(57)【要約】【課題】耐食性の劣化抑制に好適な２ピース型のブレーキディスクおよびその製造方法を提供する。【解決手段】制動時にブレーキパッドが押付けられる外周側のディスクロータ２と車軸に固定される内周側のディスクハブ３とに分離され、両者を放射状に配列した複数の連結ピン４により連結する２ピース型のブレーキディスク１において、ディスクロータ２に設けた半径方向の保持穴１３とディスクハブ３に設けた半径方向の貫通穴２５とに摺動自在に挿入される連結ピン４は、前記保持孔１３の内面と連結ピン４との機械的な係合、例えば、保持穴１３の内面を部分的に拡径して形成した空間１４内に連結ピン４の一部の外径を拡径して係合させることにより抜け止めされるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制動時にブレーキパッドが押付けられる外周側のディスクロータと車軸に固定される内周側のディスクハブとに分離され、両者を放射状に配列した複数の連結ピンにより連結する２ピース型のブレーキディスクにおいて、
前記連結ピンは、ディスクロータに設けた半径方向の保持穴とディスクハブに設けた半径方向の貫通穴とに摺動自在に挿入され、前記保持孔の内面と連結ピンとの機械的な係合により抜け止めされていることを特徴とするブレーキディスク。
【請求項２】
前記保持孔の内面と連結ピンとの機械的な係合は、保持穴の内面を部分的に拡径して形成した空間と、連結ピンの一部の外径を前記空間内で拡径した拡径部とで構成したことを特徴とする請求項１に記載のブレーキディスク。
【請求項３】
前記連結ピンの拡径部は、連結ピンの一部を軸方向に延びる複数のスリットにより分割し、分割部を内方から外径側に変形させて構成することを特徴とする請求項２に記載のブレーキディスク。
【請求項４】
前記保持孔の内面と連結ピンとの機械的な係合は、保持孔のディスクロータ外周側端部に設けたねじ穴と、連結ピンの一端に設けたねじ部とのねじ係合により構成したことを特徴とする請求項１に記載のブレーキディスク。
【請求項５】
前記ディスクロータは、ブレーキパッドに対する摩擦制動面を構成する一対のリング状部材と、リング状部材同士を連結する放射状に等間隔に配置された連結ウェブとにより構成され、前記保持穴は前記一対のリング状部材を連結する連結台座に半径方向に設けた貫通穴により構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のブレーキディスク。
【請求項６】
制動時にブレーキパッドが押付けられる外周側のディスクロータと車軸に固定される内周側のディスクハブとに分離され、ディスクロータに設けた複数の半径方向の保持穴とディスクハブに設けた複数の半径方向の貫通穴とに連結ピンを挿入して、前記両者を一体的に連結する２ピース型のブレーキディスクの製造方法において、
前記保持穴の内面に部分的に拡径した空間を形成し、
前記保持穴に挿入された連結ピンの一部の外径を前記空間内で拡径して前記空間内面に係合させて前記両者を一体的に連結することを特徴とするブレーキディスクの製造方法。
【請求項７】
前記連結ピンの前記空間内での拡径は、連結ピンの一部を軸方向に延びる複数のスリットにより分割し、分割部を内方から外径側に変形させて構成することを特徴とする請求項６に記載のブレーキディスクの製造方法。
【請求項８】
前記分割部を内方から外径側に変形させる拡径治具は、その少なくとも拡径機能部分が連結ピンと一体に保持穴内に残されることを特徴とする請求項７に記載のブレーキディスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制動時にブレーキパッドが押付けられる外周側のディスクロータと車軸に固定される内周側のディスクハブとに分離され、両者を放射状に配列した連結ピンにより連結する２ピース型のブレーキディスクおよびその製造方法に関し、特に、外周側のディスクロータ内に冷却空気が通過する空間を備えるベンチレーテッド型ブレーキディスクに好適な２ピース型のブレーキディスクおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から制動時にブレーキパッドが押付けられる外周側のディスクロータと車軸に固定される内周側のディスクハブとに分離され、両者を放射状に配列した連結ピンにより連結する２ピース型のブレーキディスクが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、ディスクロータをベンチレーテッドデイスクとするために設ける中子と、ディスクハブのディスクロータ内周に位置する厚肉のフランジ部分に放射状に冷却空気の通り道を形成する中子と、の両者に夫々一部が埋設される連結ピンを放射状に配置し、これら中子および連結ピンを鋳造の成形型内に配置した状態で単一鋳造により鋳ぐるみすることにより、連結ピンにより連結されたディスクロータおよびディスクハブからなるブレーキディスクを得るようにしている。
【特許文献１】特表２００３−５２６０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例では、鋳ぐるみによる連結ピンとブレーキロータとの密着性を完全にするため、連結ピンを通常は４００℃以上の温度に予熱する必要があり且つ連結ピンも高温にさらされる。このため、連結ピンを構成している素材（例えば、ステンレス合金）表面に耐食性を劣化させる粒界腐食が発生する。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、耐食性の劣化抑制に好適な２ピース型のブレーキディスクおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、制動時にブレーキパッドが押付けられる外周側のディスクロータと車軸に固定される内周側のディスクハブとに分離され、両者を放射状に配列した複数の連結ピンにより連結する２ピース型のブレーキディスクにおいて、前記連結ピンは、ディスクロータに設けた半径方向の保持穴とディスクハブに設けた半径方向の貫通穴とに摺動自在に挿入され、前記保持孔の内面と連結ピンとの機械的な係合により抜け止めされるようにした。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明では、ディスクロータに設けた半径方向の保持穴とディスクハブに設けた半径方向の貫通穴とに摺動自在に挿入される連結ピンは、前記保持孔の内面と連結ピンとの機械的な係合、例えば、保持穴の内面を部分的に拡径して形成した空間内に連結ピンの一部の外径を拡径して係合させることにより抜け止めされるため、高温予熱を必要とする鋳ぐるみによることなくブレーキディスクを得ることができ、連結ピンの耐食性劣化（粒界腐食）を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の２ピース型のブレーキディスクおよびその製造方法を各実施形態に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１〜図９は、本発明を適用した２ピース型のブレーキディスクおよびその製造方法の第１実施形態を示し、図１は２ピース型のブレーキディスクの正面図および側面図、図２〜図５は実施例１のブレーキディスクおよびその製造方法を示し、図６〜図９は実施例２のブレーキディスクおよびその製造方法を示す。実施例１を示す図２は２ピース型のブレーキディスクの連結部の断面図、図３〜図５は２ピース型のブレーキディスクの組立手順を示す説明図である。
【００１０】
図１において、２ピース型のブレーキディスク１は、制動時にブレーキパッドで挟圧される外周側のディスクロータ２と、車軸に固定される内周側のディスクハブ３と、ディスクロータ２とディスクハブ３とを連結する放射状に配列した連結ピン４とを備える。
【００１１】
