JP6063736B2 - ブレーキディスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、円板状に形成されるとともに、外周縁部の周方向に亘って凹凸形状が連続的に形成されたブレーキディスクの製造方法に関するものである。

乗用車や二輪車等の車両に配設されて当該車両を制動可能なブレーキ装置として、ブレーキディスクとブレーキパッドとを具備したディスクブレーキ装置が普及するに至っている。かかるディスクブレーキ装置は、車両の車輪にブレーキディスクを取り付けて一体に回転可能とするとともに、そのブレーキディスクにブレーキパッドを押圧させることで、制動力を得るよう構成されている。

従来のブレーキディスクは、例えば特許文献１にて開示されているように、外周縁部の周方向に亘って切断加工されることにより、当該外周縁部の全周縁部に亘って凹凸形状が連続的に形成された円板状部材から成るものが提案されている。このように、ブレーキディスクの外周縁部に凹凸形状を連続的に形成することによって、制動時に生じる摩擦熱を効率的に発散させることができるとともに、軽量化及び意匠性の向上を図ることができる。

さらに、上記従来のブレーキディスクにおいては、切断加工にて外周縁部に凹凸形状が形成された後、当該凹凸形状の切断面における角部に金型を押圧して塑性変形させることで、面取り面を形成して成るものとされている。このように、凹凸形状の角部に金型を押圧して面取り面を形成することにより、角部（鋭角なエッジ部）をなくし、ブレーキディスクを取り扱う際の安全性を向上させることができる。

また、上記とは異なる他の製造方法で得られた従来のブレーキディスクとして、例えば特許文献２にて開示されたものが挙げられる。かかるブレーキディスクは、ワークの厚み方向のうち一方から凹凸形状に倣って半抜き加工した後、当該厚み方向のうち他方から抜き加工して凹凸形状に倣って切断することで、外周縁部に凹凸形状が形成されたものとされている。このように、半抜き加工と抜き加工とをワークの厚み方向の一方及び他方から行うことで、凹凸形状を成す切断面に角部が形成されるのを抑制し、ブレーキディスクを取り扱う際の安全性を向上させることができる。

特開２００８−２３２４４１号公報 特開２０１１−２５６９４９号公報

しかしながら、上記従来のブレーキディスクにおいては、以下の如き問題があった。
特許文献１及び特許文献２で開示された従来技術は、凹凸形状を成す切断面（凹凸形状を形成するための切断加工により得られる切削面）の縁に角部（鋭角なエッジ部）が形成されてしまうのを抑制し得ると思われるものの、その両縁の形状を所望の滑らかなＲ形状とするのが困難であった。

