JPH06200966A - 予め応力が加えられたブレーキドラムおよびローター - Google Patents
予め応力が加えられたブレーキドラムおよびローターInfo
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- JPH06200966A JPH06200966A JP31918892A JP31918892A JPH06200966A JP H06200966 A JPH06200966 A JP H06200966A JP 31918892 A JP31918892 A JP 31918892A JP 31918892 A JP31918892 A JP 31918892A JP H06200966 A JPH06200966 A JP H06200966A
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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
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D65/00—Parts or details
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- 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
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- F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
- F16D65/127—Discs; Drums for disc brakes characterised by properties of the disc surface; Discs lined with friction material
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- 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
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
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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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- F16D2069/0425—Attachment methods or devices
- F16D2069/0491—Tools, machines, processes
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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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
- Turning (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ブレーキドラムまたはローター表面に於ける
均一に配分された圧縮応力を利用して残留引っ張り応力
を消滅させブレーキドラムまたはローターの寿命を延ば
す。 【構成】 ショットピーニングを用いたプレストレス処
理により粗く仕上げられた面に生れる圧縮応力により、
表面の引っ張り応力を軽減または消滅させ、ブレーキド
ラム乃至ローターの寿命を延ばす。 この処理は、同時
にブレーキパッドをドラム又はローターの形状に合致さ
せるように研磨する特色を有する。 研磨に要する時間
を節約することにより、ブレーキ表面上の突出箇所が素
早くすり減らされ、突出箇所が引き起こす熱亀裂による
ひび割れ現象を減少する事が可能となる。
均一に配分された圧縮応力を利用して残留引っ張り応力
を消滅させブレーキドラムまたはローターの寿命を延ば
す。 【構成】 ショットピーニングを用いたプレストレス処
理により粗く仕上げられた面に生れる圧縮応力により、
表面の引っ張り応力を軽減または消滅させ、ブレーキド
ラム乃至ローターの寿命を延ばす。 この処理は、同時
にブレーキパッドをドラム又はローターの形状に合致さ
せるように研磨する特色を有する。 研磨に要する時間
を節約することにより、ブレーキ表面上の突出箇所が素
早くすり減らされ、突出箇所が引き起こす熱亀裂による
ひび割れ現象を減少する事が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は全般的にブレーキドラム
またはローターに関するもので、特に、改良された疲労
に対する抵抗力をもち且つ摩擦によりパッドをこする特
性を有するブレーキドラムまたローターに関するもので
ある。
またはローターに関するもので、特に、改良された疲労
に対する抵抗力をもち且つ摩擦によりパッドをこする特
性を有するブレーキドラムまたローターに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】摩擦力は動いている車輪付きの乗物の速
度を落としたり停止させるのに用いられる。典型的もの
では、ブレーキシュウまたはブレーキカリパスに取り付
けてある非回転性のブレーキパッドを、車輪に取り付け
られ、車輪と共に回転する表面に押しつける。回転する
面がブレーキドラム内側またはブレーキローター上に形
成される。ブレーキパッドがこの面の上をこするに従
