JPH04224884A - Composite rotor disc - Google Patents
Composite rotor discInfo
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- JPH04224884A JPH04224884A JP40801590A JP40801590A JPH04224884A JP H04224884 A JPH04224884 A JP H04224884A JP 40801590 A JP40801590 A JP 40801590A JP 40801590 A JP40801590 A JP 40801590A JP H04224884 A JPH04224884 A JP H04224884A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は複合型ローターディスク
に係り、特に軽量かつ高強度で、耐久性に優れ、自動車
用ディスクブレーキ機構等のローターディスクの軽量化
に有効な複合型ローターディスクに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite rotor disk, and more particularly to a composite rotor disk that is lightweight, has high strength, has excellent durability, and is effective in reducing the weight of rotor disks in automobile disc brake mechanisms and the like.
【0002】0002
【従来の技術】従来、自動車用ローターディスクは、安
価であること、材料の信頼性が高いこと、製造が容易で
あることなどの点から、鉄製のものが主流である。2. Description of the Related Art Conventionally, rotor disks for automobiles have been mainly made of iron because of their low cost, high reliability of materials, and ease of manufacture.
【0003】ところで、昨今、地球環境保全の面から、
自動車関連分野においても、省エネルギー化を図る動き
があり、この対応策として、自動車重量の軽量化が大き
な課題となっている。このため、ローターディスクにつ
いても、その軽量化が望まれている。[0003] Nowadays, from the perspective of global environmental conservation,
In the automobile-related field, there is also a movement towards energy conservation, and as a countermeasure to this, reducing the weight of automobiles has become a major issue. Therefore, it is desired that the weight of the rotor disk be reduced as well.
【0004】0004
【発明が解決しようとする課題】従来の鉄製自動車用ロ
ーターディスクは、■重量が重い。■錆易い。といった
欠点があり、■は自動車の燃費、加速性、慣性力に大き
な影響を与え、また、■は錆のため制動力、制動メカニ
ズムにとって欠点となり、省エネルギー化に逆行するも
のである。[Problems to be Solved by the Invention] Conventional steel rotor disks for automobiles are heavy. ■Easy to rust. There are drawbacks such as (2), which has a large effect on the fuel efficiency, acceleration, and inertia of the automobile, and (2), which causes rust, which is a drawback to the braking force and braking mechanism, and goes against energy conservation.
【0005】本発明は上記従来の問題点を解決し、軽量
かつ高強度で耐久性に優れた複合型ローターディスクを
提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and provide a composite rotor disk that is lightweight, has high strength, and has excellent durability.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の複合型ローター
ディスクは、金属製ディスク本体に、セラミックス製摩
擦部材を接着又は接合してなる複合型ローターディスク
であって、該金属製ディスク本体は、鉄、アルミニウム
及びチタンよりなる群から選ばれる1種の金属又は2種
以上の合金よりなり、かつ、セラミック製摩擦部材は、
アルミナ又は窒化珪素よりなるマトリックス粉末と、炭
化珪素又は窒化珪素よりなる分散ウィスカーとの複合セ
ラミックス材料を、焼結密度98.5%以上に焼結して
なり、前記マトリックス粉末は純度99%以上、粒度1
μm以下の粉末であり、かつ、分散ウィスカーの割合が
複合セラミックス材料の5〜40重量%であるセラミッ
クス製摩擦部材であることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] The composite rotor disk of the present invention is a composite rotor disk in which a ceramic friction member is adhered or bonded to a metal disk body, and the metal disk body includes: A ceramic friction member made of one metal or an alloy of two or more selected from the group consisting of iron, aluminum, and titanium,
A composite ceramic material of a matrix powder made of alumina or silicon nitride and dispersed whiskers made of silicon carbide or silicon nitride is sintered to a sintered density of 98.5% or more, the matrix powder has a purity of 99% or more, Particle size 1
The ceramic friction member is characterized in that it is a powder of micrometer or less and the proportion of dispersed whiskers is 5 to 40% by weight of the composite ceramic material.
