JPWO2016136832A1 - 金属板成形品及びそれを用いたノイズ低減ブレーキディスク並びに金属板成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

金属板からなる内側部材（３１）と、それに外嵌される金属板からなる外側部材（３２）とを備え、内側部材（３１）と外側部材（３２）の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面（３０を形成した金属板成形品からなるブレーキディスク（２０）であって、ホイールへの取付ボルトが挿通する複数の取付孔（２９）を有するハブ部（２２）と、ブレーキパッドＢＰが圧接可能な摺動面（２１ａ）を有する環状の摺動部（２１）とを備え、摩擦減衰面（３０）を、取付孔（２９）を個別に或いは複数個纏めて取り囲むように設け、摩擦減衰面（３０）の内外に内側部材（３１）と外側部材（３２）とを形成した。

Description

本発明は、金属板成形品及びそれを用いたノイズ低減ブレーキディスク並びに金属板成形品の製造方法に関する。

自動二輪車のブレーキディスクとして、ホイールへの取付部と、ブレーキパッドとの摺動部とを有し、１枚物の金属板をプレス成形してなるブレーキディスクや、ブレーキパッドが圧接される摺動部を有する環状の摺動ディスクと、摺動ディスクの内側に装着されるハブディスクと、両ディスクを連結する複数の連結手段とを有する、所謂フローティングブレーキディスクが広く実用化されている（例えば特許文献１、２参照。）。

ところで、自動二輪車用のブレーキディスクにおいては、その設計後に各種性能試験を行って量産しているが、実車にて制動試験を行った結果、ブレーキ鳴きなどのブレーキノイズ（ブレーキジャダー）の発生により設計変更を余儀なくされることもある。ブレーキノイズは商品性を落とすことから、改善を要する非常に重要な課題である。

ブレーキノイズの発生メカニズムはまだ十分には解明されていないが、設計したブレーキディスクにノイズが確認された場合には、ブレーキパッドの素材や形状などの構成を変更したり、ブレーキディスクの模様孔の形状や大きさ、形成位置を変更したり、ブレーキディスクの板厚を変更したりすることで対応している。

一方、金属板のプレス方法として順送りプレスが広く採用されているが、この順送りプレスにおいては、製品の外径形状及び外形寸法を向上するため、素材金属板から一旦、製品を打ち抜いた後、この製品を打ち抜くことで素材金属板に生じた抜き孔に対して、直ちに、製品を嵌め戻し（プッシュバックさせる）、その後素材金属板から製品を抜き取るように構成したものも提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００９−２５０３２５号公報 特開２０１０−１４１９０号公報 特開２００５−２９７００９号公報

ところで、ブレーキノイズを防止するため、ブレーキパッドの素材や形状などの構成を変更する場合には、ブレーキディスクの製造メーカとブレーキパッドの製造メーカとが異なると、設計変更に手間取るという問題がある。また、ブレーキディスクの構成を変更する場合においても、ブレーキディスクの模様孔の意匠を変更する場合には、ブレーキディスク全体の意匠が変わってしまうことから、ブレーキディスクの製造メーカと自動二輪車の製造メーカとの調整に手間取るという問題があり、またブレーキディスクの板厚を調整する場合には、ブレーキ装置からの要求から、調整範囲が大幅に制約され、ノイズの発生を解消できないことがあるという問題がある。

いずれにしても、現在のところブレーキノイズを解消し得る有効な方法が開発されておらず、トライアンドエラーで設計変更を行って、ブレーキノイズを改善しているのが実状である。

本発明の目的は、優れた振動減衰機能を有する金属板成形品及びそれを用いたノイズ低減ブレーキディスク並びに金属板成形品の製造方法を提供することである。

本発明者は、ブレーキディスクの製造時に、円形の素材金属板の中央部を打ち抜いて摺動ディスクを製作する工程において、打ち抜いた抜取部材が摺動ディスクに嵌め戻される（プッシュバックされる）という不具合の発生した不良品を、床に誤って落としてしまったときの衝撃音が、素材金属板を床に落とした場合と異なることに着目し、その原因を調べることで、本発明を完成するに至った。

本発明に係る金属板成形品は、金属板からなる内側部材と、それに外嵌される金属板からなる外側部材とを備えた金属板成形品であって、前記内側部材と外側部材の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面を形成したものである。

この金属板成形品では、内側部材と外側部材の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面を形成しているので、金属板成形品の振動時には、この摩擦減衰面において、内側部材と外側部材の金属組織が擦れ合うことで、金属板成形品に作用する振動が減衰される。このため、この金属板成形品により、振動やノイズの発生する製品、例えばブレーキディスク、クラッチディスク、スプロケットや歯車、プーリーなどの動力伝達部材などを構成すると、振動やノイズの発生を効果的に抑制乃至防止することが可能となる。

ここで、前記内側部材及び外側部材として、金属板をプレス成形により打ち抜いてなる内側部材と、前記内側部材を打ち抜いた後の抜き枠からなる外側部材とを備え、前記内側部材を外側部材に嵌め戻すことにより、前記内側部材と外側部材の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面を形成することが好ましい実施の形態である。この場合には、パンチにより金属板を打ち抜いた後、該パンチが初期位置に復帰するときに、内側部材を外側部材に嵌め戻すことができるので、金属板成形品の生産性を向上できるとともに、内側部材を外側部材に対して、周方向や半径方向に位置ズレすることなく、適正な位置に無理なく容易に嵌め戻すことができ、製品間における内側部材と外側部材の嵌合圧のバラツキを少なくできる。

