JP4191982B2 - ディスクブレーキロータおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクブレーキロータ、特に二輪車の制動装置に使用するフローティングタイプのディスクブレーキロータおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、二輪車のディスクブレーキロータにおいて、制動時の発熱によりパッド摺動部が熱膨張し、摺動部にそりやうねり等の歪みが発生して、ブレーキパッドの偏当りを誘発し、摺動部の偏摩耗や制動力の低下等の不具合を招来していた。この欠点を改善するため、図６、図７に示すようなフローティングタイプのディスクブレーキロータが知られている。
【０００３】
図６は、従来のフローティングタイプのディスクブレーキロータを示す平面図、図７（ａ）は図６の要部拡大断面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【０００４】
このディスクブレーキロータ５１は、円板状の摺動部５２ａを有するアウターロータ５２と、このアウターロータ５２に所定の環状すきまδを介して内嵌され、複数の車輪取付用孔５８を有するインナーロータ５３とを備えている。これら二つのロータ５２、５３間に嵌合部を設けている。また、この嵌合部における二つのロータ５２、５３間に環状すきまδを形成している。そして、この環状すきまδの円周上に中心を有する複数のピン孔５７に、それぞれ加締ピン５６を遊嵌し、この加締ピン５６を皿ばね５４とワッシャ５５を介してアウターロータ５２とインナーロータ５３に加締めている。この加締部５６ａにより、これら二つのロータ５２、５３の軸方向相対移動を規制している。ここで、ピン孔５７の内径と加締ピン５６との間にすきまｅを設け、このすきまｅにより、制動時の発熱によるアウターロータ５２の歪みを吸収することができる。
【０００５】
また、この種のディスクブレーキロータ１は、図８に示すような工程を経て製造されている。すなわち、（ａ）のプレス工程と（ｂ）の焼入れ工程と（ｃ）の機械加工工程と（ｄ）の分断工程と（ｅ）の組立工程とからなっている。
【０００６】
（ａ）のプレス工程では、帯鋼から内外径および凹み５２ｂ、５３ａに相当する部位と摺動部５２ａの水切り孔５２ｄを打抜き、（ｂ）のハッチングで示す摺動部５２ａを高周波誘導加熱によって焼入れし、表面硬化処理を施す。その後、（ｃ）の機械加工工程では、旋盤等で内外径を所定の寸法に仕上げると共にバリ取りを行い、ドリルにより車輪取付用孔５８を穿設し、さらに表面を研削等により切削する。次の（ｄ）に示す分断工程で、嵌合部に相当する部位において、環状すきまδおよびピン孔５７を打抜いてアウターロータ５２とインナーロータ５３とに分断する。最後に（ｅ）に示す組立工程で、打抜いたピン孔５７に加締ピン５６を遊嵌し、この加締ピン５６を皿ばね５４とワッシャ５５を介してアウターロータ５２とインナーロータ５３に加締め、両者を一体固定する。
【０００７】
前述した製造工程では、組立工程の一つ前の工程でアウターロータ５２とインナーロータ５３とに分断するようにしているため、加工工程、特に機械加工の工程が簡略化でき、低コストを図ることができる（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２２７８９１号公報（第３、４頁、第１、２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
こうした従来のフローティングタイプのディスクブレーキロータ５１は、強度と軽量化という相反する機能を有し、制動時における熱変形を最大限に抑制することができると共に、その工程数を最小限に止め、加工工程の簡略化により低コストを図ることができる。しかし、その反面、高周波焼入れによって、焼入れ境界部に内部応力が発生し、アウターロータ５２とインナーロータ５３とに分断後、アウターロータ５２は、外径側が一方に傾斜してお椀状になるソリが発生すると共に、インナーロータ５３は、周方向に沿って捩れ状の面振れが発生する傾向があった。
【００１０】
このようなソリや面振れを機械加工等によって修正するとなるとコストの高騰を招くことになり好ましくない。したがって、所望の寸法精度を有する品質を維持すると共に、低コスト化を図ると言った相反する要求を満足するディスクブレーキロータおよびその製造方法が望まれていた。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、所望の寸法精度を有する品質を維持し、かつ低コスト化を図ったディスクブレーキロータおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、外周部に摺動部を有し、内周部にその径方向内方に突出した複数の嵌合部を有するアウターロータと、このアウターロータの嵌合部に対応し、外周部にその径方向外方に突出した複数の嵌合部を有し、内周部に複数の車輪取付用孔を有するインナーロータと、前記嵌合部にそれぞれ形成された略半円状の凹所によって構成されるピン孔に嵌合される加締ピンとを備え、この加締ピンを加締めて前記アウターロータとインナーロータをトルク伝達可能に一体に固定してなるフローティングタイプのディスクブレーキロータにおいて、前記アウターロータとインナーロータの嵌合部は、周方向に位相を異にしこれら嵌合部同士を一体に繋ぐ周方向に延びた梁形状の連結部を焼入れ後に分断することにより得られたせん断面を有する構成を採用した。
【００１３】
このように、アウターロータとインナーロータの嵌合部を周方向に延びた梁形状の連結部により連結させた状態で焼入れたので、焼入れによる熱歪みをこの連結部の塑性変形で吸収することができ、所望の寸法精度を有する品質を維持し、かつ低コスト化を図ったディスクブレーキロータを提供することができる。
