JPH08267176A - ディスクブレーキ用ディスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法精度に優れる２層構造のディスクブレー
キ用ディスクを少ない工数で製造可能とする。 【解決手段】 減圧チャンバ５９内にロストワックス鋳
型５５を収納する。高周波誘導炉６２内の溶湯６３に鋳
型５５の注湯口５７ａを浸漬した後、高周波誘導炉６２
内を昇圧し減圧チャンバ５９内を減圧する。この圧力差
によって、各キャビティ５６の隅々まで溶湯６３が給湯
される。固化した鋳造体からディスクに相当する部分を
切り離し、表面仕上げ等を施してディスクが完成する。
ロストワックス鋳型５５はきわめて精密な鋳型であり溶
湯６３はキャビティ５６の内に均一に充填されるので、
ディスクは、寸法精度に優れている。ディスクプレート
とスペーサとを組立る工程が不要となり、工程が簡素化
され製造工数も少なくて済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や自動二輪
車等に装着されるディスクブレーキ用ディスクおよびそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車や自動二輪車等に装着され
るディスクブレーキ用ディスク（以下、単にディスクと
もいう）としては、単板をプレス等でリング状に成形し
た単板ディスクがあった。しかし、この単板ディスク
は、放熱性が低く軽量化も難しかった。

【０００３】一方、一対のディスクプレート間にスペー
サを介装してボルト止めや溶接等により連結した２層構
造のディスクが知られている。この２層構造のディスク
は、放熱性、軽量化とも単板ディスクに対して優れてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機械加
工によって製造された２枚のディスクプレートと多数の
スペーサとをボルト止めや溶接により連結する構造であ
ることから、ボルト用の穴加工や溶接歪などによる寸法
誤差は避けられず、寸法精度の向上において限度があっ
た。また、その構造から組立には多工程を要し組立工数
も多かった。

【０００５】本発明は、寸法精度に優れ少ない工数で製
造可能なディスクブレーキ用ディスクおよびその製造方
法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、請求項１記載のディスクブレーキ用ディスクは、一
対のディスクプレートと、これらディスクプレート間に
配されたスペーサとを備えるディスクブレーキ用ディス
クにおいて、前記一対のディスクプレートを前記スペー
サにて連結する形態で一体的に鋳造されていることを特
徴とする。

【０００７】請求項２記載のディスクブレーキ用ディス
クの製造方法は、一対のディスクプレートと、これらデ
ィスクプレート間に配されたスペーサとを備えるディス
クブレーキ用ディスクを製造するに当たって、金属材料
を加熱溶融した溶湯を、ディスクブレーキ用ディスクの
外周形状に整合するキャビティを有するロストワックス
鋳型内に鋳込むことを特徴とする。

【０００８】請求項３記載のディスクブレーキ用ディス
クの製造方法は、請求項２記載のディスクブレーキ用デ
ィスクの製造方法において、前記キャビティと、一端に
注湯口を備え他端を閉鎖された湯道と、前記湯道と前記
キャビティとを連通する湯口とを有する前記ロストワッ
クス鋳型を用いることを特徴とする。

【０００９】請求項４記載のディスクブレーキ用ディス
クの製造方法は、請求項３記載のディスクブレーキ用デ
ィスクの製造方法において、前記湯道が前記キャビティ
の中心部を貫通していることを特徴とする。請求項５記
載のディスクブレーキ用ディスクの製造方法は、請求項
３または４記載のディスクブレーキ用ディスクの製造方
法において、前記湯口は、前記キャビティの中心側から
外縁側に向かう方向に沿って放射状に配置されているこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項６記載のディスクブレーキ用ディス
クの製造方法は、請求項３ないし５のいずれか記載のデ
ィスクブレーキ用ディスクの製造方法において、前記ロ
ストワックス鋳型を前記注湯口を突出させて減圧チャン
バ内に収容し、前記注湯口を前記溶湯中に浸漬した後、
前記減圧チャンバ内を減圧して前記溶湯を前記キャビテ
ィ内に鋳込むことを特徴とする。

