JP5859333B2 - Brake disc and brake disc manufacturing method - Google Patents

Brake disc and brake disc manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP5859333B2
JP5859333B2 JP2012024179A JP2012024179A JP5859333B2 JP 5859333 B2 JP5859333 B2 JP 5859333B2 JP 2012024179 A JP2012024179 A JP 2012024179A JP 2012024179 A JP2012024179 A JP 2012024179A JP 5859333 B2 JP5859333 B2 JP 5859333B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
brake
braking
disc
block
disk
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012024179A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013160345A (en
Inventor
瞳畄 宮内
瞳畄 宮内
尚紀 原田
尚紀 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurimoto Ltd
Railway Technical Research Institute
Original Assignee
Kurimoto Ltd
Railway Technical Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kurimoto Ltd, Railway Technical Research Institute filed Critical Kurimoto Ltd
Priority to JP2012024179A priority Critical patent/JP5859333B2/en
Publication of JP2013160345A publication Critical patent/JP2013160345A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5859333B2 publication Critical patent/JP5859333B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Braking Arrangements (AREA)

Description

この発明は、鉄道車両の制動装置に使用されるブレーキディスク、及びブレーキディスクの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a brake disk used in a braking device for a railway vehicle, and a method for manufacturing the brake disk.

例えば、新幹線等の鉄道車両の車輪や車軸には、ブレーキパッドを押し付けることによって制動力を得るためのブレーキディスクが設けられる。ここで、このブレーキディスクには、ブレーキ時に発生する熱の影響によって亀裂や変形が生じる虞がある。このため、ディスク本体の制動摩擦面(表面)を耐熱性に優れた素材で被覆することにより、ブレーキ熱による亀裂や変形の発生を抑制し、ブレーキ性能を向上させる技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照)。   For example, a brake disk for obtaining a braking force by pressing a brake pad is provided on a wheel or an axle of a railway vehicle such as a Shinkansen. Here, the brake disc may be cracked or deformed by the influence of heat generated during braking. For this reason, a technique has been disclosed in which the braking friction surface (surface) of the disc body is covered with a material having excellent heat resistance, thereby suppressing the occurrence of cracks and deformation due to brake heat and improving the brake performance (for example, , See Patent Document 1).

特許文献1では、まずディスク本体の制動摩擦面にブラスト処理を施すことにより、すなわち、無機質素材からなる粒子を所定の圧力で噴射することにより、凹凸状の粗面化処理層が形成される。そして、この粗面化処理層の上に、金属結合層を介して耐熱性被覆層が形成される。この耐熱性被覆層は、耐熱性及び靭性に優れたジルコニアなどのセラミックスが金属結合層の表面に溶射されたものである。このような構成によれば、ブレーキ時に発生する熱のディスク本体への伝達が耐熱性被覆層によって低減されるため、ディスク本体に亀裂や変形が発生することが抑制され、ブレーキ性能を向上させることができる。   In Patent Document 1, an uneven surface roughening treatment layer is formed by first blasting the braking friction surface of a disc body, that is, by spraying particles made of an inorganic material at a predetermined pressure. Then, a heat resistant coating layer is formed on the roughened layer via a metal bonding layer. This heat resistant coating layer is obtained by spraying ceramics such as zirconia having excellent heat resistance and toughness on the surface of the metal bonding layer. According to such a configuration, transmission of heat generated during braking to the disc body is reduced by the heat-resistant coating layer, so that the occurrence of cracks and deformation in the disc body is suppressed, and braking performance is improved. Can do.

特開2009−63072号公報JP 2009-63072 A

ところで、近年、さらなるブレーキ性能の向上化が要望されている。しかしながら、上述の従来技術にあっては、ディスク本体の制動摩擦面に耐熱性被覆層が溶射されているだけなので、高速走行時におけるブレーキ環境下において、ディスク本体と耐熱性被覆層との密着強度が不足したり、ディスク本体に亀裂や変形が生じたりする虞がある。このため、十分にブレーキ性能が向上できるとはいいにくいという課題がある。   By the way, in recent years, further improvement in brake performance has been demanded. However, in the above-described prior art, since the heat-resistant coating layer is only sprayed on the braking friction surface of the disk body, the adhesion strength between the disk body and the heat-resistant coating layer in a braking environment during high-speed driving. May be insufficient, or the disc body may be cracked or deformed. For this reason, there is a problem that it is difficult to say that the brake performance can be sufficiently improved.

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、容易、且つ確実にブレーキ性能を向上させることができるブレーキディスク、及びブレーキディスクの製造方法を提供するものである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a brake disc and a method of manufacturing the brake disc that can improve the brake performance easily and reliably.

上記の課題を解決するために、本発明に係るブレーキディスクは、ディスク本体の制動摩擦面にブレーキパッドが押圧されることにより、車軸の回転を制動するブレーキディスクであって、前記ディスク本体の前記制動摩擦面に、複数の多孔状の制動ブロックが周方向に断続的に鋳込まれており、前記制動ブロックは、無数の連通気孔が形成されている発泡体状のアルミナにより形成されており、前記制動ブロックの厚さは、前記ディスク本体の厚さよりも小さく設定されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a brake disk according to the present invention is a brake disk that brakes rotation of an axle when a brake pad is pressed against a braking friction surface of the disk body. A plurality of porous braking blocks are intermittently cast in the circumferential direction on the braking friction surface, and the braking blocks are formed of foam-like alumina in which innumerable continuous air holes are formed, The thickness of the brake block is set to be smaller than the thickness of the disc body .

