JPH1143798A - ブレーキ用ピストン及びその製造方法 - Google Patents
ブレーキ用ピストン及びその製造方法Info
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Abstract
されていたブレーキ用ピストンでは、実用段階でのブレ
ーキ作動回数が、精々50万回まで有効であった現状か
ら、100万回以上でも何等の支障を生じないブレーキ
用ピストンを開発することを目的とする。 【解決手段】 Si含有量0.4〜30%のけい素含有
アルミニウム合金及び又はZn含有量2〜10%の亜鉛
含有アルミニウム合金を用いたピストン成形体の表面
に、厚さ20〜100μmの硬質アルマイト皮膜が設け
られ、該硬質アルマイト皮膜の微細孔にテトラモリブデ
ン酸アンモニウム水溶液の2次電解によるモリブデン硫
化物が含浸され、かつその表面が10μm以内の範囲で
超精密研削されてなることを特徴とするピストン及びそ
の製造方法。
Description
等の制動時に車輪を停止するためにディスクを挟み込む
ための油圧により圧縮装置のピストンに使用するための
ものであり、1系統式油圧ブレーキ作動装置、2系統式
油圧ブレーキ作動装置のいずれにも使用されるもので、
具体的にはブレーキマスターシリンダー内のピストン、
ブレーキタンデムマスターシリンダー内のピストン、調
節可能タペット付ホイルシリンダー内のピストン等に適
用されるブレーキ用のシリンダーに組み込まれるピスト
ンに関するものである。
ハウジング材は鼠鋳鉄か、又はAC4等のアルミニウム
合金性鋳物製で、ピストンはFC10等のねずみ鋳鉄品
から作られている。しかしながら鋳鉄の比重はFC10
の場合6.8〜7.0でアルミニウム合金に比べて約
2.6倍も重く、この重いということが、バネを介して
行なわれるピストンの微作動には慣性力がついてしま
い、非常に問題となる。
に、熱伝導性が良いことが要求されるが、鋳鉄の熱伝導
性はアルミニウム合金の熱伝導性の約30%に過ぎず、
熱が逃げ難く、ブレーキオイルの分解も早い。ところで
鋳鉄の耐熱性は400℃以内であり、これ以上になると
高温酸化等により材質が劣化し、強度が低下してくる。
鋳鉄性の場合ニッケルメッキを施して摺動性を若干改良
しているが満足できるものではない。現在、一般にニッ
ケルメッキした鋳鉄がブレーキ用のピストンに使用され
ているが、ブレーキとして、最も重要視される微動作に
追随し、迅速でかつ正確な動作を行い難い場合が発生す
る。又、シリンダーハウジングがAC4B等のアルミニ
ウム合金製の場合、ピストンの鋳鉄との熱膨張率が異な
り、(アルミニウムは約23×10-6、鋳鉄は12×1
0-6)、高温時には熱膨張量が異なり、両者間の気密性
が減少してブレーキオイルの油圧力が変動する等して、
これ又、ブレーキの機能上重要な問題となる。これを解
決するために、両者を鼠鋳鉄で作ると非常に重くなり、
全体の軽量化、すなわち燃費削減等に貢献しなくなると
いう問題がある。
ける問題点を解決するために、ピストンのアルミニウム
合金化が数多く試みられているが、一般にアルミニウム
合金製はアルミ合金面が著しく凝着摩耗、アプレッシブ
摩耗を受けて、シリンダーとの間にカジリ、焼き付き、
ロックを起こし、非常に危険な状態となる。又、この問
題を解決するために、アルミニウム合金製ピストンの表
面を硬質アルマイト化したり、フッ素樹脂や二硫化モリ
ブデン等の潤滑剤をコーティングしたものや、無電解ニ
ッケルメッキ或いはクロム電気メッキ等を施すことも試
みられているが、前者のアルマイト処理によるものは、
実用に供した場合当初の段階では比較的良い結果を与え
ているが、数十万回の作動後にはアルマイト処理表面の
フッ素樹脂や二硫化モリブデン等のコーティング層は消
滅し、かつアルマイト層も殆ど消滅し、一部にはアルミ
ニウム地露出とカジリの発生が見られ、これ以上の作動
には耐えきれない状態であった。又、後者の無電解ニッ
ケルメッキ或いはクロム電気メッキ等のメッキ皮膜によ
る対策を施したものでは、初期特性は何とか鋳鉄ピスト
ン並であるが、数十万回程度の作動でメッキ皮膜の一部
が剥離したり、その部分でのアルミニウム材のカジリ、
焼き付き減少が見られ、これも実用に供するには問題が
あるものであった。
自動車やオートバイの機能の中では最重要な***品と
して慎重に配慮されなければならない重要機能であり、
これを解決するために種々の要求事項を満足するように
