JP2020041642A - ブレーキロータ用粗材及びブレーキロータ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】取付部と制動部とが一体に成形されるとともに、異なる形状のハブに対する共通化が可能なブレーキロータ用粗材及びブレーキロータ製造方法を提供する。【解決手段】本開示の実施の形態に係るブレーキロータ用鋳造粗材１０は、ブレーキロータ２０を製造するためのブレーキロータ用鋳造粗材１０であって、外周形状が円形状である外向きフランジ構造を有し、ブレーキロータ２０の製造時に、ブレーキロータ２０が取り付けられる車両３００のハブ３１０が有するブレーキロータ取付穴の個数及び位置に応じて、ブレーキロータ取付穴と同数の取付穴２１１が設けられるフランジ部１１と、フランジ部１１と鋳造により一体に成形されるディスク部１２と、を備える。【選択図】図１Ａ

Description

本開示は、車両を制動するためのディスクブレーキが備えるブレーキロータの製造に用いられるブレーキロータ用粗材及びブレーキロータ製造方法に関する。

車両を制動する装置の１つとして、ブレーキキャリパに組み込まれたブレーキパッドをブレーキロータに押し付け、ブレーキパッドとブレーキロータとの間に生じる摩擦によって制動力を得るディスクブレーキがある。ディスクブレーキを構成する一部品であるブレーキロータは、ブレーキパッドが押しつけられる摺動面が設けられた円板状の制動部と、この制動部を車両のハブに取り付けるための取付部とを有する。

ブレーキロータの回転軸方向における取付部と車両のハブとの相対位置は、ハブの種類によって異なっている場合が多い。このため、ブレーキロータを取り付ける車両のハブ形状毎に専用のブレーキロータを設計及び製造する必要がある。しかしながら、特に多車種少量生産を行う場合には、ハブ形状毎にブレーキロータを製造するための金型を作成していては、費用対効果が得られにくいことがある。

このため、ハブの種類によらずブレーキロータを共通化することが要望されている。例えば特許文献１には、取付部と制動部とを別体に構成し、取付部に対して制動部をブレーキロータの回転軸方向にスライド可能に構成したブレーキロータが開示されており、取付部と制動部との相対位置関係を調節可能とすることで、車種間でハブの種類が異なる場合における部品の共通化が図られている。

特開２００６−３７９９３号公報

トラック等の貨物自動車では、積載物や自重が乗用車等と比較して大きいため、制動時にブレーキロータやハブにかかる荷重が乗用車等より大きくなりやすい。このような事情から、貨物自動車用のディスクブレーキ装置では、耐荷重性能を向上させるとともに、加工時間やコストを低減させるため、取付部と制動部とが一体に成形されたブレーキロータが要望されている。

本開示は、取付部と制動部とが一体に成形されるとともに、異なる形状のハブに対する共通化が可能なブレーキロータ用粗材及びブレーキロータ製造方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係るブレーキロータ用粗材は、ブレーキロータを製造するためのブレーキロータ用粗材であって、外周形状が円形状である外向きフランジ構造を有し、車両のハブに取り付けられる部分に成形されるフランジ部と、前記フランジ部と一体に成形されるディスク部と、を備える。

本開示の一態様に係るブレーキロータ製造方法は、外周形状が円形状である外向きフランジ構造を有するフランジ部と、ディスク部と、を備えたブレーキロータ用粗材を一体に成形し、前記ブレーキロータ用粗材を用いて製造されるブレーキロータが取り付けられる車両のハブが有するブレーキロータ取付穴の個数及び位置に応じて、前記ブレーキロータ取付穴と同数の取付穴を前記フランジ部に設ける。

本開示によれば、取付部とディスク部とが一体に成形されるとともに、異なる形状のハブに対する共通化が可能なブレーキロータ用粗材及びブレーキロータ製造方法を提供することができる。

ブレーキロータ用鋳造粗材の斜視図 ブレーキロータ用鋳造粗材の正面図 ブレーキロータ用鋳造粗材の側面図 ブレーキロータ用鋳造粗材を用いて製造されるブレーキロータの完成品の例を示す図 ブレーキロータ用鋳造粗材を用いて製造されるブレーキロータの完成品の他の例を示す図 ブレーキロータが取り付けられる車両の車輪支持構造について説明するための図 ブレーキロータが取り付けられる車両の車輪支持構造について説明するための図

