ２０００Ｈｚ
付近に固有振動数を有するＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳
鉄製のディスクロータにおいて、該固有振動数の変化量
が下記式によって制御されることを特徴とする。 （記） 該固有振動数の変化量（ΔＨｚ）＝Ｂ（定数）×黒鉛長さの変化量（Δμｍ） Ｂ（定数）＝−１．９〜−２．２Ｈｚ／μｍ
【００１２】第５視点によればディスクロータは、第４
の視点において、Ｂ（定数）＝−１．９〜−２．２Ｈｚ
／μｍに代えて、Ｂ（定数）＝−１．９８Ｈｚ／μｍと
したことを特徴とする。
の視点において、Ｂ（定数）＝−１．９〜−２．２Ｈｚ
／μｍに代えて、Ｂ（定数）＝−１．９８Ｈｚ／μｍと
したことを特徴とする。
【００１３】第６の視点によればディスクロータは、製
造時に黒鉛長さの伸縮を制御でき、かつ４０００Ｈｚ付
近に固有振動数を有するＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳鉄
製のディスクロータにおいて、該固有振動数の変化量が
下記式によって制御されることを特徴とする。 （記） 該固有振動数の変化量（ΔＨｚ）＝Ｃ（定数）×黒鉛長さの変化量（Δμｍ） Ｃ（定数）＝−３．２〜−３．３Ｈｚ／μｍ
造時に黒鉛長さの伸縮を制御でき、かつ４０００Ｈｚ付
近に固有振動数を有するＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳鉄
製のディスクロータにおいて、該固有振動数の変化量が
下記式によって制御されることを特徴とする。 （記） 該固有振動数の変化量（ΔＨｚ）＝Ｃ（定数）×黒鉛長さの変化量（Δμｍ） Ｃ（定数）＝−３．２〜−３．３Ｈｚ／μｍ
【００１４】第７の視点によればディスクロータは、第
６の視点のディスクロータにおいて、Ｃ（定数）＝−
３．２〜−３．３Ｈｚ／μｍに代えて、Ｃ（定数）＝−
３．２５Ｈｚ／μｍとしたことを特徴とする。
６の視点のディスクロータにおいて、Ｃ（定数）＝−
３．２〜−３．３Ｈｚ／μｍに代えて、Ｃ（定数）＝−
３．２５Ｈｚ／μｍとしたことを特徴とする。
【００１５】なお、本願において、数値範囲の記載は、
上下限の値のみでなくその間の任意の数値を包含するも
のである。
上下限の値のみでなくその間の任意の数値を包含するも
のである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
る。本発明の実施形態として、通例ねずみ鋳鉄の片状黒
鉛の長さを制御する。製造時の黒鉛長さの制御は、溶解
や注湯時における炭素当量及び溶湯処理の調整等によっ
て行われる。なお、オーステンパ処理によってさらに付
加的な減衰能の増大が達成される。オーステンパ処理
は、黒鉛相（粒子）を囲む基地を（特にフェライト）格
子歪の高いものにすることにより減衰能を増大させる。
基地組織はオーステンパ処理により、ベイナイトとされ
ることにより、高減衰能を発揮する。なお、約４００℃
以上ではベイナイト組織が変化する可能性があるので、
好ましくは約４００℃未満で使用するブレーキにオース
テンパ処理したディスクロータを適用する。
る。本発明の実施形態として、通例ねずみ鋳鉄の片状黒
鉛の長さを制御する。製造時の黒鉛長さの制御は、溶解
や注湯時における炭素当量及び溶湯処理の調整等によっ
て行われる。なお、オーステンパ処理によってさらに付
加的な減衰能の増大が達成される。オーステンパ処理
は、黒鉛相（粒子）を囲む基地を（特にフェライト）格
子歪の高いものにすることにより減衰能を増大させる。
基地組織はオーステンパ処理により、ベイナイトとされ
ることにより、高減衰能を発揮する。なお、約４００℃
以上ではベイナイト組織が変化する可能性があるので、
好ましくは約４００℃未満で使用するブレーキにオース
テンパ処理したディスクロータを適用する。
【００１７】本発明の一実施形態に係るディスクロータ
は、好ましくはＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳鉄から形成
され、下記の様なものが使用される。化学成分は、重量
