JPH0221903B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 複数材よりなる鋳造物の鋳造方法および同鋳造
装置に関する。

従来の技術 自動車等のブレーキのローターには従来FC材
が用いられているが、ブレーキパツドの摺動する
際所謂鳴きと呼ばれる不快音を発するため、振動
の減衰能の大きなハイダンピングFC（FCHD）を
用いるハイダンピングロータが開発された。（特
公昭59−11655号参照） 発明が解決しようとする問題点 FCHDは従来のFCに比して強度が低下するた
めハイダンピングローターとしての強度を低下せ
しめないためには、鋳造に際し細心の注意を払う
必要があり、鋳造作業管理面の複雑化、管理工数
の増大をもたらし、しかも強度低下を免れず、例
えば、特にハブ部のハブボルト取付穴の所に応力
集中が発生し、この位置からの破損が発生するた
め、必要最低強度を確保する必要があり、そのた
め減衰能のより低い材料を使用せざるを得なかつ
た。

前述のハイダンピングローターの強度上の問題
から、FCHDのダンピング効果（減衰能）の優れ
ていることは認められているものの、FCHDを用
いたハイダンピングローターは必ずしも全車種に
採用されるには至らず、採用車種が限定されてい
る。

しかし乍らハイダンピングローターの必要性
は、他車種にも、またブレーキを使用する他の車
両にも共通の問題であり、減衰能が大で且つ強度
の大であるハイダンピングローターの出現が望ま
れていた。この要望を満たすため、ブレーキパツ
ドの摺動するローターをFCHDで構成し、ロータ
ーを取付けるハブを強度の大であるFCDで構成
し、両者をボルト等で機械的に結合するものが現
在採用されているが、ローターとハブとを別材料
で別々に鋳造し、別々に機械加工を施し、その後
両者を組立てるという製造工程の増大を来たしコ
スト高となるため、コスト低下の要望が大であつ
た。

その解決策としてローターとハブとを一体にし
たハブ一体ローターが開発されているが、同様の
問題点を抱えていた。また、物性を異にする複数
の材料により単一の鋳造物を一体鋳造しようとす
る試みはあつたが、単なる複数材の注湯では、複
数材の接合部である境界面に経時変化による酸化
膜等が発生して除去できず、このため異種材の境
界面の融合が実現できず、該境界面で欠陥を生じ
たり、逆に両者が広範囲にわたつて混合してしま
い、異種材のそれぞれの特性が失われてしまつた
りしていて、希望する構成の単一の鋳造物をコン
スタントに得ることができなかつた。

問題点を解決するための手段 本発明は、軸心より離れた周辺部である摺動部
をFCHDにより形成し、軸心に近いバブ部を
FCDまたはCVにより形成し、ハイブリツドロー
タとなすところの複数の材料により単一の鋳造物
を鋳造する鋳造方法および同鋳造装置を提供する
ことにより、前述の問題点を解決するものであ
る。すなわち、軸心寄りに該軸心回りに対称回転
体状のハブ空隙部が、また軸心より離れて該軸心
回りに対称回転体状の周辺空隙部がそれぞれ形成
され、前記ハブ空隙部と周辺空隙部とは該周辺空
隙部より高い位置に設けられている連結空隙部を
介して、連通形成されており、外周寄りには、周
辺湯口、該周辺湯口に連通される略水平な周辺湯
道および該周辺湯道と前記周辺空隙部とを連通す
るところの前記周辺湯道の幅に比べて水平幅の大
きい周辺堰溝が形成され、前記周辺湯道にはダム
を介して溢流腔が連設され、また軸心寄りには前
記ハブ空隙部に連通する中央湯口および中央湯道
が形成されている鋳型を用い、該鋳型を垂直な軸
心回りに高速回転可能なデイツシユ上に載置固着
し、該鋳型の停止中に、周辺湯口より前記鋳型の
周辺空隙部内に先にFCHDの所定量の注湯を行
い、前記周辺空隙部内のFCHDの溶湯レベルを一
定に保持し、次いで所定のタイムラグを置いて、
前記鋳型のハブ空隙部内に中央湯口よりFCDま
たはCVの所定量を注湯し、前記鋳型を高速回転
せしめ、前記FCHDとFCDまたはCVの両材の境
界面を融合せしめ、複合材部分を形成し、単一鋳
造物の一体鋳造を行う複数の材料により単一の鋳
造物を鋳造する回転鋳造法により前述の問題点を
解決し、また高速回転可能な垂直な回転軸の上端
に固着されているデイツシユ上に下型、中子およ
び上型よりなる鋳型が載置固着され、該鋳型内に
軸心寄りに該軸心回りに対称回転体状のハブ空〓
部が、また軸心より離れて該軸心回りに対称回転
体状の周辺空〓部がそれぞれ形成され、前記ハブ
空〓部と周辺空〓部とは該周辺空〓部より高い位
置に設けられている連結空〓部を介して連通形成
されており、前記鋳型の外周寄りに、周辺湯口、
該周辺湯口に連通される略水平な周辺湯道および
該周辺湯道と前記周辺空隙部とを連通するところ
の前記周辺湯道の幅に比べ水平幅の大きい周辺堰
溝が形成され、前記周辺湯道にはダムを介して溢
流腔が連設され、また前記鋳型の軸心寄りには前
記ハブ空隙部に連通する中央湯口および中央湯道
が形成されている複数の材料により単一の鋳造物
を鋳造する回転鋳造装置を提供することにより前
述の複数の材料により単一の鋳造物を鋳造する回
転鋳造法を実現し得て、前述の問題点を解決し得
たものである。

作 用 本発明の前述の鋳型を用いる回転鋳造法および
同鋳造装置により複数の材料により単一の鋳造物
の鋳造を実施することにより周辺部とハブ部との
複数の材料の境界面を確実に一定位置に保持する
ことができ、かつ該境界面を融合せしめ複合材部
分を形成することが可能となり、周辺部とハブ部
とを特性を異にする鋳造材料により構成すること
が可能となり、複数の材料の鋳込時間、そのタイ
ムラグ、高速回転開始時間、回転数等の諸条件を
変えることにより、前記境界面を水平に近く形成
することも、垂直に近い状態に即ち軸心と平行に
近いより大きな面積に保持することもでき、境界
面でのより完全な融合が可能となり、鋳造材料の
物性、鋳造物の形状大小等により、鋳込温度や前
記諸条件に対する管理巾を広くとることができ、
鋳込管理がより容易となり、品質の安定した複数
鋳造材料による製品を得ることができる。なお１
個所の湯口のみを有する従来の鋳型によつては、
例えば中央湯口のみでは、該中央湯口から最初に
注入したFCHDの湯が周辺部のみでなくハブ部に
も入つてしまい、後から注入するFCDまたはCV
の湯と希望する位置での接合が不可能になり、所
望の品質の製品を得ることができないが、本発明
ではこの様な不都合は全く生じない。

実施例 実施例は自動車等のブレーキのローターであ
る。ローターの形状は、第４図に示すソリツドタ
イプ、第５図に示すドラムインタイプ、第６図に
示すベンチレーシヨンタイプ等種々の形式のもの
があるが、以下第３図に示すハブ一体形ベンチレ
ーシヨンタイプについて述べる。第３図に示すロ
ータは、軸心より離れた位置に周辺部であるデイ
スク状の摺動部１が形成され、軸心に近い位置に
ハブ部２が形成され、前記摺動部１とハブ部２と
はやや立上つた連結部３により連結され一体成形
されている。前述摺動部１にはベンチレーシヨン
のための通風孔４，４が放射状に穿設され、ハブ
部２の軸心には軸孔５が穿設されている。

第３図に示すローターの鋳造装置を、第１図、
第２図、第８図〜第１０図に示す実施例につき説
明する。

高速回転可能な垂直な回転軸６の上端のフラン
ジ７上に固着されているデイツシユ８上に、下型
９、中子１０、上型１１よりなる鋳型１２が、前
記回転軸６と同一軸心をなして載置固着され、前
記鋳型１２内には軸心寄りに軸心回りに対称回転
体状のハブ空〓部１６が、軸心より離れて軸心回
りに対称回転体状の周辺空〓部１３がそれぞれ形
成され、前記両空〓部１３，１６は前記周辺空〓
部１３より高く立上つている堰堤部１８に沿つて
立上る連結空〓部１７を介して前記周辺空〓部１
３より高い位置で連通形成されており、前記鋳型
１２の上型１１の外周寄りには、周辺湯口１４、
該周辺湯口１４に連通される略水平な周辺湯道２
０および該周辺湯道２０と前記周辺空隙部１３と
を連通するところの前記周辺湯道の幅に比べて水
平幅の大きい周辺堰溝１５が形成され、前記周辺
湯道２０にはダム２３を介して溢流腔２６が連設
され、また前記鋳型１２の上型１１の軸心寄りに
は、前記ハブ空隙部１６に連通する中央湯口２２
および中央湯道２１が形成されている。

前記ダム２３のダム頂面２７の高さは、第１０
図に示す如く、前記中子１０の堰堤部１８の堰堤
頂面１９の高さより低く形成されている。前記周
辺湯口１４、周辺湯道２０、および溢流腔２６
は、第１図、第８図に示す如く、鋳型１２の周辺
に軸心に対して略同一円周上に配列されているの
が、高速回転する鋳型１２のバランス上や鋳込作
業上望ましいが、別の配列位置になつてもよいこ
とは勿論である。

尚、第９図に示す如く、周辺湯道２０のダム２
３寄りに整流堰２８，２９が穿設されている方
が、周辺湯口１４からの注湯に際し、湯の勢を抑
えダム２３からのオーバフローを安定せしめ、周
辺湯道２０内のレベルをより一定にすることがで
きるため、望ましく、同様に周辺湯口１４に連な
る湯道頚部０を設け、該湯道頚部３０の断面積Ｃ
を周辺堰溝１５の断面積Ｄより小とし、例えばＤ
≧2.5C程度とするのが望ましい。

前記周辺堰溝１５の位置は、第９図に示す如
く、ダム頂面２７より低位置とされ、また、第１
０図に示す如く、周辺空隙部１３の高い位置に開
口するのが望ましい。

前記周辺湯口１４からの注湯は、ダム頂面２７
よりの溢流により湯面の高さが規制され、第１０
図に示す如く、周辺空隙部１３内を満たした湯の
連結空隙部１７における湯面３１は一定高さに保
持される。

尚前記中子１０には放射状の通風孔桿体２４，
２４が形成され、また前記鋳型１２を囲繞して鋳
型保持用および上型１１の錘り兼用で、上面に周
辺湯口孔３２と中央湯口孔３３とが穿設された円
筒状の周壁２５が載置されている。

本発明の鋳造法は以下の如くして行われる。第
３図に示す実施生産物例に示す如く、軸心より離
れた周辺部たる摺動部をFCHDにより形成し、軸
心に近いハブ部２をFCDまたはCVにより形成す
る複数の鋳造材を用いる鋳造法であり、第１図、
第２図、第８図〜第10図に示す如き鋳型１２を用
い、該鋳型１２を垂直な回転軸６の上端に設けら
れているデイツシユ８上に同一軸心をなす如く載
置固定する。前記回転軸６は、図示されていない
が、別設の原動機により所望の回転数で高速回転
可能とされている。

先づ鋳型１２を停止状態としておき、周辺湯口
１４からFCHDの所定量の湯を、湯道頚部３０、
周辺湯道２０、周辺堰溝１５を経由して周辺空隙
部１３に注湯し、連結空隙部１７内の溶湯レベル
が所定の湯面３１に達するまで注湯する。

この場合周辺湯口１４からの注湯量は、湯がダ
ム２３のダム頂面２７を超え、少量が溢流腔２６
に溢流する程度の量とするのが、溶湯レベルを一
定に保持し、且つ損失を最小限とするために望ま
しい。

次いで所定のタイムラグを置いて、別種の鋳造
材であるFCDまたはCVの所定量を、前記鋳型１
２の中央湯口２２より中央湯道２１を介し、ハブ
空隙部１６、および連結空隙部１７を満たす迄注
湯し、また前記鋳型１２を高速回転せしめ、前記
FCHDとFCDまたはCVの両材の境界面を融合せ
しめ、この部分に複合材部分を形成し、FCHDよ
りなる周辺部１とFCDまたはCVよりなるハブ部
２とを連結部３で融合し、単一鋳造物の一体鋳造
を完了する。

前述のタイムラグは、FCHDが略凝固する直前
迄の時間であるが、FCHDおよびFCDまたはCV
の組成、湯温度、鋳型の構成材料その大小、形
状、鋳型の回転数等によつて異なり、試行に基づ
き適切な時間が選定される。

また鋳型１２を高速回転せしめるスタート時
間、回転数等も、前述の鋳造諸条件により異な
り、前述同様試行に基づき、それぞれ適切な値が
選定される。

前記複数材の境界面の融合による複合材部分の
形状は、例えばFCHDが凝固する前に鋳型を回転
せしめると、第３図のＢ面で示す如く、垂直に近
い部分円錐状をなし、FCHDが凝固してから回転
せしめると水平に近い形状となる。境界面を部分
円錐状にするには、先に注湯されたFCHDが凝固
する前に鋳型１２を回転させなければならない
が、第９図、第１０図に示す如き、周辺空隙部１
３の外周に周辺堰溝１５が設けられている構成の
ものでは、鋳型１２の回転により、周辺空隙部１
３内の未凝固の湯が、遠心力で、周辺堰溝１５か
ら周辺湯道２０へと逆流する恐れがあるので、こ
の場合湯の逆流を防ぐには、連結空隙部１７より
高い位置に堰溝を設ける必要がある。

また注湯量を一定とするには、例えば注湯する
湯の重量を予め測定しておくことにより行われ
る。ソリツドタイプのロータの複数の材料による
単一の鋳造物の試行回転鋳造において、湯温度を
それぞれ1400℃附近に保持し、タイムラグを60秒
とし、回転数を270rpmとした所好ましい複数材
複合ロータが得られた。境界面付近の断面の組織
は、第７図に示す如き融合状態を示した。同図は
製造条件が、注湯温度をFCHD、FCD共1400℃
とし、タイムラグを60秒とした場合で、倍率100
倍とした顕微鏡写真である。

境界面で先に注湯されたFCHDの表面に形成さ
れる酸化膜が、後で注湯されたFCDまたはCVの
湯の高速回転により除去され、複合材部分が形成
され、融合が完全に行われている状態が明示され
ている。

同様にこの複数材の組合せとしては、FCHD−
FC、FC−CV、FC−FCDの組合せも可能であ
る。前述の先の湯の酸化膜の破壊のみに注目する
と、後の湯の注湯後、鋳型を破壊しない限度で高
周波振動を印加することも考えられる。

発明の効果 特許請求の範囲に明示される鋳型を用いる本発
明の複数の材料による単一の鋳造物の回転鋳造法
により、また複数の材料による単一の鋳造物の回
転鋳造装置を用いることにより、確実に一定の位
置で複数材の境界面が形成され、該境界面で複合
材部分が形成され、複数の材料による単一の鋳造
物の一体融合鋳造が可能となり、融合複合材部分
を平面状から部分円錐状の希望する形状とするこ
とができ、部分円錐状とすることにより境界面の
面積を増大することが可能となり、一体融合の強
度を平面形状のものより遥かに増大することがで
きる。また境界面での接合された各材料は明確に
区分することも、相互に溶け合つた混合層にする
ことも可能である。

ブレーキ摺動部材に要求される強度の中で特に
急熱急冷する強度については、単に治金的結合だ
けではFCHDとFCDまたはCVの両者の材質およ
び基地組織からくる膨張率の相違により境界面に
応力集中が生起し、遂には境界面に亀裂の発生す
る恐れがある。

