(57)【要約】【課題】シリンダの底部の肉厚増加を招くことなく、シリンダ本体の開口部に蓋部材を充分な強度をもって固着できるようにして、装置の小型・軽量化を図ることが可能なディスクブレーキ及びその製造方法を提供する。【解決手段】キャリパボディ本体４６のボア２６の底部に、ボア２６の内径よりも小さい開口部４５を形成し、開口部４５の周域に環状底壁５０を形成する。環状底壁５０と蓋部材４３の肉厚を同じにし、ボア２６の内側から環状底壁５０に支持台９７を突き当てた後に、蓋部材４３をキャリパボディ本体４６の開口部４５に挿入して支持台９７に当接させ、その状態から蓋部材４３と開口部４５とを摩擦攪拌接合によって接合する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンをシリンダのボア内で摺動させて該ピストンによりブレーキパッドをディスクに押圧するディスクブレーキであって、前記シリンダが、底部の蓋部材と、該蓋部材で閉塞される開口部を有するシリンダ本体とによって構成されるディスクブレーキにおいて、
前記シリンダ本体の開口部の内径を前記ボアの内径よりも小さくして、前記ボアの底部に前記開口部に沿う環状底壁を設けるとともに、該環状底壁と前記蓋部材の肉厚を同じにしたことを特徴とするディスクブレーキ。
【請求項２】
前記蓋部材を、前記シリンダ本体の開口部に摩擦攪拌接合によって接合することを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ。
【請求項３】
ピストンをシリンダのボア内で摺動させて該ピストンによりブレーキパッドをディスクに押圧するディスクブレーキであって、前記シリンダが、底部の蓋部材と、該蓋部材で閉塞される開口部を有するシリンダ本体とによって構成されるディスクブレーキの製造方法において、
前記シリンダ本体の開口部の内径を前記ボアの内径よりも小さくして、前記ボアの底部に前記開口部に沿う環状底壁を設けるとともに、該環状底壁と前記蓋部材の肉厚を同じにし、
前記ボアの内側から前記環状底壁に支持台を突き当てた後に、
前記蓋部材を前記シリンダ本体の開口部に挿入して前記支持台に当接させ、
その状態から前記蓋部材と前記開口部とを摩擦攪拌接合によって接合する
ことを特徴とするディスクブレーキの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の車軸回転の制動等に用いられるディスクブレーキとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の車輪制動に用いられるディスクブレーキは、ブレーキキャリパにシリンダが設けられ、シリンダのボア内に収容されたピストンが液圧を受けてブレーキパッドをディスクに押圧する構造となっている。
このようなディスクブレーキにおいて、例えばシリンダ内の加工を容易にする等の目的のために、シリンダを、底部の蓋部材と、この蓋部材で閉塞される開口部を有する筒状のシリンダ本体とに分割し、開口部を介してシリンダ本体内の加工等を行った後に、開口部を閉塞するように開口部に蓋部材を取り付けるものがある。この場合、蓋部材の取り付けは、シリンダ本体の開口部に蓋部材を螺合することによって行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】実開平６−６９４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この従来のディスクブレーキの場合、シリンダ本体の開口部と蓋部材にネジ溝とネジ山を切らなければならないため、両者の結合を確実にするためには螺合部の軸長をある程度長く確保しなければならない。このため、シリンダの底部の肉厚が厚くなり、ブレーキキャリパが大型・重量化することが懸念されている。
【０００４】
この対策として、現在シリンダ本体の開口部と蓋部材を溶接等によって固着することが検討されている。この場合の具体的手段としては、シリンダ本体の開口部と蓋部材の嵌合部に段差部を設け、両者を段差部の突き合わせによって軸方向に位置決めし、その状態において両者を溶接等によって固着することが考えられている。
しかし、この場合、シリンダ本体の開口部と蓋部材の段差部の加工時に加工誤差が生じ易く、この加工誤差が大きくなると、開口部の周縁部と蓋部材の間に段差ができ、充分な接合強度を得ることが難しくなる。
