ディスクブレーキ用ロータの製造方法
【課題】 軽量化を図ると共に、安定した制動力を長期間に亙り確保し、更に、製品の歩留りの向上を図る。
【解決手段】 下型２６に、セラミックス多孔質体の原料４０を投入する。押型４１でこの原料４０を加圧して摺動用ディスク部６の多孔質プレフォーム４２を成形した後、この下型２６を、上型２７、型枠２８と組み合わせ、内側にこの多孔質プレフォーム４２を入れたままの状態で浸透炉１８に入れる。溶融したアルミニウム合金の溶湯２１を上記下型２６に注湯しこの多孔質プレフォーム４２に浸透させる事により、アルミニウム合金基複合材料製の摺動用ディスク部６を得る。この摺動用ディスク部６は、下型２６、上型２７、型枠２８と共に浸透炉１８内から取り出した後、内径側にアルミニウム合金製の取付部を成形する。
【解決手段】 下型２６に、セラミックス多孔質体の原料４０を投入する。押型４１でこの原料４０を加圧して摺動用ディスク部６の多孔質プレフォーム４２を成形した後、この下型２６を、上型２７、型枠２８と組み合わせ、内側にこの多孔質プレフォーム４２を入れたままの状態で浸透炉１８に入れる。溶融したアルミニウム合金の溶湯２１を上記下型２６に注湯しこの多孔質プレフォーム４２に浸透させる事により、アルミニウム合金基複合材料製の摺動用ディスク部６を得る。この摺動用ディスク部６は、下型２６、上型２７、型枠２８と共に浸透炉１８内から取り出した後、内径側にアルミニウム合金製の取付部を成形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係るディスクブレーキ用ロータの製造方法は、自動車の制動に使用するディスクブレーキに組み込んだ状態で使用するロータのうち、軽量化を目的として使用される、少なくとも一部を軽合金基複合材料｛ＭＭＣ（metal matrix composite）｝製とするロータの製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の制動を行なう為の制動装置としてディスクブレーキが、従来から広く使用されている。図３は、一般的なディスクブレーキを示している。車輪と共に回転するロータ１を挟む様にして懸架装置に支持するシリンダボデー２に設けたシリンダ３にはピストン４を、油密に嵌装している。制動時にはこのシリンダ３内に圧油を送り込み、上記ロータ１の両側に設けた１対のパッド５、５を、このロータ１の両側面に押し付ける。
【０００３】
この様なディスクブレーキを構成するロータ１として従来から、図４に示す様な構造が使用されている。このロータ１は、外径側に設けられた円輪状の摺動用ディスク部６と、この摺動用ディスク部６の片面の内周縁部にこの摺動用ディスク部６と同心に結合した取付部７とを備える。この取付部７は、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。又、この取付部７の円周方向等間隔４個所位置に、通孔８、８を形成している。ロータ１を、車輪を懸架装置に回転自在に支持する為の図示しないハブユニットに取り付ける場合には、このハブユニットのフランジに固定したスタッドの先端部で、上記ロータ１の通孔８、８に挿通し、車輪を構成するホイールの通孔に挿通させた部分にナットを結合する事により、上記フランジに上記ロータ１を結合固定する。自動車の走行時には、このロータ１が車輪と共に回転する。
【０００４】
上述の様なロータ１は従来は一般的に、鋳鉄製としていた。鋳鉄製のロータ１は、十分な制動力及び耐久性を得られる反面、重量が嵩む。一方、このロータ１は、懸架装置を構成するばねよりも車輪側に設けられる、所謂ばね下荷重になる為、少しの重量増大も、乗り心地や走行安定性を中心とする走行性能に悪影響を及ぼす。この為従来から、ロータ１をアルミニウム合金等の軽合金製とする事が考えられている。但し、一般的な軽合金は、鋳鉄に比べて軟らかく、又、溶融温度も低い為、そのままでは制動力及び耐久性確保の面から、実用的なロータ１を得る事はできない。
【０００５】
これに対して従来から、アルミニウム合金等の軽合金を金属基とした軽合金基複合材料｛ＭＭＣ（metal matrix composite）｝により、ロータ１を造る事が考えられている。例えば、特許文献１に記載された技術は、図５（ａ）に示す様に、TiＯ2 粒子、セラミックス短繊維及び（又は）ウィスカ、SiＣ粒子を含む硬質材料と、焼結助剤とを、水等の分散媒体に混合したスラリー１０を、底部に濾過部１２及び脱水吸引口１３が設けられた容器１１内に入れ、脱水吸引口１３から分散媒体を吸引して、図５（ｂ）に示す様な脱水体１４を形成する。次いでこの脱水体１４を加熱して乾燥・焼結し、多孔質プレフォーム２５が形成される。そして、この多孔質プレフォーム２５を、図５（ｃ）に示す様に、金型１５の下型１６の凹部にセットし、アルミニウム等の溶湯２１（後述する図１、２参照）を注入用ピストン１７により加圧注入して上記多孔質プレフォーム２５に含浸させ、この溶湯２１を凝固させる事により、ロータ素材を得る。尚、このロータ素材は、金型１５から取り出した後、余分なアルミニウム合金部分を除去する為の旋削加工、孔あけの為の切削加工等の機械加工を施して、前述の図４に示した様なロータ１とする。
【０００６】
又、特許文献２には、上述の方法とは別の方法により、アルミニウム合金を金属基とした軽合金基複合材料により、ロータ１を造る事が提案されている。上記特許文献２に記載された技術は、図６に示す様に、か焼アルミナ粉末と粉砕アルミナ粉末とを所定配分比で混合した混合粉末の原料９にバインダを混入したものを、金型２２の下型２３に投入し、次いで、これを加熱した後、上型２４を下降させこの原料９を加圧する事により、図７に示す様な形状を有する、セラミックス多孔質体である、多孔質プレフォーム２５を得る。次いで、この多孔質プレフォーム２５を離型し、図８に示す様に別の金型１９の凹部２０に入れ、この別の金型１９と共に、浸透炉に入れる。そして、この凹部２０内にアルミニウム合金の溶湯２１を注湯して上記多孔質プレフォーム２５に浸透させ、この溶湯２１を凝固させる事により、ロータ素材を得る。何れにしても、上述した各方法により造られたロータ１は軽合金基複合材料製となる為、軽量化を図れると共に、安定した制動力を長期間に亙り得られる可能性がある。
【０００７】
但し、この様な各方法によりロータ１を造る場合、次の様な問題がある。
（１） 多孔質プレフォーム２５を得た後、容器１１又は金型２２から取り出し、別の金型１５、１９に搬送するまでの間に、この多孔質プレフォーム２５の形状が崩れる可能性がある。この様な形状の崩れは、製品の歩留りが悪化する原因となる。特に、ロータ１を構成する摺動用ディスク部６に於いて、外周縁部等、一部が欠落する等により、形状の崩れが生じ易くなる。
【０００８】
（２） 軽合金基複合材料製の部材は切削性が低下する為、ロータ１全体を軽合金基複合材料製とする場合には、摺動用ディスク部６の旋削加工等の他に、取付部７に機械加工を施す作業が面倒になり、この機械加工に長時間を要する。即ち、この取付部７のうち、ハブユニットのフランジ面に突き当てる取付面は、旋削加工等の機械加工により、回転中心に対し直角な平坦面とする必要がある。又、上記取付部７の円周方向複数個所には、上記フランジ面に結合する為のスタッド挿通用の通孔８、８を切削加工により形成する必要がある。従って、上記ロータ１の加工コストが嵩む可能性がある。例えば、上記取付部７中のセラミックスの含有率に比例して、この取付部７の側面に機械加工を施す時間が長くなる。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１０４１４７号公報
【特許文献２】特開平９−２７９２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明のディスクブレーキ用ロータの製造方法は、軽量化を図れる、少なくとも一部を軽合金基複合材料製とした構造で、上述の様な問題を解消すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のディスクブレーキ用ロータの製造方法は何れも、摺動用ディスク部と、この摺動用ディスク部の内径側に設けられた取付部とを備えたディスクブレーキ用ロータを製造する方法に関する。
