JP2002061686A - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム合金製のブレーキディスクの摩
擦係数及び耐摩耗性の両立を図ることができるブレーキ
ディスク装置を提供する。 【解決手段】 アルミニウム合金からなるディスク本体
１０の表面に摩擦面となる硬化層１４を形成してなるブ
レーキディスクと上記硬化層１４を挟圧するブレーキパ
ッド８とを備えたディスクブレーキ装置１において、上
記ブレーキパッド８は移着系パッドで構成され、上記硬
化層１４には網目状クラック１４ａが形成されており、
さらに使用に伴って該硬化層１４を覆うようにブレーキ
パッド８の一部が移着してなる移着層１５が形成されて
おり、さらに該移着層１５の一部が上記クラック内部に
進入している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦面となる硬化
層が形成されたディスク本体と、上記硬化層を挟圧する
ブレーキパッドとを備えたディスクブレーキ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ブレーキディスクをブレーキ
パッドで挟圧するようにしたディスクブレーキ装置があ
る。この種のディスクブレーキ装置では、ブレーキディ
スクとして例えば鋳鉄製，ＳＵＳ製，又はアルミニウム
合金製のものが採用され、またブレーキパットとしてメ
タル系パッド，樹脂系パッド等が採用されている。

【０００３】

【発明が解決すようとする課題】上記アルミニウム合金
製のブレーキディスクを採用した場合は、軽量化を図る
上で有効であるものの、ブレーキディスクの摩擦係数を
確保しつつ耐摩耗性を確保するのは困難であった。

【０００４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、アルミニウム合金製のブレーキディスクの
摩擦係数及び耐摩耗性の両立を図ることができるブレー
キディスク装置を提供することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、アル
ミニウム合金からなるディスク本体の表面に摩擦面とな
る硬化層を形成してなるブレーキディスクと上記硬化層
を挟圧するブレーキパッドとを備えたディスクブレーキ
装置において、上記ブレーキパッドは移着系パッドで構
成され、上記硬化層には網目状クラックが形成されてお
り、さらに使用に伴って該硬化層を覆うようにブレーキ
パッドの一部が移着してなる移着層が形成されており、
さらに該移着層の一部が上記クラック内部に進入してい
ることを特徴としている。

【０００６】

【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、ブレーキ
パッドを移着系パッドとし、制動に伴ってブレーキパッ
ドの一部が移着してなる移着層が硬化層を覆うようにし
たので、該移着層が硬化層を保護することから該硬化層
ひいてはディスク本体の摩耗を抑制することができ、デ
ィスク本体の寿命を延長できる。

【０００７】また、上記硬化層には網目状のクラックが
形成されており、さらに該クラック内に移着層の一部が
進入して付着しており、その結果移着層が硬化層に強固
に固着され、この点からも硬化層ひいてはディスク本体
の摩耗を抑制でき、ディスク本体の寿命を延長できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を添付図
面に沿って説明する。

【０００９】図１〜図７は本発明の一実施形態に係るデ
ィスクブレーキ装置を説明するための図であり、図１，
図２はディスクブレーキ装置の正面図，、断面側面図、
図３は製造工程図、図４〜７は硬化層及び移着層の微細
構造を説明するための模式図である。

【００１０】図において、１は自動二輪車の前輪用のデ
ィスクブレーキ装置である。これは前輪のハブにキー結
合されるボス部材２と、該ボス部材２に一体形成された
フランジ部２ａにリベット３のカシメ加工により固定さ
れたブレーキディスク４と、該ブレーキディスク４を挟
持して制動力を発生させるキャリパ５とを備えている。

