JPH022493B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はデイスクブレーキ、詳しくは、デイス
クロータの防錆効果を改善しつつその作動特性を
改良したデイスクブレーキに関する。

（従来技術） 一般に、自動車その他の車両が海外へ輸出され
るときは、船舶により輸出相手国に輸送されるこ
とが多い。この場合、工場で出来上つた車両はま
ず積出港近くの置場に保管され、次に輸送船舶に
船積されて輸出相手国迄航海を続け、さらに相手
国の積上港近くの置場に再び保管され、それから
相手国のユーザーに引き渡されることになる。

しかしながら、このような車両がデイスクブレ
ーキを採用している場合、そのデイスクブレーキ
のデイスクロータは通常鉄系材料により形成され
ていること、積出港近くの置場の空気は多量の塩
分を含んでいること、輸送船舶内は高温多湿であ
る場合が多いこと、さらに積出港および積上港近
くの置場での保管期間および相手国までの航海期
間の合計が全く予期できない事情により極めてま
れではあるが数ケ月に及ぶこの等のために、前記
デイスクロータは錆を発生することがある。この
ような従来のデイスクブレーキとしては、「ニツ
サンローレルサービス周報」第162頁（昭和55年
11月、日産自動車株式会社発行、第429号）に記
載されたものがある。デイスクロータに錆が発生
した場合、デイスクロータの裏表のパツドに近接
する部分とその他の部分とでは錆の程度が異な
る。このようにデイスクロータに程度の異なる錆
が発生すると、車両を走行させてデイスクブレー
キを作動させた場合に制動トルクのトルク変動を
生ずる。これはジヤダー現象と呼ばれ、乗員の円
滑な制動感覚を阻害する好ましくない現象であ
る。このような錆の発生に対しては、デイスクロ
ータの表面に通常の車体塗装の下地に防錆用に用
いられるリン酸塩被膜すなわちFe−Me−Ｐ系を
主体とする化合物層を形成することが考えられ
る。

他方、高負荷に耐え、その寿命を延長せしめる
パツドとしてセミメタリツク摩擦材が近年注目さ
れ、実用化され始めている。特に、セミメタリツ
ク摩擦材は、有機系の石綿より熱的に安定な無機
質、金属質が多く配合されているため、熱安定性
が良好、耐摩耗性が有機系の1/3〜1/10で非常に
優れている。ノイズが出にくい、ウオーターフエ
ードが良好等の特長を有している。

（発明の目的） しかしながら、このようなセミメタリツク摩擦
材を用いたハウジングは、オフライン後の制動開
始当初においてはデイスクロータとの接触面積が
小さく、デイスクロータの表面に前記のような化
合物層が形成されている場合には、特に制動開始
当初における摩擦係数が著しく低下してその制御
機能に支障を来すおそれがあるという問題点を生
ずる。

そこで本発明は、パツドの表面に多数の溝筋を
形成し、その溝筋の上に樹脂コーテイングを形成
することにより前記問題点を解決することを目的
とする。

（発明の構成） 本発明に係るデイスクブレーキは、車輪側部材
に固定され鉄系材料により形成されたデイスクロ
ータと、車体側部材に係合し前記デイスクロータ
を挾圧することにより前記車輪を制御する一対の
パツドと、を備え、前記デイスクロータの表面に
Fe−Me−Ｐ系を主体とする化合物層を形成し、
前記パツドにセミメタリツク摩擦材を用い、この
パツドの表面に前記デイスクロータを挾圧する際
にデイスクロータの表面から脱落した前記化合物
の粉末が一時集積するようなデイスクロータの回
転軌道とほぼ同じ方向の溝筋を形成し、この溝筋
が形成された前記パツドの表面に樹脂コーテイン
グを形成したことを構成としている。

このような構成すなわち技術的手段によれば、
セミメタリツクのパツドのデイスクロータとの接
触面積が大きくなつて“なじみ”が出来るまで、
セミメタリツクよりも摩擦系数の大きな樹脂コー
テイング層がデイスクロータと摺接することによ
り、制動開始当初における摩擦係数を増大せしめ
て所定の制御機能を発揮することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図、第２図は、本発明に係るデイスクブ
レーキの一実施例を示す図である。