い、車輪の速度が落とされ、乗物の運動エネルギーは熱
に転換される。この熱はドラムまたはローター材を通し
て発散される。最終的にブレーキパッドはその表面を押
さえつけ取り付けられている車輪を停止させる。ブレー
キ ドラムまたはローターは大抵の場合鉄から鋳造さ
れ、それは優れた熱伝導特性を持っている。鋳造品はブ
レーキパッドとかみ合うようにその表面円形になるよう
に機械加工される。表面に正しくかみ合わせることによ
り、振動が最小限になる。車輪取り付け用の鋲を受け止
めるよう鋳造物に孔が開けられる。典型的な応用例で
は、乗物の車輪はブレーキドラムに固定された鋲にボル
トで取り付けられる。ブレーキドラムは車軸のこしきに
据え付けられ、車軸と共に回転する。弓形のブレーキパ
ッドを持つブレーキシュウは受け板の上に据えられる。
受け板は車両を支える車輪の心棒に堅くボルトで取り付
けられ、静止状態に保持される。デイスクブレーキロー
タも車の車輪に取り付けるための鋲を有しており、ブレ
ーキドラムと同様に車軸のこしきの上に据えられる。し
かしながら、ブレーキパッドは、車両の上に堅く据えつ
けられたカリパスにより機械加工されたローター面の上
に保持される。車両にブレーキを掛けるようにブレーキ
パッドを機械加工されたドラムまたはローターの表面に
押しつける為に圧縮水力利用若しくは圧縮空気利用のア
クチュエーターを使用する。
度を落としたり停止させるのに用いられる。典型的もの
では、ブレーキシュウまたはブレーキカリパスに取り付
けてある非回転性のブレーキパッドを、車輪に取り付け
られ、車輪と共に回転する表面に押しつける。回転する
面がブレーキドラム内側またはブレーキローター上に形
成される。ブレーキパッドがこの面の上をこするに従
い、車輪の速度が落とされ、乗物の運動エネルギーは熱
に転換される。この熱はドラムまたはローター材を通し
て発散される。最終的にブレーキパッドはその表面を押
さえつけ取り付けられている車輪を停止させる。ブレー
キ ドラムまたはローターは大抵の場合鉄から鋳造さ
れ、それは優れた熱伝導特性を持っている。鋳造品はブ
レーキパッドとかみ合うようにその表面円形になるよう
に機械加工される。表面に正しくかみ合わせることによ
り、振動が最小限になる。車輪取り付け用の鋲を受け止
めるよう鋳造物に孔が開けられる。典型的な応用例で
は、乗物の車輪はブレーキドラムに固定された鋲にボル
トで取り付けられる。ブレーキドラムは車軸のこしきに
据え付けられ、車軸と共に回転する。弓形のブレーキパ
ッドを持つブレーキシュウは受け板の上に据えられる。
受け板は車両を支える車輪の心棒に堅くボルトで取り付
けられ、静止状態に保持される。デイスクブレーキロー
タも車の車輪に取り付けるための鋲を有しており、ブレ
ーキドラムと同様に車軸のこしきの上に据えられる。し
かしながら、ブレーキパッドは、車両の上に堅く据えつ
けられたカリパスにより機械加工されたローター面の上
に保持される。車両にブレーキを掛けるようにブレーキ
パッドを機械加工されたドラムまたはローターの表面に
押しつける為に圧縮水力利用若しくは圧縮空気利用のア
クチュエーターを使用する。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】連続したブレーキ
の使用は、ブレーキドラムを周期的に熱したり冷却した
りしするが、これがドラムの金属を拡張したり縮小した
りする。金属の拡張や縮小は、ブレーキドラムに対する
機械加工作業により、既に誘発済みの残留引っ張り応力
の増大を引き起こす。引っ張り応力が増大するに連れ、
ドラムの表面にひび割れが生ずる。ブレーキドラムの表
面上のこの割れの発生は一般に熱亀裂と言われているも
のである。ブレーキパッドはブレーキドラムの機械で仕
上げた内面の湾曲に合わせて形造られるが、新しいブレ
ーキパッドと新しいブレーキドラムに挟まれる面は一般
的に互いにピッタリ合わない。しかしながら、パッドは
車両上に取り付け後、当初の使用期間に、ブレーキドラ
ムの表面にピッタリ合うように研磨される。この初期の
研磨期間にブレーキパッドの突き出た箇所は、ブレーキ
ドラムの機械加工された内面上の温度を部分的に高める
ことになる。これらの表面上での高温は、鋳鉄がマルテ
ンサイトに変化するに連れ、ドラムを形成する金属の結
晶構造を変化させる。これはホットスポッ現象として知
られるもので、表面の割れを起こし原因となる。デイス
クブレーキローター連続しテ掛けるたブレーキの周期
の、同様な加熱及び冷却効果の影響を受ける。以前か
ら、機械加工時に於いて金属部分に誘発された残留引っ
張り応力が、この部分の表面に圧縮応力を誘発されてい
るために、その部分をプレストレスすることにより反作
用を起こし得ることが既に知られている。若し、この誘
発された圧縮応力が引っ張り応力を上回っていれば、残
留圧縮応力はこの部分の表面に表れてくる。残留圧縮応
力は、熱亀裂などにより引き起こされる、稼働により起
こる引っ張り応力を相殺するように働き、この部分の疲
労に対する寿命を大きく引き延ばす。 圧縮応力を誘発
するために用いられてきたプロセスには、表面硬化、研
ぎ上げ、磨き上げ、研磨、圧延およびショットピーニン
グ等がある。特に、ショットピーニングは、連結用のロ
ッド、クランクシャフト、ギア、シャフト、車軸、コイ
ルバネおよび板バネなどの車両の部品の処理に効果的で
あることが判明している。
の使用は、ブレーキドラムを周期的に熱したり冷却した
りしするが、これがドラムの金属を拡張したり縮小した
りする。金属の拡張や縮小は、ブレーキドラムに対する
機械加工作業により、既に誘発済みの残留引っ張り応力
の増大を引き起こす。引っ張り応力が増大するに連れ、
ドラムの表面にひび割れが生ずる。ブレーキドラムの表
面上のこの割れの発生は一般に熱亀裂と言われているも
のである。ブレーキパッドはブレーキドラムの機械で仕
上げた内面の湾曲に合わせて形造られるが、新しいブレ