【００１１】上記キャリパ５は、対向２ピストンタイプ
のもので、以下の構造を有する。結合ボルト６ｃ，６ｃ
により一体的に結合された内側，外側シリンダ６ａ，６
ｂのピストン穴内にピストン７，７が互いに対向させて
かつ進退可能に挿入配置されている。またブレーキパッ
ド８，８が上記ブレーキディスク４を挟持するように配
置され、該各ブレーキパッド８，８が固定された保持板
８ａ，８ａは上記前側，後側シリンダ６ａ，６ｂに架け
渡されたガイドピン８ｃにより移動可能に支持されてい
る。そして上記保持板８ａの背面に上記ピストンの先端
面が当接している。なお上記外側シリンダ６ｂのブラケ
ット部６ｅが取付ボルト６ｄによりフロントフォークに
固定される。

【００１２】油圧ホース１２を介して油圧がシリンダ６
ａ，６ｂのピストン穴とピストン７で囲まれた油圧室ａ
に供給されると、ピストン７が前進し、ブレーキパッド
８，８が上記ブレーキディスク４を挟圧し、これにより
制動力が発生する。

【００１３】ここで上記各ブレーキパッド８は、後述す
るディスク本体１０の硬化層１４を構成する金属材料や
セラミックや、あるいは金属にセラミックを分散させた
ものよりも硬度の低い材料によって形成されている。こ
のようにブレーキパッド８の硬度を比較的低く設定する
ことで制動時の摩擦で上記硬化層１４が摩耗するのを防
止することができる。

【００１４】ここで上記ブレーキパッド８の材料として
は、本ディスクブレーキ装置による制動に伴って、該ブ
レーキパッド８の一部がディスク本体１０の硬化層１４
の表面に移動して固着するいわゆる移着性のもの、例え
ば表１，表２に示された材料からなる合成樹脂系のもの
が採用される。後述するように上記ブレーキパッドの移
着によって硬化層１４の表面に移着層１５が形成され
る。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】上記ディスクプレート４はフローティング
タイプのもので、アルミニウム合金鋳造品からなる上記
ボス部２のフランジ部２ａに固定された環状のベースプ
レート９と、該ベースプレート９の外周を囲みかつ同一
平面をなすように配置された環状のディスク本体１０と
を６本の連結ピン１１で連結した構造のものである。

【００１８】上記ベースプレート９の外周とディスク本
体１０の内周との間には僅かな隙間が設けられており、
またこの境界部に形成された連結穴に上記連結ピン１１
が挿入配置されている。この連結ピン１１は一端に係止
用フランジ１１ａを有し、他端にワッシャ１１ｂを介在
させて止輪１１ｃで抜け止めがされている。このように
して、上記ディスク本体１０はベースプレート９に対し
て、周方向及び軸方向に僅かに相対移動可能になってい
る。これによりディスク本体１０が熱等により変形した
場合でも上記キャリパ５により該ディスク本体１０を確
実に挟圧して制動力を発生させることができる。

【００１９】ここで上記ベースプレート９及びディスク
本体１０は、アルミニウム合金粉末を鍛造成形したもの
である。このディスク本体１０は詳細には以下の工程を
経て製造されたものである。なお、ベースプレート９も
ディスク本体１０と同様の工程で製造されるが、このベ
ースプレート９には硬化層は形成されない。

【００２０】表３（ａ），（ｂ）に示す成分を有するア
ルミニウム合金インゴットを溶融し、このアルミニウム
合金溶湯からスプレーフォーミング法により、円柱状の
塊状素材ｗ１を作成する（図３（ａ）参照）。

【００２１】

【表３】

【００２２】アルミニウム合金の溶湯中に、粉末粒子の
平均粒径が０．１〜５０μｍの炭化シリコン、酸化アル
ミニウム、窒化アルミニウムの何れか単独あるいは複数
を組み合わせた硬質成分粉末を１０重量％以下分散含有
させるようにしても良い。この硬質成分粉末の分散含有
量を調整することにより、後工程を経て形成されるディ
スク本体１０の剛性、強度、靭性を向上させることがで
きる。この場合、後工程において形成されるアルミニウ
ム合金粒子の平均粒子径を硬質成分粒子の平均粒径より
大きくなるようにする。

