JP3974795B2 - ディスクロータの製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のブレーキ等に用いられるディスクロータの製造装置及び製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディスクブレーキ装置に用いられるディスクロータは、鋳造（重力鋳造）により製造される。また、車両の軽量化が要求される昨今においては、ディスクロータ用の素材として、旧来使用されていた鋳鉄からアルミニウムへの移行が進められ、各種開発が行われている。
【０００３】
ところで、ディスクロータをアルミニウム単体で形成した場合には、強度が低い、或いは、摩耗しやすいといった問題が生じる。かかる問題を解消するべく、アルミナ粒子等を加圧固化又は焼成固化等することにより得られたリング状のプリフォームを用いるという技術が開発されている。かかるプリフォームを用いたディスクロータの製造に際しては、金型内の所定部位にプリフォームが支持された状態で、金型によって形成されたキャビティ内に金属溶湯（アルミニウム溶湯）が充填され加圧される。このとき、プリフォームの微細な空隙内に溶湯が含浸するため、溶湯の固化後にあっては、プリフォーム及びアルミニウムが一体となった鋳造品が得られる。そして、最終製品たるディスクロータのうちのパッドとの摺動面に相当する部分が、プリフォームの露出した部分とされる。つまり、プリフォームによって耐摩耗性の向上が図られ、しかも、プリフォームが補強材としての機能を発揮し、ディスクロータ全体の強度の向上が図られることとなる。
【０００４】
上記のようなディスクロータの製造に際しては、金型の所定部位にプリフォームを支持固定し、注湯中においてもその支持状態を維持する必要がある。このように支持状態を確保するための技術として、特開平１−２７２７２５号公報（第１の技術）及び特開昭６３−５６３４７号公報（第２の技術）に開示されたものが挙げられる。第１の技術では、繊維成形体（プリフォーム）を金型に対して圧縮して嵌合することによりセットし、位置ずれを防止する旨が記載されている。また、第２の技術では、砂中子の表面にコーティング剤を塗布し、該コーティング剤が半乾燥状態にあるときに繊維成型体（プリフォーム）を砂中子に装着する旨が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の技術を上記ディスクロータの製造に適用した場合には、プリフォームを金型に圧縮状態で嵌合固定することから、プリフォームが前記圧縮応力に耐えきれず、破損してしまうおそれがある。また、第２の技術を適用した場合には、別途の作業工程が必要となり、作業効率が低下してしまうといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、プリフォームを用いたディスクロータの製造に際し、プリフォーム支持状態の安定化を図るとともに、作業効率の悪化及びコスト増の抑制を図ることの可能なディスクロータの製造装置及び製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、相対的に接離可能に設けられた第１及び第２の金型により形成されるキャビティ内にプリフォームを支持固定した状態で、前記キャビティ内に金属溶湯を充填し加圧することに基づいてディスクロータを製造するためのディスクロータの製造装置において、前記第１及び第２の金型のうち、少なくとも一方は、該第１及び第２の金型が前記相対的に接離する方向と交差するラジアル方向に移動して、前記プリフォームの端縁部分を支持するための支持部を有する支持手段を具備しており、前記支持手段が、前記プリフォームを所定部位に案内可能な第１の状態と、前記キャビティを形成可能な第２の状態とをとるよう構成するとともに、前記支持手段が前記ラジアル方向に移動して第２の状態をとることで前記支持部が前記プリフォームの端縁部分を金属溶湯が固化するまで支持するよう構成したことをその要旨としている。
【０００８】
上記請求項１に記載の発明によれば、相対的に接離可能に設けられた第１及び第２の金型により形成されるキャビティ内にプリフォームが支持固定された状態で、キャビティ内に金属溶湯が充填され加圧されることに基づいてディスクロータが製造される。特に、本発明では、第１及び第２の金型のうち、少なくとも一方はプリフォ一ムの端縁部分を支持するための支持部を有する支持手段を具備しており、前記支持手段が第１の状態及び第２の状態をとる。つまり、支持手段が第１の状態をとることで、プリフォームを所定部位に案内することができる。また、支持手段が第２の状態をとることで、キャビティが形成可能となる。これとともに、支持手段が第２の状態をとることで、支持部によってプリフォームの端縁部分が支持される。このため、プリフォームを圧縮したり、コーティングを施したりする必要のあった従来技術とは異なり、プリフォームに何らかの加工等を施さなくても、プリフォームを所定部位に安定的に支持固定することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、相対的に接離可能に設けられた第１及び第２の金型により形成されるキャビティ内にプリフォームを支持固定した状態で、前記キャビティ内に金属溶湯を充填し加圧することに基づいてディスクロータを製造するためのディスクロータの製造装置において、前記第１及び第２の金型のうち、少なくとも一方は、該第１及び第２の金型が前記相対的に接離する方向に沿って少なくとも第１の位置と第２の位置との間で移動可能な金型本体と、前記金型本体の移動に伴って該移動方向に交わるラジアル方向にスライド可能な支持手段とを具備しており、前記金型本体が第１の位置にあるときには、前記プリフォームを所定部位に案内できるよう構成するとともに、前記金型本体が第２の位置にあるときには、前記第１及び第２の金型が前記相対的に接離する方向と交差するラジアル方向に移動した前記支持手段によって前記キャビティの一部が形成され、かつ、前記プリフォームの端縁部分が金属溶湯が固化するまで支持されるよう構成したことをその要旨としている。
【００１０】
上記請求項２に記載の発明によれば、第１及び第２の金型のうち、少なくとも一方に具備された金型本体が、少なくとも第１の位置と第２の位置との間で移動し、その移動に伴って該移動方向に交わる方向に支持手段がスライドしうる。そして、金型本体が第１の位置にあるときには、プリフォームを所定部位に案内することができ、金型本体が第２の位置にあるときには、支持手段によってキャビティの一部が形成され、かつ、プリフォームの端縁部分が支持される。このように、金型本体を移動させることによってプリフォームの支持固定及び支持解除を行うことができる。従って、プリフォームを圧縮したり、コーティングを施したりする必要のあった従来技術とは異なり、プリフォームに何らかの加工等を施さなくても、プリフォームを所定部位に安定的に支持固定することができる。
【００１１】
さらに、請求項３に記載の発明では、第１の金型と、前記第１の金型に対して接離可能に設けられた第２の金型とを備え、両金型により形成されるキャビティ内にプリフォームを支持固定した状態で、前記キャビティ内に金属溶湯を充填し加圧することに基づいてディスクロータを製造するためのディスクロータの製造装置において、前記第１の金型は、少なくとも第１の位置と第２の位置との間で前記接離方向へ移動可能な金型本体と、前記金型本体の移動方向に対し傾斜して交わる方向に支持固定された複数本の傾斜ガイドと、前記各傾斜ガイドに沿った挿通孔を有し該挿通孔に前記傾斜ガイドが挿通され前記接離方向と交差するラジアル方向に移動可能な複数個の支持手段とを具備しており、前記金型本体が第１の位置にあるときには、前記プリフォームを所定部位に案内できるよう前記支持手段が第１の状態をとり、前記金型本体が第２の位置にあるときには、前記支持手段が前記ラジアル方向に移動して前記キャビティの一部を形成し、かつ、前記プリフォームの端縁部分を金属溶湯が固化するまで支持する第２の状態をとるよう構成したことをその要旨としている。