【０００５】
また、別の手段としては、シリンダ本体の開口部の内径をボアの内径と同じ、若しくは、それよりもよりも大きく形成し、ボアの内側から支持台を挿入した後に開口部に蓋部材を挿入して、蓋部材を支持台上に支持させた状態で蓋部材と開口部を固着することも考えられている。
しかし、この場合も、支持台を開口部に対して高さ方向に正確に位置決めすることが難しく、この位置決めが正確に行われないとやはり開口部の周縁部と蓋部材の間に段差ができてしまい、充分な接合強度の確保が難しくなる。
【０００６】
そこでこの発明は、シリンダの底部の肉厚増加を招くことなく、シリンダ本体の開口部に蓋部材を充分な強度をもって固着できるようにして、装置の小型・軽量化を図ることが可能なディスクブレーキとその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ピストンをシリンダのボア内で摺動させて該ピストンによりブレーキパッドをディスクに押圧するディスクブレーキであって、前記シリンダが、底部の蓋部材と、該蓋部材で閉塞される開口部を有するシリンダ本体とによって構成されるディスクブレーキにおいて、前記シリンダ本体の開口部の内径を前記ボアの内径よりも小さくして、前記ボアの底部に前記開口部に沿う環状底壁を設けるとともに、該環状底壁と前記蓋部材の肉厚を同じにするようにした。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記蓋部材を、前記シリンダ本体の開口部に摩擦攪拌接合によって接合するようにした。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、ピストンをシリンダのボア内で摺動させて該ピストンによりブレーキパッドをディスクに押圧するディスクブレーキであって、前記シリンダが、底部の蓋部材と、該蓋部材で閉塞される開口部を有するシリンダ本体とによって構成されるディスクブレーキの製造方法において、前記シリンダ本体の開口部の内径を前記ボアの内径よりも小さくして、前記ボアの底部に前記開口部に沿う環状底壁を設けるとともに、該環状底壁と前記蓋部材の肉厚を同じにし、前記ボアの内側から前記環状底壁に支持台を突き当てた後に、前記蓋部材を前記シリンダ本体の開口部に挿入して前記支持台に当接させ、その状態から前記蓋部材と前記開口部とを摩擦攪拌接合によって接合するようにした。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、ボアの内側からその底部の環状底壁に支持台を突き当て、その状態において蓋部材をシリンダ本体の開口部に挿入して支持台に当接させ、同一高さになった蓋部材と開口部とを固着することができるため、シリンダの底部を薄肉にしたまま蓋部材の取り付け強度を高めることが可能となる。したがって、この発明により、蓋部材の取り付け強度の向上と、装置の小型・軽量化の両立を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、蓋部材をシリンダ本体の開口部に摩擦攪拌接合するため、上記の基本的な効果を得ることができることに加え、蓋部材をシリンダ本体に確実に密封状態で一体化させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、ボアの底部の環状底壁に内側から支持部材を突き当て、その状態で蓋部材をシリンダ本体の開口部から支持台に当接させ、蓋部材と開口部とを摩擦攪拌接合することで、蓋部材を強固に、かつ密封状態で開口部に固着することができるため、シリンダの底部を薄肉化してブレーキキャリパの小型・軽量化を図りつつも、製造の容易化も図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の第１の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１は、この発明に係るディスクブレーキであって自動二輪車に適用される例を示す。このディスクブレーキ１は、制動対象となる車輪（回転体）と一体回転するディスク１２と、このディスク１２に摩擦抵抗を付与するキャリパ１１を備えている。キャリパ１１は、ディスク１２を跨いだ状態で車両の非回転部９５にブラケット９６を介して取り付けられるキャリパボディ１６と、ディスク１２を挟んで互いに対向するようにキャリパボディ１６に摺動可能に設けられる複数対、具体的には二対（図３の断面図において一対のみ示す。）のピストン１７とを有する対向ピストン型のものである。なお、以下においては、車両への取付状態をもって説明し、この取付状態におけるディスク１２の半径方向をディスク半径方向と称し、ディスク１２の軸線方向をディスク軸線方向と称し、ディスク１２の円周方向をディスク円周方向と称す。なお、図１において矢印Ｆは車両前進時におけるディスク１２の回転方向を示している。