ーキパッドと新しいブレーキドラムに挟まれる面は一般
的に互いにピッタリ合わない。しかしながら、パッドは
車両上に取り付け後、当初の使用期間に、ブレーキドラ
ムの表面にピッタリ合うように研磨される。この初期の
研磨期間にブレーキパッドの突き出た箇所は、ブレーキ
ドラムの機械加工された内面上の温度を部分的に高める
ことになる。これらの表面上での高温は、鋳鉄がマルテ
ンサイトに変化するに連れ、ドラムを形成する金属の結
晶構造を変化させる。これはホットスポッ現象として知
られるもので、表面の割れを起こし原因となる。デイス
クブレーキローター連続しテ掛けるたブレーキの周期
の、同様な加熱及び冷却効果の影響を受ける。以前か
ら、機械加工時に於いて金属部分に誘発された残留引っ
張り応力が、この部分の表面に圧縮応力を誘発されてい
るために、その部分をプレストレスすることにより反作
用を起こし得ることが既に知られている。若し、この誘
発された圧縮応力が引っ張り応力を上回っていれば、残
留圧縮応力はこの部分の表面に表れてくる。残留圧縮応
力は、熱亀裂などにより引き起こされる、稼働により起
こる引っ張り応力を相殺するように働き、この部分の疲
労に対する寿命を大きく引き延ばす。 圧縮応力を誘発
するために用いられてきたプロセスには、表面硬化、研
ぎ上げ、磨き上げ、研磨、圧延およびショットピーニン
グ等がある。特に、ショットピーニングは、連結用のロ
ッド、クランクシャフト、ギア、シャフト、車軸、コイ
ルバネおよび板バネなどの車両の部品の処理に効果的で
あることが判明している。
【０００４】
【課題の解決】本発明は疲労に対する抵抗力を強め、連
携して働いて摩擦を受けるパッドを速やかにこする能力
を高めるために、プレストレス処理され粗く仕上げられ
たブレーキパッド接触表面を有する改良されたブレーキ
ドラムまたはローターに関するものである。ブレーキド
ラムの機械加工された表面は、機械加工面に圧縮応力を
誘発するために、ショットピーニング等の金属加工法に
よりプレストレス処理が行われる。これらの圧縮応力
は、ブレーキドラムの製造に用いられた加工作業により
引き起こされた残留引っ張り応力と一体化し、それを減
少させる。若し十分な強さの圧縮応力が誘発されれば、
表面の残留引っ張り応力は全て解消される。その結果と
して、熱亀裂は減少し、ドラムの疲労に対する抵抗力は
増大する。更に、ショットピーニングが使用される場
合、このプロセスは、ショットピーニングするボールが
表面に凹みを付ける衝撃により、機械加工された表面を
粗く仕上げる。粗く仕上げられた表面はブレーキパッド
上の突き出た箇所をすり減らし、それにより、接触する
パッドの表面の研磨に要する時間を減らす。パッドの研
磨に要する時間を減少させることにより、ホットスポッ
ト現象に起因する表面のひび割れを最小限にし、更にブ
レーキドラムの寿命を引き延ばす。更に、この表面を不
規則に粗く仕上げることにより、螺旋上の工具の切り跡
が取り除かれ、そこで、内張り材の“コルクを捩じる”
効果（即ち、ブレーキを掛けた時に、シューが外向き又
は内向きの、いずれかの方向に引っ張られる傾向）を排
除する。それをしておかなければ工具加工による螺旋状
の痕跡が結果的に引き起こすに違いない“シュー・スラ
ップ”効果を大きく減少させる。ブレーキパッドと接触
するデイスクローターの表面をプレストレス処理するこ
とにより同様の結果を得ることができる。本発明の他の
利点は、当業者には、添付した図面を参照すれば、下記
の望ましい具体的態様における詳細な記述から明白に理
解されよう。
携して働いて摩擦を受けるパッドを速やかにこする能力
を高めるために、プレストレス処理され粗く仕上げられ
たブレーキパッド接触表面を有する改良されたブレーキ
ドラムまたはローターに関するものである。ブレーキド
ラムの機械加工された表面は、機械加工面に圧縮応力を
誘発するために、ショットピーニング等の金属加工法に
よりプレストレス処理が行われる。これらの圧縮応力
は、ブレーキドラムの製造に用いられた加工作業により
引き起こされた残留引っ張り応力と一体化し、それを減
少させる。若し十分な強さの圧縮応力が誘発されれば、
表面の残留引っ張り応力は全て解消される。その結果と
して、熱亀裂は減少し、ドラムの疲労に対する抵抗力は
増大する。更に、ショットピーニングが使用される場
合、このプロセスは、ショットピーニングするボールが
表面に凹みを付ける衝撃により、機械加工された表面を
粗く仕上げる。粗く仕上げられた表面はブレーキパッド
上の突き出た箇所をすり減らし、それにより、接触する
パッドの表面の研磨に要する時間を減らす。パッドの研
磨に要する時間を減少させることにより、ホットスポッ
ト現象に起因する表面のひび割れを最小限にし、更にブ
レーキドラムの寿命を引き延ばす。更に、この表面を不
規則に粗く仕上げることにより、螺旋上の工具の切り跡
が取り除かれ、そこで、内張り材の“コルクを捩じる”
効果（即ち、ブレーキを掛けた時に、シューが外向き又
は内向きの、いずれかの方向に引っ張られる傾向）を排
除する。それをしておかなければ工具加工による螺旋状
の痕跡が結果的に引き起こすに違いない“シュー・スラ
ップ”効果を大きく減少させる。ブレーキパッドと接触
するデイスクローターの表面をプレストレス処理するこ
とにより同様の結果を得ることができる。本発明の他の
利点は、当業者には、添付した図面を参照すれば、下記
の望ましい具体的態様における詳細な記述から明白に理
解されよう。
【０００５】以下に本発明を更に詳細に説明する。本発
明に基づくブレーキドラムの成形に利用する工程を添付
した図１に例示した。ドラムは、砂型鋳造などの伝統的
な鋳造の手法を用いる第一の工程、１０により、鋳造さ
れる。優れた熱伝導特性を有するねずみ鋳鉄は鋳造用金
属として頻繁に利用される；しかし他の金属も同様に用
いられる。鋳物製品には次の工程、１１により機械加工
