JP2012141065A

JP2012141065A - ブレーキディスクの製造方法

Info

Publication number: JP2012141065A
Application number: JP2012099457A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Fujita; 伸弘藤田; Hidekazu Kawai; 秀計川合
Original assignee: Yutaka Giken Co Ltd
Current assignee: Yutaka Giken Co Ltd
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2012-07-26

Abstract

【課題】自動二輪車等のディスクブレーキ装置に用いられるブレーキディスクの製造方法に関するものであって、花弁状の外周形状を有するブレーキディスクを低コストで製作できるようにする。
【解決手段】本発明のブレーキディスク１の製造方法は、プレス成形によりブレーキディスク１を径方向の凹凸７ａ，７ｂが周方向に連続する花弁状の外周形状とする工程と、熱処理を施してブレーキディスク１を焼き入れする工程とを含み、当該熱処理に先立って、前記凸部の７ｂ外周をブレーキディスク１の回転中心と同心の円弧に合わせて切削する工程を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動二輪車等のディスクブレーキ装置に用いられるブレーキディスクの製造方法に関する。

従来、この種のブレーキディスクとして、軽量化及び放熱性向上のために、外周形状を径方向の凹凸が周方向に連続する花弁状に形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、このようなブレーキディスクにおいて、ブレーキディスクの表裏各側面と花弁状の外周縁との角部を断面斜状の面取り面に形成したものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

面取り面を形成するのは、取り扱い時の安全性を高めると共に、ブレーキディスクを挟むブレーキパッドがブレーキディスクの外周の凹凸のエッジで削られて摩耗することを抑制するためである。

然し、上記特許文献２記載のように、断面斜状の面取り面を形成すると、面取り部を形成しない場合よりも放熱性が低下することが判明した。

また、特許文献２では、ブレーキディスクの最大外径部分の寸法精度を高めるために、ブレーキディスクの製造方法として、ブレーキディスクの表裏各側面と花弁状の外周縁との角部を面取り面に形成し、当該ブレーキディスクを硬化させる熱処理を施した後、外周削成工程を施すことが開示されているが、熱処理を施すとことで切削すべき部分の硬度が高くなっていることと、凹部を飛ばしながら凸部外周を切削（断続切削）することでバイトなどの切削加工具への衝撃が高くなることとが相俟って、当該切削加工具の寿命が極めて短くなる。その結果、製造コスト高を招くという問題がある。

国際公開ＷＯ２００４／０４２２４７号公報国際公開ＷＯ２００５／０５４７０３号公報

本発明は、以上の点に鑑み、花弁状の外周形状を有するブレーキディスクを低コストで製作できるようにしたブレーキディスクの製造方法を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明のブレーキディスクの製造方法は、プレス成形によりブレーキディスクを径方向の凹凸が周方向に連続する花弁状の外周形状とする工程と、熱処理を施して前記ブレーキディスクを焼き入れする工程とを含み、当該熱処理に先立って、前記凸部の外周をブレーキディスクの回転中心と同心の円弧に合わせて切削する工程を行うことを特徴とする。

本発明によれば、熱処理による焼き入れ前に、ブレーキディスクの外径を所定の寸法に仕上げる凸部の外周の切削を行うため、切削が形成されるブレーキディスクの対象部分は、その硬度が低く、その切削抵抗等が小さい。このため、１個の切削具で加工できるブレーキディスクの枚数を増加させることが可能になると共に（切削加工具の寿命を長くできる）、その切削具の交換回数が減って生産性を高めることが可能になる。結果として、花弁状の外周形状を有するブレーキディスクの製造コストを低くすることが実現できる。なお、凸部の外周の切削を施す際に、後工程の熱処理に起因した歪による熱変形等を見込んで切削すれば、寸法精度のずれは然程問題とならない。