【００１４】
キャリパボディ１６は、図１〜図３に示すように、ディスク１２を挟んでアウタ側（車輪に対し反対側）に配置されるアウタ側シリンダ部２０と、インナ側（車輪側）に配置されるインナ側シリンダ部（シリンダ）２１と、アウタ側シリンダ部２０とインナ側シリンダ部２１をディスク１２の半径方向外側で結ぶディスクパス部２２とを有している。
【００１５】
キャリパボディ１６には、ディスク軸線方向に沿ってアウタ側シリンダ部２０及びインナ側シリンダ部２１間に橋架されるパッドピン２４がディスク円周方向に離間して複数本具体的には二本設けられている。
【００１６】
アウタ側シリンダ部２０及びインナ側シリンダ部２１には、互いにディスク軸線方向において対向して対をなすボア２６が、ディスク円周方向に離間して複数対具体的には二対設けられており、これらボア２６それぞれに上記したピストン１７が嵌挿されている。これにより、ディスク軸線方向に対向する一対のボア２６がディスク円周方向に複数対、具体的には二対並列に形成され、ディスク軸線方向に対向する一対のピストン１７がディスク円周方向に複数対、具体的には二対並列に配置されている。
【００１７】
ここで、各ボア２６は、図３に示すように、ピストン１７を摺動可能に嵌合させる嵌合内径部２７と、嵌合内径部２７よりも奥側にあってこの嵌合内径部２７よりも大径の大径内径部２８とを有しており、嵌合内径部２７の軸線方向における略中間位置には、ピストンシール９０を保持するための複数具体的に二カ所のシール周溝２９，３０が形成されている。
【００１８】
キャリパボディ１６の各パッドピン２４には、それぞれ一対合計二対のブレーキパッド３３がディスク軸線方向に移動可能に支持されている（図３の断面図において一対のみ示す）。これらパッド３３は、ディスク１２の軸線方向における両側にそれぞれ配置されることになり、これらパッド３３に対してディスク１２の反対側に位置するようにキャリパボディ１６に設けられたピストン１７でそれぞれディスク１２に押し付けられ、これにより、車両に制動力を発生させるようになっている。なお、キャリパボディ１６には、各ピストン１７を作動させるためのブレーキ液をボア２６に導入する通路が形成されているが、そのうち、対向するボア２６同士を連通させる連通路３５，３６（図１，図２に点線で図示）が、互いにキャリパボディ１６内で交差するように外側から穿設されており、一方の連通路３５の外側に開口する口部３７にエア抜き用のブリーダプラグ３９が取り付けられ、他方の連通路３６の外側に開口する口部３８は閉塞プラグ４０で閉塞されている。
【００１９】
そして、第１実施形態において、キャリパボディ１６は、上記したアウタ側シリンダ部２０とインナ側シリンダ部２１とディスクパス部２２とが、アウタ側シリンダ部２０及びインナ側シリンダ部２１のうちの一方側具体的にはインナ側シリンダ部２１の底部の一部を除いて、例えばアルミニウム鋳造品からなる一体成形の素材から加工されて形成されており、インナ側シリンダ部２１の底部の一部が別体の蓋部材４３とされている。
【００２０】
つまり、キャリパボディ１６は、アウタ側シリンダ部２０とインナ側シリンダ部２１とディスクパス部２２とから成り、インナ側シリンダ部２１は、図４（ａ）に示すようにボア２６の底部位置に開口部４５を有する一体形状のキャリパボディ本体（シリンダ本体）４６と、このキャリパボディ本体４６の開口部４５を塞ぐ図４（ｂ），（ｃ）に示す蓋部材４３と、を備えている。
蓋部材４３は、例えばアルミニウム製で円板状に形成され、キャリパボディ本体４６の開口部４５より僅かに小さい外形に形成されている。開口部４５は、内周面に段差部等のないストレートな形状とされ、蓋部材４３も同様に外周面がストレート形状とされている。
【００２１】