本発明に係るノイズ低減ブレーキディスクは、前記金属板成形品からなるブレーキディスクであって、ホイールへの取付ボルトが挿通する複数の取付孔を有するハブ部と、ブレーキパッドが圧接可能な摺動面を有する環状の摺動部とを備え、前記摩擦減衰面を、前記取付孔を個別に或いは複数個纏めて取り囲むように設け、前記摩擦減衰面の内外に内側部材と外側部材とを形成したものである。

このノイズ低減ブレーキディスクでは、取付孔を個別に或いは複数個纏めて取り囲むように摩擦減衰面を形成しているので、ブレーキパッドと摺動部との圧接により発生する、制動時におけるブレーキディスクの振動が、摺動部からハブ部の取付孔に伝達されるときに、摩擦減衰面において内側部材と外側部材の金属組織が擦れ合うことで減衰され、これによりブレーキノイズの発生が効果的に抑制乃至防止されることになる。

ここで、前記摩擦減衰面を、前記取付孔の全てを取り囲むようにハブ部の外周部に沿って環状に形成することが好ましい実施の形態である。前記摩擦減衰面は、取付孔を個別に取り囲むように形成することも可能であるが、金型構造が複雑になるので、取付孔の全てを取り囲むように、ハブ部の外周部に沿って環状に形成することが好ましい。

前記摩擦減衰面をハブ部の外周部に沿って環状に形成する場合には、前記外側部材の内周縁に周方向に間隔をあけて中央部側へ突出する複数の嵌合凸部を設け、前記内側部材の外周縁に前記嵌合凸部が嵌合する複数の嵌合凹部を設けることも好ましい実施の形態である。この場合には、摩擦減衰面の長さを長くして、摩擦減衰面における内側部材と外側部材との嵌合強度を向上できるとともに、嵌合凸部と嵌合凹部の凹凸嵌合により、外側部材と内側部材の相対回転を受け止めることができるので好ましい。

前記取付孔の全てを取り囲むように、前記摩擦減衰面を環状に形成する場合には、前記内側部材と外側部材とを段差なく連設し、前記ブレーキパッドとの摺動面よりも内側において、前記内側部材と外側部材の一方或いは双方間に連結孔を形成し、該連結孔に、前記内側部材と外側部材とを連結する連結手段を設けることが好ましい。この場合には、摩擦減衰面だけでなく連結手段によっても、内側部材と外側部材とを連結できるので、内側部材と外側部材との連結強度を一層向上できる。

前記連結手段としては、ピン部材又はボルトを設けることができる。また、前記連結孔として、前記内側部材と外側部材間に前記取付孔を形成し、前記取付ボルトにより、前記ブレーキディスクをホイールに締結するとともに、前記内側部材と外側部材を共締めして、前記内側部材と外側部材の厚さ方向への相対移動を規制することも好ましい実施の形態である。この場合には、ブレーキディスクの部品点数を増やすことなく、連結手段を設けることができる。

前記内側部材と外側部材とを段差なく連設し、前記摩擦減衰面を摺動部とハブ部とにわたって設けることが好ましい実施の形態である。このように構成すると、制動力が内側部材と外側部材とに作用することになるので、制動時における両部材の相対回転方向への力を小さくして、摩擦減衰面に対して大きな力が作用することを防止できるので好ましい。

また、連結手段を設けたり、摩擦減衰面を摺動部とハブ部とにわたって設けたりしない場合には、前記内側部材の表面と外側部材の表面間に段差を形成することも好ましい実施の形態である。この場合には、段差無く連設する場合よりも振動減衰機能を向上できるので好ましい。ただし、段差を設ける場合には、摩擦減衰面における内側部材と外側部材間の嵌合強度を十分に確保するため、摩擦減衰面の高さをブレーキディスクの板厚の２０％以上に設定し、段差をブレーキディスクの板厚の８０％未満に設定することが好ましい。

本発明に係る金属板成形品の第１の製造方法は、金属板からなる内側部材と、それに外嵌される金属板からなる外側部材とを備えた金属板成形品の製造方法であって、前記金属板をプレス成形により打ち抜いて、前記内側部材と外側部材を形成し、前記内側部材を外側部材に嵌め戻して、両者の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面を形成するものである。

この第１の製造方法では、金属板をプレス成形により打ち抜いて、内側部材と外側部材を形成し、その後内側部材の一部又は全部を外側部材に嵌め戻すという、連続的な一連のプレス作業により、生産性を低下させることなく、優れた振動減衰機能を有する金属板成形品を容易に且つ効率的に製作することができる。具体的には、パンチにより金属板を打ち抜いて、該パンチが元の位置に復帰するときに、内側部材を外側部材に嵌め戻すという、連続的な一連のプレス作業を行うことで、生産性を低下させることなく金属板成形品を製作することができる。

本発明に係る金属板成形品の第２の製造方法は、金属板からなる内側部材と、それに外嵌される金属板からなる外側部材とを備えた金属板成形品の製造方法であって、前記内側部材と外側部材を製作し、前記内側部材に外側部材を外嵌して、前記内側部材と外側部材の一方を板厚方向に加圧プレスすることで、両者の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面を形成するものである。

この第２の製造方法では、プレス成形や切削加工などの機械加工により、外側部材と内側部材を製作し、内側部材に外側部材を外嵌して、内側部材と外側部材の一方を板厚方向に加圧プレスして、両者の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面を形成することで、優れた振動減衰機能を有する金属板成形品を容易に且つ効率的に製作することができる。