【００１４】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、外周部に摺動部を有し、内周部にその径方向内方に突出した複数の嵌合部を有するアウターロータと、このアウターロータの嵌合部に対応し、外周部にその径方向外方に突出した複数の嵌合部を有し、内周部に複数の車輪取付用孔を有するインナーロータと、前記嵌合部にそれぞれ形成された略半円状の凹所によって構成されるピン孔に嵌合される加締ピンとを備え、この加締ピンを加締めて前記アウターロータとインナーロータをトルク伝達可能に一体に固定してなるフローティングタイプのディスクブレーキロータの製造方法において、前記アウターロータとインナーロータの嵌合部が周方向に位相を異にし、周方向に延びる連結部を介してこれらアウターロータとインナーロータを一体に形成するプレス工程と、該プレス工程の後に少なくとも前記アウターロータの摺動部を高周波焼入れにより表面硬化処理しその後前記連結部を分断する分断工程と、該分断工程で分断されたアウターロータとインナーロータの嵌合部の位相を合わせた状態で組み立てる組立工程と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この方法によると、アウターロータとインナーロータの嵌合部が周方向に位相を異にし、周方向に延びる連結部を介してこれらアウターロータとインナーロータとをプレス工程で一体に形成し、その後に連結部を分断して両ロータを組み立てるようにしたので、二つのロータの径を適宜設定することができる。したがって、両者の嵌合部における環状すきまを広範囲に適宜設定することができ設計自由度が高くなる。また、プレス工程の後で分断工程の前に、少なくともアウターロータの摺動部を高周波焼入れにより表面硬化処理したので、焼入れによる熱歪みをこの連結部の塑性変形で吸収することができ、所望の寸法精度を有する品質を維持し、かつ低コスト化を図ったディスクブレーキロータを提供することができる。
【００１７】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記嵌合部の凹所をプレス加工により形成すれば、さらに、加工工程を削減でき、低コスト化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るディスクブレーキロータの実施形態を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は断面図である。
【００１９】
図１において、ディスクブレーキロータ１は、アウターロータ２の内径にインナーロータ３が所定の環状すきまδを介して嵌合されている。両者は皿ばね４とワッシャ５を介して中空の加締ピン６にて加締められている。図２（ａ）、（ｂ）は加締部の要部拡大断面図で、（ａ）は加締前、（ｂ）は加締後をそれぞれ示す。また、（ｃ）は（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【００２０】
アウターロータ２の嵌合部２ｂは、内周部に径方向内方に突出して複数個形成されている。一方、インナーロータ３の嵌合部３ｂは、アウターロータ２の嵌合部２ｂに対応し、外周部に径方向外方に突出して複数個形成されている。これらの嵌合部２ｂ、３ｂにそれぞれ半円状の凹所２ａ、３ａを形成しピン孔７を構成している。このピン孔７は、二つのロータ２、３の嵌合部２ｂ、３ｂに設けられる環状すきまδ上に中心を有している。複数のピン孔７に加締ピン６を遊嵌し、この加締ピン６を皿ばね４とワッシャ５を介してアウターロータ２とインナーロータ３に加締める。この加締部６ａと加締ピン６の鍔部６ｂとにより、アウターロータ２とインナーロータ３は周方向にトルク伝達可能に、かつ、軸方向の相対移動が規制された状態で一体に固定されることになる。ここで、ピン孔７の内径と加締ピン６との間にすきまｅを設けている。通常、制動時にブレーキパッド（図示せず）がアウターロータ２の摺動部２ｃに摺接して発熱し、摺動部２ｃが熱膨張してソリやうねり等の歪みが発生するが、このすきまｅおよび前述した環状すきまδにより、アウターロータ２の歪みを可及的に吸収することができる。
【００２１】
加締ピン６に装着される皿ばね４の位置がずれることなく、正確に加締ピン６にセンタリングされて加締められるように、ワッシャ５の内径側にはインロウ部５ａが設けられている。なお、皿ばね４とワッシャ５をそれぞれ加締ピン６に嵌合する前に、予め皿ばね４とワッシャ５を加締等で一体固定してから加締ピン６に嵌合するようにしても良い。なお、本実施例では、皿ばね４とワッシャ５を加締ピン６に嵌合し、加締ピン６を加締める形態を例示したが、これに限らず、簡易的にワッシャ５を省略し、加締ピン６の鍔部６ｂ側に皿ばね４を配置し、加締ピン６の反フランジ側を径方向外方に塑性変形させてアウターロータ２とインナーロータ３を一体に固定しても良い。
【００２２】
図１（ａ）において、アウターロータ２の摺動部２ｃには水切り孔２ｄが周方向に複数個形成され、摩耗粉や水分が摺動部２ｃに滞留するのを防止している。特に、オフロードで泥水がこの摺動部２ｃに詰まるのを効果的に防止することができる。また、この水切り孔２ｄを複数形成することにより摺動部２ｃの空冷効果を一段と高めると共に、アウターロータ２の内径部に形成した複数の凹み２ｅと相俟ってアウターロータ２の軽量化を図っている。なお、この水切り孔２ｄの形状は円孔に限らずスリット状でも良い。
【００２３】
インナーロータ３の内周部には、車輪（図示せず）に取付けるための取付用孔８が円周等配に複数個形成されている。また、インナーロータ３の外周部には、アウターロータ２の凹み２ｅに対向して凹み３ｃが形成され、インナーロータ３の軽量化を図っている。