ここで、キャリパボディ本体４６の開口部４５は、ボア２６の底部側にボア２６と同軸中心の円形に形成され、その内径はボア２６の内径（嵌合内径部２７及び大径内径部２８の内径）よりも小さく設定されている。したがって、これによりボア２６の底部には、ボア２６の軸心方向に張り出して開口部４５の周縁を成す環状底壁５０が形成されている。この環状底壁５０の肉厚は蓋部材４３の肉厚と同厚みに設定されている。
【００２２】
また、キャリパボディ本体４６の開口部４５は、キャリパボディ本体４６の鋳造後に内部の加工を行うための加工孔として利用される。例えば、この開口部４５は、開口部４５自体の加工を終えた時点、または、鋳造直後の開口部４５の下孔の段階で、インナ側及びアウタ側のシリンダ部２１，２０の嵌合内径部２７やシール周溝２９，３０を切削する際に切削工具の挿入孔として用いられる。
【００２３】
キャリパボディ本体４６は、鋳造後に内部の切削加工等を終了すると、底部側の開口部４５に蓋部材４３が以下のようにして摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）によって取り付けられる。
この摩擦攪拌接合で使用される接合工具７１は、図５示すように、円柱状の大径軸部７２とこの大径軸部７２よりも小径でこの大径軸部７２と同軸の円柱状の先端軸部７３とを有している。大径軸部７２の先端側は円弧状の凹部７４が形成され、凹部７４の中心から先端軸部７３が立設している。また、先端軸部７３の先端７５は球面状となっている。なお、上記接合工具７１を用いた摩擦攪拌接合の具体的な方法に関しては、例えば、米国特許第5,460,317号のFig12A〜Cに示されている。
【００２４】
蓋部材４３の取り付けにあたっては、図６に示すように、まず、キャリパボディ本体４６のインナ側のシリンダ部２１のボア２６内に内側（開口部４５と逆側）から、ボア２６の嵌合内径部２７とほぼ同径の円柱状の鉄製の支持台９７を挿入し、その支持台９７の頂部をボア２６の底部の環状底壁５０に突き当てて支持台９７の基部をさらにベース台９８を介して図示しない支持装置に支持させる。次に、キャリパボディ本体４６の外面側（ボア２６の底部外面側）から開口部４５に蓋部材４３を嵌入し、蓋部材４３の裏面を支持台９７の頂面に当接させる。このとき、環状底壁５０と蓋部材４３が支持台９７の頂面に当接し、その頂面を基準面として両者５０，４３が裏面側で位置決めされることとなるため、肉厚の同じ両者５０，４３の外面は段差無く面一に揃えられる。
【００２５】
次に、この状態から開口部４５と蓋部材４３の接合境界８２に対して摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）を行う。この摩擦攪拌接合の際には、接合工具７１の先端軸部７３を開口部４５と蓋部材４３の接合境界８２に沿わせて連続的に移動させ、蓋部材４３の全周に亘ってループ状に摩擦攪拌接合を行う。接合工具７１は、蓋部材４３の外周の溶接開始点位置に戻ったところで、蓋部材４３の接合境界８２の円周の接線方向に沿わせてキャリパボディ本体４６上を所定量移動させ、その移動を完了した時点でキャリパボディ本体４６から引き抜く。
【００２６】
これにより、開口部４５と蓋部材４３の全周が溶接されるとともに、接合境界８２の接線方向に沿った蓋部材４３の外側位置に残留形状部７８が形成される。この残留形状部７８は、接合工具７１の引き抜き点にのみ形成されるものであり、接合工具７１の先端軸部７３と大径軸部７２に対応した中央穴７９と周囲凹部８０とから成る。残留形状部７８は中央穴７９を最深部として凹設されるが、この残留形状部７８は接合境界８２からキャリパボディ本体４６側に外れた位置に形成されることになるため、接合部７７の強度低下や液漏れの発生原因になるようなことはない。
【００２７】
以上に述べた第１実施形態によれば、蓋部材４３がキャリパボディ本体４６の開口部４５に摩擦攪拌接合によって固定されるため、ネジ止めの場合ようにキャリパボディ本体４６の底部の肉厚を厚くする必要がなく、しかも、蓋部材４３をキャリパボディ本体４６に密封状態で一体化させることができる。
【００２８】
特に、この実施形態においては、キャリパボディ本体４６のボア２６の底部に蓋部材４３と同厚みの環状底壁５０を形成しておき、蓋部材４３の摩擦攪拌接合時に、環状底壁５０の裏面に突き当てた支持台９７の頂面に、開口部４５を通して蓋部材４３を当接させるようにしているため、開口部４５の周縁と蓋部材４３を段差のない状態に保ったまま安定して摩擦攪拌溶接を行うことができる。そして、このとき環状底壁５０と蓋部材４３の裏面に鉄製の支持台９７を頂面を接触させて摩擦攪拌溶接を行うため、環状底壁５０と蓋部材４３の裏面側からの所謂裏波の発生によって溶接を促進させることができる。