【００１２】
上記請求項３に記載の発明によれば、第１の金型に具備された金型本体が少なくとも第１の位置と第２の位置との間で両金型の接離方向へ移動しうる。また、第１の金型には、金型本体の移動方向に対し傾斜して交わる方向に支持固定された複数本の傾斜ガイドに沿った挿通孔を有し該挿通孔に傾斜ガイドが挿通されてなる複数個の支持手段が具備されており、金型本体が第１の位置にあるときには、支持手段が傾斜ガイドに沿って移動し、第１の状態をとる。これにより、プリフォームを所定部位に案内できる。また、金型本体が第２の位置にあるときには、支持手段が傾斜ガイドに沿って移動し、第２の状態をとる。これにより、キャビティの一部が形成され、金属溶湯の充填が可能となるとともに、プリフォームの端縁部分が支持される。従って、プリフォームを圧縮したり、コーティングを施したりする必要のあった従来技術とは異なり、プリフォームに何らかの加工等を施さなくても、プリフォームを所定部位に安定的に支持固定することができる。
【００１３】
併せて、請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載のディスクロータの製造装置において、前記支持手段は、互いに離間状態にある２枚のプリフォームの端縁部分を支持可能となっていることをその要旨としている。
【００１４】
上記請求項４に記載の発明によれば、上記各発明により奏される作用に加えて、支持手段により、互いに離間状態にある２枚のプリフォームの端縁部分が支持される。従って、アウタ側及びインナ側についてプリフォームの露出したディスクロータを製造することができる。
【００１５】
加えて、請求項５に記載の発明では、第１の金型に対し第２の金型を離間させた状態で、前記第１の金型の所定部位にプリフォームを支持固定するプリフォーム支持工程と、前記第１の金型に対して第２の金型を接触させ型締めした状態で、両金型により形成されるキャビティ内に金属溶湯を充填し加圧する成形工程とを備えたディスクロータの製造方法において、前記第１の金型は、移動可能に設けられた金型本体と、該金型本体に接触した状態で前記金型本体とともにキャビティを形成しうる第２の状態、及び、該第２の状態に対し前記第１及び第２の金型を離間及び型締めさせる方向と交差する方向であって外周方向へスライドした第１の状態をとりうる支持手段とを具備しており、前記プリフォーム支持工程に際しては、前記金型本体を所定位置に位置せしめることで、前記支持手段を前記第１の状態とした上で前記プリフォームを所定部位に案内し、その後、前記金型本体を別の所定位置に位置せしめることで、前記支持手段を前記第１及び第２の金型を離間及び型締めさせる方向と交差するラジアル方向に移動させて第２の状態とし、かつ、該第２の状態にあっては、前記ディスクロータの端縁部が前記支持手段によって金属溶湯が固化するまで支持固定されるようにしたことをその要旨としている。
【００１６】
上記請求項５に記載の発明によれば、プリフォーム支持工程においては、第１の金型に対し第２の金型が離間された状態で、第１の金型の所定部位にプリフォームが支持固定される。また、成形工程では、第１の金型に対して第２の金型が接触され型締めされた状態で、両金型により形成されるキャビティ内に金属溶湯が充填され加圧されることでディスクロータが製造される。さて、本発明における第１の金型は金型本体と支持手段とを備えており、プリフォーム支持工程に際しては、前記金型本体を所定位置に位置せしめることで、支持手段が外周方向へスライドした第１の状態とされる。これにより、プリフォームの案内が可能となり、プリフォームは、所定部位に案内される。その後、金型本体が別の所定位置に位置されることで、支持手段が第２の状態とされる。これにより、金型本体とともにキャビティが形成され、その後の成形が可能となる。また、これとともに、第２の状態にあっては、ディスクロータの端縁部が支持手段によって支持固定されることとなる。従って、プリフォームを圧縮したり、コーティングを施したりする必要のあった従来技術とは異なり、プリフォームに何らかの加工等を施さなくても、金型本体を移動させるだけでプリフォームを所定部位に安定的に支持固定することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、相対的に接離可能に設けられた第１及び第２の金型により形成されるキャビティ内にプリフォームを支持固定した状態で、前記キャビティ内に金属溶湯を充填し加圧することに基づいてディスクロータを製造するためのディスクロータの製造装置であって、環状に配列され前記第１及び第２の金型が前記相対的に接離する方向と交差するラジアル方向に沿って移動可能な分割された複数の中子要素、から構成される中子を有し、前記中子要素の内周側に、前記複数の中子要素が前記ラジアル方向外方に移動された前記中子の開状態において、少なくとも一枚の前記プリフォームを、該複数の中子要素によって囲まれた空間に挿入可能であり、且つ、前記複数の中子要素をラジアル方向内方に向かって所定部位まで移動させた前記中子の閉状態において、前記少なくとも一枚のプリフォームの外周部を金属溶湯が固化するまで保持可能な支持部が形成されたことをその要旨としている。
【００１８】
上記請求項６に記載の発明によれば、複数の中子要素のラジアル方向内方にプリフォームを保持した状態で、該複数の中子要素をラジアル方向内方に向かって移動操作ないし集合させることにより、集合した中子要素の各支持部にてプリフォームの外周部を支持させることができる。したがって、この発明によれば、予め、プリフォームを中子又は金型に嵌合固定しておく必要がないため、作業効率が改善される。加えて、この発明によれば、中子は、プリフォームの外周部に比較的小さな力を及ぼすことによって、プリフォームを支持できるため、プリフォームの破損が防止される。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のディスクロータの製造装置において、前記支持部が、前記ラジアル方向内方に突出して、円板状に形成された前記プリフォームの両側面を挟持可能な第１突部及び第２突部を有することをその要旨としている。
【００２０】
上記請求項７に記載の発明によれば、中子に形成された第１突部及び第２突部によって、プリフォームが比較的小さな力で支持される。また、第１突部及び第２突部が中子のラジアル方向に沿って突出していることによって、プリフォームの、中子のラジアル方向に直交する方向に沿ったガタツキが防止される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をアルミＭＭＣディスクロータの製造装置及び製造方法に具体化した一実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
まず、本実施の形態において製造されるアルミＭＭＣディスクロータ（以下「ディスクロータ」という）の構成について説明する。図２に示すように、ディスクロ一タ１は全体として略円盤形状をなし、本体部２とプリフォーム部４，５とを備えている。本体部２は、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなり、略円柱状の部分と、該部分の中間位置から外周に延びるフランジ状の部分とから構成されている。本体部２のうち、前記フランジ状の部分には、外周方向に閉口するようにして所定間隔毎に複数のフィン（空間部）６が形成されている。
【００２３】