また、本発明においては、前記熱処理に先立って、前記ブレーキディスクの表裏各側面と花弁状の外周縁との角部に、凹状のアール面を設けた金型を押圧して塑性変形させ、前記角部に断面円弧状のアール面を形成する工程を行えば、上記同様、アール面が形成されるブレーキディスクの対象部分の硬度が低い状態で当該アール面の形成が可能になることで金型の寿命も長くなり、一層の低コスト化が図れる。

本発明の実施形態のブレーキディスクを示す側面図。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った切断面図。図２のＩＩＩの円で囲った部分の拡大断面図。ブレーキディスクの表面温度部分布を示すグラフ。

図１及び図２を参照して、１は、本実施の形態のブレーキディスクを示している。ブレーキディスク１は、ステンレス（ＳＵＳ４１０）等の金属板から打ち抜き成形されるものであり、内周のリング部２と、外周の環状板部３と、リング部２と環状板部３とを周方向複数箇所で連結する複数のアーム部４とを有する。

リング部２の内周には、径方向内方に張り出す複数の舌片部５が形成されており、これら舌片部５に穿孔した取付孔６においてブレーキディスク１が、図示省略した車軸上のハブにボルト止めされる。そして、図２に示すように、表裏一対のブレーキパッドＰにより環状板部３を挟むことにより、制動力が車軸に伝達される。

環状板部３の外周形状は、軽量化及び放熱性向上のために、径方向の凹凸７ａ、７ｂが周方向に連続する花弁状に形成されている。また、環状板部３には、軽量化を主目的として、内外複数重（図示例では３重）の同心円上に複数の円形の抜き孔８が形成されている。そして、最外側の円上の抜き孔８は、それより内側の円上の抜き孔８より孔径が大きく、外周の凸部７ｂと同一周方向位置に形成されている。

ここで、凸部７ｂは、制動時の発熱による環状板部３の熱膨張時の応力を吸収する変形部として機能し、熱膨張時の応力で環状板部３が板厚方向に波打つように歪むことを防止する。そして、凸部７ｂと同一周方向位置の径方向最外側の抜き孔８の孔径を大きくすることにより、凸部７ｂが変形しやすくなり、熱膨張時の応力吸収機能が向上する。また、当然のことながら、孔径を大きくすることで、軽量化にも貢献する。

尚、本実施形態では、環状板部３の内周の半径を４６ｍｍ、外周の凹部７ａから中心までの距離を１１６．６ｍｍ、外周の凸部７ｂから中心までの距離を１２０ｍｍとし、半径９９ｍｍの円周上と半径１０３．５ｍｍの円周上にそれぞれ直径６ｍｍの抜き孔７を形成し、半径１１１ｍｍの円周上に直径１０ｍｍの抜き孔７を形成した。

また、環状板部３の表裏各側面と花弁状の外周縁との角部は、図３に明示するように、断面円弧状のアール面９に形成されている。本実施形態では、上記角部に曲率半径が０．５ｍｍのアール面９をプレス加工で形成した。尚、ＮＣ加工機による切削加工でアール面９を形成することも可能である。また、ブレーキディスク１を打ち抜き成形する際、打ち抜き方向手前側の側面と外周縁との角部にダレを生じて、当該角部は断面円弧状のアール面になる。そのため、アール面９を形成するための加工は、打ち抜き方向手前側の側面と外周縁との角部に対しては省略することも可能である。

このように環状板部３の表裏各側面と花弁状の外周縁との角部をアール面９に形成すれば、取り扱い時の安全性を高めることができると共に、ブレーキパッドＰが環状板部３の外周の凹凸７ａ，７ｂのエッジで削られて摩耗することを抑制できる。また、断面円弧状のアール面９は、上記従来例のような断面斜状の面取り面に比し表面積が広くなる。従って、環状板部３の表裏各側面と花弁状の外周縁との角部における放熱量が従来例のものより大きくなる。そのため、放熱性の低下を可及的に回避できる。

この効果を確かめるため、環状板部３の裏側面と花弁状の外周縁との角部にアール面９を有する上記実施形態のブレーキディスク１（実施例）と、環状板部３の裏側面と花弁状の外周縁との角部を、各側面からの距離と外周縁からの距離がそれぞれ０．５ｍｍの部分を結ぶ断面斜状の面取り面に形成したもの（比較例）とを用い、制動による発熱時の環状板部３の表面温度をサーモグラフィーにより測定した。