【００２３】上記スプレーフォーミング法は、より詳細
には、溶解したアルミニウム合金を窒素ガスの雰囲気中
でノズルから所定半径の標的に向けて噴霧状に噴射さ
せ、生成されるアルミニウム合金の噴霧滴を冷気あるい
は常温窒素ガス中を通過させることにより途中で冷却さ
せて半凝固状とし、この半凝固状態のアルミニウム合金
の噴霧滴を所定直径の略円柱状に積み上げる方法であ
る。

【００２４】なお、噴霧状に噴射する空間の雰囲気及び
噴霧滴を冷却凝固化させる空間の雰囲気を、常温空気あ
るいは冷却空気、あるいはアルゴンガスとしても良い。
また噴射する空間の雰囲気と、噴霧滴を冷却凝固化させ
る空間の雰囲気を変えて、例えば窒素ガスあるいはアル
ゴンガス中に噴射した後空気の割合の大きい雰囲気中を
通過させて冷却するようにしても良い。噴霧滴の大きさ
は噴射圧力や噴射ノズル径、溶湯温度等により変化させ
ることができ、噴霧滴が凝固して形成されるアルミニウ
ム合金粒子の平均粒子径は０．１〜５００μｍとなるよ
うにする。また、溶湯温度、噴霧滴を冷却凝固化させる
空間の雰囲気特に温度、及び噴霧滴の飛翔距離を変化さ
せることにより、アルミニウム合金粒子中のアルミニウ
ム合金結晶粒の平均粒径は０．００５〜１０μｍとなる
ようにする。

【００２５】上記塊状素材ｗ１をシリンダ状の金型１３
ａ内に入れて冷却し、あるいはアルミニウム合金が再び
溶融しない所望の温度で加熱した状態で、ピストン１３
ｂで押し出す冷間あるいは熱間（溶融温度より低い温度
における）の押出成形により、棒状の素材ｗ２を作成
し、該棒状素材ｗ２を上記ディスク本体１０に対応した
長さに切断して鍛造前素材ｗ３を作成する（図３
（ｂ），（ｃ）参照）。この鍛造前素材ｗ３は、上記デ
ィスク本体１０に比較して小径でかつ軸方向に長い棒状
をなしている。

【００２６】なお、図３において半凝固状態で略円柱状
に積み上げることなく、完全に凝固させて平均粒子径が
０．１〜５００μｍのアルミニウム合金粉末とし、この
粉末をそのまま、あるいは平均粒径が０．１〜５０μｍ
の炭化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム
の何れか単独あるいは複数を組み合わせた硬質成分粉末
を１０重量％以下分散含有させたものを、純アルミある
いはアルミニウム合金製の薄肉円筒容器に充填して円柱
状の塊状素材ｗ１の替わりとしても良い。このアルミニ
ウム合金粉末を充填した薄肉円筒容器を使って図３
（ｂ）に示す押出成形を実施し、棒状の素材ｗ２を作成
させるようにする。

【００２７】上記鍛造前素材ｗ３を鍛造により軸方向に
圧縮しつつ外径を徐々に大きくしていき、上記ディスク
本体１０に対応した所要の厚さ，径を有する鍛造品ｗ４
を製造する（図３（ｄ）参照）。そしてこの鍛造品ｗ４
に所要の仕上げ機械加工を施すことにより上記ディスク
本体１０又はベースプレート９に仕上げる（図３（ｅ）
参照）。

【００２８】上述の工程を経て製造された上記ディスク
本体１０及びベースプレート９は、その中心部から外周
側に放射状に延びる無数の鍛流線ａを有する。これは、
上記鍛造工程において、小径の鍛造前素材ｗ３を軸方向
に圧縮して径方向に拡げることで鍛造品ｗ４を製造した
ことにより生成されたものである。そしてこの鍛造品ｗ
４の外表面を微視的に観察すると、該鍛造品ｗ４を構成
する各粒子ｐは該鍛造品ｗ４の中心から外周側に向けて
放射状に延びる長円状をなしており、かつ長円状の多数
の粒子ｐは概ね１本の線を構成しており、この粒子ｐを
連ねた線が上述の鍛流線ａとなっている。