前記ディスクロータ２は、ブレーキパッドに対する摩擦制動面を構成する一対のリング状部材１０と、リング状部材１０同士を連結する放射状に等間隔に配置された連結ウェブ１１とを備え、これら一対のリング状部材１０と連結ウェブ１１とは一体となった、例えば、鋳鉄製で構成されている。前記連結ウェブ１１はリング状部材１０を連結して放射状に配置されているため、連結ウェブ１１同士の間に内周側から外周側に至る複数の空間が形成され、ディスクロータ２が車輪と共に回転されるときの冷却空気の通路となり、ディスクロータ２を内部から冷却するよう機能する。
【００１２】
前記複数の連結ウェブ１１の内の所定角度間隔に位置する連結ウェブは、その形成が省略され、代わりに、リング状部材１０を連結する連結台座１２に構成されている。連結台座１２は、図１では、円周方向の５個所に等間隔に配置されている。連結台座１２には、リング状部材１０の内周側から外周側に貫通させて連結ピン４の収容孔１３を備える。前記連結ピン４の収容孔１３は、図２に示すように、中途部で拡径させたグルーブ１４に形成されている。前記グルーブ１４の断面形状は、図示例では、リング状部材１０の内周側から外周側に向かって内径が徐々に拡大するテーパ状に形成されている。
【００１３】
前記ディスクハブ３は、全体としてカップ状断面をなし、ディスクロータ２の内周部に対面する円筒状の連結部２０と、車軸にボルト等により車軸ハブに固定される取付部２１とを備え、例えば、鋼鉄、鋳鉄、若しくは、アルミニウム合金で構成されている。前記取付部２１には、車軸への取付ボルトが挿入される取付孔２２が配置され、必要に応じて車軸ハブの外周に嵌合する中心孔２３が設けられている。前記連結部２０には、前記ディスクロータ２の連結台座１２に対応した角度位置において、連結ピン４の収容孔１３に連なる半径方向の貫通穴２５が配置されている。前記ディスクハブ３がアルミニウム合金により形成される場合には、前記貫通穴２５の内面には耐磨耗性のブッシュ２６が挿入され、ブッシュ２６を介して連結ピン４に嵌合することにより、連結ピン４の摺動時の耐摩耗性を確保する。
【００１４】
前記連結ピン４は、例えば、ステンレス合金により形成され、図２に示すように、ディスクロータ２の連接台座１２の収容孔１３とディスクハブ３の連結部２０の貫通穴２５とに摺動自在に貫通する軸部５と、連結台座１２における収容孔１３のグルーブ１４内面に係合して軸部５の半径方向の抜けを阻止する係合部６とを備え、ディスクロータ２とディスクハブ３とを連結する。前記連結ピン４の係合部６は、図３（Ｂ）に示すように、円筒状に形成され且つ円筒部分の複数箇所で軸方向に伸びるスリット７により複数の円弧８に分離されている。そして、ディスクロータ２の連結台座１２の収容孔１３へ挿入された後に、円弧部分８を連結ピン４の半径方向外側に折り曲げることで、グルーブ１４内壁に嵌合するよう構成している。
【００１５】
この構成になるブレーキディスク１は、連結ピン４によりディスクロータ２とディスクハブ３とが一体に結合されているため、制動時にディスクハブ３からのトルクをディスクロータ２に確実に伝達し、ブレーキパッドとの間でブレーキトルクを発生させる。制動中のブレーキパッドとディスクロータ２との間に発生する熱は、ディスクロータ２の連結ウェブ１１同士の間の空間を内周側から外周側に向かって流通する冷却空気により冷却される。
【００１６】
制動の継続若しくは強い制動により発生する発熱量が空気冷却による放熱量を超える場合には、ディスクロータ２の温度が徐々に上昇する。一方、ディスクハブ３は連結ピン４によりディスクロータ２と熱的に分離されているため、ディスクハブ３の温度は比較的上昇し難い。ディスクロータ２は上記温度上昇に応じて、そのリング状部材１０の半径を若干増加させるよう膨張する。この膨張は、連結ピン４がディスクハブ３の貫通穴２５内で摺動してその嵌合位置を変化させることにより許容され、ディスクハブ３およびディスクロータ２には、無理な熱応力が発生しない。
【００１７】
以上の構成のブレーキディスク１は、図３〜図５の工程を経て組立てることができる。以下、ブレーキディスク１の組立方法について説明する。
【００１８】