まず、構成を説明すると、第１図において、１
はデイスクブレーキであり、２は図外の車輪側部
材に固定されて図中下方にその軸線を有し、鉄系
材料により形成されたデイスクロータである。デ
イスクロータ２の裏表両側の摺動面２ａの近傍に
は一対のパツド３が配置されている。パツド３の
一方はキヤリパ４の一端部に形成された液圧手段
５を構成するピストン７のデイスクロータ２側端
に固定されており、パツド３の他方はキヤリパ４
の他端部に形成されたアーム８に系合支持されて
いる。パツド３はスチールフアイバを主成分とし
その他樹脂、摩擦充填材等を含んだセミメタリツ
ク摩擦材（例えば日立化成社のHP−12）により
形成されている。キヤリパ４は図外の車体に係合
支持されており、デイスクブレーキ１が作動しな
いときには一対のパツド３がデイスクロータ２の
摺動面２ａと略等間隔で離隔し、デイスクブレー
キ１が作動しいるときには一対のパツド３が摺動
面２ａに等圧力で当接してデイスクロータ２を挾
圧できるようになつている。一対のパツド３がデ
イスクロータ２を挾圧することにより、車輪を制
動、すなわち車両を制動することができる。第２
図に示すように、デイスクロータ２の表面には
Fe−Me−Ｐ系を主体とする化合物層が形成され
ており、デイスクロータ２との境界面には厚さｔ
が1.7μ以上のリン酸鉄化合物層、さにその上には
厚さ（Ｔ−ｔ）（Ｔは４〜8μ）のリン酸化合物層
が形成されている。このようなFe−Me−Ｐ系を
主体とする化合物層をデイスクロータ２の表面に
形成するための処理方法としては、別表に示すよ
うに、以下のようなものが考えられる。

まず、ケイ酸ソーダを主成分とするPH12以上の
強アルカリクリーナ（たとえば日本パーカライジ
ング社の「FC−4360」、濃度20ｇ／）中におい
て50〜70℃の温度で10分間「脱脂」を行う。次に
室温で0.5分間「水洗」をした後、濃度10〜20％
のHCl溶液（Fe30ｇ／含有）中に室温で0.5分
間「酸洗」を行う。次に室温で0.5分間「水洗」
した後、コロイド状チタン塩を主成分とする表面
調整剤（たとえば日本パーカライジング社の「パ
ーコレンＺ」、濃度３ｇ／、チタン濃度50〜
100PPM）中において室温で0.5分間「表面調整」
を行う。その後、亜鉛、リン酸を主成分としてエ
ツチング剤としてニツケルを少々含む化成処理液
（たとえば日本パーカライジング社の「パーカ210
番」、濃度TA13〜14Pt、Fe3.5ｇ／含有）中に
おいて、95〜99℃の温度で５分間「被膜化成」を
行い、デイスクロータ２の表面にリン酸鉄亜鉛を
含むリン酸亜鉛化合物層が形成される。「被膜形
成」の次は、室温で0.5分間「水洗」をした後、
さらに80℃の温度で0.5分間「湯洗」を行う。

また、第３図、第４図に示すように、パツド３
のデイスクロータ２の摺動面２ａに摺接する摺接
面３ａには溝筋３ｂが形成されており、この溝筋
３ｂにはパツド３がデイスクロータ２を挾圧する
際にデイスクロータ２の表面から脱落した前記化
合物の粉末が一時集積するようになつている。溝
筋３ｂの軌道は第３図に示すように略水平方向に
形成されているため、デイスクロータ２の回転方
向と溝筋３ｂの軌道方向とが一致することなくそ
れらは互いに適当にずれている。摺接面３ａの表
面粗さ、すなわち溝筋３ｂの深さは20〜40μの範
囲内に収められている。さらに、摺接面３ａに形
成された溝筋３ｂの表面には、第４図に示すよう
に、樹脂コーテイング６が形成されている。この
樹脂コーテイング６の成分は主にエポキシ変成の
フエノール樹脂であり、その塗布量は3.5〜12
mg／cm²である。