【００２９】ここで上記各粒子ｐの粒形係数ｆを、 ｆ＝Ｌ／Ｗ≧１．５ （Ｌ：粒子ｐの長径、Ｗ：粒子ｐの短径）とするのが望
ましい。なお、粒子ｐの平均粒子径Ｄは０．１〜５００
μｍ程度のものであり、鍛造後の粒子形状が楕円体にな
るとすると、鋳造により粒子容積はほとんど変化しない
ので、鍛造前粒子容積＝（π／６）×Ｄ³＝鍛造後粒子
容積＝（π／６）×Ｌ×Ｗ²が成立する。粒子係数が
１．５となる場合、Ｌ＝１．３１Ｄとなるので、長径Ｌ
＝０．１３〜６５５μｍ , 短径Ｗ＝０．０８７〜４３
７μｍ程度となる。また、溶湯温度、噴霧滴を冷却凝固
化させる空間の雰囲気、特に温度、及び噴霧滴の飛翔距
離を変化させることにより、アルミニウム合金粒子中の
アルミニウム合金結晶粒の平均粒径は０．００５〜１０
μｍとなるようにする。

【００３０】そしてディスク本体１０の表裏外表面に、
上記ブレーキパット８が圧接されることで制動力を発生
するための摩擦面となる環状の硬化層１４が電気めっき
又溶射により形成される。この硬化層１４の形成に当た
っては、まず、上記仕上げ加工済のディスク本体１０の
外表面にショットピーニング又はアルカリエッチッング
を施す（図５（ａ），（ｂ）参照）。これにより上記硬
度の高い鍛流線ａの周囲の比較的硬度の低い部分ｂが選
択的に除去され、鍛流線ａが浮き出た状態となる。

【００３１】この後、溶射又は電解めっきによりディス
ク本体１０の表裏に硬化層１４を形成する（図５（ｃ）
参照）。その結果、硬化層１４と上記ディスク本体１０
との境界には、外表面の浮き出た鍛流線ａ及びその周囲
の部分ｂの存在による凹凸が形成されており、該凹凸に
上記硬化層１４が係止した状態となっている。

【００３２】ここで上記電気めっき処理は以下の要領で
行われる。まず、脱脂，酸洗い，アルカリエッチング，
酸活性化，亜鉛置換，硝酸浸漬，等からなる一般的な前
処理を行い、電気めっきを行う。この電気めっきは、め
っき液内にディスク本体１０を陰極として陽極とともに
浸漬し、これらに直流電源を供給することにより行われ
る。めっき液に含有させるイオンとして、Ｆｅイオン、
Ｃｒイオン、Ｎｉイオンを単独あるいはこれらを複数含
有させることにより、上記硬化層１４を、Ｆｅ，Ｆｅ−
Ｃｒ合金，Ｃｒ，Ｎｉ，等の耐摩耗性の高い金属で形成
することができ、電流量を調整することにより概ね２０
μm あるいはそれ以上の厚さに形成する。

【００３３】なお、メッキ液中に微細な炭化シリコン、
酸化アルミニウム、窒化アルミニウムの何れか単独ある
いは複数を組み合わせた硬質成分粉末を分散させ、分散
メッキとしても良い。これにより、硬化層１４の表面硬
度をさらに上昇させることが可能となる。

【００３４】溶射の場合には、図５（ｂ）で示すように
ショットピーニング又はアルカリエッチングを施した
後、図６に示すように溶射粉末としてＦｅ，Ｃｒ，Ｎｉ
を単独あるいはこれらを複数含有させたものをノズル部
に供給し、電流により１５，０００℃の極めて高温の溶
湯とし、アルゴン＋ヘリウムからなる作動ガスでノズル
から高速で噴霧して、液体微粒子の状態でディスク本体
１４の表面に吹き付け、液体微粒子を偏平粒子の状態で
積層凝固させて皮膜状の硬化層１４を形成する。溶融温
度は極めて高いので、金属粉末に炭化シリコン、酸化ア
ルミニウム、窒化アルミニウムの何れか単独あるいは複
数を組み合わせた硬質成分粉末を混合したものを、ある
いは硬質成分粉末のみをノズル部に供給しても良い。