以下、本開示の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。

図１Ａから図１Ｃは、本開示の実施の形態にかかるブレーキロータ用鋳造粗材１０について説明するための図である。ブレーキロータ用鋳造粗材１０は、本開示のブレーキロータ用粗材の一例である。図１Ａはブレーキロータ用鋳造粗材１０の斜視図であり、図１Ｂはブレーキロータ用鋳造粗材１０の正面図であり、図１Ｃはブレーキロータ用鋳造粗材１０の側面図である。

ブレーキロータ用鋳造粗材１０は、鋳造により一体に成形された鋳造粗材である。図１Ａから図１Ｃに示すように、ブレーキロータ用鋳造粗材１０は、フランジ部１１、ディスク部１２及びこれらを接続する接続部１３、を有する。なお、本明細書において、「粗材」とは、鋳造工程や鍛造工程における完成品であって、製品に加工される前のものを意味している。特に「鋳造粗材」とは、鋳造工程の完成品を意味している。従って、ブレーキロータ用鋳造粗材１０に対して適切に加工が行われることにより、後述するブレーキロータ２０（図２Ａ及び図２Ｂを参照）が製造される。

フランジ部１１は、図１Ａから図１Ｃに示すように、外向きフランジ構造を有している。なお、本明細書において、外向きフランジ構造とは、ブレーキロータ２０の回転軸（図１Ａ及び図１Ｃに示すＲ軸）から外側へ広がるように設けられたフランジ構造である。この外向きフランジ構造の外周及び内周の形状は、円形状に成形されている。また、図１Ｃに示すように、フランジ部１１の外向きフランジ構造は、Ｒ軸方向に沿って所定の厚さＴを有するように成形されている。フランジ部１１は、ブレーキロータ用鋳造粗材１０を用いて製造されるブレーキロータ２０における取付部２１に対応する。取付部２１は、ブレーキロータ２０を車両のハブに取り付けるための部位である。ブレーキロータ２０及び取付部２１については、図２Ａ及び図２Ｂを用いて後に説明する。

ディスク部１２は、図１Ａから図１Ｃに示すように、円板状の構成である。ディスク部１２は、ブレーキロータ用鋳造粗材１０を用いて製造されるブレーキロータ２０における制動部２２に対応する。制動部２２は、ブレーキパッドに押しつけられることで摩擦による制動力を発揮させる部位である。制動部２２については、図２Ａ及び図２Ｂを用いて後に説明する。

接続部１３は、フランジ部１１の内径端部及びディスク部１２の内径端部を接続する部位である。ブレーキロータ用鋳造粗材１０を構成するフランジ部１１、ディスク部１２及び接続部１３は、上記したように、鋳造により一体に成形されている。このため、ブレーキロータ用鋳造粗材１０を用いて製造されるブレーキロータ２０は、各部が別体に成形されて組み合わされたブレーキロータと比較して、より大きな荷重に耐えることができる。

このようなブレーキロータ用鋳造粗材１０に対して、例えば研削加工、研磨加工、穴開け加工、及び／または切り欠き加工等の種々の加工を行うことにより、ブレーキロータ２０が製造される。なお、研削加工及び／または研磨加工は、例えばディスク部１２に摺動面を作ったり、フランジ部１１の厚さを調整したりするために行われる。穴開け加工は、車両への取付用のボルト穴をフランジ部１１に開けるために行われる。また、切り欠き加工は、例えばブレーキロータ２０を車両に取り付けた際に、他部品との干渉を避けるために行われる。

ブレーキロータ２０の製造時において、ブレーキロータ用鋳造粗材１０に対して行われる加工の量を異ならせることにより、製造されるブレーキロータ２０の形状を調整可能である。換言すれば、１種類のブレーキロータ用鋳造粗材１０を用いて、複数種類のハブに対応するブレーキロータ２０を製造することができる。以下では、１種類のブレーキロータ用鋳造粗材１０を用いて、加工の量を異ならせることにより、複数種類のハブに対応する複数種類のブレーキロータ２０を製造する具体例について説明する。