検討した。その概要は、軽量であること。熱伝導率
が良いこと。熱膨張係数がシリンダーハウジングの材
質とあまり変わらないこと。耐熱性が高いこと。耐
摩耗性が高いこと。機械的強度が高いこと。寸法精
度が高く、機械加工し易いこと。鍛造等の量産性がよ
く可能なこと等である。
配慮しながら鋭意検討した結果、ピストンの材質はアル
ミニウム合金とし、その合金の強度の増大と熱膨張率低
減、耐摩耗性の向上、耐熱性の向上を満足するため、少
なくともSiを0.4%から30%の範囲で添加成分の
一つとして含有せしめること、及び又はZn含有量2〜
10%の範囲で添加成分の一つとして含有せしめること
と、ピストンの形状に成形する方法として、鋳造、鍛造
(冷間鍛造、熱間鍛造何れも含む)、ダイカスト、切削
等、いずれの方法によってもよいが、特に冷間鍛造法は
寸法精度が良く廉価であるため一層好ましいことを見出
した。ここにSiが0.4%未満では、直接の析出物と
して、あるいは金属間化合物(Mg2 Si等)等とし
て、十分に存在し得ず、機械的強が不十分となり、又、
亜鉛含有アルミニウム合金においても、Znが2%未満
ではやはり十分な量の金属間化合物(MgZn2 等)を
生成できず、一方、Si,Zn共に上限を超えて多過ぎ
ると、鍛造等による成形加工が全く不可能となる。又、
Si,Znが多過ぎると成形性の他、アルマイト性が低
下してくる。又、更に表面処理としては、20μm〜1
00μmの厚さのアルマイト皮膜を設けることにより、
耐摩耗性、耐熱性、放熱性、潤滑性、寸法精度等に優れ
たものとすることができる。アルマイト皮膜が20μm
未満では耐摩耗性が不足であり、100μmを超えて厚
いと放熱性や寸法精度等で好ましくない。
デン酸アンモニウム0.1〜11.0%濃度水溶液で先
に作ったアルマイトを陽極側として、0.05〜1Am
p/dm3 の定着電流密度で電解を行い、その結果、潤
滑性モリブデン硫化物をアルマイト皮膜の活性層の直上
から皮膜表面まで、十分に析出させる。なお、更に前記
モリブデン硫化物を含浸したアルマイト皮膜の表面を1
0μm前後だけ超精密研削例えばセンタレス研磨を行う
ことにより、アルマイト皮膜の特性とモリブン硫化物の
潤滑性を喪失することなく、真円度、寸法精度を向上さ
せ、かつ、硬度も高く、摩擦係数も十分に低い最適なア
ルマイト研磨表面とすることができ、ブレーキ用ピスト
ンとして相応しい特性のものが得られることを見出し
た。
レーキ用ピストンの一例の一部切断斜視図であり、図1
(イ)の全体図においてピストン本体の素材は、少なく
ともSiを1%から30%の範囲で添加成分の一つとし
て含有するアルミニウム合金性のピストン成形体21
で、その外表面は硬質アルマイト皮膜22が設けられ、
図1(ロ)の拡大図に見るように硬質アルマイト皮膜2
2の微細孔23にはテトラチオモリブデン酸アンモニウ
ム水溶液による2次電解によりモリブデン酸硫化物が含
浸24されている。そして、その表面は10μm以内の
深さまで精密研削をされ、真円度、寸法精度を高め、表
面硬度を増大し、潤滑性物質であるモリブデン硫化物を
安定して保持するようになっている。
て構成したブレーキの一例で4輪車のブレーキマスター
シリンダーの断面図を示す。、1は補正孔、2は入口
孔、3は流入孔、4は通路、5はプッシュロッド、6は
プッシュロッド継手、7はラバーブーツ、8はスナップ
リング、9はスラストワッシャー、10はピストン、1
1はマスターラバーピストン、12は二重逆止め弁、1
3はマスターシリンダーハウジングである。
は、けい素含有アルミニウム合金及び又は亜鉛含有アル
ミニウム合金であって、Si含有量が0.4〜30%の
ものが強度、高温耐熱性、成形加工性、アルマイト処理
性の点から最適であり、更に亜鉛を2〜10%含むアル
ミニウム合金について同様の利点を上げることができ
る。上記のSi含有アルミニウム合金材料としては、J
IS6000系、4000系はもとより、AC1A,A
C2A,AC2B,AC3A,AC4A,AC4B,A
C4C,AC4D,AC8A,AC8B,AC8Cある
いはADC1,ADC3,ADC6,ADC7,ADC
10,ADC12に相当する類似のアルミニウム合金全
般を含むものである。一方、Znを2〜10%含むアル
ミニウム合金にはJIS7000系に類する合金があ
る。
用のブレーキ用ピストンと作製して比較試験を行なっ
た。比較試験として用いたピストンは以下に記載のもの