プリフォーム部４，５は、ディスクロータ１の使用時において図示しない車両側のインナ及びアウタ側の各パッドが、それぞれ当接（摺動）する部分に露出状態で設けられている。プリフォーム部４，５は、アルミナ粒子により形成されたインナプリフォーム４Ａ及びアウタプリフォーム５Ａ（図３参照）を原料としている。より詳しくは、本実施の形態におけるプリフォーム４Ａ，５Ａ（アルミニウム含浸前）は、アルミナ粒子を水中に分散させた上で、フィルターを備えた吸引濾過装置を用いて吸引濾過し、リング状のアルミナ粒子体を得た後、アルミナ粒子体を乾燥、焼成することにより得られる。これら両プリフォーム４Ａ，５Ａの当初の体積率（Ｖｆ）は例えば３０％程度となっている。そして、本実施の形態におけるプリフォーム部４，５は、前記プリフォーム４Ａ，５Ａの微細な空隙内に、本体部２を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金が含浸されることによって形成されている。かかるプリフォーム部４，５の存在により、ディスクロータ１の強度の向上及び耐摩耗性の向上が図られている。
【００２４】
次に、前記ディスクロータ１を得るためのディスクロータ製造装置（以下「製造装置」という）の構成について説明する。図３に示すように、製造装置１０は、第１の金型としての下型１１と、該下型１１に対して接離可能に設けられた第２の金型としての上型１２とを備えている。
【００２５】
前記下型１１は、支持台１３、下型本体１４、傾斜ピン１５、中子要素１６及びスライダ１７等を備えている。支持台１３の下方にはシリンダ１８が設けられている。シリンダ１８には、ロッド１９が出没可能に設けられており、該ロッド１９の先端部が、前記支持台１３の下部に連結されている。また、支持台１３に形成された凹部１３ａには下型本体１４が載置固定されている。下型本体１４の中央上部には、外周に段差部１４ａを有する成形凹部１４ｂが形成されており、該段差部１４ａにアウタプリフォーム５Ａが設置されるようになっている。
【００２６】
前記下型本体１４の上面には、複数個（本実施の形態では３６個）の中子要素１６が環状かつ放射状に載置されている。また、中子要素１６の外側にはスライダ１７が固着されており、中子要素１６及びスライダ１７が一体となって、下型本体１４の上面をスライド可能となっている。なお、本実施の形態では、中子要素１６及びスライダ１７によって支持手段が構成されている。
【００２７】
中子は、環状に配列されラジアル方向に沿って移動可能な分割された複数の中子要素１６から構成されている。前記中子要素１６の内周側に、前記複数の中子要素１６が前記ラジアル方向外方に移動された前記中子の開状態において、少なくとも一枚の前記プリフォーム（後述のインナプリフォーム４Ａ）を、該複数の中子要素１６によって囲まれた空間に挿入可能であり、且つ、前記複数の中子要素１６をラジアル方向内方に向かって所定部位まで移動させた前記中子の閉状態において、前記少なくとも一枚のプリフォームの外周部を保持可能な支持部が形成されている。後述するように、前記支持部は、前記ラジアル方向内方に突出して、円板状に形成されたプリフォーム（４Ａ）の両側面を挟持可能な第１突部２２及び第２突部２３を有している。
【００２８】
さらに、傾斜ガイドとしての傾斜ピン１５は、前記各中子要素１６に対応して複数本（本実施の形態では３６本）設けられており、図示しない固定具によって外方に傾斜した状態でそれぞれ移動不能に支持固定されている。前記スライダ１７には、前記傾斜ピン１５に対応する挿通孔１７ａが形成されており、該挿通孔１７ａに傾斜ピン１５が挿通されている。なお、前記支持台１３のうち、傾斜ピン１５に対応する部位には比較的大きな長孔（図示略）が形成されており、この長孔の存在により、支持台１３の上下動が傾斜ピン１５によって妨げられることがないよう構成されている。
【００２９】
上記のような構成下にあっては、シリンダ１８を作動させてロッド１９を上動させると、図３に示すように、支持台１３及び下型本体１４が上動する。このとき、スライダ１７は、固定状態にある傾斜ピン１５に沿って上動することとなる。すなわち、スライダ１７及び中子（中子要素１６）は、支持台１３及び下型本体１４の上動に伴って、これら１３，１４に対し相対的に外方へスライドさせられるようになっている。一方、ロッド１９が没入させられた場合には、図１に示すように、支持台１３及び下型本体１４が下動し、スライダ１７は傾斜ピン１５に沿って下動させられる。すなわち、スライダ１７及び中子（中子要素１６）は、支持台１３及び下型本体１４の下動に伴って、これら１３，１４に対し相対的に内方へスライドさせられるようになっている。
【００３０】
ここで、前記中子要素１６の構成についてより詳しく説明する。図４は、本実施の形態で用いられる１個の中子要素１６を示す拡大斜視図である。同図に示すように、中子要素１６はブロック状の本体部２１と、本体部２１の内側面（図４の右側）に突設された第１突部２２と、第１突部２２の下方において所定間隔を隔てて内側に突設された第２突部２３とを備えている。前記所定間隔は、インナプリフォーム４Ａの厚みとほぼ同等に設定されている。また、第２突部２３には、さらに内側に向かって延びるフィン形成用突部２４が一体形成されている。
【００３１】
次に、上記のように構成された製造装置１０を用いてディスクロータ１を製造する方法について説明する。まず、下型１１から上型１２を離間した型開き状態において、下型１１及び上型１２の温度を所定温度（２００〜５００℃）に昇温させておく。
【００３２】
次いで、予め加熱したプリフォーム４Ａ，５Ａを所定位置にセットする。すなわち、図３に示すように、シリンダ１８を作動させることでロッド１９を上動させ、支持台１３及び下型本体１４を上動させる。このとき、上述したように、スライダ１７は固定状態にある傾斜ピン１５に沿って上動するため、スライダ１７及び中子（中子要素１６）は、下型本体１４に対し相対的に外方へスライドさせられる。
【００３３】
そして、この状態で、前記下型本体１４の段差部１４ａ上に図示しないアームを用いてアウタプリフォーム５Ａを載置した後、そのアームをアウタプリフォーム５Ａから離間させるようにして上方へ移動させる。一方で、インナプリフォーム４Ａについては、同図に示すように、図示しないアームにて所定高さに保持せしめる。そして、インナプリフォーム４Ａが所定高さに保持された状態で、ロッド１９を没入させる。すると、図１に示すように、支持台１３及び下型本体１４が下動し、スライダ１７が傾斜ピン１５に沿って下動させられる。そして、スライダ１７及び中子（中子要素１６）は、下型本体１４等の下動に伴って、下型本体１４に対し相対的に内方へスライドさせられる。
【００３４】
このスライドにより、アウタプリフォーム５Ａの上面端縁部が中子要素１６によって押さえ付けられる格好となり、アウタプリフォーム５Ａが支持固定されることとなる。また、これと同時に、インナプリフォーム４Ａの端縁部が中子要素１６の第１突部２２の下面及び第２突部２３の上面で挟持される格好となり、これによりインナプリフォーム４Ａが支持固定されることとなる。このようにしてインナプリフォーム４Ａを支持固定した場合には、アームをインナプリフォーム４Ａから離間させるようにして上方へ移動させる。
【００３５】
プリフォーム４Ａ，５Ａが支持固定された後、図１に示した状態からキャビティ内に図示しない注湯機構によって、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯をキャビティに注湯する。図５に示すように、注湯した後に上型１２を下動させて、下型１１に対し当接させて型締めを行う。この上型１２の型締めにより、キャビティ内を加圧する。
【００３６】
その後、溶湯が固化するまで加圧を継続させた後、上型１２を下型１１から離間させ（型開きをする）、更に、再度シリンダ１８を作動させて支持台１３及び下型本体１４を上動させ、中子要素１６等を外方へとスライドさせることで、図２に示すディスクロータ１が得られることになる。
【００３７】
以上詳述したように、本実施の形態によれば、下型１１を、上記構成を有する支持台１３、下型本体１４、傾斜ピン１５、中子要素１６及びスライダ１７等で構成することとした。そして、シリンダ１８を作動させることで支持台１３及び下型本体１４を上動させ、この上動に際し、中子要素１６及びスライダ１７を傾斜ピン１５に沿って相対的に外方へスライドさせることとした。このため、この状態にあっては、インナプリフォーム４Ａ及びアウタプリフォーム５Ａを、中子要素１６等によって阻害されることなく、所定部位へ案内することができる。また、プリフォーム４Ａ，５Ａの案内後は、支持台１３及び下型本体１４を下動させ、この下動に際し、中子要素１６及びスライダ１７を傾斜ピン１５に沿って相対的に内方へスライドさせることとした。このため、この状態にあっては、両プリフォーム４Ａ，５Ａが安定的に支持固定されることとなり、しかも、キャビティの大部分を形成することができる。