図２Ａは、図１Ａから図１Ｃに示すブレーキロータ用鋳造粗材１０を用いて製造されるブレーキロータの完成品（ブレーキロータ２０）の一例を示す図である。また、図２Ｂは、ブレーキロータ用鋳造粗材１０を用いて製造されるブレーキロータの完成品（ブレーキロータ２０）の他の例を示す図である。なお、以下の説明において、上記したように、ブレーキロータ用鋳造粗材１０のフランジ部１１に対応するブレーキロータ２０の部位を取付部２１と記載する。また、ブレーキロータ用鋳造粗材１０のディスク部１２に対応するブレーキロータ２０の部位を制動部２２と記載する。

以下の図２Ａ及び図２Ｂの説明において、それぞれのブレーキロータ２０を区別するため、図２Ａに例示するブレーキロータをブレーキロータ２０Ａ、図２Ｂに例示するブレーキロータをブレーキロータ２０Ｂと記載する。また、ブレーキロータ２０Ａが有する各構成についても符号にＡを付して記載し、ブレーキロータ２０Ｂが有する各構成についても符号にＢを付して記載する。

図２Ａには、取付部２１Ａに５個の取付穴２１１Ａが設けられたブレーキロータ２０Ａが例示されている。この取付穴２１１Ａは、ブレーキロータ用鋳造粗材１０を用いたブレーキロータ２０Ａの製造時に、ブレーキロータ２０Ａが取り付けられる車両のハブ３１０Ａに設けられたブレーキロータ取付穴の個数及び位置に応じて穴開け加工により成形される。なお、ハブ３１０Ａについては、図３Ａを用いて後に説明する。

一方、図２Ｂには、取付部２１Ｂに６個の取付穴２１１Ｂが設けられているとともに、取付穴２１１Ｂ同士の間に切り欠き２１２Ｂが６箇所設けられたブレーキロータ２０Ｂが例示されている。製造されたブレーキロータ２０Ｂが車両のハブ３１０Ｂに取り付けられる際、車輪のホイール３２０Ｂをハブ３１０Ｂに取り付けるためのホイールピン３２１Ｂの頭部３２１ＢＨが取付部２１Ｂの外向きフランジ構造と干渉してしまうことがある。切り欠き２１２Ｂは、ブレーキロータ２０Ｂを車両に取り付けた際に、他部品との干渉を避けるために設けられる構成である。従って、切り欠き２１２Ｂは、ブレーキロータ２０Ｂの製造時に、ホイールピン３２１Ｂの本数に応じて切り欠き加工により成形される。

本実施の形態では、切り欠き２１２Ｂは、図２Ｂに示すように、取付部２１Ｂの厚さ方向において、取付部２１Ｂの外向きフランジ構造を貫通しないように設けられている。しかしながら、本開示はこれに限定されず、切り欠き２１２Ｂは、取付部２１Ｂの外向きフランジ構造を貫通するように設けられていてもよい。なお、ハブ３１０Ｂ、ホイール３２０Ｂ、ホイールピン３２１Ｂ、ホイールピン３２１Ｂの頭部３２１ＢＨについては、図３Ｂを用いて後に説明する。

このように、図２Ａに示すブレーキロータ２０Ａと図２Ｂに示すブレーキロータ２０Ｂとでは、取付穴２１１Ａ、２１１Ｂの個数、及び切り欠き２１２Ｂの有無が相違している。また、ブレーキロータ２０Ａと２０Ｂとでは、取付部２１Ａのフランジ構造の厚さＴＡ及び取付部２１Ｂのフランジ構造の厚さＴＢも異なっている。このような相違は、ブレーキロータ２０Ａが取り付けられる車両の車輪支持構造３３０Ａと、ブレーキロータ２０Ｂが取り付けられる車両の車輪支持構造３３０Ｂと、の相違に起因して生じる。ブレーキロータ２０の製造時において、ブレーキロータ用鋳造粗材１０のフランジ部１１に対する研削及び／または研磨加工の量を異ならせることにより、このようにフランジ構造の厚さが異なる取付部２１Ａ、２１Ｂが成形される。