が施される。典型的な機械加工を終えた表面を図２にブ
レーキドラム、２０の部分的な斜視図として例示してあ
る。環状の表面、２１は、ブレーキパッド（図示してい
ない）が面、２１に押し付けられるときに生ずる振動を
最小限度に落とすためにドラム、２０の内面において機
械加工が施される。ドラム、２０の背面をカバーする環
状のフランジの内部表面もまた、ブレーキドラムと他の
ブレーキ構成部品との間の隙間を確保するために機械加
工される。加工作業でフランジの内側の面、２２から金
属を取り除くときに、しばしば内側の縁、２３が形成さ
れる。外側の縁、２４は受け板（図示していない）との
隙間を確保するために加工処理される。食いつき部、２
５は、尖った端を除いてなだらかな連がりを形造るよう
に、外側の縁、２４と内側の面、２１の間を加工する。
通常では、内側の面、２１とフランジ、２２の間の包み
込み部分、２６は加工しない。また、ドラムの外側表
面、２７も機械加工しない。硬度を高めるために、ドラ
ムに外側の円周リング、２８を持たせてもよい。通常、
このリング、２８は、キーキー鳴る帯（Ｓｑｕｅａｌｅ
ｒ ｂａｎｄ）と呼ばれる。機械加工に引き続き、製作
の次の工程、１２として、フランジ、２２を貫く複数の
孔、２９を開ける。これらの孔には車輪据え付け用の鋲
（図示していない）を受け止める様にねじを切っておい
てもよい。この時点で、ブレーキドラム、２０の組み立
てが、一般に行われている製作工程に従って実施され
る。機械加工作業は、工作機械が表面の一部を裂き取る
ので、ドラムの表面に引っ張り応力を引き起こす。残留
引っ張り応力は、ドラムが通常のブレーキ操作を行う周
期の間にドラムが熱せられまた冷却されるので、その表
面上で小さいひび割れが進行し、さらにそれが育って熱
亀裂を引き起こす。このひび割れは最終的には金属疲労
並びに潜在的なブレーキドラム破損に連がる。
明に基づくブレーキドラムの成形に利用する工程を添付
した図１に例示した。ドラムは、砂型鋳造などの伝統的
な鋳造の手法を用いる第一の工程、１０により、鋳造さ
れる。優れた熱伝導特性を有するねずみ鋳鉄は鋳造用金
属として頻繁に利用される；しかし他の金属も同様に用
いられる。鋳物製品には次の工程、１１により機械加工
が施される。典型的な機械加工を終えた表面を図２にブ
レーキドラム、２０の部分的な斜視図として例示してあ
る。環状の表面、２１は、ブレーキパッド（図示してい
ない）が面、２１に押し付けられるときに生ずる振動を
最小限度に落とすためにドラム、２０の内面において機
械加工が施される。ドラム、２０の背面をカバーする環
状のフランジの内部表面もまた、ブレーキドラムと他の
ブレーキ構成部品との間の隙間を確保するために機械加
工される。加工作業でフランジの内側の面、２２から金
属を取り除くときに、しばしば内側の縁、２３が形成さ
れる。外側の縁、２４は受け板（図示していない）との
隙間を確保するために加工処理される。食いつき部、２
５は、尖った端を除いてなだらかな連がりを形造るよう
に、外側の縁、２４と内側の面、２１の間を加工する。
通常では、内側の面、２１とフランジ、２２の間の包み
込み部分、２６は加工しない。また、ドラムの外側表
面、２７も機械加工しない。硬度を高めるために、ドラ
ムに外側の円周リング、２８を持たせてもよい。通常、
このリング、２８は、キーキー鳴る帯（Ｓｑｕｅａｌｅ
ｒ ｂａｎｄ）と呼ばれる。機械加工に引き続き、製作
の次の工程、１２として、フランジ、２２を貫く複数の
孔、２９を開ける。これらの孔には車輪据え付け用の鋲
（図示していない）を受け止める様にねじを切っておい
てもよい。この時点で、ブレーキドラム、２０の組み立
てが、一般に行われている製作工程に従って実施され
る。機械加工作業は、工作機械が表面の一部を裂き取る
ので、ドラムの表面に引っ張り応力を引き起こす。残留
引っ張り応力は、ドラムが通常のブレーキ操作を行う周
期の間にドラムが熱せられまた冷却されるので、その表
面上で小さいひび割れが進行し、さらにそれが育って熱
亀裂を引き起こす。このひび割れは最終的には金属疲労
並びに潜在的なブレーキドラム破損に連がる。
【０００６】本発明は、圧縮応力を誘発するためにブレ
ードラム（またはローター）の機械加工された表面をプ
レストレス処理することを包含している。その発明は図
１に追加工程、１３として示してある。プレストレス処
理の効果は処理されたブレーキドラムの疲労に対する寿
命の延長として表れる。ブレーキ操作している間プレス
トレス処理を受けたドラムの加熱並びに冷却は金属を継
続して拡張および収縮させ、最終的には引っ張り応力の
再出現をもたらすが、しかしこれは圧縮応力が除去され
てから後のことである。従って、表面にひび割れがいず
れ進行するけれども、その発生は既存の技術によるドラ
ムに比較して遥に遅くなる。ブレーキドラムにプレスト
レス処理を行う方法には数種類存在する。多くのプロセ
スは機械処理された表面に直接圧力を加える。これらプ
ロセスはショットピーニング、圧延研磨、ローレット加
工およびマンドレル上での圧縮などを含んでいる。圧力
を直接作用させないプロセスは熱処理および磁気成形で
ある。熱処理により熱された鋳造物はその中に不均一な
圧縮応力を残し；磁気成形では大きな磁石がこの構成部
品中に圧縮応力を引き起こす。選ぶべき特定のプロセス
はケース毎にそれぞれの経済性を評価して決定すれば良
いであろう。全てのプロセスは表面を通じて均一な圧縮
応力の配分を造りだす。この現象は、プレストレス処理
されていない部分に於ける不均一の表面応力の配分とは
対照的である。多数の応用の事例で、既に機械処理を終
えた金属部分に対し、希望する程度の表面圧縮応力を引
き起こすのに、ショットピーニングが比較的低コストで
出来ることが見いだされている。ショットピーニングは
処理対象の表面に高速度のショットの流れを導入する仕
