JP3628834B2 - ディスクロータ用鋳型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上型と下型及び前記上型と前記下型の間に装着される中子を備え、外面にそれぞれパッド摩擦面を有する第１及び第２ディスクが放射状の複数の冷却フィンを介して重ね合わされたディスクブレーキ用ディスクロータ（ベンチレーテッド型）を鋳造するための鋳型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、車両の制動機器としてディスクブレーキ装置が知られている。ディスクブレーキ装置は外面にパッド摩耗面を有するディスクロータがアクスルに固着され、このディスクロータを挟むようにキャリパがアクスルハウジングに設けられ、キャリパ内に設けられたパッドがディスクロータのパッド摩擦面に圧接することによりアクスルの回転を制動するようになっている。このようなディスクブレーキ装置ではパッドがディスクロータのパッド摩擦面に圧接することに起因する摩擦熱を有効に外部に放散するものとして一対のディスクが放射状の複数の冷却フィンを介して重ね合わされたディスクブレーキ用ディスクロータ、いわゆるベンチレーテッド型ディスクロータが知られている。このディスクロータではフィンにより冷却表面積を増大した通風路を空気が遠心力で流れるため、放熱効果が大きく冷却性能に優れ、パッドの寿命を長くすることができるようになっている。
【０００３】
従来、ベンチレーテッド型ディスクロータは鋳造により製造され、一対のディスクと放射状の複数の冷却フィンが一体的に形成される。その鋳型は上型と下型及び上型と下型の間に装着される中子を備える。図６及び図７に示すように、上型２の下部に一方のディスクを形成するための第１空隙部６が形成され、下型３の上部に他方のディスクを形成するための第２空隙部７が形成される。また、中子４には放射状の複数の冷却フィンを形成するための複数のフィン空隙部８が形成され、更に複数のフィン空隙部８の内の一部のフィン空隙部に対向する上型２には複数の押湯９が設けられる。この押湯９は鋳造時に溶湯を蓄えて鋳物であるディスクロータが凝固収縮する際に溶湯を補給する役割をするとともに、押湯９を上型２に設けることにより鋳造時に溶湯を蓄えディスクロータが凝固収縮する際に圧力を加える役割を果す空隙である。このように構成された鋳型のそれぞれの空隙部に溶湯を図示しない湯口から充填して溶湯を硬化させることにより鋳造し、鋳型から取出した鋳物の押湯内に残存して硬化した部分を後工程で切除することによりディスクロータを製造している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなベンチレーテッド型ディスクロータ用鋳型では放射状の複数の冷却フィンを形成するための複数のフィン空隙部８を有するために、このフィン空隙部８における溶湯の補給断面積が狭いことから特に鋳鋼でフィン空隙部８における溶湯の補給が悪く、鋳造後のディスクロータの表面にひけが生じたり、内部に空隙を生じるいわゆる巣が発生する不具合がある。この点を解消するために、従来押湯９を第１空隙部６に間隔をあけて６個設けるとともに、第１空隙部６の中央にも押湯９ａを設けている。このように押湯９を比較的多く設ければ、上記不具合を解消することはできる反面、押湯を多く設けることにより溶湯の歩留りが低下し、かつ鋳造後における押湯９内に残存して硬化した部分を切除する作業に比較的多くの時間を必要とする問題点があった。
本発明の目的は、押湯の数量を減少させることにより溶湯の歩留りを向上し、かつ押湯の切除工数を減らすことができるディスクロータ用鋳型を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１〜図３に示すように、上型２２と下型２３及び上型２２と下型２３の間に装着される中子２４を備え、外面にそれぞれパッド摩擦面１１ａを有する第１及び第２ディスク１６，１７が放射状の複数の冷却フィン１８を介して重ね合わされたディスクブレーキ用ディスクロータ１１を鋳造するための鋳型２１であって、上型２２の下部及び中子２４の上部のいずれか一方又は双方に第１ディスク１６を形成するための第１空隙部２６が形成され、中子２４に放射状の複数の冷却フィン１８を形成するための複数のフィン空隙部２８が形成され、複数のフィン空隙部の内の一部のフィン空隙部に対向する上型２２に複数の押湯２９が設けられ、中子２４の下部及び下型２３の上部のいずれか一方又は双方に第２ディスク１７を形成するための第２空隙部２７が形成されたディスクロータ用鋳型の改良である。
【０００６】
その特徴ある構成は、押湯が対向するフィン空隙部２８ａの溶湯の補給面積が押湯が対向しないフィン空隙部２８ｂの溶湯の補給面積より大きいところにある。