すなわち、特許文献１で開示された従来技術においては、凹凸形状を成す切断面の一方の縁に面取り面が形成されるため、当該縁を所望の滑らかなＲ形状とするには別個の切削工程等が必要とされてしまうのである。また、特許文献２で開示された従来技術においては、半抜き加工により一方の縁部にＲ形状から成るダレ部が形成されるものの、その後の抜き加工時に当該Ｒ形状を保持するのが困難となっており、凹凸形状を成す切断面の両縁に所望のＲ形状を形成するのが困難となっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、凹凸形状を成す切断面の両縁を所望のＲ形状とすることができ、取り扱い時の安全性をより向上することができるとともに、意匠性をより向上させることができるブレーキディスクの製造方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、円板状に形成されるとともに、外周縁部の周方向に亘って凹形状と凸形状とが連続して形成された凹凸形状を有するブレーキディスクの製造方法において、前記凹形状に倣ってワークの厚み方向である上下方向から押圧し、当該凹形状に倣った薄肉部を形成する押圧工程と、該押圧工程で得られた薄肉部を切断して前記凹形状を形成し、ワークの外周縁部に前記凹凸形状を形成する切断工程とを有し、前記押圧工程にて形成された前記薄肉部と他の部位との境界部には、厚み方向に対してＲ形状とされつつ前記凹形状の輪郭に沿った段部が形成されるとともに、当該段部の高さ寸法が表裏面で略同一とされたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のブレーキディスクの製造方法において、前記押圧工程及び切断工程を経ることにより、外周縁部に前記凹凸形状が形成された第１製品を得る第１製造工程と、前記切断工程を経ず、前記押圧工程を経ることにより、外周縁部に前記薄肉部が形成された第２製品を得る第２製造工程とを任意選択的に行うことが可能とされたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載のブレーキディスクの製造方法において、前記切断工程は、前記薄肉部の基端側を所定寸法残しつつ当該薄肉部を前記凹形状に沿って切断することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、凹形状に倣ってワークの厚み方向である上下方向から押圧し、当該凹形状に倣った薄肉部を形成する押圧工程と、該押圧工程で得られた薄肉部を切断して凹形状を形成し、ワークの外周縁部に凹凸形状を形成する切断工程とを有したので、凹形状を成す切断面の両縁を所望のＲ形状とすることができる。したがって、凹形状を成す切断面の両縁に角部が生じてしまうのをより確実に防止することができ、取り扱い時の安全性をより向上することができるとともに、意匠性をより向上させることができる。
さらに、押圧工程にて形成された薄肉部と他の部位との境界部には、厚み方向に対してＲ形状とされつつ凹形状の輪郭に沿った段部が形成されるとともに、当該段部の高さ寸法が表裏面で略同一とされたので、より確実に、凹形状を成す切断面の両縁を所望のＲ形状とすることができる。

請求項２の発明によれば、押圧工程及び切断工程を経ることにより、外周縁部に前記凹凸形状が形成された第１製品を得る第１製造工程と、切断工程を経ず、押圧工程を経ることにより、外周縁部に薄肉部が形成された第２製品を得る第２製造工程とを任意選択的に行うことが可能とされたので、第１製品又は第２製品を必要に応じてスムーズ、かつ、容易に提供することができ、意匠が異なる２つの製品（すなわち、第１製品及び第２製品）を容易に製造することができる。

請求項３の発明によれば、切断工程は、薄肉部の基端側を所定寸法残しつつ当該薄肉部を凹形状に沿って切断するので、凹形状を成す切断面の両縁に形成されたＲ形状の段部を切断してしまうのを回避することができるとともに、薄肉部を所定寸法を残して切断することで、当該所定寸法分だけ切断時の誤差を許容することができる。

本発明の実施形態に係るブレーキディスクの製造方法で得られたブレーキディスク（第１製品）を示す平面図 図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図 図１におけるＡ部拡大図 図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図 同ブレーキディスクの製造方法の押圧工程を経る前のワークを示す平面図 同ブレーキディスクの製造方法における押圧工程を示す模式図 同ブレーキディスクの製造方法の押圧工程を経た後のワークを示す平面図 同ブレーキディスクの製造方法の押圧工程を経た後のワーク（第２製品）を示す平面図 図７におけるＩＸ−ＩＸ線断面図 同ブレーキディスクの製造方法における切断工程（切断過程）を示す模式図 同ブレーキディスクの製造方法における切断工程（切断後）を示す模式図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係るブレーキディスクの製造方法は、自動車や二輪車等の車両の車輪に取り付けられて当該車輪と一体的に回転可能とされ、ブレーキパッドが押圧されることにより制動力を得るための円板状のブレーキディスクを製造するためのものである。本製造方法により得られるブレーキディスクは、図１、２に示すように、フローティングピン４にて連結されたアウタプレート２及びインナプレート３とから主に構成されている。

インナプレート３は、例えばアルミニウム合金等から成る金属製板材をプレス加工して得られたもので、その所定位置には、取付孔３ａが形成されている。この取付孔３ａは、ボルト等の締結手段を挿通させ、ブレーキディスク１を自動車や二輪車等の車両における車輪（不図示）に固定させるものである。また、インナプレート３の外周縁部には、フローティングピン４によりアウタプレート２が連結されており、全体形状として円板状のブレーキディスク１を構成している。