を用意した。 比較例1:FC10の鋳鉄製を用意した。 比較例2:AC4Bの鋳物製を用意した。 比較例3:比較例2に30μmのアルマイト処理をした
ものを用意した。 比較例4:比較例3を0.05%のテトラチオモリブデ
ン酸アンモニウム水溶液で処理してモリブデン硫化物を
含浸させたものを用意した。 比較例5:A6061−T6 材製を用意した。 比較例6:比較例5に30μmのアルマイト処理をした
ものを用意した。 比較例7:比較例5に0.05%のテトラチオモリブデ
ン酸アンモニウム水溶液で処理してモリブデン硫化物を
含浸させたものを用意した。 比較例8:比較例7をセンタレス研磨で10μm除去し
たものを用意した。 比較例9:比較例3に20μmのフッ素樹脂コーティン
グを施したものを用意した。 比較例10:比較例5に20μmのフッ素樹脂コーティ
ング層を設けたものを用意した。 比較例11:比較例1にカニゼンニッケルメッキを8μ
mめっきしたものを用意した。 実施例1は、AC4Bのアルミニウム合金の冷間鍛造品
の成形体厚さ50μmの硬質アルマイト皮膜を設けたも
のに、テトラチオモリブデン酸アンモニウム水溶液の2
次電解によるモリブデン硫化物を含浸させ、その表面を
10μm以内の範囲で超精密研削したピストンである。
金組成のアルミ材を用いて、ピストンを製造した場合の
比較試験を行なった。 比較例12:亜鉛系アルミニウム合金(Zn含有量3
%)に30μmのアルマイト処理したものを用意した。 比較例13:比較例12に0.05%のテトラチオモリ
ブデン酸アンモニウム水溶液で処理してモリブデン硫化
物を含浸させたものを用意した。 実施例2は、比較例13に記載したものを、その表面を
10μm以内の範囲で超精密研削したピストンである。
合金組成を用いて比較試験用の試料を作製し、比較試験
を行なった。 比較例14:A5052に相当するA5052FH材を
以て自由鍛造により、ピストンを成形した。 比較例15:比較例14のものに30μmのアルマイト
処理を施しピストンを製造した。 比較例16:比較例15のものに0.05%のテトラチ
オモリブデン酸アンモニウム水溶液で処理してモリブデ
ン硫化物を含浸させたものを用意した。 比較例17:上記比較例16のものをセンタレス研磨に
て表面部分を10μm除去したもの。
合金組成としてSiの添加範囲を下限を下回るものとし
た。 比較例18:Si0.3%(本発明の規定より少ない)
のアルミニウム材を以て自由鍛造により、ピストンを製
造した。 比較例19:比較例18のものに30μmのアルマイト
処理を施しピストンを製造した。 比較例20:比較例19のものに0.05%のテトラチ
オモリブデン酸アンモニウム水溶液で処理してモリブデ
ン硫化物を含浸させたものを用意した。 比較例21:上記比較例20のものをセンタレス研磨に
て表面部分を10μm除去したもの。
合金組成としてSiの添加範囲を上限を上回るものとし
た。 比較例22:Si33%材(本発明の規定より多い)を
以て自由鍛造により、ピストンを製造した。 比較例23:比較例22のものに30μmのアルマイト
処理を施しピストンを製造した。 比較例24:比較例23のものに0.05%のテトラチ
オモリブデン酸アンモニウム水溶液で処理してモリブデ
ン硫化物を含浸させたものを用意した。 比較例25:上記比較例24のものをセンタレス研磨に
て表面部分を10μm除去したもの。
料について、それぞれブレーキ作動を10万回毎にシリ
ンダーハウジングから取り出して、ピストンの表面の性
状の変化を観察し、焼き付き、ロックするまで或いは1
00万回まで作動させ、表1及び表2の結果を得た。
ート時点と全く同様な表面性で、無傷状態のもの、○
は、光沢が出てかつ表面に数本のスクラッチ筋が発生し
ているが、実用上問題のない状態のもの、△は光沢とと
もに、10本以上のスクラッチが発生し、2点以内のア
ルミニウム地露出等が現れ、スクラッチも手触りで検知
でき、実用限度に達した状態のもの、×は、既にアルミ
ニウム地露出が3箇所以上あり、一部明確な焼き付き状
態があり、多数の深い溝筋が発生し、ロック寸前の状態
のもので、使用不可能なものを示す。
ーキの作動回数100万回経過しても全く当初と同様な
性能を維持し、画期的であるが、比較例中比較例4でも
90万回、比較例8でも80万回、比較例17では50
万回、比較例20は40万回程度で到底本発明のように
100万回に耐えるものは得られないことが判った。
