JPS6288830A

JPS6288830A - デイスクロ−タ

Info

Publication number: JPS6288830A
Application number: JP22806685A
Authority: JP
Inventors: Shinji Oishi; 大石　真治; Joji Miyake; 譲治三宅; Kenji Kakihara; 柿原　健治; Makoto Ozawa; 誠小沢; Shigeru Ichikawa; 繁市川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-10-14
Filing date: 1985-10-14
Publication date: 1987-04-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はディスクブレーキに使用されるディスクロータ
（ブレーキディスク）に関し、詳しくは金属製ディスク
ロータの少なくとも摺動面に耐摩耗性、耐熱性材料から
なる溶射層が形成されたディスクロータに関する。

〔従来の技術〕

自動車等のブレーキとしてディスクブレーキが多用され
ている。このディスクブレーキの構成部品の一つがディ
スクロータであり、ディスクブレーキで制動作用をさせ
るためにパッドが押しつけられる円板状の部品である。

このディスクロータは、比較的大きな部品であり、従来
はアルミニウム合金、鋳鉄、鋼等の金属を用いて本体を
作製し、パッドが当接する摺動面に鉄系材料等をプラズ
マ溶射して耐摩耗性、耐熱性等の特性を持たしていた（
例えば、ｌ　Ｉｄｇｓｔｒｉａｌ　Ｈｅａｔｉｎｇ　：
　１９８５年２月刊、Ｐ４５）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記溶射層は、その製造上４％〜８％の気孔
を有する。この溶射層の表面に形成された気孔により、
摺接するディスクパッド（以下、単にパッドという）の
表面が削られやすくなり、削り取られたあるいは欠は落
ちたパッドの一部が溶射層の気孔に入り込む。すると、
パッド成分中に含まれている樹脂やゴムダスト等の有機
成分が摩擦熱等により溶け、ディスクロータ表面上に有
機成分系の潤滑膜が形成されるに至る。この結果、摩擦
係数の低下を引き起こすという問題があった。

また、制動時、ディスクロータとパッドの圧接により発
生する摩擦熱は、溶射層、ディスクロータ本体を経由し
て外部に放出されるが、気孔が存在すると熱伝導性が阻
害される。この結果、ディスクロータの表面温度が過度
に上昇し、ディスクロータが熱変形したり、ヘアークラ
ックが発生することがある。

そこで、溶射層の表面の気孔をなくすことにより、摩擦
係数の低下を防止すると共に、熱伝導性を改善する工夫
が望まれていた。

〔問題点を解決するための手段〕

Ｌ記問題は、次に述べる本発明のディスクロータによっ
て解決される。

即ち、本発明のディスクロータは、少なくとも摺動面に
耐摩耗性、耐熱性材料からなる溶射層が形成されたディ
スクロータであって、前記溶射層の表面には、気孔のない再溶融層が３０μｍ
〜２００μｍ形成されていることを特徴としている。

本発明において、ディスクロータ本体の材料としてはア
ルミニウム合金、鋳鉄、鋼等の金属を用いることができ
、ディスクロータはこれらを用いて鋳造、プレス、機械
加工等の適宜手段で成形される。

この金属製ディスクロータの少なくとも摺動面には、耐
摩耗性、耐熱性に優れた材料からなる溶射層が形成され
る。ここで、耐摩耗性、耐熱性に優れた材料としては、
例えばＦｅ−Ｃｒ系合金、Ｎｊ系合金、ＣＯ系合金等を
用いることができる。

このＦｅ−Ｃｒ系合金としては、重量％でクロム：１０
％〜４０％、炭素：１％〜８％、モリブデン、ニッケル
、タングステン、ボロン、珪素のうちの１種もしくは２
種以上の合計：５％〜２０％および残部鉄からなる組成
のものが好ましい。

ここで、クロムは炭素と結合して硬いクロム炭化物を生
成させ耐摩耗性を向上させるために添加する。このクロ
ムを１０％〜４０％としたのは、１０％未満では所望の
耐摩耗性が十分得られず、一方４０％を超えると耐熱衝
撃性が低下し、かつ経済上好ましくないからである。

また、炭素はタングステン、モリブデン等と結合して炭
化物を形成し、耐摩耗性を向上させるために添加する。

この炭素を１％〜８％としたのは、１％未満では所望の
耐摩耗性が得られず、一方８％を超えると耐衝撃性が低
下するからである。

モリブデン、ニッケル、タングステン、ボロン、珪素は
、耐摩耗性および耐熱性を向上させるために添加する。

ここで、これらの合計を５％〜２０％としたのは、５％
未満では所望の耐摩耗性、耐熱性が得られず、また２０
％を超えると経済上好ましくないからである。

このＦｅ−Ｃｒ系合金等は、溶射によりディスクロータ
の摺動面に被着されるが、特にプラズマ溶射が密着性等
の関係で望ましい。

ディスクロータの摺動面に被着された溶射層は、溶射層
の特徴として通常４％〜８％の気孔を有する。この気孔
の害を防ぐために、溶射層の上に再溶融層を形成する。

この再溶融層は、溶射層の表面に高密度エネルギ源を用
いて高密度エネルギを照射し、溶射層のうち表面から３
０μｍ〜２００μｍの範囲を再溶融することにより形成
される。