アウタプレート２は、例えばステンレス等の金属製板材をプレス加工して得られたもので、所定位置には、多数の貫通孔２ｃが形成されている。これら貫通孔２ｃは、例えばパンチング加工等により形成されたもので、表面積の増大による放熱性の向上、ブレーキディスク１の軽量化等を図り得るものとされている。かかるアウタプレート２は、図示しないブレーキパッドが押圧される表面２ａ及び裏面２ｂを有した略円環状部材から成り、これら表面２ａ及び裏面２ｂには、例えば高周波焼き入れ等、耐摩耗性向上のための表面処理が施されている。

さらに、アウタプレート２の外周縁部には、その周方向全域に亘って凹形状ａと凸形状ｂとが連続して形成された凹凸形状を有している。すなわち、アウタプレート２の外周縁部全域において、略等間隔離間した位置に複数の切欠きを切断加工（抜き加工）等にて形成し、その切欠きを凹形状ａとしつつそれと隣接する部位（アウタプレート２の切断加工しない外周縁部）を凸形状ｂとした凹凸形状が形成されているのである。

より具体的に説明すると、本実施形態に係るブレーキディスク１の外周縁部に形成された凹形状ａには、図３、４に示すように、径方向に寸法ｔだけ延びつつ平面視で凹形状ａに倣った形状の薄肉部２ｄが形成されている。さらに、薄肉部２ｄと他の部位（すなわち、アウタプレート２の薄肉部２ｄ以外の部位）との境界部には、図４に示すように、アウタプレート２の厚み方向に対してＲ形状とされつつ凹形状ａの輪郭に沿った段部α、βが形成されるとともに、当該段部α、βの高さ寸法ｈ１、ｈ２がアウタプレート２の表裏面で略同一（すなわち、実質的にｈ１＝ｈ２）とされている。

すなわち、段部α、βは、後述する押圧工程にて薄肉部２ｄを形成する際に生じた所謂ダレにて得られる形状であり、図４に示すように、アウタプレート２の厚み方向に対して所定の曲率を有したＲ形状（断面弧状）とされており、段部αがアウタプレート２の表面２ａと薄肉部２ｄの表面との間に寸法ｈ１の段差を有してＲ状に形成されるともに、段部βがアウタプレート２の裏面２ｂと薄肉部２ｄの裏面との間に寸法ｈ２の段差を有してＲ状に形成されているのである。

次に、上記の如きブレーキディスク１の製造方法について説明する。
先ず、図５に示すように、多数の貫通孔２ｃが形成された円環状のワーク（素材）を用意し、これを押圧工程における押圧装置の所定位置に載置する。かかる押圧工程は、凹形状ａ（図５の２点鎖線参照）に倣ってワークの厚み方向である上下方向から押圧し、当該凹形状ａに倣った薄肉部２ｄ（図９参照）を形成する工程であり、図６に示すように、ストリッパＳ１、Ｓ２及びパンチＰ１、Ｐ２を有した押圧装置が用いられる。

すなわち、押圧工程における押圧装置は、図６（ａ）に示すように、ストリッパＳ１、Ｓ２にてワークの表裏面を挟持するとともに、同図（ｂ）に示すように、パンチＰ１、Ｐ２にて上下方向から挟み込むようにして押圧することにより、図７、９に示すように、ワークの外周縁部における凹形状ａと略同一の形状（厳密には、押圧により形成された段部α、βの輪郭形状が凹形状ａと略同一の形状）の薄肉部２ｄを形成し得るものとされている。

ここで、押圧工程において、パンチＰ１、Ｐ２にて上下方向から挟み込むようにして押圧することで薄肉部２ｄを形成する際、当該薄肉部２ｄと他の部位との境界部にダレが生じ、そのダレが所定の曲率を有するＲ形状の段部α、βを成すようになっている。また、本実施形態においては、パンチＰ１とパンチＰ２との押圧時の変位が略同一寸法となるよう設定されており、ワークの表裏面それぞれに生じる段部α、βの高さ寸法ｈ１、ｈ２（図４参照）及び形状（主に、Ｒ形状の曲率）が略同一となるよう構成されている。