図３Ａは、ブレーキロータ２０Ａが取り付けられる車両の車輪支持構造３３０Ａについて説明するための図である。また、図３Ｂは、ブレーキロータ２０Ｂが取り付けられる車両の車輪支持構造３３０Ｂについて説明するための図である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、車輪のホイール３２０Ａ、３２０Ｂは、ホイールピン３２１Ａ，３２１Ｂによってハブ３１０Ａ、３１０Ｂに固定されている。一方、ブレーキロータ２０Ａ、２０Ｂは、ブレーキロータ２０Ａ、２０Ｂの取付穴２１１Ａ、２１１Ｂとハブ３１０Ａ、３１０Ｂのブレーキロータ取付穴（図示せず）に通される取付ボルト（図示せず）によってハブ３１０Ａ、３１０Ｂに固定されている。図３Ａ、図３Ｂに示す車輪支持構造３３０Ａ、３３０Ｂは、ホイール３２０Ａ、３２０Ｂが軸受け３４１Ａ、３４１Ｂによってアクスルハウジング３４０Ａ、３４０Ｂに取り付けられた全浮動式の支持構造を採用している。なお、全浮動式の支持構造を構成するべきもう一対の軸受けについては図３Ａ、図３Ｂには図示していない。

図３Ａに示す車輪支持構造３３０Ａでは、ホイール３２０Ａがハブ３１０Ａに５本のホイールピン３２１Ａで取り付けられている。一方、図３Ｂに示す車輪支持構造３３０Ｂでは、ホイール３２０Ｂがハブ３１０Ｂに６本のホイールピン３２１Ｂで取り付けられている。このような構成の相違は、ハブ３１０Ａと３１０Ｂの形状の相違に起因して生じている。より詳細には、車輪支持構造３３０Ａと３３０Ｂとでは、ハブ３１０Ａ、３１０Ｂに取り付けるためのホイール取付穴（図示せず）の数が異なっていることにより、ホイールピン３２１Ａ、３２１Ｂの本数が異なっている。

なお、これに伴い、車輪支持構造３３０Ａと３３０Ｂとでは、ホイール取付穴同士の間に設けられる、ブレーキロータ２０Ａ、２０Ｂを取り付けるためのブレーキロータ取付穴（図示せず）の数も異なっている。具体的には、図３Ａに示す車輪支持構造３３０Ａでは、ホイール取付穴の数が５個であるため、ブレーキロータ取付穴の数も５個となり、図３Ｂに示す車輪支持構造３３０Ｂでは、ホイール取付穴の数が６本であるため、ブレーキロータ取付穴の数も６個となる。

また、車輪支持構造３３０Ａと３３０Ｂとでは、ハブ３１０Ａと３１０Ｂとの形状の相違に伴って、ブレーキロータ２０Ａの制動面２２ＳＡから、ハブ３１０Ａへの取付面２１ＳＡまでの距離ＤＡ（図３Ａ参照）と、ブレーキロータ２０Ｂの制動面２２ＳＢから、ハブ３１０Ｂへの取付面２１ＳＢまでの距離ＤＢ（図３Ｂ参照）が異なっている。なお、図３Ａ、図３Ｂに示すように、制動面２２ＳＡ、２２ＳＢは、ブレーキロータ２０Ａ、２０Ｂの制動部２２Ａ、２２Ｂの両面のうち、取付部２１Ａ、２１Ｂに近い側の面であり、取付面２１ＳＡ、２１ＳＢとは、取付部２１Ａ、２１Ｂの面のうち、取り付けられる際にハブ３１０Ａ、３１０Ｂに接触する側の面である。