【0007】以下に本発明を詳細に説明する。本発明の
複合型ローターディスクの金属ディスク本体は、鉄、ア
ルミニウム及びチタンよりなる群から選ばれる1種又は
2種以上の合金よりなるものである。このような金属製
ディスク本体の厚さは薄過ぎると強度が不足し、厚過ぎ
ると重量増加のため好ましくない。従って、ローターデ
ィスクの全厚さの1/2〜1/3程度の厚さ、具体的に
は3〜5mm、特に、2.5〜4mm程度とする。The present invention will be explained in detail below. The metal disk body of the composite rotor disk of the present invention is made of one or more alloys selected from the group consisting of iron, aluminum, and titanium. If the thickness of such a metal disk body is too thin, the strength will be insufficient, and if it is too thick, the weight will increase, which is not preferable. Therefore, the thickness is set to about 1/2 to 1/3 of the total thickness of the rotor disk, specifically about 3 to 5 mm, particularly about 2.5 to 4 mm.
【0008】一方、本発明の複合型ローターディスクの
セラミックス製摩擦部材は、アルミナ(Al2 O3
)又は窒化珪素(Si3N4 )をマトリックス粉末と
し、炭化珪素(SiC)ウィスカー又は窒化珪素(Si
3 N4 )ウィスカーを分散ウィスカーとする複合セ
ラミックス材料を焼結することにより製造されたもので
ある。On the other hand, the ceramic friction member of the composite rotor disk of the present invention is made of alumina (Al2O3
) or silicon nitride (Si3N4) as the matrix powder, and silicon carbide (SiC) whiskers or silicon nitride (Si3N4) as the matrix powder.
3N4) It is manufactured by sintering a composite ceramic material having dispersed whiskers.
【0009】本発明において、このような複合セラミッ
クス材料中の分散ウィスカーの割合は5〜40重量%と
する。この割合が5重量%未満では、分散ウィスカーを
用いたことによる改善効果が十分に得られない。逆に、
40重量%を超えると成形性及び強度が損なわれる。従
って、分散ウィスカーの割合は5〜40重量%とする。In the present invention, the proportion of dispersed whiskers in such a composite ceramic material is 5 to 40% by weight. If this proportion is less than 5% by weight, the improvement effect due to the use of dispersed whiskers cannot be sufficiently obtained. vice versa,
If it exceeds 40% by weight, moldability and strength will be impaired. Therefore, the proportion of dispersed whiskers is between 5 and 40% by weight.
【0010】なお、用いる分散ウィスカーの直径及び長
さとしては特に制限はないが、一般には、直径5μm以
下、長さ50μm以下のものが好ましい。[0010] The diameter and length of the dispersion whiskers to be used are not particularly limited, but in general, diameters of 5 μm or less and lengths of 50 μm or less are preferred.
【0011】このような複合セラミックス材料は、所望
配合のマトリックス粉末及び分散ウィスカーをボールミ
ル等で十分に混合することにより調製することができる
。[0011] Such a composite ceramic material can be prepared by thoroughly mixing matrix powder and dispersed whiskers of a desired composition using a ball mill or the like.
【0012】焼結原料として用いるこれらの複合セラミ
ックス材料を構成するマトリックス粉末は、粒度1μm
以下の微粒子であり、純度99%以上の高純度ファイン
セラミックス粉末であることが必要とされる。The matrix powder constituting these composite ceramic materials used as a sintering raw material has a particle size of 1 μm.
It is required to be a high-purity fine ceramic powder with the following fine particles and a purity of 99% or more.
【0013】本発明に係るセラミックス製摩擦部材は、
このような焼結原料複合セラミックス材料を、例えば、
プレス法、湿式吸引プレス法又はCIP(静水圧プレス
)法により円盤に成形し、各々の原料セラミックスに適
した焼成方法で98.5%以上の焼結密度(相対密度)
まで焼成することにより容易に製造することができる。
ここで、焼成方法には特に制限はなく、常圧焼結や雰囲
気焼結又はHP(ホットプレス)やHIP(熱間等方圧
プレス)法等を採用することができる。The ceramic friction member according to the present invention includes:
Such a sintered raw material composite ceramic material, for example,
Formed into a disk using a press method, wet suction press method, or CIP (hydrostatic press) method, and a sintered density (relative density) of 98.5% or more using a firing method suitable for each raw material ceramic.
