JPH0760425A - ディスクロータの金型鋳造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】金型鋳造法において「湯だれ」を防止しつつ低
速鋳込みを可能とするとともに、得られたディスクロー
タの使用時のブリスタの発生を防止する。 【構成】凹状のハブ部１０とハブ部の周縁部から径方向
に突出するフランジ状の摺動部１１とよりなるディスク
ロータ１を金型を用いて鋳造する方法であって、ハブ部
を形成する部分が下方に位置し摺動部を形成する部分が
上方に位置するように形成された略凹状のキャビティ３
０をもつ金型を用い、ハブ部を形成する部分の底部中央
部を湯口４０とし、摺動部を形成する部分の最外周上端
部が最終充填部となるように溶湯を鋳込むことを特徴と
する。「湯だれ」が無く、かつ摺動部における鋳造時の
加圧力を極めて小さくできるので、空気の混入を確実に
防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のディスクブレ
ーキに用いられるディスクロータを金型を用いた高圧鋳
造法で製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスクブレーキに用いられるディスク
ロータは、従来より鋳鉄製のものが用いられ、一般に砂
型を用いた砂型鋳造法で製造されている。ところが砂型
鋳造法は寸法精度が低いために、鋳造後に切削加工の工
程が必要となるという不具合がある。

【０００３】そこで、金型を用いて溶湯を加圧しながら
鋳込む高圧鋳造法の利用が検討されている。例えば特開
昭６３−４０６５９号公報には、高圧鋳造法によるディ
スクホイルの製造方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高圧鋳造法
でディスクロータを形成すると、使用時にパッドと摺接
する摺動部表面にブリスタが発生する場合が想定され
る。これは、鋳造時に巻き込まれ加圧により圧縮されて
鋳造品内部に存在する空気が摺動時の熱で膨張し、軟化
した摺動部最表面を押し上げるためである。

【０００５】そこで溶湯をゆっくり鋳込み、溶湯の加圧
力を小さくすることが考えられる。ところが溶湯の進行
先端位置より前方に、その進行先端位置より下方に位置
するキャビティが存在する場合には、低速で鋳込むと重
力による落下速度の方が溶湯の進行速度を上回る状態と
なり、所謂「湯だれ」が発生する。このような「湯だ
れ」が発生すると、その部分で溶湯の流れが乱れて空気
を巻き込み易いという問題がある。この問題を解決する
には鋳込み速度を大きくすることが考えられるが、空気
が逃げきれず気泡の巻き込みが生じたり、加圧力が大き
くなるため前述した使用時のブリスタ発生の不具合が生
じやすくなる。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、金型鋳造法において「湯だれ」を防止しつ
つ低速鋳込みを可能とするとともに、得られたディスク
ロータの使用時のブリスタの発生を防止することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のディスクロータの金型鋳造法は、断面が凹状のハブ
部とハブ部の一端周縁部から径方向に突出するフランジ
状の摺動部とよりなるディスクロータを金型を用いて鋳
造する方法であって、ハブ部を形成する部分が下方に位
置し摺動部を形成する部分が上方に位置するように形成
された略凹状のキャビティをもつ金型を用い、ハブ部を
形成する部分の底部中央部を湯口とし、摺動部を形成す
る部分の最外周上端部が最終充填部となるように溶湯を
鋳込むことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明のディスクロータの金型鋳造法では、略
凹状のキャビティをもつ金型が用いられ、ハブ部を形成
する部分の底部中央部から溶湯が鋳込まれる。湯口から
鋳込まれた溶湯は、先ずハブ部の底部を充填し、次いで
ハブ部の筒状部を下方から順に上方へ充填する。そして
ハブ部の周縁部に到達した溶湯は、フランジ状の摺動部
を内周から外周へ向かって充填する。

【０００９】したがって湯口を中央に配置することによ
り、ディスクロータの円周方向には鋳込みの圧力が均等
に伝わり、かつ凝固に伴う温度勾配も円周方向でほぼ同
一となるため、組織や鋳巣の状態が円周方向で均一とな
る。そして凹状のキャビティであり最下部から順に充填
されるため、溶湯の進行によりこれから充填されるキャ
ビティ部分が既に充填されたキャビティ部分より下方に
位置することが無く、「湯だれ」が生じるのが防止され
ている。