【００２４】
次に図３乃至図５を用いて前述したディスクブレーキロータ１の製造方法を詳細に説明する。図３、図４はプレス工程の一部を示す説明図である。プレス工程は基本的に、帯鋼から円板状の素材を打抜く工程と、この素材に水切り孔を打抜く工程と、凹みを打抜く工程と、内径部を打抜く工程の４工程からなる。
【００２５】
ＳＵＳ４１０等のマルテンサイト系ステンレス鋼の帯鋼から円板状に素材９を打抜いた後、図３に示すように、摺動部２ｃに相当する外周部に水切り孔２ｄを複数個形成している。なお、素材９を円板状に打抜く際、次工程である焼入れ時の熱膨張量を見込んで所定の外径に設定している。また、素材９の中央部には、後工程において素材を芯出しするためのセンター孔９ａと、素材の位相決めをするための小孔９ｂを一対形成している。この工程では、水切り孔２ｄを各列周方向等配に３列形成し、それぞれの水切り孔２ｄの間隔が略等しくなるように、各列交互に千鳥状に形成している。なお、本実施例では、円周８等分、すなわち、４５°ずつインデックスしてこれらの水切り孔２ｄを形成しているが、これに限らず、１回のプレス工程で全ての水切り孔２ｄを一度に形成しても良い。
【００２６】
図４は、アウターロータ２の凹み２ｅと、インナーロータ３の凹み３ｃに相当する通孔１０（図中ハッチングにて示す）を打抜く工程を示している。ここでは、アウターロータ２とインナーロータ３に相当する部分２’、３’は、まだ連結部１１によって繋がった状態である。この後、この素材９’の内径部を打抜いてプレス工程が完了する。
【００２７】
ここでは、アウターロータ２とインナーロータ３に相当する部分２’、３’の嵌合部２ｂ’、３ｂ’が周方向に位相を異にし、周方向に延びる連結部１１を介してこれらアウターロータ相当部分２’とインナーロータ相当部分３’とが一体に形成されている。したがって、サイズや素材の板厚等に規制されることなく、二つのロータ２、３における嵌合部の径を適宜設定することができ、両者の嵌合部２ｂ’、３ｂ’における環状すきまδを広範囲に、かつ、適宜設定することができる。これによって、あらゆる仕様において、最適な環状すきまδを設定することができ設計自由度が高くなる。
【００２８】
前述したプレス工程の後、少なくともアウターロータ２の摺動部２ｃを高周波誘導加熱によって焼入れ硬化し、表面硬さ３０〜４０ＨＲＣ、好ましくは３２〜３８ＨＲＣの範囲で表面に硬化層を形成する。さらにこの後、表面にカチオン電着塗装等の防錆処理を施している。ここでは、高周波誘導加熱によって素材を略１０００℃に昇温させた後、アウターロータ２の摺動部２ｃを一対の冷却板（図示せず）で挟持し、焼入れ部の変形を抑制しつつ焼入れを行う、所謂プレスクエンチを採用している。この冷却板は熱間ダイス鋼からなり、内部に形成した水路に冷却水を循環させ冷却効率を高めている。
【００２９】
次の機械加工工程では、旋盤等で内外径を所定の寸法に仕上げると共に、内外径の角部のバリ取りを行う。また、ドリル等により車輪取付用孔８を穿設し、さらに表面を研削等によりアヤメ状に切削する。なお、ここでは、車輪取付用孔８を焼入れ後に機械加工で形成するようにしたが、これに限らず、水切り孔２ｄと同様、予めプレス工程で形成しても良い。
【００３０】
次に図５を用いて、アウターロータ２とインナーロータ３を分断する分断工程の説明をする。機械加工が完了した素材９”は、アウターロータ２とインナーロータ３に相当する部分２’、３’が連結部１１にて繋がった状態に形成されている。この素材９”の連結部１１を打抜き、アウターロータ２の凹所２ａとインナーロータ３の凹所３ａを形成する（図中破線にて示す）。従来と異なり、このように、凹所２ａ、３ａの位相をずらした形態で凹み２ｅ、３ｃを打抜くことにより、アウターロータ２とインナーロータ３を一体に繋ぎ、周方向に延びる連結部１１を確保することができる。したがって、熱処理および機械加工を、アウターロータ２とインナーロータ３とが一体の状態で加工することができ、工程数を最小限に止めて低コスト化を図ることができる。
【００３１】
また、高周波焼入れによって内部応力が発生し、アウターロータ２とインナーロータ３とに分断後、その応力が開放されることによって生じる歪みを連結部１１の塑性変形で吸収することができる。この連結部１１は最終的にはプレス加工によって打抜くため、分断後、従来のように、アウターロータ２やインナーロータ３に歪みが発生することはなく、低コストで精度の高いディスクブレーキロータを提供することができる。
【００３２】
なお、連結部１１の形状はこれに限らず、アウターロータ２の嵌合部２ｂとインナーロータ３の嵌合部３ｂとが周方向に位相を異にし、これら嵌合部２ｂ、３ｂ同士を繋ぎ、周方向に延びる梁形状を有していれば良い。また、連結部１１における梁部の幅寸法は、素材の板厚、プレスの加工性、プレス加工後の剛性、および嵌合部２ｂ、３ｂの環状すきまδ等によって適宜設定されるが、焼入れによる熱歪みをこの部分の塑性変形で吸収することができ、かつ、プレス加工によって分断する部位が、焼入れによって表面が硬化されている部位であるため、可能な限り小さく設定することが好ましい。
【００３３】