【００３８】
従って、プリフォームを圧縮したり、コーティングを施したりする必要のあった従来技術とは異なり、プリフォーム４Ａ，５Ａに何らかの加工等を施さなくても、シリンダ１８の駆動制御を行うだけでプリフォーム４Ａ，５Ａを所定部位に安定的に支持固定することができる。その結果、作業効率が悪化してしまったり、製造コストが増大してしまったりするといった不具合を抑制することができる。
【００３９】
尚、前記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。
【００４０】
（ａ）中子要素１６の形状は、上記実施の形態のものに限定されるものではなく、少なくとも１枚のプリフォームを支持固定できるものであればよい。また、中子要素１６における第１突部２２や第２突部２３等を着脱可能に構成し、プリフォーム４Ａ，５Ａやディスクロータ１の大きさや形状に応じて適宜交換可能としてもよい。
【００４１】
（ｂ）前記実施の形態では、インナ側及びアウタ側にそれぞれプリフォーム４Ａ，５Ａを設ける構成としたが、１枚のみ、つまり片側のみに設けることとしてもよい。
【００４２】
（ｃ）前記実施の形態では、所定間隔毎にフィン６を有するディスクロータ１について具体化したが、フィン６を有しないタイプのディスクロータにも適用することができる。なお、この場合、中子形成用突部２４等は省略される。
【００４３】
（ｄ）前記実施の形態では、傾斜ピン１５の傾斜角度を一定としたが、そのときどきの要請に応じて角度を変更できるような構成としてもよい。また、プリフォーム４Ａ，５Ａやディスクロータ１の大きさや形状等に応じて傾斜ピン１５を交換したり本数を増減したりできるような構成としてもよい。
【００４４】
（ｅ）前記実施の形態では、傾斜ガイドとしてピン形状を有する直線状の傾斜ピン１５を採用したが、必ずしも直線状でなくてもよく、例えば湾曲形状をなしていてもよい。また、他の部材、例えばワイヤ等により傾斜ガイドを構成してもよい。
【００４５】
（ｆ）前記実施の形態では、支持台１３と下型本体１４とを別部材としたが、これらを一体的に構成するようにしてもよい。また、中子要素１６とスライダ１７とを一体的に構成するようにしてもよい。
【００４６】
（ｇ）支持台１３等を上下動させる手段としては、上記実施の形態で例示したシリンダ１８以外のアクチュエータ（例えばモータ等）を採用することもできる。
【００４７】
（ｈ）中子要素１６及びスライダ１７、並びに、傾斜ピン１５の数は、上記実施の形態に記載の数値に何ら限定されるものではなく、複数よりなっていればよい。
【００４８】
（ｉ）金属溶湯を構成する素材としては、アルミニウム又はアルミニウム合金以外にも、アルミニウム又はアルミニウム合金に炭化珪素を混入した複合材料等を用いてもよい。
【００４９】
（ｊ）プリフォーム４Ａ，５Ａとしては、上記実施の形態において説明した製法によって製造されたものに限定されるものではなく、例えばアルミナ粒子を加圧固化或いは焼成固化することにより得ることとしてもよい。また、強度向上、耐摩耗性の向上を図ることのできる素材であれば、セラミック繊維等の他の素材により形成することとしてもよいし、アルミナ粒子以外のセラミック粒子（例えば炭化珪素やアルミナ）により形成することとしてもよい。また、プリフォームの体積率についても、上記実施の形態の数値に何ら限定されるものではなく、種々の体積率を有するプリフォームを採用しうる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のディスクロータの製造装置及び製造方法によれば、プリフォームを用いたディスクロータの製造に際し、プリフォーム支持状態の安定化を図るとともに、作業効率の悪化及びコスト増の抑制を図ることができるという従来にはない優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態におけるディスクロータ製造装置を示す断面図である。
【図２】ディスクロータを示す斜視図である。
【図３】プリフォームを支持する際のディスクロータ製造装置を示す断面図である。
【図４】中子要素を示す拡大斜視図である。
【図５】キャビティ内に溶湯を充填した状態を示すディスクロータ製造装置の断面図である。
【符号の説明】
１ ディスクロータ
４，５ プリフォーム部
４Ａ インナプリフォーム
５Ａ アウタプリフォーム
１０ 製造装置
１１ 第１の金型としての下型
１２ 第２の金型としての上型
１３ 支持台
１４ 金型本体としての下型本体
１５ 傾斜ガイドとしての傾斜ピン
１６ 支持手段を構成する中子要素
１７ 支持手段を構成するスライダ
１７ａ 挿通孔
１８ シリンダ
２２ 支持部を構成する第１突部
２３ 支持部を構成する第２突部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のブレーキ等に用いられるディスクロータの製造装置及び製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディスクブレーキ装置に用いられるディスクロータは、鋳造（重力鋳造）により製造される。また、車両の軽量化が要求される昨今においては、ディスクロータ用の素材として、旧来使用されていた鋳鉄からアルミニウムへの移行が進められ、各種開発が行われている。
【０００３】
ところで、ディスクロータをアルミニウム単体で形成した場合には、強度が低い、或いは、摩耗しやすいといった問題が生じる。かかる問題を解消するべく、アルミナ粒子等を加圧固化又は焼成固化等することにより得られたリング状のプリフォームを用いるという技術が開発されている。かかるプリフォームを用いたディスクロータの製造に際しては、金型内の所定部位にプリフォームが支持された状態で、金型によって形成されたキャビティ内に金属溶湯（アルミニウム溶湯）が充填され加圧される。このとき、プリフォームの微細な空隙内に溶湯が含浸するため、溶湯の固化後にあっては、プリフォーム及びアルミニウムが一体となった鋳造品が得られる。そして、最終製品たるディスクロータのうちのパッドとの摺動面に相当する部分が、プリフォームの露出した部分とされる。つまり、プリフォームによって耐摩耗性の向上が図られ、しかも、プリフォームが補強材としての機能を発揮し、ディスクロータ全体の強度の向上が図られることとなる。
【０００４】
上記のようなディスクロータの製造に際しては、金型の所定部位にプリフォームを支持固定し、注湯中においてもその支持状態を維持する必要がある。このように支持状態を確保するための技術として、特開平１−２７２７２５号公報（第１の技術）及び特開昭６３−５６３４７号公報（第２の技術）に開示されたものが挙げられる。第１の技術では、繊維成形体（プリフォーム）を金型に対して圧縮して嵌合することによりセットし、位置ずれを防止する旨が記載されている。また、第２の技術では、砂中子の表面にコーティング剤を塗布し、該コーティング剤が半乾燥状態にあるときに繊維成型体（プリフォーム）を砂中子に装着する旨が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の技術を上記ディスクロータの製造に適用した場合には、プリフォームを金型に圧縮状態で嵌合固定することから、プリフォームが前記圧縮応力に耐えきれず、破損してしまうおそれがある。また、第２の技術を適用した場合には、別途の作業工程が必要となり、作業効率が低下してしまうといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、プリフォームを用いたディスクロータの製造に際し、プリフォーム支持状態の安定化を図るとともに、作業効率の悪化及びコスト増の抑制を図ることの可能なディスクロータの製造装置及び製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、相対的に接離可能に設けられた第１及び第２の金型により形成されるキャビティ内にプリフォームを支持固定した状態で、前記キャビティ内に金属溶湯を充填し加圧することに基づいてディスクロータを製造するためのディスクロータの製造装置において、前記第１及び第２の金型のうち、少なくとも一方は、該第１及び第２の金型が前記相対的に接離する方向と交差するラジアル方向に移動して、前記プリフォームの端縁部分を支持するための支持部を有する支持手段を具備しており、前記支持手段が、前記プリフォームを所定部位に案内可能な第１の状態と、前記キャビティを形成可能な第２の状態とをとるよう構成するとともに、前記支持手段が前記ラジアル方向に移動して第２の状態をとることで前記支持部が前記プリフォームの端縁部分を金属溶湯が固化するまで支持するよう構成したことをその要旨としている。