【００２９】
したがって、これらのことから、キャリパボディ本体４６の底部の薄肉化によるキャリパ１１の小型・軽量化を図りつつも、蓋部材４３をキャリパボディ本体４６に強固に固定することができる。そして、上記のような工程で蓋部材４３の溶接を行う場合には、蓋部材４３やキャリパボディ本体４６に加工の難しい位置決め用の段差等を形成する必要がないため、キャリパ１２の製造が容易になり、製造コストの低減が可能になる。
【００３０】
つづいて、この発明の第２の実施形態を７図〜図１０に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複する説明を一部省略するものとする。
この実施形態の場合、キャリパボディ１６のアウタ側が、第１の実施形態のアウタ側シリンダ部に換えてピストンを持たないアウタ側爪部８５とされている。よって、インナ側シリンダ部２１にのみ、図７に示すように、ディスク軸線方向に平行をなすボア２６が、ディスク円周方向に離間して複数具体的には二カ所に設けられている。この実施形態のキャリパボディ１６は、パッドを支持しつつ車体側の非回転部に取り付けられるキャリア８６に摺動可能に支持されるフローティング式のもので、ピストン１７とアウタ側爪部８５とでパッドをディスク１２に押し付けて車両に制動力を発生させるようになっている。
【００３１】
キャリパボディ本体４６は、アウタ側爪部８５とインナ側シリンダ部２１がディスクパス部２２で連結され、これらの各部がインナ側シリンダ部２１の底部を除いて一体部品として製造されている。インナ側シリンダ部２１の底部には、第１の実施形態と同様に、内径がボア２６の内径よりも小さい開口部４５が形成されるとともに、その開口部４５を取り囲むように環状底壁５０が形成され、開口部４５に別体の蓋部材４３が摩擦攪拌溶接によって固着されている。
【００３２】
蓋部材４３を開口部４５に摩擦攪拌接合する場合には、図１０に示すようにキャリパボディ本体４６のボア２６内に支持台９７を挿入して環状底壁５０の裏面に支持台９７の頂面を突き当て、その状態から開口部４５に嵌入した蓋部材４３の裏面を支持台９７の頂面に当接させることにより、蓋部材４３をキャリパボディ本体４６に対して位置決めする。摩擦攪拌溶接はこの状態から蓋部材４３と開口部４５の接合境界８２に対して行う。
【００３３】
この実施形態の場合、キャリパボディ１６のアウタ側がアウタ側爪部８５で形成されているものの、インナ側シリンダ部２１は第１の実施形態と同様であるため、前述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の第１の実施形態を示すディスクブレーキの正面図。
【図２】同実施形態を示すキャリパの背面図。
【図３】同実施形態を示す図２のＡ−Ａ断面に対応する断面図。
【図４】同実施形態を示すものであり、蓋部材を取り付る前のキャリパボディの断面図（ａ）と、蓋部材の背面図（ｂ）と、蓋部材の側面図（ｃ）を併せて記載した図。
【図５】同実施形態を説明するための図であり、蓋部材の摩擦攪拌接合に用いられる接合工具の側面図。
【図６】同実施形態を示すものであり、蓋部材を取り付ける際のキャリパボディの断面図。
【図７】この発明の第２の実施形態を示すキャリパの正面図。
【図８】同実施形態を示すキャリパの背面図。
【図９】同実施形態を示す図７のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図１０】同実施形態を示すものであり、蓋部材を取り付ける際のキャリパボディの断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１…ディスクブレーキ
１７…ピストン
２１…インナ側シリンダ部（シリンダ）
２６…ボア
４３…蓋部材
４５…開口部
４６…キャリパボディ本体（シリンダ本体）
５０…環状底壁
９７…支持台
【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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