【００１０】そして鋳込みの加圧力は、ハブ部底部＞ハ
ブ部筒状部＞摺動部の順に小さくなるため、摺動部を形
成するキャビティにおける加圧力が最も小さくなり、空
気が圧縮された状態で混入するのが防止される。また
「湯だれ」が生じないのであるから、鋳込み速度をかな
り低速にすることができる。このようにすれば摺動部を
形成するキャビティにおける加圧力が一層小さくなるた
め、空気が圧縮された状態で混入するのが一層確実に防
止される。

【００１１】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。図２
に本実施例で製造されるディスクロータの使用時の断面
図を示す。このディスクロータ１は、有底円筒状のハブ
部１０と、ハブ部１０の開口周縁部から径方向にフラン
ジ状に突出する円盤状の摺動部１１とから構成されてい
る。

【００１２】摺動部１１は、摩擦パッド２に挟まれて摺
動することでディスクブレーキとして機能し、その際に
発生した摩擦熱を放熱するために、径方向に延びて摺動
部１１を貫通する貫通孔１２が複数個設けられている。
このディスクロータ１を鋳造するための金型を図１に示
す。この金型は、上型３と、下型４及び鋳抜きピン５か
ら主として構成されている。

【００１３】上型３及び下型４には、図示しないヒータ
が放射状に８本ずつ埋設され、温調用の熱電対を介して
温度制御が行われる。上型３及び下型４で形成されるキ
ャビティ３０は、ハブ部１０の底部を形成する部分が下
方に位置し、摺動部１１を形成する部分が上方に位置し
た略凹状となっている。そして最下部であるハブ部１０
の底部を形成する部分の下型４の中心に湯口４０が形成
されている。また水平方向に延びる摺動部１１を形成す
る部分には、径方向に移動自在な鋳抜きピン５が放射状
に１７個配置され、下型４に固定された傾斜ピン４１と
係合して型の開閉運動に同期してキャビティ３０内を径
方向に進退移動するように構成されている。この鋳抜き
ピン５により、ベンチレーションとしての複数の貫通孔
１２が形成される。

【００１４】そして湯口４０には、溶湯の酸化膜を除去
するためにパンチングメタル４２が置き中子４３にて固
定され、揺動自在に構成され溶湯が投入されたスリーブ
６が鉛直状態で湯口４０に連結されるように構成されて
いる。上記のように構成された金型を用い、以下のよう
にしてディスクロータ１を鋳造した。材料には表１に示
すＡＤＣ１０合金を用い、１５００トン竪型ダイカスト
マシン（宇部興産（株）製）を用いて行った。

【００１５】

【表１】 先ずスリーブ６を傾斜させた状態で、スリーブ６内に所
定量の溶湯６０を投入した。溶湯の湯温は７５０℃であ
る。そしてスリーブ６を揺動させて鉛直とし、湯口４０
と結合した後、スリーブ６内のピストンロッド６１を前
進駆動させ溶湯６０をキャビティ３０に鋳込む。

【００１６】ここで上型３及び下型４の温度は２５０℃
に制御され、溶湯の鋳込み速度は３０〜１００mm/s、溶
湯圧力は約８００〜１０００kgf/cm² である。キャビテ
ィ３０に充填された溶湯が冷却固化すると、上型３が上
昇して型開きされ、上型３に設置された鋳抜きピン５が
傾斜ピン４１に沿って径方向外方へ後退する。すると、
下型４が下降して型開きされ、それとともに傾斜ピン４
１が下降する。すると鋳抜きピン５が径方向外方へ後退
して鋳造品から外れ、貫通孔１２が形成される。

【００１７】すなわち本実施例では、凹状のキャビティ
３０をもつ金型を用いているために、溶湯の進路が下降
することがない。したがって「湯だれ」の心配がないの
で、３０〜１００mm/sという低速で鋳込むことができ
る。そしてキャビティ３０の摺動部１１を形成する部分
が最も溶湯の圧力が小さくなり、低速であることが加わ
って摺動部１１はほとんど圧力が作用しない状態で鋳造
される。