押湯が対向するフィン空隙部２８ａの溶湯の補給面積を他のフィン空隙部２８ｂより大きくすることにより、押湯２９からフィン空隙部２８ａを通って第２空隙部２７内へ溶湯を円滑に補給し、かつ溶湯の圧力を有効に作用させることができる。
なお、本発明に係る鋳型のディスクロータは外径が２５０〜３５０ｍｍであることが好ましい。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、複数の押湯２９が第１ディスク１６の中心に対して９０度ずつ間隔をあけて４カ所設けられたディスクロータ用鋳型である。
押湯２９を４カ所にすることにより従来の押湯を６カ所設けた鋳型に比較して押湯の数量を減少させる。押湯２９が４カ所未満であるとディスクロータにひけ巣が発生する恐れがあり、第１ディスク１６の中心に対して９０度ずつ間隔をあけて設けることによりディスクロータに対して押湯の動作を均一に作用させることができる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、押湯が対向するフィン空隙部２８ａの幅が押湯が対向しないフィン空隙部２８ｂの幅より広く形成されたディスクロータ用鋳型である。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれかに係る発明であって、第１又は第２空隙部２６，２７の溶湯の流入面積を１００％とするとき押湯に対向するフィン空隙部２８ａの補給面積が５％〜１０％であるディスクロータ用鋳型である。
押湯に対向するフィン空隙部２８ａの補給面積を５％〜１０％にすることにより押湯２９からフィン空隙部２８ａを通って第２空隙部２７内への溶湯を円滑に補給し、かつ溶湯の圧力を有効に作用させることができる。押湯に対向するフィン空隙部２８ａの補給面積が５％未満であると押湯２９から溶湯の補給効率が悪く、押湯に対向するフィン空隙部２８ａの補給面積が１０％を越えると鋳造後のディスクロータの重量が増加する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図３に示すように、車両には制動機器としてディスクブレーキ装置１０が設けられる。ディスクブレーキ装置１０は外面にパッド摩擦面１１ａを有するディスクロータ１１がアクスル１２に固着され、このディスクロータ１１を挟むようにキャリパ１３が図示しないアクスルハウジングに設けられる。図示しないが、キャリパ１３の内部には摺動可能なパッドが設けられ、このパッドがディスクロータ１１のパッド摩擦面１１ａに圧接することによりアクスル１２の回転を制動するようになっている。このディスクロータ１１は一対の第１及び第２ディスク１６，１７が放射状の複数の冷却フィン１８を介して重ね合わされた、いわゆるベンチレーテッド型ディスクロータ１１である。このディスクロータ１１では複数の冷却フィン１８により冷却表面積を増大した通風路を空気が遠心力で流れるため、放熱効果が大きく冷却性能に優れ、パッドの寿命を長くすることができるようになっている。
【００１０】
図２に示すように、ベンチレーテッド型ディスクロータを鋳造する鋳型２１は上型２２と下型２３及び上型２２と下型２３の間に装着される中子２４を備える。上型２２の下部には第１ディスク１６を形成するための第１空隙部２６が形成され、下型２３の上部には第２ディスク１７を形成するための第２空隙部２７が形成される。また、中子２４には放射状の複数の冷却フィン１８を形成するための複数のフィン空隙部２８が形成され、更に複数のフィン空隙部２８の内の一部のフィン空隙部２８に対向する上型２２には複数の押湯２９が設けられる。本実施の形態における押湯２９は第１空隙部２６の中心に対して９０度ずつ間隔をあけて４カ所形成され、押湯２９は上部が半球状に形成されたドーム形に形成される。押湯２９は鋳造時に溶湯を蓄えてディスクロータ１１が凝固収縮する際に溶湯を補給し、かつディスクロータ１１が凝固収縮する際に圧力を加える役割を果すようになっている。
【００１１】
図１に示すように、本発明の特徴ある構成は、押湯２９が対向するフィン空隙部２８ａの溶湯の補給面積が押湯２９に対向しないフィン空隙部２８ｂの溶湯の補給面積より大きいところにある。即ち、本実施の形態における押湯２９が対向しない１６本のフィン空隙部２８ｂはそれぞれ所定の幅を有する長孔状に形成される。一方、４カ所の押湯２９が対向する４本のフィン空隙部２８ａは、これらのフィン空隙部２８ｂと長さが同じで幅がそれぞれ大きく形成される。このように幅を大きく形成することにより４カ所の押湯２９が対向する４本のフィン空隙部２８ａの溶湯の補給面積は拡大する。
【００１２】
