JP2010534807A - 二重に被覆された鋳鉄製ブレーキロータおよび製造方法 - Google Patents

Abstract

車両用のブレーキロータとその製造方法とは、鋳鉄製のディスクに接着されたセラミック耐磨耗性材料製の第一の被膜を有する、鋳鉄製のディスクを備える。第一の被膜は、ブレーキパッドにブレーキ係合する環状の摩擦面を設ける。ディスクは、第一の被膜と異なる第二の被膜を備える。第二の被膜は、鋳鉄製のディスクに接着され、摩擦面から間隔を空けられた環状の非ブレーキ面を設ける。第二の被膜により設けられた非ブレーキ面は、耐腐食性である。

Description

発明の背景
１．技術分野
本発明は、概してブレーキロータに関し、より特定的には、鋳鉄製のブレーキロータに関する。

２．関連技術
鋳鉄製のブレーキロータは、比較的低いコスト、比較的高い熱伝導率、機械加工の容易性、および使用中の亀裂発生への耐性を含む、いくつかの理由のために、車両に広く用いられている。しかし、水分およびたとえば地面からもたらされた道路用塩などの他の化学物質にさらされたとき、鋳鉄は腐食しやすい。腐食層が形成される結果、摩擦係数が減少し、ブレーキロータの外表面の層厚みが増大する。このようにして、腐食層と隣接するブレーキパッドとの干渉が結果として生じ、これにより、運転者へのブレーキ系を介した望まないフィードバック、および騒音が発生する。

腐食に関連する問題を解決するために、従来、ロータのブレーキ面に耐腐食性被膜が塗布されてきた。耐腐食性被膜は、初期には腐食を低減するために効果的であるが、典型的には摩耗に対する保護を与えるためには適していない。加えて、耐摩耗性被膜は、典型的には低い融点温度を有し、そのためにブレーキパッドの下で望まない凹凸をもたらし、これにより使用中の望まない振動、騒音および摩耗を発生する。

発明の要約
本発明の一の局面に従って製造された車両用のブレーキロータは、鋳鉄製のディスクを含む。ディスクは、鋳鉄製のディスクに接着されたセラミック耐摩耗性材料製の、第一の被膜を有する。第一の被膜は、ブレーキパッドにブレーキ係合する環状の摩擦面を設ける。ディスクはまた、第一の被膜と異なる第二の被膜を有する。第二の被膜は、ディスクに接着され、摩擦面から間隔を空けられた環状の非ブレーキ面を設ける。第二の被膜により設けられた非ブレーキ面は、耐腐食性を有する。

本発明の他の局面に従えば、ロータは、第一の被膜とディスクとの間にニッケル系の中間層を含んでもよい。さらに、ニッケル系被膜は純ニッケルとして設けられてもよい。

本発明のさらに他の局面に従えば、第一の被膜は、アルミナ系材料として設けられてもよい。さらに、第一の被膜は純アルミナとして設けられてもよい。

本発明の他の局面に従えば、車両用のブレーキロータの製造方向が提供される。この方法は、ブレーキ面部と、ディスクの反対側の非ブレーキ面部とを有する、鋳鉄製のディスクを設けるステップを含む。次に、ブレーキ面部を機械加工し、ブレーキ面部にニッケル系中間被膜を塗布する。さらに、この方法は、中間被膜にアルミナ系耐摩耗性被膜を塗布し、ディスクの非ブレーキ面部に耐腐食性被膜を塗布するステップを含む。

したがって、本発明に従い製造されたブレーキロータは、使用中に耐摩耗性があり、摩耗面および非摩耗面の両方において耐腐食性を有し、比較的長い耐用寿命を有し、製造時に環境に優しく、とりわけ、製造時および使用時に経済的である。

本発明に従って製造されたブレーキロータの、これらのおよび他の局面、特徴および利点は、以下の現在好ましい実施の形態およびベスト・モードの詳細な説明、添付の特許請求の範囲、ならびに添付の図面に関連して考察されたとき、より容易に理解されるであろう。

本発明の現在好ましい一実施の形態に従って製造された、ブレーキロータの平面図である。 図１の線２−２に概して沿う断面図である。

現在好ましい実施の形態の詳細な説明
図面をより詳細に参照して、図１および図２は、本発明の現在好ましい一実施の形態に従って製造された、鋳鉄製のブレーキロータ１０を示す。ブレーキロータ１０は、鋳鉄製のディスク１２から製造される。ディスク１２は、対向する側部１４，１６（図２）を有する。側部１４，１６は、環状の摩擦面１８，２０を有し、対向するブレーキパッド（図示せず）にブレーキ係合する。摩擦面１８，２０の他に、ロータ１０はまた、非ブレーキ面２２を有する。非ブレーキ面２２は、ブレーキ摩擦面１８，２０から間隔を空けられ、ブレーキ中にブレーキパッドに接触しない。摩擦面１８，２０は耐摩耗性に製造され、非ブレーキ面２２は耐腐食性に製造されて保護される。したがって、ブレーキロータ１０の耐用寿命が高められる。

