JPH03189430A - 金属基複合材料製ディスクブレーキロータ - Google Patents

金属基複合材料製ディスクブレーキロータ

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JPH03189430A
JPH03189430A JP32990089A JP32990089A JPH03189430A JP H03189430 A JPH03189430 A JP H03189430A JP 32990089 A JP32990089 A JP 32990089A JP 32990089 A JP32990089 A JP 32990089A JP H03189430 A JPH03189430 A JP H03189430A
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brake rotor
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aluminum alloy
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繁 市川
Joji Miyake
譲治 三宅
Hirohisa Miura
三浦 宏久
Mamoru Okamoto
守 岡本
Shoichi Tsuchiya
詔一 土屋
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、自動車等の車輌に組込まれるディスクブレー
キに係り、更に詳細には金属基複合材料製のブレーキロ
ータに係る。
[従来の技術] ディスクブレーキに組込まれるブレーキロータとして、
例えば特開昭60−89558号公報に記載されている
如く、アルミニウム合金よりなりパッドとの摺動面かF
e−Cr−C合金の如き耐摩耗性に優れた金属の被覆層
により郭定されたディスクブレーキロータが従来より知
られており、また例えば特開昭59−173234号公
報に記載されている如く、アルミニウム合金をマトリッ
クスとしセラミック繊維等を強化材とする金属基複合材
料よりなるディスクブレーキロータが従来より知られて
いる。
[発明が解決しようとする課題] しかし上述の前者のディスクブレーキロータに於ては、
被覆層を構成する金属の熱膨張率がブレーキロータの本
体を構成するアルミニウム合金の熱膨張率よりも小さい
ため、ディスクブレーキの作動によりブレーキロータが
冷熱サイクルに付されると、ブレーキロータ本体と被覆
層との間の熱膨張量の差に起因して被覆層中又は被覆層
と本体との間の界面にクラックが発生したり被覆層が本
体より剥離することかある。また上述の後者のブレーキ
ロータに於ては、パッドとの摺動面の耐摩耗性が不十分
であり、そのためブレーキロータが早期に摩耗劣化し易
いという問題がある。
本発明は、従来のブレーキロータに於ける上述の如き問
題に鑑み、従来のブレーキロータよりも耐久性に優れた
金属基複合材料製のブレーキロータを提供することを目
的としている。
[課題を解決するための手段] 上述の如き目的は、本発明によれば、アルミニウム合金
をマトリックスとし前記アルミニウム合金よりも熱膨張
率が小さい無機材料を強化材とし前記強化材の体積率か
10〜50%である金属基複合材料よりなり、パッドと
の摺動面が前記アルミニウム合金よりも熱膨張率の小さ
い耐摩耗性被覆層により郭定されたディスクブレーキロ
ータによって達成される。
[発明の作用] 本発明によれば、ブレーキロータ本体が金属基複合材料
にて構成されることにより本体の強度等が確保され、パ
ッドとの摺動面が耐摩耗性被覆層により郭定されること
によりパッドとの摺動面の耐摩耗性か確保され、更には
ブレーキロータ本体がアルミニウム合金をマトリックス
とし該アルミニウム合金よりも熱膨張率か小さい無機材
料を強化材とし強化材の体積率が10〜50%に設定さ
れた金属基複合材料にて構成され、これにより本体がア