先ず、外周側にディスクロータ２を収容するリング状の窪み３１と内周側にディスクハブ３の円筒状の連結部２０を収容するリング状の窪み３２とを備えるピン連結用治具３０を用いて、図３（Ａ）に示すように、夫々鋳造されたディスクロータ２とディスクハブ３とをピン連結用治具３０の夫々の窪み３１、３２にセットする。前記ディスクロータ２の連結台座１２に設けた複数の収容孔１３と前記ディスクハブ３の連結部２０に設けた複数の貫通穴２５とは、夫々が同一軸線上となるよう、ディスクロータ２とディスクハブ３とは回転位置が調整される。
【００１９】
次いで、図３（Ｂ）に示す連結ピン４をディスクロータ２の外周側から、各連結台座１２の収容孔１３と連結部２０の各貫通穴２５とに挿入する。これらの収容孔１３および貫通穴２５と連結ピン４とは、互いに摺動可能なすきま嵌め状態、若しくは、とまり嵌め状態となっている。連結部２０の貫通穴２５を貫通させた各連結ピン４の先端は、その係合部６が収容穴１３のグルーブ１４内に位置するまで挿入されたときに、ピン連結用治具３０に設けた破線図示のストッパ３３に当接させて、それ以上の挿入を阻止するようにする。
【００２０】
次に、図４に示すように、上記した各連結台座１２の収容穴１３にディスクロータ２外周側から、先端がテーパ状となって外径が徐々に減少されたマンドレル３４を夫々挿入し、各マンドレル３４をプレス機のカムリング３５によりディスクロータ２の内周側に押込む。前記カムリング３５は、プレス機のプレス荷重により押込まれるときに各マンドレル３４に対して内方へ向かう荷重を発生するよう内周面が傾斜したテーパ状に構成されている。
【００２１】
マンドレル３４の先端は、連結ピン４の係合部６に押込まれ、図５に示すように、係合部６の分離された円弧部分８を連結ピン４の外周側に開先変形させ、円弧部分８を収容穴１３のグルーブ１４内壁に押付け、連結ピン４を連結台座１２に一体化させて締結する。この状態では、連結ピン４によりディスクロータ２とディスクハブ３とは一体化されている。
【００２２】
次いで、プレス機およびカムリング３５を上昇させ、マンドレル３４を保持穴１３から引き抜き、一体化したブレーキディスク１をピン連結用治具３０から離脱させて、完成したブレーキディスク１の半製品が製造できる。後工程である制動面および取付部の機械加工によりブレーキディスクを得ることができる。
【００２３】
図６〜図９に示す実施例２のブレーキディスクおよびその製造方法について説明する。図６は実施例２の２ピース型のブレーキディスクの連結部の断面図、図７〜図９は実施例２の２ピース型のブレーキディスクの組立手順を示す説明図である。実施例２の連結ピン４Ａは、ブレーキディスク１の内周側から貫通穴２５および保持穴１３に挿入される。
【００２４】
図６において、実施例２の２ピース型のブレーキディスク１においては、連結ピン４Ａの構成のみが相違し、その他の、ディスクロータ２およびディスクハブ３の形状は、実施例１と同様に構成している。
【００２５】
前記連結ピン４Ａは、図７に示すように、中空状に形成され、その係合部６Ａは中空穴５Ａの内方に一部を突出させて形成している。係合部６Ａでの内方への突出６Ａ１は、例えば、連結ピン４Ａと略同径の型内で連結ピン４Ａの端部を据え込み加工を施すことにより内方へ肉厚を増加させる。次いで、厚肉となった係合部６Ａを軸方向に延びる複数のスリットにより分割して形成する。また、連結台座１２の保持穴１３への係合は、保持孔１３のグルーブ１４内に厚肉となった係合部６Ａを位置させ、中空穴５Ａ内に棒状のマンドレル３４Ａを挿入することにより係合部６Ａを連結ピン４Ａの外周側に押出して保持孔１３のグルーブ１４に係合させる。
【００２６】
この実施例２のブレーキディスク１においても、実施例１と同様に、ディスクロータ２は、温度上昇に応じて、そのリング状部材１０の半径を若干増加させるよう膨張し、この膨張は、連結ピン４Ａがディスクハブ３の貫通穴２５内で摺動してその嵌合位置を変化させることにより許容され、ディスクハブ３およびディスクロータ２には、無理な熱応力が発生しない。
【００２７】
この実施例２のブレーキディスク１は、図７〜図９の工程を経て組立てることができる。以下、実施例２のブレーキディスク１の組立方法について説明する。
【００２８】