It can be easily manufactured by firing to Here, there is no particular restriction on the firing method, and pressureless sintering, atmosphere sintering, HP (hot press), HIP (hot isostatic pressing) methods, etc. can be employed.
【0014】このようにして製造されるセラミックス製
摩擦部材と前記金属製ディスク本体をロウ付け、拡散接
合法等により接着又は接合して一体化することにより、
本発明の複合型ローターディスクを容易に製造すること
ができる。[0014] By bonding or joining the ceramic friction member manufactured in this way and the metal disk body by brazing, diffusion bonding, etc.,
The composite rotor disk of the present invention can be easily manufactured.
【0015】[0015]
【作用】本発明の複合型ローターディスクは、金属製デ
ィスク本体とセラミックス製摩擦部材とを一体化してな
る、金属とセラミックスの優れた特性を兼備するもので
ある。金属製ディスク本体の構成金属のうち、鉄は強度
、耐熱性等に優れる反面、重量が重いという欠点がある
。一方、アルミニウムやチタンは軽量であるが、摩擦特
性や耐熱性に問題がある。一方、セラミックス焼結体は
、鉄に比べて軽量で耐食性に優れ、耐摩耗性が高く、高
硬度である。特に、アルミナ又は窒化珪素をマトリック
スとし、炭化珪素ウィスカー又は窒化珪素ウィスカーが
分散したセラミックス焼結体は、ウィスカーによる補強
作用により、軽量、高強度、高靭性、高耐熱性、高耐食
性等、すべての要求特性が満足される。しかも、本発明
で用いる高純度セラミックス微粉末及びウィスカーを高
密度に焼結して得られる焼結体は、軽量、高強度、耐錆
等、すべての特性が著しく優れる。即ち、純度99%以
上の高純度であることから、その素材の優れた特性が十
分に発揮される。また、粒度1μm以下の微粉末である
ことから、高密度焼結が可能で、焼結密度98.5%以
上の高密度焼結体であることから、強度、硬度、耐摩耗
性、摩擦性能等の機械的特性や耐食性に著しく優れたも
のとなる。[Operation] The composite rotor disk of the present invention is made by integrating a metal disk body and a ceramic friction member, and has the excellent properties of both metal and ceramics. Among the constituent metals of the metal disk body, iron has excellent strength and heat resistance, but has the disadvantage of being heavy. On the other hand, aluminum and titanium are lightweight, but have problems with friction characteristics and heat resistance. On the other hand, ceramic sintered bodies are lighter than iron, have excellent corrosion resistance, high wear resistance, and high hardness. In particular, ceramic sintered bodies with alumina or silicon nitride as a matrix and dispersed with silicon carbide whiskers or silicon nitride whiskers have all the characteristics such as light weight, high strength, high toughness, high heat resistance, and high corrosion resistance due to the reinforcing action of the whiskers. Required characteristics are satisfied. Moreover, the sintered body obtained by sintering the high-purity ceramic fine powder and whiskers used in the present invention at high density is extremely excellent in all properties such as light weight, high strength, and rust resistance. That is, since the material has a high purity of 99% or more, the excellent characteristics of the material can be fully exhibited. In addition, since it is a fine powder with a particle size of 1 μm or less, high-density sintering is possible, and since it is a high-density sintered body with a sintered density of 98.5% or more, it has excellent strength, hardness, wear resistance, and friction performance. It has extremely excellent mechanical properties such as and corrosion resistance.
【0016】本発明の複合型ローターディスクでは、金
属製ディスク本体に対して、セラミックス製摩擦部材を
一体化させるため、摩擦面の耐熱性や摩擦特性をこのセ
ラミックス製摩擦部材で確保すると共に、軽量化を図り
、一方で、セラミックスに不足する耐衝撃性、靱性等の
機械的特性を金属製ディスク本体で確保する。In the composite rotor disk of the present invention, since the ceramic friction member is integrated with the metal disk body, the heat resistance and frictional properties of the friction surface are ensured by the ceramic friction member, and the ceramic friction member is lightweight. At the same time, the metal disk body ensures mechanical properties such as impact resistance and toughness that ceramics lack.