このように構成することで、ディスク本体の剛性を高めることができ、ブレーキ性能を向上させることができる。
また、耐熱性、及び剛性の高い制動ブロックを、ディスク本体に鋳込むことにより、ディスク本体の温度上昇を抑制することができる。
さらに、ディスク本体を製造するにあたって、砂型のキャビティ内に溶湯を供給する際、複数の制動ブロックが周方向に断続的に配置されているので、キャビティ内全体への溶湯の流れを阻害することがない。
With this configuration, the rigidity of the disc body can be increased, and the brake performance can be improved.
Further, by casting a brake block having high heat resistance and high rigidity into the disc body, the temperature rise of the disc body can be suppressed.
Further, when the molten metal is supplied into the sand mold cavity when manufacturing the disc body, a plurality of braking blocks are intermittently arranged in the circumferential direction, which may hinder the flow of the molten metal into the entire cavity. Absent.

本発明に係るブレーキディスクは、前記ディスク本体の前記制動摩擦面に、前記制動ブロックが周方向に等間隔で配置されていることを特徴とする。   The brake disk according to the present invention is characterized in that the braking blocks are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the braking friction surface of the disk body.

このように構成することで、ディスク本体全体の剛性をバランスよく高めることができ、さらにブレーキ性能を高めることができる。また、ディスク本体を製造するにあたって、砂型のキャビティ内へさらに満遍なく溶湯を供給することができる。   With this configuration, the rigidity of the entire disc body can be improved in a balanced manner, and the brake performance can be further improved. Further, when manufacturing the disc body, the molten metal can be supplied evenly into the sand mold cavity.

本発明に係るブレーキディスクは、前記制動ブロックに、厚さ方向に貫通する貫通孔を形成したことを特徴とする。 The brake disk according to the present invention is characterized in that a through-hole penetrating in the thickness direction is formed in the brake block .

本発明に係るブレーキディスクの製造方法は、複数の制動ブロックが鋳込まれたディスク本体を製造するためのブレーキディスクの製造方法であって、キャビティ内の幅が、無数の連通気孔が形成されている発泡体状のアルミナにより形成されている制動ブロックの厚さよりも大きく設定されている砂型の前記キャビティ内に複数の前記制動ブロックを周方向に沿って断続的に配置し、型締め後に前記キャビティ内に溶湯を供給し、この溶湯によって、前記制動ブロックを、比重差により前記砂型における前記ディスク本体の制動摩擦面形成面まで浮上させ、前記制動ブロックの一側面を前記制動摩擦面形成面に当接させるようにし、前記ディスク本体を製造することを特徴とする。 A brake disk manufacturing method according to the present invention is a brake disk manufacturing method for manufacturing a disk main body in which a plurality of braking blocks are cast, and an infinite number of continuous air holes are formed in a cavity. the foam-like within the cavity of the sand mold is set larger than the thickness of the brake block being formed by alumina are the a plurality of the brake block intermittently arranged along the circumferential direction, after clamping Molten metal is supplied into the cavity, and by this molten metal, the braking block floats up to the braking friction surface forming surface of the disk body in the sand mold due to the specific gravity difference, and one side surface of the braking block is used as the braking friction surface forming surface. The disc main body is manufactured by abutting.

このような製造方法とすることで、ディスク本体の制動摩擦面に、制動ブロックの一側面を露出させることができ、ディスク本体の摩耗、亀裂、変形が抑制されるブレーキディスクを提供できる。   With such a manufacturing method, one side surface of the brake block can be exposed to the braking friction surface of the disc body, and a brake disc can be provided in which wear, cracks, and deformation of the disc body are suppressed.

前記制動ブロックに、厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する一方、前記キャビティ内に前記貫通孔に差込可能なガイド棒を設け、前記制動ブロックが浮上する際、前記ガイド棒に沿って前記制動ブロックが浮上することを特徴とする。 The brake block is formed with a through-hole penetrating in the thickness direction, and a guide rod that can be inserted into the through-hole is provided in the cavity. When the brake block floats, the guide rod is moved along the guide rod. The brake block is levitated .

本発明によれば、ディスク本体の剛性を高めることができ、ブレーキ性能を向上させることができる。
また、耐熱性、及び剛性の高い制動ブロックを、ディスク本体に鋳込むことにより、ディスク本体の温度上昇を抑制することができる。
さらに、ディスク本体を製造するにあたって、砂型のキャビティ内に溶湯を供給する際、複数の制動ブロックが周方向に断続的に配置されているので、キャビティ内全体への溶湯の流れを阻害することがない。
According to the present invention, the rigidity of the disc body can be increased, and the braking performance can be improved.
Further, by casting a brake block having high heat resistance and high rigidity into the disc body, the temperature rise of the disc body can be suppressed.
Further, when the molten metal is supplied into the sand mold cavity when manufacturing the disc body, a plurality of braking blocks are intermittently arranged in the circumferential direction, which may hinder the flow of the molten metal into the entire cavity. Absent.