アウターロータ２とインナーロータ３とを分断した後、嵌合部２ｂ、３ｂの周方向の位相を合せることにより、嵌合部２ｂ、３ｂにそれぞれ形成した凹所２ａ、３ａでピン孔７を構成することができる。そして、前述したように、組立工程によりピン孔７に加締ピン６を嵌合し、アウターロータ２とインナーロータ３を一体に固定してデイスクブレーキロータの組立を完了する。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るフローティングタイプのディスクブレーキロータは、外周部に摺動部を有し、内周部にその径方向内方に突出した複数の嵌合部を有するアウターロータと、このアウターロータの嵌合部に対応し、外周部にその径方向外方に突出した複数の嵌合部を有し、内周部に複数の車輪取付用孔を有するインナーロータと、前記嵌合部にそれぞれ形成された略半円状の凹所によって構成されるピン孔に嵌合される加締ピンとを備え、この加締ピンを加締めて前記アウターロータとインナーロータをトルク伝達可能に一体に固定してなるフローティングタイプのディスクブレーキロータにおいて、前記アウターロータとインナーロータ嵌合部が、周方向に位相を異にしこれら嵌合部同士を一体に繋ぐ周方向に延びた梁形状の連結部を焼入れ後に分断することにより得られたせん断面を有する構成としたので、アウターロータとインナーロータの嵌合部を連結部により連結させた状態で焼入れでき、その時に生じる熱歪みをこの連結部の塑性変形で吸収することができて、所望の寸法精度を有する品質を維持し、かつ低コスト化を図ったディスクブレーキロータを提供することができる。
【００３６】
また、その製造方法において、前記アウターロータとインナーロータの嵌合部が周方向に位相を異にし、周方向に延びる連結部を介してこれらアウターロータとインナーロータを一体に形成するプレス工程と、該プレス工程の後に少なくともアウターロータの摺動部を高周波焼入れにより表面硬化処理しその後連結部を分断する分断工程と、該分断工程で分断されたアウターロータとインナーロータの嵌合部の位相を合わせた状態で組み立てる組立工程と、を備えるので、二つのロータの径を適宜設定することができる。したがって、使用条件やサイズ等に応じて両者の嵌合部における環状すきまを広範囲に適宜設定することができ設計自由度が高くなる。また、前記プレス工程の後で分断工程の前に、少なくとも前記アウターロータの摺動部を高周波焼入れにより表面硬化処理すれば、焼入れによる熱歪みを連結部の塑性変形で吸収することができ、所望の寸法精度を有する品質を維持し、かつ低コスト化を図ったディスクブレーキロータを提供することができる。
【００３７】
さらに、前記嵌合部の凹所をプレス加工により形成すれば、加工工程をさらに削減でき、ディスクブレーキロータの一層の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係るディスクブレーキロータの実施形態を示す平面図である。
（ｂ）は、（ａ）の断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係る加締ピンの加締め前を示す要部断面図である。
（ｂ）は、本発明に係る加締ピンの加締め後を示す要部断面図である。
（ｃ）は、（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【図３】本発明に係るディスクブレーキロータの水切り孔を打抜く工程を示す説明図である。
【図４】本発明に係るディスクブレーキロータの通孔を打抜く工程を示す説明図である。
【図５】本発明に係るアウターロータとインナーロータとを分断する工程を示す説明図である。
【図６】従来のフローティングタイプのディスクブレーキロータを示す平面図である。
【図７】（ａ）は、図６の要部拡大断面図である。
（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【図８】従来のディスクブレーキロータの製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・ディスクブレーキロータ
２・・・・・・・・・アウターロータ
２’・・・・・・・・アウターロータ相当部分
２ａ、３ａ・・・・・凹所
２ｂ、３ｂ・・・・・嵌合部
２ｂ’、３ｂ’・・・・嵌合部
２ｃ・・・・・・・・摺動部
２ｄ・・・・・・・・水切り孔
２ｅ、３ｃ・・・・・凹み
３・・・・・・・・インナーロータ
３’・・・・・・・インナーロータ相当部分
４・・・・・・・・皿ばね
５・・・・・・・・ワッシャ
５ａ・・・・・・・インロウ部
６・・・・・・・・加締ピン
６ａ・・・・・・・加締部
６ｂ・・・・・・・鍔部
７・・・・・・・・ピン孔
８・・・・・・・・取付用孔
９、９’、９”・・・素材
９ａ・・・・・・・センター孔
９ｂ・・・・・・・小孔
１０・・・・・・・通孔
１１・・・・・・・連結部
５１・・・・・・・ディスクブレーキロータ
５２・・・・・・・アウターロータ
５２ａ・・・・・・摺動部
５２ｂ、５３ａ・・凹み
５２ｄ・・・・・・水切り孔
５３・・・・・・・インナーロータ
５４・・・・・・・皿ばね
５５・・・・・・・ワッシャ
５６・・・・・・・加締ピン
５６ａ・・・・・・加締部
５７・・・・・・・ピン孔
５８・・・・・・・取付用孔
δ・・・・・・・・環状すきま
ｅ・・・・・・・・ピンすきま
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクブレーキロータ、特に二輪車の制動装置に使用するフローティングタイプのディスクブレーキロータおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、二輪車のディスクブレーキロータにおいて、制動時の発熱によりパッド摺動部が熱膨張し、摺動部にそりやうねり等の歪みが発生して、ブレーキパッドの偏当りを誘発し、摺動部の偏摩耗や制動力の低下等の不具合を招来していた。この欠点を改善するため、図６、図７に示すようなフローティングタイプのディスクブレーキロータが知られている。
【０００３】
図６は、従来のフローティングタイプのディスクブレーキロータを示す平面図、図７（ａ）は図６の要部拡大断面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【０００４】