【００１１】請求項７記載のディスクブレーキ用ディス
クの製造方法は、請求項２ないし６のいずれか記載のデ
ィスクブレーキ用ディスクの製造方法において、前記キ
ャビティの前記ディスクプレートのいずれか一方の内面
を形成する面に凹条または凸条を設けたことを特徴とす
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のディスクブレーキ用ディ
スクは、一対のディスクプレートをスペーサにて連結す
る形態で一体的に鋳造されている。この鋳造によりディ
スクプレートとスペーサとを連結するための組立工程自
体が不要となるので、工程および製造工数の削減が可能
となる。また、ボルト用の穴加工や溶接などが不要とな
ることにより寸法精度の向上が可能となる。

【００１３】本発明のディスクブレーキ用ディスクの製
造方法では、金属材料を加熱溶融した溶湯を、ディスク
ブレーキ用ディスクの外周形状に整合するキャビティを
有するロストワックス鋳型（以下、単に鋳型ともいう）
内に鋳込む。金属材料は、ディスクブレーキ用ディスク
に要求される性能、例えば強度や耐熱性等に応じて適宜
選定されればよいが、軽量化を考量するとアルミニウム
合金やチタン合金等が優れている。なお、湯温制御や鋳
型の予熱等の鋳込み条件は、使用される金属材料に応じ
て設定すればよい。

【００１４】ロストワックス鋳型は、例えば図１に示す
ように、ディスクブレーキ用ディスクと同一形状のディ
スク模型１をワックスで成形し、これに同質のワックス
を用いて成形した湯口模型２を介して、やはり同質のワ
ックスで成形され各ディスク模型１の中央部を貫通する
湯道模型３と接続して製造したツリー状の消失模型４
を、コロイダルシリカ、水、ジルコンフラワー、溶融シ
リカ、ムライトフラワー等からなるスラリーに浸漬し、
その表面にジルコンサンド、アルミナサンド、シリカサ
ンド等からなる砂を付着させる浸漬・付着工程を７〜８
回繰り返してから乾燥し、急速加熱により脱ろうし、焼
成することによって製造される。ただし、ロストワック
ス鋳型の製造方法は、この例に限定されるものではな
い。また、ディスク模型１は、図示は３個であるが４個
以上使用することや２個以下とすることも差し支えな
い。

【００１５】このように製造された鋳型５５は、図２に
示されるような構造をしている。この鋳型５５では、各
ディスク模型１が消失した部分がそれぞれキャビティ５
６に、湯道模型３が消失した部分が湯道５７になってお
り、湯口模型２が消失した部分に形成された湯口５８に
よって、各キャビティ５６と湯道５７とが連通されてい
る。また、湯道５７の上端は閉じられ、下端は開放され
て注湯口５７ａが形成されている。なお、この鋳型５５
は、キャビティ５６側から外面側への気体の流通が可能
な多孔質のものとして形成されている。

【００１６】この図２に示される鋳型５５のように、多
数のディスク模型１を組み合わせたツリー状の消失模型
４を使用して製造された鋳型５５は、多数のキャビティ
５６を有するので、一回の鋳込みで多数のディスクを製
造でき、製造効率を向上させることができる。

【００１７】また、湯口５８が、各キャビティ５６の中
心側から外縁側に向かう方向に沿って放射状に配置され
ているので、キャビティ５６への給湯性および収流性が
均等化される。鋳型は、例えば図３に示すように、湯道
模型５から突出させた湯口模型６によって、湯道模型５
にディスク模型７を連結させた形状の消失模型８を使用
して、上述と同様にして製造されることもある。この消
失模型８による鋳型９は、図４に示される構造となり、
ディスク模型７が消失した部分がキャビティ１０に、湯
道模型５が消失した部分が湯道１１になっており、湯口
模型６が消失した部分に形成された湯口１２によってキ
ャビティ１０と湯道１１とが連通されている。このよう
な形状の鋳型９は、湯道１１の上端の注湯口１１ａから
溶湯を鋳込む鋳造方式に適している。この鋳型９におい
ても、湯口１２が、各キャビティ１０の中心側から外縁
側に向かう方向に沿って放射状に配置されているので、
キャビティ１０への給湯性および収流性が均等化され
る。