このように構成されたディスクロータ用鋳型によりディスクロータ１１を製造するには、鋳型２１のそれぞれの空隙部２６，２７，２８に溶湯を図示しない湯口から充填する。溶湯が充填された状態では第１空隙部２６が第１ディスク１６を形成し、第２空隙部２７が第２ディスク１７を形成し、更に複数のフィン空隙部２８が放射状の複数の冷却フィン１８を形成する。なお、鋳造時に押湯２９は溶湯を蓄えてディスクロータ１１が凝固収縮する際に溶湯を補給し、かつディスクロータ１１が凝固収縮する際に圧力を加える。押湯２９が対向する４本のフィン空隙部２８ａが押湯２９が対向しない他の１６本のフィン空隙部２８ｂより大きく形成されているために、押湯２９からの溶湯の補給は円滑に行われ、かつ溶湯の圧力は有効に作用する。溶湯が硬化したならば鋳型２１から硬化物を取出し、押湯２９内に残存して硬化した部分を切除して仕上げることによりディスクロータ１１を得る。
【００１３】
なお、上述した実施の形態では、上型２２の下部に第１空隙部２６を形成し、下型２３の上部に第２空隙部２７を形成し、更に、中子２４に複数のフィン空隙部２８を形成したが、中子の上部に第１空隙部を形成して中子の下部に第２空隙部を形成してもよく、上型の下部と中子の上部の双方に第１空隙部を形成して中子の下部と下型の上部の双方に第２空隙部を形成してもよい。
また、上述した実施の形態では、押湯２９が対向するフィン空隙部２８ａの幅を、押湯２９が対向しないフィン空隙部２８ｂの幅より大きく形成して押湯２９が対向するフィン空隙部２８ａの溶湯の補給面積を拡大したが、押湯２９が対向するフィン空隙部２８ａの溶湯の補給面積を拡大できる限りフィン空隙部の一部の幅を拡大してもよい。この場合の拡大手段は、図４に示すように、フィン空隙部の一部を断面円形状に拡大してもよく、図５に示すように、断面長孔状に拡大してもよい。
【００１４】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに説明する。
＜実施例１＞
図１及び図２に示すディスクロータ用鋳型２１を作製した。第１空隙部２６は外径直径が３２１ｍｍ、内径直径が１８５ｍｍ及び深さが１２ｍｍの環状の凹溝を上型２２に形成した。第２空隙部２７は外径直径が３２１ｍｍ、内径直径が１５２ｍｍ及び深さが１２ｍｍの環状の凹溝を下型２３に形成した。押湯２９は第１ディスクの中心に対して９０度ずつ間隔をあけて４カ所設け、その大きさは直径７０ｍｍ及び深さ８８ｍｍのドーム型に形成した。フィン空隙部２８は長さが６５ｍｍ深さが１１ｍｍの長孔であって、中心に対して放射状に等角度で２０本中子２４に形成した。押湯２９に対向する４本のフィン空隙部２８ａの幅は２０ｍｍに形成し、押湯２９に対向しない他の１６本のフィン空隙部２８ｂの幅は６ｍｍに形成した。
＜実施例２＞
押湯２９に対向する４本のフィン空隙部２８ａの幅を１５ｍｍに形成した以外は実施例１と同様同形同大のディスクロータ用鋳型を作製し、これを実施例２とした。
【００１５】
＜比較例１＞
図６及び図７に示す従来のディスクロータ用鋳型を作製した。第１空隙部６は外径直径が３２１ｍｍ、内径直径が１８５ｍｍ及び深さが１２ｍｍの環状の凹溝を上型２に形成した。第２空隙部７は外径直径が３２１ｍｍ、内径直径が１５２ｍｍ及び深さが１２ｍｍの環状の凹溝を下型３に形成した。押湯９は上型２に合計７カ所設けた。即ち、第１ディスクの中心に対して６０度ずつ間隔をあけて６カ所第１空隙部６の凹溝に直径が７０ｍｍ及び深さ８８ｍｍのドーム型の押湯９を設けるとともに、第１空隙部６の中央にも直径９５ｍｍ及び深さ１２５ｍｍのドーム型の押湯９ａを１個設けた。フィン空隙部８は長さが６５ｍｍ、幅が６ｍｍ及び深さが１１ｍｍの長孔であって、中心に対して放射状に等角度で２４本中子４に形成した。
【００１６】
＜比較例２＞
第１空隙部６の中央に押湯９ａを設けず、第１ディスクの中心に対して９０度ずつ間隔をあけて４カ所第１空隙部６の凹溝に比較例１と同形同大のドーム型の押湯９を形成した以外は比較例１と同様同形同大のディスクロータ用鋳型を作製し、これを比較例２とした。
＜比較例３＞
図１に示すように、押湯２９に対向する４本のフィン空隙部２８の幅を１０ｍｍに形成した以外は実施例１と同様同形同大のディスクロータ用鋳型を作製し、これを比較例３とした。
なお、実施例１及び２と比較例１〜３の内容を表１に示す。
【００１７】
【表１】

【００１８】
＜試験及び評価＞
実施例１、実施例２及び比較例１〜３のディスクロータ用鋳型を用いてディスクロータを鋳造した。この溶湯には鋳鋼を用いて常温で鋳造を行った。溶湯充填後６０分経過後溶湯の凝固完了を確認して鋳型からディスクロータを取出した。この状態のディスクロータのひけ巣の発生の有無を放射線透過試験法により測定した。