【００３５】また上記電解めっき処理において、厚みが
少なくとも１０μm より厚くなるように硬化層１４を形
成することにより、特別な前，後処理を施すことなく硬
化層１４にクラック１４ａが発生する。このクラック１
４ａは、めっき層の膜厚が１０μm 程度であると図８に
示すように該クラック１４ａに内接する円の直径ｄが大
きなものでも約１．５mm程度となる。これは硬化層（め
っき層）１４に縮まろうとする内部応力が発生している
からであり、膜厚が増加するとこの内部応力によってめ
っき面に網目状のクラックが発生する。

【００３６】なお、クラックの発生が十分でない場合に
は、ディスク本体１０を構成するアルミニウム合金の融
点より低い温度まで加熱する加熱処理、あるいはさらに
急冷処理を施し、強制的にめっき層に内接円の直径ｄが
大きなものでも約１．５ｍｍ程度のクラック１４ａを発
生させる。

【００３７】さらにまた上記表裏の硬化層１４の外表面
にはそれぞれ移着層１５が形成されている。この移着層
１５は、制動動作時にブレーキパッド８の表面が削り取
られて上記ディスク本体１０の硬化層１４の外表面に付
着してできたものであり、概ね１〜５μm の層厚を有す
る。その結果上記ディスク本体１０の上記硬化層１４を
含む厚さは使用開始時に較べて２〜２０μm 厚くなって
いる。なお、上記移着層１５は概ね５μm 程度以上にな
ると自然に脱落し、それ以上成長することはほとんどな
い。

【００３８】ここで図７に示すように、上記移着層１５
の一部は進入部１５ａとなって上記硬化層１４のクラッ
ク１４ａ内に進入して付着している。この進入部１５ａ
は移着層１５を硬化層１４の外表面に安定的に固着させ
る錨として機能している。

【００３９】以上のように本実施形態では、鍛流線ａを
浮き出させたので、硬化層１４の固着面積が増加し、そ
れだけ硬化層１４の固着強度が向上する。また上記浮き
出た鍛流線ａが硬化層１４に周方向に作用するブレーキ
力ｆと直交する方向に延びていることから、該鍛流線ａ
が硬化層１４に対する係止部材として機能することとな
り、この点からも硬化層１４の接着力が高まり、その結
果、硬化層の剥離といった問題を防止できる。

【００４０】なお、硬化層１４とディスク本体との間の
熱伝達面積が増大するので、制動時に発生する摩擦熱に
よって硬化層１４の表面が加熱されても、ディスク本体
１４への放熱量が増加し、結果として硬化層１４とディ
スク本体１４との温度差が少なくなり、熱膨張量の差も
少なくなり、この点からも硬化層１４の剥離防止に寄与
できる。

【００４１】また制動時には、ブレーキパッド８と上記
硬化層１４との間の摩擦により熱が発生する。この熱の
一部はブレーキディスク４内を中心側に移動して前輪の
ハブやブラケットから大気に放出されるのであるが、本
実施形態のブレーキディスク４では、これを構成してい
る粒子ｐがブレーキディスクの径方向に長い長円状をな
しているので、熱を効率良くハブ側に移動させることが
できる。

【００４２】即ち、本実施形態の粒子ｐは長円状をなし
ているので、図４（ｂ）に示すように、単位長さｔで見
た場合の粒界ｓの数が、球状粒子ｐ′では５であるのに
対し長円状粒子ｐでは２と少ない。この粒界ｓは熱伝導
性の悪い酸化皮膜ｐ_o で覆われており、従って粒界ｓの
数が多いほど熱がハブ側に伝わり難い。本実施形態では
球状粒子ｐ′の場合に比較して粒界ｓの数が少ないので
それだけ熱伝導性が良好となる。