方である。その面に接触次第、ショットは図３中の３１
および図２並びに４の中の点線で示した部分の、面に軽
微なそして円形の凹みを造りだす。ショットは面を放射
状に引っ張り、衝撃の瞬間に金属に柔軟な流れを引き起
こす。この効果は、その部分の硬さ、ショットのサイズ
およびピーニング処理の強さにもよるが、通常０．０１
２７から０．０７６２センチ（０．００５から０．０３
０インチ）の深さ（図３にその寸法を表した）に達す
る。この層の下にある金属の形は変形しない。ショット
ピーニングの結果生じる応力配分では、表面の金属はそ
の表面に平行する圧縮応力を引き起こしている。表面の
層の下の金属は反応に誘発された引っ張り応力を有して
いる。しかしながら、表面圧縮応力は表面下の引っ張り
応力よりも数倍も大きいことがあり、その部分に疲労に
対する寿命の改善をもたらす。
ードラム（またはローター）の機械加工された表面をプ
レストレス処理することを包含している。その発明は図
１に追加工程、１３として示してある。プレストレス処
理の効果は処理されたブレーキドラムの疲労に対する寿
命の延長として表れる。ブレーキ操作している間プレス
トレス処理を受けたドラムの加熱並びに冷却は金属を継
続して拡張および収縮させ、最終的には引っ張り応力の
再出現をもたらすが、しかしこれは圧縮応力が除去され
てから後のことである。従って、表面にひび割れがいず
れ進行するけれども、その発生は既存の技術によるドラ
ムに比較して遥に遅くなる。ブレーキドラムにプレスト
レス処理を行う方法には数種類存在する。多くのプロセ
スは機械処理された表面に直接圧力を加える。これらプ
ロセスはショットピーニング、圧延研磨、ローレット加
工およびマンドレル上での圧縮などを含んでいる。圧力
を直接作用させないプロセスは熱処理および磁気成形で
ある。熱処理により熱された鋳造物はその中に不均一な
圧縮応力を残し；磁気成形では大きな磁石がこの構成部
品中に圧縮応力を引き起こす。選ぶべき特定のプロセス
はケース毎にそれぞれの経済性を評価して決定すれば良
いであろう。全てのプロセスは表面を通じて均一な圧縮
応力の配分を造りだす。この現象は、プレストレス処理
されていない部分に於ける不均一の表面応力の配分とは
対照的である。多数の応用の事例で、既に機械処理を終
えた金属部分に対し、希望する程度の表面圧縮応力を引
き起こすのに、ショットピーニングが比較的低コストで
出来ることが見いだされている。ショットピーニングは
処理対象の表面に高速度のショットの流れを導入する仕
方である。その面に接触次第、ショットは図３中の３１
および図２並びに４の中の点線で示した部分の、面に軽
微なそして円形の凹みを造りだす。ショットは面を放射
状に引っ張り、衝撃の瞬間に金属に柔軟な流れを引き起
こす。この効果は、その部分の硬さ、ショットのサイズ
およびピーニング処理の強さにもよるが、通常０．０１
２７から０．０７６２センチ（０．００５から０．０３
０インチ）の深さ（図３にその寸法を表した）に達す
る。この層の下にある金属の形は変形しない。ショット
ピーニングの結果生じる応力配分では、表面の金属はそ
の表面に平行する圧縮応力を引き起こしている。表面の
層の下の金属は反応に誘発された引っ張り応力を有して
いる。しかしながら、表面圧縮応力は表面下の引っ張り
応力よりも数倍も大きいことがあり、その部分に疲労に
対する寿命の改善をもたらす。
【０００７】ショットピーニング処理により作られた円
形の窪みは機械加工された面に軽微な粗さを生ずる。そ
の結果、これと向き合ったブレーキパッドはそれより素
早くドラム、２０の内部表面、２１に見合った形に研磨
される。ブレーキパッドの研磨時間の減少は、機械加工
された面、２１に対し擦り合わされるブレーキパッド上
の飛び出た箇所により引き起こされるホットスポットの
量を減少させ、また、熱に関連して形成されるドラム表
面のひび割れの量を減少させることが判明している。従
い、ショットピーニングはブレーキドラムをプレストレ
ス処理するのに特に効果的な方法である。一般的に、シ
ョットピーニング処理以前には、機械処理された面は通
常二百ミクロインチ未満の面の“粗さ”を持っている。
ショットピーニング処理により５０８ミクロセンチ（２
００ミクロインチ）を超える面の粗さまたは表面素地が
得られ、これは５０８から１２７０ミクロセンチ（２０
０から５００ミクロインチ）が望ましく、希望する面の
粗さ並びに圧縮応力の深さを持たせる得ることが判明し
ている。更に厳密に言えば、面の粗さは６０９．６から
７６２ミクロセンチ（２４０から３００ミクロインチ）
の範囲内が望ましい。一般に、プレストレス処理はブレ
ーキドラムの機械加工された面の全てに適用される。従
い、内部表面、２１、外側の縁、２４、食いつき部、２
５およびフランジ、２２の内面がショットピーニング処
理される。 此のプロセスでは、包み込み部、２６に
も、機械加工されていないにかかわらず、同様に処理を
行う。この箇所にショットピーニング処理を行うより、
それを覆い隠すほうがコスト高と成るので、このやり方
のほうが非常に好都合ある。同様に、熱処理プロセスで
も、そのプロセスの性格から、機械処理されていない部
分を含めた全ての面を処理することになる。
形の窪みは機械加工された面に軽微な粗さを生ずる。そ
の結果、これと向き合ったブレーキパッドはそれより素
早くドラム、２０の内部表面、２１に見合った形に研磨
される。ブレーキパッドの研磨時間の減少は、機械加工
された面、２１に対し擦り合わされるブレーキパッド上
の飛び出た箇所により引き起こされるホットスポットの
量を減少させ、また、熱に関連して形成されるドラム表
面のひび割れの量を減少させることが判明している。従
い、ショットピーニングはブレーキドラムをプレストレ
ス処理するのに特に効果的な方法である。一般的に、シ
ョットピーニング処理以前には、機械処理された面は通