ここで、第１及び第２製造方法において、前記金属板成形品が、ホイールへの取付ボルトの取付孔を有するハブ部と、ブレーキパッドが圧接可能な摺動面を有する環状の摺動部とを備えた自動二輪車用のブレーキディスクであることが好ましい実施の形態である。このように構成することで、制動時におけるブレーキノイズを効果的に抑制乃至防止し得るブレーキディスクを容易に且つ効率的に製作することができる。ただし、前記金属板成形品により、振動やノイズの発生する製品、例えばクラッチディスク、スプロケットや歯車、プーリーなどを構成することもできる。

ブレーキディスクを製作する場合には、前記摩擦減衰面を成形した後、前記摺動部を高周波焼き入れすることが好ましい実施の形態である。

本発明に係る金属板成形品によれば、内側部材と外側部材の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面を形成しているので、金属板成形品の振動時には、この摩擦減衰面において、内側部材と外側部材の金属組織が擦れ合うことで、金属板成形品に作用する振動が減衰される。このため、この金属板成形品により、振動やノイズの発生する製品、例えばブレーキディスク、クラッチディスク、スプロケットや歯車、プーリーなどを構成すると、振動やノイズの発生を効果的に抑制乃至防止することが可能となる。

本発明に係るノイズ低減ブレーキディスクによれば、取付孔を個別に或いは複数個纏めて取り囲むように摩擦減衰面を形成しているので、ブレーキパッドと摺動部との圧接により発生する、制動時におけるブレーキディスクの振動が、摺動部からハブ部の取付孔に伝達されるときに、摩擦減衰面において内側部材と外側部材の金属組織が擦れ合うことで減衰され、これによりブレーキノイズの発生が効果的に抑制乃至防止されることになる。

本発明に係る金属板成形品の第１の製造方法によれば、金属板をプレス成形により打ち抜いて、内側部材と外側部材を形成し、その後内側部材の一部又は全部を外側部材に嵌め戻すという、連続的な一連のプレス作業により、生産性を低下させることなく、優れた振動減衰機能を有する金属板成形品を容易に且つ効率的に製作することができる。

本発明に係る金属板成形品の第２の製造方法によれば、プレス成形や切削加工などの機械加工により、外側部材と内側部材を製作し、内側部材に外側部材を外嵌して、内側部材と外側部材の一方を板厚方向に加圧プレスして、両者の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面を形成することで、優れた振動減衰機能を有する金属板成形品を容易に且つ効率的に製作することができる。

第１金属板成形体の縦断面図 第２金属板成形体の縦断面図 （ａ）〜（ｃ）第１金属板成形体の製造方法の説明図 第２金属板成形体の製造方法の説明図 他の構成の第１金属板成形体の製造方法の説明図 他の構成の第２金属板成形体の製造方法の説明図 （ａ）はブレーキディスクの正面図、（ｂ）は図７(ａ)のｂ−ｂ線断面図 （ａ）〜（ｄ）はブレーキディスクの製造方法の説明図 他の構成のブレーキディスクの正面図 （ａ）は他の構成のブレーキディスクの正面図、（ｂ）は図１０（ａ）のｂ−ｂ線断面図 （ａ）は他の構成のブレーキディスクの正面図、（ｂ）は図１１（ａ）のｂ−ｂ線断面図 他の構成のブレーキディスクの正面図 （ａ）は比較例１のブレーキディスの正面図、（ｂ）は実施例１のブレーキディスクの正面図 （ａ）〜（ｃ）は比較例１と実施例１、２のブレーキディスクにおける加振時の時間と測定点での加速度の関係を示すグラフ

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
先ず、本発明の金属板成形体の概略構成について説明する。
図１、図２に示すように、第１金属板成形体１は、金属板をプレス成形により打ち抜いてなる内側部材２と、内側部材２を打ち抜いた後の抜き枠からなる外側部材３とを備え、内側部材２を外側部材３に嵌め戻すことにより、内側部材２と外側部材３の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面４を形成したもので、内側部材２と外側部材３とで各種部品を含む最終製品を構成するものである。

第１金属板成形体１を構成する金属材料としては、打ち抜き加工を含むプレス成形が可能な任意の金属材料、例えば炭素鋼やステンレス鋼などの鉄系金属材料からなるものを採用することもできるし、アルミや銅、真鍮やチタンなどの非鉄系金属材料からなるものを採用することもできる。

第１金属板成形体１の正面形状は、最終製品に応じた任意の形状に構成でき、また第１金属板成形体１の板厚は、最終製品に応じた板厚であって、少なくとも打ち抜き加工が可能な任意の厚さに設定され、全体的に一様な板厚に構成することもできるし、部分的に板厚が異なるように構成することもできる。

摩擦減衰面４は、第１金属板成形体１の板厚方向に幅を有する無端環状の帯状に形成され、その正面形状は、円形や楕円形、正方形や長方形などの多角形状、四つ葉や八つ葉などの多葉状、あるいはこれら以外の任意の異形状に形成できる。また、１つの第１金属板成形体１に複数の摩擦減衰面を設けて、各摩擦減衰面の内側に内側部材を設けることもできる。更に、摩擦減衰面４は、第１金属板成形体１における振動伝達経路を遮断するように形成することが好ましく、例えば固定側と振動発生側とを分断するように、固定側部分を取り囲むように形成したり、振動発生側部分を取り囲むように形成したりすることが好ましい。