その後、押圧工程で得られたワークを切断工程における切断装置の所定位置に載置する。かかる切断工程は、押圧工程で得られた薄肉部２ｄを切断（トリミング加工）して凹形状ａを形成し、ワークの外周縁部に凹凸形状を形成する工程であり、図１０に示すように、ダイスＤ１、Ｄ２及びパンチＰ３を有した切断装置が用いられる。すなわち、切断工程における切断装置は、同図に示すように、ダイスＤ１、Ｄ２にてワークの表裏面を挟持するとともに、図１１に示すように、パンチＰ３にて薄肉部２ｄを切断することにより、図１で示す如きアウタプレート２を形成し得るものとされている。

しかるに、本実施形態に係る切断工程は、薄肉部２ｄの基端側を所定寸法ｔだけ残しつつ当該薄肉部２ｄを凹形状ａに沿って切断するものとされており、当該切断工程を経て得られた凹形状ａには、図４に示すように、径方向に寸法ｔだけ延びつつ平面視で凹形状ａに倣った形状の薄肉部２ｄが形成されている。このように、本実施形態に係る切断工程によれば、薄肉部２ｄの基端側を所定寸法ｔだけ残しつつ当該薄肉部２ｄを凹形状ａに沿って切断するので、凹形状ａを成す切断面の両縁に形成されたＲ形状の段部α、βを切断してしまうのを回避することができるとともに、薄肉部２ｄを所定寸法ｔを残して切断することで、当該所定寸法分だけ切断時の誤差を許容することができる。

しかして、上記の如く押圧工程及び切断工程を経ることにより、外周縁部に凹形状ａ及び凸形状ｂから成る凹凸形状が形成されたアウタプレート２を得ることができる。そして、かかるアウタプレート２に対し、フローティングピン４を介して別個に製造されたインナプレート３を連結させることで、外周縁部に凹形状ａ及び凸形状ｂから成る凹凸形状が形成されたブレーキディスク１を得ることができる。

本実施形態に係るブレーキディスク１の製造方法によれば、凹形状ａに倣ってワークの厚み方向である上下方向から押圧し、当該凹形状ａに倣った薄肉部２ｄを形成する押圧工程と、該押圧工程で得られた薄肉部２ｄを切断して凹形状ａを形成し、ワークの外周縁部に凹凸形状を形成する切断工程とを有したので、凹形状ａを成す切断面の両縁を所望のＲ形状とすることができる。したがって、凹形状ａを成す切断面の両縁に角部（鋭角なエッジ部等）が生じてしまうのをより確実に防止することができ、取り扱い時の安全性をより向上することができるとともに、意匠性をより向上させることができる。

また、本実施形態によれば、押圧工程にて形成された薄肉部２ｄと他の部位との境界部には、厚み方向に対してＲ形状とされつつ凹形状ａの輪郭に沿った段部α、βが形成されるとともに、当該段部α、βの高さ寸法ｈ１、ｈ２が表裏面で略同一とされたので、より確実に、凹形状ａを成す切断面の両縁を所望のＲ形状とすることができる。なお、段部α、βにおけるＲ形状の曲率は、押圧工程における押圧寸法（すなわち、薄肉部２ｄの厚さ寸法）に応じて所望に設定することができ、任意のＲ形状とすることができる。

ここで、本実施形態においては、押圧工程及び切断工程を経ることにより、図１〜４で示すような、外周縁部に凹凸形状が形成された最終製品（これを、「第１製品」と称するものとする。）としてのブレーキディスク１を得る製造工程（これを、「第１製造工程」と称するものとする。）ものとされているが、これに加え、切断工程を経ず、押圧工程を経て、図７に示す如き中間材を得た後、その外周縁部を切削加工（具体的には、外径側に膨出した部位を含む外周縁部全周の切削加工）することにより、図８で示すような、外周縁部に薄肉部２ｄが形成された最終製品（これを、「第２製品」と称するものとする。）としてのブレーキディスクを得る製造工程（これを、「第２製造工程」と称するものとする。）を有するものとされている。