常二百ミクロインチ未満の面の“粗さ”を持っている。
ショットピーニング処理により５０８ミクロセンチ（２
００ミクロインチ）を超える面の粗さまたは表面素地が
得られ、これは５０８から１２７０ミクロセンチ（２０
０から５００ミクロインチ）が望ましく、希望する面の
粗さ並びに圧縮応力の深さを持たせる得ることが判明し
ている。更に厳密に言えば、面の粗さは６０９．６から
７６２ミクロセンチ（２４０から３００ミクロインチ）
の範囲内が望ましい。一般に、プレストレス処理はブレ
ーキドラムの機械加工された面の全てに適用される。従
い、内部表面、２１、外側の縁、２４、食いつき部、２
５およびフランジ、２２の内面がショットピーニング処
理される。 此のプロセスでは、包み込み部、２６に
も、機械加工されていないにかかわらず、同様に処理を
行う。この箇所にショットピーニング処理を行うより、
それを覆い隠すほうがコスト高と成るので、このやり方
のほうが非常に好都合ある。同様に、熱処理プロセスで
も、そのプロセスの性格から、機械処理されていない部
分を含めた全ての面を処理することになる。
【０００８】ブレーキデイスクローターの疲労に対する
寿命も機械加工された面のプレストレス処理により延び
る。典型的なブレーキローター、４０を図４に示した。
ローターは円筒形の中心部分、４２を持つ環状のフラン
ジから出来ている。平行する面、４３はフランジ部分の
上で、カリパス（図示していない）上に据えつけたブレ
ーキパッド（図示してない）にかみ合うように機械加工
処理される。鋲、４４は車輪（図示していない）をロー
ター上に取り付けるのに用いられる。引っ張り応力は上
記に併記したプロセスのいずれかにより、機械加工され
た面、４３の中に誘発される。ブレーキドラムに於ける
と同様に、機械加工された面、４３のプレトレス処理は
面の引っ張り応力を軽減し、残留する面の圧縮応力を誘
発する。圧縮応力はブレーキローターの寿命を延ばすよ
うに働く。処理プロセスにショットピーニングを用いた
場合、粗く仕上げられた表面は、上述したように、ブレ
ーキパッドの研磨作用を高度なものにする。
寿命も機械加工された面のプレストレス処理により延び
る。典型的なブレーキローター、４０を図４に示した。
ローターは円筒形の中心部分、４２を持つ環状のフラン
ジから出来ている。平行する面、４３はフランジ部分の
上で、カリパス（図示していない）上に据えつけたブレ
ーキパッド（図示してない）にかみ合うように機械加工
処理される。鋲、４４は車輪（図示していない）をロー
ター上に取り付けるのに用いられる。引っ張り応力は上
記に併記したプロセスのいずれかにより、機械加工され
た面、４３の中に誘発される。ブレーキドラムに於ける
と同様に、機械加工された面、４３のプレトレス処理は
面の引っ張り応力を軽減し、残留する面の圧縮応力を誘
発する。圧縮応力はブレーキローターの寿命を延ばすよ
うに働く。処理プロセスにショットピーニングを用いた
場合、粗く仕上げられた表面は、上述したように、ブレ
ーキパッドの研磨作用を高度なものにする。
【０００９】ショットピーニングは表面の圧縮応力を誘
発し、表面を粗く仕上げる二つの働きをするが、場合に
よっては、ブレーキドラムまたはローターのプレストレ
ス処理を必要としないこともある。例えば、若し表面に
僅かな引っ張り応力しか誘発されない場合、表面に対す
る追加のプレストレス処理は不適当と想定される。しか
しながら、この状況下に於いてもなお、ブレーキパッド
を研磨するために表面を粗く仕上げることは必要であ
る。粗く仕上げた表面のみが必要とされる場合、その仕
上げにはショットピーニング処理以外のプロセスを利用
することが可能である。例えば、軽微な粗さが必要とあ
ればそれを作りだすのにローレット加工を用いる事が出
来る。パテント関連法規の規則に従って、本発明の原理
並びに方法を、望ましい具体的態様について説明並びに
図解した。しかしながら、本発明は、特別に説明し且つ
図解してはいない点に就いても、その真意若しくは範囲
を逸脱することなく、実行可能であるものと了解された
い。
発し、表面を粗く仕上げる二つの働きをするが、場合に
よっては、ブレーキドラムまたはローターのプレストレ
ス処理を必要としないこともある。例えば、若し表面に
僅かな引っ張り応力しか誘発されない場合、表面に対す
る追加のプレストレス処理は不適当と想定される。しか
しながら、この状況下に於いてもなお、ブレーキパッド
を研磨するために表面を粗く仕上げることは必要であ
る。粗く仕上げた表面のみが必要とされる場合、その仕
上げにはショットピーニング処理以外のプロセスを利用
することが可能である。例えば、軽微な粗さが必要とあ
ればそれを作りだすのにローレット加工を用いる事が出
来る。パテント関連法規の規則に従って、本発明の原理
並びに方法を、望ましい具体的態様について説明並びに
図解した。しかしながら、本発明は、特別に説明し且つ
図解してはいない点に就いても、その真意若しくは範囲
を逸脱することなく、実行可能であるものと了解された
い。
【図１】 本発明に基づくブレーキドラムを成形す工程
を例示する立体線図である。
を例示する立体線図である。
【図２】 図１のプロセスに従って製作された、本発明
のブレーキドラムの部分的な斜視図である。
のブレーキドラムの部分的な斜視図である。
【図３】 ショットピーニング処理がドラムに生じさせ
るところの表面の組織を一般的に示す拡大した部分図で
ある。
るところの表面の組織を一般的に示す拡大した部分図で
ある。
【図４】 本発明に基づくデイスクブレーキローターの
部分的な斜視図である。
部分的な斜視図である。
Claims (20)
- 【請求項１】 ブレーキパッドと摩擦かみ合わせをなす
ための表面を持つ環状の構成部品であって、該表面はプ
レストレス処理され、そこにおいて圧縮応力を誘発せし
たものであることを特徴とするブレーキパッドに適合す