【００１２】
特に、請求項１に記載したディスクブレーキ用ロータの製造方法に於いては、一方の型内に原料を投入し、他方の型でこの原料を加圧して上記摺動用ディスク部のプレフォームを成形した後、この一方の型を、内側にこのプレフォームを入れたままの状態で、溶融した軽合金をこの一方の型内に注湯しこのプレフォームに浸透させる工程を有する。
【００１３】
又、請求項３に記載したディスクブレーキ用ロータの製造方法に於いては、下型の上記摺動用ディスク部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第一の押型でこの原料を加圧してこの摺動用ディスク部の多孔質プレフォームである外側プレフォームを成形した後、上記下型に上型を嵌合させた状態で、上記取付部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第二の押型でこの原料を加圧して、上記外側プレフォームの内径側に上記取付部の多孔質プレフォームである内側プレフォームを一体成形し、上記下型と上型とを、内側にこれら外側、内側両プレフォームを入れたままの状態で、浸透炉に入れ、溶融した軽合金をこれら下型及び上型の内側に注湯しこれら外側、内側両プレフォームに浸透させる工程を有する。
【００１４】
又、請求項４に記載したディスクブレーキ用ロータの製造方法に於いては、下型の上記取付部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第一の押型でこの原料を加圧してこの取付部の多孔質プレフォームである内側プレフォームを成形した後、上記下型に上型を嵌合させた状態で、上記摺動用ディスク部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第二の押型でこの原料を加圧して、上記内側プレフォームの外径側に上記摺動用ディスク部の多孔質プレフォームである外側プレフォームを一体成形し、上記下型と上型とを、内側にこれら内側、外側両プレフォームを入れたままの状態で、浸透炉に入れ、溶融した軽合金をこれら下型及び上型の内側に注湯しこれら内側、外側両プレフォームに浸透させる工程を有する。
【発明の効果】
【００１５】
上述の様に構成する本発明のディスクブレーキ用ロータの製造方法によれば、少なくとも摺動用ディスク部が、軽合金を金属基とする軽合金基複合材料製となる為、ロータを鋳鉄製とする場合よりも軽量にでき、しかもこのロータを組み込んだディスクブレーキの安定した制動力を長期間に亙り得られる。しかも、多孔質プレフォームに溶融した軽合金を浸透させる場合に、この多孔質プレフォームを容器又は金型から取り出した（離型等した）後、別の金型に搬送する必要がなくなる。この為、この多孔質プレフォーム、特に摺動用ディスク部等に形状の崩れが生じる事を防止でき、製品の歩留りの向上を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上述の請求項１に記載した構成を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、摺動用ディスク部の内径側に、軽合金製の取付部を一体成形する。
この好ましい構成によれば、ロータを組み込んだディスクブレーキの制動力及び耐久性を確保しつつ、ロータ全体でのセラミックスの使用量を抑える事ができ、製造コストの低減を図れる。又、機械加工を施すべき取付部は、軽合金基複合材料ではない軽合金により構成しているので、この取付部に対する機械加工を容易に行なえて、製造コストをより低減できる。又、多孔質プレフォームを得る為の加圧作業は、１回のみと少なくできる。
【００１７】
又、上述の請求項３又は請求項４に記載した構成を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した様に、取付部のセラミックスの含有率が摺動用ディスク部のセラミックスの含有率よりも低くなる様に、これら取付部と摺動用ディスク部とを一体成形する。
この好ましい構成によれば、ロータを組み込んだディスクブレーキの制動力及び耐久性を確保しつつ、ロータ全体でのセラミックスの使用量を抑える事ができ、製造コストの低減を図れる。又、機械加工を施すべき取付部は、セラミックスの含有率が低くなるので、この取付部に対する機械加工を容易に行なえて、製造コストをより低減できる。尚、この様な好ましい構成の場合には、多孔質プレフォームを得る為の加圧作業は、摺動用ディスク部と取付部との多孔質プレフォームを得る為の２回となる。
【実施例１】
【００１８】
図１は、請求項１、２に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例の場合には、前述の図４に示したものと同様の形状を有するロータ１を製造する。この為に、本実施例の場合には、下型２６と、上型２７と、型枠２８とから成る、金型２９を使用する。このうちの下型２６は、円形の凹部３０の中央部にこの凹部３０と同心の円形の凸部３１を設ける事により、内側に環状凹溝３２を形成している。又、上記上型２７は、互いに同心の外側円筒部３３と内側円筒部３４とを円輪部３５により連結して成る、段付の有底円筒状で、この外側円筒部３３を上記下型２６を構成する筒部３６に外嵌自在としている。又、上記内側円筒部３４の内径を、この下型２６の凸部３１の外径よりも大きくしている。従って、上記下型２６に上型２７を、上記外側円筒部３３が上記筒部３６に外嵌される様に組み合わせた状態で、上記内側円筒部３４の内周面と凸部３１の外周面との間に環状空間が形成される。又、上記上型２５の深さ寸法Ｌ1 ｛図１（ｄ）｝を、上記凸部３１の軸方向寸法Ｌ2 ｛図１（ｄ）｝よりも大きくしている。更に、上記円輪部３５の円周方向複数個所に第一の湯口３７、３７を、上記内側円筒部３４の一端を塞ぐ上板部３８の中心部に第二の湯口３９を、それぞれ形成している。又、上記型枠２８は、円筒状で、上記上型２７の円輪部３５の上面の外周縁部に載置自在としている。
【００１９】
上記ロータ１を製造する場合には、先ず、図１（ａ）に示す様に、上記金型２９を構成する下型２６を設置し、この下型２６の環状凹溝３２内に、セラミックス多孔質体の原料４０を投入する。本実施例の場合、この原料４０として、アルミナ（Al2 Ｏ3 ）粉末にバインダを混入したものを使用する。このバインダは、後述する多孔質プレフォーム４２の強度向上を図る為のもので、ポリマーバインダの如き有機バインダ等である。尚、本実施例の場合と異なり、上記原料４０は、アルミナの１種の粉末以外に、アルミナ、炭化珪素（SiＣ）等から選択される１種のセラミックス粉末又は２種以上のセラミックス粉末の混合でも良い。又、原料４０を下型２６に投入後、同図（ｂ）に示す様に、押型４１を上記下型２６に向け下降させる事により、上記原料を６００ｋPaの成形面圧で加圧して、上記ロータ１を構成する摺動用ディスク部６の多孔質プレフォーム（予備成形体）４２を成形する。
【００２０】
この様にして摺動用ディスク部６の多孔質プレフォーム４２を成形したならば、上記押型４１を上昇させ、同図（ｃ）に示す様に、上記下型２６に上記上型２７を、この下型２６の筒部３６にこの上型２７の外側円筒部３３が嵌合する様に組み合わせる。次いで、この上型２７の円輪部３５の上面の外周縁部に、上記型枠２８｛図１（ｄ）｝を、上記上型２７及び下型２６と同心になる様に載置する。そしてこの状態で、同図（ｄ）に示す様に、これら型枠２８と上型２７と下型２６とを、内側に上記多孔質プレフォーム４２を入れたままの状態で浸透炉１８に入れる。そして、この浸透炉１８内で、約８００℃の温度の下、窒素ガス雰囲気中で、上記型枠２８の内周面と上記上型２７の内側円筒部３４の外周面との間の環状空間に、溶融したアルミニウム合金の溶湯２１を注湯する。この溶湯２１は、上記上型２７の円輪部３５に形成した各第一の湯口３７、３７を通じて、上記多孔質プレフォーム４２を設置した空間部分に入り込む。そして、この状態で４時間放置する。これにより、上記溶湯２１が上記多孔質プレフォーム４２に浸透され、この多孔質プレフォーム４２の孔部内に含浸された状態となっている。この結果、アルミニウム合金基複合材料製の摺動用ディスク部６｛図１（ｅ）｝が仮成形される。