先ず、図７（Ａ）に示すように、夫々鋳造されたディスクロータ２とディスクハブ３とを、ディスクロータ２の連結台座１２に設けた複数の収容孔１３と前記ディスクハブ３の連結部２０に設けた複数の貫通穴２５とが、夫々が同一軸線上となるよう、ディスクロータ２とディスクハブ３との回転位置を調整してセットする。そして、図７（Ｂ）に示す連結ピン４Ａをディスクハブ３の内周側から連結部２０の各貫通穴２５から連結台座１２の収容孔１３に、係合部６Ａを先にして挿入する。これらの収容孔１３および貫通穴２５と連結ピン４Ａとは、互いに摺動可能な隙間嵌め状態、若しくは、止まり嵌め状態となっている。
【００２９】
連結ピン４Ａの係合部６Ａが収容穴１３のグルーブ１４内に位置するまで挿入されたときに、連結台座１２の保持穴１３に外周側から挿入され且つリング３６により外周側への後退を阻止されたストッパ３７に当接させて、それ以上の挿入を阻止するようにする。
【００３０】
次に、図８に示すように、上記した各連結ピン４Ａの中空穴５Ａにディスクロータ２内周側から、先端が中空穴５Ａ内を摺動するよう拡径したマンドレル３４Ａを夫々挿入し、各マンドレル３４Ａをプレス機のカムリング３５Ａによりディスクロータ２の外周側に押込む。前記カムリング３５Ａは、プレス機のプレス荷重により押込まれるときに各マンドレル３４Ａに対して外方へ向かう荷重を発生するよう外周面が傾斜したテーパ状に構成されている。
【００３１】
マンドレル３４Ａの先端は、連結ピン４Ａの係合部６Ａに押込まれ、図９に示すように、係合部６Ａの分離された厚肉部分６Ａ１を連結ピン４Ａの外周側に開先変形させ、厚肉部分６Ａ１を収容穴１３のグルーブ１４内壁に押付け、連結ピン４Ａを連結台座１２に一体化させて締結する。この状態では、連結ピン４Ａによりディスクロータ２とディスクハブ３とは一体化されている。
【００３２】
次いで、プレス機およびカムリング３５Ａを後退させ、マンドレル３４Ａを連結ピン４Ａの中空穴５Ａから引き抜き、ストッパ３７を取外せば、一体化したブレーキディスク１、即ち、完成したブレーキディスクの半製品が製造できる。後工程である制動面および取付部の機械加工によりブレーキディスクを得ることができる。なお、マンドレル３４Ａを引抜くことなく製品内（連結ピン４Ａ内）に残していてもよい。
【００３３】
なお、上記実施形態において、連結ピン４の係合部６として、複数のスリット７により連結ピン４の端部を拡径可能としたものについて説明したが、図示はしないが、連結ピンの中途部に複数のスリットを設け、保持孔１３内で連結ピンに軸方向の圧縮荷重を加えてスリットを設けた部分を拡径させるようにするものであってもよい。
【００３４】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３５】
（ア）制動時にブレーキパッドが押付けられる外周側のディスクロータ２と車軸に固定される内周側のディスクハブ３とに分離され、両者を放射状に配列した複数の連結ピン４により連結する２ピース型のブレーキディスク１において、前記連結ピン４は、ディスクロータ２に設けた半径方向の保持穴１３とディスクハブ３に設けた半径方向の貫通穴２５とに摺動自在に挿入され、前記保持孔１３の内面と連結ピン４との機械的な係合により抜け止めされるようにした。このため、高温予熱を必要とする鋳ぐるみによることなく室温でブレーキディスク１を組立てることができ、連結ピン４の耐食性劣化（粒界腐食）を防止できる。
【００３６】
（イ）保持孔１３の内面と連結ピン４との機械的な係合を、保持穴１３の内面を部分的に拡径して形成した空間１４と、連結ピン４の一部に軸方向に延びる複数のスリット７により分割して分割部８を内方から外径側に変形させて、その外径を前記空間１４内で拡径して係合させるため、拡径治具３４をディスクロータ２の外周側若しくは内周側から連結ピン４に向かって押込むのみで係合させることができ、鋳ぐるみなどに比較して安価に一体化された２ピース型のディスクブレーキ１を得ることができる。
【００３７】