内側部材２は外側部材３の抜き孔３ａに対して略完全に嵌め戻され、内側部材２の表面と外側部材３の表面とは段差なく面一に連設されている。ただし、図２に示す第２金属板成形体１Ａのように、内側部材２の一部を外側部材３の抜き孔３ａに嵌め戻し、内側部材２の表面と外側部材３の表面とに嵌め戻し量Ｈに応じた段差を形成することもできる。この第２金属板成形体１Ａの嵌め戻し量Ｈは、板厚の２０％未満の場合には、摩擦減衰面４Ａの幅が板厚の２０％未満になって、内側部材２と外側部材３の嵌合強度が低下するので、板厚の２０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは板厚の７０％以上に設定することが好ましい。

この金属板成形体１、１Ａでは、内側部材２と外側部材３の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面４、４Ａを形成しているので、金属板成形品の振動時には、この摩擦減衰面４、４Ａにおいて、内側部材２と外側部材３の金属組織が擦れ合うことで、金属板成形品に作用する振動が減衰される。このため、この金属板成形品により、振動やノイズの発生する製品、例えばブレーキディスク、クラッチディスク、スプロケットや歯車、プーリーなどの動力伝達部材などを構成すると、振動やノイズの発生を効果的に抑制乃至防止することが可能となる。

次に、第１金属板成形体１の製造方法について説明する。
図３に示すように、この製造方法で用いるプレス成形用金型１０は、内側部材２を打ち抜くためのダイ穴１１ａを有するダイ１１と、ダイ穴１１ａに一定のクリアランスＣをあけて挿入される抜きパンチ１２と、ダイ穴１１ａに上下移動自在に装着した押しパンチ１３と、押しパンチ１３を上方へ常時付勢するバネ部材１４とを備え、押しパンチ１３の上面がダイ１１の上面と面一になるように、押しパンチ１３の下端外周部に外方へ突出する位置規制突部１３ａを形成するとともに、ダイ１１に位置規制突部１３ａに係合して押しパンチ１３の上限位置を規制する位置規制部１１ｂを形成したものである。

このプレス成形用金型１０を用いて、第１金属板成形体１を製造する際には、先ず、図３（ａ）に示すように、ダイ１１上に素材金属板１Ｄをセットする。このとき、押しパンチ１３の上面は、押しパンチ１３の上方への移動が位置規制部１１ｂにより規制されることで、ダイ１１の上面と面一に配置される。

次に、図３（ｂ）に示すように、抜きパンチ１２を下降させて、抜きパンチ１２の下端外周縁とダイ１１の上端内周縁とで内側部材２を打ち抜いて、内側部材２と、内側部材２を打ち抜いた後の抜き枠からなる外側部材３とを形成する。このとき、内側部材２は、抜きパンチ１２と押しパンチ１３間に挟持されることになる。

次に、図３（ｃ）に示すように、抜きパンチ１２を上昇させて、外側部材３の抜き孔３ａから抜きパンチ１２を抜き取る。このとき、内側部材２は、抜きパンチ１２と押しパンチ１３間に挟持された状態で、バネ部材１４の付勢力により押しパンチ１３とともに上方へ移動し、外側部材３と同一平面内に配置されるように、押しパンチ１３により外側部材３の抜き孔３ａに嵌め戻されて、外側部材３の抜き孔３ａに内側部材２が嵌合された第１金属板成形体１が得られることになる。

この製造方法によれば、素材金属板１Ｄをプレス成形により打ち抜いて、内側部材２と外側部材３を形成し、その後内側部材２を外側部材３に嵌め戻すという、連続的な一連のプレス作業により、生産性を低下させることなく、優れた振動減衰機能を有する金属板成形品１を容易に且つ効率的に製作することができる。

なお、第２金属板成形体１Ａを製作する場合には、プレス成形用金型１０に代えて、図４に示すように、外側部材３に対する内側部材２の嵌め戻し量が所望の値になったときに、押しパンチ１３の上昇移動を規制する位置規制部１１Ａｂをダイ１１Ａに形成したプレス成形用金型１０Ａを用いることになる。そして、前記第１金属板成形体１と同様に、ダイ１１Ａ上に素材金属板１Ｄをセットした状態で、抜きパンチ１２で内側部材２を打ち抜いて、内側部材２と、内側部材２を打ち抜いた後の抜き枠からなる外側部材３とを形成し、その後抜きパンチ１２を上昇させることで、押しパンチ１３の位置規制突部１３ａが位置規制部１１Ａｂに当接するまで、内側部材２を押しパンチ１３とともにバネ部材１４の付勢力で上昇させ、内側部材２を外側部材３から下側へ突出するように嵌め戻して、第２金属板成形体１Ａを得ることになる。

なお、前記実施の形態の金属板成形体１、１Ａでは、内側部材２を外側部材３から打ち抜いた後、外側部材３の抜き孔３ａに内側部材２を嵌め戻すように構成したが、図５に示す第１金属板成形体１Ｂのように、内側部材２Ｂとそれに外嵌される外側部材３Ｂとをプレス成形や機械加工により製作し、外側部材３Ｂの嵌合孔３Ｂａに内側部材２Ｂを嵌合させた後、内側部材２Ｂと外側部材３Ｂの一方（図５では外側部材３Ｂ）を矢印Ｆで示すように板厚方向に加圧プレスすることで、内側部材２Ｂと外側部材３Ｂの一方を板厚方向と直交方向へ塑性変形させて、両者の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面４Ｂを有する第１金属板成形体１Ｂを製作することもできる。また、図６に示す第２金属板成形体１Ｃのように、内側部材２Ｂが外側部材３Ｂから下側へ突出するように、外側部材３Ｂの嵌合孔３Ｂａに内側部材２Ｂを嵌合させた後、内側部材２Ｂと外側部材３Ｂの一方（図６では外側部材３Ｂ）を矢印Ｆで示すように板厚方向に加圧プレスすることで、内側部材２Ｂと外側部材３Ｂの一方を板厚方向と直交方向へ塑性変形させて、両者の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面４Ｃを有する第２金属板成形体１Ｃを製作することもできる。

