盘式制动器及活塞的制作方法

本发明涉及盘式制动器及活塞。
背景技术：
：已知一种活塞，由成形为有底筒形状的内侧部件和在该内侧部件的外侧嵌合固定的外侧部件构成(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：(日本)特开平10-122280号公报技术实现要素：发明所要解决的技术问题在上述活塞的构造中，存在不能有效地实现轻量化的可能。本发明的目的在于提供一种能够实现轻量化的盘式制动器及活塞。用于解决技术问题的技术方案为达成上述目的，根据本发明的一实施方式，活塞具备：本体部件，其形成为有底筒状，并且筒部与底部的壁厚大致相等；板状部件，其固定在所述本体部件的外底面，并且在该外底面的范围内配置在包含所述外底面的中央的部位。根据本发明的一实施方式，能够有效地实现轻量化。附图说明图1是表示第一实施方式的盘式制动器的剖视图。图2是第一实施方式的活塞的侧面图。图3(a)是变形前的粘接层的示意图，图3(b)和图3(c)是变形后的粘接层的示意图。图4(a)是成为比较基准的活塞的变形前的剖视图，图4(b)是变形后的剖视图，图4(c)是俯视图。图5(a)是第一实施方式的活塞的变更例的剖视图，图5(b)是其他变更例的剖视图。图6是第二实施方式的活塞的侧面图。图7是第二实施方式的活塞的主要部分的剖视图。图8是表示第一、第二实施方式的活塞频率响应解析结果的线图。图9是第三实施方式的活塞的侧面图。图10是第三实施方式的活塞的主要部分的剖视图。具体实施方式「第一实施方式」以下，参照图1～图5对第一实施方式进行说明。图1表示第一实施方式的盘式制动器11。该盘式制动器11用于机动车等车辆，具体地说用于四轮机动车，具备托架12、一对制动衬块13和制动钳14。盘式制动器11使成为制动对象的与图示省略的车轮一起旋转的制动盘15的旋转停止而对车辆进行制动。托架12跨过制动盘15的外径侧配置而固定于车辆的非旋转部。一对制动衬块13以与制动盘15的两面对置配置的状态支承于托架12并且能够沿制动盘15的轴向移动。制动钳14以跨过制动盘15的外径侧的状态支承于托架12并且能够沿制动盘15的轴向滑动。制动钳14通过将一对制动衬块13按压于制动盘15而使制动盘15的旋转停止，并且具有以跨过制动盘15的状态支承于托架12的制动钳体20和保持在制动钳体20内而与制动盘15的一面侧对置配置的活塞21。制动钳体20具有施加有制动液压的缸体25、跨过制动盘15的桥接部26、按压一对制动衬块13中外侧的制动衬块13的爪部27而一体地构成。缸体25与制动盘15的轴向内侧(车宽方向内侧)的面对置配置，成为向制动盘15侧开口的有底筒状，并且具有筒状的缸体侧部31和将缸体侧部31的与制动盘15位于相反侧的部分封堵的缸体底部32。在缸体25中，缸体侧部31和缸体底部32的内侧成为收纳孔33，收纳孔33向制动盘15侧开口而沿着制动盘15的轴向。活塞21能够滑动地插入收纳孔33内。桥接部26从缸体25向制动盘15的轴向延伸形成从而跨过制动盘15。爪部27从桥接部26的与缸体25位于相反侧的端部以与缸体25对置的方式延伸，与制动盘15的外侧(车宽方向外侧)的面对置配置。在缸体底部32形成有在收纳孔33的中心轴线上与省略图示的制动配管连接的配管连接孔35。制动钳14利用经由配管连接孔35导入收纳孔33内的制动液压使活塞21向制动盘15侧前进。于是，活塞21沿着制动盘15的轴向移动，沿着制动盘15的轴向将内侧的制动衬块13按压于制动盘15。通过该活塞21的按压反作用力，制动钳体20沿着制动盘15的轴向相对于托架12向使缸体25从制动盘15离开的方向移动，通过爪部27沿着制动盘15的轴向将外侧的制动衬块13按压于制动盘15。