【０００８】
上記請求項１に記載の発明によれば、相対的に接離可能に設けられた第１及び第２の金型により形成されるキャビティ内にプリフォームが支持固定された状態で、キャビティ内に金属溶湯が充填され加圧されることに基づいてディスクロータが製造される。特に、本発明では、第１及び第２の金型のうち、少なくとも一方はプリフォ一ムの端縁部分を支持するための支持部を有する支持手段を具備しており、前記支持手段が第１の状態及び第２の状態をとる。つまり、支持手段が第１の状態をとることで、プリフォームを所定部位に案内することができる。また、支持手段が第２の状態をとることで、キャビティが形成可能となる。これとともに、支持手段が第２の状態をとることで、支持部によってプリフォームの端縁部分が支持される。このため、プリフォームを圧縮したり、コーティングを施したりする必要のあった従来技術とは異なり、プリフォームに何らかの加工等を施さなくても、プリフォームを所定部位に安定的に支持固定することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、相対的に接離可能に設けられた第１及び第２の金型により形成されるキャビティ内にプリフォームを支持固定した状態で、前記キャビティ内に金属溶湯を充填し加圧することに基づいてディスクロータを製造するためのディスクロータの製造装置において、前記第１及び第２の金型のうち、少なくとも一方は、該第１及び第２の金型が前記相対的に接離する方向に沿って少なくとも第１の位置と第２の位置との間で移動可能な金型本体と、前記金型本体の移動に伴って該移動方向に交わるラジアル方向にスライド可能な支持手段とを具備しており、前記金型本体が第１の位置にあるときには、前記プリフォームを所定部位に案内できるよう構成するとともに、前記金型本体が第２の位置にあるときには、前記第１及び第２の金型が前記相対的に接離する方向と交差するラジアル方向に移動した前記支持手段によって前記キャビティの一部が形成され、かつ、前記プリフォームの端縁部分が金属溶湯が固化するまで支持されるよう構成したことをその要旨としている。
【００１０】
上記請求項２に記載の発明によれば、第１及び第２の金型のうち、少なくとも一方に具備された金型本体が、少なくとも第１の位置と第２の位置との間で移動し、その移動に伴って該移動方向に交わる方向に支持手段がスライドしうる。そして、金型本体が第１の位置にあるときには、プリフォームを所定部位に案内することができ、金型本体が第２の位置にあるときには、支持手段によってキャビティの一部が形成され、かつ、プリフォームの端縁部分が支持される。このように、金型本体を移動させることによってプリフォームの支持固定及び支持解除を行うことができる。従って、プリフォームを圧縮したり、コーティングを施したりする必要のあった従来技術とは異なり、プリフォームに何らかの加工等を施さなくても、プリフォームを所定部位に安定的に支持固定することができる。
【００１１】
さらに、請求項３に記載の発明では、第１の金型と、前記第１の金型に対して接離可能に設けられた第２の金型とを備え、両金型により形成されるキャビティ内にプリフォームを支持固定した状態で、前記キャビティ内に金属溶湯を充填し加圧することに基づいてディスクロータを製造するためのディスクロータの製造装置において、前記第１の金型は、少なくとも第１の位置と第２の位置との間で前記接離方向へ移動可能な金型本体と、前記金型本体の移動方向に対し傾斜して交わる方向に支持固定された複数本の傾斜ガイドと、前記各傾斜ガイドに沿った挿通孔を有し該挿通孔に前記傾斜ガイドが挿通され前記接離方向と交差するラジアル方向に移動可能な複数個の支持手段とを具備しており、前記金型本体が第１の位置にあるときには、前記プリフォームを所定部位に案内できるよう前記支持手段が第１の状態をとり、前記金型本体が第２の位置にあるときには、前記支持手段が前記ラジアル方向に移動して前記キャビティの一部を形成し、かつ、前記プリフォームの端縁部分を金属溶湯が固化するまで支持する第２の状態をとるよう構成したことをその要旨としている。
【００１２】
上記請求項３に記載の発明によれば、第１の金型に具備された金型本体が少なくとも第１の位置と第２の位置との間で両金型の接離方向へ移動しうる。また、第１の金型には、金型本体の移動方向に対し傾斜して交わる方向に支持固定された複数本の傾斜ガイドに沿った挿通孔を有し該挿通孔に傾斜ガイドが挿通されてなる複数個の支持手段が具備されており、金型本体が第１の位置にあるときには、支持手段が傾斜ガイドに沿って移動し、第１の状態をとる。これにより、プリフォームを所定部位に案内できる。また、金型本体が第２の位置にあるときには、支持手段が傾斜ガイドに沿って移動し、第２の状態をとる。これにより、キャビティの一部が形成され、金属溶湯の充填が可能となるとともに、プリフォームの端縁部分が支持される。従って、プリフォームを圧縮したり、コーティングを施したりする必要のあった従来技術とは異なり、プリフォームに何らかの加工等を施さなくても、プリフォームを所定部位に安定的に支持固定することができる。
【００１３】
併せて、請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載のディスクロータの製造装置において、前記支持手段は、互いに離間状態にある２枚のプリフォームの端縁部分を支持可能となっていることをその要旨としている。
【００１４】
上記請求項４に記載の発明によれば、上記各発明により奏される作用に加えて、支持手段により、互いに離間状態にある２枚のプリフォームの端縁部分が支持される。従って、アウタ側及びインナ側についてプリフォームの露出したディスクロータを製造することができる。
【００１５】
加えて、請求項５に記載の発明では、第１の金型に対し第２の金型を離間させた状態で、前記第１の金型の所定部位にプリフォームを支持固定するプリフォーム支持工程と、前記第１の金型に対して第２の金型を接触させ型締めした状態で、両金型により形成されるキャビティ内に金属溶湯を充填し加圧する成形工程とを備えたディスクロータの製造方法において、前記第１の金型は、移動可能に設けられた金型本体と、該金型本体に接触した状態で前記金型本体とともにキャビティを形成しうる第２の状態、及び、該第２の状態に対し前記第１及び第２の金型を離間及び型締めさせる方向と交差する方向であって外周方向へスライドした第１の状態をとりうる支持手段とを具備しており、前記プリフォーム支持工程に際しては、前記金型本体を所定位置に位置せしめることで、前記支持手段を前記第１の状態とした上で前記プリフォームを所定部位に案内し、その後、前記金型本体を別の所定位置に位置せしめることで、前記支持手段を前記第１及び第２の金型を離間及び型締めさせる方向と交差するラジアル方向に移動させて第２の状態とし、かつ、該第２の状態にあっては、前記ディスクロータの端縁部が前記支持手段によって金属溶湯が固化するまで支持固定されるようにしたことをその要旨としている。