【００１８】得られたディスクロータ１を１６個用い、
４５０℃で３時間の熱処理を行ったところ、１２個につ
いてブリスタの発生が見られた。ハブ部１０の底部の外
表面にはφ０．５mm以上のブリスタのみがみられ、底部
の内周表面にはφ０．５mm以上とφ０．５mm以下の両方
が観察され、ハブ部１０の円筒部の内周表面にはφ０．
５mm以下のブリスタのみが観察された。しかしブリスタ
は全てハブ部１０近傍で発生しており、摺動部１１にお
けるブリスタの発生は皆無であった。

【００１９】この結果から、ハブ部１０には圧縮された
空気の混入があることが推察されるが、摺動部１１には
圧縮された空気の存在が無いものと推察され、溶湯に加
圧力がほとんど加わらなかったことが裏付けられる。し
たがって本実施例の金型鋳造法によれば、「湯だれ」が
なく寸法精度の高いディスクロータを製造できるため、
鋳造後の切削加工がほとんど不要となり工数を大きく低
減できる。これはＡＤＣ１０合金などの切削加工が困難
な材料を使用した場合に特に効果が大きい。そして摺動
部１１には鋳造時に加圧力がほとんど作用せず、重力鋳
造に近い状態となり圧縮された空気が存在しないので、
得られたディスクロータ１を実際に使用し摩擦パッド２
との摺動により４００℃程度となっても、ブリスタの発
生が無く良好な制動を長期間維持することができる。

【００２０】なお図３に示すように、摺動部１１の外側
に橋部１３で互いに連結されたオーバーフロー部１４か
らなる湯回りゲージをもつような金型構造とすることも
好ましい。このようにすれば湯回りゲージのどの部分ま
で溶湯が流れたかを確認することができ、製品を見るだ
けで鋳込み時の湯回り性を把握することができ、圧力伝
播性の尺度とすることができる。例えば湯回りゲージに
全く溶湯が流れていなかったら湯回り不足であり、湯回
りゲージ全部に溶湯が流れていれば摺動部１１には圧縮
された空気が混入している可能性がある。例えば鋳込み
速度を４０mm/sとし溶湯圧力を１ton/cm² として上記金
型で鋳造すると、湯回りゲージの約半分まで溶湯が充填
されることとなる。

【００２１】なお良好なディスクロータを鋳造するに
は、鋳込み速度や溶湯圧力ばかりでなく、溶湯の温度、
金型の温度も重要な因子であり、これらを種々調整する
ことで行うことができる。

【００２２】

【発明の効果】すなわち本発明のディスクロータの金型
鋳造法によれば、「湯だれ」が確実に防止され、かつ摺
動部に空気が圧縮された状態で混入するのが防止され
る。したがって使用時における摺動部へのブリスタの発
生のないディスクロータを、安定して寸法精度良く製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で用いた金型の断面図であ
る。

【図２】本発明の一実施例で用いたディスクロータを摩
擦パッドとともに示す断面図である。

【図３】さらに望ましい金型で形成されたディスクロー
タの平面図である。

【符号の説明】

１：ディスクロータ ２：摩擦パッド ３：
上型 ４：下型 ５：鋳抜きピン ６：
スリーブ １０：ハブ部 １１：摺動部 １
２：貫通孔 ３０：キャビティ ４０：湯口 ４
１：傾斜ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹状のハブ部と該ハブ部の周縁部から径
   方向に突出するフランジ状の摺動部とよりなるディスク
   ロータを金型を用いて鋳造する方法であって、 前記ハブ部を形成する部分が下方に位置し前記摺動部を
   形成する部分が上方に位置するように形成された略凹状
   のキャビティをもつ金型を用い、前記ハブ部を形成する
   部分の底部中央部を湯口とし、前記摺動部を形成する部
   分の最外周上端部が最終充填部となるように溶湯を鋳込
   むことを特徴とするディスクロータの金型鋳造法。