次に作用を説明する。デイスクロータ２の表面
にFe−Me−Ｐ系を主体とする化合物層を形成す
ることにより外観錆（赤錆）の発生は充分防止す
ることができる。このため、前記ジヤダー現象を
も有効に防止することができる。

また、パツド３の材料としてセミメタリツク摩
擦材を用いたために、高負荷に耐え、熱安定性が
良好、耐摩耗性の向上、ノイズを防止、ウオータ
ーフエードが良好等の特長を有するパッド３を有
することができる。

また、パツド３の摺接面３ａに、デイスクロー
タ２を挾圧する際にデイスクロータ２の摺動面２
ａから脱落した前記化合物の粉末が一時集積する
るような溝筋３ｂを形成し、さらにこの溝筋３ｂ
の軌道は第３図に示すように略水平方向に形成さ
れてデイスクロータ２の回転方向と一致すること
なく適当にずれているために、パツド３がデイス
クロータ２を挾圧する際にこの溝筋３ｂから前記
粉末が随時排出し易くなる。このため、その溝筋
３ｂに粉末がつまることなく摩擦系数μを大きく
することができる。このため、オフライン後の初
期制動（約50回前後）において摩擦系数μが甚だ
しく低下することを防止してその低下後の摩擦系
数μの早期回復を図ることができる。

また、摺接面３ａに形成されたこの溝筋３ｂの
表面に樹脂コーテイング６を形成したため、セミ
メタリツクのパッド３がデイスクロータ２とある
程度摺接してデイスクロータ２との接触面積が大
きくなり、いわゆる“なじみ”が出来るまで、セ
ミメタリツクよりも摩擦係数の大きな樹脂コーテ
イング層がデイスクロータ２と摺接することによ
り、制動開始当初における摩擦系数μを増大せし
めて所定の制動機能を発揮することができる。こ
の点について以下に詳しく説明する。

第５図はその表面に化合物層を形成してない未
処理ロータを用いて有機系のアスベストパツドと
セミメタリツクパツドとの摩擦系数μの変動状態
を比較したグラフであり、同図に示すように、ア
スベストパツドは制動開始当初から摩擦系数μが
大きく安定しているが（実線のグラフ）、セミメ
タリツクパツドは当初の摩擦系数μが低くなつて
いる（破線のグラフ）ことが分る。これは、当初
はセミメタリツクパツドにいわゆる“なじみ”が
出来ていないためであり、この上さらに、デイス
クロータ２の表面に化合物層を形成した防錆ロー
タを用いた場合には、第６図の実線のグラフに示
すように、摩擦系数μはさらに低下して0.2どこ
ろか0.15以下になつてしまい制動機能を著しく損
なうことになる。このため、防錆ロータを用いた
場合にはセミメタリツクパツドの表面粗度を大き
く（60〜100μ）すれば、第６図の破線のグラフ
に示すように、摩擦系数μが0.2以下にまで低下
することだけは防止できる。しかし、制動当初の
摩擦系数μは相変わらず下がつたままであるとと
もに、実際問題としてセミメタリツクパツドの表
面粗度をそのように大きくすることは研摩工具
（ダイヤモンドチツプ）の消耗が著しくなつて困
難であり、さらに、防錆ロータの防錆能力も著し
く劣化することとなる。そこで、セミメタリツク
のある程度粗した表面の上に樹脂コーテイングを
形成すると、未処理ロータを用いたデータではあ
るが、第７図に示すように、樹脂コーテイングを
形成した方のセミメタリツクパツド（実線のグラ
フ）は、それを形成してない方のセミメタリツク
パツド（破線のグラフ）に比べて制動当初から大
きな摩擦係数μが得られている。

