特許 6395311 キャリパボディの製造方法および製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6395311

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】キャリパボディの製造方法および製造装置

(51)【国際特許分類】

   F16D 65/02 20060101AFI20180913BHJP

   F16D 55/02 20060101ALN20180913BHJP

【ＦＩ】

   F16D65/02 B

   !F16D55/02

【請求項の数】2

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-264890(P2014-264890)

(22)【出願日】2014年12月26日

(65)【公開番号】特開2016-125543(P2016-125543A)

(43)【公開日】2016年7月11日

【審査請求日】2017年7月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立オートモティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】小俣 靖久

(72)【発明者】

【氏名】熊澤 晃好

(72)【発明者】

【氏名】信國 光明

(72)【発明者】

【氏名】園田 忠正

【審査官】 佐々木 佳祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２０４７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７４１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４８３５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ ４９／００−７１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディスクの両面に対向配置される一対のブレーキパッドのうちの少なくとも一方のブレーキパッドを押圧するピストンが配置されるためのシリンダを有するキャリパボディの製造方法であって、
開口部を有するシリンダ底形成部と前記シリンダの壁部とを備える本体部材の前記開口部の周縁部と、前記開口部に配置される底蓋部材の周縁部とを摩擦攪拌接合により一体に接合して前記シリンダの底部を形成する摩擦攪拌接合時に、前記壁部に冷却液を衝突させることを特徴とするキャリパボディの製造方法。

【請求項2】

ディスクに対向配置されるブレーキパッドを押圧するピストンが配置されるためのシリンダを有するキャリパボディの製造装置であって、
開口部を有するシリンダ底形成部と前記シリンダの壁部とを備える本体部材の前記開口部の周縁部と、前記開口部に配置される底蓋部材の周縁部とを摩擦攪拌接合により一体に接合して前記シリンダの底部を形成する摩擦攪拌接合時に、前記壁部に冷却液を衝突させることを特徴とするキャリパボディの製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、キャリパボディの製造方法および製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

キャリパボディの製造方法としては、キャリパボディのシリンダ部開口に蓋部材を摩擦攪拌接合によって接合してシリンダボアを形成するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、摩擦攪拌接合においては、水槽の温水中にワークを浸漬させた状態で摩擦攪拌接合を行う技術がある（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１０１３６号公報

【特許文献2】特開２００３−４８０５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献２では、摩擦攪拌接合を行うために、ワーク及びワーク保持治具を浸漬できる大きさの水槽を準備しなければならないため、設備が大型化してしまう。

【0005】

本発明は、製造設備の大型化を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明は、開口部を有するシリンダ底形成部とシリンダの壁部とを備える本体部材の前記開口部の周縁部と、前記開口部に配置される底蓋部材の周縁部とを摩擦攪拌接合により一体に接合して前記シリンダの底部を形成する摩擦攪拌接合時に、前記壁部に冷却液を衝突させるようにした。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、製造設備の大型化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の製造方法で製造されるキャリパボディを実線で示し、ディスクブレーキの他の主要部品を二点鎖線で示す断面図である。

【図2】実施形態の製造方法で製造されるキャリパボディを示す平面図である。

【図3】実施形態の製造方法で製造されるキャリパボディを構成する本体部材および底蓋部材を示す分解断面図である。

【図4】実施形態の製造方法で製造されるキャリパボディの摩擦攪拌接合直前の状態を示す断面図である。

【図5】第１実施形態の製造方法を行う摩擦攪拌接合装置を示す正面図である。

【図6】第２実施形態の製造方法を行う摩擦攪拌接合装置を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

「第１実施形態」
以下、本発明に係る第１実施形態について図１〜図５を参照して説明する。図１および図２は、実施形態の製造方法で製造されるキャリパボディ１０を示すものである。このキャリパボディ１０は、図１に二点鎖線で示す他の部品とともに四輪自動車用のディスクブレーキ１１を構成するものである。実施形態の製造方法は、四輪自動車以外の二輪車両等のディスクブレーキのキャリパボディに適用するようにしてもよい。

【0010】

図１に示すように、このキャリパボディ１０が設けられるディスクブレーキ１１は、図示略の車両の車輪とともに回転するディスク１２の回転を制動するものである。このディスクブレーキ１１は、車両の非回転部に固定される図示略のキャリアと、ディスク１２の両面に対向配置された状態でディスク１２の軸線方向に移動可能となるようにキャリアに支持される一対のブレーキパッド１４，１４と、キャリアにディスク１２の軸線方向に移動可能に支持されて一対のブレーキパッド１４，１４をディスク１２に押圧するキャリパ１５とを備えている。なお、以下においては、このディスクブレーキ１１を構成する状態でのディスク１２の半径方向（図１の上下方向）をディスク半径方向と称し、ディスク１２の軸線方向（図１の左右方向であり図２の上下方向）をディスク軸線方向と称し、ディスク１２の回転方向（図２の左右方向）をディスク回転方向と称す。

