JP6376149B2 - 自動車用ブレーキディスクローター及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属板を用いた自動車用ブレーキディスクローター及びその製造方法に関する。

図８に示されるように、一般的な自動車のブレーキディスクローター２７は、ハット形をしており、ホイールに固定する円盤状の取付面部２９と、取付面部２９よりも外周部に設けられパッドで挟圧されるドーナツ状の摺動面部３１と、摺動面部３１からほぼ垂直に立ち上がって摺動面部３１と取付面部２９を繋ぐ接合部３３とを備えて構成されている。

このような自動車用ブレーキディスクローター２７は、一般的に鋳造品である。これは、取付面部２９と摺動面部３１を繋ぐ接合部３３がほぼ垂直に立ち上がる形状であり、このような形状を簡単に作ることができて形状の自由度が高いことから、鋳造によって製造される。
しかしながら、鋳造品は形状の自由度が大きいという利点はあるものの、靭性が低く割れや欠けを生じやすい。そのため強度を確保するため厚肉の部品設計にならざるを得ない。

近年、自動車の軽量化が指向される状況において、ブレーキディスクローターの軽量化の要求が潜在的に存在する。

一方、オートバイ用のブレーキディスクローターは、その制動機能だけでなくブレーキディスクローター自体が外観上の意匠性に影響することから耐発錆性に優れた金属板であるステンレス鋼板が使われている。
オートバイ用のブレーキディスクローターの製造方法としては、例えば特許文献１に示されるように、ステンレス鋼板を円盤状に打ち抜いて、ブラケット部（接合部）に相当する部位に開口部を形成し、さらに絞り加工によってブラケット部に傾斜面の加工を施すというものである。

特開昭５５−３６６７４号公報

上記のように、鋳造品からなる自動車用ブレーキディスクローター２７は、靭性が低く割れや欠けを生じやすいため、強度を確保するため厚肉の部品設計にならざるを得ないという問題がある。
他方、オートバイ用のブレーキディスクローターは、ステンレス鋼板によって製造されてため、靭性が高く薄肉化、軽量化が可能であるという利点がある。
しかし、特許文献１で示されている製造方法で自動車用ブレーキディスクローター２７を製造しようとすると以下のような問題がある。

オートバイ用ブレーキディスクローターのブラケット部（接合部）は傾斜面となっているが、自動車用ブレーキディスクローター２７は、図８に示すように、接合部３３がほぼ垂直に立ち上がっているため、厚肉の金属板（ステンレス鋼板）を絞り加工するのが困難である。
この点、特許文献１に開示されているように、ブラケット部（接合部３３）に相当する部位に円周方向に複数の開口部を設けたとしても、ブラケット部（接合部３３）をほぼ垂直に立ち上げるような絞り加工を施すと、ブラケット部（接合部３３）が薄肉になって強度を確保できないという問題が生ずる。

そのため、自動車用ブレーキディスクローター２７は鋳造品、オートバイ用ブレーキディスクローターは金属板の成形品という棲み分けがされているのが現状である。

本発明は、金属板を成形する際の成形の自由度が低いという課題を克服して、金属板で成形できる自動車用ブレーキディスクローター及びその製造方法を提供することを目的としている。

発明者は、金属板によって自動車用ブレーキディスクローターを成形する際の問題点が、ブラケット部をほぼ垂直に立ち上げるようなプレス成形加工を施す際に当該部位が薄肉になる点であることに着目し、このようなプレス成形加工を施しても、当該部位が薄肉になるのを抑制できる形状について鋭意検討し、本発明を完成させたものである。

（１）本発明に係る自動車用ブレーキディスクローターは、１枚の金属板からなり、ホイールに固定する取付面部と、該取付面部よりも外周部に設けられパッドで挟圧される摺動面部と、該摺動面部から立ち上がって前記摺動面部と前記取付面部を繋ぐ接合部とを備えて構成される自動車用ブレーキディスクローターであって、
前記取付面部の中央に形成された開口部と、一端側が前記開口部に連通して他端側が前記接合部と前記摺動面部との境界に至る板厚方向に貫通して形成された少なくとも３本の放射状のスリットとを備えてなることを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記接合部に形成された部位は、スリット幅が取付面部から前記摺動面部側に向かって徐々に幅狭になっていることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記スリットにおける前記接合部と前記摺動面部との境界側の端部に、アール形状が形成されていることを特徴とするものである。