本発明の実施形態における車輪の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the wheel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるブレーキディスクの平面図である。It is a top view of a brake disc in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における制動ブロックの斜視図である。It is a perspective view of a brake block in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における鋳型の下鋳型の斜視図である。It is a perspective view of the lower mold of the mold in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるディスク本体の製造工程の説明図であって、型締めした状態を示す。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the disc main body in embodiment of this invention, Comprising: The state clamped is shown. 本発明の実施形態におけるディスク本体の製造工程の説明図であって、溶湯20を供給した状態を示す。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the disc main body in embodiment of this invention, Comprising: The state which supplied the molten metal 20 is shown. 本発明の実施形態におけるディスク本体の平均摩擦係数の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the average friction coefficient of the disc main body in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるディスク本体の摩耗量の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the abrasion loss of the disc main body in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における試験ブロックの摩耗量の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the abrasion loss of the test block in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるディスク本体の最高温度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the maximum temperature of the disc main body in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における試験ブロックの最高温度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the maximum temperature of the test block in embodiment of this invention.

(車輪)
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、ブレーキディスク5を備えた車輪1の縦断面図である。
同図に示すように、車輪1は、高炭素鋼を圧延してタイヤと輪心とが一体に製造され、鉄道用レールと回転接触する鉄道用車輪であって、ディスクブレーキ装置2が設けられている。車輪1は、リム部1aと、ボス部1bと、板部1cとを備えており、板部1cの両側面に、ディスクブレーキ装置2のブレーキディスク5が取り付けられている。
(Wheel)
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a wheel 1 provided with a brake disc 5.
As shown in the figure, the wheel 1 is a railway wheel in which a high carbon steel is rolled and a tire and a wheel core are integrally manufactured, and is in rotational contact with the rail for rail. The wheel 1 is provided with a disc brake device 2. ing. The wheel 1 includes a rim portion 1a, a boss portion 1b, and a plate portion 1c, and brake discs 5 of the disc brake device 2 are attached to both side surfaces of the plate portion 1c.

車輪1のリム部1aは、車輪1の外周部であって、レール頭頂面と接触して摩擦抵抗を受ける踏面1dと、脱輪を防止するために車輪1の外周に連続して形成されたフランジ1eとを備えている。ボス部1bは、車輪1の中心部であって、車軸Jが圧入される貫通孔1fと、締結ボルト4aが挿入される貫通孔1gとを備えている。板部1cは、リム部1aとボス部1bとの間の中間部である。   A rim portion 1a of the wheel 1 is an outer peripheral portion of the wheel 1, and is formed continuously on the outer surface of the wheel 1 in order to prevent the wheel from coming off, and a tread surface 1d that contacts the rail top surface and receives frictional resistance. And a flange 1e. The boss 1b is a central portion of the wheel 1 and includes a through hole 1f into which the axle J is press-fitted and a through hole 1g into which the fastening bolt 4a is inserted. The plate part 1c is an intermediate part between the rim part 1a and the boss part 1b.

(ディスクブレーキ装置)
ディスクブレーキ装置2は、ブレーキパッド3と、固定部材4と、ブレーキディスク5などを備え、ブレーキディスク5の制動摩擦面6aに発生する摩擦力によって制動させる装置である。そして、ブレーキシリンダが発生する駆動力をブレーキてこ機構によってブレーキパッド3に伝達して制動摩擦面6aにブレーキパッド3を圧着させブレーキ力を発生させる。
(Disc brake device)
The disc brake device 2 includes a brake pad 3, a fixing member 4, a brake disc 5, and the like and is braked by a frictional force generated on a braking friction surface 6 a of the brake disc 5. Then, the driving force generated by the brake cylinder is transmitted to the brake pad 3 by the brake lever mechanism, and the brake pad 3 is pressed against the braking friction surface 6a to generate the braking force.

ブレーキパッド3は、ブレーキディスク5の制動摩擦面6aに押し付けられてブレーキ力を発生する摩擦材であって、ブレーキ機構部によって駆動されて制動摩擦面6aと接触及び離間する。ブレーキパッド3は、例えば、耐熱性が高く湿潤条件下で適度な増粘着効果がある焼結合金ブレーキパッドであって、ブレーキディスク5の制動摩擦面6aと接触する側の表面にブレーキライニングが装着されている。
固定部材4は、ブレーキディスク5を車輪1に固定する部材であって、車輪1、及びブレーキディスク5の周方向に所定の間隔をあけて配置されている。固定部材4は、締結ボルト4aと、この締結ボルト4aと噛み合う締結ナット4bなどを備えている。締結ボルト4aは、車輪1に周方向に等間隔で形成された複数の貫通孔1g、及びブレーキディスク5に貫通孔1gに対応するように形成された複数の貫通孔6eに挿入されるようになっている。
The brake pad 3 is a friction material that is pressed against the braking friction surface 6a of the brake disc 5 to generate a braking force, and is driven by the brake mechanism to come into contact with and separate from the braking friction surface 6a. The brake pad 3 is, for example, a sintered alloy brake pad that has high heat resistance and has a moderately increased adhesion effect under wet conditions, and a brake lining is mounted on the surface of the brake disk 5 that contacts the braking friction surface 6a. Has been.
The fixing member 4 is a member that fixes the brake disc 5 to the wheel 1, and is arranged at a predetermined interval in the circumferential direction of the wheel 1 and the brake disc 5. The fixing member 4 includes a fastening bolt 4a and a fastening nut 4b that meshes with the fastening bolt 4a. The fastening bolt 4a is inserted into a plurality of through holes 1g formed in the wheel 1 at equal intervals in the circumferential direction and a plurality of through holes 6e formed in the brake disk 5 so as to correspond to the through holes 1g. It has become.