这样，通过活塞21和爪部27夹持两侧的制动衬块13并按压制动盘15，从而产生摩擦阻力，进而产生制动力。需要说明的是，在形成收纳孔33的缸体侧部31的内周面的轴向上的开口侧的中间位置形成有向径向外方凹的圆环状的密封槽37。在缸体侧部31的内周面的比密封槽37位于开口侧的位置形成有向径向外方凹的圆环状的防尘罩槽38。在密封槽37嵌合有对与活塞21之间的间隙进行密封的圆环状的活塞密封件39。在防尘罩槽38嵌合有安装在其与活塞21之间的圆环状的防尘罩40的一端。活塞21具有：有底筒状的本体部件54，其具有单侧开口的开口部51即筒状的本体侧部52(侧部)和与本体侧部52的开口部51配置在相反侧的本体底部53(底部)；板状部件56，其与本体部件54为不同的部件，配置在本体底部53的与开口部51位于相反的外侧的本体外底面55。如图2所示，在本体部件54的本体侧部52，在轴向的开口部51侧形成有比本体部件54的圆筒面状的最大外径面58向径向内方凹的防尘罩槽59。本体底部53的本体外底面55成为与本体侧部52的中心轴正交的圆形的平坦面。本体部件54由一定板厚的钢板以压力加工为主体而成形。因此，本体底部53的壁厚与本体侧部52的壁厚大致相等。板状部件56为圆盘状，在外周侧，在轴向的一侧形成有圆筒面状的最大外径面60，从轴向的中间部到另一侧形成有r倒角61。最大外径面60的外径与最大外径面58的外径相等。板状部件56在径向上除了形成有r倒角61的外径部分之外为一定的板厚。板状部件56的厚度方向的一侧的面62成为平坦的圆形状，该面62的面积与本体部件54的本体外底面55的面积相等。板状部件56的厚度方向另一侧的面63成为平坦的圆形状，该面63的面积比面62的面积小与形成r倒角61相应的量。面62,63平行配置。板状部件56也由一定板厚的钢板以压力加工为主体而成形。板状部件56的材质与本体部件54的材质相同，但也可以不同。而且，通过粘接剂将板状部件56的面62的整个面粘接于本体部件54的本体外底面55的整个面，彼此使中心轴一致地将板状部件56固定于本体部件54。这样，形成由本体部件54、板状部件56和介于它们之间的粘接层65(衰减部件)构成的活塞21。这样，安装于本体部件54的板状部件56处于本体部件54的本体底部53的本体外底面55的径向的范围，并且，配置在本体底部53的包含径向中央的部位。板状部件56覆盖本体外底面55的整个面。板状部件56是对本体部件54的本体底部53进行补强的补强部件。本体部件54的开口部51成为活塞21的轴向一侧的开口部51，本体部件54的本体侧部52成为活塞21的筒状的活塞侧部52，本体部件54的本体底部53、粘接层65以及板状部件56构成封堵活塞侧部52的轴向另一侧的活塞21的活塞底部67。并且，板状部件56的面63成为活塞21的与开口部51位于相反侧的活塞外底面63。防尘罩槽59设置在活塞侧部52。在这里，使用酚醛类粘接剂作为将板状部件56粘接在本体部件54的本体底部53的粘接剂。也就是说，粘接层65成为酚醛类树脂层。如图1所示，活塞21以活塞底部67为头部而插入缸体侧部31内的收纳孔33，由此，活塞21的活塞底部67与缸体底部32对置，开口部51配置在与缸体底部32相反的一侧。此时，活塞21嵌合于在活塞侧部52配置于缸体侧部31的密封槽37的活塞密封件39，被该活塞密封件39和缸体侧部31的内周面支承。防尘罩40的一端嵌合于缸体侧部31的防尘罩槽38，另一端嵌合于活塞21的防尘罩槽59。专利文献1所述的盘式制动器用活塞由成形为有底筒形状的内侧部件和在该内侧部件的外侧嵌合固定的外侧部件构成。该活塞通过将两个组件进行组合来构成活塞，从而实现轻量化。