（４）本発明に係る自動車用ブレーキディスクローターの製造方法は、１枚の金属板からなり、ホイールに固定する取付面部と、該取付面部よりも外周部に設けられパッドで挟圧される摺動面部と、該摺動面部から立ち上がって前記摺動面部と前記取付面部を繋ぐ接合部とを備えて構成される自動車用ブレーキディスクローターの製造方法であって、
ブランク材となる金属板を準備する金属板準備工程と、前記金属板における前記接合部に相当する部位となる円内に、中心から前記接合部と前記摺動面部との境界に相当する部位に至るように径方向に延びる少なくとも３本の放射状のスリットを、各スリットの前記中心側の端部がスリット同士で又はスリットを延長した空間を介して繋がるように形成するスリット形成工程と、前記取付面部に相当する部分を、板厚方向に押し出すことによって前記スリットを開くと共に前記取付面部と前記摺動面部が平行になるようにプレス成形して前記接合部及び前記取付面部を形成するプレス成形工程とを備えたことを特徴とするものである。

（５）また、上記（４）に記載のものにおいて、前記取付面部の中央に相当する部位に開口部を形成する開口部形成工程を有し、該開口部形成工程を、前記金属板準備工程の後で前記スリット形成工程の前、又はスリット形成工程の後で前記プレス成形工程の前、又は前記プレス成形工程の後に行うことを特徴とするものである。

（６）また、上記（４）又は（５）に記載のものにおいて、前記スリットにおける前記接合部と前記摺動面部との境界に相当する部位側の端部に、円形の貫通孔を形成する貫通孔形成工程を、前記スリット形成工程の直前又は直後に行うようにしたことを特徴とするものである。

本発明に係る自動車用ブレーキディスクローターは、1枚の金属板からなり、ホイールに固定する取付面部と、該取付面部よりも外周部に設けられパッドで挟圧される摺動面部と、該摺動面部から立ち上がって前記摺動面部と前記取付面部を繋ぐ接合部とを備えて構成されるものであって、前記取付面部の中央に形成された開口部と、一端側が前記開口部に連通して他端側が前記接合部と前記摺動面部との境界に至る板厚方向に貫通して形成された少なくとも３本のスリットとを備えてなることにより、かかる形状であれば、取付面部と前記摺動面部との板厚方向の距離が長い（オフセット量が大きい）場合であっても、また接合部の立上り角度が垂直に近い場合であっても、プレス成形の際に割れや強度低下を招くことがなく、例えばステンレス鋼板を用いてプレス成形によって製造することができ、自動車用ブレーキディスクローターの軽量化が可能となる。

本発明の一実施の形態に係る自動車用ブレーキディスクローターの斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る自動車用ブレーキディスクローターの製造方法の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る自動車用ブレーキディスクローターの製造方法におけるスリット形成工程の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る自動車用ブレーキディスクローターの製造方法におけるスリット形成工程の他の態様の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る自動車用ブレーキディスクローターの製造方法におけるプレス成形工程の説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る自動車用ブレーキディスクローターの斜視図である。 図６に示した自動車用ブレーキディスクローターの製造に使用する金属板（ブランク材）の一例であるステンレス鋼板の説明図である。 従来の自動車用ブレーキディスクローターの説明図である。

本実施の形態の自動車用ブレーキディスクローター１は、図１に示すように、平面視において全体形状が円形をしており、ホイールに固定する取付面部３と、取付面部３よりも外周部に設けられた摺動面部５と、摺動面部５から立ち上がって摺動面部５と取付面部３を繋ぐ接合部７とを備えている。

取付面部３の中央には開口部９が形成されている。また、取付面部３と接合部７には、一端側が開口部９に連通して他端側が接合部７と摺動面部５との境界に至る放射状のスリット１１が形成されている。接合部７に形成された部位は、スリット幅が取付面部３から摺動面部５側に向かって徐々に幅狭になっている
接合部７は、摺動面部５からほぼ垂直に立ち上がっており、摺動面部５と取付面部３は、接合部７によって板厚方向にオフセットされて平行になっている。