また、防錆ロータを用いてセミメタリツクパツ
ド３の摺接面３ａに形成された溝筋３ｂの深さ
（表面粗さ）を20〜40μとし、その溝筋３ｂの上
に樹脂コーテイング６を形成した場合には、第８
図に示すように、制動開始後に一旦摩擦係数μが
低下するが、それでも0.3くらいで制動機能には
全く支障はない。しかし、溝筋３ｂの深さを20〜
80μとして樹脂コーテイング６を形成しない場合
には、第９図に示すように、制動当初は低下して
0.2くらいになつてしまい、中には0.15以下にな
るものまで出てくる。

次に、防錆ロータを用いてセミメタリツクパツ
ド３の摺接面３ａに樹脂コーテイング６を形成し
た場合であつて、この摺接面３ａの溝筋３ｂの深
さを５〜60μの間で変化させて得られたグラフを
示すと第１０図のようになる。60μの場合には制
動当初の摩擦係数μが0.2にまで低下してしまう。
5μの場合には制動当初の摩擦係数μは低下しな
いが除々に低下していつて0.2近くまでいき、そ
の後の所定値（この場合は0.45〜0.55くらい）へ
の回復が大幅におくれてしまう。これは、車両が
ユーザーに渡るときまでにデイスクブレーキが所
定の制動機能を回復し得ないこと意味する。溝筋
３ｂの深さが20〜40μの場合には、制動当初の摩
擦係数μは低下せず、後に少し低下することはあ
つても0.3以下にはならず、さらに所定値への回
復も早い。これは、防錆ロータ２の表面から化合
物層が脱落して、その粉末がパツド３の溝筋３ｂ
内に一時集積することにより摩擦係数μを少し低
下させているわけだが、この粉末は、溝筋３ｂの
深さやその軌道方向とも関連して、樹脂コーテイ
ング６が随時崩れて離脱していく際にともに溝筋
３ｂ内から排出されていくため、摩擦係数μはそ
れ程大きく低下することもなくその基準値への回
復も早くなつている。このときの樹脂コーテイン
グ６の塗布量は3.5〜12mg／cm²である。

また、パツド３の摺接面３ａに樹脂コーテイン
グ６を形成した場合であつても、樹脂コーテイン
グ６の厚さが少ない場合にはデイスクロータ２と
の摺動によりすぐはがれてしまい、樹脂コーテイ
ング６が無い場合と変わらないどころか、第１１
図の実線のグラフに示すように、実質面粗度が小
さくなつてかえつて摩擦係数μが若干低下するこ
ともある。また、樹脂コーテイング６の厚さが大
き過ぎる場合は、溝筋３ｂの深さが埋まつてしま
い、デイスクロータ２との摺接により樹脂コーテ
イング６が除去されてパツド３の素地と“なじ
む”まで時間がかかり、第１２図に示すように、
その間デイスクロータ２の化合物粉末とも競合し
て摩擦系数μが大きく低下したままなかなか上昇
せず、所定値に回復するまでに100回以上の制動
回数を要することとなつてしまう。

なお、以上のデータ測定条件は、慣性質量（フ
ロント負荷）約1400Kg、キヤリパ型式CL22V、
車両速度50Km／時、減速度0.3ｇ、制動前摺動面
温度100℃、比較用アスベストパツドは日清紡績
製NP−01（表面粗さ60μ）の通りである。

以上から、デイスクロータ２の摺動面２ａに
Fe−Me−Ｐ系を主体とする化合物層を４〜8μの
厚さで形成し、パツド３の摺接面３ａに深さ20〜
40μの溝筋３ｂを形成し、この溝筋３ｂの上に塗
布量3.5〜12mg／cm²の樹脂コーテイング６を形成
した場合が、第１０図に示すように、最もよい結
果を生ずることが分る。

なお、デイスクロータの表面にFe−Me−Ｐ系
を主体とする化合物層を形成できる処理方法であ
れば、本発明が採用した前記方法に限定する必要
はない。

また、リン酸系処理であれば本発明のようにリ
ン酸亜鉛化合物に限定する必要はなく、リン酸マ
ンガン、リン酸カルシウム等の化合物、あるいは
その他のリン酸系化合物であつてもよい。