図４は、環状板部３の凹部７ａ（図１のＡ点）から内周（図１のＢ点）までの表面温度分布を示している。実施例では、Ａ点近傍の表面温度が比較品より６０℃程度高くなっている。これは、アール面９からの放熱量が大きいためである。そして、放熱性の向上により、実施例の方が比較例より全体の温度が低くなっていることが分かる。

次に、本実施の形態のブレーキディスクの製造方法を具体的に説明する。先ず、例えばＳＵＳ４１０である金属板から、径方向の凹凸７ａ、７ｂが周方向に連続する花弁状をなすように打ち抜き成形して環状のブレーキディスクを得る。そして、ブレーキディスクの所定位置に、打ち抜き成形により抜き孔８を形成する。

次いで、環状板部３の表裏各側面と花弁状の外周縁との角部に対し、凹状のアール面を設けた金型（図示せず）を押圧し、断面円弧状のアール面９を形成する。そして、凸部７ｂの外周部を、ブレーキディスクの回転中心と同心円の円弧に合わせて切削し、ブレーキディスクの外径を所定の寸法に仕上げる。このとき、後述する後工程の熱処理に起因した歪による熱変形等を見込んで切削すれば、仕上寸法精度のずれは然程問題とならない。なお、アール面９の形成する前に切削加工を施すようにしてもよい。

最後に、上記のように製作したブレーキディスクを硬化させるために、公知の方法で当該ブレーキディスクに対し熱処理を施して焼入れする。

上記したように本発明の実施の形態によれば、熱処理前に、角部に断面円弧状のアール面の形成及び凸部７ｂの切削を行うため、切削やアール面が形成されるブレーキディスクの対象部分は、その硬度が低く、その切削抵抗等が小さい。このため、１個の切削具や金型で加工できるブレーキディスクの枚数を増加させることが可能になると共に（切削加工具の寿命が長くなる）、その切削具や金型の交換回数が減って生産性を高めることが可能になり、低コスト化が図れる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態のブレーキディスク１は、ブレーキパッドＰで挟む部分（環状板部３）と車軸上のハブに固定する部分とが一体となった１枚板構造のものであるが、ブレーキパッドで挟む部分と車軸上のハブに固定する部分とを別体として両者をフローティングピンで連結する２枚板構造のブレーキディスクにも同様に本発明を適用できる。

また、本発明の実施の形態では、径方向の凹凸７ａ、７ｂが周方向に連続する花弁状をなすように打ち抜き成形して環状のブレーキディスクを得た後、ブレーキディスクを硬化させるための熱処理を行うまでの間で、アール面９の形成及びブレーキディスクの外径の仕上げ切削を行うものについて説明したが、これに限定されるものではなく、アール面９の形成しないブレーキディスクの製造にも本発明の製造方法を適用できる。また、安全性向上等のために、切削加工やプレス加工によりブレーキディスクの外周角部に面取り面を形成するような場合にも、本発明の製造方法を適用して当該面取りを熱処理前に行うようにすればよい。

１ブレーキディスク
７ａ凹部
７ｂ凸部
８抜き孔
９アール面。

Claims

プレス成形によりブレーキディスクを径方向の凹凸が周方向に連続する花弁状の外周形状とする工程と、熱処理を施して前記ブレーキディスクを焼き入れする工程とを含み、当該熱処理に先立って、前記凸部の外周をブレーキディスクの回転中心と同心の円弧に合わせて切削する工程を行うことを特徴とするブレーキディスクの製造方法。
前記熱処理に先立って、前記ブレーキディスクの表裏各側面と花弁状の外周縁との角部に、凹状のアール面を設けた金型を押圧して塑性変形させ、前記角部に断面円弧状のアール面を形成する工程を行うことを特徴とする請求項１記載のブレーキディスクの製造方法。