【００２１】
上記浸透が完了したならば、上記上型２７と下型２６と型枠２８とを、内側に上記摺動用ディスク部６を入れたままの状態で上記浸透炉１８から取り出す。そして、同図（ｅ）に示す様に、上記上型２７の上板部３８に形成した第二の湯口３９を通じて、この上型２７の内側でロータ１の取付部７（図４参照）を成形すべき部分に、溶融したアルミニウム合金の溶湯２１を注湯し、この上型２７の内側に充填し固化させる。これにより、上記摺動用ディスク部６の片面の内径寄り部分に、アルミニウム合金製の取付部７が一体成形され、ロータ素材となる。このロータ素材は、上記下型２６及び上型２７を切削加工して除去した後、上記取付部７に、余分なアルミニウム合金を除去する為の旋削加工、中心孔４３、及び、スタッド挿通用の通孔８（図４参照）を形成する為の孔あけ等の機械加工を施して、ロータ１の完成品とする。尚、下型２６及び上型２７は、板厚２．６mm程度の鋼板をプレス成形したものである。
【００２２】
上述の様に構成する本実施例のディスクブレーキ用ロータの製造方法によれば、ロータ１を軽量にでき、しかもこのロータ１を組み込んだディスクブレーキの安定した制動力を長期間に亙り得られる。
即ち、全体を、何れも鋳鉄に比べて遥かに軽量な材料である、軽合金基複合材料に相当するアルミニウム合金基複合材料と、軽合金に相当するアルミニウム合金とにより造っている。この為、全体としても、ロータ１を鋳鉄製とする場合よりも軽量なロータ１を得られる。従って、重量の低減、特にばね下荷重の低減による、自動車の走行性能並びに燃費性能の向上を図れる。
【００２３】
又、制動時にパッド５（図３参照）のライニングにより、強く押される摺動用ディスク部６は、アルミナのセラミックス多孔質体中に溶融したアルミニウム合金を浸透し固化させた、軽合金基複合材料製としている。この軽合金基複合材料は、耐圧縮性を有する硬い材料である為、制動時にも上記摺動用ディスク部６の側面が凹みにくくなる。従って、制動の繰り返しによってこの摺動用ディスク部６が塑性変形する事を防止して、安定した制動力を長期間に亙って得られる。
【００２４】
しかも、本実施例の場合には、前述した従来のロータ１の製造方法の場合と異なり、多孔質プレフォーム４２に溶融したアルミニウム合金を浸透させる場合に、この多孔質プレフォーム４２を金型２９から取り出した（離型した）後、別の金型に搬送する必要がなくなる。この為、多孔質プレフォーム４２を離型した後、別の金型に搬送するまでの間に、この多孔質プレフォーム４２、特に摺動用ディスク部６等に、形状の崩れが生じる事を防止できる。即ち、本実施例の場合には、多孔質プレフォーム４２を成形した後、下型２６から離型する事なく、この下型２６に上型２７及び型枠２８を組み合わせたままの状態で、浸透炉１８に搬送し、上記多孔質プレフォーム４２中に溶融したアルミニウム合金を浸透させる。この為、この多孔質プレフォーム４２を成形後、この多孔質プレフォーム４２を離型し、上記下型２６とは別の金型に搬送する事がなく、この搬送の際に上記多孔質プレフォーム４２の形状に崩れが生じる事を防止できる。この結果、本実施例の場合には、製品の歩留りの向上を図れる。
【００２５】
更に、本実施例の場合には、上記摺動用ディスク部６の内径側に、アルミニウム合金基複合材料ではない、単なるアルミニウム合金製の取付部７を一体成形している。この為、ロータ１を組み込んだディスクブレーキの制動力及び耐久性を確保しつつ、ロータ１全体でのセラミックス（アルミナ）の使用量を抑える事ができ、製造コストの低減を図れる。しかも、上記取付部７に施す、表面切削、孔あけ等の機械加工を容易に行なえて、製造コストが嵩む事を防止できる。即ち、この取付部７の片側面（図４の奥側面）は、ハブユニットの取付フランジに精度良く結合固定する為に、他側面（図４の表側面）は車輪のホイールをがたつきなく取り付ける為に、何れも旋削加工等により、回転中心に対し直交する平坦面に仕上げる必要がある。又、上記取付部７には、中心部に中心孔４３を、円周方向複数個所にスタッド挿通用の通孔８、８を、それぞれ打ち抜き、ボール盤を使用した切削加工等の機械加工により形成する必要がある。本実施例の場合、この様な旋削加工等の機械加工を施すべき取付部７は、単なるアルミニウム合金製である為、これら各加工を容易に行なえる。この為、ロータ１の製造コストを、より低減できる。又、多孔質プレフォーム４２を得る為の加圧作業を、１回のみと少なくできる。
【実施例２】
【００２６】
次に、図２は、請求項３、５に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、２回の加圧作業により、セラミックス多孔質体である外側プレフォーム４４の内径側に、やはりセラミックス多孔質体である内側プレフォーム４５を一体成形した後、浸透炉１８内で、上記両プレフォーム４４、４５に、溶融したアルミニウム合金を浸透させる。又、本実施例の場合には、金型２９として、型枠２８（図１参照）を使用しない。その代わりに、この金型２９を構成する上型２７ａとして、上板部３８（図１参照）がない筒状のものを使用する。又、この上型２７ａを構成する円輪部３５には、第一の湯口３７（図１参照）を形成していない。
【００２７】
この様な金型２９を使用してロータ１（図４）を製造する本実施例の場合には、先ず、図２（ａ）に示す様に、金型２９を構成する下型２６の環状凹部３２内に、上述の実施例１の場合と同様の、セラミックス多孔質体の原料４０を投入する。次いで、同図（ｂ）に示す様に、第一の押型４１により、この原料４０を、成形面圧６００ｋPaで加圧して、摺動用ディスク部６の多孔質プレフォームである、外側プレフォーム４４を成形する。この際、上記原料４０の粒径を規制する等により、この外側プレフォーム４４の空隙率を約７０％とする。次いで、同図（ｃ）（ｄ）に示す様に、上記下型２６に上型２７ａを嵌合させた状態で、この上型２７ａの内側に上方から、上記セラミックス多孔質体の原料４０を再投入する。この際、この原料４０の最上端が、下型２６の凸部３１の上面と上記上型２７ａの内側円筒部３４の上端開口との間の中間位置に位置する様にする。そして、同図（ｅ）に示す様に、第二の押型４６により、この原料４０を、成形面圧４００ｋPaで加圧して、取付部７（図４）の多孔質プレフォームである、内側プレフォーム４５を、上記外側プレフォーム４４の内径側に一体成形する。この際、この内側プレフォーム４５の原料４０の粒径を規制する等により、この内側プレフォーム４５の空隙率を約８５％と、上記外側プレフォーム４４の空隙率（約７０％）よりも大きくする。
【００２８】
次いで、上記第二の押型４６を上昇させた後、同図（ｆ）に示す様に、上記上型２７ａ及び下型２６を、内側に上記内側、外側両プレフォーム４５、４４を入れたままの状態で、浸透炉１８に搬送し、この浸透炉１８内で、約８００℃の温度の下、窒素ガス雰囲気中で、上記上型２７ａの内側円筒部３４の内側に、上方から溶融したアルミニウム合金の溶湯２１を注湯する。そして、この状態で５時間放置して、上記各プレフォーム４５、４４にこの溶融したアルミニウム合金を浸透させて、ロータ素材を得る。この結果、外側プレフォーム４４よりも空隙率が大きい内側プレフォーム４５には、この外側プレフォーム４４よりも多くのアルミニウム合金が含浸される。そして、この内側プレフォーム４５により構成される取付部７に、セラミックス（アルミナ）が約１５％の含有率で含有され、上記外側プレフォーム４４により構成される摺動用ディスク部６に、セラミックス（アルミナ）が約３０％の含有率で含有される。この為、上記取付部７のセラミックスの含有率は、上記摺動用ディスク部６のセラミックスの含有率よりも低くなる。この様にして各プレフォーム４５、４４へのアルミニウム合金の浸透が完了したならば、上記ロータ素材を上記上型２７ａ及び下型２６ごと浸透炉１８内から取り出す。このロータ素材は、上記下型２６及び上型２７を切削加工して除去した後、取付部７に、余分なアルミニウム合金を除去する為の旋削加工、中心孔４３（図４）、及び、スタッド挿通用の通孔８（図４）を形成する為の孔あけ等の機械加工を施して、ロータ１の完成品とする。尚、下型２６及び上型２７ａは、実施例１の場合と同様に、板厚２．６mm程度の鋼板をプレス成形している。