【0011】

キャリパ１５は、キャリパボディ１０と、キャリパボディ１０内に設けられるピストン１８とを有している。

【0012】

キャリパボディ１０は、ピストン１８を支持するピストン支持部２１と、ブリッジ部２２と、爪部２３とが一体的に形成されて構成されている。ピストン支持部２１は、ピストン１８が挿入されるシリンダ２５と、図２に示すようにシリンダ２５からディスク回転方向両側に延出する一対の腕部２６，２６とを有している。キャリパボディ１０は、一対の腕部２６，２６に形成されたピン取付穴２７，２７に取り付けられる図示略の一対のピンによって図示略のキャリアにディスク軸線方向に沿って移動可能となるように支持される。図１に示すように、キャリパボディ１０のシリンダ２５内に設けられたピストン１８は、ディスク１２の一面側に対向するように配置されている。ピストン１８は、シリンダ２５内に導入される液圧によってディスク１２との間に配置されたブレーキパッド１４をディスク１２の方向に押圧する。

【0013】

ピストン支持部２１は、ディスク１２の一面側であるインナ側（車幅方向車両内側）に配置されることになり、本実施形態においては、ピストン１８が挿入されるシリンダ２５を一カ所のみ有している。このシリンダ２５はディスク１２の一面側に向けて開口している。

【0014】

ブリッジ部２２は、ピストン支持部２１のシリンダ２５のディスク半径方向外側からディスク１２の外周を越えてディスク軸線方向へ延びて、すなわち、ディスクブレーキ１１を車両に取り付けた状態でディスク１２を跨ぐように形成されている。ブリッジ部２２にはブレーキパッド１４，１４の状態を目視可能とする図２に示す二カ所の透孔２８，２８がディスク半径方向に貫通して形成されている。爪部２３は、図１に示すようにブリッジ部２２のピストン支持部２１とは反対側からディスク半径方向内方に延出してディスク１２の他面側であるアウタ側（車幅方向車両外側）に配置される。なお、透孔２８，２８は、一カ所でもよく、また、必ずしも設ける必要はない。

【0015】

キャリパボディ１０は、ディスク１２の一方の面側にピストン支持部２１が設けられ、ディスク１２の他方の面側に爪部２３が設けられ、爪部２３とピストン支持部２１とを接続するブリッジ部２２がディスク１２を跨いで設けられるフィスト型形状となっている。なお、本実施形態の製造方法は、上記フィスト型のディスクブレーキ以外に、ディスクを挟んでシリンダが対向して設けられる対向型ディスクブレーキに適用するようにしてもよい。

【0016】

シリンダ２５は、爪部２３側、すなわち、ディスク１２側に向かって開口するようにディスク軸線方向に沿うボア３１が形成された有底筒状をなしており、このボア３１内にピストン１８が配置される。ここで、従来のディスクブレーキのキャリパボディの爪部には、シリンダ２５のボア３１を切削加工する工具を通過させるため、ディスク半径方向の内端縁部からディスク半径方向外方に向けて凹んでディスク軸線方向に貫通するリセスが設けられているが、このキャリパボディ１０の爪部２３には、このようなリセスは設けられていない。よって、キャリパボディ１０はノンリセス型のキャリパボディとなっている。

【0017】

シリンダ２５は、全体的にディスク軸線方向に沿う筒状の壁部３３と、全体的にディスク軸線方向に直交して広がる円板状をなして壁部３３の爪部２３とは反対側を閉塞する底部３４と、を有している。シリンダ２５は、これら壁部３３および底部３４によって内側にボア３１を形成している。したがって、ボア３１は爪部２３側に開口している。壁部３３の開口側である底部３４とは反対側の端面３５は、ディスク軸線に対して直交する平面に配置されている。底部３４には、そのボア３１を形成する径方向の範囲内に摩擦攪拌接合部３６が形成されている。

【0018】

壁部３３は、ピストン１８を摺動可能に嵌合させる一定径の小径内周面３７と、小径内周面３７よりも底部３４側にあって小径内周面３７よりも大径の大径内周面３８とを有している。小径内周面３７におけるボア３１の開口側には、シール周溝３９およびブーツ周溝４０が形成されている。シール周溝３９は、ピストン１８との隙間をシールする図示略のピストンシールを保持する部分であり、ブーツ周溝４０は、ピストン１８との間に介装される図示略のブーツの一端側を保持する部分となっている。

【0019】

シリンダ２５の底部３４は、ボア３１の中でディスク軸線方向に最も深さが深く、ディスク軸線方向に対して直交する平面からなる円形状の底面４６を有している。この底面４６から端面３５までの範囲がシリンダ２５の壁部３３となっている。底面４６の外周縁部は、上記した大径内周面３８に繋がっている。