このディスクブレーキロータ５１は、円板状の摺動部５２ａを有するアウターロータ５２と、このアウターロータ５２に所定の環状すきまδを介して内嵌され、複数の車輪取付用孔５８を有するインナーロータ５３とを備えている。これら二つのロータ５２、５３間に嵌合部を設けている。また、この嵌合部における二つのロータ５２、５３間に環状すきまδを形成している。そして、この環状すきまδの円周上に中心を有する複数のピン孔５７に、それぞれ加締ピン５６を遊嵌し、この加締ピン５６を皿ばね５４とワッシャ５５を介してアウターロータ５２とインナーロータ５３に加締めている。この加締部５６ａにより、これら二つのロータ５２、５３の軸方向相対移動を規制している。ここで、ピン孔５７の内径と加締ピン５６との間にすきまｅを設け、このすきまｅにより、制動時の発熱によるアウターロータ５２の歪みを吸収することができる。
【０００５】
また、この種のディスクブレーキロータ１は、図８に示すような工程を経て製造されている。すなわち、（ａ）のプレス工程と（ｂ）の焼入れ工程と（ｃ）の機械加工工程と（ｄ）の分断工程と（ｅ）の組立工程とからなっている。
【０００６】
（ａ）のプレス工程では、帯鋼から内外径および凹み５２ｂ、５３ａに相当する部位と摺動部５２ａの水切り孔５２ｄを打抜き、（ｂ）のハッチングで示す摺動部５２ａを高周波誘導加熱によって焼入れし、表面硬化処理を施す。その後、（ｃ）の機械加工工程では、旋盤等で内外径を所定の寸法に仕上げると共にバリ取りを行い、ドリルにより車輪取付用孔５８を穿設し、さらに表面を研削等により切削する。次の（ｄ）に示す分断工程で、嵌合部に相当する部位において、環状すきまδおよびピン孔５７を打抜いてアウターロータ５２とインナーロータ５３とに分断する。最後に（ｅ）に示す組立工程で、打抜いたピン孔５７に加締ピン５６を遊嵌し、この加締ピン５６を皿ばね５４とワッシャ５５を介してアウターロータ５２とインナーロータ５３に加締め、両者を一体固定する。
【０００７】
前述した製造工程では、組立工程の一つ前の工程でアウターロータ５２とインナーロータ５３とに分断するようにしているため、加工工程、特に機械加工の工程が簡略化でき、低コストを図ることができる（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２２７８９１号公報（第３、４頁、第１、２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
こうした従来のフローティングタイプのディスクブレーキロータ５１は、強度と軽量化という相反する機能を有し、制動時における熱変形を最大限に抑制することができると共に、その工程数を最小限に止め、加工工程の簡略化により低コストを図ることができる。しかし、その反面、高周波焼入れによって、焼入れ境界部に内部応力が発生し、アウターロータ５２とインナーロータ５３とに分断後、アウターロータ５２は、外径側が一方に傾斜してお椀状になるソリが発生すると共に、インナーロータ５３は、周方向に沿って捩れ状の面振れが発生する傾向があった。
【００１０】
このようなソリや面振れを機械加工等によって修正するとなるとコストの高騰を招くことになり好ましくない。したがって、所望の寸法精度を有する品質を維持すると共に、低コスト化を図ると言った相反する要求を満足するディスクブレーキロータおよびその製造方法が望まれていた。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、所望の寸法精度を有する品質を維持し、かつ低コスト化を図ったディスクブレーキロータおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、外周部に摺動部を有し、内周部にその径方向内方に突出した複数の嵌合部を有するアウターロータと、このアウターロータの嵌合部に対応し、外周部にその径方向外方に突出した複数の嵌合部を有し、内周部に複数の車輪取付用孔を有するインナーロータと、前記嵌合部にそれぞれ形成された略半円状の凹所によって構成されるピン孔に嵌合される加締ピンとを備え、この加締ピンを加締めて前記アウターロータとインナーロータをトルク伝達可能に一体に固定してなるフローティングタイプのディスクブレーキロータにおいて、前記アウターロータとインナーロータの嵌合部は、周方向に位相を異にしこれら嵌合部同士を一体に繋ぐ周方向に延びた梁形状の連結部を焼入れ後に分断することにより得られたせん断面を有する構成を採用した。
【００１３】
このように、アウターロータとインナーロータの嵌合部を周方向に延びた梁形状の連結部により連結させた状態で焼入れたので、焼入れによる熱歪みをこの連結部の塑性変形で吸収することができ、所望の寸法精度を有する品質を維持し、かつ低コスト化を図ったディスクブレーキロータを提供することができる。
【００１４】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、外周部に摺動部を有し、内周部にその径方向内方に突出した複数の嵌合部を有するアウターロータと、このアウターロータの嵌合部に対応し、外周部にその径方向外方に突出した複数の嵌合部を有し、内周部に複数の車輪取付用孔を有するインナーロータと、前記嵌合部にそれぞれ形成された略半円状の凹所によって構成されるピン孔に嵌合される加締ピンとを備え、この加締ピンを加締めて前記アウターロータとインナーロータをトルク伝達可能に一体に固定してなるフローティングタイプのディスクブレーキロータの製造方法において、前記アウターロータとインナーロータの嵌合部が周方向に位相を異にし、周方向に延びる連結部を介してこれらアウターロータとインナーロータを一体に形成するプレス工程と、該プレス工程の後に少なくとも前記アウターロータの摺動部を高周波焼入れにより表面硬化処理しその後前記連結部を分断する分断工程と、該分断工程で分断されたアウターロータとインナーロータの嵌合部の位相を合わせた状態で組み立てる組立工程と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この方法によると、アウターロータとインナーロータの嵌合部が周方向に位相を異にし、周方向に延びる連結部を介してこれらアウターロータとインナーロータとをプレス工程で一体に形成し、その後に連結部を分断して両ロータを組み立てるようにしたので、二つのロータの径を適宜設定することができる。