【００４３】なお、制動時に発生する摩擦熱が硬化層１
４からディスク本体１４へ放熱されても、ディスク本体
１４からハブ等への放熱が十分でない場合には、ディス
ク本体１４の温度が上昇して強度が低下し、硬化層１４
からの制動力でディスク本体１４の硬化層１４支持部が
破壊したり、塑性変形する可能性がある。しかしながら
本実施形態においては、ディスク本体１４からハブ等へ
の放熱が十分とすることができるので、安定した制動力
を確保できる。さらに、ブレーキディスクの熱容量を小
さくしても温度上昇しにくいので、ブレーキディスクの
肉厚を小さくして軽量化を図ることもできる。

【００４４】ここで上記押出成形工程，又は鍛造工程に
おいて、上記塊状素材ｗ１又は鍛造前素材ｗ３を制動時
におけるディスク本体の最高温度より若干高い温度、具
体的には例えば５００℃以上に保持した状態で押出成形
又は鍛造を行うことが望ましい。

【００４５】これによりアルミニウム合金中に固溶して
いる水素に起因する硬化層１４のブリスター（膨出）を
防止でき、硬化層の剥離を防止することができる。即
ち、アルミニウム合金は溶湯状態で空気中の水蒸気を吸
収し易い性質があり、この吸収された水分が溶融アルミ
ニウム合金と反応し、Ａｌ₂ Ｏ₃ とＨ（原子状水素）が
発生する。固体状態ではポロシティー（気泡）となり存
在する。通常ポロシティーは、熱間加工により圧着され
ている。しかし制動時の昇温によりポロシティーが再形
成され、硬化層１４を内部から膨らませるいわゆるブリ
スターを発生し、その結果硬化層の剥離の原因となる。

【００４６】本実施形態では上記制動時にディスク本体
が達する温度より高く、且つ、溶融温度よりは低い温度
で押出成形又は鍛造成形を行うことにより、上記水素を
強制的に外部に排出してディスク本体１０内の水素を予
め減量でき、そのため制動時に昇温しても水素が外部に
出て来るといった現象を防止でき、その結果硬化層の剥
離を防止できる。なお、上記機械加工の前に上記鍛造品
かｗ４を上記温度に加熱することによってもある程度の
水素排出効果が得られる。

【００４７】また本実施形態では、アルミニウム合金製
ディスク本体１０の外表面に例えばＦｅ−Ｃｒ合金から
なる硬化層１４を形成し、ブレーキパッド８として樹脂
製の移着系のものを採用したので、制動動作により硬化
層１４の外表面に移着層１５が形成されている。即ち、
この移着層１５により硬化層１４が保護されており、そ
のためディスク本体１０と特に摩擦面となる硬化層１４
の摩耗を抑制できるとともに、ディスク本体１０とブレ
ーキパッド８との間の摩擦係数を大きな値に保持でき
る。

【００４８】また硬化層１４に網目状のクラック１４ａ
を形成し、移着層１５の進入部１５ａがクラック１４ａ
内に進入して付着するようにしたので、該進入部１５ａ
が錨として機能し、移着層１５が強固にディスク表面に
固着し、この点からも確実にディスク表面の摩耗を抑制
できるとともに、高い摩擦係数を保持できる。

【００４９】以下本発明の作用効果を確認するために行
った実験結果について説明する。本実験では、表４に示
す成分系のアルミニウム合金を用いて、図１３に示す工
程を経て本発明例のディスク本体を製造し、表１，表２
に示す材料からなるブレーキパッド８を採用し、制動回
数とディスク本体の摩耗量，パッドの摩耗量の関係，及
び摩擦係数について計測した。また従来のＳＵＳディス
クとメタルパッドとの組合せ，アルミニウム合金製ディ
スクとメタルパッドとの組合せからなる比較例について
も同様に計測した。