【００１８】なお、この例の鋳型９において、複数のデ
ィスク模型７を使用して複数のキャビティ１０を対称位
置に設けることも可能である。次に、ロストワックス鋳
型を使用する鋳込みについて説明する。鋳型９を使用す
る鋳込みは、図４に示すとおりであるので、鋳型５５を
使用する場合について図２を参照して詳述する。

【００１９】図２に示すように、鋳型５５は、注湯口５
７ａを下方に突出させて、減圧チャンバ５９内に収納さ
れる。減圧チャンバ５９には、吸引口６０が設けられて
おり、吸引口６０に接続されている真空ポンプ（図示
略）により減圧チャンバ５９内から気体を排出して減圧
することができる。

【００２０】減圧チャンバ５９の下方には、高周波誘導
炉６２が配される。この高周波誘導炉６２内には、予
め、製造されるディスクの組成に対応して調整された金
属材料が投入され、真空下で加熱されて溶湯６３が得ら
れている。この高周波誘導炉６２内の溶湯６３に、図示
のように鋳型５５の注湯口５７ａを浸漬した後、高周波
誘導炉６２内にアルゴンガスを導入して約１気圧に昇圧
すると共に減圧チャンバ５９内の圧力を１／２気圧以下
に減圧すると、高周波誘導炉６２と減圧チャンバ５９と
の間に生じた圧力差に基づく吸引力によって、ロストワ
ックス鋳型５５の各キャビティ５６の隅々まで溶湯６３
が給湯される。この際、湯道５７を中心として放射状に
配されている湯口５８により、各キャビティ５６内にお
ける給湯の偏りが防止される。このため、給湯性および
収流性が均等化され、製品としてのディスクの金属組織
は均質化される。

【００２１】なお、高周波誘導炉６２内を約１気圧に加
圧し、減圧チャンバ５９内を約１／２気圧に減圧するの
は、あくまでも例示であり、高周波誘導炉６２内と減圧
チャンバ５９内との圧力差も１／２気圧に限定されるも
のではない。これらの条件は、例えば金属材料の組成、
製品としてのディスクのサイズや形状、ロストワックス
鋳型の形状等に応じて、実験等によって決定されること
が好ましい。

【００２２】その後、キャビティ５６内の溶湯６３が完
全に固化するのを待って鋳型５５を破壊し、ツリー状の
鋳造体を取出す。このツリー状の鋳造体からディスクに
相当する部分を切り離し、これに表面仕上げ等を施せば
ディスクが完成する。ディスクは、以上のように鋳造さ
れるが、ロストワックス鋳型５５は、その性質上、きわ
めて精密な鋳型であり、減圧チャンバ５９と高周波誘導
炉６２との圧力差によって鋳型５５内に給湯された溶湯
６３は、湯道５７に連通している湯口５８からキャビテ
ィ５６の内に均一に充填される。したがって、鋳造され
たディスクは、寸法精度に優れると共に金属組織も均質
化されている。この鋳造されたディスクは、ディスクプ
レートとスペーサとのボルト止めや溶接等を要さないの
で、工程が簡素化され製造工数も少なくて済む。

【００２３】さらに、ディスク模型１の形状を変えるだ
けで、さまざまな形状のディスクを製造することが可能
であり、例えばディスクに通気用の貫通穴を設けること
や、表面の溝や凸条等の凹凸を設けること等も自在であ
る。次に、本発明の方法で製造されたディスクの具体例
を示す。 （具体例１）図５に示すように、この例のディスクブレ
ーキ用ディスク３０のディスクプレート３２は、ほぼ真
円の外周３４と図示しない車軸に装着するための凹凸を
備える内孔３６を有し、多数の放熱孔３８が設けられて
いる。放熱孔３８は、４個ずつ１列の孔組４０を形成し
ており、各孔組４０の放熱孔３８の中心を結ぶ直線は、
ディスクプレート３２の半径に対して傾斜している。