【００２９】
上述の様に構成される本実施例の場合も、前述の実施例１の場合と同様に、ロータ１を軽量にでき、しかもこのロータ１を組み込んだディスクブレーキの安定した制動力を長期間に亙り得られる。しかも、外側、内側両プレフォーム４４、４５に溶融したアルミニウム合金を浸透させる為に、これら両プレフォーム４４、４５を金型２９から取り出した（離型した）後、別の金型に搬送する必要がなくなる。この為、製品の歩留りの向上を図れる。
【００３０】
更に、本実施例の場合には、取付部７のセラミックス（アルミナ）の含有率が、摺動用ディスク部６のセラミックス（アルミナ）の含有率よりも低くなる。この為、ロータ１を組み込んだディスクブレーキの制動力及び耐久性を確保しつつ、ロータ１全体でのセラミックスの使用量を抑える事ができ、製造コストの低減を図れる。又、機械加工を施すべき取付部７は、セラミックスの含有率が低くなるので、この取付部７に対する機械加工を容易に行なえて、製造コストをより低減できる。
その他の構成及び作用に就いては、前述の実施例１の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【実施例３】
【００３１】
尚、図示は省略するが、請求項４に対応する構成（実施例３）として、上述の図２に示した実施例２で、外側プレフォームと内側プレフォームとの成形する順番を逆にする事もできる。即ち、この場合には、先ず、金型を構成する下型の一部で取付部７（図４）を成形すべき部分に、アルミナ粉末等のセラミックス多孔質体の原料を投入し、第一の押型でこの原料を加圧してこの取付部７の多孔質プレフォームである内側プレフォームを成形する。次いで、上記下型に上型を嵌合させた状態で、摺動用ディスク部６（図４）を成形すべき部分に、アルミナ粉末等のセラミックス多孔質体の原料を投入し、第二の押型でこの原料を加圧して、上記内側プレフォームの外径側に上記摺動用ディスク部６の多孔質プレフォームである外側プレフォームを一体成形する。そして、上記下型と上型とを、内側にこれら内側、外側両プレフォームを入れたままの状態で、浸透炉に入れ、溶融したアルミニウム合金等の軽合金をこれら下型及び上型の内側に注湯しこれら内側、外側両プレフォームに浸透させる。この様な構成の場合も、上述の実施例２の場合と同様に、内側、外側両プレフォームに溶融した軽合金を浸透させる為に、これら両プレフォームを金型から取り出した（離型した）後、別の金型に搬送する必要がなくなる。そして、これにより、製品の歩留りの向上を図れる。
尚、従来の多孔質プレフォーム２５の製造方法では、前述の離型時のプレフォーム２５の強度を確保する為、通常、摺動用ディスクブレーキ部６の片面に２、３mm程度の余肉を付けていた。但し、上述した本発明の実施例１〜３では、下型２６及び上型２７、２７ａから多孔質プレフォームを離型する事はないので、特に摺動用ディスクブレーキ部６等に、形状の崩れが生じる事を防止できる。この為、上記摺動用ディスク部６の片面での余肉を１mm程度と少なくできる。従って、軽合金基複合材料製のロータ素材の切削加工代を減らす事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１のロータの製造方法を、工程順に示す断面図。
【図２】同実施例２のロータの製造方法を、工程順に示す断面図。
【図３】ディスクブレーキの部分断面図。
【図４】ロータの１例の斜視図。
【図５】ロータを製造する為の従来方法の第１例を、工程順に示す断面図。
【図６】同第２例で、多孔質プレフォームの原料を加圧する直前の状態を示す断面図。
【図７】同じく多孔質プレフォームを成形した状態を示す断面図。
【図８】同じく多孔質プレフォームにアルミニウム合金を浸透させる状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１ ロータ
２ シリンダボデー
３ シリンダ
４ ピストン
５ パッド
６ 摺動用ディスク部
７ 取付部
８ 通孔
９ 原料
１０ スラリー
１１ 容器
１２ 濾過部
１３ 脱水吸引口
１４ 脱水体
１５ 金型
１６ 下型
１７ 注入用ピストン
１８ 浸透炉
１９ 金型
２０ 凹部
２１ 溶湯
２２ 金型
２３ 下型
２４ 上型
２５ 多孔質プレフォーム
２６ 下型
２７、２７ａ 上型
２８ 型枠
２９ 金型
３０ 凹部
３１ 凸部
３２ 環状凹溝
３３ 外側円筒部
３４ 内側円筒部
３５ 円輪部
３６ 筒部
３７ 第一の湯口
３８ 上板部
３９ 第二の湯口
４０ 原料
４１ 押型
４２ 多孔質プレフォーム
４３ 中心孔
４４ 外側プレフォーム
４５ 内側プレフォーム
４６ 第二の押型
【技術分野】
【０００１】
この発明に係るディスクブレーキ用ロータの製造方法は、自動車の制動に使用するディスクブレーキに組み込んだ状態で使用するロータのうち、軽量化を目的として使用される、少なくとも一部を軽合金基複合材料｛ＭＭＣ（metal matrix composite）｝製とするロータの製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の制動を行なう為の制動装置としてディスクブレーキが、従来から広く使用されている。図３は、一般的なディスクブレーキを示している。車輪と共に回転するロータ１を挟む様にして懸架装置に支持するシリンダボデー２に設けたシリンダ３にはピストン４を、油密に嵌装している。制動時にはこのシリンダ３内に圧油を送り込み、上記ロータ１の両側に設けた１対のパッド５、５を、このロータ１の両側面に押し付ける。
【０００３】
この様なディスクブレーキを構成するロータ１として従来から、図４に示す様な構造が使用されている。このロータ１は、外径側に設けられた円輪状の摺動用ディスク部６と、この摺動用ディスク部６の片面の内周縁部にこの摺動用ディスク部６と同心に結合した取付部７とを備える。この取付部７は、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。又、この取付部７の円周方向等間隔４個所位置に、通孔８、８を形成している。ロータ１を、車輪を懸架装置に回転自在に支持する為の図示しないハブユニットに取り付ける場合には、このハブユニットのフランジに固定したスタッドの先端部で、上記ロータ１の通孔８、８に挿通し、車輪を構成するホイールの通孔に挿通させた部分にナットを結合する事により、上記フランジに上記ロータ１を結合固定する。自動車の走行時には、このロータ１が車輪と共に回転する。
【０００４】
上述の様なロータ１は従来は一般的に、鋳鉄製としていた。鋳鉄製のロータ１は、十分な制動力及び耐久性を得られる反面、重量が嵩む。一方、このロータ１は、懸架装置を構成するばねよりも車輪側に設けられる、所謂ばね下荷重になる為、少しの重量増大も、乗り心地や走行安定性を中心とする走行性能に悪影響を及ぼす。この為従来から、ロータ１をアルミニウム合金等の軽合金製とする事が考えられている。但し、一般的な軽合金は、鋳鉄に比べて軟らかく、又、溶融温度も低い為、そのままでは制動力及び耐久性確保の面から、実用的なロータ１を得る事はできない。
【０００５】