【0020】

ピストン１８は、略円筒状の筒状部５５と、筒状部５５の内側を閉塞するように筒状部５５の軸線方向の一端位置に形成された略円板状の円板状部５６とを有するカップ状に形成されている。

【0021】

ディスクブレーキ１１は、キャリパ１５のボア３１内に導入される液圧によりピストン１８をディスク１２側に前進させ、ピストン１８でインナ側のブレーキパッド１４を押圧してディスク１２のディスク軸線方向の一面に接触させる。すると、このピストン１８の押圧反力で爪部２３がアウタ側のブレーキパッド１４を押圧してこれをディスク１２の他面に接触させる。このようにして、ピストン１８と爪部２３とで両側のブレーキパッド１４，１４を挟持してディスク１２に押圧して摩擦抵抗を発生させ、制動力を発生させる。

【0022】

図２に示すように、一対の腕部２６，２６はシリンダ２５の壁部３３におけるシリンダ軸線方向の中間位置から延出している。底部３４のディスク半径方向外側には、ディスク半径方向外側に突出する一対の突出部６１，６１がディスク回転方向に並んで形成されている。壁部３３の一対の突出部６１，６１よりも爪部２３側のディスク回転方向両側には、ディスク軸線方向に沿う一対の側面６２，６２が形成されている。また、壁部３３からブリッジ部２２にかかる部位のディスク回転方向の両側には、ディスク軸線方向の爪部２３側ほどディスク回転方向外側に位置するように傾斜する一対の側斜面６３，６３が形成されている。また、ブリッジ部２２から爪部２３にかかる部位のディスク回転方向の両側には、ディスク軸線方向に沿う一対の側面６４，６４が形成されている。爪部２３のディスク半径方向外側のディスク回転方向の中央位置には、ディスク半径方向内方に凹む凹部６５が形成されている。

【0023】

図１に示すように、壁部３３のディスク半径方向外側には、ディスク軸線方向のブリッジ部２２側に位置するほどディスク半径方向外側に位置するように傾斜する傾斜面６６が形成されている。ブリッジ部２２のディスク半径方向外側のディスク軸線方向における壁部３３側には、キャリパボディ１０において最もディスク半径方向外側に位置する外端面６７が、ディスク半径方向に直交するように形成されている。ブリッジ部２２のディスク半径方向外側のディスク軸線方向における爪部２３側には、外端面６７からディスク軸線方向において爪部２３側に位置するほどディスク半径方向内側に位置するように傾斜して延出する傾斜面６８が形成されている。ブリッジ部２２と爪部２３との境界位置のディスク半径方向外側には、外端面６７と平行な外面６９が形成されている。上記した透孔２８，２８は、ディスク軸線方向に長い長穴形状をなしており、外端面６７から傾斜面６８を横断して外面６９まで延びている。

【0024】

そして、第１実施形態においては、キャリパボディ１０が、図３に示すように、爪部２３と、ブリッジ部２２と、シリンダ２５の壁部３３と、シリンダ底形成部１０１とを有する一体成形品である本体部材１０２と、本体部材１０２とは別体の底蓋部材１０３とから形成される。シリンダ底形成部１０１は、図１に示す底部３４の一部を形成する部分であり、図３に示す開口部１０５が形成されている。本体部材１０２には、図２に示す一対の腕部２６，２６が一体に形成されている。図３に示す底蓋部材１０３は、開口部１０５に対応する円板状をなしており、シリンダ底形成部１０１の開口部１０５内に配置されシリンダ底形成部１０１に接合されてこのシリンダ底形成部１０１と共にシリンダ２５の図１に示す底部３４を形成する。

【0025】

キャリパボディ１０は、図３に示す本体部材１０２のシリンダ底形成部１０１の開口部１０５の周縁部１０７と底蓋部材１０３の外周側の周縁部１０８とを摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）で一体化することにより形成される。これら本体部材１０２および底蓋部材１０３は、それぞれアルミニウム合金で個別に鋳造によって一体成形される。したがって、これらを接合したキャリパボディ１０もアルミニウム合金で形成されることになる。なお、本体部材１０２および底蓋部材１０３は、鋳造に限らず、鍛造や切削加工等の成形方法で成形しても良く、また、それぞれを別の成形方法で成形するようにしてもよい。また、本体部材１０２および底蓋部材１０３の材料としては、アルミニウム合金材に限るものではなく、摩擦攪拌接合に用いられる材料、（例えば、鉄材等）であればよい。

【0026】

本体部材１０２のシリンダ底形成部１０１の開口部１０５は、シリンダ軸線に直交する面での断面が一定径の円形状をなしており、シリンダ底形成部１０１のボア３１側には、開口部１０５よりも径方向外側に、図１に示す底面４６の外径側の一部を構成する図３に示す底面構成面１１１が形成されている。