％で、Ｃ：３．５５〜３．７０％、Ｓｉ：１．８〜２．
２％、Ｍｎ：０．５〜１．２％、Ｐ：０．４％以下、
Ｓ：０．１５％以下、Ｆｅ：実質残部、炭素当量：４．
４％以下であり、不純物として、Ｃｒ：０．１％以下、
Ｃｕ：０．２％以下、Ｍｏ：０．１％以下、好ましくは
０．０２％以下、Ｓｎ：０．０３％以下、Ｓｂ：０．０
５％以下を適宜含有することができる。
は、好ましくはＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳鉄から形成
され、下記の様なものが使用される。化学成分は、重量
％で、Ｃ：３．５５〜３．７０％、Ｓｉ：１．８〜２．
２％、Ｍｎ：０．５〜１．２％、Ｐ：０．４％以下、
Ｓ：０．１５％以下、Ｆｅ：実質残部、炭素当量：４．
４％以下であり、不純物として、Ｃｒ：０．１％以下、
Ｃｕ：０．２％以下、Ｍｏ：０．１％以下、好ましくは
０．０２％以下、Ｓｎ：０．０３％以下、Ｓｂ：０．０
５％以下を適宜含有することができる。
【００１８】基地組織はパーライト面積率で９５％以上
あると共に、平均黒鉛長さは２２０〜２９０μｍとさ
れ、引張強さは１５０ＭＰａ以上、好ましくは１７５Ｍ
Ｐａ以上、さらに好ましくは約２１０ＭＰａに達する。
減衰能１０．０×１０−３（Ｑ−１）以上、熱拡散率は
０．１４ｃｍ２／秒以上を得るためには、特にＦＣ１５
０相当の片状黒鉛鋳鉄であって、平均黒鉛長さ２２０μ
ｍ以上のものが好ましい。
あると共に、平均黒鉛長さは２２０〜２９０μｍとさ
れ、引張強さは１５０ＭＰａ以上、好ましくは１７５Ｍ
Ｐａ以上、さらに好ましくは約２１０ＭＰａに達する。
減衰能１０．０×１０−３（Ｑ−１）以上、熱拡散率は
０．１４ｃｍ２／秒以上を得るためには、特にＦＣ１５
０相当の片状黒鉛鋳鉄であって、平均黒鉛長さ２２０μ
ｍ以上のものが好ましい。
【００１９】減衰能は１０．０×１０−３（Ｑ−１）以
上、好ましくは、１２×１０−３（Ｑ−１）、さらに１
４×１０−３（Ｑ−１）以上に達する。熱拡散率は０．
１４ｃｍ２／秒以上あり、ブレーキ制動時の１０００〜
４０００Ｈｚの鳴き及び高温時の偏摩耗によるプレ−キ
振動を低減できる。
上、好ましくは、１２×１０−３（Ｑ−１）、さらに１
４×１０−３（Ｑ−１）以上に達する。熱拡散率は０．
１４ｃｍ２／秒以上あり、ブレーキ制動時の１０００〜
４０００Ｈｚの鳴き及び高温時の偏摩耗によるプレ−キ
振動を低減できる。
【００２０】好適な実施形態に従ってＦＣ１５０相当の
片状黒鉛ねずみ鋳鉄の場合について、化学成分について
詳説する。 （１）Ｃ量の上限値３．７０％、Ｓｉの上限値２．２
％、炭素当量の上限値４．４％を超えると、引張強さが
１５０ＭＰａ以上にならない。 （２）Ｃ量の下限値３．５５％、Ｓｉの下限値１．８％
未満では、減衰能１０．０×１０−３（Ｑ−１）以上及
び熱拡散率０．１４ｃｍ２／秒以上を満足できない。 （３）Ｍｎは、０．５％未満では引張強さ１５０ＭＰａ
以上を満足できず、１．２％を超えると、被削性を悪化
する。 （４）Ｐは、０．４％を超えるとステダイトを多く析出
し、被削性を悪化すると共に、ディスクロータの動摩擦
係数を低下させる。 （５）Ｓは、０．１５％を超えると、健全な片状黒鉛鋳
鉄が得られにくい。 （６）不純物Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂは、それぞれその
上限値を超えると、熱拡散率を低下させ、不純物Ｃｕは
その上限値を超えると、ディスクロータの動摩擦係数を
低下させる。
片状黒鉛ねずみ鋳鉄の場合について、化学成分について
詳説する。 （１）Ｃ量の上限値３．７０％、Ｓｉの上限値２．２
％、炭素当量の上限値４．４％を超えると、引張強さが
１５０ＭＰａ以上にならない。 （２）Ｃ量の下限値３．５５％、Ｓｉの下限値１．８％
未満では、減衰能１０．０×１０−３（Ｑ−１）以上及
び熱拡散率０．１４ｃｍ２／秒以上を満足できない。 （３）Ｍｎは、０．５％未満では引張強さ１５０ＭＰａ
以上を満足できず、１．２％を超えると、被削性を悪化
する。 （４）Ｐは、０．４％を超えるとステダイトを多く析出