【0017】本発明の複合型ローターディスクによれば
、■従来の鉄製ロータディスクに比べて軽量である。
■従来の鉄製ローターディスクのように錆びないため、
制動メカニズムに問題を発生しない。■鉄製ローターデ
ィスクに比べて、ローター表面の硬度が大きく、付着物
その他によりローターにキズが発生しない。■ディスク
パッド側の材料の影響が少ない。■ 高靱性であり、
耐熱性も高く、急速な温度上昇にも十分に耐えられる。
■ 耐衝撃性に優れ、高強度である。等の作用効果が
奏される。According to the composite rotor disk of the present invention, (1) it is lighter than the conventional iron rotor disk; ■Because it does not rust like conventional iron rotor disks,
No problems with the braking mechanism. ■Compared to iron rotor disks, the rotor surface has greater hardness, and the rotor will not be scratched by deposits or other debris. ■Less affected by the material on the disc pad side. ■ High toughness,
It has high heat resistance and can withstand rapid temperature rises. ■ Excellent impact resistance and high strength. The following effects are achieved.
【0018】[0018]
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。[Examples] The present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless it exceeds the gist thereof.
【0019】実施例1〜6、比較例1
表1に示す複合セラミックス原料を各原料をボールミル
で20〜200時間混合することにより調製した。この
複合セラミックス原料を用いて、機械式プレス又はCI
Pにより円盤状に成形した後焼結し、直径200mm、
厚さ6mmのセラミック製摩擦部材を製造した。なお、
プレス圧力は500〜1500kg/cm2 、CIP
の成形圧力は1000〜1500kg/cm2、焼結は
各複合セラミックス粉末の最適温度(1600〜190
0℃)とし、焼結(1800℃)による相対密度を98
.5%以上とした。用いた粉末はいずれも純度99%以
上、粒度1μm以下のものであり、ウィスカーは直径5
μm以下、長さ50μm以下のものである。Examples 1 to 6, Comparative Example 1 The composite ceramic raw materials shown in Table 1 were prepared by mixing each raw material in a ball mill for 20 to 200 hours. Using this composite ceramic raw material, mechanical press or CI
It was formed into a disk shape using P and then sintered, with a diameter of 200 mm.
A ceramic friction member with a thickness of 6 mm was manufactured. In addition,
Press pressure is 500-1500kg/cm2, CIP
The molding pressure is 1000-1500 kg/cm2, and the sintering is performed at the optimum temperature for each composite ceramic powder (1600-190 kg/cm2).
0℃), and the relative density by sintering (1800℃) was 98
.. It was set at 5% or more. All the powders used had a purity of 99% or more and a particle size of 1 μm or less, and the whiskers had a diameter of 5
The length is 50 μm or less.
【0020】別に、表1に示す金属からなる、直径20
0mm、厚さ4mmの金属製ディスク本体を製造し、こ
のディスク本体に、上記摩擦部材をロウ付け又拡散接合
により貼り合わせて一体化した。得られたローターディ
スクについて、性能試験を行ない、従来の鉄製ローター
ディスク(比較例1)と比較した。結果を表1に示す。Separately, a diameter 20 mm made of the metal shown in Table 1
A metal disk body having a diameter of 0 mm and a thickness of 4 mm was manufactured, and the friction member was bonded to the disk body by brazing or diffusion bonding to be integrated. The obtained rotor disk was subjected to a performance test and compared with a conventional iron rotor disk (Comparative Example 1). The results are shown in Table 1.