(ブレーキディスク)
図2は、ブレーキディスク5の平面図である。
図1、図2に示すように、ブレーキディスク5は、このブレーキディスク5の本体部分を構成するディスク本体6を有している。このディスク本体6のブレーキパッド3と対向している表面が、制動時(ブレーキ時)にブレーキパッド3が押し付けられる制動摩擦面6aになっている。ディスク本体6は、例えば、熱伝導性及び耐摩耗性からパーライト鋳鉄が好ましく、新幹線用ではNi−Cr−Mo鋼のような耐熱性の低合金鋳鉄材が使用され、高速新幹線用では一体形低合金鍛鋼材が使用される。
(brake disc)
FIG. 2 is a plan view of the brake disc 5.
As shown in FIGS. 1 and 2, the brake disc 5 has a disc body 6 that constitutes a body portion of the brake disc 5. The surface of the disc body 6 facing the brake pad 3 is a braking friction surface 6a against which the brake pad 3 is pressed during braking (during braking). The disk main body 6 is preferably pearlite cast iron from the viewpoint of thermal conductivity and wear resistance, for example, a heat-resistant low alloy cast iron material such as Ni-Cr-Mo steel is used for the Shinkansen, and an integral low for the high-speed Shinkansen. Alloy forged steel is used.

また、ディスク本体6には径方向中央に開口部6bが形成されており、この開口部6bを、車輪1のボス部1bに外嵌させるようにして車輪1に装着するようになっている。さらに、ディスク本体6の開口部6bの周囲に、締結ボルト4aを挿通するための複数の貫通孔6cが形成されている。
また、ディスク本体6には、複数(例えば、この実施形態では6つ)の制動ブロック8が周方向に等間隔で配置されている。
An opening 6b is formed in the center of the disk body 6 in the radial direction, and the opening 6b is mounted on the wheel 1 so as to be fitted on the boss 1b of the wheel 1. Further, a plurality of through holes 6 c for inserting the fastening bolts 4 a are formed around the opening 6 b of the disc body 6.
In addition, a plurality of (for example, six in this embodiment) braking blocks 8 are arranged on the disc body 6 at equal intervals in the circumferential direction.

図3は、制動ブロック8の斜視図である。
図1〜図3に示すように、制動ブロック8は、例えば、アルミナ(Al)粉体を焼結して円柱状に形成された発泡体であって、全体に無数の連通気孔が形成されている。この連通気孔の開口率は、85〜94%であることが望ましい。尚、本実施形態にあっては、連通気孔の開口率が約90%に設定されている。
この制動ブロック8は、一側面8aをディスク本体6の制動摩擦面6aに露出させた状態で、その全体がディスク本体6の鋳造時に鋳ぐるまれており、無数の連通気孔内にも鋳鉄が充填した状態になっている。また、制動ブロック8には、径方向中央に厚さ方向に貫通する貫通孔8bが形成されている。
FIG. 3 is a perspective view of the brake block 8.
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the braking block 8 is, for example, a foam formed by sintering alumina (Al 2 O 3 ) powder into a cylindrical shape, and an infinite number of continuous ventilation holes are formed throughout. Is formed. The opening ratio of the continuous air holes is desirably 85 to 94%. In the present embodiment, the opening ratio of the continuous air holes is set to about 90%.
The brake block 8 is cast entirely when the disc body 6 is cast, with one side surface 8a exposed to the braking friction surface 6a of the disc body 6, and cast iron is filled in countless continuous air holes. It is in the state. Further, the brake block 8 is formed with a through hole 8b penetrating in the thickness direction at the center in the radial direction.

(ブレーキディスクのディスク本体の製造方法)
次に、図4〜図6に基づいて、ディスク本体6の製造方法について説明する。
図4は、鋳型15の下鋳型16の斜視図であって、制動ブロック8をセットした状態を示す。図5は、ディスク本体の製造工程の説明図であって、型締めした状態を示す。図6は、ディスク本体の製造工程の説明図であって、溶湯20を供給した状態を示す。
まず、図4に示すように、ディスク本体6を製造するにあたって、ディスク本体6を形成する鋳型15の下鋳型16の所定位置に、制動ブロック8を挿入する。
(Manufacturing method of disc body of brake disc)
Next, a method for manufacturing the disc body 6 will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a perspective view of the lower mold 16 of the mold 15 and shows a state where the brake block 8 is set. FIG. 5 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the disc body and shows a state where the mold is clamped. FIG. 6 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the disc body and shows a state where the molten metal 20 is supplied.
First, as shown in FIG. 4, when manufacturing the disk main body 6, the braking block 8 is inserted into a predetermined position of the lower mold 16 of the mold 15 that forms the disk main body 6.