し、被削性を悪化すると共に、ディスクロータの動摩擦
係数を低下させる。 （５）Ｓは、０．１５％を超えると、健全な片状黒鉛鋳
鉄が得られにくい。 （６）不純物Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂは、それぞれその
上限値を超えると、熱拡散率を低下させ、不純物Ｃｕは
その上限値を超えると、ディスクロータの動摩擦係数を
低下させる。
【００２１】また、本発明の実施形態に係るディスクロ
ータの固有振動数の調整は下記のように行うことができ
る。すなわち、ディスクロータの形状をＦＥＭ（Fini
teElement Method）により、ディスクロータの強度、冷
却性、制動能力、及び固有振動数等を考慮して設計す
る。なお、ロータ形状の設計において、考慮すべき要素
が多々あるため、最初から固有振動数を十分に考慮して
固有振動数が正確に所定値になるように設計を行うこと
は現実的に困難である。前記設計に基づきディスクロ
ータを試作する。試作したディスクロータの黒鉛長さ
及び固有振動数を測定する（サンプリングを行う）。
ディスクロータを搭載する実際のシステムにおいて、共
振が発生するかどうか検査する。共振が発生した場
合、共振が起こらないようなディスクロータの固有振動
数を目標値として定める。固有振動数の変化量と黒鉛
長さの変化量との関係式から、目標とする黒鉛長さを求
める。なお、この関係式が求められていない場合は、黒
鉛長さを変えたディスクロータを複数試作し、それらの
固有振動数をサンプリングして、この関係式の比例定数
を決定する。成分調整及び／又は溶湯処理の変更によ
り、前記目標とする黒鉛長さを有する組織をもったディ
スクロータを作製する。
ータの固有振動数の調整は下記のように行うことができ
る。すなわち、ディスクロータの形状をＦＥＭ（Fini
teElement Method）により、ディスクロータの強度、冷
却性、制動能力、及び固有振動数等を考慮して設計す
る。なお、ロータ形状の設計において、考慮すべき要素
が多々あるため、最初から固有振動数を十分に考慮して
固有振動数が正確に所定値になるように設計を行うこと
は現実的に困難である。前記設計に基づきディスクロ
ータを試作する。試作したディスクロータの黒鉛長さ
及び固有振動数を測定する（サンプリングを行う）。
ディスクロータを搭載する実際のシステムにおいて、共
振が発生するかどうか検査する。共振が発生した場
合、共振が起こらないようなディスクロータの固有振動
数を目標値として定める。固有振動数の変化量と黒鉛
長さの変化量との関係式から、目標とする黒鉛長さを求
める。なお、この関係式が求められていない場合は、黒
鉛長さを変えたディスクロータを複数試作し、それらの
固有振動数をサンプリングして、この関係式の比例定数
を決定する。成分調整及び／又は溶湯処理の変更によ
り、前記目標とする黒鉛長さを有する組織をもったディ
スクロータを作製する。
【００２２】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を適宜参照して説
明する。ねずみ鋳鉄の戻し材及び鋼くずを主体とする溶
解原材料を目標化学成分によりその配合を調製し、溶湯
溶製には５０ｋｇ高周波誘導炉を用い、Ｆｅ−７５％Ｓ
ｉ系を０．１〜０．２％取鍋内で接種して、ＦＣ１５０
相当の片状黒鉛鋳鉄からなる本実施例のディスクロータ
を作製した。その化学成分、引張強さ、黒鉛面積率、平
均黒鉛長さを表１に示し、固有振動数、減衰能、熱拡散
率を表２に示す。表１〜２において、ディスクロータＮ
ｏ．１〜９は本実施例のディスクロータであり、ディス
クロータＮｏ．１０〜１３はＦＣ２００相当の片状黒鉛
鋳鉄からなるディスクロータであって、ＦＣ１５０相当
の片状黒鉛鋳鉄からなるディスクロータＮｏ．１〜９に
対しての比較例である。
明する。ねずみ鋳鉄の戻し材及び鋼くずを主体とする溶
解原材料を目標化学成分によりその配合を調製し、溶湯
溶製には５０ｋｇ高周波誘導炉を用い、Ｆｅ−７５％Ｓ
ｉ系を０．１〜０．２％取鍋内で接種して、ＦＣ１５０