これに対して従来から、アルミニウム合金等の軽合金を金属基とした軽合金基複合材料｛ＭＭＣ（metal matrix composite）｝により、ロータ１を造る事が考えられている。例えば、特許文献１に記載された技術は、図５（ａ）に示す様に、TiＯ2 粒子、セラミックス短繊維及び（又は）ウィスカ、SiＣ粒子を含む硬質材料と、焼結助剤とを、水等の分散媒体に混合したスラリー１０を、底部に濾過部１２及び脱水吸引口１３が設けられた容器１１内に入れ、脱水吸引口１３から分散媒体を吸引して、図５（ｂ）に示す様な脱水体１４を形成する。次いでこの脱水体１４を加熱して乾燥・焼結し、多孔質プレフォーム２５が形成される。そして、この多孔質プレフォーム２５を、図５（ｃ）に示す様に、金型１５の下型１６の凹部にセットし、アルミニウム等の溶湯２１（後述する図１、２参照）を注入用ピストン１７により加圧注入して上記多孔質プレフォーム２５に含浸させ、この溶湯２１を凝固させる事により、ロータ素材を得る。尚、このロータ素材は、金型１５から取り出した後、余分なアルミニウム合金部分を除去する為の旋削加工、孔あけの為の切削加工等の機械加工を施して、前述の図４に示した様なロータ１とする。
【０００６】
又、特許文献２には、上述の方法とは別の方法により、アルミニウム合金を金属基とした軽合金基複合材料により、ロータ１を造る事が提案されている。上記特許文献２に記載された技術は、図６に示す様に、か焼アルミナ粉末と粉砕アルミナ粉末とを所定配分比で混合した混合粉末の原料９にバインダを混入したものを、金型２２の下型２３に投入し、次いで、これを加熱した後、上型２４を下降させこの原料９を加圧する事により、図７に示す様な形状を有する、セラミックス多孔質体である、多孔質プレフォーム２５を得る。次いで、この多孔質プレフォーム２５を離型し、図８に示す様に別の金型１９の凹部２０に入れ、この別の金型１９と共に、浸透炉に入れる。そして、この凹部２０内にアルミニウム合金の溶湯２１を注湯して上記多孔質プレフォーム２５に浸透させ、この溶湯２１を凝固させる事により、ロータ素材を得る。何れにしても、上述した各方法により造られたロータ１は軽合金基複合材料製となる為、軽量化を図れると共に、安定した制動力を長期間に亙り得られる可能性がある。
【０００７】
但し、この様な各方法によりロータ１を造る場合、次の様な問題がある。
（１） 多孔質プレフォーム２５を得た後、容器１１又は金型２２から取り出し、別の金型１５、１９に搬送するまでの間に、この多孔質プレフォーム２５の形状が崩れる可能性がある。この様な形状の崩れは、製品の歩留りが悪化する原因となる。特に、ロータ１を構成する摺動用ディスク部６に於いて、外周縁部等、一部が欠落する等により、形状の崩れが生じ易くなる。
【０００８】
（２） 軽合金基複合材料製の部材は切削性が低下する為、ロータ１全体を軽合金基複合材料製とする場合には、摺動用ディスク部６の旋削加工等の他に、取付部７に機械加工を施す作業が面倒になり、この機械加工に長時間を要する。即ち、この取付部７のうち、ハブユニットのフランジ面に突き当てる取付面は、旋削加工等の機械加工により、回転中心に対し直角な平坦面とする必要がある。又、上記取付部７の円周方向複数個所には、上記フランジ面に結合する為のスタッド挿通用の通孔８、８を切削加工により形成する必要がある。従って、上記ロータ１の加工コストが嵩む可能性がある。例えば、上記取付部７中のセラミックスの含有率に比例して、この取付部７の側面に機械加工を施す時間が長くなる。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１０４１４７号公報
【特許文献２】特開平９−２７９２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明のディスクブレーキ用ロータの製造方法は、軽量化を図れる、少なくとも一部を軽合金基複合材料製とした構造で、上述の様な問題を解消すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のディスクブレーキ用ロータの製造方法は何れも、摺動用ディスク部と、この摺動用ディスク部の内径側に設けられた取付部とを備えたディスクブレーキ用ロータを製造する方法に関する。
【００１２】
特に、請求項１に記載したディスクブレーキ用ロータの製造方法に於いては、一方の型内に原料を投入し、他方の型でこの原料を加圧して上記摺動用ディスク部のプレフォームを成形した後、この一方の型を、内側にこのプレフォームを入れたままの状態で、溶融した軽合金をこの一方の型内に注湯しこのプレフォームに浸透させる工程を有する。
【００１３】
又、請求項３に記載したディスクブレーキ用ロータの製造方法に於いては、下型の上記摺動用ディスク部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第一の押型でこの原料を加圧してこの摺動用ディスク部の多孔質プレフォームである外側プレフォームを成形した後、上記下型に上型を嵌合させた状態で、上記取付部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第二の押型でこの原料を加圧して、上記外側プレフォームの内径側に上記取付部の多孔質プレフォームである内側プレフォームを一体成形し、上記下型と上型とを、内側にこれら外側、内側両プレフォームを入れたままの状態で、浸透炉に入れ、溶融した軽合金をこれら下型及び上型の内側に注湯しこれら外側、内側両プレフォームに浸透させる工程を有する。
【００１４】
又、請求項４に記載したディスクブレーキ用ロータの製造方法に於いては、下型の上記取付部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第一の押型でこの原料を加圧してこの取付部の多孔質プレフォームである内側プレフォームを成形した後、上記下型に上型を嵌合させた状態で、上記摺動用ディスク部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第二の押型でこの原料を加圧して、上記内側プレフォームの外径側に上記摺動用ディスク部の多孔質プレフォームである外側プレフォームを一体成形し、上記下型と上型とを、内側にこれら内側、外側両プレフォームを入れたままの状態で、浸透炉に入れ、溶融した軽合金をこれら下型及び上型の内側に注湯しこれら内側、外側両プレフォームに浸透させる工程を有する。
【発明の効果】
【００１５】
上述の様に構成する本発明のディスクブレーキ用ロータの製造方法によれば、少なくとも摺動用ディスク部が、軽合金を金属基とする軽合金基複合材料製となる為、ロータを鋳鉄製とする場合よりも軽量にでき、しかもこのロータを組み込んだディスクブレーキの安定した制動力を長期間に亙り得られる。しかも、多孔質プレフォームに溶融した軽合金を浸透させる場合に、この多孔質プレフォームを容器又は金型から取り出した（離型等した）後、別の金型に搬送する必要がなくなる。この為、この多孔質プレフォーム、特に摺動用ディスク部等に形状の崩れが生じる事を防止でき、製品の歩留りの向上を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上述の請求項１に記載した構成を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、摺動用ディスク部の内径側に、軽合金製の取付部を一体成形する。
この好ましい構成によれば、ロータを組み込んだディスクブレーキの制動力及び耐久性を確保しつつ、ロータ全体でのセラミックスの使用量を抑える事ができ、製造コストの低減を図れる。又、機械加工を施すべき取付部は、軽合金基複合材料ではない軽合金により構成しているので、この取付部に対する機械加工を容易に行なえて、製造コストをより低減できる。又、多孔質プレフォームを得る為の加圧作業は、１回のみと少なくできる。
【００１７】