このとき、再溶融層は残りの溶射層およびディスクロー
タ本体により瞬時に冷却される。再溶融層の厚さを３０
μｍ〜２００μｍとしたのは、３０μｍより薄いと車両
寿命を満足する十分な耐久性が得られないためであり、
２００μｍより厚＜シても耐久性の面ではそれ以上の向
上が得られないばかりか、逆に再溶融時の高密度エネル
ギ源のパワーアップが必要となり、更には再溶融層にク
ラックが発生したり、へこみ等のビード欠陥が生じるた
めである。なお、上記高密度エネルギ源としては、レー
ザ、ＴＩＧアーク、プラズマアーク等を用いることがで
きる。

、ディスクロータの溶射層の表面を再溶融後、研磨を行
い、所定形状、所定寸法に仕上げる。

〔作用〕

本発明によれば、ディスクロータ本体に形成された溶射
層の表面が再溶融される。この結果得られた再溶融層は
、気孔が消失しているので、気孔の存在に起因する摩擦
係数の低下が大幅に抑えられる。

また、気孔の数が減少するので、熱伝導率の低下が抑え
られ、ディスクロータの熱変形やクランクの発生が防止
される。

更に、表面の再溶融層は溶射層より緻密な組織となって
おり、耐久性が向上する。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。

ここで、第１図は本発明の実施例に係るディスクロータ
の概略構成図、第２図は第１図のＺ部拡大図、第３図は
本発明および比較例で得られたディスクロータの減速度
と摩擦係数の関係を示すグラフである。

まず、ねずみ鋳鉄（ＪＩＳ　　Ｆｅ１２）を用いて、外
径２５０＋ｎのディスクロータ本体１を鋳造した。得ら
れたディスクロータ本体１の摺動面に、重量％でＦｅ：
３６％、Ｃｒ：５０％、Ｃ：４％、Ｍｏ：１０％の混合
粉末を、厚さ０．３　ｍとなるようにプラズマ溶射した
。次いで、溶射層２にパルスＴＩＧアークを用いて高密
度エネルギを照射し、溶射層表面の再溶融を行った。こ
のとき、再溶融処理は、処理部にシールドガスとしてア
ルゴンガスを毎分２５１流し、ディスクロータを毎分ｌ
／８回転で回転させつつ、トーチを毎秒６酊で半径方向
に往復移動させ、ベース電流：３０Ａ、ピーク電流：５
０Ａで行った。再溶融処理後、仕上げ加工を施した。こ
の結果、第１図に示すディスクロータＡが得られた。第
１図、第２図にお−いて、３が再溶融層である。なお、
第２図に示すように、溶射層２には従来と同様に気孔４
が存在するものの、再溶融層３には気孔４は全く認めら
れなかった。

（第１比較例）実施例と異なる点は、再溶融処理することなく、ディス
クロータの摺動面に溶射層を形成した段階で完成品とし
たことにあり、他は実質的に実施例と同様にしてディス
クロータＢを製造した。

（第２比較例）実施例と異なる点は、溶射も再溶融処理も行うことなく
、ディスクロータを鋳造して仕上げ加工した段階で完成
品としたことにあり、他は実質的に実施例と同様にして
ディスクロータＣを製造した。

（比較試験）実施例と比較例で得られたディスクロータＡ、Ｂ、Ｃを
用い、次の条件で評価試験を行った。

即ち、相手材としてセミメタリック系のパッドを使用し
、速度５Ｑｋｍ／Ｈとしたものを減速度０．３Ｇで３０
回制動した後、効力試験中の摩擦係数を測定した。この
とき、効力試験は、速度１）００ｋ／Ｈとしたものを、
減速度０．１Ｇ、０．３Ｇ。

０．４５Ｇ、０．６Ｇ、０．８Ｇで制動することにより
行った。この結果を第３図に示す。

第３図より明らかなように、本実施例のディスクロータ
Ａ（図ではＡで表示、以下同様）の摩擦係数は、溶射の
みの場合に比べ格段に大きくなっており、溶射処理をし
ない鋳鉄地のものと略同じ値を示していることが判る。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲内において種々の実施態様を包含するものである。

例えば、実施例では再溶融処理の熱源としてパルスＴＩ
Ｇアークを用いる例を示したが、レーザやプラズマアー
ク等の他の高密度エネルギ源を用いてもよい。

また、溶射層の厚さをできる限り薄くすればする程、熱
伝導率を向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上より、本発明のディスクロータによれば、以下の効
果を奏する。

（イ）従来の溶射処理を施したディスクロータに比べ、
摩擦係数の低下が大幅に抑制される。

（ロ）溶射層の気孔の数が少なくなるため、熱伝導率が
向上し、熱変形やビード欠陥が減少する。

（ハ）再溶融層は溶射層より緻密なため、耐久性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るディスク口−タの概略構
成図、第２図は第１図のＺ部拡大図、第３図は本発明および比較例で得られたディスクロータ
の減速度と摩擦係数の関係を示すグラフである。ｌ−・−・−ディスクロータ本体２−・−溶射層３・・−・−・再溶融層４・−−一−−−気孔Ａ−・・−・・ディスクロータ出願人　　トヨタ自動車株式会社第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも摺動面に耐摩耗性、耐熱性材料からな
る溶射層が形成されたディスクロータであって、前記溶射層の表面には、気孔のない再溶融層が３０μｍ
〜２００μｍ形成されていることを特徴とするディスク
ロータ。