それから、前記リン酸亜鉛化合物層を形成する
ための処理方法として、最後の「湯洗」の次に防
錆剤（たとえば日本パーカライジング社の「Ｐ−
4555」をうすめて（10〜30％くらいに）塗布して
もよい。このことにより摩擦係数μは制動回数が
最初の10回くらいの間で多少低下するがそれほど
は変わらず、他方、防錆剤無しの場合よりも赤錆
が発生するまでの時間が倍くらい長くなる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、車
両の保管期間中等車両がユーザーに渡るまでにデ
イスクロータに錆が発生して前記ジヤダー現象が
生ずるのを防止することができるとともに、セミ
メタリツク摩擦材を用いたパツドの特長を生かし
つつ、オフライン後のデイスクブレーキの制動開
始当初において摩擦係数が著しく低下してその制
動機能に支障を来すことを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るデイスクブレーキの断面
側面図、第２図は第１図におけるＡ部の部分拡大
断面図、第３図は第１図におけるパツドの−
矢視図、第４図は第３図における−部分断面
図、第５図は未処理ロータに対する有機系のアス
ベストパツドとセミメタリツクパツドとの摩擦係
数μの変動状態を比較したグラフ、第６図は防錆
ロータに対する表面粗度の小さい（20〜40μ）セ
ミメタリツクパツド（実線のグラフ）と表面粗度
の大きい（60〜100μ）セミメタリツクパツド
（破線のグラフ）との摩擦係数μの変動状態を比
較したグラフ、第７図は未処理ロータに対しその
表面に樹脂コーテイングを形成したセミメタリツ
クパツド（実線のグラフ）と樹脂コーテイングを
形成しないセミメタリツクパツド（破線のグラ
フ）との摩擦係数μの変動状態を比較したグラ
フ、第８図は防錆ロータに対するその表面粗度が
20〜40μでさらにその上に樹脂コーテイングを形
成したセミメタリツクパツドの摩擦係数μの変動
状態を示すグラフ、第９図は同じく防錆ロータに
対するその表面粗度が20〜80μでその表面に樹脂
コーテイングを形成しないいくつかのセミメタリ
ツクパツドの摩擦係数μの変動状態を示すグラ
フ、第１０図は防錆ロータに対しその表面に樹脂
コーテイングを形成したセミメタリツクパツドで
あつてその表面粗度が異なるものの摩擦係数μの
変動状態を比較して示すグラフ、第１１図は防錆
ロータに対しその表面に樹脂コーテイングを少な
目に形成したセミメタリツクパツド（実線のグラ
フ）と樹脂コーテイングを全く形成しないセミメ
タリツクパツド（破線のグラフ）との摩擦係数μ
の変動状態を比較して示すグラフ、第１２図は防
錆ロータに対しその表面に樹脂コーテイングを過
度に形成したセミメタリツクパツド（実線のグラ
フ）とその表面に樹脂コーテイングを形成しない
セミメタリツクパツド（破線のグラフ）との摩擦
係数μの変動状態を比較して示すグラフである。 １……デイスクブレーキ、２……デイスクロー
タ、３……パツド、３ａ……摺接面（表面）、３
ｂ……溝筋、６……樹脂コーテイング。

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車輪側部材に固定され鉄形材料により形成さ
   れたデイスクロータと、車体側部材に係合し前記
   デイスクロータを挾圧することにより前記車輪を
   制動する一対のパツドと、を備えた車両用デイス
   クブレーキにおいて、前記デイスクロータの表面
   にFe−Me−Ｐ系を主体とする化合物層を形成
   し、前記パツドにセミメタリツク摩擦材を用い、
   このパツドの表面に前記デイスクロータを挾圧す
   る際にデイスクロータの表面から脱落した前記化
   合物の粉末が一時集積するようなデイスクロータ
   の回転軌道とほぼ同じ方向の溝筋を形成し、この
   溝筋が形成された前記パツドの表面に樹脂コーテ
   イングを形成したことを特徴とする車両用デイス
   クブレーキ。