【0027】

底蓋部材１０３は、周縁部１０８が、軸直交方向の断面が一定径の円形状をなしており、この周縁部１０８において開口部１０５に嵌合する。底蓋部材１０３は、軸方向の一側に底面構成面１１２が形成されている。底面構成面１１２は、図１に示す底面４６の径方向内側の部分を構成する。図３に示す底蓋部材１０３は、周縁部１０８が本体部材１０２の開口部１０５に嵌合されることになり、この状態で、周縁部１０８が開口部１０５の周縁部１０７と後述のように摩擦攪拌接合される。なお、図３は、摩擦攪拌接合前の状態であり、本体部材１０２と底蓋部材１０３とを別部材として示しているが、摩擦攪拌接合後は本体部材１０２と底蓋部材１０３とは一部材となる。つまり、本体部材１０２の開口部１０５および底蓋部材１０３の周縁部１０８は、摩擦攪拌接合後に消失する。

【0028】

図１に示すキャリパボディ１０を形成する際には、まず、アルミニウム合金で図３に示す本体部材１０２を形成するための鋳物素材を一体成形する。本体部材１０２の鋳物素材には、鋳造段階で、爪部２３と、一対の透孔２８，２８を有するブリッジ部２２と、シリンダ２５の壁部３３と、シリンダ底形成部１０１と、図２に示す一対の腕部２６，２６とが形成されている。鋳造段階では、図３に示すシリンダ２５については、壁部３３にボア３１が下穴の状態で形成されており、シリンダ底形成部１０１に開口部１０５が下穴の状態で形成されている。

【0029】

そして、鋳物素材の壁部３３内の下穴部分を、開口部１０５の下穴部分を介して爪部２３とは反対側から挿入される切削工具により切削加工して、壁部３３のボア３１側に小径内周面３７、シール周溝３９およびブーツ周溝４０を形成する。また、開口部１０５の下穴部分は、爪部２３とは反対側から切削工具を挿入し切削加工することで、シリンダ底形成部１０１に開口部１０５として形成される。このようにして本体部材１０２は形成される（本体部材形成工程）。ここで、壁部３３の大径内周面３８は鋳物段階で形成されている。

【0030】

他方で、アルミニウム合金の素材から、円筒面からなる周縁部１０８を有し、軸方向一側に底面構成面１１２が形成された底蓋部材１０３を形成する（底蓋部材形成工程）。

【0031】

そして、上記した本体部材形成工程後の本体部材１０２の壁部３３の内側に、図４に二点鎖線で示すように中子治具１２１を挿入し、さらにこの中子治具１２１を図示略の一体化治具により保持することで、本体部材１０２と中子治具１２１とを一体化する。ここで、中子治具１２１は、図１に示すピストン１８と類似する形状をなしており、軸方向の一端に軸直交面となる基準面１２２を有している。中子治具１２１は、本体部材１０２の壁部３３の内側に挿入されると、円筒状の外周面１２４において本体部材１０２の小径内周面３７に嵌合する。

【0032】

中子治具１２１は、壁部３３の内側に嵌合されると、基準面１２２がその外径側の一部においてシリンダ底形成部１０１の底面構成面１１１に当接する。図示略の一体化治具により中子治具１２１と一体化された状態の本体部材１０２を、爪部２３が鉛直方向下側になるように、後述する摩擦攪拌接合装置へセットする。続いて、上記の蓋部材形成工程で形成した底蓋部材１０３を底面構成面１１２が図４中下側となるように、その周縁部１０８において、本体部材１０２のシリンダ底形成部１０１の開口部１０５に嵌合させる。これにより、底蓋部材１０３はボア３１内に臨む一面側に底面構成面１１２が設けられた状態になる。このとき、中子治具１２１の一つの同じ基準面１２２に本体部材１０２の底面構成面１１１と底蓋部材１０３の底面構成面１１２とが当接して本体部材１０２および底蓋部材１０３が互いにディスク軸線方向に位置決めされる。

【0033】

この状態で、本体部材１０２のシリンダ底形成部１０１の開口部１０５の周縁部１０７に、この開口部１０５に配置される底蓋部材１０３の周縁部１０８を、摩擦攪拌接合により一体に接合して、図１に示すシリンダ２５の底部３４が形成される（摩擦攪拌接合工程）。

【0034】

ここで、図４に示すように、摩擦攪拌接合工程で使用される接合工具１３１は、略円柱状の大径軸部１３２と、この大径軸部１３２よりも小径でこの大径軸部１３２と同軸の先端軸部１３３とを有しており、大径軸部１３２の先端側のショルダ１３４が略軸直交方向に沿っている。先端軸部１３３は、先細の切頭円錐状をなしており、その外周部にねじが形成されている。