ルミニウム合金にて構成される場合に比して被覆層と本
体との間の熱膨張量の差が低減され、これにより被覆層
や被覆層と本体との間にクラ・ツクが発生したり被覆層
が本体より剥離したりすることが効果的に防止される。
尚本発明に於て使用される強化材は、マトリ・ソクスを
構成するアルミニウム合金よりも熱膨張率が小さい任意
の無機材料であってよいが、特にアルミナ(Alり03
)、炭化ケイ素(S i C)、窒化ケイ素(Si:+
Na)の如くマトリ・ソクスよりも体積比熱か大きく分
散強化性能に優れた物質であることか好ましい。
また強化材の形態は繊維(ウィスカを含む)や粒子等か
あってよく、その大きさは繊維である場合には平均繊維
径0.1〜10μm1特に0.1〜5μm、平均繊維長
10μm〜10mm、特に2Oμω〜5mmであること
か好ましく、粒子の場合には平均粒径0,1〜500μ
m1特に3〜100μmであることが好ましい。
後述の如く、強化材の体積率の増大につれて複合材料の
熱膨張率が低下し、強化材の体積率が10’、c+未満
の場合にはクラックの発生を十分に防止することができ
す、逆に強化材の体積率が50%を越えると強化材成形
体が脆くなり、成形体をロータ本体の形状に加工するこ
とが困難になり、また鋳造後に於けるロータ本体の仕上
加工に於て工具の摩耗劣化か激しくなる。従って強化材
の体積率は10〜50%、特に20〜40%であること
が好ましい。
また本発明に於て使用される耐摩耗性被覆層を構成する
物質もアルミニウム合金よりも熱膨張率が小さくパッド
との摺動面の耐摩耗性を確保し得る任意の物質であって
よく、例えばFe−Cr合金、Fe−Cr−C合金、F
 e−Cr−C−Cu合金、及びこれらに硬質粒子が分
散された複合材料等であってよい。
更に本発明に於けるブレーキロータの本体を構成する金
属基複合材料及び被覆層を構成する物質の間の熱膨張率
(線膨張率)の差は7.0XIO−6/℃以下、特に4
.  OX 10”−6/’C以下であることが好まし
い。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
[実施例コ 実施例1 第1図は本発明によるディスクブレーキロータをその軸
線を通る平面に沿って切断して示す解図的断面図である
図に於て、10はブレーキロータを全体的に示しており
、該ロータはディスク部14と)1ブ部16とよりなる
ロータ本体12を含んでいる。デイ・スフ部14は二つ
の円環板状部18及び20と、径方向に延在し周方向に
互いに隔置され板状部18及び20を互いに一体に接続
する複数個のリブ部22とよりなっている。図示の実施
例に於ては、ロータ本体12はアルミニウム合金(JI
S規格6061)をマトリックスとし、体積率20%の
SiC粒子(平均粒径10μIm)を強化材とする複合
材料にて構成されており、その熱膨張率は17.5 X
 10−6/℃である。
板状部18及び20は耐摩耗性被覆層24により被覆さ
れており、該被覆層は図には示されていないパッドとの
摺動面26を郭定している。図示の実施例に於ては、3
0wt%Cr、50wt%Cu。
微少量のN1、S iSC,Mn5S、残部Feなる組
成を有するFe−Cr−Cu合金よりなっており、その
厚さは300μmであり、その熱膨張率は14 X 1
0−6/’Cである。
尚この実施例のブレーキロータは以下の如く形成された
。まず真空中にてアルミニウム合金溶湯中にSiC粒子
を投入し、特殊な形状のプロペラにて撹拌混練し、低圧
鋳造により所定の形状に鋳造し、その鋳物に対し機械加
工を行ってロータ本体を形成した。次いでロータ本体の
板状部に対し電流2 o o A、電圧30V、圧縮空
気圧力80  psi(5,6kg/ cd ) 、溶
射距離150■の溶射条件にてFe−Cr−Cu合金を
溶射し、溶射層の表面を研削により仕上げ加工した。尚
ロータの外径は24011mであり、ディスク部の厚さ
は22mmであった。
また比較の目的でブレーキロータ全体が熱膨張率23.