なお、金属板成形体１、１Ａ〜１Ｃは、振動や騒音を減衰させる必要のある製品に適用することが可能で、例えばブレーキディスクやクラッチディスク、スプロケットや歯車やプーリーなどの動力伝達部材や、各種機器の遮音板などに好適に適用できる。

次に、本発明をブレーキディスクに適用した場合の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。

図７に示すように、ノイズ低減ブレーキディスク２０は、自動二輪車用のブレーキディスクで、ブレーキパッドＢＰが摺接される摺動面２１ａを有する環状の摺動部２１と、摺動部２１よりも内周側（仮想線で示す環状の境界線Ｌよりも内側）のハブ部２２とを備えている。ハブ部２２は、自動二輪車のホイールハブへの取付部２３と、摺動部２１に連なる外周部の環状のリング部２４と、取付部２３とリング部２４とを連結する連結部２５と、取付部２３とリング部２４間に形成した重量軽減用の複数の模様孔２６と、摺動部２１に形成した放熱及び重量軽減用の複数の小孔２７とを備えている。ブレーキディスク２０は、矢印Ａで図示の回転方向へ自動二輪車のホイールとともに回転するように構成されている。

ブレーキディスク２０は、耐磨耗性に優れたステンレス鋼や炭素鋼からなる平坦な金属板をプレス成形した後、摺動部２１を熱処理して製作されている。図７に示すブレーキディスク２０では、厚さ７ｍｍのステンレス鋼板をプレス成形して製作され、ブレーキディスク２０の摺動部２１とハブ部２２とは略同じ厚さに設定されている。ブレーキディスク２０の外径は、自動二輪車の構成に応じて適宜に設定でき、図７に示すブレーキディスク２０では、外径が３００ｍｍに設定されている。また、摺動部２１は、ブレーキパッドＢＰの幅よりもやや広く設定されている。

図７に示すブレーキディスク２０では、摺動部２１とハブ部２２とを同一平面内に配置したが、車体側の構成に応じて、摺動部２１とハブ部２２とを、ブレーキディスク２０の厚さ方向に一定間隔をあけた平行な平面内に配置することも可能である。

取付部２３とリング部２４とは１２本のアーム状の連結部２５で連結され、取付部２３とリング部２４間には連結部２５で区画された模様孔２６が形成されている。連結部２５及び模様孔２６の形状や個数は任意に設定できる。

摺動部２１には放熱及び重量軽減用の丸孔からなる複数の小孔２７が所定の配列で形成されている。小孔２７としては、丸孔以外に細長いスリット状の長孔を形成したり、直径の異なる丸孔を混在させたりすることも可能で、小孔２７の直径や形状や個数や配列は、ブレーキディスク２０の意匠性や摺動部２１における放熱性を考慮して適宜に設定することになる。

取付部２３の中央部にはホイールハブの端部が挿通する芯孔２８が形成され、取付部２３には芯孔２８を取り囲むようにホイールハブへの取付用ボルトが挿通する５つの取付孔２９が形成されている。取付孔２９の個数は、ホイールハブに形成した取付用ボルト孔の個数に応じて適宜に設定できる。

次に、本発明の特徴的な構成であるところの摩擦減衰面３０について説明するが、ブレーキディスク２０のうちの摩擦減衰面３０以外の構成は、任意の構成を採用することができ、前述した構成に限定されるものではない。

リング部２４には正面視が環状で板厚方向に幅を有する摩擦減衰面３０が連結部２５と模様孔２６と取付部２３を取り囲むように設けられ、ブレーキディスク２０は、摩擦減衰面３０よりも内周側の連結部２５及び取付部２３を含む内側部材３１と、摩擦減衰面３０よりも外周側の摺動部２１を含む環状の外側部材３２とに分割構成されている。

外側部材３２の内周縁には内側へ突出する６つの嵌合凸部３２ａが周方向に間隔をあけて形成され、内側部材３１の外周縁には嵌合凸部３２ａに嵌合する嵌合凹部３１ａが周方向に間隔をあけて形成され、摩擦減衰面３０は、ブレーキディスク２０と同心状の６つの円弧部３０ａと、隣接する円弧部３０ａ間において円弧部３０ａに連続的に接続された、嵌合凸部３２ａと嵌合凹部３１ａとの凹凸嵌合部分に沿った６つの突出部３０ｂとで構成されている。摩擦減衰面３０は、摺動部２１と同心状の円環状に形成することも可能であるが、摩擦減衰面３０に複数の突出部３０ｂを設けると、摩擦減衰面３０の面積を増やして、制動時における振動の減衰作用を向上できるとともに、嵌合凸部３２ａと嵌合凹部３１ａとの凹凸嵌合により、制動時における内側部材３１と外側部材３２との相対回転力を受け止めることができるので好ましい。ただし、嵌合凸部３２ａ及び嵌合凹部３１ａの個数は任意に設定可能である。

内側部材３１と外側部材３２とは、前述した第１金属板成形体１と同様にプレス成形による嵌め戻し、或いは嵌合後における加圧により、摩擦減衰面３０において別部材となるように分割されるとともに相互に圧接されて一体化されている。摩擦減衰面３０は、内側部材３１の外周面とそれに外嵌圧接される外側部材３２の内周面とで構成され、摺動部２１からホイールハブへの制動時における振動の伝達経路を横断するように配置され、ブレーキディスク２０に作用する制動時の振動は、摩擦減衰面３０において、内側部材３１の外周面と外側部材３２の内周面の金属組織が擦れ合うことにより減衰されるように構成されている。