ができ、省エネに大きく貢献し、軽量化によって慣性力
(イナーシア)が低下するので微作動にも追随しやす
く、機能性が高くなり、潤滑材であるモリブデン硫化物
が皮膜に含浸されているため、シリンダハウジングとの
潤滑性が一段と向上し、耐摩耗性が向上するとともに、
気密性が安定に保たれ、微作動にも十分に可能を発揮す
ることができる。更に又、潤滑アルマイト層は数十ミク
ロンの密着性に優れた向き物であるためにフッ素樹脂や
めっきのように剥離することがなく、摩擦熱の放熱性も
高く、安定して機能することができる。
使用しているために、強度、耐摩耗性が大きく、熱変形
が極めて小さいものとなり、シリンダーハウジングとの
気密性が大きく、熱変形が極めて小さいものとなり、シ
リンダーハウジングとの気密性が保たれる。又、この上
に潤滑性アルマイト層が存在するため、短時間では20
00℃の高温にも耐えることができ、従来の鋳鉄よりも
実質の耐熱性は飛躍的に向上する。又、この潤滑性アル
マイト層の硬さはアルミ合金地金の約3倍、鋳鉄の約2
倍固く成り、耐摩耗性も大きく向上する。更に又、アル
ミ合金材は非常に加工性、加工精度が良く、品質、生産
性共に良好である。
切断斜視図、(イ)はその組織を示す一部断面図。
スターシリンダーの縦断面図。
Claims (4)
- 【請求項1】 Si含有量0.4〜30%のけい素含有
アルミニウム合金及び又はZn含有量2〜10%の亜鉛
含有アルミニウム合金を用いたピストン成形体の表面
に、厚さ20〜100μmの硬質アルマイト皮膜が設け
られ、該アルマイト皮膜の微細孔にテトラチオモリブデ
ン酸アンモニウム水溶液の2次電解によるモリブデン硫
化物が含浸され、かつその表面が10μm以内の範囲で
超精密研削されてなることを特徴とするブレーキ用ピス
トン。 - 【請求項2】 ピストン成形体は鍛造法、鋳造法、ある
いはダイカスト法で成形されたものであることを特徴と
する請求項1記載のブレーキ用ピストン。 - 【請求項3】 Si含有量0.4〜30%のけい素含有
アルミニウム合金及び又はZn含有量2〜10%の亜鉛
含有アルミニウム合金を用いたピストン成形体の表面
に、陽極酸化処理により厚さ20〜100μmの硬質ア
ルマイト皮膜を設け、これをテトラチオモリブデン酸ア
ンモニウム水溶液中にて2次電解をして、該硬質アルマ
イト皮膜の微細孔内にモリブデン硫化物を含浸させ、続
いてこの表面を10μm以内の深さまで超精密研削を行
なうことを特徴とするブレーキ用ピストンの製造方法。 - 【請求項4】 ピストン成形体が冷間鍛造法により製造
されたものであることを特徴とする請求項3記載のブレ
ーキ用ピストンの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21387197A JPH1143798A (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | ブレーキ用ピストン及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21387197A JPH1143798A (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | ブレーキ用ピストン及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1143798A true JPH1143798A (ja) | 1999-02-16 |
Family
ID=16646406
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21387197A Pending JPH1143798A (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | ブレーキ用ピストン及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1143798A (ja) |
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- 1997-07-25 JP JP21387197A patent/JPH1143798A/ja active Pending
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