由于这些部件是以压力加工为主体而进行成形的，因此制品的壁厚取决于进行压力加工的钢板的板厚。因此，如果以制动液压所产生的应力高的活塞底部为基准选择板厚，则侧面部的壁厚过厚，存在所得到的轻量化效果变小的可能。与此相对，第一实施方式的活塞21具备：本体部件54，其具备单侧开口的开口部51即筒状的本体侧部52和配置在本体侧部52的与开口部51位于相反侧位置的本体底部53；板状部件56，其处于本体底部53的外侧的本体外底面55的范围，并且配置在本体底部53的包含径向中央的部位。因此，只要对板状部件56的板厚进行调节就能够有效地提高活塞底部67的强度。也就是说，在由制动液压产生特别高应力的活塞底部67使用板状部件56来满足所需的强度，活塞侧部52通过在压力加工中使用的钢板的板厚来满足所需的强度，由此实现与在活塞21的各部位产生的最大应力相对应的最优的板厚设计，能够有效地实现轻量化。由此，能够实现搭载车辆的轻量化，并且实现燃料经济性的提高和操纵稳定性的提高。并且，活塞21的活塞底部67成为在本体部件54的本体底部53粘接板状部件56的构造，因此在图3(a)所示的假想的粘接部位即粘接层65，通过如图3(b)、图3(c)所示地产生微小变形来产生动能损失，能够得到振动的衰减作用、抑制制动噪声等的效果。也就是说，本体部件54的本体底部53与板状部件56之间的粘接层65使活塞21的振动衰减，因而能够得到抑制制动噪声等的效果。此外，由于使用酚醛类粘接剂作为对本体部件54与板状部件56进行粘接的粘接剂，因此能够得到相对于制动液和制动时产生的热的耐受性。在这里，为了提高振动衰减的效果，可以选择通过本体部件54的本体底部53和板状部件56来夹持具有弹性的衰减部件的构造。也就是说，可以通过粘接剂将本体部件54与衰减部件的一面固定，通过粘接剂将衰减部件的另一面与板状部件56固定。作为衰减部件，能够使用对制动液具有耐受性的epdm(乙丙橡胶)制板材。将以压力成形为主体形成的图4所示的一体活塞21a作为比较基准，通过fem解析(有限元法解析)将其与在以压力成形为主体形成的一体的本体部件54粘接另一板状部件56的第一实施方式的活塞21进行比较。如表1所示，基准活塞21a为活塞底部67a的板厚为5.8mm、活塞侧部52a的板厚为4.3mm的钢制活塞，质量为255g，通过施加液压而产生的最大主应力为116mpa。[表1]图4(a)表示的是基准活塞21a的施加液压前的状态，图4(b)表示的是基准活塞21a的施加液压时基于fem解析的变形状态，图4(c)表示的是基准活塞21a的最大主应力产生位置x。在图4(c)中如双点划线所示，最大主应力产生位置x位于活塞底部67a的径向中央，在活塞侧部52a产生的应力比该位置小。因此，只要能够增厚需要刚性的活塞底部的壁厚，使所需的刚性小的活塞侧部的板厚相对于活塞底部变薄，就能够有效地实现轻量化。为了有效地实现这样的轻量化，在第一实施方式中，使活塞侧部52薄壁化，在与活塞侧部52同样地成为薄壁的本体部件54的本体底部53粘接板状部件56而使活塞底部67的壁厚与基准活塞成为同等程度，对这样的活塞21进行fem解析。根据fem解析的结果，如表2所示，活塞21的活塞底部67的壁厚为5.9mm，与基准活塞为同等水平，但质量为198g，与基准活塞相比轻约22％。此外，活塞底部67的应力为163mpa，达到与基准活塞相同程度的刚性。[表2]材质钢质量198g(△22％)底部板厚5.9mm底部中心应力163mpa板状部件56除了能够使用与本体部件54相同的材质之外，只要能够满足强度和温度的制约，也可以使用酚醛类树脂材料。在这里，图2所示的板状部件56处于本体底部53的本体外底面55的范围内，并且配置在包含本体底部53的中央的部位即可。