したがって、両者の嵌合部における環状すきまを広範囲に適宜設定することができ設計自由度が高くなる。また、プレス工程の後で分断工程の前に、少なくともアウターロータの摺動部を高周波焼入れにより表面硬化処理したので、焼入れによる熱歪みをこの連結部の塑性変形で吸収することができ、所望の寸法精度を有する品質を維持し、かつ低コスト化を図ったディスクブレーキロータを提供することができる。
【００１７】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記嵌合部の凹所をプレス加工により形成すれば、さらに、加工工程を削減でき、低コスト化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るディスクブレーキロータの実施形態を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は断面図である。
【００１９】
図１において、ディスクブレーキロータ１は、アウターロータ２の内径にインナーロータ３が所定の環状すきまδを介して嵌合されている。両者は皿ばね４とワッシャ５を介して中空の加締ピン６にて加締められている。図２（ａ）、（ｂ）は加締部の要部拡大断面図で、（ａ）は加締前、（ｂ）は加締後をそれぞれ示す。また、（ｃ）は（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【００２０】
アウターロータ２の嵌合部２ｂは、内周部に径方向内方に突出して複数個形成されている。一方、インナーロータ３の嵌合部３ｂは、アウターロータ２の嵌合部２ｂに対応し、外周部に径方向外方に突出して複数個形成されている。これらの嵌合部２ｂ、３ｂにそれぞれ半円状の凹所２ａ、３ａを形成しピン孔７を構成している。このピン孔７は、二つのロータ２、３の嵌合部２ｂ、３ｂに設けられる環状すきまδ上に中心を有している。複数のピン孔７に加締ピン６を遊嵌し、この加締ピン６を皿ばね４とワッシャ５を介してアウターロータ２とインナーロータ３に加締める。この加締部６ａと加締ピン６の鍔部６ｂとにより、アウターロータ２とインナーロータ３は周方向にトルク伝達可能に、かつ、軸方向の相対移動が規制された状態で一体に固定されることになる。ここで、ピン孔７の内径と加締ピン６との間にすきまｅを設けている。通常、制動時にブレーキパッド（図示せず）がアウターロータ２の摺動部２ｃに摺接して発熱し、摺動部２ｃが熱膨張してソリやうねり等の歪みが発生するが、このすきまｅおよび前述した環状すきまδにより、アウターロータ２の歪みを可及的に吸収することができる。
【００２１】
加締ピン６に装着される皿ばね４の位置がずれることなく、正確に加締ピン６にセンタリングされて加締められるように、ワッシャ５の内径側にはインロウ部５ａが設けられている。なお、皿ばね４とワッシャ５をそれぞれ加締ピン６に嵌合する前に、予め皿ばね４とワッシャ５を加締等で一体固定してから加締ピン６に嵌合するようにしても良い。なお、本実施例では、皿ばね４とワッシャ５を加締ピン６に嵌合し、加締ピン６を加締める形態を例示したが、これに限らず、簡易的にワッシャ５を省略し、加締ピン６の鍔部６ｂ側に皿ばね４を配置し、加締ピン６の反フランジ側を径方向外方に塑性変形させてアウターロータ２とインナーロータ３を一体に固定しても良い。
【００２２】
図１（ａ）において、アウターロータ２の摺動部２ｃには水切り孔２ｄが周方向に複数個形成され、摩耗粉や水分が摺動部２ｃに滞留するのを防止している。特に、オフロードで泥水がこの摺動部２ｃに詰まるのを効果的に防止することができる。また、この水切り孔２ｄを複数形成することにより摺動部２ｃの空冷効果を一段と高めると共に、アウターロータ２の内径部に形成した複数の凹み２ｅと相俟ってアウターロータ２の軽量化を図っている。なお、この水切り孔２ｄの形状は円孔に限らずスリット状でも良い。
【００２３】
インナーロータ３の内周部には、車輪（図示せず）に取付けるための取付用孔８が円周等配に複数個形成されている。また、インナーロータ３の外周部には、アウターロータ２の凹み２ｅに対向して凹み３ｃが形成され、インナーロータ３の軽量化を図っている。
【００２４】
次に図３乃至図５を用いて前述したディスクブレーキロータ１の製造方法を詳細に説明する。図３、図４はプレス工程の一部を示す説明図である。プレス工程は基本的に、帯鋼から円板状の素材を打抜く工程と、この素材に水切り孔を打抜く工程と、凹みを打抜く工程と、内径部を打抜く工程の４工程からなる。
【００２５】
ＳＵＳ４１０等のマルテンサイト系ステンレス鋼の帯鋼から円板状に素材９を打抜いた後、図３に示すように、摺動部２ｃに相当する外周部に水切り孔２ｄを複数個形成している。なお、素材９を円板状に打抜く際、次工程である焼入れ時の熱膨張量を見込んで所定の外径に設定している。また、素材９の中央部には、後工程において素材を芯出しするためのセンター孔９ａと、素材の位相決めをするための小孔９ｂを一対形成している。この工程では、水切り孔２ｄを各列周方向等配に３列形成し、それぞれの水切り孔２ｄの間隔が略等しくなるように、各列交互に千鳥状に形成している。なお、本実施例では、円周８等分、すなわち、４５°ずつインデックスしてこれらの水切り孔２ｄを形成しているが、これに限らず、１回のプレス工程で全ての水切り孔２ｄを一度に形成しても良い。