すなわち、本実施形態においては、押圧工程及び切断工程を経ることにより、外周縁部に凹凸形状が形成された第１製品を得る第１製造工程と、切断工程を経ず、押圧工程（但し、本実施形態においては、外周縁部の切削加工工程も必要）を経ることにより、外周縁部に薄肉部２ｄが形成された第２製品を得る第２製造工程とを任意選択的に行うことが可能とされているのである。これにより、第１製品又は第２製品を必要に応じてスムーズ、かつ、容易に提供することができ、意匠が異なる２つの製品（すなわち、第１製品及び第２製品）を容易に製造することができる。なお、第１製造工程において、切断工程で切断した部位を除く外周縁部全周を切削加工して第１製品とするのが好ましい。また、本実施形態に係る第２製品を得る過程において、外径側に膨出した部位を含む外周縁部全周を切削加工しているが、外径側に膨出した部位のみを切削加工するようにしてもよい。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば凹部ａを平面視で他の形状のものとしてもよく、或いはアウタプレート２及びインナプレート３を連結させたものに代え、一材料から成るものとしてもよい。また、押圧工程及び切断工程にて用いられる押圧装置及び切断装置は、本実施形態と相違する形態のものであってもよい。さらに、本実施形態に係る切断工程は、薄肉部２ｄの基端側を所定寸法残しつつ薄肉部２ｄを凹形状ａに沿って切断しているが、当該薄肉部２ｄの基端側をほとんど残さず凹形状ａに沿って切断するものとしてもよい。

凹形状に倣ってワークの厚み方向である上下方向から押圧し、当該凹形状に倣った薄肉部を形成する押圧工程と、該押圧工程で得られた薄肉部を切断して凹形状を形成し、ワークの外周縁部に凹凸形状を形成する切断工程とを有し、押圧工程にて形成された薄肉部と他の部位との境界部には、厚み方向に対してＲ形状とされつつ凹形状の輪郭に沿った段部が形成されるとともに、当該段部の高さ寸法が表裏面で略同一とされたブレーキディスクの製造方法であれば、他の工程を付加したもの等であってもよい。

１ ブレーキディスク
２ アウタプレート
２ｄ 薄肉部
３ インナプレート
４ フローティングピン
α、β 段部

Claims (3)

1. 円板状に形成されるとともに、外周縁部の周方向に亘って凹形状と凸形状とが連続して形成された凹凸形状を有するブレーキディスクの製造方法において、
   前記凹形状に倣ってワークの厚み方向である上下方向から押圧し、当該凹形状に倣った薄肉部を形成する押圧工程と、
   該押圧工程で得られた薄肉部を切断して前記凹形状を形成し、ワークの外周縁部に前記凹凸形状を形成する切断工程と、
   を有し、前記押圧工程にて形成された前記薄肉部と他の部位との境界部には、厚み方向に対してＲ形状とされつつ前記凹形状の輪郭に沿った段部が形成されるとともに、当該段部の高さ寸法が表裏面で略同一とされたことを特徴とするブレーキディスクの製造方法。
2. 前記押圧工程及び切断工程を経ることにより、外周縁部に前記凹凸形状が形成された第１製品を得る第１製造工程と、
   前記切断工程を経ず、前記押圧工程を経ることにより、外周縁部に前記薄肉部が形成された第２製品を得る第２製造工程と、
   を任意選択的に行うことが可能とされた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。
3. 前記切断工程は、前記薄肉部の基端側を所定寸法残しつつ当該薄肉部を前記凹形状に沿って切断することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のブレーキディスクの製造方法。

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