例如，可以如图5(a)所示的活塞21b那样，通过粘接层65b将外径比本体部件54的本体底部53的本体外底面55小且在本体侧部52的内径以下的板状部件56b粘接于本体外底面55而构成活塞底部67b。另外，也可以如图5(b)所示的活塞21c那样，通过粘接层65c将外径比本体部件54的本体底部53的本体外底面55小且比本体侧部52的内径大的板状部件56c粘接于本体外底面55而构成活塞底部67c。与外径在图5(a)所示的本体侧部52的内径以下的板状部件56b相比，外径比图5(b)所示的本体侧部52的内径大的板状部件56c的应力大幅减小。因此，优选将外径比本体侧部52的内径即本体部件54的内径大的板状部件56c配置在本体底部53的本体外底面55上的包含本体底部53的中央的部位。「第二实施方式」以下，参照图6～图8主要以与第一实施方式不同的部分为中心对第二实施方式进行说明。需要说明的是，对于与第一实施方式共通的部位，以同一称呼、同一附图标记表示。如图6所示，第二实施方式的活塞21d均具备与第一实施方式部分不同的本体部件54d和板状部件56d。在本体部件54d，在与本体侧部52的开口部51配置在相反侧的本体底部53d的与开口部51位于相反侧的外周部形成有圆环状的阶梯部81。在本体底部53d，在该阶梯部81的径向内侧设有由与本体侧部52的中心轴正交的圆形的平坦面构成的中央面部82。如图7所示，阶梯部81具有：圆环状的阶面部84，其从本体部件54d的圆筒状的最大外径面58d向径向内方延伸；圆筒状的壁面部85，其从阶面部84的内周缘部向中央面部82侧延伸而与中央面部82相连。壁面部85与最大外径面58d同轴配置，阶面部84是与中央面部82平行的平坦面。中央面部82、壁面部85、阶面部84构成本体底部53d的与开口部51位于相反的外侧的本体外底面55d。如图6所示，在板状部件56d的与构成活塞外底面的面63d位于相反侧的外周部形成有圆环状的阶梯部91。在板状部件56d的阶梯部91的径向内侧设有平坦的圆形状的面62d。该面62d的面积与本体部件54d的中央面部82的面积相等。面62d,63d平行配置。如图7所示，阶梯部91具有：圆环状的阶面部94，其从板状部件56d的圆筒状的最大外径面60d向径向内方延伸；圆筒状的壁面部95，其从阶面部94的内周缘部向面62d侧延伸而与面62d相连。壁面部95与面62d同轴配置，阶面部94是与面62d平行的平坦面。在最大外径面60d与面63d之间形成有r倒角61d。而且，通过粘接剂将板状部件56d的面62d的整个面粘接于本体部件54d的中央面部82的整个面，使中心轴彼此一致地将板状部件56d固定于本体部件54d。这样，形成由本体部件54d、板状部件56d和介于它们之间的粘接层65d构成的活塞本体97。安装于本体部件54d的板状部件56d处于本体部件54d的本体底部53d的本体外底面55d的径向的范围内，并且配置在包含本体底部53d的径向中央的部位。板状部件56d覆盖本体外底面55d的径向中央的中央面部82的整个面。阶梯部81,91在活塞本体97的外周部形成比最大外径面58d、60d向径向内方凹的圆环状的密封槽96。密封槽96以包围粘接层65d的方式形成于活塞本体97。活塞21d具有嵌合于活塞本体97的密封槽96的圆环状的密封部件101(衰减部件)。密封部件101是截面为矩形形状的无端方形圈。由此，活塞21d在本体底部53d与板状部件56d之间具备密封部件101。密封部件101与壁面部85、95的整周紧密贴合，在径向外侧遍及整周地对粘接层65d进行密封。密封部件101由对制动液具有耐受性的epdm制成。本体部件54d的本体底部53d、粘接层65d、板状部件56d以及密封部件101构成活塞21d的活塞底部67d。