（ウ）ディスクロータ２は、ブレーキパッドに対する摩擦制動面を構成する一対のリング状部材１０と、リング状部材１０同士を連結する放射状に等間隔に配置された連結ウェブ１１とにより構成され、前記保持穴１３は前記一対のリング状部材１０を連結する連結台座１２に半径方向に設けた貫通穴により構成することにより、ベンチレーテッドタイプのブレーキディスク１を得ることができる。
【００３８】
（エ）分割部８Ａを内方から外径側に変形させる拡径治具３４Ａを、その少なくとも拡径機能部分が連結ピン４Ａと一体に保持穴１３内に残されるようにすると、保持孔１３の空間部１４と連結ピン４Ａの拡径された係合部６Ａの係合力が長期に維持される。
【００３９】
（第２実施形態）
図１０は、本発明を適用した２ピース型のブレーキディスクの第２実施形態を示す断面図である。本実施形態においては、連結ピンの保持穴内への係合をねじ係合としたものである。なお、第１実施形態と同一部材には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００４０】
図１０において、本実施形態のブレーキディスク１においては、ディスクロータ２の連結台座１２の保持孔１３のディスクロータ２外周側を、保持穴１３より径が大きいねじ穴１６に形成している。また、連結ピン４Ｃの一端側は、前記連結台座１２のねじ穴１６にねじ係合する頭部付のボルト１７に形成している。
【００４１】
組立にあたっては、ディスクロータ２の連結台座１２の保持穴１３に連結ピン４Ｃの軸部５を挿入し、その軸部５の先端側をディスクハブ３の連結部２０の貫通穴２５に通し、連結台座１２のねじ穴１６に連結ピン４Ｃのボルト１７をねじ係合させて、締め込んで行けば、連結ピン４Ｃと連結台座１２とがねじ締結され、ディスクロータ２とディスクハブ３とは連結ピン４Ｃにより一体化される。
【００４２】
この実施形態のブレーキディスク１においては、連結台座１２に対する連結ピン４Ｃの係合がねじ係合であるため、プレス装置等の設備が不要であり、スパナ等の工具のみにより組立てることができる。また、連結ピン４Ｃに錆等が発生して保持穴１３若しくは貫通穴２５との間にガタツキが生じる等の不具合が発生した場合には、新たな連結ピン４Ｃに容易に交換可能である。
【００４３】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００４４】
（オ）保持孔１３の内面と連結ピン４Ｃとの機械的な係合は、保持孔１３のディスクロータ２外周側端部に設けたねじ穴１６と、連結ピン４Ｃの一端に設けたねじ部１７とのねじ係合により構成することにより、組立設備を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態を示すブレーキディスクの部分断面図（Ａ）および側断面図（Ｂ）。
【図２】同じく実施例１のブレーキディスクの連結部の断面図。
【図３】実施例１のブレーキディスクの組立手順を示す説明図（Ａ）および連結ピンの側面図・正面図（Ｂ）。
【図４】図３に続くブレーキディスクの組立手順を示す説明図。
【図５】図４に続くブレーキディスクの組立手順を示す説明図。
【図６】同じく実施例２のブレーキディスクの連結部の断面図。
【図７】実施例２のブレーキディスクの組立手順を示す説明図（Ａ）および連結ピンの断面（Ｂ）。
【図８】図７に続くブレーキディスクの組立手順を示す説明図。
【図９】図８に続くブレーキディスクの組立手順を示す説明図。
【図１０】本発明の第２実施形態を示すブレーキディスクの断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１  ブレーキディスク
２  ディスクロータ
３  ディスクハブ
４、４Ａ、４Ｃ  連結ピン
５  軸部
６  係合部
７  スリット
８  円弧部
１０  リング状部材
１１  連結ウェブ
１２  連結台座
１３  保持穴
１４  グルーブ、拡径空間
２０  連結部
２５  貫通穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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