【００１６】
上記請求項５に記載の発明によれば、プリフォーム支持工程においては、第１の金型に対し第２の金型が離間された状態で、第１の金型の所定部位にプリフォームが支持固定される。また、成形工程では、第１の金型に対して第２の金型が接触され型締めされた状態で、両金型により形成されるキャビティ内に金属溶湯が充填され加圧されることでディスクロータが製造される。さて、本発明における第１の金型は金型本体と支持手段とを備えており、プリフォーム支持工程に際しては、前記金型本体を所定位置に位置せしめることで、支持手段が外周方向へスライドした第１の状態とされる。これにより、プリフォームの案内が可能となり、プリフォームは、所定部位に案内される。その後、金型本体が別の所定位置に位置されることで、支持手段が第２の状態とされる。これにより、金型本体とともにキャビティが形成され、その後の成形が可能となる。また、これとともに、第２の状態にあっては、ディスクロータの端縁部が支持手段によって支持固定されることとなる。従って、プリフォームを圧縮したり、コーティングを施したりする必要のあった従来技術とは異なり、プリフォームに何らかの加工等を施さなくても、金型本体を移動させるだけでプリフォームを所定部位に安定的に支持固定することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、相対的に接離可能に設けられた第１及び第２の金型により形成されるキャビティ内にプリフォームを支持固定した状態で、前記キャビティ内に金属溶湯を充填し加圧することに基づいてディスクロータを製造するためのディスクロータの製造装置であって、環状に配列され前記第１及び第２の金型が前記相対的に接離する方向と交差するラジアル方向に沿って移動可能な分割された複数の中子要素、から構成される中子を有し、前記中子要素の内周側に、前記複数の中子要素が前記ラジアル方向外方に移動された前記中子の開状態において、少なくとも一枚の前記プリフォームを、該複数の中子要素によって囲まれた空間に挿入可能であり、且つ、前記複数の中子要素をラジアル方向内方に向かって所定部位まで移動させた前記中子の閉状態において、前記少なくとも一枚のプリフォームの外周部を金属溶湯が固化するまで保持可能な支持部が形成されたことをその要旨としている。
【００１８】
上記請求項６に記載の発明によれば、複数の中子要素のラジアル方向内方にプリフォームを保持した状態で、該複数の中子要素をラジアル方向内方に向かって移動操作ないし集合させることにより、集合した中子要素の各支持部にてプリフォームの外周部を支持させることができる。したがって、この発明によれば、予め、プリフォームを中子又は金型に嵌合固定しておく必要がないため、作業効率が改善される。加えて、この発明によれば、中子は、プリフォームの外周部に比較的小さな力を及ぼすことによって、プリフォームを支持できるため、プリフォームの破損が防止される。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のディスクロータの製造装置において、前記支持部が、前記ラジアル方向内方に突出して、円板状に形成された前記プリフォームの両側面を挟持可能な第１突部及び第２突部を有することをその要旨としている。
【００２０】
上記請求項７に記載の発明によれば、中子に形成された第１突部及び第２突部によって、プリフォームが比較的小さな力で支持される。また、第１突部及び第２突部が中子のラジアル方向に沿って突出していることによって、プリフォームの、中子のラジアル方向に直交する方向に沿ったガタツキが防止される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をアルミＭＭＣディスクロータの製造装置及び製造方法に具体化した一実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
まず、本実施の形態において製造されるアルミＭＭＣディスクロータ（以下「ディスクロータ」という）の構成について説明する。図２に示すように、ディスクロ一タ１は全体として略円盤形状をなし、本体部２とプリフォーム部４，５とを備えている。本体部２は、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなり、略円柱状の部分と、該部分の中間位置から外周に延びるフランジ状の部分とから構成されている。本体部２のうち、前記フランジ状の部分には、外周方向に閉口するようにして所定間隔毎に複数のフィン（空間部）６が形成されている。
【００２３】
プリフォーム部４，５は、ディスクロータ１の使用時において図示しない車両側のインナ及びアウタ側の各パッドが、それぞれ当接（摺動）する部分に露出状態で設けられている。プリフォーム部４，５は、アルミナ粒子により形成されたインナプリフォーム４Ａ及びアウタプリフォーム５Ａ（図３参照）を原料としている。より詳しくは、本実施の形態におけるプリフォーム４Ａ，５Ａ（アルミニウム含浸前）は、アルミナ粒子を水中に分散させた上で、フィルターを備えた吸引濾過装置を用いて吸引濾過し、リング状のアルミナ粒子体を得た後、アルミナ粒子体を乾燥、焼成することにより得られる。これら両プリフォーム４Ａ，５Ａの当初の体積率（Ｖｆ）は例えば３０％程度となっている。そして、本実施の形態におけるプリフォーム部４，５は、前記プリフォーム４Ａ，５Ａの微細な空隙内に、本体部２を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金が含浸されることによって形成されている。かかるプリフォーム部４，５の存在により、ディスクロータ１の強度の向上及び耐摩耗性の向上が図られている。
【００２４】
次に、前記ディスクロータ１を得るためのディスクロータ製造装置（以下「製造装置」という）の構成について説明する。図３に示すように、製造装置１０は、第１の金型としての下型１１と、該下型１１に対して接離可能に設けられた第２の金型としての上型１２とを備えている。
【００２５】
前記下型１１は、支持台１３、下型本体１４、傾斜ピン１５、中子要素１６及びスライダ１７等を備えている。支持台１３の下方にはシリンダ１８が設けられている。シリンダ１８には、ロッド１９が出没可能に設けられており、該ロッド１９の先端部が、前記支持台１３の下部に連結されている。また、支持台１３に形成された凹部１３ａには下型本体１４が載置固定されている。下型本体１４の中央上部には、外周に段差部１４ａを有する成形凹部１４ｂが形成されており、該段差部１４ａにアウタプリフォーム５Ａが設置されるようになっている。
【００２６】
前記下型本体１４の上面には、複数個（本実施の形態では３６個）の中子要素１６が環状かつ放射状に載置されている。また、中子要素１６の外側にはスライダ１７が固着されており、中子要素１６及びスライダ１７が一体となって、下型本体１４の上面をスライド可能となっている。なお、本実施の形態では、中子要素１６及びスライダ１７によって支持手段が構成されている。
【００２７】
中子は、環状に配列されラジアル方向に沿って移動可能な分割された複数の中子要素１６から構成されている。前記中子要素１６の内周側に、前記複数の中子要素１６が前記ラジアル方向外方に移動された前記中子の開状態において、少なくとも一枚の前記プリフォーム（後述のインナプリフォーム４Ａ）を、該複数の中子要素１６によって囲まれた空間に挿入可能であり、且つ、前記複数の中子要素１６をラジアル方向内方に向かって所定部位まで移動させた前記中子の閉状態において、前記少なくとも一枚のプリフォームの外周部を保持可能な支持部が形成されている。後述するように、前記支持部は、前記ラジアル方向内方に突出して、円板状に形成されたプリフォーム（４Ａ）の両側面を挟持可能な第１突部２２及び第２突部２３を有している。
【００２８】