本実施の形態の自動車用ブレーキディスクローター１は、上記の形状を有していることから、接合部７の高さが高い（取付面部３と摺動面部５とのオフセット量が大きい）場合であっても、また接合部７の立上り角度が垂直に近い場合であっても、後述するようにプレス成形の際に割れや強度低下を招くことがなく、例えばステンレス鋼板を用いてプレス成形によって製造することができ、自動車用ブレーキディスクローター１の軽量化が可能となる。

次に上記の自動車用ブレーキディスクローター１の製造方法を、図２〜図５に基づいて説明する。
自動車用ブレーキディスクローター１の製造方法は、ブランク材となる金属板を準備する金属板準備工程と、スリット形成工程と、プレス成形工程とを備えている。以下、各工程を詳細に説明する。

＜金属板準備工程＞
金属板準備工程は、例えばステンレス鋼の板材を打ち抜いて円盤状の金属板１３を準備する工程である（図２（ａ）参照）。
金属板１３の外径寸法は、製品形状と同一寸法にすることが好ましい。後述するように、本実施の形態の製造方法によれば、プレス成形工程において、摺動面部５に相当する部位をダイとブランクホルダで挟持してプレス成形中にほとんど移動しないようにするので、プレス成形工程で外径寸法の変化がほぼないためである。
もっとも、金属板１３の外径を製品形状よりも大径にしておいて、プレス成形後に製品形状と同じになるように切削等の加工をしてもよい。

＜スリット形成工程＞
スリット形成工程は、図２（ｂ）、図３に示すように、中心から接合部７と摺動面部５との境界に相当する部位（図３の点線参照）に至るように径方向に延びる３本以上の放射状のスリット１１を、各スリット１１の中心側の端部がスリット１１同士で繋がるように形成する。

各スリット１１は、例えばレーザ加工等によって、板厚方向で貫通するように形成するのが好ましい。また、各スリット１１が貫通していなくても、プレス成形工程によってスリット部分が割れてスリット１１が開くことができればよい。なお、放射状のスリット１１が１本または２本ではプレス成形工程中に割れて好ましくないため、割れにくい３本以上とした。

なお、図４に示すように、スリット１１の端部にアール（Ｒ）を設けるため、小孔１５を形成するようにしてもよい。これによって、プレス成形の際にスリット１１の端部に亀裂が生ずるのを防止することができる。

＜プレス成形工程＞
プレス成形工程は、取付面部３に相当する部分を、板厚方向に押し出してスリット１１を開くことにより（図２（ｃ）、（ｄ）参照）、取付面部３と摺動面部５がオフセットした状態で平行になるようにプレス成形して接合部７及び取付面部３を形成する工程である。

プレス成形工程で用いる金型１７は、パンチ１９、ダイ２１、パッド２３、ブランクホルダ２５で構成されている（図５の例を参照）。なお、パッドがなくて、凹形状のダイであってもよい。
プレス成形工程では、ダイ２１とブランクホルダ２５で摺動面部５に相当する部位を強固に挟持すると共に、パッド２３とパンチ１９で取付面部３と接合部７に相当する部位を緩やかに挟んだ状態でパンチ１９を移動させる。このとき、摺動面部５は移動しないように固定しているので、パンチ１９の移動に伴って、スリット１１が開くと共に、スリット１１によって分離された部位が外方向（摺動面部５の方向）に移動する。

この点、図８に示した従来例の形状を１枚の金属板からプレス成形で得ようとすると、取付面部２９や接合部３３が周方向で連続しているので、プレス成形工程で上記のような取付面部３や接合部７に相当する部位の移動ができずに、いわゆるドロー成形となり、接合部３３の板厚が薄くなり、場合によっては割れが発生する。これに対して、本実施の形態の場合は、スリット１１が開くため、曲げ成形（フォーム成形）に近い成形形態となっているため、板厚の変化や割れが発生しにくいのである。
プレス成形工程の完了によって、図２に示すように、取付面部３と摺動面部５との板厚方向の距離が所定の距離にオフセットされるが、この距離は２０ｍｍ以上にすることも可能である。