【００５０】

【表４】

【００５１】まず、上述のスプレーフォーミング法によ
り、アルミニウム合金粒が固まった状態の例えば直径２
５０mmの円柱（塊状素材）を作成する（ステップＳ
１）。

【００５２】続いて上記アルミニウム合金粒円柱を切断
して例えば厚さ５０mmの円盤（鍛造素材）を作成し（ス
テップＳ２）、該円盤をプリ鍛造により例えば厚さ３０
mmに圧縮するとともに中心に穴を形成して密度を上げた
ドーナツ状の円盤（ビュレット）を作成する（ステップ
Ｓ３）。

【００５３】上記ビュレットを鍛造により表面硬度がＨ
ＲＢ（ロックウェルＢスケール）＝５５〜８８で厚さが
１５mmのドーナツ状円盤（鍛造品）とする（ステップＳ
４）。このドーナツ状円盤に、Ｔ６処理、即ち溶体化温
度（５００℃）に４時間保持した後に水冷する溶体化処
理及び続いて２００〜３００℃に４時間保持した後に空
冷する時硬化処理からなる処理を施して、表面及び内部
硬度をＨＲＢ（ロックウェルＢスケール）＝９０〜１０
０程度とする（ステップＳ５）。

【００５４】上記熱処理済のドーナツ状円盤に、内外形
加工，取付穴加工，及び円盤面加工等かちなる粗加工を
施す。円盤面加工のうち、摩擦面は表面粗Ｒａ２５μｍ
程度の研磨前面に下加工する（ステップＳ６）。続いて
仕上げ加工により上記摩擦面を表面粗さがＲａ１〜３．
５μｍとなるように研磨し（ステップＳ７）、これによ
り上述のディスク本体１０を作成する。

【００５５】上記仕上げ加工済の摩擦面に表５に示す手
法により硬化層を形成する。例えば電気めっき（電解め
っき）処理による場合には、先ず上述の前処理を行い、
めっき液の静止浴中にディスク本体１０を陰極として陽
極とともに浸漬し、こられに直流電源を接続することに
よって硬化層１４を作成する（ステップＳ８）。これに
より、表６に示す皮膜組成（例えばＦｅ−８％Ｃｒ）を
有し、膜厚概ね２０μｍあるいはそれ以上の硬化層が形
成される。

【００５６】

【表５】

【００５７】

【表６】

【００５８】続いてステップＳ９で上記硬化層１４にバ
ニシング加工、即ちめっき膜からなる硬化層１４にロー
ラを押し付けて転動させる加工を施す。これにより硬化
層１４には微細な網目状のクラック１４ａが形成され
る。

【００５９】さらに上記バニシング加工済のＦｅ−Ｃｒ
合金からなる硬化層１４の硬度を増大させるためにガス
浸硫窒化処理を施す。このガス浸硫窒化処理は、表６に
示す熱処理条件のうち何れかで行う。即ち、例えば上記
ディスク本体１０をＮＨ₃ ガス（流量１５Ｌ／ｍｉｎ）
と、Ｎ₂ で希釈したＨ₂ Ｓガス（流量２０Ｌ／ｈ）との
混合ガスからなる雰囲気の炉により加熱する。加熱温度
は５００℃，加熱時間は３時間である。

【００６０】このようにガス浸硫窒化処理を施すことに
よって、硬化層１４の硬度を増大させることができると
ともに、ガス浸硫窒化処理時に硬化層１４が加熱される
ことによって硬化層１４にさらに微細な網目状のクラッ
ク１４ａが形成される。

【００６１】そして上述の発明例試料及び比較例につい
て、制動回数とディスク摩耗量との関係、及び制動回数
とパッド摩耗量との関係を調べた。その結果を図９，図
１０に示す。なお、この場合の計測条件は、初速（ディ
スク本体の回転数２２００ｒｐｍ）２６５Ｋｍ／ｈ，終
速１００Ｋｍ／ｈ，減速度１２ｍ／Ｓ² ，イナーシャ
０．５Ｋｇ・ｍ² とし、ディスク本体が８３０ｒｐｍま
で減速した時点で制動終了とした。

