JPH03288029A - カーボンディスクロータ - Google Patents

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〉 本発明はカーボンディスクロータに関し、更に詳細には
車両等のディスクブレーキ等において使用されるカーボ
ンディスクロータに関する。

（従来の技術） 車両のディスクブレーキ等においては、従来、金属製の
ディスクロータ等が使用されてきた。

ところが、最近においては、車両の軽量化等の要請でデ
ィスクブレーキ等のディスクロータとして、炭素素材か
ら成るカーボンディスクロータが採用されつつある。

かかるカーボンディスクロータは、特公平１−５９４５
９号公報等において知られている様に、基材である炭素
マトリックス中に炭素繊維が強化材として分散・配合さ
れている。

（発明が解決しようとする課題〉 前記カーボンディスクロータは、軽量で且つ厚み方向の
膨張係数が金属製ディスクロータに比較して小さく、特
に車両や航空機のディスクブレーキの用途に適している
。

しかし、かかるカーボンディスクロータは耐磨耗性に劣
るため、ディスクブレーキに用いた場合、ディスクロー
タの交換頻度が従来の金属製ディスクロータに比較して
高くなる欠点がある。

また、カーボンディスクロータを用いたディスクブレー
キでは、ディスクロータの温度が約１００℃程度の低温
では充分な制動力が得られず、−船乗用自動車において
も、ディスクロータの温度を約２００℃以上の高温に維
持しないと充分な制動力が得られない。

このため、−旦何回かブレーキ操作をしてカーボンディ
スクロータの温度を高温に昇温しでも、走行中にカーボ
ンディスクロータが冷却され、ブレーキ操作時に充分な
制動力が得られない危険性がある。

そこで、本発明の目的は、耐磨耗性が改善され且つブレ
ーキ操作の際に充分な制動力が得れるカーボンディスク
ロータを提案することにある。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者は、前記目的を達成するには、優れた耐磨耗性
と畜熱性とを有するセラミックスの粉粒体を炭素マトリ
ックス中に分散・配合することが有効であると考えて検
討してみた。

しかしながら、カーボンディスクロータの耐磨耗性や畜
熱性を改善するためには、セラミックスの粉粒体を大量
に配合することを要し、カーボンディスクロータの製造
工程に問題が発生し易くなる。

更に、得られるカーボンディスクロータも、当初予定し
ていた物性とは異なるものになり易いことが判明した。

このため、本発明者は、セラミックスの粉粒体をカーボ
ンディスクロータの表面近傍に高濃度に分散　配合する
ことができれば、セラミックスの配合量を可及的に少な
くすることができると考え検討した結果、本発明に到達
した。

即ち、本発明は、車両用ブレーキ等に使用される、基材
が炭素によって形成されるカーボンディスクロータの横
断面において、該基材中に分散・配合されるセラミック
スの粉粒体が、ディスクロータの中央部近傍に比較して
、ディスクロータの表面近傍に高濃度に存在しているこ
とを特徴とするカーボンディスクロータにある。

尚、本発明においていう「粉粒体」とは、粉体及び粒体
を指称する。

（作用） 本発明のカーボンディスクロータを車両用ディスクブレ
ーキに使用すると、セラミックスの粉粒体が表面近傍に
高濃度に存在しているため、カーボンディスクロータ基
材の耐磨耗性を向上することができる。

しかも、高濃度にカーボンディスクロータの表面に存在
するセラミックスの粉粒体は、ブレーキ操作等の際に発
生する熱を効果的に蓄積し、ブレーキ操作を行わない走
行中にディスクロータを保温することができるため、ブ
レーキ操作時に充分な制動力を得ることができる。

また、基材中に分散・配合されるセラミックスの粉粒体
が分布をもっているため、基材中に配合するセラミック
ス粉粒体の量を可及的に少なくすることができる。

（実施例） 本発明を図面を用いて更に詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す正面図であり、車両用
ディスクブレーキのカーボンディスクロータを示す。

第１図において、カーボンディスクロータ１は、二種類
の長さを異にする炭素繊維が炭素マトリックス中に分散
・配合されている。即ち、長さが０１５〜０３■のショ
ートカット炭素繊維２・・と長さが４〜６ののロングカ
ット炭素繊維とによって炭素繊維群が構成されている。

このなかでショートカット炭素繊維２・・はカーボンデ
ィスクロータの全体にランダムに分散・配合されており
、他方、ロングカット炭素繊維３、・は、第２図に示す
様に、カーボンディスクロータ１の摩擦面に対して略水
平に配合されている。