又、上述の請求項３又は請求項４に記載した構成を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した様に、取付部のセラミックスの含有率が摺動用ディスク部のセラミックスの含有率よりも低くなる様に、これら取付部と摺動用ディスク部とを一体成形する。
この好ましい構成によれば、ロータを組み込んだディスクブレーキの制動力及び耐久性を確保しつつ、ロータ全体でのセラミックスの使用量を抑える事ができ、製造コストの低減を図れる。又、機械加工を施すべき取付部は、セラミックスの含有率が低くなるので、この取付部に対する機械加工を容易に行なえて、製造コストをより低減できる。尚、この様な好ましい構成の場合には、多孔質プレフォームを得る為の加圧作業は、摺動用ディスク部と取付部との多孔質プレフォームを得る為の２回となる。
【実施例１】
【００１８】
図１は、請求項１、２に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例の場合には、前述の図４に示したものと同様の形状を有するロータ１を製造する。この為に、本実施例の場合には、下型２６と、上型２７と、型枠２８とから成る、金型２９を使用する。このうちの下型２６は、円形の凹部３０の中央部にこの凹部３０と同心の円形の凸部３１を設ける事により、内側に環状凹溝３２を形成している。又、上記上型２７は、互いに同心の外側円筒部３３と内側円筒部３４とを円輪部３５により連結して成る、段付の有底円筒状で、この外側円筒部３３を上記下型２６を構成する筒部３６に外嵌自在としている。又、上記内側円筒部３４の内径を、この下型２６の凸部３１の外径よりも大きくしている。従って、上記下型２６に上型２７を、上記外側円筒部３３が上記筒部３６に外嵌される様に組み合わせた状態で、上記内側円筒部３４の内周面と凸部３１の外周面との間に環状空間が形成される。又、上記上型２５の深さ寸法Ｌ1 ｛図１（ｄ）｝を、上記凸部３１の軸方向寸法Ｌ2 ｛図１（ｄ）｝よりも大きくしている。更に、上記円輪部３５の円周方向複数個所に第一の湯口３７、３７を、上記内側円筒部３４の一端を塞ぐ上板部３８の中心部に第二の湯口３９を、それぞれ形成している。又、上記型枠２８は、円筒状で、上記上型２７の円輪部３５の上面の外周縁部に載置自在としている。
【００１９】
上記ロータ１を製造する場合には、先ず、図１（ａ）に示す様に、上記金型２９を構成する下型２６を設置し、この下型２６の環状凹溝３２内に、セラミックス多孔質体の原料４０を投入する。本実施例の場合、この原料４０として、アルミナ（Al2 Ｏ3 ）粉末にバインダを混入したものを使用する。このバインダは、後述する多孔質プレフォーム４２の強度向上を図る為のもので、ポリマーバインダの如き有機バインダ等である。尚、本実施例の場合と異なり、上記原料４０は、アルミナの１種の粉末以外に、アルミナ、炭化珪素（SiＣ）等から選択される１種のセラミックス粉末又は２種以上のセラミックス粉末の混合でも良い。又、原料４０を下型２６に投入後、同図（ｂ）に示す様に、押型４１を上記下型２６に向け下降させる事により、上記原料を６００ｋPaの成形面圧で加圧して、上記ロータ１を構成する摺動用ディスク部６の多孔質プレフォーム（予備成形体）４２を成形する。
【００２０】
この様にして摺動用ディスク部６の多孔質プレフォーム４２を成形したならば、上記押型４１を上昇させ、同図（ｃ）に示す様に、上記下型２６に上記上型２７を、この下型２６の筒部３６にこの上型２７の外側円筒部３３が嵌合する様に組み合わせる。次いで、この上型２７の円輪部３５の上面の外周縁部に、上記型枠２８｛図１（ｄ）｝を、上記上型２７及び下型２６と同心になる様に載置する。そしてこの状態で、同図（ｄ）に示す様に、これら型枠２８と上型２７と下型２６とを、内側に上記多孔質プレフォーム４２を入れたままの状態で浸透炉１８に入れる。そして、この浸透炉１８内で、約８００℃の温度の下、窒素ガス雰囲気中で、上記型枠２８の内周面と上記上型２７の内側円筒部３４の外周面との間の環状空間に、溶融したアルミニウム合金の溶湯２１を注湯する。この溶湯２１は、上記上型２７の円輪部３５に形成した各第一の湯口３７、３７を通じて、上記多孔質プレフォーム４２を設置した空間部分に入り込む。そして、この状態で４時間放置する。これにより、上記溶湯２１が上記多孔質プレフォーム４２に浸透され、この多孔質プレフォーム４２の孔部内に含浸された状態となっている。この結果、アルミニウム合金基複合材料製の摺動用ディスク部６｛図１（ｅ）｝が仮成形される。
【００２１】
上記浸透が完了したならば、上記上型２７と下型２６と型枠２８とを、内側に上記摺動用ディスク部６を入れたままの状態で上記浸透炉１８から取り出す。そして、同図（ｅ）に示す様に、上記上型２７の上板部３８に形成した第二の湯口３９を通じて、この上型２７の内側でロータ１の取付部７（図４参照）を成形すべき部分に、溶融したアルミニウム合金の溶湯２１を注湯し、この上型２７の内側に充填し固化させる。これにより、上記摺動用ディスク部６の片面の内径寄り部分に、アルミニウム合金製の取付部７が一体成形され、ロータ素材となる。このロータ素材は、上記下型２６及び上型２７を切削加工して除去した後、上記取付部７に、余分なアルミニウム合金を除去する為の旋削加工、中心孔４３、及び、スタッド挿通用の通孔８（図４参照）を形成する為の孔あけ等の機械加工を施して、ロータ１の完成品とする。尚、下型２６及び上型２７は、板厚２．６mm程度の鋼板をプレス成形したものである。
【００２２】
上述の様に構成する本実施例のディスクブレーキ用ロータの製造方法によれば、ロータ１を軽量にでき、しかもこのロータ１を組み込んだディスクブレーキの安定した制動力を長期間に亙り得られる。
即ち、全体を、何れも鋳鉄に比べて遥かに軽量な材料である、軽合金基複合材料に相当するアルミニウム合金基複合材料と、軽合金に相当するアルミニウム合金とにより造っている。この為、全体としても、ロータ１を鋳鉄製とする場合よりも軽量なロータ１を得られる。従って、重量の低減、特にばね下荷重の低減による、自動車の走行性能並びに燃費性能の向上を図れる。
【００２３】
又、制動時にパッド５（図３参照）のライニングにより、強く押される摺動用ディスク部６は、アルミナのセラミックス多孔質体中に溶融したアルミニウム合金を浸透し固化させた、軽合金基複合材料製としている。この軽合金基複合材料は、耐圧縮性を有する硬い材料である為、制動時にも上記摺動用ディスク部６の側面が凹みにくくなる。従って、制動の繰り返しによってこの摺動用ディスク部６が塑性変形する事を防止して、安定した制動力を長期間に亙って得られる。
【００２４】
しかも、本実施例の場合には、前述した従来のロータ１の製造方法の場合と異なり、多孔質プレフォーム４２に溶融したアルミニウム合金を浸透させる場合に、この多孔質プレフォーム４２を金型２９から取り出した（離型した）後、別の金型に搬送する必要がなくなる。この為、多孔質プレフォーム４２を離型した後、別の金型に搬送するまでの間に、この多孔質プレフォーム４２、特に摺動用ディスク部６等に、形状の崩れが生じる事を防止できる。即ち、本実施例の場合には、多孔質プレフォーム４２を成形した後、下型２６から離型する事なく、この下型２６に上型２７及び型枠２８を組み合わせたままの状態で、浸透炉１８に搬送し、上記多孔質プレフォーム４２中に溶融したアルミニウム合金を浸透させる。この為、この多孔質プレフォーム４２を成形後、この多孔質プレフォーム４２を離型し、上記下型２６とは別の金型に搬送する事がなく、この搬送の際に上記多孔質プレフォーム４２の形状に崩れが生じる事を防止できる。この結果、本実施例の場合には、製品の歩留りの向上を図れる。
【００２５】