さらに、傾斜ガイドとしての傾斜ピン１５は、前記各中子要素１６に対応して複数本（本実施の形態では３６本）設けられており、図示しない固定具によって外方に傾斜した状態でそれぞれ移動不能に支持固定されている。前記スライダ１７には、前記傾斜ピン１５に対応する挿通孔１７ａが形成されており、該挿通孔１７ａに傾斜ピン１５が挿通されている。なお、前記支持台１３のうち、傾斜ピン１５に対応する部位には比較的大きな長孔（図示略）が形成されており、この長孔の存在により、支持台１３の上下動が傾斜ピン１５によって妨げられることがないよう構成されている。
【００２９】
上記のような構成下にあっては、シリンダ１８を作動させてロッド１９を上動させると、図３に示すように、支持台１３及び下型本体１４が上動する。このとき、スライダ１７は、固定状態にある傾斜ピン１５に沿って上動することとなる。すなわち、スライダ１７及び中子（中子要素１６）は、支持台１３及び下型本体１４の上動に伴って、これら１３，１４に対し相対的に外方へスライドさせられるようになっている。一方、ロッド１９が没入させられた場合には、図１に示すように、支持台１３及び下型本体１４が下動し、スライダ１７は傾斜ピン１５に沿って下動させられる。すなわち、スライダ１７及び中子（中子要素１６）は、支持台１３及び下型本体１４の下動に伴って、これら１３，１４に対し相対的に内方へスライドさせられるようになっている。
【００３０】
ここで、前記中子要素１６の構成についてより詳しく説明する。図４は、本実施の形態で用いられる１個の中子要素１６を示す拡大斜視図である。同図に示すように、中子要素１６はブロック状の本体部２１と、本体部２１の内側面（図４の右側）に突設された第１突部２２と、第１突部２２の下方において所定間隔を隔てて内側に突設された第２突部２３とを備えている。前記所定間隔は、インナプリフォーム４Ａの厚みとほぼ同等に設定されている。また、第２突部２３には、さらに内側に向かって延びるフィン形成用突部２４が一体形成されている。
【００３１】
次に、上記のように構成された製造装置１０を用いてディスクロータ１を製造する方法について説明する。まず、下型１１から上型１２を離間した型開き状態において、下型１１及び上型１２の温度を所定温度（２００〜５００℃）に昇温させておく。
【００３２】
次いで、予め加熱したプリフォーム４Ａ，５Ａを所定位置にセットする。すなわち、図３に示すように、シリンダ１８を作動させることでロッド１９を上動させ、支持台１３及び下型本体１４を上動させる。このとき、上述したように、スライダ１７は固定状態にある傾斜ピン１５に沿って上動するため、スライダ１７及び中子（中子要素１６）は、下型本体１４に対し相対的に外方へスライドさせられる。
【００３３】
そして、この状態で、前記下型本体１４の段差部１４ａ上に図示しないアームを用いてアウタプリフォーム５Ａを載置した後、そのアームをアウタプリフォーム５Ａから離間させるようにして上方へ移動させる。一方で、インナプリフォーム４Ａについては、同図に示すように、図示しないアームにて所定高さに保持せしめる。そして、インナプリフォーム４Ａが所定高さに保持された状態で、ロッド１９を没入させる。すると、図１に示すように、支持台１３及び下型本体１４が下動し、スライダ１７が傾斜ピン１５に沿って下動させられる。そして、スライダ１７及び中子（中子要素１６）は、下型本体１４等の下動に伴って、下型本体１４に対し相対的に内方へスライドさせられる。
【００３４】
このスライドにより、アウタプリフォーム５Ａの上面端縁部が中子要素１６によって押さえ付けられる格好となり、アウタプリフォーム５Ａが支持固定されることとなる。また、これと同時に、インナプリフォーム４Ａの端縁部が中子要素１６の第１突部２２の下面及び第２突部２３の上面で挟持される格好となり、これによりインナプリフォーム４Ａが支持固定されることとなる。このようにしてインナプリフォーム４Ａを支持固定した場合には、アームをインナプリフォーム４Ａから離間させるようにして上方へ移動させる。
【００３５】
プリフォーム４Ａ，５Ａが支持固定された後、図１に示した状態からキャビティ内に図示しない注湯機構によって、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯をキャビティに注湯する。図５に示すように、注湯した後に上型１２を下動させて、下型１１に対し当接させて型締めを行う。この上型１２の型締めにより、キャビティ内を加圧する。
【００３６】
その後、溶湯が固化するまで加圧を継続させた後、上型１２を下型１１から離間させ（型開きをする）、更に、再度シリンダ１８を作動させて支持台１３及び下型本体１４を上動させ、中子要素１６等を外方へとスライドさせることで、図２に示すディスクロータ１が得られることになる。
【００３７】
以上詳述したように、本実施の形態によれば、下型１１を、上記構成を有する支持台１３、下型本体１４、傾斜ピン１５、中子要素１６及びスライダ１７等で構成することとした。そして、シリンダ１８を作動させることで支持台１３及び下型本体１４を上動させ、この上動に際し、中子要素１６及びスライダ１７を傾斜ピン１５に沿って相対的に外方へスライドさせることとした。このため、この状態にあっては、インナプリフォーム４Ａ及びアウタプリフォーム５Ａを、中子要素１６等によって阻害されることなく、所定部位へ案内することができる。また、プリフォーム４Ａ，５Ａの案内後は、支持台１３及び下型本体１４を下動させ、この下動に際し、中子要素１６及びスライダ１７を傾斜ピン１５に沿って相対的に内方へスライドさせることとした。このため、この状態にあっては、両プリフォーム４Ａ，５Ａが安定的に支持固定されることとなり、しかも、キャビティの大部分を形成することができる。
【００３８】
従って、プリフォームを圧縮したり、コーティングを施したりする必要のあった従来技術とは異なり、プリフォーム４Ａ，５Ａに何らかの加工等を施さなくても、シリンダ１８の駆動制御を行うだけでプリフォーム４Ａ，５Ａを所定部位に安定的に支持固定することができる。その結果、作業効率が悪化してしまったり、製造コストが増大してしまったりするといった不具合を抑制することができる。
【００３９】
尚、前記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。
【００４０】
（ａ）中子要素１６の形状は、上記実施の形態のものに限定されるものではなく、少なくとも１枚のプリフォームを支持固定できるものであればよい。また、中子要素１６における第１突部２２や第２突部２３等を着脱可能に構成し、プリフォーム４Ａ，５Ａやディスクロータ１の大きさや形状に応じて適宜交換可能としてもよい。
【００４１】
（ｂ）前記実施の形態では、インナ側及びアウタ側にそれぞれプリフォーム４Ａ，５Ａを設ける構成としたが、１枚のみ、つまり片側のみに設けることとしてもよい。
【００４２】
（ｃ）前記実施の形態では、所定間隔毎にフィン６を有するディスクロータ１について具体化したが、フィン６を有しないタイプのディスクロータにも適用することができる。なお、この場合、中子形成用突部２４等は省略される。
【００４３】
（ｄ）前記実施の形態では、傾斜ピン１５の傾斜角度を一定としたが、そのときどきの要請に応じて角度を変更できるような構成としてもよい。また、プリフォーム４Ａ，５Ａやディスクロータ１の大きさや形状等に応じて傾斜ピン１５を交換したり本数を増減したりできるような構成としてもよい。
【００４４】
（ｅ）前記実施の形態では、傾斜ガイドとしてピン形状を有する直線状の傾斜ピン１５を採用したが、必ずしも直線状でなくてもよく、例えば湾曲形状をなしていてもよい。また、他の部材、例えばワイヤ等により傾斜ガイドを構成してもよい。
【００４５】
（ｆ）前記実施の形態では、支持台１３と下型本体１４とを別部材としたが、これらを一体的に構成するようにしてもよい。また、中子要素１６とスライダ１７とを一体的に構成するようにしてもよい。
【００４６】
（ｇ）支持台１３等を上下動させる手段としては、上記実施の形態で例示したシリンダ１８以外のアクチュエータ（例えばモータ等）を採用することもできる。
【００４７】
（ｈ）中子要素１６及びスライダ１７、並びに、傾斜ピン１５の数は、上記実施の形態に記載の数値に何ら限定されるものではなく、複数よりなっていればよい。