【００６２】図９から明らかなように、アルミニウム合
金製ディスクと樹脂系パッドとの組合せからなる本発明
例の場合、制動回数の増加に伴ってディスクの厚みが逆
に８μｍ程度増加しており、移着層が形成されているこ
とが判る。一方、アルミニウム合金製ディスクとメタル
パッドとの組合せ又はＳＵＳ製ディスクとメタルパッド
との組合せからなる比較例では、制動回数の増加に伴っ
てディスクの厚みが２０μｍ以上減少しており、ディス
クの摩耗が進行していることが判る。

【００６３】また図１０から明らかなように、本発明例
及び比較例の何れにおいても制動回数の増加に伴ってパ
ッドが摩耗しているが、その中でも本発明例におけるパ
ッドの摩耗量は比較例より少なく、従って本発明例で
は、ディスクの摩耗を防止しつつパッドの摩耗も減少で
きることが判る。

【００６４】また図１１はディスクとパッドとの間の摩
擦係数の計測結果を示している。同図から、アルミニウ
ム合金製ディスクと樹脂系パッドとの組合せからなる本
発明例は、他のあらゆる組合せより摩擦係数が大きいこ
とが判る。

【００６５】なお、外表面にＦｅ−Ｃｒ系の硬化層１４
が形成されたアルミニウム合金製ディスク本体と樹脂系
パッドとの組合せの場合、摩擦係数は、図１２に示すよ
うに、硬化層１４の硬度がＨv ５００〜１２００の場合
に最も大きくなる。

【００６６】なお、上記実施形態では、硬化層１４を電
解めっきで形成した場合を説明したが、この硬化層１４
は従来公知のあらゆる方法、例えば表５に示す方法で形
成可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ装
置の正面図である。

【図２】上記ブレーキ装置の断面側面図（図１のII-II
線断面図）である。

【図３】ディスク本体の製造工程図である。

【図４】ディスク本体の長円状粒子の微視的構造を説明
するための模式図である。

【図５】ディスク本体の鍛流線と硬化層との微視的構造
を説明するための模式図である。

【図６】溶射方法を説明するための模式図である。

【図７】ディスク本体の硬化層及び移着層の微視的構造
を説明するための模式断面図である。

【図８】ディスク本体の硬化層及び移着層の微視的構造
を説明するための平面図である。

【図９】制動回数とディスク摩耗量との関係を示す特性
図である。

【図１０】制動回数とパッド摩耗量との関係を示す特性
図である。

【図１１】ディスク，パッドの組合せと摩擦係数との関
係を示す特性図である。

【図１２】ディスク本体の皮膜厚さと摩擦係数との関係
を示す特性図である。

【図１３】ディスク本体の製造工程を示す工程図であ
る。

【符号の説明】

１ ディスクブレーキ装置 ８ ブレーキパッド １０ ディスク本体 １４ 硬化層 １４ａ 網目状クラック １５ 移着層 １５ａ 移着層の一部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 俊勝 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内 Ｆターム(参考） 3J058 AA43 AA48 AA53 AA66 AA69 AA74 AA77 AA84 AA87 BA41 BA76 CB11 CB27 EA06 EA08 EA32 EA34 EA35 FA02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム合金からなるディスク本体
   の表面に摩擦面となる硬化層を形成してなるブレーキデ
   ィスクと上記硬化層を挟圧するブレーキパッドとを備え
   たディスクブレーキ装置において、上記ブレーキパッド
   は移着系パッドで構成され、上記硬化層には網目状クラ
   ックが形成されており、さらに使用に伴って該硬化層を
   覆うようにブレーキパッドの一部が移着してなる移着層
   が形成されており、さらに該移着層の一部が上記クラッ
   ク内部に進入していることを特徴とするディスクブレー
   キ装置。