なお、摩擦減衰面３０は、摺動部２１からホイールハブへの振動の伝達経路の一部又は全部を横断するように配置されていれば、任意の正面形状に構成することができ、摺動部２１を内周側と外周側とに分割するように、摺動部２１の幅方向の途中部に環状に設けることもできるし、摺動部２１及びハブ部２２を内周側と外周側とに分割するように、摺動部２１及びハブ部２２を跨いで形成することもできるし、１つのブレーキディスク２０に対して同心状に複数個設けることもできるし、１乃至複数の取付孔２９を取り囲むように取付部２３に形成することもできる。

このブレーキディスク２０では、内側部材３１と外側部材３２の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面３０を形成しているので、制動時における振動は、この摩擦減衰面３０において、内側部材３１と外側部材３２の金属組織が擦れ合うことで減衰され、これにより制動時におけるブレーキノイズの発生を抑制乃至防止することが可能となる。

次に、ブレーキディスク２０の製造方法について説明する。
先ず、図８（ａ）に示すように、一定厚さのステンレス鋼などからなる素材金属板を打ち抜いて、ブレーキディスク２０の外径に適合する大きさの円板状の成形体３５Ａを製作する。次に、図８（ｂ）に示す成形体３５Ｂのように、成形体３５Ａに対して芯孔２８及び基準となる小孔２７を打ち抜いて成形するとともに、前記第１金属板成形体１と同様に、内側部材３１を打ち抜いた後、内側部材３１を外側部材３２の抜き孔３２ｂに、内側部材３１と外側部材３２とが面一になるように嵌め戻して、内側部材３１と外側部材３２間に摩擦減衰面３０を成形する。ただし、前記第２金属板成形体１Ａと同様に、内側部材３１の一部が外側部材３２から突出するように嵌め戻すことも可能である。

次に、従来のブレーキディスクと同様に、図８（ｃ）に示す成形体３５Ｃのように、成形体３５Ｂに対して模様孔２６を打ち抜きにより成形してから、図８（ｄ）に示す成形体３５Ｄのように、成形体３５Ｃに対して残りの小孔２７を打ち抜きにより成形し、次に成形体３５Ｄに対して摺動部２１を高周波焼き入れなどにより焼き入れ処理してから、外周面及び内周面の厚さ方向の両側縁を面取りするとともに、取付孔２９を切削し、その後必要な塗装及び研磨を行ってブレーキディスク２０を得ることになる。

このブレーキディスク２０の製造方法では、成形体３５Ａをプレス成形により打ち抜いて、内側部材３１と外側部材３２を成形し、その後内側部材３１の一部又は全部を外側部材３２に嵌め戻すという、連続的な一連のプレス作業により、生産性を低下させることなく、制動時におけるブレーキノイズの発生を抑制乃至防止し得るブレーキディスク２０を容易に且つ効率的に製作することができる。

次に、ブレーキディスク２０の構成を部分的に変更した他の実施形態について説明する。ただし、前記ブレーキディスク２０と同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

（１）図９に示すように、外周部に半径方向に窪んだ円弧状の凹部４０を周方向に一定間隔おきに形成したブレーキディスク２０Ａに、本発明を適用することも可能である。この場合には、図８（ｂ）に示す工程と、図８（ｃ）に示す工程の間に、金属板の外周部を周方向に一定間隔おきに打ち抜いて凹部４０を成形する工程と、凹部４０を形成した金属板の外周縁の厚さ方向の両側縁を面押しする工程を設けることになる。

（２）ブレーキディスク２０では、内側部材３１を外側部材３２から打ち抜いた後、外側部材３２の抜き孔３ａに内側部材３１を嵌め戻すように構成したが、前述の第１金属板成形体１Ｂと同様に、内側部材３１とそれに外嵌される外側部材３２とをプレス成形や機械加工により製作し、外側部材３２の嵌合孔に内側部材３１を嵌合させた後、内側部材３１と外側部材３２の一方を板厚方向に加圧プレスすることで、内側部材３１と外側部材３２の一方を板厚方向と直交方向へ塑性変形させて、両者の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面３０を形成することもできる。また、前述の第２金属板成形体１Ｃと同様に、内側部材３１が外側部材３２から突出するように、外側部材３２の嵌合孔に内側部材３１を嵌合させた後、内側部材３１と外側部材３２の一方を板厚方向に加圧プレスすることで、内側部材３１と外側部材３２の一方を板厚方向と直交方向へ塑性変形させて、両者の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面３０を形成することもできる。前記機械加工としては、ワイヤーソーやウォータジェット、レーザー加工などを採用できる。

（３）図１０に示すブレーキディスク２０Ｂのように、内側部材３１の嵌合凹部３１ａと外側部材３２の嵌合凸部３２ａとの凹凸嵌合部分に板厚方向に対する両部材３１、３２の相対移動を規制する連結手段４１を設けてもよい。具体的には、外側部材３２の嵌合凸部３２ａに貫通孔４２を形成し、連結手段４１として、貫通孔４２に装着されるピン部材又はボルトからなる固定具４３と、ブレーキディスク２０の両面に配置される１対の座金４４であって、外周部が内側部材３１上へ延びる１対の座金４４とを備えたものを設け、固定具４３により１対の座金４４間に内側部材３１と外側部材３２を挟み込んで、両部材３１、３２の板厚方向への相対移動を規制するように構成することになる。