【００４８】
（ｉ）金属溶湯を構成する素材としては、アルミニウム又はアルミニウム合金以外にも、アルミニウム又はアルミニウム合金に炭化珪素を混入した複合材料等を用いてもよい。
【００４９】
（ｊ）プリフォーム４Ａ，５Ａとしては、上記実施の形態において説明した製法によって製造されたものに限定されるものではなく、例えばアルミナ粒子を加圧固化或いは焼成固化することにより得ることとしてもよい。また、強度向上、耐摩耗性の向上を図ることのできる素材であれば、セラミック繊維等の他の素材により形成することとしてもよいし、アルミナ粒子以外のセラミック粒子（例えば炭化珪素やアルミナ）により形成することとしてもよい。また、プリフォームの体積率についても、上記実施の形態の数値に何ら限定されるものではなく、種々の体積率を有するプリフォームを採用しうる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のディスクロータの製造装置及び製造方法によれば、プリフォームを用いたディスクロータの製造に際し、プリフォーム支持状態の安定化を図るとともに、作業効率の悪化及びコスト増の抑制を図ることができるという従来にはない優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態におけるディスクロータ製造装置を示す断面図である。
【図２】ディスクロータを示す斜視図である。
【図３】プリフォームを支持する際のディスクロータ製造装置を示す断面図である。
【図４】中子要素を示す拡大斜視図である。
【図５】キャビティ内に溶湯を充填した状態を示すディスクロータ製造装置の断面図である。
【符号の説明】
１ ディスクロータ
４，５ プリフォーム部
４Ａ インナプリフォーム
５Ａ アウタプリフォーム
１０ 製造装置
１１ 第１の金型としての下型
１２ 第２の金型としての上型
１３ 支持台
１４ 金型本体としての下型本体
１５ 傾斜ガイドとしての傾斜ピン
１６ 支持手段を構成する中子要素
１７ 支持手段を構成するスライダ
１７ａ 挿通孔
１８ シリンダ
２２ 支持部を構成する第１突部
２３ 支持部を構成する第２突部。
Claims (7)
- 相対的に接離可能に設けられた第１及び第２の金型により形成されるキャビティ内にプリフォームを支持固定した状態で、前記キャビティ内に金属溶湯を充填し加圧することに基づいてディスクロータを製造するためのディスクロータの製造装置において、
前記第１及び第２の金型のうち、少なくとも一方は、該第１及び第２の金型が前記相対的に接離する方向と交差するラジアル方向に移動して、前記プリフォームの端縁部分を支持するための支持部を有する支持手段を具備しており、前記支持手段が、前記プリフォームを所定部位に案内可能な第１の状態と、前記キャビティを形成可能な第２の状態とをとるよう構成するとともに、前記支持手段が前記ラジアル方向に移動して第２の状態をとることで前記支持部が前記プリフォームの端縁部分を金属溶湯が固化するまで支持するよう構成したことを特徴とするディスクロータの製造装置。 - 相対的に接離可能に設けられた第１及び第２の金型により形成されるキャビティ内にプリフォームを支持固定した状態で、前記キャビティ内に金属溶湯を充填し加圧することに基づいてディスクロータを製造するためのディスクロータの製造装置において、
前記第１及び第２の金型のうち、少なくとも一方は、該第１及び第２の金型が前記相対的に接離する方向に沿って少なくとも第１の位置と第２の位置との間で移動可能な金型本体と、前記金型本体の移動に伴って該移動方向に交わるラジアル方向にスライド可能な支持手段とを具備しており、前記金型本体が第１の位置にあるときには、前記プリフォームを所定部位に案内できるよう構成するとともに、前記金型本体が第２の位置にあるときには、前記第１及び第２の金型が前記相対的に接離する方向と交差するラジアル方向に移動した前記支持手段によって前記キャビティの一部が形成され、かつ、前記プリフォームの端縁部分が金属溶湯が固化するまで支特されるよう構成したことを特徴とするディスクロータの製造装置。 - 第１の金型と、前記第１の金型に対して接離可能に設けられた第２の金型とを備え、両金型により形成されるキャビティ内にプリフォームを支持固定した状態で、前記キャビティ内に金属溶湯を充填し加圧することに基づいてディスクロータを製造するためのディスクロータの製造装置において、
前記第１の金型は、少なくとも第１の位置と第２の位置との間で前記接離方向へ移動可能な金型本体と、前記金型本体の移動方向に対し傾斜して交わる方向に支持固定された複数本の傾斜ガイドと、前記各傾斜ガイドに沿った挿通孔を有し該挿通孔に前記傾斜ガイドが挿通され前記接離方向と交差するラジアル方向に移動可能な複数個の支持手段とを具備しており、前記金型本体が第１の位置にあるときには、前記プリフォームを所定部位に案内できるよう前記支持手段が第１の状態をとり、前記金型本体が第２の位置にあるときには、前記支持手段が前記ラジアル方向に移動して前記キャビティの一部を形成し、かつ、前記プリフォームの端縁部分を金属溶湯が固化するまで支持する第２の状態をとるよう構成したことを特徴とするディスクロータの製造装置。 - 前記支持手段は、互いに離間状態にある２枚のプリフォームの端縁部分を支持可能となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のディスクロータの製造装置。
- 第１の金型に対し第２の金型を離間させた状態で、前記第１の金型の所定部位にプリフォームを支持固定するプリフォーム支持工程と、
前記第１の金型に対して第２の金型を接触させ型締めした状態で、両金型により形成されるキャビティ内に金属溶湯を充填し加圧する成形工程と
を備えたディスクロータの製造方法において、
前記第１の金型は、移動可能に設けられた金型本体と、
該金型本体に接触した状態で前記金型本体とともにキャビティを形成しうる第２の状態、及び、該第２の状態に対し前記第１及び第２の金型を離間及び型締めさせる方向と交差する方向であって外周方向へスライドした第１の状態をとりうる支持手段と
を具備しており、
前記プリフォーム支持工程に際しては、前記金型本体を所定位置に位置せしめることで、前記支持手段を前記第１の状態とした上で前記プリフォームを所定部位に案内し、その後、前記金型本体を別の所定位置に位置せしめることで、前記支持手段を前記第１及び第２の金型を離間及び型締めさせる方向と交差するラジアル方向に移動させて第２の状態とし、かつ、該第２の状態にあっては、前記ディスクロータの端縁部が前記支持手段によって金属溶湯が固化するまで支持固定されるようにしたことを特徴とするディスクロータの製造方法。 - 相対的に接離可能に設けられた第１及び第２の金型により形成されるキャビティ内にプリフォームを支持固定した状態で、前記キャビティ内に金属溶湯を充填し加圧することに基づいてディスクロータを製造するためのディスクロータの製造装置であって、
環状に配列され前記第１及び第２の金型が前記相対的に接離する方向と交差するラジアル方向に沿って移動可能な分割された複数の中子要素、から構成される中子を有し、
前記中子要素の内周側に、前記複数の中子要素が前記ラジアル方向外方に移動された前記中子の開状態において、少なくとも一枚の前記プリフォームを、該複数の中子要素によって囲まれた空間に挿入可能であり、且つ、前記複数の中子要素をラジアル方向内方に向かって所定部位まで移動させた前記中子の閉状態において、前記少なくとも一枚のプリフォームの外周部を金属溶湯が固化するまで保持可能な支持部が形成されたことを特徴とするディスクロータの製造装置。 - 前記支持部が、前記ラジアル方向内方に突出して、円板状に形成された前記プリフォームの両側面を挟持可能な第１突部及び第２突部を有することを特徴とする請求項６記載のディスクロータの製造装置。
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