JPH0525607A - デイスクロ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ディスクロ−タ摺動面とブレ−キパ
ッドの圧接面との温度が異常に高くなる条件下でのブレ
−キング操作時に、形成されつつある樹脂被膜を、効き
（摩擦係数）が低下に至る前段階で除去し、かつ効き
（摩擦係数）の低下を防ぎ、良好なブレ−キ性能を保持
できるディスクロ−タを提供することを目的とする。 【構成】本発明は、少なくとも摺動面３０、３０の一部
に、溶射材が溶射されて形成された溶射被膜３をもつデ
ィスクロ−タ１において、前記溶射被膜３は、Ｆｅ−Ｃ
ｒ系合金粉末と、Ｃｕ粉末あるいはＣｕ合金粉末と、硬
質材料の粉末と、固体潤滑材と、よりなる溶射材で形成
されるとともに、前記溶射被膜３中に前記固体潤滑材３
２が５〜２０ｗｔ％分散されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等のディスクブ
レ−キ装置に組み込まれ使用されるディスクロ−タに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディスクブレ−キ装置のブレ−キ
パッドが圧接するディスクロ−タの摺動面に、その耐摩
耗性、耐食性を向上させるため、Ｆｅ−Ｃｒ，ステンレ
ス，Ｃｕ等を溶射して溶射被膜を形成することが知られ
ている。また、例えば特開平１−１１６３２６号公報に
は、ブレ−キ性能の基本特性である効き（摩擦係数）を
高めるため、ディスクロ−タの摺動面に形成される溶射
被膜中にＡｌ₂ Ｏ₃ 等の硬質の粒子を分散させ、アブレ
ッシブ摩擦（接触面上の凹凸や、摩擦面間に介在する硬
粒子の切削効果が大きく現れる摩耗）を発生させるよう
にした技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記したような溶射被
膜を摺動面に形成したディスクロ−タは、例えば自動車
のディスクブレ−キ装置に組み込まれ使用されたとき、
自動車が通常の速度で市街地を走行するような制動条件
下でブレ−キング操作する場合（例えば５０Ｋｍ／ｈ〜
２０Ｋｍ／ｈでの走行速度より０Ｋｍ／ｈに減速する場
合）では、良好なブレ−キ性能を得ることができる。し
かし、自動車が前記走行速度より高速で走行する条件下
でブレ−キング操作する場合や、自動車が山道および長
い坂道を下り走行する条件下で頻繁にブレ−キング操作
する場合などでは、ディスクロ−タの摺動面およびこの
摺動面に当接するブレ−キパッドの圧接面の温度が異常
に高くなる（約２５０℃以上）。すると、ブレ−キパッ
ドを構成しているパッド材中の樹脂が溶融してその圧接
面より回転しているディスクロ−タの摺動面側に付着
し、樹脂被膜として形成される。この状態でさらにブレ
−キング操作が繰り返されると、前記ディスクロ−タの
摺動面側に形成された樹脂被膜は、次第に成長し、厚さ
を増す。そしてある厚さ以上になると樹脂被膜の一部が
逆にブレ−キパッドの圧接面側に転移し、かつその圧接
面に樹脂被膜が形成される。

【０００４】このように溶融した樹脂によって、ディス
クロ−タの摺動面とブレ−キパッドの圧接面との圧接摺
動領域で、そのいずれか一方あるいは両方に樹脂被膜が
形成されると、ブレ−キング操作時に効き（摩擦係数）
が低下し実用上問題はないが、良好なブレ−キ性能が得
られない。本発明は、前記問題を解決するため、ディス
クロ−タ摺動面とブレ−キパッドの圧接面との温度が異
常に高くなる条件下でのブレ−キング操作時に、形成さ
れつつある前記樹脂被膜を、効き（摩擦係数）が低下に
至る前段階で除去し、かつ効き（摩擦係数）の低下を防
ぎ、良好なブレ−キ性能を保持できるディスクロ−タを
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のディスクロ−タ
は、少なくとも摺動面の一部に、溶射材が溶射されて形
成された溶射被膜をもつディスクロ−タにおいて、前記
溶射被膜は、Ｆｅ−Ｃｒ系合金粉末と、Ｃｕ粉末あるい
はＣｕ合金粉末と、硬質材料の粉末と、固体潤滑材と、
よりなる溶射材で形成されるとともに、前記溶射被膜中
に前記固体潤滑材が５〜２０ｗｔ％分散されていること
を特徴とする。