【0035】

接合工具１３１は、高速回転で自転しながら、その先端軸部１３３が、シリンダ底形成部１０１の開口部１０５の周縁部１０７と底蓋部材１０３の周縁部１０８との境界位置を移動、つまり、公転することにより、これら周縁部１０７および周縁部１０８を摩擦により軟化させて攪拌し接合する。ここで、この摩擦攪拌接合工程において、接合工具１３１の自転方向と公転方向が逆となるリトリーティングサイドにシリンダ２５の開口部１０５の周縁部１０７が位置し、接合工具１３１の自転方向と公転方向が同じとなるアドバンシングサイドに底蓋部材１０３が位置するように、接合工具１３１の自転方向と公転方向とが決められている。例えば、上から見て接合工具１３１を反時計回りに自転させつつ時計回りに公転させる。

【0036】

そして、第１実施形態においては、上記した摩擦攪拌接合工程が、図５に示す摩擦攪拌接合装置１５１を使用して行われる。この摩擦攪拌接合装置１５１は、図４に示す中子治具１２１を支持する中子支持部１５２と、図５に示すように一対の腕部２６，２６を支持する一対の腕支持部１５３，１５３とを有しており、一対の腕支持部１５３，１５３には、一対のピン取付穴２７，２７に挿入される一対の凸部１５４，１５４が上面から上方に突設されている。本体部材１０２は、一対のピン取付穴２７，２７に一対の凸部１５４，１５４を挿入させた状態で一対の腕部２６，２６が一対の腕支持部１５３，１５３に載置されるとともに、中子治具１２１が中子支持部１５２に支持されることで摩擦攪拌接合装置１５１にセットされる。摩擦攪拌接合装置１５１には、これにセットされた本体部材１０２の上方となる位置に上記した接合工具１３１を自転、公転および昇降させる工具ヘッド１５５が設けられている。

【0037】

さらに、摩擦攪拌接合装置１５１は、これにセットされる本体部材１０２のディスク回転方向の両側方となる位置に、本体部材１０２の壁部３３およびブリッジ部２２に向けて冷却液Ｌを放出し、壁部３３およびブリッジ部２２に冷却液Ｌを衝突させる側部ノズル１６１，１６１がそれぞれ設けられている。これら一対の側部ノズル１６１，１６１は、摩擦攪拌接合装置１５１にセットされた本体部材１０２の壁部３３およびブリッジ部２２に冷却液Ｌがかかるように、ディスク回転方向の両外側から冷却液Ｌを放出する。

【0038】

ここで、一対の側部ノズル１６１，１６１は、冷却液Ｌが本体部材１０２の壁部３３およびブリッジ部２２に衝突して、摩擦攪拌接合に伴って伝熱されてくる壁部３３およびブリッジ部２２の温度上昇を抑制し得るように、冷却液Ｌの放出方向、その放出方向に直交する断面積、および放出量が設定されている。また、本体部材１０２の図４に示すシリンダ底形成部１０１および底蓋部材１０３に冷却液Ｌの液流がかからない、すなわち、冷却液Ｌが衝突しないように、冷却液Ｌの放出方向、その放出方向に直交する断面積、および放出量が設定されている。すなわち、一対の側部ノズル１６１，１６１による冷却液Ｌの放出方向、その放出方向に直交する断面積、および放出量は、摩擦攪拌接合時に、本体部材１０２のシリンダ底形成部１０１および底蓋部材１０３には、外側から冷却液Ｌの液流がかかることがなく、かつ、摩擦攪拌接合に必要な熱量が移動して摩擦攪拌接合の効率を低下させることがないように、冷却液Ｌの液流がかかる位置、すなわち、本体部材１０２における衝突位置が設定されている。なお、上記では、一対の側部ノズル１６１，１６１からの冷却液Ｌの放出によって、シリンダ底形成部１０１および底蓋部材１０３に冷却液Ｌの液流がかからないとしているが、摩擦攪拌接合に必要な熱量を維持することができる程度の冷却液Ｌの飛沫等であれば、シリンダ底形成部１０１および底蓋部材１０３にかかってしまってもよい。

【0039】

一対の側部ノズル１６１，１６１は、冷却液Ｌが、本体部材１０２の壁部３３のディスク軸線方向における一対の腕部２６，２６よりもブリッジ部２２側の部分と、ブリッジ部２２の壁部３３側の部分とに衝突するように、この衝突する位置よりも若干鉛直方向上側から冷却液Ｌを放出する。つまり、一対の側部ノズル１６１，１６１は、側面６２，６２の側斜面６３，６３側の一部と、側斜面６３，６３と側面６４，６４の側斜面６３，６３側の一部とにかかるように冷却液Ｌを放出する。本体部材１０２の壁部３３およびブリッジ部２２にかかった冷却液Ｌはブリッジ部２２を伝って爪部２３側に流れて本体部材１０２から落下する。