また、図３Ａに示すように、車輪支持構造３３０Ａでは、ホイールピン３２１Ａの頭部３２１ＡＨは、ハブ３１０Ａのブレーキロータ２０Ａ側の面に設けられたザグリ穴３１１Ａ内に納められるようになっている。このため、車輪支持構造３３０Ａでは、ホイールピン３２１Ａの頭部３２１ＡＨは、ブレーキロータ２０Ａの取付部２１Ａと干渉することがない。一方、図３Ｂに示すように、車輪支持構造３３０Ｂでは、ホイールピン３２１Ｂの頭部３２１ＢＨを納めるためのザグリ穴がハブ３１０Ｂに設けられていない。これは、以下の理由による。５本のホイールピン３２１Ａでホイール３２０Ａが取り付けられるハブ３１０Ａより、６本のホイールピン３２１Ｂでホイール３２０Ｂが取り付けられるハブ３１０Ｂの方が耐荷重性が高いため、ハブ３１０Ｂの方がより大きな荷重の掛かる環境で使用される傾向が強い。このため、ハブ３１０Ｂには、肉厚の減少による耐荷重性の低下を避けるため、ザグリ穴が設けられないようになっている。このようにザグリ穴が設けられないため、車輪支持構造３３０Ｂでは、ホイールピン３２１Ｂの頭部３２１ＢＨは、ブレーキロータ２０Ｂの取付部２１Ｂと干渉してしまう。

図２Ａに示すブレーキロータ２０Ａと図２Ｂに示すブレーキロータ２０Ｂの形状の相違は、以上説明したような車輪支持構造３３０Ａと車輪支持構造３３０Ｂの相違に対応するためのものである。なお、車輪支持構造３３０Ａと車輪支持構造３３０Ｂとの相違、特にハブ３１０Ａとハブ３１０Ｂとの形状の相違は、例えば車種の相違等に起因して生じる。

以上説明したように、本開示の実施の形態に係るブレーキロータ用鋳造粗材１０に基づいて、複数の車種に対応するための複数の形状のブレーキロータ２０を製造することができる。特に、本開示の実施の形態に係るブレーキロータ用鋳造粗材１０では、フランジ部１１の外周形状を円形状としたので、ハブ３１０の形状に応じて取付穴２１１の数や切り欠き２１２の有無を適宜変更することで、複数種類のハブ３１０の形状に対応することができる。

また、本開示の実施の形態に係るブレーキロータ用鋳造粗材１０では、フランジ部１１とディスク部１２とを鋳造により一体に成形したため、これらを別体に成形して組み合わせた場合と比較して大きな荷重に耐えることができる。

以上のことから、異なる形状のハブに対応するブレーキロータ２０製造用の粗材を、同一の金型で製造することができ、金型が共通化される。異なる形状のハブを有する複数車種の車両が生産される際に、各車種の生産台数が多い場合にはブレーキロータ２０製造用の金型を車種毎に新規設計することがコスト的に許容される場合もあるが、多車種少量生産の場合は車種毎に金型を用意することは困難であった。本開示の実施の形態に係るブレーキロータ用鋳造粗材１０によれば、このような多車種少量生産の場合の複数種類のハブ形状に対応することが可能となる。

なお、図３Ａ及び図３Ｂに示す車輪支持構造３３０Ａ、３３０Ｂは一例であって、本開示で想定される車輪支持構造３３０はこれらに限定されない。例えば、ホイールピン３２１の数は５本または６本以外の数でもよいし、ホイールピン３２１の頭部３２１Ｈを納めるためのザグリ穴がハブ３１０に設けられていてもいなくてもよい。本開示の実施の形態に係るブレーキロータ用鋳造粗材１０では、ホイールピン３２１の数に合わせて取付穴２１１の数を変更することにより、異なるホイールピン３２１の数に対応することができる。また、本開示の実施の形態に係るブレーキロータ用鋳造粗材１０では、取付部２１にホイールピン３２１の数に応じた切り欠き２１２を適宜設けることにより、ホイールピン３２１の頭部３２１Ｈと取付部２１とが干渉する事態を回避することができる。