相当の片状黒鉛鋳鉄からなる本実施例のディスクロータ
を作製した。その化学成分、引張強さ、黒鉛面積率、平
均黒鉛長さを表１に示し、固有振動数、減衰能、熱拡散
率を表２に示す。表１〜２において、ディスクロータＮ
ｏ．１〜９は本実施例のディスクロータであり、ディス
クロータＮｏ．１０〜１３はＦＣ２００相当の片状黒鉛
鋳鉄からなるディスクロータであって、ＦＣ１５０相当
の片状黒鉛鋳鉄からなるディスクロータＮｏ．１〜９に
対しての比較例である。
【００２３】なお、引張り強さの測定にはインストロン
万能試験機を用い、組織観察は切断面を鏡面研磨したサ
ンプルを光学顕微鏡及び画像処理装置を用いて観察して
黒鉛面積率及び平均黒鉛長さを測定した。平均黒鉛長さ
は１ｍｍ２内で黒鉛長さが３０μｍ以上のものを測定し
平均値をとった。減衰能測定は、横振動法により自由端
の振動を測定して行った。詳しくは、減衰試験片をバイ
スに挟み、その先端付近を電磁加振機で加振し、加振停
止後、減衰波形を採取した。振動のサンプリングは加速
度ピックアップを用いた。得られた減衰波形から、加振
停止直前の振幅Ａ０及び初期振幅の１／３になるｎ山目
の振幅Ａｎを測定し、下記の式“Ｑ−１＝−１／π×１
／ｎ×ｌｎ（Ａｎ／Ａ０）”より減衰能Ｑ−１を求め
た。
万能試験機を用い、組織観察は切断面を鏡面研磨したサ
ンプルを光学顕微鏡及び画像処理装置を用いて観察して
黒鉛面積率及び平均黒鉛長さを測定した。平均黒鉛長さ
は１ｍｍ２内で黒鉛長さが３０μｍ以上のものを測定し
平均値をとった。減衰能測定は、横振動法により自由端
の振動を測定して行った。詳しくは、減衰試験片をバイ
スに挟み、その先端付近を電磁加振機で加振し、加振停
止後、減衰波形を採取した。振動のサンプリングは加速
度ピックアップを用いた。得られた減衰波形から、加振
停止直前の振幅Ａ０及び初期振幅の１／３になるｎ山目
の振幅Ａｎを測定し、下記の式“Ｑ−１＝−１／π×１
／ｎ×ｌｎ（Ａｎ／Ａ０）”より減衰能Ｑ−１を求め
た。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】本実施例のディスクロータＮｏ．１〜３は
ソリッド型、Ｎｏ．４〜９はベンチレーテッド型であ
り、比較例のディスクロータＮｏ．１０〜１１はソリッ
ド型、Ｎｏ．１２〜１３はベンチレーテッド型である。
本実施例のディスクロータＮｏ．１〜３は同形状であ
り、同様にディスクロータＮｏ．４〜６も同形状であ
り、さらにディスクロータＮｏ．７〜９も同形状である
が、ディスクロータＮｏ．１〜３とディスクロータＮ
ｏ．４〜６とディスクロータＮｏ．７〜９とはそれぞれ
形状が異なる。比較例のディスクロータＮｏ．１０〜１
１は本実施例のディスクロータＮｏ．１〜３と同形状で
あり、比較例のディスクロータＮｏ．１２〜１３は本発
明のディスクロータＮｏ．４〜６と同形状であるが、デ
ィスクロータＮｏ．１０〜１１（ソリッド型）とディス
クロータＮｏ．１２〜１３（ベンチレーテッド型）とは
それぞれ形状が異なる。
ソリッド型、Ｎｏ．４〜９はベンチレーテッド型であ
り、比較例のディスクロータＮｏ．１０〜１１はソリッ
ド型、Ｎｏ．１２〜１３はベンチレーテッド型である。
本実施例のディスクロータＮｏ．１〜３は同形状であ
り、同様にディスクロータＮｏ．４〜６も同形状であ
り、さらにディスクロータＮｏ．７〜９も同形状である
が、ディスクロータＮｏ．１〜３とディスクロータＮ
ｏ．４〜６とディスクロータＮｏ．７〜９とはそれぞれ
形状が異なる。比較例のディスクロータＮｏ．１０〜１
１は本実施例のディスクロータＮｏ．１〜３と同形状で
あり、比較例のディスクロータＮｏ．１２〜１３は本発
明のディスクロータＮｏ．４〜６と同形状であるが、デ
ィスクロータＮｏ．１０〜１１（ソリッド型）とディス
クロータＮｏ．１２〜１３（ベンチレーテッド型）とは
それぞれ形状が異なる。
【００２７】図１にソリッド型、図２にベンチレーテッ
ド型の形状をそれぞれ示す。ディスクロータはソリッド
型（Ｎｏ．１〜３、比較例Ｎｏ．１０〜１１）の場合、
外径φ２６９×内径φ１８３×厚さ１０ｍｍである（図
１参照）。第１のベンチレーテッド型の場合（Ｎｏ．４