その結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】

【００２０】
表２の結果から、押湯２９に対向するフィン空隙部２８ａの溶湯の補給面積が押湯２９に対向しないフィン空隙部２８ｂの溶湯の補給面積より大きい実施例１、実施例２、及び従来品である比較例１ではひけ巣が発生しなかった。これに対して、全てのフィン空隙部２８の溶湯の補給面積を等しいまま押湯２９の数を減らした比較例２、及び第２空隙部２７の流入面積に対する押湯に対向するフィン空隙部２８ａの補給面積が５％未満の比較例３では、特に押湯２９に対向しないフィン空隙部２８ｂにひけ巣の発生が認められた。このことから実施例１及び実施例２にひけ巣が発生しなかったのは押湯２９からの溶湯の補給が円滑に行われ、かつ溶湯２９の圧力が有効に作用したことによるものと考えられる。
なお、従来品である比較例１ではひけ巣の発生が認められなかったが、押湯２９を実施例より多く形成することに起因して、鋳型から取出した鋳物の押湯内に残存して硬化した切除する部分の比較例１における断面積は７０，０００ｍｍ^２である。これに対して実施例１の切除する部分の断面積が５４，０００ｍｍ^２であることから比較例１では実施例１の約１．３倍の切除する作業が必要である。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、押湯が対向するフィン空隙部の溶湯の補給面積を押湯に対向しないフィン空隙部の溶湯の補給面積より大きく形成したので、押湯からの溶湯の補給を円滑にし、かつ溶湯の圧力を有効に作用させることができる。この結果、押湯の数量を減少させることにより溶湯の歩留りを向上し、かつ押湯の切除工数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋳型を示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】その鋳型を示す図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】その鋳型により鋳造されたディスクロータを含むディスクブレーキ装置の斜視図。
【図４】そのフィン空隙部の他の例を示す平面図。
【図５】そのフィン空隙部の更に他の例を示す平面図。
【図６】従来の鋳型を示す図７のＣ−Ｃ線断面図。
【図７】その鋳型を示す図６のＤ−Ｄ線断面図。
【符号の説明】
１１ ディスクブレーキ用ディスクロータ
１１ａ パッド摩擦面
１６ 第１ディスク
１７ 第２ディスク
１８ 冷却フィン
２１ 鋳型
２２ 上型
２３ 下型
２４ 中子
２６ 第１空隙部
２７ 第２空隙部
２８ フィン空隙部
２８ａ 押湯が対向するフィン空隙部
２８ｂ 押湯が対向しないフィン空隙部
２９ 押湯

Claims (4)

1. 上型（２２）と下型（２３）及び前記上型（２２）と前記下型（２３）の間に装着される中子（２４）を備え、外面にそれぞれパッド摩擦面（１１ａ）を有する第１及び第２ディスク（１６，１７）が放射状の複数の冷却フィン（１８）を介して重ね合わされたディスクブレーキ用ディスクロータ（１１）を鋳造するための鋳型（２１）であって、
   前記上型（２２）の下部及び前記中子（２４）の上部のいずれか一方又は双方に前記第１ディスク（１６）を形成するための第１空隙部（２６）が形成され、前記中子（２４）に前記放射状の複数の冷却フィン（１８）を形成するための複数のフィン空隙部（２８）が形成され、前記複数のフィン空隙部の内の一部のフィン空隙部に対向する上型（２２）に複数の押湯（２９）が設けられ、前記中子（２４）の下部及び前記下型（２３）の上部のいずれか一方又は双方に前記第２ディスク（１７）を形成するための第２空隙部（２７）が形成されたディスクロータ用鋳型において、
   前記押湯が対向する前記フィン空隙部（２８ａ）の溶湯の補給面積が前記押湯が対向しないフィン空隙部（２８ｂ）の溶湯の補給面積より大きいことを特徴とするディスクロータ用鋳型。
2. 複数の押湯（２９）が第１ディスク（１６）の中心に対して９０度ずつ間隔をあけて４カ所設けられた請求項１記載のディスクロータ用鋳型。
3. 押湯が対向するフィン空隙部（２８ａ）の幅が前記押湯が対向しないフィン空隙部（２８ｂ）の幅より広く形成された請求項１又は２記載のディスクロータ用鋳型。
4. 第１又は第２空隙部（２６，２７）の溶湯の流入面積を１００％とするとき押湯に対向するフィン空隙部（２８ａ）の補給面積が５％〜１０％である請求項１ないし３いずれか記載のディスクロータ用鋳型。

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