【００２６】
図４は、アウターロータ２の凹み２ｅと、インナーロータ３の凹み３ｃに相当する通孔１０（図中ハッチングにて示す）を打抜く工程を示している。ここでは、アウターロータ２とインナーロータ３に相当する部分２’、３’は、まだ連結部１１によって繋がった状態である。この後、この素材９’の内径部を打抜いてプレス工程が完了する。
【００２７】
ここでは、アウターロータ２とインナーロータ３に相当する部分２’、３’の嵌合部２ｂ’、３ｂ’が周方向に位相を異にし、周方向に延びる連結部１１を介してこれらアウターロータ相当部分２’とインナーロータ相当部分３’とが一体に形成されている。したがって、サイズや素材の板厚等に規制されることなく、二つのロータ２、３における嵌合部の径を適宜設定することができ、両者の嵌合部２ｂ’、３ｂ’における環状すきまδを広範囲に、かつ、適宜設定することができる。これによって、あらゆる仕様において、最適な環状すきまδを設定することができ設計自由度が高くなる。
【００２８】
前述したプレス工程の後、少なくともアウターロータ２の摺動部２ｃを高周波誘導加熱によって焼入れ硬化し、表面硬さ３０〜４０ＨＲＣ、好ましくは３２〜３８ＨＲＣの範囲で表面に硬化層を形成する。さらにこの後、表面にカチオン電着塗装等の防錆処理を施している。ここでは、高周波誘導加熱によって素材を略１０００℃に昇温させた後、アウターロータ２の摺動部２ｃを一対の冷却板（図示せず）で挟持し、焼入れ部の変形を抑制しつつ焼入れを行う、所謂プレスクエンチを採用している。この冷却板は熱間ダイス鋼からなり、内部に形成した水路に冷却水を循環させ冷却効率を高めている。
【００２９】
次の機械加工工程では、旋盤等で内外径を所定の寸法に仕上げると共に、内外径の角部のバリ取りを行う。また、ドリル等により車輪取付用孔８を穿設し、さらに表面を研削等によりアヤメ状に切削する。なお、ここでは、車輪取付用孔８を焼入れ後に機械加工で形成するようにしたが、これに限らず、水切り孔２ｄと同様、予めプレス工程で形成しても良い。
【００３０】
次に図５を用いて、アウターロータ２とインナーロータ３を分断する分断工程の説明をする。機械加工が完了した素材９”は、アウターロータ２とインナーロータ３に相当する部分２’、３’が連結部１１にて繋がった状態に形成されている。この素材９”の連結部１１を打抜き、アウターロータ２の凹所２ａとインナーロータ３の凹所３ａを形成する（図中破線にて示す）。従来と異なり、このように、凹所２ａ、３ａの位相をずらした形態で凹み２ｅ、３ｃを打抜くことにより、アウターロータ２とインナーロータ３を一体に繋ぎ、周方向に延びる連結部１１を確保することができる。したがって、熱処理および機械加工を、アウターロータ２とインナーロータ３とが一体の状態で加工することができ、工程数を最小限に止めて低コスト化を図ることができる。
【００３１】
また、高周波焼入れによって内部応力が発生し、アウターロータ２とインナーロータ３とに分断後、その応力が開放されることによって生じる歪みを連結部１１の塑性変形で吸収することができる。この連結部１１は最終的にはプレス加工によって打抜くため、分断後、従来のように、アウターロータ２やインナーロータ３に歪みが発生することはなく、低コストで精度の高いディスクブレーキロータを提供することができる。
【００３２】
なお、連結部１１の形状はこれに限らず、アウターロータ２の嵌合部２ｂとインナーロータ３の嵌合部３ｂとが周方向に位相を異にし、これら嵌合部２ｂ、３ｂ同士を繋ぎ、周方向に延びる梁形状を有していれば良い。また、連結部１１における梁部の幅寸法は、素材の板厚、プレスの加工性、プレス加工後の剛性、および嵌合部２ｂ、３ｂの環状すきまδ等によって適宜設定されるが、焼入れによる熱歪みをこの部分の塑性変形で吸収することができ、かつ、プレス加工によって分断する部位が、焼入れによって表面が硬化されている部位であるため、可能な限り小さく設定することが好ましい。
【００３３】
アウターロータ２とインナーロータ３とを分断した後、嵌合部２ｂ、３ｂの周方向の位相を合せることにより、嵌合部２ｂ、３ｂにそれぞれ形成した凹所２ａ、３ａでピン孔７を構成することができる。そして、前述したように、組立工程によりピン孔７に加締ピン６を嵌合し、アウターロータ２とインナーロータ３を一体に固定してデイスクブレーキロータの組立を完了する。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るフローティングタイプのディスクブレーキロータは、外周部に摺動部を有し、内周部にその径方向内方に突出した複数の嵌合部を有するアウターロータと、このアウターロータの嵌合部に対応し、外周部にその径方向外方に突出した複数の嵌合部を有し、内周部に複数の車輪取付用孔を有するインナーロータと、前記嵌合部にそれぞれ形成された略半円状の凹所によって構成されるピン孔に嵌合される加締ピンとを備え、この加締ピンを加締めて前記アウターロータとインナーロータをトルク伝達可能に一体に固定してなるフローティングタイプのディスクブレーキロータにおいて、前記アウターロータとインナーロータ嵌合部が、周方向に位相を異にしこれら嵌合部同士を一体に繋ぐ周方向に延びた梁形状の連結部を焼入れ後に分断することにより得られたせん断面を有する構成としたので、アウターロータとインナーロータの嵌合部を連結部により連結させた状態で焼入れでき、その時に生じる熱歪みをこの連結部の塑性変形で吸収することができて、所望の寸法精度を有する品質を維持し、かつ低コスト化を図ったディスクブレーキロータを提供することができる。
【００３６】