次に、図5に示すように、下鋳型16に上鋳型17を載置して型締めする。上鋳型17には、ディスク本体6の制動摩擦面6a(図1参照)を形成するための制動摩擦面形成面18が形成されている。尚、制動ブロック8の厚さH1は、ディスク本体6の厚さH2、つまり、下鋳型16に上鋳型17を載置して型締めした状態で形成されるキャビティKにおける下鋳型16と上鋳型17との間の幅W1りも小さく設定されている。このように設定することで、制動ブロック8の製造誤差により、型締め時に制動ブロック8が下鋳型16と上鋳型17とに押し潰されてしまうことを防止できる。 Next, as shown in FIG. 5, the upper mold 17 is placed on the lower mold 16 and clamped. The upper mold 17 is formed with a braking friction surface forming surface 18 for forming the braking friction surface 6a (see FIG. 1) of the disc body 6. The thickness H1 of the brake block 8 is the thickness H2 of the disc body 6, that is, the lower mold 16 and the upper mold in the cavity K formed with the upper mold 17 placed on the lower mold 16 and clamped. are width W1 by remote small set of between 17. By setting in this way, it is possible to prevent the braking block 8 from being crushed by the lower mold 16 and the upper mold 17 during mold clamping due to manufacturing errors of the braking block 8.

下鋳型16と上鋳型17とを型締めした後、キャビティKに溶湯20を供給する。すると、図6に示すように、制動ブロック8は、供給される溶湯20との比重差によって浮上し、制動ブロック8の一側面8aが上鋳型17の制動摩擦面形成面18に当接した状態になる。この状態において、制動ブロック8の連通気孔内に溶湯20が流れ込み、溶湯20は制動ブロック8と一体化する。   After the lower mold 16 and the upper mold 17 are clamped, the molten metal 20 is supplied to the cavity K. Then, as shown in FIG. 6, the braking block 8 floats due to a specific gravity difference from the supplied molten metal 20, and one side surface 8 a of the braking block 8 is in contact with the braking friction surface forming surface 18 of the upper mold 17. become. In this state, the molten metal 20 flows into the continuous ventilation hole of the braking block 8, and the molten metal 20 is integrated with the braking block 8.

また、このとき、キャビティK内に制動ブロック8が周方向に等間隔に配置されている、つまり、周方向に断続的に配置されているので、キャビティK内全体への溶湯20の流れを阻害することがない。
この後、溶湯20が冷却することにより、制動ブロック8を鋳ぐるんだ状態でディスク本体6が製造される。これにより、ディスク本体6の製造が完了する。
Further, at this time, the braking blocks 8 are arranged in the cavity K at equal intervals in the circumferential direction, that is, intermittently arranged in the circumferential direction, so that the flow of the molten metal 20 into the entire cavity K is obstructed. There is nothing to do.
Thereafter, the molten metal 20 is cooled, whereby the disc body 6 is manufactured in a state where the brake block 8 is cast. Thereby, the manufacture of the disc body 6 is completed.

尚、キャビティKに溶湯20を供給した際の制動ブロック8の浮動方向を厳密に規制するために、下鋳型16に、制動ブロック8の貫通孔8b(図2、図3参照)に差込可能なガイド棒(不図示)を設けてもよい。このように、ガイド棒を設けることにより、制動ブロック8が浮動する際、ガイド棒に沿って浮動するので、ディスク本体6に鋳込まれた制動ブロック8の位置を高精度に決定することができる。   In order to strictly regulate the floating direction of the brake block 8 when the molten metal 20 is supplied to the cavity K, the lower mold 16 can be inserted into the through-hole 8b (see FIGS. 2 and 3) of the brake block 8. A simple guide rod (not shown) may be provided. Thus, by providing the guide rod, when the brake block 8 floats, it floats along the guide rod, so that the position of the brake block 8 cast into the disc body 6 can be determined with high accuracy. .

(性能試験結果)
このように製造されるディスク本体6を、制動ブロック8の材料を以下の表1に示すように変化させて、ディスク本体6の性能試験を行った。尚、表1中、左の記号は、以下の図9〜図11中の記号と対応している。
(Performance test results)
The disk main body 6 manufactured as described above was subjected to a performance test of the disk main body 6 by changing the material of the brake block 8 as shown in Table 1 below. In Table 1, the left symbol corresponds to the symbols in FIGS. 9 to 11 below.

Figure 0005859333
Figure 0005859333

以下、ディスク本体6の性能試験結果について詳述する。
ここで、性能試験は、φ206mmのディスク本体6に、ブレーキパッド3として、摩擦面が30mm×30mmのブロック(以下、試験ブロックという)を2つ押し付ける方法で行った。そして、すりあわせを押付力902N(92kgf)、摩擦速度7m/s、押付時間60s、回数5回の条件で、制動ブロック8の制動摩擦面6aが100%出るまで行った。その後、本試験として、押付力92kgfとし、摩擦速度を7m/s、14m/s、21m/s、押付時間60sを5回行った。試験前のディスク本体6の温度を60℃以下とした。
このような条件のもと、測定項目として、ディスク本体6の平均摩擦係数(図7参照)、ディスク本体6の摩耗量(図8参照)、試験ブロックの摩耗量(図9参照)、ディスク本体6の温度(図10参照)、試験ブロックの温度(図11参照)を測定した。
Hereinafter, the performance test results of the disc body 6 will be described in detail.
Here, the performance test was performed by a method in which two blocks (hereinafter referred to as test blocks) having a friction surface of 30 mm × 30 mm were pressed as the brake pad 3 on the disk body 6 having a diameter of 206 mm. The rubbing was performed until the braking friction surface 6a of the braking block 8 appeared 100% under the conditions of the pressing force 902N (92 kgf), the friction speed 7 m / s, the pressing time 60 s, and the number of times of 5 times. Thereafter, in this test, the pressing force was 92 kgf, the friction speed was 7 m / s, 14 m / s, 21 m / s, and the pressing time 60 s was performed five times. The temperature of the disc body 6 before the test was set to 60 ° C. or lower.
Under such conditions, the measurement items include the average friction coefficient of the disc body 6 (see FIG. 7), the wear amount of the disc body 6 (see FIG. 8), the wear amount of the test block (see FIG. 9), and the disc body. The temperature of 6 (see FIG. 10) and the temperature of the test block (see FIG. 11) were measured.