るよう改良されたブレーキ構成部品。 - 【請求項２】 該表面は粗く仕上げてあり、該表面がブ
レーキパッドとかみ合う際にブレーキパッドをこするも
のである請求項１に記載のブレーキ構成部品。 - 【請求項３】 該表面は５０８から１２７０ミクロセン
チの範囲に粗く仕上げられている請求項２に記載のブレ
ーキ構成部品。 - 【請求項４】 環状の構成部品がブレーキドラムで出来
ている請求項１に記載のブレーキ構成部品。 - 【請求項５】 ブレーキドラムが、面取りした端を持つ
外側の縁部を含んでおり、その縁部がプレストレス処理
され、圧縮応力を誘発せしめたものである請求項４に記
載のブレーキ構成部品。 - 【請求項６】 ブレーキドラムが背面部を通して形成さ
れている環状のフランジを有し、更に該フランジがプレ
ストレス処理され、そこに圧縮応力を誘発せしめた内面
を持っている請求項４に記載のブレーキ構成部品。 - 【請求項７】 環状の構成部品がブレーキローターで出
来ている請求項１に記載のブレーキ構成部品。 - 【請求項８】 該表面はそこにおいて圧縮応力を誘発せ
しめられるように且つ該表面を粗く仕上げるためショト
ピーニング処理されたものである請求項２記載のブレー
キ構成部品。 - 【請求項９】 （ａ）ブレーキパッドと摩擦してかみ合
うような表面を持つブレーキ構成部品をあたえ、（ｂ）
該表面をプレストレス処理し、そこにおいて圧縮応力を
誘発するようにする、二つの工程から構成されることを
特徴とするブレーキパッドにかみ合うように適応した改
良ブレーキ構成部品の製造方法。 - 【請求項１０】 該表面をブレーキパッドとかみ合う際
にブレーキパッドをこするように粗く仕上げる工程を含
む請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 該表面を５０８から１２７０ミクロセ
ンチの範囲に粗く仕上げる請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 該工程方法（ｂ）が該圧縮応力を誘発
するように表面をショットピーニング処理し、その表面
を粗く仕上げる工程を含む請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１３】 該工程（ｂ）が該圧縮応力を誘発する
ように表面を回転してこする工程を含む請求項９に記載
の方法。 - 【請求項１４】 該工程（ｂ）が該圧縮応力を誘発する
ようにその表面を熱処理する工程を含む請求項９に記載
の方法。 - 【請求項１５】 該工程（ｂ）が該圧縮応力を誘発する
よう表面をローレット加工する工程を含む請求項９に記
載の方法。 - 【請求項１６】 該工程（ｂ）が該圧縮応力を誘発する
ようマンドレル上の面を圧縮する工程を含んだ請求項９
に記載の方法。 - 【請求項１７】 ブレーキパッドと摩擦してかみ合う為
の表面を持ち、その表面がかみ合う際にブレーキパッド
をこするように粗く仕上げられた環状の構成分子から成
るブレーキパッドに適合した改良ブレーキ構成部品。 - 【請求項１８】 該表面をショトピーニング処理した請
求項１７に記載のブレーキ構成部品。 - 【請求項１９】 該表面をローレット加工した請求項１
７に記載のブレーキ構成部品。 - 【請求項２０】 該表面を５０８から１２７０ミクロセ
ンチの範囲内に粗く仕上げられた請求項１７に記載のブ
レーキ構成部品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US77841191A | 1991-10-16 | 1991-10-16 | |
| US778,411 | 1991-10-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06200966A true JPH06200966A (ja) | 1994-07-19 |
Family
ID=25113257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31918892A Pending JPH06200966A (ja) | 1991-10-16 | 1992-10-16 | 予め応力が加えられたブレーキドラムおよびローター |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0537987B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06200966A (ja) |
| AU (1) | AU659785B2 (ja) |
| CA (1) | CA2079060A1 (ja) |
| DE (1) | DE69209215T2 (ja) |
| MX (1) | MX9205865A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006336812A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Railway Technical Res Inst | ブレーキディスクとその表面処理方法及びブレーキディスクの表面処理装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6009980A (en) * | 1996-04-16 | 2000-01-04 | Meritor Automotive, Inc. | Ductile iron vehicle hub and method for producing same |
| IT1283674B1 (it) * | 1996-08-02 | 1998-04-23 | Freni Brembo Spa | Freno di stazionamento |