ブレーキロータ１０を製造するとき、ディスク１２の対向する側部１４，１６は、完成品のブレーキロータの概略の寸法および形状に機械加工される。このとき、ボルト開口２３が形成され、側部１４，１６は所望の厚みに形成される。機械加工が完了すると、グリースおよび他の流体、および／または機械加工工程から存在する汚染物質を除去するために、ディスク１２は好ましくは洗浄される。

ロータ１０の製造をさらに容易にするために、対向する側部は、環状のブレーキ面領域またはブレーキ面部１４，１６とも称され、摩擦面１８，２０になるものであるが、たとえばサンドブラスト処理またはガラスビーズブラスト処理などにより、粗面化されてもよい。表面を粗面化するために、たとえば化学エッチングなどの他の処理が使用されてもよいことを認識されたい。粗面化処理中に、たとえば非ブレーキ面２２の下方の領域１９などの、影響されないままにされるべき領域は、粗面化されるのを防ぐために、マスクされてもよい。

ディスク１２の環状のブレーキ面部１４,１６を粗面化すると、接着促進材料２４からなる結合被膜層がその上に被覆される。接着促進材料２４の結合被膜は、好ましくは、ニッケル合金材料を使用して、より好ましくは純ニッケル材料を用いて、行なわれる。材料２４は好ましくは、環状の摩擦ブレーキ領域１４，１６のみに塗布され、ディスク１２の残部の非ブレーキ面１９には塗布されない。このように、材料２４が摩擦ブレーキ領域の外部に塗布されるのを防止するために、ディスクはマスクされてもよい。材料２４は、約１０〜１００μｍ、好ましくは約１５〜６０μｍ、より好ましくは約２０〜３０μｍの、仕上げ後の厚みを有するように塗布されてもよい。

次に、接着促進材料２４を塗布すると、セラミック耐摩耗性材料層２６の第一の被膜が、接着促進層２４を覆って、ディスク１２に塗布される。耐摩耗性材料２６の被膜は、他の耐摩耗性材料が使用されてもよいものの、意図された用途のために望ましいのであれば、好ましくは、純アルミナ材料を使用して行なわれる。たとえば、アルミナ合金材料が使用されてもよく、このときチタン、ジルコニウム、酸素およびその他の混入物質がアルミナ合金材料中に組み入れられてもよい。耐摩耗性材料２６は、約１００〜４００μｍ、好ましくは約１５０〜２５０μｍの仕上げ後の厚みを有するように塗布されてもよい。

ディスク１２への耐摩耗性材料２６の塗布が完了すると、耐腐食性材料２８の第二の被膜がディスク１２に接着される。耐腐食性材料２８の被膜は、ディスク１２の非ブレーキ面１９を覆って、耐摩耗性材料２６から間隔を空けられて塗布される。摩擦面１８，２０以外のディスク１２全体が材料２８で覆われるように塗布されてもよい。耐腐食性材料２８は、他の耐腐食性材料が使用されてもよいものの、意図された用途のために望ましいのであれば、好ましくは、純ニッケル材料を使用して塗布される。たとえば、ニッケル合金材料が使用されてもよい。耐腐食性材料２６は、隣接する耐摩耗性材料２６と略同じ高さの仕上げ後の厚みを有するように塗布されてもよく、したがって、約１１０〜５００μｍ、好ましくは約１７０〜２８０μｍの範囲であってもよい。耐腐食性材料２８がディスク１２に接着されると、外部硬化被膜が非ブレーキ面２２上に塗布されてもよい。

耐摩耗性材料２６の、所望の厚みおよび表面仕上げ粗さを得るために、摩擦面１８，２０は、たとえば両面研磨処理などのように、ダイヤモンドホイールを使用して研磨されてもよい。耐摩耗性材料の表面仕上げは、いくつかの例では約５μｍ以下の表面仕上げを設けることが有益であり得るが、好ましくは、１．６μｍよりも小さい。研磨処理は、耐摩耗性材料２６の塗布後直ちに行なわれてもよく、または、その後の任意のときに、好ましくは最終工程として、行なわれてもよい。

この製造方法の他の局面に従ったブレーキロータ１０は、工程の順序を変更して製造される。たとえば、ディスク１２の機械加工後に接着促進材料２４の結合被膜を接着する代わりに、摩擦面の環状のブレーキ面領域１４，１６がマスクされてもよく、その後、ディスク１２のマスクされていない非ブレーキ面２に、耐腐食性材料２８が接着されてもよい。その後、依然としてマスクされている間に、外部硬化被膜が耐腐食性材料を覆って塗布されてもよい。

