JP2006292119A - ディスクブレーキおよびディスクブレーキ用ピストン - Google Patents

Abstract

【課題】不均一な膜厚に起因するめっき層の剥離はもちろん、ピストン基体の金属接触腐食に起因するめっき層の剥離を効果的に防止することができるようにする。
【解決手段】ブレーキパッドをディスクロータに押圧するディスクブレーキ用ピストン８の基体１１をアルミニウム合金により形成し、このピストン基体１１の外周面に、鉄めっき層１３とクロムめっき層１４とを積層形成し、ピストン基体１１のアルミニウム合金と下地の鉄めっき層１３との間、下地の鉄めっき層１３と上層のクロムめっき層１４との間の電位差を小さくして、ピストン基体１１が金属接触腐食を起こすのを抑え、皮膜（めっき層）１２の剥離を防止して、ブレーキフィーリング性の安定維持を図り、しかも、ピストン基体１１のアルミ化による軽量化を達成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の制動に用いられるディスクブレーキおよびこのディスクブレーキに用いて好適なピストンに関する。

この種のディスクブレーキは、一般にブレーキパッドをディスクロータに押圧するピストンと、該ピストンをピストンシールを介して摺動可能に内装し、液圧により該ピストンを推進するシリンダとを有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、前記ピストンシールとしては、耐熱性、耐フルード性等の観点からエチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）が、前記ピストンとしては、耐カジリ性（摺動特性）の観点から鉄または鉄合金製ピストン基体にニッケルめっきを施したものが一般に用いられていた。

ところで、２輪車にあっては、手でブレーキ操作を行うため、４輪車よりもブレーキフィーリング性が重要視される。このブレーキフィーリング性には、ピストンシールとピストンとの摺動特性が大きく影響することがわかっており、従来、前記摺動特性を改善するための様々な試みがなされている。例えば、特許文献１には、ニッケルめっき層中にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂粉末を分散させた複合めっき層（無電解めっき層）をピストン表面に形成する技術が開示されている。

一方、近年、環境負荷の低減を目的に車両の軽量化が推し進められており、ディスクブレーキについても、バネ下重量軽減の観点から軽量化が図られている。ディスクブレーキの軽量化にあたっては、ピストンのアルミ化が有効な手段であり、前記した特許文献１にも、アルミニウム合金製ピストンの使用が示唆されている。
特開平１１−６３０４７号公報

しかしながら、上記複合めっき層をピストン表面に形成するブレーキフィーリング対策によれば、ニッケルめっき層中にフッ素樹脂粉末を均一に分散させることが困難なため、膜厚が不均一になり易く、めっき層の剥離が懸念される。また、アルミニウム合金製のピストン基体の表面にニッケルめっきを施した場合、ニッケルめっき層にピンホールなどのめっき欠陥が存在すると、アルミニウム合金とニッケルめっき層との間の大きな電位差によって、電気化学的に卑な（電極電位の低い）アルミニウム合金製のピストン基体が激しく腐食（異種金属接触腐食）し、めっき層が剥離してしまうことがある。そして、前記したようなめっき層の剥離が起こると、ピストンとピストンシールとの摺動抵抗が大きくなり、ブレーキフィーリング性の悪化が避けられないようになる。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、不均一な膜厚に起因するめっき層の剥離はもちろん、ピストン基体の異種金属接触腐食に起因するめっき層の剥離を防止することができ、もってピストンをアルミ化してもブレーキフィーリング性を安定して維持できるディスクブレーキを提供し、併せてこのようなディスクブレーキに用いて好適なピストンを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るディスクブレーキは、ブレーキパッドをディスクロータに押圧するピストンと、該ピストンをピストンシールを介して摺動可能に内装し、液圧により該ピストンを推進するシリンダとを有するディスクブレーキにおいて、前記ピストンは、アルミニウム合金製のピストン基体の、少なくとも前記ピストンシールとの摺動面に、アルミニウム合金よりも電極電位が高くかつ不働体皮膜を有するクロムめっきよりも電極電位が低い金属または合金のめっき層を下層とし、前記クロムめっき層を上層とする皮膜を有することを特徴とする。このディスクブレーキにおいて、前記下層のめっき層は、鉄または鉄合金めっき層とすることができる。