【００２４】図６に示すように、ディスクプレート３２
は２枚で対となっており、両ディスクプレート３２間に
配された複数のスペーサ４２により、ディスクプレート
３２間に所定の間隔を保持して連結されている。なお、
ディスクプレート３２とスペーサ４２とは鋳造により一
体的に製造されている。

【００２５】図５に示すように、各スペーサ４２はディ
スクプレート３２の内孔３６から外周３４にわたって、
且つディスクプレート３２の半径と交差する方向に沿っ
て直線状に設けられている。また、各スペーサ４２間の
間隔は、内孔３６側で狭く外周３４側で広く設定されて
おり、全体として放射状に配されている。これらのスペ
ーサ４２が、ディスクプレート３２を補強すると共にデ
ィスク３０全体の剛性を高めている。

【００２６】こうした構成により、ディスクプレート３
２間には、ディスクプレート３２とスペーサ４２で囲ま
れる空洞部が形成されており、ディスクプレート３２の
放熱孔３８は、この空洞部に対応して設けられている。
このため、空洞部は、内孔３６側の開口、外周３４側の
開口および放熱孔３８を介して通気されることになり、
図示しないブレーキパッドとの摩擦によりディスク３０
が昇温した際の放熱性は良好となる。また、放熱孔３８
自体がディスク３０の表面積を増加するので、放射ない
し外気との接触による放熱効果を高めている。なお、放
熱孔３８は、ディスク３０を軽量化する効果も発揮して
いる。

【００２７】次に、ディスクに設けられるスペーサと放
熱孔の配置パターンについて、いくつかの例を示す。な
お、以下の説明で使用する図７〜図１０では、スペーサ
のパターンを明瞭に示すためにディスクプレートの裏面
側にあるスペーサを実線で描き、ディスクの内孔の凹凸
等は省略している。 （具体例２）この例は、スペーサを渦巻状に配した例で
ある。

【００２８】図７に示すように、ディスク７０のスペー
サ７２は、円弧状に湾曲しており、全体としてディスク
７０の中心から放射される渦巻状に配されている。ま
た、放熱孔７４も、スペーサ７２と同様に渦巻状に配置
されている。このように、円弧状のスペーサ７２を放射
渦巻状に配置すると、スペーサ７２がタービン翼の働き
をして、スペーサ７２間の空洞の通気性を高めることが
できる。 （具体例３）この例は、スペーサを渦巻状に且つ内孔側
と外周側とに分離して配した例である。

【００２９】図８に示すように、ディスク８０は、円弧
状に湾曲して内孔８２から外周８４側に延伸された内ス
ペーサ８６、同様の円弧状で外周８４から内孔８２側に
延伸された外スペーサ８８を備えている。内スペーサ８
６並びに外スペーサ８８は、図示のように全体として渦
巻状に配されている。また、放熱孔８９は、内スペーサ
８６および外スペーサ８８を避けて配されている。

【００３０】円弧状の内スペーサ８６および外スペーサ
８８を放射渦巻状に配置することにより、内外スペーサ
８６、８８間の空洞の通気性を高めることができるの
は、具体例２と同様である。また、具体例２に比べれ
ば、スペーサの数はほぼ２倍になっているが、内外スペ
ーサ８６、８８の長さが具体例２に比べて短いので、全
体としての重量増加は少ない。一方、内外スペーサ８
６、８８の数が多いので、ディスク８０の剛性はきわめ
て高くなっている。 （具体例４）この例は、直線状の内スペーサと外スペー
サを備える例である。

【００３１】図９に示すように、ディスク９０は、直線
状で内孔９２からディスク９０の半径に沿って延伸され
た内スペーサ９４、同様に直線状で外周９６から内孔９
２側に向かってディスク９０の半径に沿って延伸された
外スペーサ９８を備えている。内スペーサ９４並びに外
スペーサ９８は、全体としてディスク９０の中心から放
射状に配されている。

【００３２】このように配置すれば、内孔９２から外周
９６にわたる１本のスペーサの中間部分を除去したのと
同様になり、ディスク９０の剛性をほとんど低下させる
ことなくディスク９０を軽量化できる。 （具体例５）この例は、スペーサ間に補強リブを備える
例である。

