(57)【要約】【課題】ブレーキ鳴きを抑制すること。【解決手段】堰１０２の数を調整することによって、ブレーキディスクロータ１２０における固有振動数との一致性を回避し、共振により発生するブレーキ鳴きを抑制する。具体的には、ブレーキディスクロータ１２０の直径節の次数を取得し、取得した直径節の次数に応じて鋳型に溶湯を注入するための堰の数が決定された鋳造装置１００を用いて、ブレーキディスクロータ１２０を鋳造して製造するブレーキディスクロータ１２０を製造する。【選択図】図２
2007211828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に、周期的に剛性の低い領域を有して構成されるディスクブレーキロータであって、剛性の低い領域の数が、直径節の次数と異なることを特徴とするブレーキディスクロータ。
【請求項２】
剛性の低い領域の数は、直径節の次数の整数倍とは異なる値であることを特徴とする請求項１に記載のブレーキディスクロータ。
【請求項３】
ブレーキディスクロータの直径節の次数を取得し、
取得した直径節の次数に応じて鋳型に溶湯を注入するための堰の数が決定された鋳造装置を用いて、ブレーキディスクロータを鋳造して製造するブレーキディスクロータの製造方法。
【請求項４】
前記堰の数は、取得した直径節の次数の整数倍とは異なる値に設定されることを特徴とする請求項３に記載のブレーキディスクロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の構成部品の製造技術に関し、特に、ブレーキディスクロータおよびブレーキディスクロータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のブレーキシステムとして、車輪とともに回転するブレーキディスクロータを、油圧によって動くブレーキパッドで両側から挟み込むことで車両の制動を行うシステムが知られている。ブレーキディスクロータを製造する方法として、鋳物成形空間、堰および湯道を具備した鋳型を用いる方法が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−０５９２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
鋳造でブレーキディスクロータを製造すると、堰の近傍の領域とそれ以外の領域とでは、堰の近傍のほうが溶湯の冷却速度が遅いため、強度が弱くなる。このようなブレーキディスクロータにブレーキパッドを押し付けるブレーキ操作を行なうと、強度の差に起因してブレーキ振動が発生する。発生したブレーキ振動の振動数が、ブレーキディスクロータの固有振動数と一致した場合、装置の振動が増幅されるいわゆる共振現象により、大きなブレーキ鳴きが発生する。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ブレーキ鳴きを抑制できるブレーキディスクロータに関する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のブレーキディスクロータは、周方向に、周期的に剛性の低い領域を有して構成され、このブレーキディスクロータにおいては、剛性の低い領域の数を直径節の次数と異ならせる。
【０００６】
ここで、「剛性」とは、曲げやねじりの力に対して、寸法変化の小さいことなどをいう。また、「剛性の低い」とは、ヤング率が低いことなどを含む。この態様によると、剛性の低い領域の数と、直径節の次数とを異ならせることによって、ブレーキディスクロータの摺動面上の部分的な強度の差により発生するブレーキ振動の振動数と、ブレーキディスクロータに固有の振動数とを異ならせることができる。また、これにより、ブレーキディスクロータの摺動面上の剛性の周期的な差により生じるブレーキ振動とブレーキディスクロータの共振を回避でき、ブレーキ鳴きを低減できる。
【０００７】
剛性の低い領域の数は、直径節の次数の整数倍とは異なる値であってもよい。
【０００８】
この態様によると、剛性の低い領域の数を直径節の次数の整数倍とは異なる値とすることによって、より効果的に、ブレーキディスクロータの摺動面上の剛性の周期的な差により生じるブレーキ振動と、直径節の次数の大きさに起因する振動との共振を回避でき、ブレーキ鳴きを低減できる。
【０００９】
本発明の別の態様は、ブレーキディスクロータの製造方法である。この製造方法は、ブレーキディスクロータの直径節の次数を取得し、取得した直径節の次数に応じて鋳型に溶湯を注入するための堰の数が決定された鋳造装置を用いて、ブレーキディスクロータを鋳造して製造する。
【００１０】
この態様によると、直径節の次数に応じて鋳型に溶湯を注入するための堰の数を決定することによって、ディスクブレーキロータの部分的な強度の差により発生するブレーキ振動数と、ディスクブレーキロータに固有の振動数とを異ならせることができる。また、これにより、共振を回避でき、ブレーキ鳴きを低減できる。
【００１１】
前記堰の数は、取得した直径節の次数の整数倍とは異なる値に設定されてもよい。