【0040】

摩擦攪拌接合工程を行う際には、中子治具１２１を挿入した状態の本体部材１０２を、爪部２３を下側にした状態で摩擦攪拌接合装置１５１にセットし、本体部材１０２の開口部１０５に底蓋部材１０３をセットする。中子治具１２１の一つの同じ基準面１２２に本体部材１０２の底面構成面１１１と底蓋部材１０３の底面構成面１１２とが当接して本体部材１０２および底蓋部材１０３が互いにディスク軸線方向に位置決めされる。

【0041】

この状態で、摩擦攪拌接合装置１５１は、工具ヘッド１５５に設けられた接合工具１３１で、上述したように本体部材１０２のシリンダ底形成部１０１の開口部１０５の周縁部１０７に底蓋部材１０３の周縁部１０８を摩擦攪拌接合により一体に接合させてシリンダ２５の底部３４を形成する摩擦攪拌接合工程を行うことになる。この摩擦攪拌接合工程において、摩擦攪拌接合装置１５１は、接合工具１３１が本体部材１０２および底蓋部材１０３に接触する前に、一対の側部ノズル１６１，１６１から本体部材１０２の壁部３３のブリッジ部２２側とブリッジ部２２の壁部３３側とにかかるように冷却液Ｌを放出する。つまり、摩擦攪拌接合工程において、少なくともシリンダ底形成部１０１の開口部１０５の周縁部１０７に底蓋部材１０３の周縁部１０８を摩擦攪拌接合により一体に接合する摩擦攪拌接合中に、本体部材１０２の壁部３３およびブリッジ部２２に冷却液Ｌの液流をかける。これにより、本体部材１０２の摩擦攪拌接合時の摩擦攪拌接合位置以外の部分の温度上昇を抑制する。

【0042】

ここで、上記したように、一対の側部ノズル１６１，１６１は、本体部材１０２のシリンダ底形成部１０１および底蓋部材１０３には冷却液の液流をかけない、すなわち、冷却液を衝突させないように放出方向および放出量が設定されている。つまり、摩擦攪拌接合時に、本体部材１０２のシリンダ底形成部１０１および底蓋部材１０３へ冷却液Ｌの液流がかかる、すなわち、冷却液Ｌが衝突することがなく、摩擦攪拌接合の効率を低下させるような冷却を行うことがないように冷却液Ｌの液流がかかる位置、すなわち、冷却液Ｌの衝突位置が設定されている。

【0043】

そして、摩擦攪拌接合工程後、つまり、工具ヘッド１５５に設けられた接合工具１３１がキャリパボディ１０の底部３４から離れた後も、一対の側部ノズル１６１，１６１からの冷却液Ｌの放出状態を所定時間維持する冷却工程を行う。なお、摩擦攪拌接合工程後のキャリパボディ１０が取扱い可能な温度であれば、上記摩擦攪拌接合工程後の冷却工程を省略してもよい。上記の取扱い可能な温度とは、次工程に支障が出ない温度であり、例えば、作業者がキャリパボディ１０を把持して移動させることができる温度のことを示している。

【0044】

これにより、冷却液Ｌの液流が本体部材１０２の壁部３３およびブリッジ部２２にかかり続けることになる。よって、キャリパボディ１０の摩擦攪拌接合時に生じた熱が冷やされ、摩擦攪拌接合工程終了時点から、冷却工程の次工程開始時点までの待機時間を抑制することになる。冷却工程の次工程は、シリンダ２５の底部３４のボア３１とは反対側の外面を切削加工により平坦面に仕上げる底部外面仕上げ工程となっている。この底部外面仕上げ工程はフライス加工装置により行われる。なお、底部外面仕上げ工程がない場合等は摩擦攪拌接合工程後の冷却工程を省いてもよい。

【0045】

上記した特許文献２には、水槽の温水中にワークを浸漬させた状態で摩擦攪拌によりワーク表面を溶融させることなく改質する表面処理を行う点が開示されている。この場合、ワークをその保持治具を含めて浸漬できる大きさの水槽を準備しなければならないため、設備が大型化してしまう。

【0046】

これに対し、第１実施形態は、開口部１０５を有するシリンダ底形成部１０１と壁部３３とを備える本体部材１０２の開口部１０５の周縁部１０７と、開口部１０５に配置される底蓋部材１０３の周縁部１０８とを摩擦攪拌接合により一体に接合してシリンダ２５の底部３４を形成する摩擦攪拌接合時に、本体部材１０２におけるシリンダ底形成部１０１よりも鉛直方向下側となる壁部３３およびブリッジ部２２に冷却液Ｌの液流をかけて、すなわち、冷却液Ｌを衝突させて冷却を行うようにしている。つまり、第１実施形態は、摩擦攪拌接合工程において、摩擦攪拌により底部３４に生じる熱のうち壁部３３側に伝わってきた余熱を冷却液Ｌに移すことで、キャリパボディ１０における摩擦攪拌接合部３６以外の部分の摩擦攪拌による温度上昇を抑制する。

【0047】

これにより、摩擦攪拌接合工程後に放熱が必要となる、残留熱量を低く抑えることができ、キャリパボディ１０の温度を必要な温度まで短時間で低下させることができる。よって、例えば、摩擦攪拌接合工程後、キャリパボディ１０を作業者が把持して移動させる等の後工程に向けての作業を行う場合、この後工程への移行を早めることができ、キャリパボディ１０の製造効率を向上させることができる。具体的には、本体部材１０２の壁部３３およびブリッジ部２２に冷却液Ｌの液流をかけなければ、摩擦攪拌直後におけるキャリパボディ１０の温度は高温（例えば、３００℃程度）となり、これを取扱い可能な温度（例えば、５０℃程度）まで空冷で冷却するためには、待機時間（例えば、３０分程度）が発生するが、第１実施形態によれば、この待機時間を大幅に短縮することができる。ここでいう高温とは、次工程に支障が生じる温度であり、例えば、作業者がキャリパボディ１０を把持して移動させることができない温度、すなわち、上述の取扱い可能な温度よりも高い温度のことを示している。

【0048】

また、第１実施形態は、本体部材１０２の壁部３３に冷却液Ｌの液流をかけて冷却を行うことから、本体部材１０２をその保持治具を含めて浸漬できる大きさの浴槽を準備する必要がなくなり、設備の大型化を抑制することができる。

【0049】

加えて、中子治具１２１に冷却液を流して本体部材１０２の壁部３３を冷却する場合には、配管のために中子治具１２１を固定する必要があり、中子治具１２１の設計自由度が低くなる上、本体部材１０２の壁部３３内への中子治具１２１の挿入作業が繁雑になってしまうことになる。第１実施形態は、本体部材１０２の壁部３３およびブリッジ部２２に外側から冷却液Ｌの液流をかけて冷却を行うことから、中子治具１２１の設計自由度が高く、中子治具１２１の挿入作業も容易となる。

【0050】

また、第１実施形態は、摩擦攪拌接合時に、本体部材１０２のシリンダ底形成部１０１および底蓋部材１０３には冷却液Ｌの液流をかけないことから、摩擦攪拌接合に必要な熱量まで移動させて効率を低下させてしまうことや、冷却液Ｌ中の成分等によりキャリパボディ１０の底部３４の品質が低下してしまうことを抑制できる。

【0051】

「第２実施形態」
次に、第２実施形態を主に図６に基づいて第１実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。

【0052】

第２実施形態では、図６に示す冷却ヘッド１７１が設けられている。冷却ヘッド１７１には、その図６中下側に、腕支持部１５３，１５３に支持された本体部材１０２の底部３４の鉛直方向上方に位置する上部ノズル１７２が設けられており、この上部ノズル１７２からは下方に向けて冷却液Ｌを放出することが可能となっている。なお、冷却ヘッド１７１は、図５に示す工具ヘッド１５５と入れ替わり可能に設けるようにしてもよい。

【0053】

そして、第２実施形態においては、第１実施形態と同様に、摩擦攪拌接合工程を行う際に一対の側部ノズル１６１，１６１により本体部材１０２の壁部３３およびブリッジ部２２に冷却液Ｌの液流をかける、すなわち、冷却液Ｌを衝突させる。そして、摩擦攪拌接合工程の終了後、つまり、工具ヘッド１５５に設けられた接合工具１３１がキャリパボディ１０の底部３４から離れた後も、一対の側部ノズル１６１，１６１からの冷却液Ｌの放出状態を所定時間維持する冷却工程を行う。これに加えて、第２実施形態の摩擦攪拌接合装置１５１は、摩擦攪拌接合後、シリンダ２５の底部３４の上方に配置される上部ノズル１７２からシリンダ２５の底部３４に向けて冷却液Ｌを所定時間放出して、冷却液Ｌを底部３４にかける。すると、上部ノズル１７２から放出された冷却液Ｌの液流がシリンダ２５の底部３４にディスク軸線方向の外側からかかることになる。すなわち、上部ノズル１７２から放出された冷却液Ｌがシリンダ２５の底部３４にディスク軸線方向の外側から衝突することになる。

【0054】

冷却工程において、一対の側部ノズル１６１，１６１からシリンダ２５の壁部３３への冷却液Ｌの放出に加えて、上部ノズル１７２からキャリパボディ１０のシリンダ２５の底部３４に向けて冷却液Ｌを放出することで、キャリパボディ１０の摩擦攪拌接合時に生じた熱が冷やされ、摩擦攪拌接合工程の終了時点から、冷却工程の次工程開始時点までの待機時間をさらに抑制することができる。ここで、摩擦攪拌接合装置１５１は、一対の側部ノズル１６１，１６１からの冷却液Ｌの放出と上部ノズル１７２からの冷却液Ｌの放出とを同じタイミングで終了する。この冷却工程の次工程は、第１実施形態と同様の底部外面仕上げ工程となる。なお、冷却工程終了の時期は任意でよく、上述した取扱い可能な温度までキャリパボディ１０が冷却できていればよい。

【0055】

第２実施形態では、第１実施形態と同様に、摩擦攪拌接合工程の後に冷却工程を設け、シリンダ２５の壁部３３および底部３４の両方に冷却液Ｌの液流をかけるようにしているが、これに限らず、摩擦攪拌接合工程の後に、シリンダ２５の壁部３３への冷却液Ｌの液流をかけずに、上部ノズル１７２によって底部３４側のみに冷却液Ｌの液流をかけるようにしてもよい。

【0056】

以上の実施形態の冷却液Ｌは、油性切削油や、油を溶剤によって水に溶かした水溶性切削油である。なお、冷却液Ｌとして水を使用することも可能であるが、設備の防錆のため、冷却液の飛散を抑制する囲い等が必要となることから、油性切削油や水溶性切削油を用いる方がよい。また、以上の実施形態では、摩擦攪拌接合工程の後工程が切削工程であることからも、冷却液Ｌとして水を使用するよりも後工程の切削工程に影響が少ない油性切削油や水溶性切削油を用いる方がよい。

【0057】

以上の実施形態においては、一つのシリンダ２５を有するピストン支持部２１がディスク１２の一面側のみに配置され、ディスク１２の他面側には爪部２３が形成され、液圧によりディスク１２の一面側のみに設けられた一つのピストン１８でブレーキパッド１４を押圧するフィスト型のキャリパ１５のキャリパボディ１０に本発明を適用する場合を例にとり説明した。しかしながら、他の種々のキャリパボディに本発明を適用することが可能である。

【0058】

例えば、一つのシリンダを有するピストン支持部がディスクの両面側に配置される対向型のキャリパにも適用可能である。このように対向型のキャリパに適用する場合には、対向する一対のシリンダのうち一方のシリンダに摩擦攪拌接合を適用すればよく、必要があれば、両側のシリンダに摩擦攪拌接合を適用してもよい。また、ディスクの一面側のピストン支持部に２つ以上のシリンダを有し２つ以上のピストンを設けたフィスト型のキャリパや対向型のキャリパにも適用可能である。さらに、上記実施形態においては、ディスク１２の両面側に一対のブレーキパッド１４を設けるようにしているが、二対または一対以上のブレーキパッドを設けたディスクブレーキにも適用が可能である。

【0059】

上記実施形態は、ディスクの両面に対向配置される一対のブレーキパッドのうちの少なくとも一方のブレーキパッドを押圧するピストンが配置されるためのシリンダを有するキャリパボディの製造方法であって、開口部を有するシリンダ底形成部と前記シリンダの壁部とを備える本体部材の前記開口部の周縁部と、前記開口部に配置される底蓋部材の周縁部とを摩擦攪拌接合により一体に接合して前記シリンダの底部を形成する摩擦攪拌接合時に、前記本体部材における前記シリンダの底部よりも下側となる前記シリンダの前記壁部に冷却液を衝突させる。これにより、摩擦攪拌接合時にシリンダの壁部から冷却液に熱量が移動する、すなわち、摩擦攪拌接合により発生する熱が冷却液に伝熱することになる。よって、摩擦攪拌接合工程後の放熱が必要となる残留熱量を減らすことができ、キャリパボディの温度を短時間で必要な温度まで低下させることができる。また、シリンダの壁部に冷却液の液流を衝突させるため、大きな浴槽が不要となり設備の大型化を抑制することができる。

【0060】

また、前記摩擦攪拌接合時に、前記本体部材の前記シリンダ底形成部および前記底蓋部材には冷却液の液流を衝突させない。これにより、摩擦攪拌接合時に冷却液が摩擦攪拌接合の効率や品質を低下させてしまうことを抑制できる。

【0061】

また、前記摩擦攪拌接合の後に、前記シリンダの底部に冷却液の液流を衝突させる。これにより、摩擦攪拌接合後にはシリンダの底部から冷却液に直接熱量が移動することになる。よって、摩擦攪拌接合工程後の後工程への移行を早めることができる。

【符号の説明】

【0062】

１０ キャリパボディ
１１ ディスクブレーキ
１２ ディスク
１４ ブレーキパッド
１８ ピストン
２１ ピストン支持部
２５ シリンダ
３３ 壁部
３４ 底部
１０１ シリンダ底形成部
１０２ 本体部材
１０３ 底蓋部材
１０５ 開口部
１０７，１０８ 周縁部
１６１ 側部ノズル
１７２ 上部ノズル
Ｌ 冷却液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】