【０００６】ディスクロ−タの摺動面の一部に溶射され
て形成された溶射被膜中に分散されている固体潤滑材の
量を５〜２０ｗｔ％の範囲とした理由は、前記温度が異
常に高くなる条件下でのブレーキ操作時にブレ−キパッ
ドに含まれる樹脂が、高温のため溶融してディスクロ−
タの摺動面に付着し形成され樹脂被膜の剥離材として効
力を発揮し得るからである。すなわち、前記固体潤滑材
は層状構造をもつため、前記範囲内であると、前記溶射
被膜中より前記樹脂被膜とともに脱落する。このため、
樹脂被膜が摺動面に形成されることを起因とした摺動面
の摩擦係数の低下を防止できる。また、前記固体潤滑材
が樹脂被膜とともに脱落したとき、溶射被膜の表面に凹
部が形成され、この凹部のエッジ部分でパッドの圧接面
に形成された樹脂被膜を削り落とす効果がある。従っ
て、実用上、前記条件下で必要とする摩擦係数を保持で
きるとともに、耐摩耗性を保持できる。

【０００７】溶射被膜中に分散される固体潤滑材が５ｗ
ｔ％に満たない場合には、前記溶射被膜中に含まれる他
の成分と、固体潤滑材との結合度が必要以上に強くなる
ため、固体潤滑材が脱落しにくくなって摺動面に形成さ
れつつある樹脂被膜を除去させ得る効果が少なく、効き
（摩擦係数）の低下を防止する効果や、良好なブレーキ
性能を保持する効果が得られない。

【０００８】固体潤滑材が２０ｗｔ％を超過した場合に
は、前記溶射被膜中に含まれる他の成分と、固体潤滑材
との結合度が弱くなるため、各粉末が脱落し易くなって
溶射被膜の耐摩耗性が低下して摩耗量が急激に増加し実
用に耐えないものとなる。また、溶射被膜中で２０ｗｔ
％を超過した固体潤滑材が連続して存在するため、その
固体潤滑材が脱落したとき溶射被膜中に、パッドの圧接
面に形成された樹脂被膜を削り落とすことができる大き
さの凹部の形成がなされず、従来のような固体潤滑材の
本来の潤滑効果が支配的となり摩擦係数が低下する傾向
を呈す。

【０００９】従って固体潤滑材の分散量は、５〜２０ｗ
ｔ％の範囲が好ましい。固体潤滑材としては、黒鉛、マ
イカ、２硫化モリブデン（ＭｏＳ₂ ）、ＢＮ等を用いる
ことができる。

【００１０】

【作用】本発明のディスクロ−タは、その摺動面に形成
された溶射被膜が、Ｆｅ−Ｃｒ系合金粉末と、Ｃｕ粉末
あるいはＣｕ合金粉末と、硬質材料の粉末と、固体潤滑
材とが半溶融状態で結合した層となっているとともに、
前記層内は、溶射被膜の厚さ方向（ディスクロ−タの厚
さ方向）および溶射被膜の平面方向（ディスクロ−タの
摺動面の円周平面領域方向）に固体潤滑材が５〜２０ｗ
ｔ％分散して存在している。このため、前記固体潤滑材
は、溶射被膜の表面に形成されつつある樹脂被膜が固体
潤滑材に接着した段階で、剥がれることが可能な状態と
なっている。 ここにおいて、ブレーキ操作が頻繁に行
われ、ディスクロ−タの摺動面およびパッドの圧接面の
温度が異常に高くなる条件下で、パッドに含まれる樹脂
成分が溶融して前記摺動面に樹脂被膜が形成されるよう
な場合であっても、本発明のディスクロ−タでは、固体
潤滑材が分散して存在しているため、形成されつつある
前記樹脂被膜は、次々に固体潤滑材とともに剥がれて外
部に排除される。そして固体潤滑材が脱落した部分は、
凹部となる。またこの段階でパッドの当接面側に樹脂被
膜が形成されるような場合には、この樹脂被膜は前記凹
部のエッジに当接し削り取られて外部に排除される。す
ると、パッドの当接面に硬質粒子が露出し、この硬質粒
子によりディスクロ−タの摺動面に残っている樹脂被膜
が削り取られる。