また、その製造方法において、前記アウターロータとインナーロータの嵌合部が周方向に位相を異にし、周方向に延びる連結部を介してこれらアウターロータとインナーロータを一体に形成するプレス工程と、該プレス工程の後に少なくともアウターロータの摺動部を高周波焼入れにより表面硬化処理しその後連結部を分断する分断工程と、該分断工程で分断されたアウターロータとインナーロータの嵌合部の位相を合わせた状態で組み立てる組立工程と、を備えるので、二つのロータの径を適宜設定することができる。したがって、使用条件やサイズ等に応じて両者の嵌合部における環状すきまを広範囲に適宜設定することができ設計自由度が高くなる。また、前記プレス工程の後で分断工程の前に、少なくとも前記アウターロータの摺動部を高周波焼入れにより表面硬化処理すれば、焼入れによる熱歪みを連結部の塑性変形で吸収することができ、所望の寸法精度を有する品質を維持し、かつ低コスト化を図ったディスクブレーキロータを提供することができる。
【００３７】
さらに、前記嵌合部の凹所をプレス加工により形成すれば、加工工程をさらに削減でき、ディスクブレーキロータの一層の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係るディスクブレーキロータの実施形態を示す平面図である。
（ｂ）は、（ａ）の断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係る加締ピンの加締め前を示す要部断面図である。
（ｂ）は、本発明に係る加締ピンの加締め後を示す要部断面図である。
（ｃ）は、（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【図３】本発明に係るディスクブレーキロータの水切り孔を打抜く工程を示す説明図である。
【図４】本発明に係るディスクブレーキロータの通孔を打抜く工程を示す説明図である。
【図５】本発明に係るアウターロータとインナーロータとを分断する工程を示す説明図である。
【図６】従来のフローティングタイプのディスクブレーキロータを示す平面図である。
【図７】（ａ）は、図６の要部拡大断面図である。
（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【図８】従来のディスクブレーキロータの製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・ディスクブレーキロータ
２・・・・・・・・・アウターロータ
２’・・・・・・・・アウターロータ相当部分
２ａ、３ａ・・・・・凹所
２ｂ、３ｂ・・・・・嵌合部
２ｂ’、３ｂ’・・・・嵌合部
２ｃ・・・・・・・・摺動部
２ｄ・・・・・・・・水切り孔
２ｅ、３ｃ・・・・・凹み
３・・・・・・・・インナーロータ
３’・・・・・・・インナーロータ相当部分
４・・・・・・・・皿ばね
５・・・・・・・・ワッシャ
５ａ・・・・・・・インロウ部
６・・・・・・・・加締ピン
６ａ・・・・・・・加締部
６ｂ・・・・・・・鍔部
７・・・・・・・・ピン孔
８・・・・・・・・取付用孔
９、９’、９”・・・素材
９ａ・・・・・・・センター孔
９ｂ・・・・・・・小孔
１０・・・・・・・通孔
１１・・・・・・・連結部
５１・・・・・・・ディスクブレーキロータ
５２・・・・・・・アウターロータ
５２ａ・・・・・・摺動部
５２ｂ、５３ａ・・凹み
５２ｄ・・・・・・水切り孔
５３・・・・・・・インナーロータ
５４・・・・・・・皿ばね
５５・・・・・・・ワッシャ
５６・・・・・・・加締ピン
５６ａ・・・・・・加締部
５７・・・・・・・ピン孔
５８・・・・・・・取付用孔
δ・・・・・・・・環状すきま
ｅ・・・・・・・・ピンすきま
Claims (3)
- 外周部に摺動部を有し、内周部にその径方向内方に突出した複数の嵌合部を有するアウターロータと、このアウターロータの嵌合部に対応し、外周部にその径方向外方に突出した複数の嵌合部を有し、内周部に複数の車輪取付用孔を有するインナーロータと、前記嵌合部にそれぞれ形成された略半円状の凹所によって構成されるピン孔に嵌合される加締ピンとを備え、この加締ピンを加締めて前記アウターロータとインナーロータをトルク伝達可能に一体に固定してなるフローティングタイプのディスクブレーキロータにおいて、
前記アウターロータとインナーロータの嵌合部は、周方向に位相を異にしこれら嵌合部同士を一体に繋ぐ周方向に延びた梁形状の連結部を焼入れ後に分断することにより得られたせん断面を有することを特徴とするディスクブレーキロータ。 - 外周部に摺動部を有し、内周部にその径方向内方に突出した複数の嵌合部を有するアウターロータと、このアウターロータの嵌合部に対応し、外周部にその径方向外方に突出した複数の嵌合部を有し、内周部に複数の車輪取付用孔を有するインナーロータと、前記嵌合部にそれぞれ形成された略半円状の凹所によって構成されるピン孔に嵌合される加締ピンとを備え、この加締ピンを加締めて前記アウターロータとインナーロータをトルク伝達可能に一体に固定してなるフローティングタイプのディスクブレーキロータの製造方法において、
前記アウターロータとインナーロータの嵌合部が周方向に位相を異にし、周方向に延びる連結部を介してこれらアウターロータとインナーロータを一体に形成するプレス工程と、該プレス工程の後に少なくとも前記アウターロータの摺動部を高周波焼入れにより表面硬化処理しその後前記連結部を分断する分断工程と、該分断工程で分断されたアウターロータとインナーロータの嵌合部の位相を合わせた状態で組み立てる組立工程と、を備えることを特徴とするディスクブレーキロータの製造方法。 - 前記嵌合部の凹所をプレス加工により形成した請求項２に記載のディスクブレーキロータの製造方法。
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