【００３３】図１０に示すディスク１００では、ディス
クプレート１０１の内面側において、隣接するスペーサ
１０２間に周方向に沿った補強リブ１０４が複数本設け
られている。このように補強リブ１０４を設けることで
ディスクプレート１０１の強度が増すので、スペーサ１
０２の数を低減することができる。また、補強リブ１０
４は、ディスク１００の表面積を増加して放熱性をたか
める役割も果たしている。

【００３４】なお、具体例５で示した補強リブ１０４
は、ディスクプレート１０１の内面を形成する面に凹条
を設けることによって形成されるが、ディスクプレート
の内面を形成するキャビティの内面に凸条を設ければデ
ィスクプレートの内面に溝を形成することができる。デ
ィスクプレートの内面に溝を設ければ、ディスクの表面
積を増加して放熱性を高めるだけでなく、ディスクの軽
量化の効果もある。

【００３５】また、補強リブ１０４のような凸条や溝
は、図１０に示されるようにディスクプレートの周方向
に沿って設ける他に、具体例１〜５で示すスペーサの配
置のように、放射状ないしは渦巻状に設けることもで
き、凸状や溝の方向性については特に制限はない。

【００３６】以上、発明の実施の形態を示して本発明に
ついて説明したが、この実施の形態は例示であり、本発
明はこのような例に限定されるものではない。本発明
は、その要旨を逸脱しない範囲でさまざまに実施できる
ことは言うまでもない。例えば、鋳造方法自体は、ロス
トワックス鋳型を用いるものであればよいのであり、重
力鋳造法や低圧鋳造法を用いることもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のデ
ィスクブレーキ用ディスクは、一対のディスクプレート
をスペーサにて連結する形態で一体的に鋳造されてい
る。この鋳造によりリング板とスペーサとを連結するた
めの組立工程自体が不要となるので、工程および製造工
数の削減が可能となる。また、ボルト用の穴加工や溶接
などが不要となることにより寸法精度の向上が可能とな
る。さらに、鋳造によっているので、量産も容易であ
る。

【００３８】請求項２記載のディスクブレーキ用ディス
クの製造方法によれば、寸法精度に優れるディスクブレ
ーキ用ディスクを少工程、少工数で製造できる。さら
に、ディスク模型の形状を変えるだけで、さまざまな形
状のディスクを製造することが可能であり、例えばディ
スクに通気用の貫通穴を設けることや、表面の溝や凸条
等の凹凸を設けること等も自在である。

【００３９】請求項３記載のディスクブレーキ用ディス
クの製造方法によれば、複数のキャビティを湯口を介し
て湯道に連通させた鋳型を使用して、１回の鋳込みで多
数のディスクを製造でき、製造効率が向上される。請求
項４記載のディスクブレーキ用ディスクの製造方法によ
れば、湯道がキャビティの中心部を貫通しているので、
湯道と各キャビティとの距離をほぼ等しくすることがで
きる。従って、各キャビティに偏りなく溶湯を供給でき
る。

【００４０】請求項５記載のディスクブレーキ用ディス
クの製造方法によれば、湯口は、キャビティの中心側か
ら外縁側に向かう方向に沿って放射状に配置されている
ので、１個のキャビティ内における給湯の偏りは少な
く、給湯性および収流性が均等化されるので、製品とし
てのディスクの金属組織が均質化される。

【００４１】請求項６記載のディスクブレーキ用ディス
クの製造方法によれば、ロストワックス鋳型を収容する
減圧チャンバ内を減圧して、その吸引力によって溶湯を
キャビティ内に鋳込むので、溶湯はキャビティ内に均一
に充填される。こうして鋳造されたディスクは、寸法精
度に優れると共に金属組織も均質化されている。