 6 x 10−”/”Cのアルミニウム合金(JIs
規格6061)よりなる同−形状及び寸法のブレーキロ
ータを形成した。
次いでこれらのブレーキロータについてブレーキダイナ
モ試験機を使用し、慣性質量4kg f・m’s”  
タイヤの有効半径0.287m、JASO−C406−
82の第一フェートリカバリ試験及び第二フェードリカ
バリ試験にて耐久性の評価試験を行った。
その結果比較例のブレーキロータに於てはパッドとの摺
動面に多数の細かいクラックが発生したのに対し、実施
例のブレーキロータに於てはクラックの発生は全く認め
られなかった。尚この試験ニ於けるロータの最高到達温
度は570’Cであった。
実施例2 強化材として体積率40%のSiCウィスカ(平均繊維
径0.5μm1平均繊維長35μ+りが使用され、ロー
タ本体を構成する複合材料の熱膨張率か16.  OX
 10=/℃に設定され、耐摩耗性被覆層を構成する物
質として40vt%Cr %30wt0ciCu、微少
量のNi、Si、C,Mn。
N1残部Feなる組成を有するFe−Cr−Cu合金か
使用され、その熱膨張率が12X10−6/℃に設定さ
れた点を除き、実施例1の場合と同一の要領及び条件に
てブレーキロータを形成し、該ブレーキロータについて
実施例1の場合と同一の要領及び条件にて耐久試験を行
った。
その結果この実施例の場合にもクラックの発生は全く認
められなかった。
以上に於ては本発明を二つの実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例か可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。
例えば第2図はアルミニウム合金(JISffl格60
61)をマトリックスとし種々の物質を強化材とする複
合材料について強化材の体積率と複合材料の熱膨張率と
の間の関係を示している。内因に於て、SiCは強化材
が平均粒径10μmのSiC粒子であることを意味し、
Al、03は強化材が平均繊維径3μm、繊維長0.5
〜3rarAのアルミナ繊維であることを意味し、Si
3N4は強化材が繊維径0.1〜1,6μm1繊維長5
〜200μmのSi3N4ウィスカであることを示して
いる。また耐摩耗性被覆層を構成する物質として使用さ
れる合金の熱膨張率は一般にl0XIO−6〜15 X
 10−6/’C程度であるので、耐摩耗性被覆層に使
用される合金の熱膨張率と複合材料の熱膨張率との差が
7xlO−6/’C以下、好ましくは4×10−6/℃
以下となるよう強化材の種類及びその体積率が適宜に設
定されてよい。
[発明の効果] 以上の説明より明らかである如く、本発明によれば、ブ
レーキロータ本体が金属基複合材料にて構成されること
により本体の強度等が確保され、パッドとの摺動面が耐
摩耗性被覆層により郭定されることによりパッドとの摺
動面の耐摩耗性が確保され、更にはブレーキロータ本体
かアルミニウム合金をマトリックスとし該アルミニウム
合金よりも熱膨張率が小さい無機材料を強化材とし強化
材の体積率が10〜50%に設定された金属基複合材料
にて構成され、これにより本体がアルミニウム合金にて
構成される場合に比して被覆層と本体との間の熱膨張量
の差が低減され、これにより被覆層や被覆層と本体との
間にクラックが発生したり被覆層が本体より剥離したり
することが効果的に防止されるので、従来に比してブレ
ーキロータの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるディスクブレーキロータの一つの
実施例をその軸線を通る平面に沿って切断した断面を示
す解図的断面図、第2図は強化材の体積率と複合材料の
熱膨張率との間の関係を示すグラフである。 10・・・ブレーキロータ、12・・・ロータ本体、1
4・・・ディスク部、16・・・ハブ部、18.20・
・・板状部、22・・・リブ部、24・・・耐摩耗性被
覆層、26・・・パッドとの摺動面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルミニウム合金をマトリックスとし前記アルミニウム
    合金よりも熱膨張率が小さい無機材料を強化材とし前記
    強化材の体積率が10〜50%である金属基複合材料よ
    りなり、パッドとの摺動面が前記アルミニウム合金より
    も熱膨張率の小さい耐摩耗性被覆層により郭定されたデ
    ィスクブレーキロータ。
JP32990089A 1989-12-20 1989-12-20 金属基複合材料製ディスクブレーキロータ Expired - Fee Related JPH0723735B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011112211A (ja) * 2009-11-30 2011-06-09 Akebono Brake Ind Co Ltd ブレーキ用ディスクロータ
TWI395634B (zh) * 2010-05-13 2013-05-11 Nat Univ Chin Yi Technology 滑動位移機具及其襯墊的表面處理方法

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