図7は、縦軸をディスク本体6の平均摩擦係数とし、横軸を摩擦速度としたときの、各材料の平均摩擦係数の変化を比較したグラフである。
同図に示すように、いずれのディスク本体6も摩擦速度の上昇に伴い、平均摩擦係数は低くなる傾向にあることが確認できる。
FIG. 7 is a graph comparing changes in the average friction coefficient of each material when the vertical axis is the average friction coefficient of the disc body 6 and the horizontal axis is the friction speed.
As shown in the figure, it can be confirmed that the average friction coefficient of all the disk main bodies 6 tends to decrease as the friction speed increases.

図8は、縦軸をディスク本体6の摩耗量とし、横軸を摩擦速度としたときの、各材料の摩耗量の変化を比較したグラフである。
同図に示すように、摩擦速度21m/sで摩耗量に大きな差異が認められた。すなわち、鋳鋼Eとチタン酸アルミDの摩耗量が他と比較して多く、炭化けい素B、アルミナCの摩耗量は少ないことが確認できる。
FIG. 8 is a graph comparing changes in the amount of wear of each material, where the vertical axis is the wear amount of the disc body 6 and the horizontal axis is the friction speed.
As shown in the figure, a large difference was observed in the amount of wear at a friction speed of 21 m / s. That is, it can be confirmed that the wear amount of the cast steel E and the aluminum titanate D is larger than the others, and the wear amounts of the silicon carbide B and the alumina C are small.

図9は、縦軸を試験ブロックの摩耗量とし、横軸を摩擦速度としたときの、各材料の摩耗量の変化を比較したグラフである。
同図に示すように、摩擦速度21m/sで摩耗量に大きな差異が認められた。炭化けい素、アルミナC、チタン酸アルミDの試験ブロックの摩耗量は、鋳鋼Eと比較して、著しく少ないことが確認できる。
FIG. 9 is a graph comparing changes in the amount of wear of each material when the vertical axis is the amount of wear of the test block and the horizontal axis is the friction speed.
As shown in the figure, a large difference was observed in the amount of wear at a friction speed of 21 m / s. It can be confirmed that the wear amount of the test blocks of silicon carbide, alumina C, and aluminum titanate D is significantly smaller than that of cast steel E.

図10は、縦軸をディスク本体6の温度とし、横軸を摩擦速度としたときの、各材料の最高温度の変化を比較したグラフである。
同図に示すように、摩擦速度21m/sでディスク本体6の最高温度に差異が認められた。炭化けい素、アルミナC、チタン酸アルミDの最高温度は、鋳鋼Eと比較して、著しく低いことが確認できる。
FIG. 10 is a graph comparing changes in the maximum temperature of each material when the vertical axis is the temperature of the disc body 6 and the horizontal axis is the friction speed.
As shown in the figure, a difference was observed in the maximum temperature of the disc body 6 at a friction speed of 21 m / s. It can be confirmed that the maximum temperatures of silicon carbide, alumina C, and aluminum titanate D are significantly lower than that of cast steel E.

図11は、縦軸を試験ブロックの温度とし、横軸を摩擦速度としたときの、各材料の最高温度の変化を比較したグラフである。
同図に示すように、摩擦速度14、21m/sで試験ブロックの最高温度に差異が認められた。炭化けい素B、アルミナCの試験ブロックの温度は、鋳鋼Eやチタン酸アルミDより著しく低いことが確認できる。
FIG. 11 is a graph comparing changes in the maximum temperature of each material when the vertical axis is the test block temperature and the horizontal axis is the friction speed.
As shown in the figure, a difference was observed in the maximum temperature of the test block at a friction speed of 14 and 21 m / s. It can be confirmed that the temperature of the test blocks of silicon carbide B and alumina C is significantly lower than that of cast steel E and aluminum titanate D.

したがって、上述の実施形態によれば、ディスク本体6の制動摩擦面6aに、複数の制動ブロック8が周方向に等間隔に鋳込まれているので、ディスク本体6の剛性を高めることができ、ブレーキ性能を向上させることができる。とりわけ、各制動ブロック8が周方向に等間隔に配置されているので、ディスク本体6全体の剛性をバランスよく高めることができる。   Therefore, according to the above-described embodiment, since the plurality of braking blocks 8 are cast at equal intervals in the circumferential direction on the braking friction surface 6a of the disk body 6, the rigidity of the disk body 6 can be increased. Brake performance can be improved. In particular, since the brake blocks 8 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, the rigidity of the entire disc body 6 can be improved in a balanced manner.