このように構成したディスクブレーキにおいては、ピストンの上層のクロムめっき層がピストンとピストンシールとの摺動特性の改善に寄与するので、良好なブレーキフィーリング性が確保される。また、下層および上層のめっき層は、余分な分散粒子を含まないので、その膜厚が均一となり、したがって、不均一な膜厚に起因するめっき層の剥離が防止される。しかも、クロムめっき層の下地として、アルミニウム合金よりも電極電位が高くかつ不働体皮膜を有するクロムめっきよりも電極電位が低い金属または合金のめっき層が存在するので、ピストン基体のアルミニウム合金と下層のめっき層との間、下層のめっき層と上層のクロムめっき層との間の電位差が相対に小さくなり、上層のクロムめっき層または下層（下地）のめっき層にピンホールなどのめっき欠陥があっても、アルミニウム合金製のピストン基体が激しく腐食することはなく、したがって、金属接触腐食に起因するめっき層の剥離も防止される。

本発明に係るディスクブレーキ用ピストンは、ディスクパッドをディスクロータに押圧するディスクブレーキ用ピストンであって、アルミニウム合金製のカップ形状のピストン基体の外周面に、鉄または鉄合金めっき層を下層とし、クロムめっき層を上層とする皮膜を形成したことを特徴とする。

本発明に係るディスクブレーキおよびディスクブレーキ用ピストンによれば、不均一な膜厚に起因するめっき層の剥離はもちろん、ピストン基体の金属接触腐食に起因するめっき層の剥離が防止されるので、良好なブレーキフィーリング性が安定して維持されるようになり、ピストン基体のアルミ化による軽量化を達成できることもあって、その利用価値は増大する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図２は、本発明に係るディスクブレーキの全体的構造を示したものである。同図において、１はシリンダ（キャリパ）、２はディスクロータ、３，４はディスクロータ２の両側に配置された一対のブレーキパッドであり、前記シリンダ１および一対のブレーキパッド３，４は、車両の非回転部に固定されたキャリア（図示略）にディスクロータ２の軸方向へ移動可能に支持されるようになっている。シリンダ１は、シリンダ本体５とこのシリンダ本体５の基端部に形成された有底のボア６にピストンシール７を介して摺動可能に配設されたカップ形状のピストン８とを備えており、前記キャリアに支持された状態で、前記ピストン８が、車両内側のブレーキパッド３にその開口端を向けて位置決めされる。また、シリンダ本体５の先端部には爪部９が設けられており、前記キャリアにシリンダ１が支持された状態で、この爪部９が車両外側のブレーキパッド４と対向して配置される。なお、ブレーキパッド３，４のそれぞれは、裏板３ａ，４ａとこの裏板３ａ，４ａに接合されたライニング材３ｂ，４ｂとからなっている。

上記構成のディスクブレーキは、キャリパ浮動型として一般に見られるもので、そのシリンダ本体５のボア６の底とピストン８の端面との間は液圧室１０として画成されている。そして、この液圧室１０には、ブレーキペダルの操作に応じてブレーキ液が供給されるようになっており、このブレーキ液の供給によりピストン８が推進して、車両内側のブレーキパッド３をディスクロータ２の片面に押圧する。すると、その反力でシリンダ本体５が車両内側へ移動し、その爪部９が車両外側のブレーキパッド４をディスクロータ２の他面に押圧し、これによりディスクロータ２が一対のブレーキパッド３，４により挟まれて制動力が発生する。