【００１１】

【効果】従って、本発明のディスクロ−タは、前記ディ
スクロ−タの摺動面となる領域に形成された溶射被膜に
固体潤滑材が５〜２０ｗｔ％分散しているため、ディス
クロ−タの摺動面およびパッドの圧接面に形成される前
記樹脂被膜を除去することができる。このため、形成さ
れる樹脂被膜を起因とした摩擦係数の低下現象がなく、
良好なブレーキ効果が得られる。

【００１２】

【実施例】本実施例のディスクロ−タ１は、断面して示
す図１のようにロータ本体２と、溶射被膜３とよりな
る。ロータ本体２は、母材として鋳鉄（ＪＩＳ ＦＣ２
０）製で、中心軸Ｐを中心とする回転時にブレーキパッ
ド４、４が両垂直面側で摺接するリング状摺動部２０を
備えている。そしてこのリング状摺動部２０の両垂直面
側が機械加工により研削された２つの加工面２１、２１
にそれぞれ溶射被膜３、３が形成される。

【００１３】次いで前記溶射被膜３、３を形成する場合
の具体的実施内容を述べる。まず、予め溶射被膜３、３
を形成する溶射材が準備された。この溶射材は、耐摩耗
性に優れたＦｅーＣｒ合金＋Ｃｕ合金＋硬質粒子よりな
る材料としての（９０^% ｛５０（Ｆｅー６５Ｃｒー３
Ｃ）＋５０（Ｃｕー９Ａｌー１Ｆｅ）｝＋１０^% Ｃｒ₃
Ｃ₂ ）と、この材料に黒鉛を所定量添加して得たもので
ある。黒鉛の添加量は、以下に示す実施例１〜３に対応
するテストサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．３のように設定さ
れる。すなわち、黒鉛の添加量は、実施例１では５ｗｔ
％、実施例２では１０ｗｔ％、実施例３では２０ｗｔ
％、とした３種類の溶射材を用いてそれぞれ前記ロータ
本体２のリング状摺動部２０の加工面２１、２１に下記
の溶射条件でプラズマ溶射を行った。なお、黒鉛の粒子
の大きさとしてはあまり小さすぎると、溶射中に昇華し
て溶射被膜３、３中に存在しなくなるため、平均粒径と
して約１００〜２００μｍが望ましい。

【００１４】 また、溶射条件は、電流 ：５００Ａ 電圧 ：７０Ｖ ガス流量 ：Ｎ₂ １５０^l/min ／Ｈ₂ ２０^l/min 溶射距離 ：１３０ｍｍ である。

【００１５】そして各実施例１、２、３のディスクロ−
タ１のリング状摺動部２０の両垂直面側の２つの加工面
２１、２１に、前記溶射材が図１の矢印のように溶射さ
れて図２に示されるようにＦｅ−Ｃｒ合金粉末とＣｕ合
金粉末と硬質材料の粉末とよりなる混合体３１と、前記
添加量の黒鉛３２の粉末とが半溶融状態で結合した厚さ
約３００μｍの溶射被膜３、３が形成された。この溶射
被膜３、３内は、その厚さ方向（ディスクロ−タの厚さ
方向）および溶射被膜３、３の平面方向（ディスクロ−
タの摺動面の円周平面領域方向）に黒鉛３２が分散して
存在している（図２参照）。溶射被膜３の代表的な金属
組織写真を図９に示す。黒い部分が黒鉛３２である。