【００１２】
この態様によると、堰の数を、取得した直径節の次数の整数倍とは異なる値に設定することによって、より効果的に、共振する割合を低減でき、ブレーキ振動における最大振幅量を低減できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ブレーキ鳴きを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態を具体的に説明する前に、まず、本発明の実施形態の概要について述べる。本発明の実施形態は、ブレーキディスクロータおよびその製造方法に関する。ブレーキディスクロータは、車両に備えられた車輪に設けられ、車輪の回転を抑制する際にブレーキパッドによって押圧されることによって、制動される。このようなブレーキシステムにおいては、ブレーキディスクロータに固有の振動モードにかかる固有振動数と、ブレーキディスクロータの摩擦面上の剛性差に起因する振動（以下、「剛性差振動」と表記する。）とが重なった場合、装置の振動が増幅されるいわゆる共振現象により、通常のブレーキ鳴きよりも大きなブレーキ鳴きが発生される。
【００１５】
なお、ここでの振動モードとは、ブレーキディスクロータの振動対策上、特に注意を払うべき振動モードを含み、たとえば、「面直振動モード」を含む。面直振動モードとは、ブレーキディスクロータの摩擦面が回転軸と同じ方向に振幅すると共に、ブレーキディスクロータの横方向から見て摩擦面の外周縁が波状の変形を起こすような振動態様をいう。摩擦面外周縁の波状変形にあっては、回転軸方向に最も大きく振幅する場所と、全く振幅しない場所（以下、「節」と表記する。）とがある。節は摩擦面の同一直径の両端に位置しており、振動数が高くなるにつれて２つの節を結ぶ直径の数も増え、高次の振動形態となる。以下においては、２つの節を結ぶ直径の数がＮ個となる振動モードのことをＮ直径節、もしくは、Ｎ次の直径節という。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態にかかるブレーキディスクロータ１２０が４直径節である場合の振動例を示す図である。図１に示すように、外周を反時計回りに角度を表記すると、ｋ×９０度（ｋ＝０、１、２、３）において振幅が最も大きく、また、（ｋ×９０＋４５）度において振幅が最も小さくなる。図１に示すブレーキディスクロータ１２０は、直径節の次数４に起因して、１周あたり、４つの正弦波状の定常波を有する。以下においては、説明を簡易にするために、直径節の次数に起因する振動を「直径節振動」と表記する。この直径節振動と、前述した剛性差振動とが重なり合った場合、共振現象が引き起こされることとなる。したがって、これらの振動を調整することが好ましい。
【００１７】
一般的に、ブレーキディスクロータ１２０の直径節振動の調整は、ブレーキディスクロータ１２０の形状もしくは材質を変更することによってなされる。しかしながら、形状変更を行なった場合は、ブレーキディスクロータ１２０の重量変化が伴い、他方、材質変更を行なった場合は、ブレーキディスクロータ１２０の摩擦係数の変動が伴うため、車両全体における設計を見直さなければならない場合が多い。
【００１８】
従って、本実施形態においては、ブレーキディスクロータ１２０の直径節振動ではなく、剛性差振動を調整することとした。いいかえると、本実施形態のブレーキディスクロータ１２０は、剛性差振動の振動数を直径節振動の次数と同じ値にならないように製造される。剛性差振動は、ブレーキディスクロータ１２０の周方向に、周期的に剛性の低い領域を有するように製造されることによって生じ得る。この剛性差振動の振動数は、後述する鋳造装置１００の堰の個数、位置により変化する。たとえば、図２に図示するように、ブレーキディスクロータ１２０の鋳型であるキャビティの周囲に均等の間隔で４つの堰が配備された場合、剛性差振動の振動数は、図１の直径節振動と同様に、４となる。したがって、堰の個数、位置  ブレーキディスクロータ１２０の直径節振動の次数と一致しないような鋳造装置１００を用いることが好ましい。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態にかかる鋳造装置１００の構成例を示す図である。鋳造装置１００は、本実施形態に係るブレーキディスクロータ１２０を鋳造により製造する際の鋳型を模式的に示した上面図である。
【００２０】
図２に示すように、鋳造装置１００には、ブレーキディスクロータ１２０の形状に対応した４つのキャビティＣが形成されており、各キャビティＣにつき４つの堰１０２が設けられている。それぞれの堰１０２は、鋳造装置１００内を折れ線状に巡る湯道１０４を介して湯口１０６に連結されている。
【００２１】