また、耐熱性、及び剛性の高い複数の制動ブロック8を鋳込むことにより、ディスク本体6の温度上昇を抑制することができる。すなわち、ディスク本体6の温度上昇を、制動ブロック8を鋳込まないディスク本体とほぼ同等にできる。このため、発熱を抑えることができる優れたブレーキディスク5を提供できる。
とりわけ、制動ブロック8をアルミナ(Al)により形成した場合にあっては、よりブレーキ性能の優れたブレーキディスク5を提供することができる。
Moreover, the temperature rise of the disc main body 6 can be suppressed by casting a plurality of braking blocks 8 having high heat resistance and high rigidity. That is, the temperature rise of the disc body 6 can be made substantially equal to that of the disc body in which the brake block 8 is not cast. For this reason, the outstanding brake disc 5 which can suppress heat_generation | fever can be provided.
In particular, when the brake block 8 is formed of alumina (Al 2 O 3 ), the brake disc 5 with better brake performance can be provided.

さらに、ディスク本体6を製造するにあたって、キャビティK内に制動ブロック8が周方向に等間隔に配置、つまり、周方向に断続的に配置されていると共に、制動ブロック8を、全体に無数の連通気孔が形成された発泡体とすることにより、キャビティK内全体への溶湯20の流れを阻害することがない。このため、製品バラツキを確実に抑え、ディスク本体6の生産性を向上することができる。また、制動ブロック8を発泡体とすることにより、制動ブロック8の損傷を抑制することができる。   Further, when manufacturing the disc body 6, the brake blocks 8 are arranged in the cavity K at equal intervals in the circumferential direction, that is, intermittently arranged in the circumferential direction, and the brake blocks 8 are connected innumerably to the whole. By making the foam in which pores are formed, the flow of the molten metal 20 into the entire cavity K is not hindered. For this reason, product variation can be suppressed reliably and the productivity of the disc body 6 can be improved. Moreover, damage to the brake block 8 can be suppressed by making the brake block 8 into a foam.

また、ディスク本体6を製造するにあたって、制動ブロック8を、キャビティK内に供給される溶湯20との比重差によって浮上させ、制動ブロック8の一側面8aを、上鋳型17の制動摩擦面形成面18に当接した状態にさせている。このため、ディスク本体6の制動摩擦面6aに制動ブロック8を容易、且つ確実に露出させることができ、ディスク本体6の摩耗量を確実に低減することができる。   In manufacturing the disc body 6, the braking block 8 is levitated due to the difference in specific gravity with the molten metal 20 supplied into the cavity K, and one side surface 8 a of the braking block 8 is formed on the braking friction surface forming surface of the upper mold 17. 18 is in a state of abutment. For this reason, the braking block 8 can be easily and reliably exposed to the braking friction surface 6a of the disc body 6, and the amount of wear of the disc body 6 can be reliably reduced.

尚、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、ディスク本体6に、例えば、6つの制動ブロック8が周方向に等間隔で配置されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、制動ブロック8の個数は2つ以上の複数であればよく、また、周方向に断続的に配置されていれば、等間隔に配置されていなくてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where, for example, six braking blocks 8 are arranged on the disc body 6 at equal intervals in the circumferential direction has been described. However, the present invention is not limited to this, and the number of braking blocks 8 may be two or more, and may not be arranged at equal intervals as long as they are arranged intermittently in the circumferential direction. .

また、上述の実施形態では、制動ブロック8は、例えば、円柱状に形成された発泡体である場合について説明した。しかしながら、制動ブロック8の形状は、円柱状に限られるものではない。   Moreover, in the above-mentioned embodiment, the case where the braking block 8 was a foam formed in a columnar shape, for example, has been described. However, the shape of the braking block 8 is not limited to a cylindrical shape.

2 ディスクブレーキ装置
3 ブレーキパッド
5 ブレーキディスク
6 ディスク本体
6a 制動摩擦面
8 制動ブロック
15 鋳型(砂型)
16 下鋳型(砂型)
17 上鋳型(砂型)
20 溶湯
J 車軸
2 Disc brake device 3 Brake pad 5 Brake disc 6 Disc body 6a Braking friction surface 8 Braking block 15 Mold (sand mold)
16 Lower mold (sand mold)
17 Upper mold (sand mold)
20 Molten J Axle

Claims (5)