以上のように、本実施の形態の製造方法によれば、取付面部３と摺動面部５との板厚方向の距離が長い（オフセット量が大きい）場合であっても、また接合部７の立上り角度が垂直に近い場合であっても、割れや強度低下を招くことがなく、金属板１３を用いた自動車用ブレーキディスクローター１を製造することができ、自動車用ブレーキディスクローター１の軽量化が可能となる。
また、本実施の形態の製造方法によれば、接合部７の高さが高い（取付面部３と摺動面部５のオフセット量が大きい）場合であっても、１ストロークでのプレス成形が可能となり、製造コストの増大を招くこともない。

なお、上記の説明では、開口部９に臨む取付面部３の先端（三角形の先端）について、特に加工をする旨の説明をしていないが、例えば図６に示すように、取付面部３を形成する三角形の片部の先端を円弧状に切除してもよい。
もっとも、円弧状に切除するタイミングは、スリット形成工程の前後において、図７に示すように、円形穴２６を形成するようにしてもよい。

また、上記の説明では、スリット１１を８本形成して取付面部３を８つの片部に分割する例について説明したが、本発明においてスリット１１の数は３本以上であれば特に限定されるものではない。また、上記の説明では、取付面部３をスリット１１によって当分割する例を示したが、取付面部３に形成するボルト孔の位置を考慮すると必ずしも当分割である必要はなく、中心点に対して点対称となる分割であればさらによい。

１ 自動車用ブレーキディスクローター
３ 取付面部
５ 摺動面部
７ 接合部
９ 開口部
１１ スリット
１３ 金属板
１５ 小孔
１７ 金型
１９ パンチ
２１ ダイ
２３ パッド
２５ ブランクホルダ
２６ 円形穴
２７ 自動車用ブレーキディスクローター(従来例)
２９ 取付面部(従来例)
３１ 摺動面部(従来例)
３３ 接合部(従来例)

Claims (6)

1. １枚の金属板からなり、ホイールに固定する取付面部と、該取付面部よりも外周部に設けられパッドで挟圧される摺動面部と、該摺動面部から立ち上がって前記摺動面部と前記取付面部を繋ぐ接合部とを備えて構成される自動車用ブレーキディスクローターであって、
   前記取付面部の中央に形成された開口部と、一端側が前記開口部に連通して他端側が前記接合部と前記摺動面部との境界に至る板厚方向に貫通して形成された少なくとも３本の放射状のスリットとを備えてなることを特徴とする自動車用ブレーキディスクローター。
2. 前記接合部に形成された部位は、スリット幅が取付面部から前記摺動面部側に向かって徐々に幅狭になっていることを特徴とする請求項１記載の自動車用ブレーキディスクローター。
3. 前記スリットにおける前記接合部と前記摺動面部との境界側の端部に、アール形状が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用ブレーキディスクローター。
4. １枚の金属板からなり、ホイールに固定する取付面部と、該取付面部よりも外周部に設けられパッドで挟圧される摺動面部と、該摺動面部から立ち上がって前記摺動面部と前記取付面部を繋ぐ接合部とを備えて構成される自動車用ブレーキディスクローターの製造方法であって、
   ブランク材となる金属板を準備する金属板準備工程と、
   前記金属板における前記接合部に相当する部位となる円内に、中心から前記接合部と前記摺動面部との境界に相当する部位に至るように径方向に延びる少なくとも３本の放射状のスリットを、各スリットの前記中心側の端部がスリット同士で又はスリットを延長した空間を介して繋がるように形成するスリット形成工程と、
   前記取付面部に相当する部分を、板厚方向に押し出すことによって前記スリットを開くと共に前記取付面部と前記摺動面部が平行になるようにプレス成形して前記接合部及び前記取付面部を形成するプレス成形工程とを備えたことを特徴とする自動車用ブレーキディスクローターの製造方法。
5. 前記取付面部の中央に相当する部位に開口部を形成する開口部形成工程を有し、該開口部形成工程を、前記金属板準備工程の後で前記スリット形成工程の前、又はスリット形成工程の後で前記プレス成形工程の前、又は前記プレス成形工程の後に行うことを特徴とする請求項４に記載の自動車用ブレーキディスクローターの製造方法。
6. 前記スリットにおける前記接合部と前記摺動面部との境界に相当する部位側の端部に、円形の貫通孔を形成する貫通孔形成工程を、前記スリット形成工程の直前又は直後に行うようにしたことを特徴とする請求項４又は５に記載の自動車用ブレーキディスクローターの製造方法。