このような鋳造装置１００に湯口１０６から溶湯を流し込むと、溶湯は各堰１０２を経由してキャビティＣに流れ込む。その際、堰１０２に直接連通している部分（以下、「堰前１０８」と表記する）と、堰１０２に直接連通していないその他の部分（以下、「堰間１１０」と表記する）との間で溶湯の冷却速度又は凝固速度に差ができることとなる。そのため、製造されたブレーキディスクロータ１２０の堰前１０８に対応する位置（以下、「堰位置」とも表記する）と堰間１１０に対応する位置とで材料組織に差が生じ、使用時に、摺動面上に強度差が生じることとなる。
【００２２】
具体的には、堰前１０８は、溶湯が最後まで流れ込む位置であるため、堰前１０８の溶湯は、堰間１１０より後に凝固する。したがって、凝固するまでの時間が長い堰前１０８においては、堰間１１０に比べ、黒鉛が成長する度合いが大きくなる。そうすると、鋳造品において、堰前１０８の領域は、堰間１１０よりも剛性が低くなり、ブレーキディスクロータ１２０の円周方向において、剛性差が発生する。
【００２３】
一方、前述したように、ブレーキディスクロータ１２０は、共振現象を引き起こす要因となる直径節を有し、直径節の次数に応じた振動数と剛性差振動による振動数とが一致した場合に、大きなブレーキ鳴きが発生する。また、一般的に、ブレーキディスクロータ１２０の直径節は１つとは限らず、複数の場合もある。したがって、直径節のいずれとも一致しないように、剛性差振動を調整することが好ましい。
【００２４】
本実施形態における剛性差振動の調整は、剛性差振動の振動数が、いずれの直径節振動の次数とも一致しないように、ブレーキディスクロータ１２０を製造する。具体的には、まず、図１に示すような鋳造装置１００を用いて、ブレーキディスクロータ１２０を鋳造により試作する。つぎに、試作されたブレーキディスクロータ１２０の直径節の次数を測定する。この測定は、車両にブレーキディスクロータ１２０を含む車輪を備え、油圧によって動くブレーキパッドで両側から挟み込む制動実験などにより実施できる。つぎに、測定された次数に応じて、堰の数を調整する。ここで、測定された次数が４であった場合、堰の数は、４の倍数でない値、たとえば、３、５、６などの数とすればよい。堰の数の調整は、ブレーキディスクロータ１２０の製造の際に、所望の数の堰を有する鋳造装置１００を用意してもよいし、所望の数の堰を切り替えることができるような鋳造装置１００を用いてもよい。さいごに、堰の数が調整された鋳造装置１００を用いて、ブレーキディスクロータ１２０を鋳造することによって、ブレーキ鳴きの少ないブレーキディスクロータ１２０が製造できることとなる。
【００２５】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。これらの実施形態はあくまで例示であり、実施形態どうしの任意の組合せ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００２６】
以上の態様により、本実施形態にかかる鋳造装置１００により製造されたブレーキディスクロータ１２０は、以下に述べる効果のうち、少なくとも１つ以上の効果を奏することができる。製造すべきブレーキディスクロータ１２０において、剛性の低い領域の数と、直径節の次数とを異ならせることによって、ブレーキディスクロータの摩擦面上の部分的な強度の差により発生するブレーキ振動数と、ブレーキディスクロータに固有の振動数とを異ならせることができる。また、これにより、ブレーキディスクロータの摩擦面上の剛性の周期的な差により生じるブレーキ振動と、直径節の次数の大きさに起因する振動との共振を回避でき、ブレーキ鳴きを低減できる。また、剛性の低い領域の数を直径節の次数の整数倍とは異なる値とすることによって、より効果的に、ブレーキディスクロータの摩擦面上の剛性の周期的な差により生じるブレーキ振動と、直径節の次数の大きさに起因する振動との共振を回避でき、ブレーキ鳴きを低減できる。また、直径節の次数に応じて鋳型に溶湯を注入するための堰の数を決定することによって、ディスクブレーキロータの部分的な強度の差により発生するブレーキ振動数と、ディスクブレーキロータに固有の振動数とを異ならせることができる。また、これにより、共振を回避でき、ブレーキ鳴きを低減できる。
【００２７】
上述の実施形態においては、堰の数を調整することによって、固有振動数との一致性を回避するとして説明した。しかしながらこれに限らず、堰の幅を変えてもよい。この場合であっても、剛性差による振動の周波数を調整することができるため、前述と同様の効果を得られることは当業者に理解されるところである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態にかかるブレーキディスクロータが４直径節である場合の振動例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる鋳造装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１００  鋳造装置、  １０２  堰、  １０４  湯道、  １０６  湯口、  １０８  堰前、  １１０  堰間、  １２０  ブレーキディスクロータ。
【図１】
2007211828.tif 000003
【図２】
2007211828.tif 000004