【００１６】このため、前記溶射被膜３、３中の黒鉛３
２に樹脂被膜４２が接着し、所定の外力が作用した場
合、剥がれることが可能な状態となっている。ここにお
いて、各実施例１、２、３のディスクロ−タ１では、ブ
レーキ操作が頻繁に行われ、パッド４の圧接面４０、４
０が圧接する摺動面３０、３０の温度が異常に高くなる
条件下であって、パッド４に含まれる樹脂４１が溶融し
てディスクロ−タ１の摺動面３０、３０に、樹脂被膜４
２が形成されるような場合（図３参照）には、樹脂被膜
４２の下の層に剥がれやすい材料として、黒鉛３２が分
散して存在しているため、前記樹脂被膜４２が形成され
次第、次々に黒鉛３２ごとに剥がれて（図４参照）外部
に排除される。このため、摺動面３０の樹脂被膜４０の
成長が絶たれる。又、排除された部分は、凹部３３とな
る（図５参照）。そしてパッド４の圧接面４０、４０側
に形成された樹脂被膜４３が形成されつつある場合に
は、この樹脂被膜４３は、前記凹部３３のエッジ３３０
に当接し削り取られて外部に排除される。このため、前
記パッド４の圧接面４０、４０の樹脂被膜４３の成長が
絶たれる。。また前記パッド４の圧接面４０、４０の樹
脂被膜４３が削り取られたとき、硬質粒子４４が露出
し、この硬質粒子４４がディスクロ−タ１の摺動面３
０、３０に残っている樹脂被膜４２に当接する（図６参
照）ことによって前記樹脂被膜４２が削り取られる。

【００１７】従って、前記実施例１、実施例２、実施例
３のディスクロ−タ１を用いた場合には、ブレーキ操作
が頻繁に行われ、摺動面３０、３０およびパッド４の圧
接面４０、４０の温度が異常に高くなった場合であって
も、温度上昇に伴いパッド４より溶融した樹脂４１によ
って摺動面３０、３０およびパッド４の圧接面４０、４
０面に樹脂被膜４２および４３が形成されたことを起因
とした摩擦係数の低下が解消され、良好なブレーキ効果
が得られる。

【００１８】なお、前記ディスクロ−タ１の摺動面３
０、３０となる領域に形成された溶射被膜３、３には、
前記範囲の適量の黒鉛３２が添加されていることによ
り、ブレーキ時の鳴き現象の改善も見られる。すなわち
鳴き現象は、ブレーキ時にディスクロ−タ１とパッド
４、４との共振で発生するため、ディスクロ−タ１の減
衰能が高い程、鳴きに対して有利であり、溶射被膜３、
３に分散させた適量の黒鉛３２が減衰能を高めているも
のと考えられる。 （比較例）次いで本実施例のディスクロ−タ１の効果を
確認するため、前記実施例１、２、３のテストサンプル
Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３および比較例１、比較例
２、比較例３、比較例４のテストサンプルＮｏ．４、Ｎ
ｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７が準備された。

【００１９】なお、前記比較例１〜４のテストサンプル
Ｎｏ．４〜Ｎｏ．７は、摺動面３０、３０に下記のよう
に黒鉛の添加量を４通り変化させた溶射材を用いて、そ
れぞれ形成した溶射被膜をもつディスクロ−タである。
すなわち、前記黒鉛の添加量を、比較例１では０、比較
例２では１ｗｔ％、比較例３では３０ｗｔ％、比較例４
では４０ｗｔ％としたこと以外は、実施例と同一のもの
を用いて前記実施例と同じ溶射条件により、前記ロータ
本体２のリング状摺動部２０の加工面２１、２１にプラ
ズマ溶射を行った。

【００２０】そして前記テストサンプルＮｏ．１〜Ｎ
ｏ．７を用いて下記の条件により試験を行い摩擦係数
（μ）および耐摩耗性〔摩耗量（μｍ）〕を評価した。
試験条件としては、 パッド：セミメタ系 車速：１００ｋｗ／ｈ 油圧：６０ｋｇ／ｃｍ² 制動回数：１００回 である。

【００２１】（評価）前記試験の結果、図８に示すよう
に黒鉛の添加量ｗｔ％に対する摩擦係数（μ）は、０ｗ
ｔ％で約０．２３、１ｗｔ％で約０．２７、５ｗｔ％で
約０．３７、１０ｗｔ％で約０．４、２０ｗｔ％で約
０．３９、３０ｗｔ％で約０．３、４０ｗｔ％で約０．
２３と推移した（黒丸印参照）。