| US8161614B2 (en) | 2009-03-20 | 2012-04-24 | Bendix Spicer Foundation Brake Llc | Air disk brake caliper pre-stressing method and pre-stressed caliper apparatus |
| US10082187B2 (en) | 2014-12-22 | 2018-09-25 | Ford Global Technologies, Llc | Mechanically roughened brake rotors |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56134089A (en) * | 1980-03-25 | 1981-10-20 | Japanese National Railways<Jnr> | Composite metallic material for friction braking |
| JPS5881238A (ja) * | 1981-11-06 | 1983-05-16 | Hitachi Chem Co Ltd | 摩擦材 |
| DE3704680A1 (de) * | 1987-02-14 | 1988-08-25 | Schwaebische Huettenwerke Gmbh | Gusseisen zur fertigung von bremsenkoerpern |
| EP0254827A3 (en) * | 1986-07-21 | 1988-09-21 | Allied Corporation | A process of attaching a friction lining to a metal backing plate to produce brake lining |
| DE3704679A1 (de) * | 1987-02-14 | 1988-08-25 | Schwaebische Huettenwerke Gmbh | Gusseisen zur fertigung von bremstrommeln |
| DE3841331C1 (en) * | 1988-12-08 | 1990-05-23 | Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag, 7000 Stuttgart, De | Clutch disc and method for its manufacture |
| DE3907443C2 (de) * | 1989-03-08 | 1994-02-24 | Miba Frictec Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Reiblamelle |
| US5193375A (en) * | 1991-11-27 | 1993-03-16 | Metal Improvement Company, Inc. | Method for enhancing the wear performance and life characteristics of a brake drum |
-
1992
- 1992-09-24 CA CA 2079060 patent/CA2079060A1/en not_active Abandoned
- 1992-10-13 MX MX9205865A patent/MX9205865A/es not_active IP Right Cessation
- 1992-10-14 EP EP19920309331 patent/EP0537987B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-10-14 DE DE1992609215 patent/DE69209215T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-10-15 AU AU27074/92A patent/AU659785B2/en not_active Ceased
- 1992-10-16 JP JP31918892A patent/JPH06200966A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006336812A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Railway Technical Res Inst | ブレーキディスクとその表面処理方法及びブレーキディスクの表面処理装置 |
| JP4646119B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2011-03-09 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | ブレーキディスクとその表面処理方法及びブレーキディスクの表面処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2707492A (en) | 1993-04-22 |
| DE69209215D1 (de) | 1996-04-25 |
| MX9205865A (es) | 1993-11-01 |
| AU659785B2 (en) | 1995-05-25 |
| DE69209215T2 (de) | 1996-10-10 |
| EP0537987A1 (en) | 1993-04-21 |
| EP0537987B1 (en) | 1996-03-20 |
| CA2079060A1 (en) | 1993-04-17 |
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