【0021】[0021]
【表1】[Table 1]
【0022】表1より、本発明の複合型ローターディス
クは、摩擦係数は従来の鉄製ローターディスクとほぼ同
程度の良好な値を示し、耐摩耗性が良好で、また、高硬
度であることから、耐キズ付き性、耐久性については鉄
製ローターディスクより著しく優れ、しかも、従来の鉄
製ローターディスク重量に比べて30〜50%の減量が
図れ、非常に軽量なものであることが明らかである。ま
た、破壊靱性値が大きく、材料の信頼性も高いことが明
らかである。[0022] From Table 1, the composite rotor disk of the present invention has a coefficient of friction that is almost as good as that of the conventional iron rotor disk, has good wear resistance, and has high hardness. It is clear that the rotor disk is significantly superior to iron rotor disks in terms of scratch resistance and durability, and is also extremely lightweight, with a weight reduction of 30 to 50% compared to conventional iron rotor disks. It is also clear that the fracture toughness value is large and the reliability of the material is also high.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の複合型ロー
ターディスクによれば、摩擦性能、耐摩耗性、機械的強
度、耐食性、耐久性、耐熱性、耐衝撃性、材料の信頼性
に優れ、高硬度かつ高靱性でしかも非常に軽量なロータ
ーディスクが提供される。本発明の複合型ローターディ
スクは、自動車用ディスクブレーキ機構等に用いて、そ
の軽量化を図ることができ、工業的に極めて有用である
。[Effects of the Invention] As detailed above, the composite rotor disk of the present invention has excellent friction performance, wear resistance, mechanical strength, corrosion resistance, durability, heat resistance, impact resistance, and material reliability. A rotor disk having excellent hardness, high toughness, and extremely light weight is provided. The composite rotor disk of the present invention can be used in disc brake mechanisms for automobiles, etc. to reduce the weight thereof, and is extremely useful industrially.
Claims (1)
製摩擦部材を接着又は接合してなる複合型ローターディ
スクであって、該金属製ディスク本体は、鉄、アルミニ
ウム及びチタンよりなる群から選ばれる1種の金属又は
2種以上の合金よりなり、かつ、セラミック製摩擦部材
は、アルミナ又は窒化珪素よりなるマトリックス粉末と
、炭化珪素又は窒化珪素よりなる分散ウィスカーとの複
合セラミックス材料を、焼結密度98.5%以上に焼結
してなり、前記マトリックス粉末は純度99%以上、粒
度1μm以下の粉末であり、かつ、分散ウィスカーの割
合が複合セラミックス材料の5〜40重量%であるセラ
ミックス製摩擦部材であることを特徴とする複合型ロー
ターディスク。1. A composite rotor disk comprising a metal disk body and a ceramic friction member adhered or bonded, wherein the metal disk body is made of one type selected from the group consisting of iron, aluminum, and titanium. The ceramic friction member is made of a composite ceramic material of a matrix powder of alumina or silicon nitride and dispersed whiskers of silicon carbide or silicon nitride, and has a sintered density of 98. 5% or more, the matrix powder is a powder with a purity of 99% or more and a particle size of 1 μm or less, and the proportion of dispersed whiskers is 5 to 40% by weight of the composite ceramic material. A composite rotor disc characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40801590A JPH04224884A (en) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | Composite rotor disc |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40801590A JPH04224884A (en) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | Composite rotor disc |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04224884A true JPH04224884A (en) | 1992-08-14 |
Family
ID=18517528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40801590A Withdrawn JPH04224884A (en) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | Composite rotor disc |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04224884A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001280381A (en) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Honda Motor Co Ltd | brake disc |
| EP0959261A3 (en) * | 1998-05-21 | 2002-05-15 | Brembo Engineering S.p.A. | Disc brake with high resistance to wear and thermo-mechanical strains |
| US6703117B2 (en) | 2000-09-26 | 2004-03-09 | Sgl Carbon Ag | Friction body or sliding body formed from composite materials reinforced with fiber bundles and containing a ceramics matrix and process for the production of a friction or sliding body |
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| JP2013100476A (en) * | 2011-10-11 | 2013-05-23 | Akebono Brake Ind Co Ltd | Friction material |
| WO2022196506A1 (en) * | 2021-03-19 | 2022-09-22 | 日東電工株式会社 | Super water-repellent composition |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP40801590A patent/JPH04224884A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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