しかして、上記ピストン８は、図１に示されるように、カップ形状をなすアルミニウム合金製のピストン基体１１とこのピストン基体１１の外周面に被覆形成された皮膜１２とからなっている。皮膜１２は、ここでは下層（下地）の鉄めっき層１３と上層のクロムめっき層（不働体）１４との２層構造となっている。ここで、図１には図示しないが、クロムめっき層１４上には、クロムが酸素と結びつくことで生成される酸化皮膜、いわゆる不働体皮膜が存在する。

本実施形態において、上記鉄めっき層１３およびクロムめっき層１４は、電解めっきにより形成されている。図３は、前記鉄めっき層１３を形成するための鉄めっき処理の一つの実施形態を示したもので、めっき浴１５を収容しためっき槽１６内には筒状電極（正電極）１７が配置され、また、別途負電極１８が用意されている。めっき処理に際しては、前記筒状電極１７の内部に適宜の手段を用いて前記ピストン基体１１を配置し、さらにこのピストン基体１１の内部に前記負電極１８を挿入して、その先端をピストン基体１１の内面に接触させる。そして、筒状電極１７を整流器１９のプラス接点に、負電極１８を整流器１９のマイナス接点にそれぞれ接続し、筒状電極１７とピストン基体１１との間に所定の直流電流を流す。この通電により、ピストン基体１１の外周面には鉄めっき層１３が必要厚さに被覆形成される。

クロムめっき層１４を形成するためのクロムめっき処理も、上記した鉄めっき処理と同様の形態で実施することができ、この場合は、所定のめっき浴１５を収容しためっき槽１６内に鉄めっき処理を終えたピストン基体１１が配置される。このクロムめっき処理により、鉄めっき層１３の上面にクロムめっき層１４が積層形成され、これにより図１に示したピストン８が完成する。このように電解めっき処理により鉄めっき層１３およびクロムめっき層１４を形成する場合は、短時間で処理が済み、ピストン８を低コストで大量生産することができる。

本発明は、上記クロムめっき処理後、クロムめっき層１４の最表面を研磨仕上げするようにしてもよく、この場合は、クロムめっき層１４に存在する微細クラックが閉塞されると共に、該クロムめっき層１４の表面に存在する微細な粒状突起が除去される。

上記のように構成したディスクブレーキにおいては、ピストン８の外周面、すなわちピストンシール７と接触する部分の最表面にクロムめっき層１４が存在することから、ピストン８とピストンシール７との摺動抵抗が小さくなり、これによって所望のブレーキフィーリング性が安定して確保される。また、上層のクロム層１４とその下地の鉄めっき層１３は、何れも分散粒子を含まない単一組織となっているので、その膜厚は均一となり、したがって、ピストン８の上面に皮膜（めっき層）１２が安定して保持される。

さらに、クロムめっき層１４の下地としての鉄めっき層１３は、ピストン基体１１を形成するアルミニウム合金よりも電極電位が高くかつクロムめっきよりも電極電位が低くなっているので、ピストン基体１１のアルミニウム合金と下地の鉄めっき層１３との間、下地の鉄めっき層１３と上層のクロムめっき層１４との間の電位差が相対に小さくなり、上層のクロムめっき層１４または下地の鉄めっき層１３にピンホールなどのめっき欠陥があっても、アルミニウム合金製のピストン基体が激しく腐食することがなくなる。この結果、ピストン基体１１の表面から皮膜（めっき層）１２が剥離することはなくなり、良好なブレーキフィーリング性が安定して維持される。

因みに、ＪＩＳ Ｈ４０４０系アルミニウム合金（Ａ６０６１）、鉄めっき、不働体皮膜を有するクロムめっきの電極電位を実測した結果、アルミニウム合金は約−８００ｍＶ、鉄めっきは約−５２０ｍＶ、クロムめっきは約−４８０ｍＶであり、これら三者の相互の電位差は、アルミニウム合金とニッケルめっき（−２４５ｍＶ）との電位差が凡そ５５０ｍＶであるのと比べて著しく小さくなっている。