在第二实施方式中，能够有效地实现活塞21d的轻量化。根据fem解析的结果，如表3所示，活塞21d的活塞底部67d的壁厚为5.9mm，与基准活塞21a为同等水平，质量为203g，与基准活塞相比轻约20％。此外，活塞底部67d的应力为177mpa，达到与基准活塞21a相同程度的刚性。[表3]材质钢质量203g(△20％)底部板厚5.9mm底部中心应力177mpa并且，根据第二实施方式，活塞21d在本体底部53d与板状部件56d之间具备密封部件101，因此能够抑制制动液对粘接层65d造成的影响。因此，活塞21d的耐久性提高。另外，由于活塞21d具备密封部件101，因此使振动衰减的效果更好。也就是说，在本体底部53d与板状部件56d之间设置的密封部件101也成为使振动衰减的衰减部件。在图8中表示的是以密封部件101即橡胶材料的损失系数为20％，求出沿轴向以1mn激振力对活塞底部的径向中央部进行激振的情况下的活塞底部的径向中央部的响应的频率响应解析的结果。由图8可知，在图8中与实线y1所示的第一实施方式的活塞21相比，在图8中以虚线y2所示的活塞21d的加速度/激振力的最大值降低18％左右。在这里，为了进一步提高振动的衰减效果，也可以采用通过本体部件54d的本体底部53d和板状部件56d来夹持用于使振动衰减的衰减部件的构造。也就是说，可以通过粘接剂对本体部件54d与衰减部件的一面进行固定，并且通过粘接剂对衰减部件的另一面与板状部件56d进行固定。作为衰减部件，能够使用对制动液具有耐受性的epdm制板材。「第三实施方式」以下，参照图9～图10主要以与第一实施方式不同的部分为中心对第三实施方式进行说明。需要说明的是，对于与第一实施方式共通的部位，以同一称呼、同一附图标记表示。第三实施方式的活塞21e均具备与第一实施方式部分不同的本体部件54e和板状部件56e。在本体部件54e，在本体侧部52的与开口部51配置在相反侧的本体底部53e的与开口部51位于相反侧的外周侧设有由与本体侧部52的中心轴正交的圆环形的平坦面构成的环状面部111，在本体底部53e的径向的中央部形成有比该外侧的环状面部111向与开口部51相反的方向突出的凸部112。该凸部112也通过压力成形形成，因此在本体底部53e的开口部51侧设有由与本体侧部52的中心轴正交的圆环形的平坦面构成的环状面部113，在本体底部53e的中央部形成有比该外侧的环状面部113向与开口部51相反的方向凹的凹部114。凸部112具有从环状面部111的内周缘部向与开口部51相反的方向延伸的圆筒状的壁面部121和从壁面部121的与开口部51位于相反侧的端缘部向径向内侧扩展的圆形的中央面部122。壁面部121与本体部件54e的圆筒状的最大外径面58同轴配置，中央面部122是与环状面部111平行的平坦面。环状面部111、壁面部121、中央面部122构成本体底部53e的与开口部51位于相反的外侧的本体外底面55e。在板状部件56e的与构成活塞外底面的面63位于相反侧的外周侧设有由平坦面构成的环状面部131，在板状部件56e的径向的中央部形成有比其外侧的环状面部131向面63侧凹的凹部132。环状面部131与面63平行地形成。凹部132具有从环状面部131的内周缘部向面63侧延伸的圆筒状的壁面部141、从壁面部141的面63侧的端缘部向径向内侧扩展的圆形的中央面部142。壁面部141与板状部件56e的最大外径面60同轴配置，中央面部142是与环状面部131平行的平坦面。而且，如图10所示，使本体部件54e的凸部112的壁面部121与板状部件56e的凹部132的壁面部141直接嵌合而使中心轴彼此一致地将板状部件56e固定于本体部件54e。此时，使本体部件54e的环状面部111与板状部件56e的环状面部131抵接。通过以这种方式将凸部112压入凹部132而形成由本体部件54e和板状部件56e构成的活塞21e。安装于本体部件54e的板状部件56e处于本体部件54e的本体底部53e的本体外底面55e的径向范围，并且配置在包含本体底部53e的径向中央的部位。板状部件56e覆盖本体外底面55e的径向中央的中央面部122的整个面。本体部件54e的本体底部53e和板状部件56e构成活塞21e的活塞底部67e。在第三实施方式中，也能够有效地实现活塞21e的轻量化。并且，根据第三实施方式，活塞21e不是通过粘接剂粘接，而是通过使金属制本体部件54e的本体底部53e的中央部的凸部112直接嵌合于金属制板状部件56e的凹部132，因此能够抑制制动液对活塞21e造成的影响。因此，活塞21e的耐久性提高。在这种情况下，可以与上述情况相反地在板状部件设置凸部，在本体部件的本体底部的中央部设置凹部，将这些凸部与凹部嵌合。也就是说，本体底部的中央部和板状部件中的任一方具备凹部，本体底部的中央部和板状部件中的另一方具备凸部，这些凹部与凸部嵌合即可。作为基于以上所说明的实施方式的盘式制动器，例如，考虑以下所述的形态。作为第一形态，在具备向制动盘按压制动衬块的活塞的盘式制动器中，所述活塞具备：本体部件，其形成为有底筒状，并且具有筒部和底部，筒部与底部的壁厚大致相等；板状部件，其固定在所述本体部件的外底面，处于该外底面的范围内，并且配置在包含所述外底面的中央的部位。由此，能够有效地实现轻量化。另外，作为第二形态，在第一形态的基础上，所述板状部件通过酚醛类粘接剂粘接而固定在所述外底面，因此能够得到相对于制动液和制动时所产生的热的耐受性。另外，作为第三形态，在第一形态的基础上，在所述外底面与所述板状部件之间配置有具有弹性的衰减部件，因此能够得到振动的衰减作用，并且能够得到抑制制动噪声等的效果。另外，作为第四形态，在第一形态或第二形态的基础上，在所述外底面与所述板状部件之间配置有密封部件，因此能够抑制制动液对活塞的影响。因此，活塞的耐久性提高。另外，作为第五形态，在第一形态的基础上，所述外底面与所述板状部件通过凹凸嵌合固定，因此能够抑制制动液对活塞的影响。因此，活塞的耐久性提高。作为第六形态，在向制动盘按压制动衬块的盘式制动器用的活塞中，具有固定于本体部件的外底面的板状部件，该本体部件形成为筒部与底部的壁厚大致相等的有底筒状，所述板状部件处于所述外底面的范围内，并且配置在包含所述外底面的中央的部位。由此，能够有效地实现轻量化。以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但上述发明的实施方式用于使本发明容易理解，并不是对本发明的限定。本发明能够不脱离其主旨地进行变更或改良，并且本发明显然包括其均等物。并且，在能够解决上述课题的至少一部分的范围或能够实现的效果的至少一部分的范围内，能够对权利要求书和说明书中记载的各构成要素进行任意地组合或省略。本申请基于申请日为2015年10月26日、申请号为特愿2015-210039号的日本申请主张优先权。在此参照并整体引入申请日为2015年10月26日、申请号为特愿2015-210039号的日本申请的包括说明书、权利要求书、附图和摘要在内的所有公开内容。附图标记说明11盘式制动器，13制动衬块，15制动盘，21,21b～21e活塞，51开口部，52本体侧部(侧部)，53,53d,53e本体底部(底部)，54,54d,54e本体部件，55,55d,55e本体外底面(底部的外侧的面)，56,56b～56e板状部件，65粘接层(衰减部件)，101密封部件(衰减部件)，112凸部，132凹部。当前第1页12