更に、本実施例の場合には、上記摺動用ディスク部６の内径側に、アルミニウム合金基複合材料ではない、単なるアルミニウム合金製の取付部７を一体成形している。この為、ロータ１を組み込んだディスクブレーキの制動力及び耐久性を確保しつつ、ロータ１全体でのセラミックス（アルミナ）の使用量を抑える事ができ、製造コストの低減を図れる。しかも、上記取付部７に施す、表面切削、孔あけ等の機械加工を容易に行なえて、製造コストが嵩む事を防止できる。即ち、この取付部７の片側面（図４の奥側面）は、ハブユニットの取付フランジに精度良く結合固定する為に、他側面（図４の表側面）は車輪のホイールをがたつきなく取り付ける為に、何れも旋削加工等により、回転中心に対し直交する平坦面に仕上げる必要がある。又、上記取付部７には、中心部に中心孔４３を、円周方向複数個所にスタッド挿通用の通孔８、８を、それぞれ打ち抜き、ボール盤を使用した切削加工等の機械加工により形成する必要がある。本実施例の場合、この様な旋削加工等の機械加工を施すべき取付部７は、単なるアルミニウム合金製である為、これら各加工を容易に行なえる。この為、ロータ１の製造コストを、より低減できる。又、多孔質プレフォーム４２を得る為の加圧作業を、１回のみと少なくできる。
【実施例２】
【００２６】
次に、図２は、請求項３、５に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、２回の加圧作業により、セラミックス多孔質体である外側プレフォーム４４の内径側に、やはりセラミックス多孔質体である内側プレフォーム４５を一体成形した後、浸透炉１８内で、上記両プレフォーム４４、４５に、溶融したアルミニウム合金を浸透させる。又、本実施例の場合には、金型２９として、型枠２８（図１参照）を使用しない。その代わりに、この金型２９を構成する上型２７ａとして、上板部３８（図１参照）がない筒状のものを使用する。又、この上型２７ａを構成する円輪部３５には、第一の湯口３７（図１参照）を形成していない。
【００２７】
この様な金型２９を使用してロータ１（図４）を製造する本実施例の場合には、先ず、図２（ａ）に示す様に、金型２９を構成する下型２６の環状凹部３２内に、上述の実施例１の場合と同様の、セラミックス多孔質体の原料４０を投入する。次いで、同図（ｂ）に示す様に、第一の押型４１により、この原料４０を、成形面圧６００ｋPaで加圧して、摺動用ディスク部６の多孔質プレフォームである、外側プレフォーム４４を成形する。この際、上記原料４０の粒径を規制する等により、この外側プレフォーム４４の空隙率を約７０％とする。次いで、同図（ｃ）（ｄ）に示す様に、上記下型２６に上型２７ａを嵌合させた状態で、この上型２７ａの内側に上方から、上記セラミックス多孔質体の原料４０を再投入する。この際、この原料４０の最上端が、下型２６の凸部３１の上面と上記上型２７ａの内側円筒部３４の上端開口との間の中間位置に位置する様にする。そして、同図（ｅ）に示す様に、第二の押型４６により、この原料４０を、成形面圧４００ｋPaで加圧して、取付部７（図４）の多孔質プレフォームである、内側プレフォーム４５を、上記外側プレフォーム４４の内径側に一体成形する。この際、この内側プレフォーム４５の原料４０の粒径を規制する等により、この内側プレフォーム４５の空隙率を約８５％と、上記外側プレフォーム４４の空隙率（約７０％）よりも大きくする。
【００２８】
次いで、上記第二の押型４６を上昇させた後、同図（ｆ）に示す様に、上記上型２７ａ及び下型２６を、内側に上記内側、外側両プレフォーム４５、４４を入れたままの状態で、浸透炉１８に搬送し、この浸透炉１８内で、約８００℃の温度の下、窒素ガス雰囲気中で、上記上型２７ａの内側円筒部３４の内側に、上方から溶融したアルミニウム合金の溶湯２１を注湯する。そして、この状態で５時間放置して、上記各プレフォーム４５、４４にこの溶融したアルミニウム合金を浸透させて、ロータ素材を得る。この結果、外側プレフォーム４４よりも空隙率が大きい内側プレフォーム４５には、この外側プレフォーム４４よりも多くのアルミニウム合金が含浸される。そして、この内側プレフォーム４５により構成される取付部７に、セラミックス（アルミナ）が約１５％の含有率で含有され、上記外側プレフォーム４４により構成される摺動用ディスク部６に、セラミックス（アルミナ）が約３０％の含有率で含有される。この為、上記取付部７のセラミックスの含有率は、上記摺動用ディスク部６のセラミックスの含有率よりも低くなる。この様にして各プレフォーム４５、４４へのアルミニウム合金の浸透が完了したならば、上記ロータ素材を上記上型２７ａ及び下型２６ごと浸透炉１８内から取り出す。このロータ素材は、上記下型２６及び上型２７を切削加工して除去した後、取付部７に、余分なアルミニウム合金を除去する為の旋削加工、中心孔４３（図４）、及び、スタッド挿通用の通孔８（図４）を形成する為の孔あけ等の機械加工を施して、ロータ１の完成品とする。尚、下型２６及び上型２７ａは、実施例１の場合と同様に、板厚２．６mm程度の鋼板をプレス成形している。
【００２９】
上述の様に構成される本実施例の場合も、前述の実施例１の場合と同様に、ロータ１を軽量にでき、しかもこのロータ１を組み込んだディスクブレーキの安定した制動力を長期間に亙り得られる。しかも、外側、内側両プレフォーム４４、４５に溶融したアルミニウム合金を浸透させる為に、これら両プレフォーム４４、４５を金型２９から取り出した（離型した）後、別の金型に搬送する必要がなくなる。この為、製品の歩留りの向上を図れる。
【００３０】
更に、本実施例の場合には、取付部７のセラミックス（アルミナ）の含有率が、摺動用ディスク部６のセラミックス（アルミナ）の含有率よりも低くなる。この為、ロータ１を組み込んだディスクブレーキの制動力及び耐久性を確保しつつ、ロータ１全体でのセラミックスの使用量を抑える事ができ、製造コストの低減を図れる。又、機械加工を施すべき取付部７は、セラミックスの含有率が低くなるので、この取付部７に対する機械加工を容易に行なえて、製造コストをより低減できる。
その他の構成及び作用に就いては、前述の実施例１の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【実施例３】
【００３１】
尚、図示は省略するが、請求項４に対応する構成（実施例３）として、上述の図２に示した実施例２で、外側プレフォームと内側プレフォームとの成形する順番を逆にする事もできる。即ち、この場合には、先ず、金型を構成する下型の一部で取付部７（図４）を成形すべき部分に、アルミナ粉末等のセラミックス多孔質体の原料を投入し、第一の押型でこの原料を加圧してこの取付部７の多孔質プレフォームである内側プレフォームを成形する。次いで、上記下型に上型を嵌合させた状態で、摺動用ディスク部６（図４）を成形すべき部分に、アルミナ粉末等のセラミックス多孔質体の原料を投入し、第二の押型でこの原料を加圧して、上記内側プレフォームの外径側に上記摺動用ディスク部６の多孔質プレフォームである外側プレフォームを一体成形する。そして、上記下型と上型とを、内側にこれら内側、外側両プレフォームを入れたままの状態で、浸透炉に入れ、溶融したアルミニウム合金等の軽合金をこれら下型及び上型の内側に注湯しこれら内側、外側両プレフォームに浸透させる。この様な構成の場合も、上述の実施例２の場合と同様に、内側、外側両プレフォームに溶融した軽合金を浸透させる為に、これら両プレフォームを金型から取り出した（離型した）後、別の金型に搬送する必要がなくなる。そして、これにより、製品の歩留りの向上を図れる。
尚、従来の多孔質プレフォーム２５の製造方法では、前述の離型時のプレフォーム２５の強度を確保する為、通常、摺動用ディスクブレーキ部６の片面に２、３mm程度の余肉を付けていた。但し、上述した本発明の実施例１〜３では、下型２６及び上型２７、２７ａから多孔質プレフォームを離型する事はないので、特に摺動用ディスクブレーキ部６等に、形状の崩れが生じる事を防止できる。この為、上記摺動用ディスク部６の片面での余肉を１mm程度と少なくできる。従って、軽合金基複合材料製のロータ素材の切削加工代を減らす事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１のロータの製造方法を、工程順に示す断面図。
【図２】同実施例２のロータの製造方法を、工程順に示す断面図。
【図３】ディスクブレーキの部分断面図。