一方、最表面を研磨仕上げした場合は、クロムめっき層１４に存在する微細クラックが閉塞されるので、耐食性がより一層向上する。また、この研磨仕上げによってクロムめっき層１４の表面に存在する微細な粒状突起が除去されるので、該粒状突起によってカップシール７が傷付けられることもなくなり、液漏れの不安も解消されて、製品に対する信頼性が向上する。さらに、前記した微細クラックの閉塞、粒状突起の除去により摺動特性が良好となり、ブレーキフィーリング性もより一層向上する。

なお、上記実施形態においては、クロムめっき層１４の下地として鉄めっき層１３を設けたが、この鉄めっき層１３は、鉄−リンめっき層等の鉄合金めっき層としてもよく、鉄−リンめっき層とした場合は、皮膜１２の耐食性が向上する。また、これら鉄めっき層または鉄合金めっき層は、アルミニウム合金よりも電極電位が高くかつクロムめっきよりも電極電位が低い他の金属または合金のめっき層に代えてもよいことはもちろんである。

また、上記鉄めっき層１３およびクロムめっき層１４は、上記した電解めっきに代えて、無電解めっきにより形成してもよい。無電解めっきを採用する場合は、めっき槽に各電極を配置する必要がないため、設備コストを抑えることができるとともに、製造工程が簡単になる。

さらに、本発明において、上記鉄めっき層１３およびクロムめっき層１４を含む皮膜１２は、ピストン８の、少なくともカップシール７と接触する摺動面に形成すればよいが、他の部分、例えばピストン８の接液面（底面）まで拡大して形成してもかまわない。

ＪＩＳ Ｈ４０４０系アルミニウム合金（Ａ６０６１）により形成したカップ形状のピストン基体１１に、図３に示した形態で電解めっき処理を施し、ピストン基体１１の外周面に鉄めっき層１３とクロムめっき層１４とをそれぞれ５μｍ、１５μｍ厚さに形成して、図１に示したピストン８（本発明ピストン）を製作し、これをＪＩＳ Ｚ２３７１に規定される塩水噴霧試験に供した。また、比較のため、前記鉄めっき層１３に代えて、ニッケル−リンめっき層を２０μｍ厚さに形成した比較ピストンを製作し、これも同様の塩水噴霧試験に供した。その結果、塩水噴霧の３００時間経過において、本発明ピストンにはクロムめっき層の剥離が全く認められないのに対し、比較ピストンには、ピストン基体の著しい腐食とクロムめっき層の剥離とが認められ、本発明ピストンが、いわゆる異種金属接触腐食に対して大きな耐性を有することを確認できた。

本発明に係るディスクブレーキ用のピストンの構造を示す断面図である。 本発明に係るディスクブレーキの全体的構造を示す断面図である。 ピストンに対する電解めっき処理の実施形態を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ シリンダ
２ ディスクロータ
３，４ ブレーキパッド
５ シリンダ本体
６ ボア
７ ピストンシール
８ ピストン
１０ 液室
１１ ピストン基体
１２ 皮膜
１３ 鉄めっき層
１４ クロムめっき層

Claims (3)

1. ブレーキパッドをディスクロータに押圧するピストンと、該ピストンをピストンシールを介して摺動可能に内装し、液圧により該ピストンを推進するシリンダとを有するディスクブレーキにおいて、前記ピストンは、アルミニウム合金製のピストン基体の、少なくとも前記ピストンシールとの摺動面に、アルミニウム合金よりも電極電位が高くかつ不働体皮膜を有するクロムめっきよりも電極電位が低い金属または合金のめっき層を下層とし、前記クロムめっき層を上層とする皮膜を有することを特徴とするディスクブレーキ。
2. 前記下層のめっき層が、鉄または鉄合金めっき層であ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。
3. ディスクパッドをディスクロータに押圧するディスクブレーキ用ピストンであって、アルミニウム合金製のカップ形状のピストン基体の外周面に、鉄または鉄合金めっき層を下層とし、クロムめっき層を上層とする二層構造の皮膜を形成したことを特徴とするディスクブレーキ用ピストン。
   
   

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