ディスク本体の制動摩擦面にブレーキパッドが押圧されることにより、車軸の回転を制動するブレーキディスクであって、
前記ディスク本体の前記制動摩擦面に、複数の多孔状の制動ブロックが周方向に断続的に鋳込まれており、
前記制動ブロックは、無数の連通気孔が形成されている発泡体状のアルミナにより形成されており、
前記制動ブロックの厚さは、前記ディスク本体の厚さよりも小さく設定されていることを特徴とするブレーキディスク。
A brake disc that brakes rotation of an axle by pressing a brake pad against a braking friction surface of the disc body,
A plurality of porous braking blocks are intermittently cast in the circumferential direction on the braking friction surface of the disc body ,
The braking block is formed of foamed alumina in which an infinite number of continuous air holes are formed,
The brake disk according to claim 1, wherein a thickness of the brake block is set smaller than a thickness of the disk body .
前記ディスク本体の前記制動摩擦面に、前記制動ブロックが周方向に等間隔で配置されてい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。   The brake disk according to claim 1, wherein the brake blocks are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the brake friction surface of the disk main body. 前記制動ブロックに、厚さ方向に貫通する貫通孔を形成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のブレーキディスク。 The brake disk according to claim 1 , wherein a through-hole penetrating in the thickness direction is formed in the brake block . 複数の制動ブロックが鋳込まれたディスク本体を製造するためのブレーキディスクの製造方法であって、
キャビティ内の幅が、無数の連通気孔が形成されている発泡体状のアルミナにより形成されている制動ブロックの厚さよりも大きく設定されている砂型の前記キャビティ内に複数の前記制動ブロックを周方向に沿って断続的に配置し、型締め後に前記キャビティ内に溶湯を供給し、この溶湯によって、前記制動ブロックを、比重差により前記砂型における前記ディスク本体の制動摩擦面形成面まで浮上させ、前記制動ブロックの一側面を前記制動摩擦面形成面に当接させるようにし、前記ディスク本体を製造することを特徴とするブレーキディスクの製造方法。
A method of manufacturing a brake disk for manufacturing a disk body in which a plurality of braking blocks are cast,
The width of the cavity, a myriad of communicating pores is within the cavity of the sand mold which is set larger than the thickness of the brake block being formed by a foam-like alumina formed, dividing the plurality of the brake block Disposed intermittently along the direction, supplying molten metal into the cavity after mold clamping, and by this molten metal, the braking block floats up to the braking friction surface forming surface of the disc body in the sand mold due to the difference in specific gravity, A method of manufacturing a brake disc, wherein the disc main body is manufactured by bringing one side surface of the brake block into contact with the braking friction surface forming surface.
前記制動ブロックに、厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する一方、前記キャビティ内に前記貫通孔に差込可能なガイド棒を設け、
前記制動ブロックが浮上する際、前記ガイド棒に沿って前記制動ブロックが浮上することを特徴とする請求項4に記載のブレーキディスクの製造方法。
The brake block is provided with a guide rod that can be inserted into the through-hole in the cavity while forming a through-hole penetrating in the thickness direction.
5. The method of manufacturing a brake disk according to claim 4 , wherein when the brake block floats, the brake block floats along the guide rod . 6.
JP2012024179A 2012-02-07 2012-02-07 Brake disc and brake disc manufacturing method Expired - Fee Related JP5859333B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012024179A JP5859333B2 (en) 2012-02-07 2012-02-07 Brake disc and brake disc manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012024179A JP5859333B2 (en) 2012-02-07 2012-02-07 Brake disc and brake disc manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013160345A JP2013160345A (en) 2013-08-19
JP5859333B2 true JP5859333B2 (en) 2016-02-10

Family

ID=49172757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012024179A Expired - Fee Related JP5859333B2 (en) 2012-02-07 2012-02-07 Brake disc and brake disc manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5859333B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58128540A (en) * 1982-01-25 1983-08-01 Sumitomo Electric Ind Ltd Disk for use in disk brake
ES2211928T3 (en) * 1995-11-24 2004-07-16 Deutsches Zentrum Fur Luft- Und Raumfahrt E.V BRAKE DISC.
JP4583341B2 (en) * 2006-06-21 2010-11-17 財団法人鉄道総合技術研究所 Manufacturing method of cast iron control wheel for railway vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013160345A (en) 2013-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210207670A1 (en) Brake disc and manufacturing method thereof
JP6347790B2 (en) Brake disc manufacturing method, disc brake brake disc, and disc brake
US8118079B2 (en) Casting noise-damped, vented brake rotors with embedded inserts
JPH07269614A (en) Composite material disc for high-energy braking
CN105299103B (en) Method for producing a brake disc and brake disc
KR101551969B1 (en) Brake Disc Using Different Materials and Method for Manufacturing The Same
CN103038533A (en) Hybrid brake pad
US20180029410A1 (en) Railcar wheel, apparatus and method of manufacture
US20140332329A1 (en) Brake rotor and method of manufacturing the same
JP2009063072A (en) Brake disc, method for surface modification thereof, and surface modification device for brake disc
TW201736167A (en) Brake lining for rolling stock and disc brake for rolling stock provided with same
US20130161132A1 (en) Brake disk
US20100018819A1 (en) Friction damped brake drum
CN101618452B (en) Method for manufacturing brake drum for automobile
CN105008752B (en) Flow the brake disc of shaping
US20160169311A1 (en) Method for manufacturing vehicle brake disc
JP5859333B2 (en) Brake disc and brake disc manufacturing method
CN101910665B (en) Method of forming casting with frictional damping insert
KR101610131B1 (en) Method for manufacturing motor vehicle brake disc
JP4701512B2 (en) Brake disc for railway vehicles
JP2011016877A (en) Friction material and brake shoe of brake device
JP5328609B2 (en) Brake pads
JP4384830B2 (en) Monolithic heterogeneous composite material
JP4595229B2 (en) Disc brake pad and manufacturing method thereof
JP5885124B2 (en) Aluminum alloy casting manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140909

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150420

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150507

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150624

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151216

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5859333

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees