JP2006142363A - ブレーキディスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス抜きにより形成したブレーキディスクにおける外観の商品価値を高める。
【解決手段】プレス抜きで生じたダレ及びかえりをコイニングするために、上側コイニング型８と下側コイニング型９とによりディスクブランク１を挟持するように押圧し、ダレ及びかえりをコイニングする。ダレ及びかえりを消失させてその部分に新たな面取り形状を形成することができるため、ディスクブランクの両面から見た外観を良好なものとすることができる。その外観の向上をコイニングという簡単かつ安価な方法で実現できるため、ブレーキディスクの外観の商品価値を簡単かつ安価に高めることができる。さらに、せん断切り口面におけるダレ及びかえりのディスクブランク半径方向ずれに応じて各コイニング面をずらすことにより、均等なコイニングによる面取りを行うことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ブレーキディスクの製造方法に関するものである。

従来、自動車や製造機械などに用いられているブレーキディスクにあってソリッドタイプのものにあっては、そのディスクブランクを板材からプレス抜きして形成したものがある。例えば自動二輪車用ブレーキディスクにおいて、パッドの摩耗粉を効果的に摺動面から排出するためにブレーキディスクに多数の孔をプレス加工して設けたものがある。（例えば特許文献１参照。）。

特開２０００−２０５３１４号公報

また、自動二輪車用ブレーキディスクにあっては、その外形を波形にするなど種々の形状に加工して商品性を高めるようにしたものがある。そのような複雑な形状も板材をプレス抜きすることにより容易に形成することができる。しかしながら、板材のプレス抜きの場合にはそのせん断切り口面においてプレス方向手前側にダレが生じると共にプレス方向先側にかえりが生じる。かえりはそのままではパッドと干渉する虞があるばかりでなく上記商品性にとって外観を損ねるという問題がある。

外形が円形のままのブレーキディスクの場合には外周部に生じたかえりを例えば旋盤加工により容易に取り除くことができる。しかしながら、上記ブレーキディスクに孔加工をした場合や外周を例えば星形状に加工した場合の面取りは、上記特許文献１ではバフ研磨またはブラスト処理によるとしており、簡単かつ安価に行うことができないという問題がある。

このような課題を解決して、プレス抜きにより形成したブレーキディスクにおける外観の商品価値を高めることを実現するために本発明に於いては、ブレーキディスク用ディスクブランクを板材からプレス抜きして形成し、前記プレス抜きにより前記ディスクブランクにかえりが生じた部分に対してコイニングを行って面取りするものとした。さらに、前記プレス抜きにより前記ディスクブランクにダレが生じた部分に対してコイニングを行って面取りすると良い。

特に、前記ダレ及び前記かえりをそれぞれコイニングするための各コイニング用型を有し、前記各コイニング用型の各コイニング面同士が、前記ダレと前記かえりとの前記ディスクブランクの半径方向に対するずれに応じてずらして配設されていると良い。また、前記コイニングにより前記ディスクブランクの前記コイニング面の側方に膨出する部分を当該膨出を防止するべく前記コイニングと同時に押さえ込むと良い。

あるいは、前記コイニングが、前記ダレ及びかえりをそれぞれコイニングするための各コイニング面を有するように形成されたローラにより転造されて行われると良い。さらに、前記ローラの軸が、前記ダレ及びかえりの前記ディスクブランクの半径方向に対するずれに応じて傾動し得るように設けられていると良い。

このように本発明によれば、板材からプレス抜きしてディスクブランクを形成した場合にそのせん断切り口面に生じたかえりに対してコイニングすることにより、ディスクブランクの端面から突出するようになるかえりを消失させてその部分に新たな面取り形状を形成することができるため、かえりにより外観が損ねられてしまうことを防止し、それを単純な除去ではなくコイニングによる面取り形状とすることから、プレス抜きのせん断切り口面における外観を良好なものとすることができる。その外観の向上をコイニングという簡単かつ安価な方法で実現できるため、ブレーキディスクの外観の商品価値を簡単かつ安価に高めることができるる。さらに、せん断切り口面に生じるダレに対してもコイニングしてその部分に新たな面取り形状を形成することにより、ディスクブランクの両面から見た外観を良好なものとすることができる。

特に、ダレ及びかえりに対する各コイニング面を、ダレ及びかえりにおけるディスクブランクの半径方向のずれに応じて配設することにより、均等にコイニングすることができるため、ダレ及びかえりに対する面取りによる外観の違いが生じることが無い。また、コイニング時にコイニング面の側方に膨出する部分に対してその膨出を防止する型面をコイニング型に形成するなどしてその膨出を押さえ込むことにより、膨出部分が生じて外観の見栄えが悪化することを防止することができ、コイニングによる良好な外観を損ねることがない。

あるいは、コイニングをローラによる転造コイニングとすることができ、それにより、ディスクブランクの外周形状を例えば半径方向に凹凸変化する波形に設計した場合に種々の形状違いに対してもローラが追従できる凹凸変化内であれば１種類のローラで対応できるため、ディスクブランクの外形の設計変更に対して汎用性が高く、設備費を低廉化し得る。さらに、ローラの軸を傾動自在に設けることにより、せん断におけるダレとかえりとのディスクブランクの半径方向に対するずれに容易に対応でき、ダレ及びかえりに対して均等なコイニングを行うことができる。それにより、ディスクブランクの両端面から見た面取りの仕上がりに違和感が無いため、ブレーキディスクの外観を向上し得る。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された自動二輪車用ブレーキディスクのディスク単体製品となる前のディスクブランク１の外観を示す正面図である。本ディスクブランク１は、板材としての例えば鋼板を素材として、図に示されるように外周に多数の半径方向凸部を有する形状に形成されている。なお、製品としてのブレーキディスクとプレートディスク１とは外形は略同一であり、仕上げ加工の有無の違いがある程度である。また、対象となるブレーキディスクは、自動二輪車用に限られず、自動車や製造機械などに用いられるブレーキディスクにも適用可能である。

図２にディスクブランク１の加工要領を示す。図２（ａ）には、図示されない帯状の鋼板から正方形に切り出され、かつ中心に軸孔１ａがプレス抜きにより形成された素材板２及びその一部を切除したものが示されている。また、帯状の鋼材から円形プレス型抜きにより１回のプレスでディスクブランクの外径を決めるプレス成形を行うようにしても良い。なお、軸孔１ａの形状は図示例では円形であるが、車軸取り付け部の形状に合わせて任意の形状にすることができる。

図２（ａ）に示されるように、軸孔１ａを形成された正方形の素材板２に対して、４つの角部２ａを１つずつプレス抜きして図の二点鎖線に示されるように円形の外周を有する円形ディスク３が形成される。この時、各角部２ａのプレス抜きを１つの角部毎に４回に分けて行うことにより、抜きカスとなる角部以外を押さえることができるため、一度に全周をプレス抜きするものにおける抜きカスとなる部分の押さえ型を必要としない。したがって、ディスクブランク１の外径と同一外径の円形ディスクブランク３をプレス抜きして形成する場合に、図の二点鎖線に示されるように正方形の素材板２の一辺の長さを円形ディスクブランク３の外径とほぼ同一とすることができるため、抜きカスの量を低減して省資源化を促進することができる。

次に、上記したプレス抜きにより全周を形成された円形ディスクブランク３に対して、図２（ｂ）に示されるように、複数のロータ孔１ｂをプレス抜きにより形成する。また、それに前後して外径の荒切削を行って円形ディスクブランク３の外径を荒仕上げする。この時の各加工にあっては、軸孔１ａを基準とすることにより各加工を同心的に行うことができる。

そして、円形ディスクブランク３の外周部に対して等角度ピッチで花びら形状となる半径方向外向き凸部１ｃを形成するように、各半径方向外向き凸部１ｃ間をプレス抜きする。それにより、図１に示されるように外周の全周に渡って波形状が形成されたディスクブランク１が加工される。なお、このようにして加工された図１のディスクブランク１にあっては、ロータ孔１ｂ及び外周の波形部分が上記したようにプレス抜きされるため、そのプレス加工によりせん断された切り口面の形状は、波形部分の断面形状を示す図３に示されるように、プレス方向Ｐに、型の工具部分の食い込みによるダレ４と、プレス方向Ｐに沿うせん断面５と、クラックが生じて破断された破断面６と、プレス方向Ｐにディスクブランク１から突出するばりとなるかえり７とがこの順に生じる。

次に、上記ダレ４及びかえり７に対して図４に示されたコイニング装置によりコイニング処理を行う。図示例のコイニング装置にあっては、上記したようにディスクブランク１の外周部分に対して波形状にプレス抜きした部分（半径方向外向き凸部１ｃにより形成された凹状部分）の上記ダレ４及びかえり７に対してディスクブランク１を上下から挟持するように上側及び下側コイニング型８・９が配設されている。

両コイニング型８・９は、ディスクブランク１の外径に合わせた環状に形成されており、下側コイニング型９が固定され、上側コイニング型８が図示されない例えばシリンダ装置により上下動するようになっている。なお、両コイニング型８・９及びその回りの構造は、上側コイニング型８が上下動する以外は同様であって良いため、下側コイニング型９について以下に示す。

下側コイニング型９は、ベースに固定された基台１１の上に固着されている。下側コイニング型９の内側には、基台１１の上面に積層状態に設けられたスペーサ１２からその上方に間隔をあけて可動支持板１３が配置されている。可動支持板１３には、スペーサ１２を貫通しかつ基台１１により上下方向に変位可能に支持された複数本のロッド１４の各上端部がねじ結合されている。

また、各ロッド１４毎に同軸的に配設された圧縮コイルばね１５が可動支持板１３と基台１１との間に介装されており、それら圧縮コイルばね１５により可動支持板１３が所定の初期弾発力にて上方に付勢されている。これら上下の可動支持板１３によりディスクブランク１を上下から押圧して支持することができ、ディスクブランク１の外周部に対するコイニングを安定して行うことができる。なお、図示例では下側の可動支持板１３の上面中央には、ディスクブランク１の位置決め用に軸孔１ａと所定の公差をもって嵌合状態になるボス部１３ａが突設されている。

次に、各コイニング型８・９の面形状の一例について図５を参照して示す。図に示される各コイニング型８・９には、だれ４及びかえり５に対応する位置にＣ面取り用の斜面からなる各コイニング面８ａ・９ａが形成されている。さらに図示例のコイニング型８・９にあっては、厚さ方向押さえ面８ｂ・９ｂと側方押さえ面８ｃ・９ｃとがコイニング面８ａ・９ａに隣接して設けられている。

上側コイニング型９を所定のプレス圧力でディスクブランク１に押し付けるようにすることにより、各コイニング面８ａ・９ａによりダレ４及びかえり７をコイニングする。それにより、例えば図６に示されるようにダレ４及びかえり７の部分に対してコイニングによる面取り面１ｄがそれぞれ形成されると共に、その面取り面１ｄの両側方に膨出する膨出部分１６ａ・１６ｂが生じる。コイニング時に上記厚さ方向押さえ面８ｂ・９ｂ及び側方押さえ面８ｃ・９ｃにより各対応する膨出部分１６ａ・１６ｂを押さえて成形することができ、膨出部分１６ａ・１６ｂが生じることを防止することができるため、各面取り面１ｄの縁に続く面が平滑面となり、美観が確保される。

上記膨出部分１６ａ・１６ｂの成形を行わない場合には、図６の二点鎖線に示されるようにディスクブランク１の端面側の膨出部分１６ａに対しては後工程で端面研削を行う場合に同時に除去可能であるが、外周面側の膨出部分１６ｂに対しては簡単かつ安価に除去することができない。そのため除去せずに残した場合には、その膨出部分１６ｂにて光の乱反射が起こり、外観を損ねて商品価値が低下するという問題がある。

それに対して、上記したようにコイニング型８・９に厚さ方向押さえ面８ｂ・９ｂ及び側方押さえ面８ｃ・９ｃを設けてコイニングと同時に膨出部分１６ａ・１６ｂの発生を防止することにより、簡単かつ安価に外観を損ねることがない成形を行うことができる。

なお、上記図示例ではダレ４及びかえり７を共にコイニングする要領について示したが、ダレ４はディスクブランク１の軸線方向端面から突出するものではなく、またＲ面取りに似ていることから、特にダレ４に対してコイニングすることなく、なるかえり７のみに対してコイニングするようにしても良い。その場合には図７に示されるように、ダレ４側の可動支持板２３の外径をディスクブランク１の外径よりも大径にして、かえり７に対するコイニング時に半径方向外向き凸部１ｃの図における上面を押さえることができるようにすれば良い。この場合には、両側にコイニング型を用いる必要がないため、コイニング装置を低廉化し得る。

また、図３で説明した破断面６は切断面５に対して少し後退するように形成されるため、ダレ４に対してかえり７がディスクブランク１の半径方向内側にずれて位置するようになる。したがって、上下のコイニング面８ａ・９ａも、そのずれ（図５のδ）に対応してディスクブランク１の半径方向にずらして配設されている。これにより、ダレ４とかえり７に対して均等な面取りを行うことができ、ディスクブランク１を表と裏とから見た場合の違和感が生じないため外観性を向上することができる。

上記破断面６の勾配である後退角（図３のθ）とディスクブランク１の板厚とからずれδの量が算出されるため、それに合わせて上下のコイニング面８ａ・９ａの配置を設定することは容易である。厳密には切断面５の長さを考慮する必要があるが、その長さは相対的に短く、誤差範囲内となり得る。なお、後退角θは０度＜θ＜１０度の範囲となるのが一般的である。

また、コイニングの対象としては、ディスクブランク１の外周部の波形状における凹状部分だけでなく、例えば凹状部分と外径（半径方向外向き凸部１ｃの突出端を結ぶ円の直径）部分とを同時にプレス抜きして形成されたディスクブランクに対しても可能である。その場合には、凹状部分と外径部分を同時にコイニングするように、例えば図８に示されるようにコイニング面（９ａ）８ａが周方向に連続する波形状に形成されていれば良い。

また、上記面取り形状にあっては、上記Ｃ面取りに限定されず、曲面となるＲ面取りであっても良い。その場合のコイニング型１８・１９の例を図９に示す。この場合においても、だれ４及びかえり７に対する各コイニング面１８ａ・１９ａをディスクブランク１の半径方向のずれδに対応させてずらして配設する。なお、そのずれの基準は各コイニング面１８ａ・１９ａの曲面を形成する円（半径Ｒａ・Ｒｂ）の中心であって良い。また、膨出部の押さえとして、上記と同様に各厚さ方向押さえ面１８ｂ・１９ｂ及び側方押さえ面１８ｃ・１９ｃが設けられている。このようにして形成されたコイニング型１８・１９によるＲ面取りに置ける面取り及び膨出部分の押さえ効果は上記Ｃ面取りと同じである。

さらに、コイニングとしては、上記したような上下のコイニング型８・９・１８・１９を用いることに限定されず、図１０に示されるように押圧ローラを用いた転造コイニングを行うようにしても良い。図示例では、ディスクブランク１のコイニング対象となる上記各半径方向外向き凸部１ｃ間の凹状部分内で回転可能な大きさの押圧ローラ２１を用い、その押圧ローラ２１を凹状部分に対してディスクブランク１の半径方向内向きに所定の押圧力で押し付けつつディスクブランク１を回転させることにより転造コイニングを行う。

押圧ローラ２１にあっては、図１１（ａ）に示されるように、両つばを有する形状に形成されている。図における上側のつばの傾斜内壁面からなるコイニング２１ａがダレ４に対する上記コイニング面８ａに相当し、下側つばの傾斜内壁面からなるコイニング２１ｂがかえり７に対する上記コイニング面９ａに相当する。

また、押圧ローラ２１の軸２１ｃの両端部にはそれぞれ図示されないシリンダ装置のピストンが連結されている。各シリンダ装置は押圧ローラ２１をディスクブランク１の半径方向内向きに変位させる向きに押圧するようにされており、各押圧力は同じになるように設定されている。また、ピストンの押圧方向に対して軸２１ｃが傾動自在になるように両者が連結されている。

これにより、図１１（ｂ）に示されるように押圧ローラ２１をディスクブランク１に押し付けて転造コイニングを行う時に、両コイニング面２１ａ・２１ｂ間のローラ底面２１ｄが破断面６に密接するように、軸２１ｃが後退角θ分だけ傾くことができる。そのように傾いた状態で転造コイニングを行うことにより、上記した外周面側の膨出部分１６ｂに対して押さえ付けることができ、その後の除去処理を不要とすることができる。なお、端面側の膨出部分１６ａが生じてしまうが、それに対しては、上記したように後加工の研削で容易に除去可能であるため何ら問題ない。

なお、押圧ローラ２１による転造コイニング対象を各半径方向外向き凸部１ｃ間の凹状部分に対してのみ行うことができる。その場合には半径方向外向き凸部１ｃの最外縁部（ディスクブランク１の最外周に相当する部分）に対しては、ディスクブランク１を円形にプレス抜きした時に面取りしておけば良い。それに対して、押圧ローラ２１を用いて、半径方向外向き凸部１ｃの最外縁部を含めて転造コイニングを行っても良い。その場合には、ディスクブランク１の円形プレス抜き後の面取り処理を行わず、半径方向外向き凸部１ｃの形成のためのプレス抜きを行った後に、押圧ローラ２１をディスクブランク１の外周部に上記したように所定の押圧力をもって押し当てて、ディスクブランク１を回転させることにより、波形形状に押圧ローラ２１に追従し、それによりディスクブランク１の全周に対して転造コイニングすることができる。

この押圧ローラによる転造コイニングによれば、破断面６の後退角θが部材毎に異なった場合にも容易に対応でき、汎用性の高いコイニング処理を行うことができる。

また、ディスクブランク１の外周部に対するコイニングにより外周部と軸孔１ａとの間の部分に半径方向内向きへの応力が発生し、それにより軸孔１ａの内周面が軸心側に膨出するようになる。そのような肉の逃げが生じた場合には、十分なコイニングを行うことができなくなり、その結果コイニング面の美観が損なわれてしまう。

それに対して、下側のコイニング型の構成において、図示例ではコイニング時にディスクブランク１の軸孔１ａをボス部１３ａにより支持することができる。それにより、ディスクブランク１における上記半径方向への逃げを抑制することができ、コイニングによる良好な仕上がりとなる成形を行うことができる。

なお、ボス部１３ａは図示例では下側コイニング型９の方に設けている。そのように片側だけで十分な効果を奏することができる。必要に応じて上側コイニング型８の方にも設けても良い。または、ボス部１３ａの突出高さを軸孔１ａの深さ（軸線方向長さ）とほぼ同じにすることにより、軸孔１ａの内周面のほぼ全てで上記逃げを受けることができる。

さらに、図１２に示されるように、下側コイニング型９に設けたボス部１３ａの基端側角部を面取り面１３ｂとして形成すると良い。図示例では面取り面１３ｂの断面形状をＲ面取り用のため曲線としているが、Ｃ面取り用の場合には例えば４５度の斜線とすれば良い。このように形成しておくことにより、軸孔１ａと半径方向外向き凸部１ｃとを同じ方向にプレス抜きして形成した場合に軸孔１ａに生じるかえりを、ディスクブランク１の外周部に対するコイニングと同時にコイニングにより成形することができる。これにより、ディスクブランク１から製品としてのブレーキディスクとなった場合の外観をより一層向上することができる。

なお、軸孔１ａに対するコイニングは、両コイニング型８・９・１８・１９によるコイニングにより可能というのではなく、押圧ロール２１による転造コイニングにおいても同様に行うことができる。例えば軸孔１ａを嵌合させる芯金を設け、その嵌合によりディスクブランク１を支持することができる。その芯金による支持状態でディスクブランク１の外周部に対して上記したように押圧ローラ２１により転造コイニングを行う。

その芯金をディスクブランク１の端面を支持するようなプレートに突設し、そのプレートと芯金の基端部との角部の形状を上記と同様にＣ面取りまたはＲ面取りに応じた形状にすることができる。また、芯金に軸孔１ａを嵌合した場合には、押圧ローラ２１の半径方向内向き押圧力を芯金により受けることができるため、上記半径方向内向きの肉の逃げを抑制することができる。

自動二輪車用ブレーキディスクのディスクブランクの外観を示す正面図である。 （ａ）は板材から分割プレス抜きしてディスクブランクを形成する要領を示す図であり、（ｂ）は外形が円形状態のディスクブランクを示す図であり、（ｃ）は外周部を波形に形成することを示す図である。 図１の矢印III−III線に沿って見た要部拡大断面図である。 コイニング装置の概略を示す要部破断側面図である。 上下のコイニング型を示す要部拡大断面図である。 コイニングにより生じる膨出部を示す要部拡大断面図である。 かえり用コイニング装置を示す図４に対応する図。 図４の矢印VIII線から見た部分平面図である。 Ｒ面取り用の図５に対応する図である。 ローラによる転造コイニング要領を示す要部平面図である。 （ａ）はローラの形状を示す要部拡大側面図であり、（ｂ）は転造時のローラの状態を示す要部拡大側面図である。 コイニング時にディスクブランクの軸孔を支持する要領を示す要部拡大側断面図である。

符号の説明

１ ディスクブランク、１ａ 軸孔
４ ダレ
５ せん断面
６ 破断面
７ かえり
８・９ コイニング型
８ａ・９ａ コイニング面、８ｂ・９ｂ 厚さ方向押さえ面、８ｃ・９ｃ 側方押さえ面
１６ａ・１６ｂ 膨出部分
１８・１９ コイニング型
２１ 押圧ローラ
２１ａ・２１ｂ コイニング面、２１ｃ 軸
２３ 可動支持板

Claims (6)

1. ブレーキディスク用ディスクブランクを板材からプレス抜きして形成し、
   前記プレス抜きにより前記ディスクブランクにかえりが生じた部分に対してコイニングを行って面取りすることを特徴とするブレーキディスクの製造方法。
2. 前記プレス抜きにより前記ディスクブランクにダレが生じた部分に対してコイニングを行って面取りす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の製造方法。
3. 前記ダレ及び前記かえりをそれぞれコイニングするための各コイニング用型を有し、
   前記各コイニング用型の各コイニング面同士が、前記ダレと前記かえりとの前記ディスクブランクの半径方向に対するずれに応じてずらして配設されていることを特徴とする請求項２に記載のブレーキディスクの製造方法。
4. 前記コイニングにより前記ディスクブランクの前記コイニング面の側方に膨出する部分を当該膨出を防止するべく前記コイニングと同時に押さえ込むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のブレーキディスクの製造方法。
5. 前記コイニングが、前記ダレ及びかえりをそれぞれコイニングするための各コイニング面を有するように形成されたローラにより転造されて行われ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の製造方法。
6. 前記ローラの軸が、前記ダレ及びかえりの前記ディスクブランクの半径方向に対するずれに応じて傾動し得るように設けられていることを特徴とする請求項５に記載のブレーキディスクの製造方法。
   

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