JPH03249436A - ベンチレーテッド型ａ１合金製ディスクブレーキロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車等の車輌に組込まれるディスクブレー
キに係り、更に詳細にはベンチレーテッド型のＡｌ合金
製ディスクブレーキロータに係る。

［従来の技術］ ディスクブレーキに組込まれるブレーキロータは、その
冷却性を向上させる目的で、ロータ本体に複数個の冷却
孔が設けられた所謂ベンチレーテッド型のものが主流に
なってきている。ベンチレーテッド型のブレーキロータ
のディスク部は、周知の如く、互いに平行な一対の環状
の円板部と、円板部の間にて互いに周方向に隔置され円
板部と共働して複数個の冷却孔を郭定する複数個のリブ
部とを有している。また例えば特開昭６１−１２４２４
４号公報に記載されている如く、ブレーキロータのディ
スク部の耐摩耗性、耐熱性等を向上させる目的で、ディ
スクの表面部がセラミック繊維にて複合強化されたＡｌ
合金よりなるブレーキロータが既に提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしベンチレーテッド型のブレーキロータに於ても、
ブレーキか苛酷な条件下にて使用されることによりブレ
ーキロータが高温になると、ディスク部の表面、即ちブ
レーキバンドとの摺動面に凹凸状の変形が生じ易いとい
う問題がある。かかる問題は上述の特開昭６１−１２４
２４４号公報に記載されている如くディスク部の表面部
がセラミック繊維にて均一に複合強化されたブレーキロ
ータに於ても生じる。

本願発明者は従来のブレーキロータに於ける上述の如き
問題に鑑み種々の実験的研究を行った結果、ディスク部
の表面に生じる凹凸状の変形は、ディスク部の冷却孔を
郭定する部分の厚さが他の領域に比して小さく、そのた
め高温強度が低いことに起因して生じるものであり、デ
ィスクの円板部を冷却孔との関連に於て適宜に強化材に
て複合強化することにより凹凸状の変形の発生を有効に
防止し得ることを見出した。

本発明は、本願発明者が行った実験的研究の結果得られ
た知見に基き、苛酷な条件下にて使用されてもディスク
部の表面に凹凸状の変形かｌｔじることがないよう改良
されたディスクブレーキロータを提供することを目的と
している。

［課題を解決するための手段コ 上述の如き目的は、本発明によれば、万いに平行な一対
の環状の円板部と、前記円板部の間にて周方向に互いに
隔置され前記円板部と共働して複数個の冷却孔を郭定す
る複数個のリブ部とを含むベンチレーテッド型Ａｌ合金
製ディスクブレーキロータにして、前記円板部の前記冷
却孔を郭定する部分は強化材にて複合強化されており、
前記円板部の前記リブ部に対応する部分は強化材にて複
合強化されていない領域を含むディスクブレーキロータ
、及び互いに平行な一対の環状の円板部と、前記円板部
の間にて周方向に互いに隔置され前記円板部と共働して
複数個の冷却孔を郭定する複数個のリブ部とを含むベン
チレーテッド型Ａｌ合金製ディスクブレーキロータにし
て、少なくとも前記円板部は強化材にて複合強化され、
前記円板部の前記冷却孔を郭定する部分の強化材の体積
率は前記円板部の前記リブ部に対応する部分の強化材の
体積率よりも高いディスクブレーキロータによって達成
される。

［発明の作用］ 上述の前者の構成に於ては、円板部の冷却孔を郭定する
部分は強化材にて複合強化されており、円板部のリブ部
に対応する部分は強化材にて複合強化されていない領域
を含んでいるので、また上述の後者の構成に於ては、円
板部の冷却孔を郭定する部分の強化材の体積率は円板部
のリブ部に対応する部分の強化材の体積率よりも高いの
で、円板部の冷却孔を郭定する部分は円板部のリブ部に
対応する部分に比して強度、特に高温強度に優れ、従っ
てブレーキロータが高温になっても冷却孔を郭定する部
分はブレーキパッドによる押圧力に十分耐えることがで
き、これにより冷却孔を郭定する部分が冷却孔へ向けて
凹状に変形することが効果的に防止される。

尚本発明に於て使用される強化材は従来より接合材料の
製造に使用されている任意の強化材であってよいが、特
にアルミナ−シリカ系短繊維、鉱物繊維、チタン酸カリ
ウムウィスカ、炭化ゲイ素ウィスカ、窒化ケイ素ウィス
カ等であることが好ましい。

また上述の前者の構成に於ては、円板部の冷却孔を郭定
する部分の強化材の体積率は１０〜４０％であることか
好ましく、特に強化材としてアルミナ−シリカ系短繊維
、鉱物繊維、チタン酸カリウムウィスカが使用される場
合には１５〜４（）％であることが好ましく、炭化ケイ
素ウィスカ、窒化ケイ素ウィスカが使用される場合には
１０〜２５％であることが好ましい。

また上述の後者の構成に於ては、円板部のリブ部に対応
する部分の強化材の体積率は４〜２０％であることが好
ましい。また円板部の冷却孔を郭定する部分の強化材の
体積率は円板部のリブ部に対応づる部分の強化材の体積
率の２〜６倍であることが好ましく、特に強化材と１−
７でアルミナ−シリカ系短繊維、鉱物繊維、チタン酸カ
リウムウィスカが使用される場合には４〜６倍であるこ
とか好ま［７く、炭化ケイ素ウィスカ、窒化ケイ素ウィ
スカが使用される場合には２〜４倍であることが好ま［
，０゜ 以Ｔ−’に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例に１
〉いて詳細に説明する。

第一の実施例 第１図は本発明の第一の実施例によるディスクブレーキ
ロータをその軸線を通る平面に沿って切断した端面を示
す断面図である。

第１図に於て、］Ｏはブレーキロータを全体的に示して
おり、該ロータはディスク部１，４とハブ部１６とより
なるロータ本体１２を含んでいる。

ディスク部１４は互いに平行な一対の環状の円板部１８
及び２０と、径方向に延在し周方向に互いに隔置され円
板部］８及び２０を互いに一体に接続する複数個のリブ
部２２とよりなっている。リブ部２２は円板部１８及び
２０と共働し、て軸線２４に対し放射状に延在する複数
個の冷却孔２６を郭定している。

この実施例に於ては、ロータ本体１２はＡｌ合金にて構
成されており、円板部１８及び２０の冷却孔２６を郭定
する部分はその全体に亙り強化ヰ４２８にて複合強化さ
れている。また円板部１８及び２０のリブ部に対応する
部分はその表面部に於てのみ強化材２８にて複合強化さ
れており、他の領域に於てはＡｌ合金のみよりなってい
る。

更に円板部１８及び２０の円環板状の表面には耐摩耗性
被覆層２９が形成されている。

具体例１ 下記の表１に示された強化材か各々独立に分散されバイ
ンダを含有する強化材分散液を十分撹拌した後、各分散
液に対し吸引成形を行うことにより、第２図に示されて
いる如く、外径２４３ｍｍ。

内径１０６ｍ、厚さ３　ｍｍの寸法を有しそれぞれ下記
の表１に示された体積率の強化材３０よりなる円環板状
の成形体３２を各強化材について各々２個形成した。

また下記の表２に示された強化材が各々独立に分散され
バインダを含有する強化材分散液を十分撹拌し、混合し
た後、各分散液に対しプレス成形を行うことにより、第
３図に示されている如く、互いに同心の直径２４３＋ａ
ｍ、　１０６ｍｍの円筒面と中心角４度のニーつの平面
とにより郭定される扇形の断面形状を有し厚さ１６關の
寸法を有し下記の表２に示された体積率の強化材３４よ
りなるプロ・ツク状の成形体３６を各強化材又は強化材
の組合せについて各々２４個形成した。

次いでこれらの成形体３２及び３６を表１及び表２に示
されたロータＮｏの組合せにて、第４図に示されている
如く、互いに隣接する成形体３６の中心線のなす角度が
１５度になり、成形体３６の直径の大きい側の円筒面が
成形体３２の外周に整合するよう２４個の成形体３６を
二つの形成体３２の間に配置し、これにより実質的にブ
レーキロータのディスク部に対応する形状を有する複合
成形体４０を形成した。

次いで図には示されていないが、複合成形体４０を６０
０℃に予熱した後、ブレーキロータ鋳造用の高圧鋳造装
置の金型内に複合成形体を配置し、金型内に７３０℃の
Ａｌ合金ｉＩＳ規格ＡＣ８Ａ）の溶湯を注湯し、型締め
後溶湯を約１１０００ｋ　／　ｃ−の圧力に加圧し、そ
の加圧状態を溶湯が完全に凝固するまで保持した。次い
でかくして得られた鋳物の温度が室温にまで低下した後
金型より鋳物を取出し、鋳物に対し熱処理Ｔ６を施し、
更に鋳物に対し元の成形体３６により複合強化された部
分の中央に冷却孔を形成し、円板部の研削及びボルト孔
形成の如き加工を行い、更に円板部の表面に３６ｖｔ％
Ｆｅ、５０ｖｔ％Ｃｒ　％　４　ｗｔ％Ｃ１１０Ｃ１１
Ｏなる組成を有するＦｅ−Ｃｒ系合金を溶射することに
より耐摩耗性被覆層を形成した。

尚各冷却孔の厚さ方向の寸法はロータＮｏ、１及び２に
ついては６　ｍｍであり、ロータＮｏ、３〜６について
は１０ｍｍであった。

また比較の目的で、ロータ本体が熱処理Ｔ６にて処理さ
れたＡｌ合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）のみよりなり強化
材にて複合強化されていない点を除き、上述のロータＮ
ｏ、１〜６と同一のブレーキロータを形成した。

次いで各ブレーキロータについて下記の条件にて耐久試
験を行った。

速度：　　１００ｋｌＩｌ／ｈ　−Ｏｋｍ／ｈ減速度８
　０．４５Ｇ 制動繰返し時間間隔、　３５秒 制動繰返し回数＝　２０回 試験の結果、比較例のブレーキロータに於ては円板部の
冷却孔を郭定する部分とリブ部に対応する部分との間の
境界領域の耐摩耗性被覆層がロータ本体より剥離し、ま
た円板部の冷却孔を郭定する部分が凹状に変形した。こ
れに対し上述のロータＮｏ、１〜６の何れに於ても耐摩
耗性被覆層の異常は認められず、また円板部に凹凸の変
形は生じなかった。

第二の実施例 第５図は本発明の第二の実施例によるディスクブレーキ
ロータをその軸線を通る平面に沿って切断した端面を示
す断面図である。尚第５図に於て、第１図に示された部
分と実質的に同一の部分には第１図に付された符号と同
一の符号か付されている。

この実施例に於ても、ロータ本体１２はＡｌ合金にて構
成されており、ディスク部］４は強化材２８にて複合強
化されている。特に円板部１８及び２０の冷却孔２６を
郭定する部分、より詳細には冷却孔に隣接する領域の強
化材の体積率は他の領域の強化材の体積率よりも高く設
定されている。

具体例２ 下記の表３に示された強化材か各々独立に分散されバイ
ンダを含有する強化材分散液を十分撹拌した後、各分散
液に対し吸引成形を行うことにより、第６図に示されて
いる如く、外径２４３ｍ＋ｍ、内径１０６ｍｍ、厚さ３
Ｉｌ１ｍの一＝ｊ法を有し、それぞれ下記の表３に示さ
れた体積率の強化材３１よりなる円環板状の成形体３３
を各強化材について各々２個形成した。

同様に下記の表４に示された強化材か各々独立に分散さ
れバインダを含有する強化材分散液を十分撹拌した後、
各分散液に対し吸引成形を行うことにより、第７図に示
されている如く、外径２４３關、内径１０６ｍｍ、厚さ
８ｍｌＩｍの寸法を有しそれぞれ下記の表４に示された
体積率の強化材３５よりなる円環板状の成形体３７を各
強化＋４について各々２個形成した。

次いで各成形体３７に対しプレス成形を行なうことによ
り、第８図に示されている如く、中心角４度の二つの平
面により郭定された扇形の断面形状を有し中心線のなす
角度が１５度になるよう互いに隔置された深さ４Ｉｌｌ
Ｉの２４個のリセス３８を有する成形体３７′を形成し
た。尚このプレス成形により、各成形体３７′のリセス
３８に対応する部分の強化材の体積率は下記の表５に示
された値に増大された。次いでかくして成形された２個
の成形体３７１をそれらのリセスが互いに整合し且互い
に対向するよう配置し、更にそれらの両側に成形体３３
を配置することにより、実質的にブレーキロータのディ
スク部に対応する形状を有する複合成形体４１を形成し
た。

次いで複合成形体４１．が使用され、実質的に元のリセ
スに相当する領域に冷却孔が形成され、ディスク部の表
面に耐摩耗性被覆層が形成されなかった点を除き、上述
の具体例］の場合と同一の要領及び条件にてブレーキロ
ータを形成し、各ブレーキロータについて具体例１の場
合と同一の要領及び条件にて耐久試験を行なった。

その結果この具体例の何れのブレーキロータに於ても、
耐摩耗性被覆層の剥離や円板部の表面の凹凸状の変形の
如き異常は認められなかった。

表 ５ 以上に於ては本発明を幾つかの実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これらの実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能
であることは力業名にとって明らかであろう。

例えば第１図に示された実施例に於てはディスク部の表
面に耐摩耗性被覆層が形成されているが、耐摩耗性被覆
層は省略されてもよく、逆に第５図に示された実施例の
ディスク部の表面に耐摩耗性被覆層が形成されてもよい
。

［発明の効果］ 以上の説明より明らかである如く、本発明によれば、上
述の前者の構成に於ては、円板部の冷却孔を郭定する部
分は強化材にて複合強化されており、円板部のリブ部に
対応する部分は強化材にて複合強化されいない領域を含
んでおり、また上述の後者の構成に於ては、円板部の冷
却孔を郭定する部分の強化材の体積率は円板部のリブ部
に対応する部分の強化材の体積率よりも高い。

従って何れの構成に於ても、円板部の冷却孔を郭定する
部分は円板部のリブ部に対応する部分に比して強度、特
に高温強度に優れ、そのためブレーキロータが高温にな
っても冷却孔を郭定する部分はブレーキパッドによる押
圧力に十分耐えることができるので、冷却孔を郭定する
部分が冷却孔へ向けて凹状に変形し円板部の表面に凹凸
状の変形が生じることを効果的に防止することかできる
。

また円板部の表面に耐摩耗性被覆層が形成される場合に
も、被覆層が円板部より剥離することを効果的に防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例によるディスクブレーキ
ロータをその軸線を通る平面に沿って切断した端面を示
す断面図、第２図は円環板状の強化材成形体を示す斜視
図、第３図はブロック状の強化材成形体を示す斜視図、
第４図は第２図及び第３図に示された成形体が組合され
ることにより形成された複合成形体を示す部分斜視図、
第５図は本発明の第二の実施例によるディスクブレーキ
ロータをその軸線を通る平面に沿って切断した端面を示
す第１図と同様の断面図、第６図及び第７図はそれぞれ
円環板状の強化材成形体を示す斜視図、第８図は第７図
に示された成形体がプレス成形されることにより形成さ
れたりセスを有する円環板状の強化材成形体を示す拡大
部分斜視図、第９図は第６図及び第８図に示された成形
体が組合されることにより形成された複合成形体を示す
部分斜視図である。 コ０・・ブレーキロータ、１２・・・ロータ本体、１４
・・・ディスク部、１６・・・ハブ部、１８．２０・・
・円板部、２６・・・冷却孔、２８・・・強化材、２９
・・耐摩耗性被覆層、３０．３１・・・強化材、３２．
３３・・・成形体、３４．３５・・・強化材、３６．３
７・・・成形体、３８・・・リセス、４０．４１・・・
複合成形体時　許　出　願　人　　　トヨタ自動車株式
会社代　　　理　　　人　　　弁理士　　明石　昌毅、
第 １ 図 ６ 第 図 ｚＳｌ・・・１ｌｆｆｌＥｂ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに平行な一対の環状の円板部と、前記円板部
   の間にて周方向に互いに隔置され前記円板部と共働して
   複数個の冷却孔を郭定する複数個のリブ部とを含むベン
   チレーテッド型Ａｌ合金製ディスクブレーキロータにし
   て、前記円板部の前記冷却孔を郭定する部分は強化材に
   て複合強化されており、前記円板部の前記リブ部に対応
   する部分は強化材にて複合強化されていない領域を含む
   ディスクブレーキロータ。
2. （２）互いに平行な一対の環状の円板部と、前記円板部
   の間にて周方向に互いに隔置され前記円板部と共働して
   複数個の冷却孔を郭定する複数個のリブ部とを含むベン
   チレーテッド型Ａｌ合金製ディスクブレーキロータにし
   て、少なくとも前記円板部は強化材にて複合強化され、
   前記円板部の前記冷却孔を郭定する部分の強化材の体積
   率は前記円板部の前記リブ部に対応する部分の強化材の
   体積率よりも高いディスクブレーキロータ。