【図４】ロータの１例の斜視図。
【図５】ロータを製造する為の従来方法の第１例を、工程順に示す断面図。
【図６】同第２例で、多孔質プレフォームの原料を加圧する直前の状態を示す断面図。
【図７】同じく多孔質プレフォームを成形した状態を示す断面図。
【図８】同じく多孔質プレフォームにアルミニウム合金を浸透させる状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１ ロータ
２ シリンダボデー
３ シリンダ
４ ピストン
５ パッド
６ 摺動用ディスク部
７ 取付部
８ 通孔
９ 原料
１０ スラリー
１１ 容器
１２ 濾過部
１３ 脱水吸引口
１４ 脱水体
１５ 金型
１６ 下型
１７ 注入用ピストン
１８ 浸透炉
１９ 金型
２０ 凹部
２１ 溶湯
２２ 金型
２３ 下型
２４ 上型
２５ 多孔質プレフォーム
２６ 下型
２７、２７ａ 上型
２８ 型枠
２９ 金型
３０ 凹部
３１ 凸部
３２ 環状凹溝
３３ 外側円筒部
３４ 内側円筒部
３５ 円輪部
３６ 筒部
３７ 第一の湯口
３８ 上板部
３９ 第二の湯口
４０ 原料
４１ 押型
４２ 多孔質プレフォーム
４３ 中心孔
４４ 外側プレフォーム
４５ 内側プレフォーム
４６ 第二の押型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動用ディスク部と、この摺動用ディスク部の内径側に設けられた取付部とを備えたディスクブレーキ用ロータの製造方法に於いて、一方の型内に原料を投入し、他方の型でこの原料を加圧して上記摺動用ディスク部のプレフォームを成形した後、この一方の型を、内側にこのプレフォームを入れたままの状態で、溶融した軽合金をこの一方の型内に注湯しこのプレフォームに浸透させる工程を有する事を特徴とするディスクブレーキ用ロータの製造方法。
【請求項２】
摺動用ディスク部の内径側に、軽合金製の取付部を一体成形する、請求項１に記載したディスクブレーキ用ロータの製造方法。
【請求項３】
摺動用ディスク部と、この摺動用ディスク部の内径側に設けられた取付部とを備えたディスクブレーキ用ロータの製造方法に於いて、下型の上記摺動用ディスク部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第一の押型でこの原料を加圧してこの摺動用ディスク部の多孔質プレフォームである外側プレフォームを成形した後、上記下型に上型を嵌合させた状態で、上記取付部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第二の押型でこの原料を加圧して、上記外側プレフォームの内径側に上記取付部の多孔質プレフォームである内側プレフォームを一体成形し、上記下型と上型とを、内側にこれら外側、内側両プレフォームを入れたままの状態で、浸透炉に入れ、溶融した軽合金をこれら下型及び上型の内側に注湯しこれら外側、内側両プレフォームに浸透させる工程を有するディスクブレーキ用ロータの製造方法。
【請求項４】
外径側に設けられた摺動用ディスク部と、この摺動用ディスク部の内径側に設けられた取付部とを備えたディスクブレーキ用ロータの製造方法に於いて、下型の上記取付部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第一の押型でこの原料を加圧してこの取付部の多孔質プレフォームである内側プレフォームを成形した後、上記下型に上型を嵌合させた状態で、上記摺動用ディスク部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第二の押型でこの原料を加圧して、上記内側プレフォームの外径側に上記摺動用ディスク部の多孔質プレフォームである外側プレフォームを一体成形し、上記下型と上型とを、内側にこれら内側、外側両プレフォームを入れたままの状態で、浸透炉に入れ、溶融した軽合金をこれら下型及び上型の内側に注湯しこれら内側、外側両プレフォームに浸透させる工程を有するディスクブレーキ用ロータの製造方法。
【請求項５】
取付部のセラミックスの含有率が摺動用ディスク部のセラミックスの含有率よりも低くなる様に、これら取付部と摺動用ディスク部とを一体成形する、請求項３又は請求項４に記載したディスクブレーキ用ロータの製造方法。
【請求項１】
摺動用ディスク部と、この摺動用ディスク部の内径側に設けられた取付部とを備えたディスクブレーキ用ロータの製造方法に於いて、一方の型内に原料を投入し、他方の型でこの原料を加圧して上記摺動用ディスク部のプレフォームを成形した後、この一方の型を、内側にこのプレフォームを入れたままの状態で、溶融した軽合金をこの一方の型内に注湯しこのプレフォームに浸透させる工程を有する事を特徴とするディスクブレーキ用ロータの製造方法。
【請求項２】
摺動用ディスク部の内径側に、軽合金製の取付部を一体成形する、請求項１に記載したディスクブレーキ用ロータの製造方法。
【請求項３】
摺動用ディスク部と、この摺動用ディスク部の内径側に設けられた取付部とを備えたディスクブレーキ用ロータの製造方法に於いて、下型の上記摺動用ディスク部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第一の押型でこの原料を加圧してこの摺動用ディスク部の多孔質プレフォームである外側プレフォームを成形した後、上記下型に上型を嵌合させた状態で、上記取付部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第二の押型でこの原料を加圧して、上記外側プレフォームの内径側に上記取付部の多孔質プレフォームである内側プレフォームを一体成形し、上記下型と上型とを、内側にこれら外側、内側両プレフォームを入れたままの状態で、浸透炉に入れ、溶融した軽合金をこれら下型及び上型の内側に注湯しこれら外側、内側両プレフォームに浸透させる工程を有するディスクブレーキ用ロータの製造方法。
【請求項４】
外径側に設けられた摺動用ディスク部と、この摺動用ディスク部の内径側に設けられた取付部とを備えたディスクブレーキ用ロータの製造方法に於いて、下型の上記取付部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第一の押型でこの原料を加圧してこの取付部の多孔質プレフォームである内側プレフォームを成形した後、上記下型に上型を嵌合させた状態で、上記摺動用ディスク部を成形すべき部分にセラミックス多孔質体の原料を投入し、第二の押型でこの原料を加圧して、上記内側プレフォームの外径側に上記摺動用ディスク部の多孔質プレフォームである外側プレフォームを一体成形し、上記下型と上型とを、内側にこれら内側、外側両プレフォームを入れたままの状態で、浸透炉に入れ、溶融した軽合金をこれら下型及び上型の内側に注湯しこれら内側、外側両プレフォームに浸透させる工程を有するディスクブレーキ用ロータの製造方法。
【請求項５】
取付部のセラミックスの含有率が摺動用ディスク部のセラミックスの含有率よりも低くなる様に、これら取付部と摺動用ディスク部とを一体成形する、請求項３又は請求項４に記載したディスクブレーキ用ロータの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１２２９４９（Ｐ２００６−１２２９４９Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１４１９２（Ｐ２００４−３１４１９２）
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（００００００５１６）曙ブレーキ工業株式会社 (621)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（００００００５１６）曙ブレーキ工業株式会社 (621)
【Ｆターム（参考）】
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