【００４２】請求項７記載のディスクブレーキ用ディス
クの製造方法では、キャビティのディスクプレートのい
ずれか一方の内面を形成する面に凹条または凸条を設け
たので、ディスクプレートの内面に凸条や溝を形成する
ことができる。これらの凸条や溝は、ディスクの放熱性
を向上させる。また、凸条はディスクプレートの補強と
して効果があり、溝は軽量化に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ロストワックス鋳型の製造に使用する消滅模
型の説明図である。

【図２】 図１の消滅模型で製造したロストワックス鋳
型への鋳込みを説明する説明図である。

【図３】 他のロストワックス鋳型の製造に使用する消
滅模型の説明図である。

【図４】 図３の消滅模型で製造したロストワックス鋳
型への鋳込みを説明する説明図である。

【図５】 具体例１のディスクブレーキ用ディスクの平
面図である。

【図６】 具体例１のディスクブレーキ用ディスクの図
５におけるＡ−Ａ断面図である。

【図７】 具体例２のディスクブレーキ用ディスクの平
面図である。

【図８】 具体例３のディスクブレーキ用ディスクの平
面図である。

【図９】 具体例４のディスクブレーキ用ディスクの平
面図である。

【図１０】 具体例５のディスクブレーキ用ディスクの
形状の説明図であり、図１０（ａ）はその一部平面図、
図１０（ｂ）は一部断面図である。

【符号の説明】

９、５５・・・ロストワックス鋳型、 １０、５６・・・キャビティ、 １１、５７・・・湯道、 １１ａ、５７ａ・・・注湯口、 １２、５８・・・湯口、 ３０、７０、８０、９０、１００・・・ディスクブレー
キ用ディスク、 ３２、１０１・・・ディスクプレート、 ３４、８４、９６・・・外周、 ３６、８２、９２・・・内孔（内周)、 ３８、７４、８９・・・放熱孔、 ４２、７２、１０２・・・スペーサ、 ８６、９４・・・内スペーサ、 ８８、９８・・・外スペーサ、 ５９・・・減圧チャンバ、 ６２・・・高周波誘導炉、 ６３・・・溶湯。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のディスクプレートと、これらディ
   スクプレート間に配されたスペーサとを備えるディスク
   ブレーキ用ディスクにおいて、 前記一対のディスクプレートを前記スペーサにて連結す
   る形態で一体的に鋳造されていることを特徴とするディ
   スクブレーキ用ディスク。
2. 【請求項２】 一対のディスクプレートと、これらディ
   スクプレート間に配されたスペーサとを備えるディスク
   ブレーキ用ディスクを製造するに当たって、 金属材料を加熱溶融した溶湯を、ディスクブレーキ用デ
   ィスクの外周形状に整合するキャビティを有するロスト
   ワックス鋳型内に鋳込むことを特徴とするディスクブレ
   ーキ用ディスクの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のディスクブレーキ用ディ
   スクの製造方法において、 前記キャビティと、一端に注湯口を備え他端を閉鎖され
   た湯道と、前記湯道と前記キャビティとを連通する湯口
   とを有する前記ロストワックス鋳型を用いることを特徴
   とするディスクブレーキ用ディスクの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載のディスクブレーキ用ディ
   スクの製造方法において、 前記湯道が前記キャビティの中心部を貫通していること
   を特徴とするディスクブレーキ用ディスクの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載のディスクブレー
   キ用ディスクの製造方法において、 前記湯口は、前記キャビティの中心側から外縁側に向か
   う方向に沿って放射状に配置されていることを特徴とす
   るディスクブレーキ用ディスクの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項３ないし５のいずれか記載のディ
   スクブレーキ用ディスクの製造方法において、 前記ロストワックス鋳型を前記注湯口を突出させて減圧
   チャンバ内に収容し、 前記注湯口を前記溶湯中に浸漬した後、 前記減圧チャンバ内を減圧して前記溶湯を前記キャビテ
   ィ内に鋳込むことを特徴とするディスクブレーキ用ディ
   スクの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項２ないし６のいずれか記載のディ
   スクブレーキ用ディスクの製造方法において、 前記キャビティの前記ディスクプレートのいずれか一方
   の内面を形成する面に凹条または凸条を設けたことを特
   徴とするディスクブレーキ用ディスクの製造方法。