本開示の実施の形態に係るブレーキロータ用鋳造粗材１０を用いて製造されるブレーキロータ２０の形状については、本開示では特に限定されない。上記した実施形態では、図２Ａにおいて５個の取付穴２１１Ａが設けられ、切り欠きが設けられていないブレーキロータ２０Ａが例示され、図２Ｂでは６個の取付穴２１１Ｂが設けられ、切り欠き２１２Ｂが設けられたブレーキロータ２０Ｂが例示されていた。しかしながら、本開示の実施の形態に係るブレーキロータ用鋳造粗材１０を用いて、例えば５個の取付穴２１１が設けられ、かつ切り欠き２１２が設けられたブレーキロータ２０が製造されてもよいし、６個の取付穴２１１が設けられ、かつ切り欠きが設けられないブレーキロータ２０が製造されてもよい。

＜作用・効果＞
以上説明したように、本開示の実施の形態に係るブレーキロータ用鋳造粗材１０は、ブレーキロータ２０を製造するためのブレーキロータ用鋳造粗材１０であって、外周形状が円形状である外向きフランジ構造を有し、車両のハブに取り付けられる部分に成形されるフランジ部１１と、フランジ部１１と鋳造により一体に成形されるディスク部１２と、を備える。

このような構成により、ブレーキロータ用鋳造粗材１０に基づいて、複数の車種に対応するための複数の形状のブレーキロータ２０を製造することができる。特に、本開示の実施の形態に係るブレーキロータ用鋳造粗材１０では、フランジ部１１とディスク部１２とを鋳造により一体に成形したため、これらを別体に構成する場合と比較して大きな荷重に耐えることができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素は任意に組み合わせてられてもよい。

上記した実施の形態において、本開示のブレーキロータ用粗材の例であるブレーキロータ用鋳造粗材１０は、鋳造により一体に成形されていた。しかしながら、本開示のブレーキロータ粗材は、鋳造に限定されず、例えば鍛造によって一体に成形されたものであってもよい。

本開示は、種々のブレーキロータを製造するためのブレーキロータ用鋳造粗材に有用である。

１０ ブレーキロータ用鋳造粗材
１１ フランジ部
１２ ディスク部
１３ 接続部
２０，２０Ａ，２０Ｂ ブレーキロータ
２１，２１Ａ，２１Ｂ 取付部
２１ＳＡ，２１ＳＢ 取付面
２２，２２Ａ，２２Ｂ 制動部
２２ＳＡ，２２ＳＢ 制動面
２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ 取付穴
２１２，２１２Ｂ 切り欠き
３１０，３１０Ａ，３１０Ｂ ハブ
３１１Ａ ザグリ穴
３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ ホイール
３２１，３２１Ａ，３２１Ｂ ホイールピン
３２１Ｈ，３２１ＡＨ、３２１ＢＨ 頭部
３３０，３３０Ａ，３３０Ｂ 車輪支持構造
３４０Ａ，３４０Ｂ アクスルハウジング
３４１Ａ，３４１Ｂ 軸受け

Claims (5)

1. ブレーキロータを製造するためのブレーキロータ用粗材であって、
   外周形状が円形状である外向きフランジ構造を有し、車両のハブに取り付けられる部分に成形されるフランジ部と、
   前記フランジ部と一体に成形されるディスク部と、を備える、
   ブレーキロータ用粗材。
2. 外周形状が円形状である外向きフランジ構造を有するフランジ部と、ディスク部と、を備えたブレーキロータ用粗材を一体に成形し、
   前記ブレーキロータ用粗材を用いて製造されるブレーキロータが取り付けられる車両のハブが有するブレーキロータ取付穴の個数及び位置に応じて、前記ブレーキロータ取付穴と同数の取付穴を前記フランジ部に設ける、
   ブレーキロータ製造方法。
3. 前記ブレーキロータを前記ハブに取り付ける際、ホイールを前記ハブに取り付けるためのホイールピンの頭部との干渉を避けるための切り欠きを前記フランジ部に設ける、
   請求項２に記載のブレーキロータ製造方法。
4. 前記切り欠きは、複数の前記取付穴同士の間に、前記取付穴と同数設けられる、
   請求項３に記載のブレーキロータ製造方法。
5. 前記切り欠きは、前記外向きフランジ構造の厚さ方向において貫通しないように設けられる、
   請求項３または４に記載のブレーキロータ製造方法。

Images