〜６、比較例Ｎｏ．１２〜１３）と、第２のベンチレー
テッド型の場合の寸法は、図２に記載した通りである。
なお、ソリッド型、第１及び第２のベンチレーテッド型
の中心穴径はいずれもφ６３ｍｍである。
ド型の形状をそれぞれ示す。ディスクロータはソリッド
型（Ｎｏ．１〜３、比較例Ｎｏ．１０〜１１）の場合、
外径φ２６９×内径φ１８３×厚さ１０ｍｍである（図
１参照）。第１のベンチレーテッド型の場合（Ｎｏ．４
〜６、比較例Ｎｏ．１２〜１３）と、第２のベンチレー
テッド型の場合の寸法は、図２に記載した通りである。
なお、ソリッド型、第１及び第２のベンチレーテッド型
の中心穴径はいずれもφ６３ｍｍである。
【００２８】ディスクロータＮｏ．１〜３、Ｎｏ．４〜
６、Ｎｏ．７〜９、Ｎｏ．１０〜１ｌｌ、Ｎｏ．１２〜
１３のそれぞれのディスクロータ群において、黒鉛長さ
（長さ方向）の平均値に対する固有振動数の変化率〔１
０００Ｈｚ付近の変化率：Ａ（定数）、２０００Ｈｚ付
近の変化率：Ｂ（定数）、４０００Ｈｚ付近の変化率：
Ｃ（定数）〕を求め、表３に示す。なお、黒鉛長さの平
均値の変化量に対する固有振動数の変化量の比を示すも
のである上記定数は回帰分析を行って求めた。
６、Ｎｏ．７〜９、Ｎｏ．１０〜１ｌｌ、Ｎｏ．１２〜
１３のそれぞれのディスクロータ群において、黒鉛長さ
（長さ方向）の平均値に対する固有振動数の変化率〔１
０００Ｈｚ付近の変化率：Ａ（定数）、２０００Ｈｚ付
近の変化率：Ｂ（定数）、４０００Ｈｚ付近の変化率：
Ｃ（定数）〕を求め、表３に示す。なお、黒鉛長さの平
均値の変化量に対する固有振動数の変化量の比を示すも
のである上記定数は回帰分析を行って求めた。
【００２９】
【表３】
【００３０】表１〜３から、黒鉛長さの平均値の変化
量に対し固有振動数の変化量は一次に比例することが分
かった。また、比例定数は固有振動数の領域（１００
０、２０００、４０００Ｈｚ等）に応じて、それぞれ相
違することが分かった。さらに、ソリッド型又はベン
チレーテッド型といった形状の違いによる剛性の相違に
拘わらず、略同一の引張り強さを持つ材質からなるディ
スクロータ同士の場合、それらの比例定数は略同一であ
ることが分かった。すなわち、固有振動数は剛性の関数
であるため、剛性に関係する振動面肉厚の変化によって
固有振動が大きく変化する。ソリッド型とベンチレーテ
ッド型とは図１及び図２に示したように形状が異なるた
め、それらの固有振動数は相違するが、黒鉛長さの平均
値の変化量と固有振動数の変化量との関係において、略
同一の引張り強さを持つ材質からなる両型は同一の傾向
を示すことが分かった。
量に対し固有振動数の変化量は一次に比例することが分
かった。また、比例定数は固有振動数の領域（１００
０、２０００、４０００Ｈｚ等）に応じて、それぞれ相
違することが分かった。さらに、ソリッド型又はベン
チレーテッド型といった形状の違いによる剛性の相違に
拘わらず、略同一の引張り強さを持つ材質からなるディ
スクロータ同士の場合、それらの比例定数は略同一であ
ることが分かった。すなわち、固有振動数は剛性の関数
であるため、剛性に関係する振動面肉厚の変化によって
固有振動が大きく変化する。ソリッド型とベンチレーテ
ッド型とは図１及び図２に示したように形状が異なるた
め、それらの固有振動数は相違するが、黒鉛長さの平均
値の変化量と固有振動数の変化量との関係において、略
同一の引張り強さを持つ材質からなる両型は同一の傾向
を示すことが分かった。
【００３１】以上の結果より、黒鉛長さの制御によって
固有振動数を所定値に制御することができ、剛性の相違
に拘わらず同様の引張り強さを有するディスクロータ群
（同士）において、所定の固有振動数の近傍における黒
鉛長さの平均値の変化量と固有振動数の変化量との数値
的関係を示す比例定数は互いに略同一であることが分か
った。従って、成分調製及び／又は溶湯処理により黒鉛
長さを所定値分調整することによって、所定値の固有振
動数を得ることができるから、ある形状において共振が
発生した場合、共振を解消するためにディスクロータの
形状（設計）変更をすることなく、黒鉛長さの制御によ
ってディスクロータの固有振動数を所定目標値に微調整
することにより、共振が解消できる。また、黒鉛長さの
平均値の変化量に対する固有振動数の変化量の関係が具
体的な数式で与えられるから、成分調整及び／又は溶湯
処理（例えば、熱処理）によって形成すべき黒鉛長さが
明確にされ、固有振動数を所定値（所定範囲）に容易に
設定できる（納めることができる）こととなる。
固有振動数を所定値に制御することができ、剛性の相違
に拘わらず同様の引張り強さを有するディスクロータ群
（同士）において、所定の固有振動数の近傍における黒
鉛長さの平均値の変化量と固有振動数の変化量との数値
的関係を示す比例定数は互いに略同一であることが分か
った。従って、成分調製及び／又は溶湯処理により黒鉛
長さを所定値分調整することによって、所定値の固有振
動数を得ることができるから、ある形状において共振が
発生した場合、共振を解消するためにディスクロータの
形状（設計）変更をすることなく、黒鉛長さの制御によ
ってディスクロータの固有振動数を所定目標値に微調整
することにより、共振が解消できる。また、黒鉛長さの
平均値の変化量に対する固有振動数の変化量の関係が具
体的な数式で与えられるから、成分調整及び／又は溶湯
処理（例えば、熱処理）によって形成すべき黒鉛長さが
明確にされ、固有振動数を所定値（所定範囲）に容易に
設定できる（納めることができる）こととなる。
【００３２】本実施例のＦＣ１５０相当の材質からなる
ディスクロータにおいて、黒鉛長さ（μｍ）の平均値の
変化量に対する固有振動数の変化量の比は、１０００Ｈ
ｚ付近の固有振動数では−０．３４〜−０．３９Ｈｚ／
μｍであり、好ましくは−０．３５Ｈｚ／μｍであり、
２０００Ｈｚ付近の固有振動数では−１．９〜−２．２
Ｈｚ／μｍであり、好ましくは−１．９８Ｈｚ／μｍで
あり、４０００Ｈｚ付近の固有振動数では−３．２〜−
３．３Ｈｚ／μｍであり、好ましくは−３．２５Ｈｚ／
μｍである。
ディスクロータにおいて、黒鉛長さ（μｍ）の平均値の
変化量に対する固有振動数の変化量の比は、１０００Ｈ
ｚ付近の固有振動数では−０．３４〜−０．３９Ｈｚ／
μｍであり、好ましくは−０．３５Ｈｚ／μｍであり、
２０００Ｈｚ付近の固有振動数では−１．９〜−２．２
Ｈｚ／μｍであり、好ましくは−１．９８Ｈｚ／μｍで
あり、４０００Ｈｚ付近の固有振動数では−３．２〜−
３．３Ｈｚ／μｍであり、好ましくは−３．２５Ｈｚ／
μｍである。
【００３３】また、本実施例のＦＣ１５０相当の材質か
らなるディスクロータＮｏ．１〜９は、ＣＥ値４．２重
量％以上、黒鉛面積率１３．５％以上、平均黒鉛長さ２
４０μｍ以上、減衰能１２×１０−３（Ｑ−１）以上、
熱拡散率０．１４ｃｍ２／秒を有し、比較例のＦＣ２０
０相当の材質からなるディスクロータＮｏ．１０〜１３
と比べて、減衰能及び熱拡散率が良好である。
らなるディスクロータＮｏ．１〜９は、ＣＥ値４．２重
量％以上、黒鉛面積率１３．５％以上、平均黒鉛長さ２
４０μｍ以上、減衰能１２×１０−３（Ｑ−１）以上、
熱拡散率０．１４ｃｍ２／秒を有し、比較例のＦＣ２０
０相当の材質からなるディスクロータＮｏ．１０〜１３
と比べて、減衰能及び熱拡散率が良好である。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、黒鉛長さの制御により
ディスクロータの固有振動数を変動させ、ディスクロー
タの固有振動数をパッド等の構成部品の自励振動数から
ずらすことができるので、ディスクロータの形状変更を
行わずに「鳴き」防止が可能である（第１の視点）。ま
た、本発明のディスクロータ、特にＦＣ１５０相当、平
均黒鉛長さ２２０μｍ以上の材質からなるディスクロー
タは、熱拡散が良好であり、制動面上にヒートスポット
が発生しないので、制動面の偏摩耗によるディスクロー
タの振動が起きず、良好な減衰能と相まって「鳴き」を
有効に阻止できると共に、走行安定性が高められる。
ディスクロータの固有振動数を変動させ、ディスクロー
タの固有振動数をパッド等の構成部品の自励振動数から
ずらすことができるので、ディスクロータの形状変更を
行わずに「鳴き」防止が可能である（第１の視点）。ま
た、本発明のディスクロータ、特にＦＣ１５０相当、平
均黒鉛長さ２２０μｍ以上の材質からなるディスクロー
タは、熱拡散が良好であり、制動面上にヒートスポット
が発生しないので、制動面の偏摩耗によるディスクロー
タの振動が起きず、良好な減衰能と相まって「鳴き」を
有効に阻止できると共に、走行安定性が高められる。
【００３５】また、所定の固有振動数近傍において、固
有振動数の変化量と黒鉛長さの変化量とは比例関係にあ
ることが分かり、さらに、この比例関係を現す式におけ
る比例定数の数値が得られたことにより（第２〜７の視
点）、黒鉛長さの平均値の変化量に応じた固有振動数の
変化量が数値でもって特定できるため、所望の固定振動
数を有するディスクロータを容易に作製することができ
る（第２〜７の視点）。
有振動数の変化量と黒鉛長さの変化量とは比例関係にあ
ることが分かり、さらに、この比例関係を現す式におけ
る比例定数の数値が得られたことにより（第２〜７の視
点）、黒鉛長さの平均値の変化量に応じた固有振動数の
変化量が数値でもって特定できるため、所望の固定振動
数を有するディスクロータを容易に作製することができ
る（第２〜７の視点）。
【図１】本発明の実施例及び比較例として作製した、ソ
リッド型のディスクロータの形状及び寸法を説明するた
めの斜視図である。
リッド型のディスクロータの形状及び寸法を説明するた
めの斜視図である。
【図２】本発明の実施例及び比較例として作製した、ベ
ンチレーテッド型のディスクロータの形状及び寸法を説
明するための斜視図である。
ンチレーテッド型のディスクロータの形状及び寸法を説
明するための斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−222026（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−147940（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−214480（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−98036（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−188239（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−138438（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−52437（ＪＰ，Ｕ) 国際公開96／7766（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16D 65/12 C22C 37/00
Claims (7)
- 【請求項１】片状黒鉛鋳鉄製のディスクロータであっ
て、片状黒鉛鋳鉄組織中の黒鉛長さ及び前記ディスクロ
ータの固有振動数を測定し、該測定した固有振動数と所
望の固有振動数の差に応じて原料組成中の炭素当量を調
製し前記黒鉛長さを設定することにより、前記ディスク
ロータの固有振動数をパッド等のディスクプレーキ構成
部品の自励振動数からずらして該ディスクプレーキ構成
部品の自励振動によるディスクロータの共振又は「鳴
き」が防止されるよう、前記ディスクロータの固有振動
数を変化させて所定の固有振動数が設定されたことを特
徴とするディスクロータ。 - 【請求項２】片状黒鉛鋳鉄製のディスクロータであっ
て、片状黒鉛鋳鉄組織中の黒鉛長さ及び前記ディスクロ
ータの固有振動数を測定し、該測定した固有振動数と所
望の固有振動数の差に応じて原料組成中の炭素当量を調
製し前記黒鉛長さを設定することにより、前記ディスク
ロータの固有振動数をパッド等のディスクプレーキ構成
部品の自励振動数からずらして該ディスクプレーキ構成
部品の自励振動によるディスクロータの共振又は「鳴
き」が防止されるよう、前記ディスクロータの固有振動
数を変化させて所定の固有振動数が設定された、製造時
に黒鉛長さの伸縮を制御でき、かつ１０００Ｈｚ付近に
固有振動数を有するＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳鉄製の
ディスクロータにおいて、該固有振動数の変化量が下記
式によって制御されることを特徴とするディスクロー
タ。 （記） 該固有振動数の変化量（ΔＨｚ）＝Ａ（定数）×黒鉛長さの変化量（Δμｍ） Ａ（定数）＝−０．３４〜−０．３９Ｈｚ／μｍ - 【請求項３】請求項２記載のディスクロータにおいて、 Ａ（定数）＝−０．３４〜−０．３９Ｈｚ／μｍに代え
て、Ａ（定数）＝−０．３５Ｈｚ／μｍとしたディスク
ロ−タ。 - 【請求項４】片状黒鉛鋳鉄製のディスクロータであっ
て、片状黒鉛鋳鉄組織中の黒鉛長さ及び前記ディスクロ
ータの固有振動数を測定し、該測定した固有振動数と所
望の固有振動数の差に応じて原料組成中の炭素当量を調
製し前記黒鉛長さを設定することにより、前記ディスク
ロータの固有振動数をパッド等のディスクプレーキ構成
部品の自励振動数からずらして該ディスクプレーキ構成
部品の自励振動によるディスクロータの共振又は「鳴
き」が防止されるよう、前記ディスクロータの固有振動
数を変化させて所定の固有振動数が設定された、製造時
に黒鉛長さの伸縮を制御でき、かつ２０００Ｈｚ付近に
固有振動数を有するＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳鉄製の
ディスクロータにおいて、該固有振動数の変化量が下記
式によって制御されることを特徴とするディスクロー
タ。 （記） 該固有振動数の変化量（ΔＨｚ）＝Ｂ（定数）×黒鉛長さの変化量（Δμｍ） Ｂ（定数）＝−１．９〜−２．２Ｈｚ／μｍ - 【請求項５】請求項４記載のディスクロータにおいて、 Ｂ（定数）＝−１．９〜−２．２Ｈｚ／μｍに代えて、
Ｂ（定数）＝−１．９８Ｈｚ／μｍとしたディスクロー
タ。 - 【請求項６】片状黒鉛鋳鉄製のディスクロータであっ
て、片状黒鉛鋳鉄組織中の黒鉛長さ及び前記ディスクロ
ータの固有振動数を測定し、該測定した固有振動数と所
望の固有振動数の差に応じて原料組成中の炭素当量を調
製し前記黒鉛長さを設定することにより、前記ディスク
ロータの固有振動数をパッド等のディスクプレーキ構成
部品の自励振動数からずらして該ディスクプレーキ構成
部品の自励振動によるディスクロータの共振又は「鳴
き」が防止されるよう、前記ディスクロータの固有振動
数を変化させて所定の固有振動数が設定された、製造時
に黒鉛長さの伸縮を制御でき、かつ４０００Ｈｚ付近に
固有振動数を有するＦＣ１５０相当の片状黒鉛鋳鉄製の
ディスクロータにおいて、該固有振動数の変化量が下記
式によって制御されることを特徴とするディスクロー
タ。 （記） 該固有振動数の変化量（ΔＨｚ）＝Ｃ（定数）×黒鉛長さの変化量（Δμｍ） Ｃ（定数）＝−３．２〜−３．３Ｈｚ／μｍ - 【請求項７】請求項６記載のディスクロータにおいて、 Ｃ（定数）＝３．２〜−３．３Ｈｚ／μｍに代えて、Ｃ
（定数）＝−３．２５Ｈｚ／μｍとしたディスクロー
タ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31873896A JP3242011B2 (ja) | 1996-05-10 | 1996-11-14 | ディスクロータ |
| US08/841,383 US5954165A (en) | 1996-05-10 | 1997-04-30 | Disc rotor |
| DE19719353A DE19719353C2 (de) | 1996-05-10 | 1997-05-07 | Scheibenrotor |
| GB9709396A GB2312937B (en) | 1996-05-10 | 1997-05-09 | Disc brake rotor |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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