（４）図１１に示すように、ハブ部２２に代えて、摺動部２１の内周部に内側へ突出する複数の取付部２３Ｃを周方向に間隔をあけて形成し、取付部２３Ｃの内周部にホイールハブへの取付孔２９Ｃを形成したブレーキディスク２０Ｃに本発明を適用することも可能である。この場合には、図１１に示すブレーキディスク２０Ｃのように、摩擦減衰面３０に代えて、取付部２３Ｃに対応する部分以外において摺動部２１の幅方向の途中部を通る摺動部２１と同心状の複数の円弧部３０Ｃａと、取付部２３Ｃにおいて、隣接する途中部から内周側へ延びて取付孔２９Ｃに接続される突出部３０Ｃｂとを有する摩擦減衰面３０Ｃを形成し、摩擦減衰面３０Ｃにより分割構成される内側部材３１Ｃと外側部材３２Ｃとを設けて、取付部２３Ｃにおける内側部材３１Ｃと外側部材３２Ｃにより取付孔２９Ｃを形成することもできる。また、取付孔２９Ｃに鍔部４６ａを有する有底の固定金具４６を装着して、これをホイールハブの固定部４５に取付ボルト４７で固定することで、固定金具４６の鍔部４６ａとホイールハブの固定部４５間に内側部材３１Ｃと外側部材３２Ｃとを挟持して、ブレーキディスク２０Ｃをホイールハブに固定するとともに、内側部材３１Ｃと外側部材３２Ｃとを共締めして、内側部材３１Ｃと外側部材３２Ｃの厚さ方向への相対移動を規制することができ、別途連結手段を設けることなく、内側部材３１Ｃと外側部材３２Ｃとの板厚方向への相対移動を規制できるので好ましい。また、摩擦減衰面３０Ｃを摺動部２１の幅方向の途中部に設けることで、ブレーキパッドＢＰが外側部材３２Ｃだけでなく内側部材３１Ｃにも圧接されるので、制動時における両部材３２Ｃ、３１Ｃの相対回転方向への力を小さくして、摩擦減衰面３０Ｃに対して大きな力が作用することを防止できるので好ましい。

なお、ブレーキディスク２０Ｃでは、円弧状の円弧部３０Ｃａを形成したが、円弧部３０Ｃａに代えて、例えば図１２に示すブレーキディスク２０Ｄのように波形部３０Ｄａを形成した摩擦減衰面３０Ｄを形成して、摩擦減衰面３０Ｄの長さを長く設定することで、摩擦減衰面３０Ｄによる振動減衰作用を向上することもできる。なお、摩擦減衰面としては、環状であれば、これら以外の任意の形状に形成することも可能である。

次に、ブレーキディスクの評価試験について説明する。
ブレーキディスクとして、図１３（ａ）に示すように、直径が３２０ｍｍで厚さが５ｍｍのステンレス鋼製の円板の中央部に直径５６ｍｍの芯孔２８を形成するとともに、直径が６．３ｍｍの３つの取付孔２９を形成した比較例１のブレーキディスク５０と、図１３（ｂ）に示すように、比較例１のブレーキディスク５０に対して、内側部材５１を打ち抜いた後、外側部材５２に面一になるように嵌め戻して、外径が２４０ｍｍで周方向に間隔をあけて内側へ突出する５つの突出部５３ａを有する摩擦減衰面５３を形成した実施例１のブレーキディスク５０Ａと、実施例１のブレーキディスク５０Ａの製作時に、内側部材５１の外側部材５２への嵌め戻し量を２．５ｍｍに設定した以外は実施例１と同じに構成した実施例２のブレーキディスクを製作した。

そして、実施例１、２及び比較例１のブレーキディスクに対して、次のようなハンマリング試験を行った。

（ハンマリング試験）
支持台の水平な固定軸の端部にブレーキディスクを同心状に位置合わせして、取付孔２９にボルトを挿通させてブレーキディスクを３本のボルトで固定した。そして、ブレーキディスクの中心を通る水平な半径方向位置であって、中心から１４３ｍｍの半径方向位置を加振点Ｋに設定し、加振点Ｋを通る円周上において、加振点Ｋから周方向に１８０°離れた位置を測定点Ｓに設定し、測定点Ｓに対面させて加速度センサＡＳを設けた。

そして、加振点Ｋに対してハンマーで衝撃を加えたときにおける測定点Ｓにおけるブレーキディスクの厚さ方向に対する加速度を加速度センサＡＳでそれぞれ測定した。その結果を図１４（ａ）〜（ｃ）に示す。

図１４から、実施例１、２は比較例１よりも短時間で振動が減衰していることが判る。また、内側部材５１を外側部材５２と同一平面内に戻した実施例１よりも、内側部材５１の戻し量を２．５ｍｍに設定した実施例２の方がより短時間で振動が減衰していることが判る。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。