これら炭素繊維は石油ピッチ系炭素繊維であても、ＰＡ
Ｎ系炭素繊維であってもよい。

尚、第２図は第１図のｘ−ｘ面における横断面の状態を
拡大して示す横断面図である。

本実施例においては、第２図に示す様に、炭素繊維と共
にセラミックス粉粒体４が分散・配合され、且つカーボ
ンディスクロータ１の表面近傍にセラミックス粉粒体４
が、中央部近傍に比較して、高濃度に存在している。

かかるセラミックスの粉粒体の径は、粉体の場合には１
〜５０μ（ミクロン）程度であり、粒体の場合には０．
０６〜１ｍ程度である。

また、セラミックスとしては、畜熱性を有するものであ
ればよく、例えばジルコニア（ＺｒＯ，）を主成分とす
るジルコニア系セラミックス、又はアルミナ（Ａ１２Ｏ
２）を主成分とするアルミナ系セラミックス等を挙げる
ことができる。

この様なセラミックス粉粒体４が高濃度に分散・配合さ
れている層の厚さは、１〜１５■程度で充分である。

本実施例のカーボンディスクロータは、次の様にして得
ることができる。

先ず、フィラメント状の炭素繊維を切断し長さを異にす
る短繊維を得た後、ショートカット炭素繊維をランダム
に配合しつつロングカット炭素繊維を摩擦面に対して略
平行に積層してブリフォムを形成する。

次いで、プリフォームを少量のセラミックス粉粒体を含
有するピッチに含浸せしめた後、プリフォームを加圧処
理してプリフォーム表面に主として付着しているピッチ
をブリフォルムの中心部近傍に移動させる。

更に、ピッチを含浸せしめた前記プリフォームを、セラ
ミックス粉粒体が高濃度に含有されているピッチに再度
含浸せしめた後、同様にブリフォムを加圧する。

この様にしてプリフォームをセラミックス粉粒体の含有
濃度を異にするピッチに順次に浸漬させ、セラミックス
粉粒体がプリフォーム表面近傍に偏在しているプリフォ
ームが得られる。

かかるプリフォームを加圧加熱して含浸せしめたピッチ
を炭素化又は黒鉛化等した後、第１図に示すディスクロ
ータの形状に底形する。

尚、プリフォームが浸漬されるピッチは、石炭系ピッチ
でも石油系ピッチでもよい。

得られるカーボンディスクロータは、その横断面におい
て、基材としての炭素マトリックス中に強化材としての
炭素繊維が分散・配合され、且つディスクロータの表面
近傍にセラミックス粉粒体が高濃度に分散　配合されて
いるものである。

このため、前記カーボンディスクロータを車両用ディス
クブレーキに使用すると、ブレーキ操作時等において作
用する磨耗に対してカーボンディスクロータの耐磨耗性
を向上することができ、カボンディスクロータの交換周
期を延長することができる。

また、ブレーキ操作時に発生する摩擦熱をセラミックス
粉粒体が蓄積することができ、ブレーキ操作することの
ない走行中においてもカーボンディスクロータを所定の
温度に維持することができるため、ブレーキ操作時に予
定している制動力を発揮することができる。

以上、述べてきた本実施例においては、車両用ディスク
ブレーキに使用されるカーボンディスクロータについて
説明してきたが、本実施例で使用するセラミックスによ
って耐磨耗性や畜熱性が向上されたカーボンディスクロ
ータは、航空機用ディスクブレーキのディスクロータに
も使用することができる。

（発明の効果） 本発明のカーボンディスクロータは、耐磨耗性が向上さ
れているため、交ｍ頻度を可及的に少なくすることがで
き、車両等の整備の負担を軽減することができる。

更に、カーボンディスクロータを用いたディスクブレー
キのブレーキ性能の向上も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は第１
図のｘ−ｘ面における横断面図を各々示す。 図において １・・　ディスクロータ、 ２・　・ショートカット炭素繊維、 ３・　　ロングカット炭素繊維、 ４　・　セラミックス粉粒体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両用ブレーキ等に使用される、基材が炭素によっ
   て形成されるカーボンディスクロータの横断面において
   、 該基材中に分散・配合されるセラミックス の粉粒体が、ディスクロータの中央部近傍に比較して、
   ディスクロータの表面近傍に高濃度に存在していること
   を特徴とするカーボンディスクロータ。