前述の通り、境界面を円錐状とし接合面積を大
とすることおよび接合層を混合層とすることは前
述の境界面に要求される性能を十分満足すること
ができる。

本発明では、鋳造材の物性、鋳型の形状、大
小、素材等を異にしても、融合のための温度、時
間、回転数等の鋳造条件の管理の幅は、無回転の
鋳造に比べて遥かに広大となり、前記管理幅が大
であるにも拘らず、完全な融合が実現され、品質
の安定した複合材製品が得られる。また先の湯の
湯量が管理され溢流腔への溢流量が最小限で済
み、後の注湯の湯量も管理され、後の湯の流出が
生じないため、歩留が極めて良好である。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳造装置の実施例の平面図、第２図は
第１図中−線縦断面図、第３図は鋳造製品の
軸心縦断面図、第４図〜第６図はそれぞれ別の鋳
造製品の軸心縦断面図、第７図は鋳造製品の融合
面部分の組織の顕微鏡写真、第８図は第１図中周
辺湯道部分平面図、第９図は第８図中−円弧
曲線部分縦断面図、第１０図は第１図中−線
部分縦断面図である。 １：周辺部（摺動部）、２：バブ部、６：回転
軸、８：デイツシユ、９：下型、１０：中子、１
１：上型、１２：鋳型、１３：周辺空隙部、１
４：周辺湯口、１５：周辺堰溝、１６：ハブ空〓
部、１７：連結空〓部、２０：周辺湯道、２１：
中央湯道、２２：中央湯口、２３：ダム、２６：
溢流腔、３１：湯面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸心より離れた周辺部をハイダンビングFC
   （FCHD）により形成し、軸心に近いハブ部を
   FCDまたはCVにより形成する複数の材料により
   単一の鋳造物を鋳造する鋳造法において、軸心寄
   りに該軸心回りに対称回転体状のハブ空隙部が、
   また軸心より離れて該軸心回りに対称回転体状の
   周辺空隙部がそれぞれ形成され、前記ハブ空隙部
   と周辺空隙部とは該周辺空隙部より高い位置に設
   けられている連結空隙部を介して連通形成されて
   おり、外周寄りには、周辺湯口、該周辺湯口に連
   通される略水平な周辺湯道および該周辺湯道と前
   記周辺空隙部とを連通するところの前記周辺湯道
   の幅に比べて水平幅の大きい周辺堰溝が形成さ
   れ、前記周辺湯道にはダムを介して溢流腔が連設
   され、また軸心寄りには前記ハブ空隙部に連通す
   る中央湯口および中央湯道が形成されている鋳型
   を用い、該鋳型を垂直な軸心回りに高速回転可能
   なデイツシユ上に載置固着し、該鋳型の停止中に
   前記周辺湯口より前記鋳型の周辺空隙部内に先に
   FCHDの所定量の注湯を行い、前記周辺空隙部内
   のFCHDの溶湯レベルを確実に一定に保持し、次
   いで所定のタイムラグを置いて、前記鋳型のハブ
   空隙部内に前記中央湯口よりFCDまたはCVの所
   定量を注湯し、前記鋳型を高速回転せしめ、前記
   FCHDとFCDまたはCVの両材の境界面を融合せ
   しめ複合材部分を形成し、単一鋳造物の一体鋳造
   を行うことを特徴とする複数の材料により単一の
   鋳造物を鋳造する回転鋳造法。 ２ 高速回転可能な垂直な回転軸の上端に固着さ
   れているデイツシユ上に下型、中子および上型よ
   りなる鋳型が載置固着され、該鋳型内には軸心寄
   りに該軸心回りに対称回転体状のハブ空隙部が、
   また軸心より離れて該軸心回りに対称回転体状の
   周辺空隙部がそれぞれ形成され、前記ハブ空隙部
   と周辺空隙部とは該周辺空隙部より高い位置に設
   けられている連結空隙部を介して連通形成されて
   おり、前記鋳型の外周寄りには、周辺湯口、該周
   辺湯口に連通される略水平な周辺湯道および該周
   辺湯道と前記周辺空隙部とを連通するところの前
   記周辺湯道の幅に比べて水平幅の大きい周辺堰溝
   が形成され、前記周辺湯道にはダムを介して溢流
   腔が連設され、また前記鋳型の軸心寄りには前記
   ハブ空隙部に連通する中央湯口および中央湯道が
   形成されていることを特徴とする複数の材料によ
   り単一の鋳造物を鋳造する回転鋳造装置。