１ 第１金属板成形体 ２ 内側部材
３ 外側部材 ３ａ 抜き孔
４ 摩擦減衰面
１Ａ 第２金属板成形体 ４Ａ 摩擦減衰面
１Ｂ 第１金属板成形体 ２Ｂ 内側部材
３Ｂ 外側部材 ３Ｂａ 嵌合孔
４Ｂ 摩擦減衰面
１Ｃ 第２金属板成形体 ４Ｃ 摩擦減衰面
１Ｄ 素材金属板
１０ プレス成形用金型 １１ ダイ
１１ａ ダイ穴 １１ｂ 位置規制部
１２ 抜きパンチ １３ 押しパンチ
１３ａ 位置規制突部 １４ バネ部材
１０Ａ プレス成形用金型 １１Ａ ダイ
１１Ａｂ 位置規制部
２０ ブレーキディスク ２１ 摺動部
２１ａ 摺動面
２２ ハブ部 ２３ 取付部
２４ リング部 ２５ 連結部
２６ 模様孔 ２７ 小孔
２８ 芯孔 ２９ 取付孔
３０ 摩擦減衰面 ３０ａ 円弧部
３０ｂ 突出部 ３１ 内側部材
３１ａ 嵌合凹部 ３２ 外側部材
３２ａ 嵌合凸部 ３２ｂ 抜き孔
３５Ａ 成形体 ３５Ｂ 成形体
３５Ｃ 成形体 ３５Ｄ 成形体
２０Ａ ブレーキディスク ４０ 凹部
２０Ｂ ブレーキディスク ４１ 連結手段
４２ 貫通孔 ４３ 固定具
４４ 座金
２０Ｃ ブレーキディスク ２３Ｃ 取付部
２９Ｃ 取付孔 ３０Ｃ 摩擦減衰面
３０Ｃａ 円弧部 ３０Ｃｂ 突出部
３１Ｃ 内側部材 ３２Ｃ 外側部材
４５ 固定部 ４６ 固定金具
４６ａ 鍔部 ４７ 取付ボルト
２０Ｄ ブレーキディスク ３０Ｄ 摩擦減衰面
３０Ｄａ 波形部
５０ ブレーキディスク
５０Ａ ブレーキディスク ５１ 内側部材
５２ 外側部材 ５３ 摩擦減衰面
５３ａ 突出部

Claims (14)

1. 金属板からなる内側部材と、それに外嵌される金属板からなる外側部材とを備えた金属板成形品であって、
   前記内側部材と外側部材の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面を形成した、
   ことを特徴とする金属板成形品。
2. 前記内側部材及び外側部材として、金属板をプレス成形により打ち抜いてなる内側部材と、前記内側部材を打ち抜いた後の抜き枠からなる外側部材とを備え、前記内側部材を外側部材に嵌め戻すことにより、前記内側部材と外側部材の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面を形成した請求項１記載の金属板成形品。
3. 前記請求項１又は２記載の金属板成形品からなるブレーキディスクであって、
   ホイールへの取付ボルトが挿通する複数の取付孔を有するハブ部と、ブレーキパッドが圧接可能な摺動面を有する環状の摺動部とを備え、
   前記摩擦減衰面を、前記取付孔を個別に或いは複数個纏めて取り囲むように設け、
   前記摩擦減衰面の内外に内側部材と外側部材とを形成した、
   ことを特徴とするノイズ低減ブレーキディスク。
4. 前記摩擦減衰面を、前記取付孔の全てを取り囲むようにハブ部の外周部に沿って環状に形成した請求項３記載のノイズ低減ブレーキディスク。
5. 前記外側部材の内周縁に周方向に間隔をあけて中央部側へ突出する複数の嵌合凸部を設け、前記内側部材の外周縁に前記嵌合凸部が嵌合する複数の嵌合凹部を設けた請求項４記載のノイズ低減ブレーキディスク。
6. 前記内側部材と外側部材とを段差なく連設し、前記ブレーキパッドとの摺動面よりも内側において、前記内側部材と外側部材の一方或いは双方間に連結孔を形成し、該連結孔に、前記内側部材と外側部材とを連結する連結手段を設けた請求項３〜５のいずれか１項記載のノイズ低減ブレーキディスク。
7. 前記連結手段として、ピン部材又はボルトを設けた請求項６記載のノイズ低減ブレーキディスク。
8. 前記連結孔として、前記内側部材と外側部材間に前記取付孔を形成し、前記取付ボルトにより、前記ブレーキディスクをホイールに締結するとともに、前記内側部材と外側部材を共締めして、前記内側部材と外側部材の厚さ方向への相対移動を規制した請求項６記載のノイズ低減ブレーキディスク。
9. 前記内側部材と外側部材とを段差なく連設し、前記摩擦減衰面を摺動部とハブ部とにわたって設けた請求項３〜８のいずれか１項記載のノイズ低減ブレーキディスク。
10. 前記内側部材の表面と外側部材の表面間に段差を形成した請求項３〜５のいずれか１項記載のノイズ低減ブレーキディスク。
11. 金属板からなる内側部材と、それに外嵌される金属板からなる外側部材とを備えた金属板成形品の製造方法であって、
    前記金属板をプレス成形により打ち抜いて、前記内側部材と外側部材を形成し、
    前記内側部材を外側部材に嵌め戻して、両者の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面を形成する、
    ことを特徴とする金属板成形品の製造方法。
12. 金属板からなる内側部材と、それに外嵌される金属板からなる外側部材とを備えた金属板成形品の製造方法であって、
    前記内側部材と外側部材を製作し、
    前記内側部材に外側部材を外嵌して、前記内側部材と外側部材の一方を板厚方向に加圧プレスすることで、両者の嵌合面に相互に圧接する摩擦減衰面を形成する、
    ことを特徴とする金属板成形品の製造方法。
13. 前記金属板成形品が、ホイールへの取付ボルトの取付孔を有するハブ部と、ブレーキパッドが圧接可能な摺動面を有する環状の摺動部とを備えた自動二輪車用のブレーキディスクである請求項１１又は１２記載の金属板成形品の製造方法。
14. 前記摩擦減衰面を成形した後、前記摺動部を高周波焼き入れする請求項１３記載の金属板成形品の製造方法。

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