【００２２】また前記試験の結果、図８に示すように黒
鉛の添加量ｗｔ％に対する摩耗量は、０ｗｔ％で５μ
ｍ、１ｗｔ％で６μｍ、５ｗｔ％で８μｍ、１０ｗｔ％
で９μｍ、２０ｗｔ％で１０μｍ、３０ｗｔ％で２０μ
ｍ、４０ｗｔ％で３０μｍと推移した（黒三角印参
照）。そして実施例１、２、３のテストサンプルＮｏ．
１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３と比較例１、２、３、４のテス
トサンプルＮｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７と
を比較検討した結果、摺動面の摩擦係数については、黒
鉛を５％以上添加した場合には、無添加および１％添加
した場合と比べ、高い摩擦係数が確保される。黒鉛を１
％添加した場合、低い摩擦数となる理由としては、摺動
面より露出する黒鉛の割合いが少なく樹脂被膜を剥がす
効果が表われなかったものと推定される。

【００２３】一方、摺動面の摩耗量（μｍ）について
は、黒鉛の添加量が２０％を越えた所から急激に増加し
ている。このことは、多量の黒鉛が溶射被膜中に存在す
るため、他の粒子同志の結合度が低下して脱落し易くな
り、摺動面の摩耗量が増えるものと推定される。従って
比較例１、２のテストサンプルＮｏ．４、５は、摩擦係
数が実用に適さず、比較例３のテストサンプルＮｏ．６
は、摩耗量が実用に適さず、比較例４のテストサンプル
Ｎｏ．７は、摩擦係数および摩耗量のいずれも実用に適
さない。

【００２４】これに対し、実施例１、２、３のテストサ
ンプルＮｏ．１、２、３は、摩擦係数および摩耗量のい
ずれもが実用に適すものであることが判明した。よっ
て、耐摩耗性を下げずに摩擦係数を確保するためには、
黒鉛の添加量を５〜２０％とすることが有効であること
が確認された。なお、本実施例では、固体潤滑材として
黒鉛を用いたが、黒鉛の代わりにマイカを用いても、図
７の白丸印および、図８の白三角印で示されるように、
黒鉛を用いた場合とほぼ同様な結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるディスクロ−タおよび
ブレーキパッドの一部を示す縦断面図。

【図２】図１におけるディスクロ−タの摺動面とブレー
キパッドの圧接面に樹脂被膜が形成されていない状態を
示す部分拡大図。

【図３】図２において前記摺動面に樹脂被膜が形成され
た状態を示す部分拡大図。

【図４】図３において前記摺動面より樹脂被膜の一部が
剥離した状態を示す部分拡大図。

【図５】ディスクロ−タの摺動面を形成する溶射被膜中
の黒鉛が剥離した凹部のエッジ部分と、ブレーキパッド
の当接面に形成された樹脂被膜との当接状態を示す部分
拡大図。

【図６】図５における樹脂被膜が除去されて硬質材料の
粒子が当接面に露出し、ディスクロ−タの摺動面の溶射
被膜に残された樹脂被膜に当接し削り取る状態を示す拡
大図。

【図７】横軸に黒鉛、マイカの添加量（ｗｔ％）を示
し、縦軸に摩擦係数（μ）を示す説明図。

【図８】横軸に黒鉛、マイカの添加量（ｗｔ％）を示
し、縦軸に摩耗量（μｍ）を示す説明図。

【図９】溶射被膜の金属組織の一例を１００倍にて示す
写真である。

【符号の説明】

１…ディスクロ−タ ２…ロータ本体 ３…溶射被膜
３２…黒鉛 ３０…摺動面 ４…ブレ−キパッド ４０
…圧接面 ４２、４３…樹脂被膜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 少なくとも摺動面の一部に、溶射材が
   溶射されて形成された溶射被膜をもつディスクロ−タに
   おいて、 前記溶射被膜は、Ｆｅ−Ｃｒ系合金粉末と、Ｃｕ粉末あ
   るいはＣｕ合金粉末と、硬質材料の粉末と、固体潤滑材
   と、よりなる溶射材で形成されるとともに、前記溶射被
   膜中に前記固体潤滑材が５〜２０ｗｔ％分散されている
   ことを特徴とするディスクロ−タ。