硬化被膜が塗布されると、その後マスクが除去される。その後、非ブレーキ面２２を覆って、マスクが塗布されてもよい。その後、上述したように、環状のブレーキ面領域１４，１６が粗面化されてもよく、粗面化された表面に接着促進材料２４が塗布されてもよい。その後、耐摩耗性材料２６が接着促進材料２４上に塗布され、摩擦面１８，２０を形成してもよい。上記のように、耐摩耗性材料２６はその後、所望の厚みおよび表面仕上げに研磨されてもよい。

さらに他の現在好ましいロータ１０の製造方法では、耐腐食性材料２８が最初にディスク１２にその表面全体を覆って塗布され、その後ブレーキ面１４，１６が所望の厚みに機械加工されてもよい。その後、非ブレーキ面２２がマスクされ、接着促進材料２４がブレーキ面１４，１６を覆って塗布されてもよい。その後、耐摩耗性材料２６が接着促進材料２４を覆って塗布され、その後所望の表面仕上げに機械加工されてもよい。

明白に、上記の教示に照らして、本発明の多くの修正および変更が可能である。したがって、具体的に説明されたほか、添付の特許請求の範囲の範囲内で本発明は実施可能であることを理解されたい。

Claims (26)

1. ブレーキロータであって、
   鋳鉄製のディスクと、
   前記鋳鉄製のディスクに接着されたセラミック耐摩耗性材料製の第一の被膜とを備え、前記第一の被膜は、ブレーキパッドにブレーキ係合する環状の摩擦面を設け、前記ブレーキロータはさらに、
   前記鋳鉄製のディスクに接着された、前記第一の被膜と異なる第二の被膜を備え、前記第二の被膜は、摩擦面から間隔を空けられた耐腐食性の環状の非ブレーキ面を設ける、ブレーキロータ。
2. 前記第一の被膜と前記鋳鉄製のディスクとの間に配置された、ニッケル系の結合被膜をさらに備える、請求項１に記載のブレーキロータ。
3. 前記ニッケル系の結合被膜は、純ニッケルからなる、請求項２に記載のブレーキロータ。
4. 前記第一の被膜は、アルミナからなる、請求項３に記載のブレーキロータ。
5. 前記第一の被膜は、アルミナ系合金からなる、請求項３に記載のブレーキロータ。
6. 合金材料はチタン、ジルコニウムおよび酸素のうち一つからなる、請求項３に記載のブレーキロータ。
7. 前記結合被膜は、約１０〜１００μｍの間の厚みを有する、請求項４に記載のブレーキロータ。
8. 前記結合被膜は、約１５〜６０μｍの間の厚みを有する、請求項７に記載のブレーキロータ。
9. 前記結合被膜は、約２０〜３０μｍの間の厚みを有する、請求項８に記載のブレーキロータ。
10. 前記第一の被膜は、約１００〜４００μｍの間の厚みを有する、請求項７に記載のブレーキロータ。
11. 前記第一の被膜は、約１５０〜２５０μｍの間の厚みを有する、請求項８に記載のブレーキロータ。
12. 前記第一の被膜は、約１５０〜２５０μｍの間の厚みを有する、請求項９に記載のブレーキロータ。
13. 前記第二の層は、エポキシ系塗料、ラッカー塗料、または、金属酸化物、金属亜鉛およびアルミニウムフレークを含む水性の被覆用分散液のうち少なくとも一つを備える、請求項４に記載のブレーキロータ。
14. 前記第一の被膜は、１．６μｍ未満の表面仕上げを有する、請求項１に記載のブレーキロータ。
15. 前記第一の被膜は、約５μｍの表面仕上げを有する、請求項１に記載のブレーキロータ。
16. 環状のブレーキ面部と、ディスクの反対側の非ブレーキ部とを有する、鋳鉄製のディスクを設けるステップと、
    前記ブレーキ面部を機械加工するステップと、
    前記ブレーキ面部にニッケル系中間被膜を塗布するステップと、
    前記中間被膜にアルミナ系耐摩耗性被膜を塗布するステップと、
    前記ディスクの前記非ブレーキ面部に耐腐食性被膜を塗布するステップと、を備える、車両用のディスク型ブレーキロータの製造方法。
17. 前記機械加工するステップ後、中間被膜を塗布する前に、前記ブレーキ面部を粗面化するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記ディスクの前記ブレーキ面部に耐腐食性被膜を塗布するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記耐腐食性被膜の塗布後、前記機械加工するステップを行なうステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記アルミナ系耐摩耗性被膜を約１００〜４００μｍの厚みに研磨するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
21. 前記アルミナ系耐摩耗性被膜を約１５０〜２００μｍの厚みに研磨するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記アルミナ系耐摩耗性被膜を約５μｍの表面仕上げに研磨するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
23. 前記アルミナ系耐摩耗性被膜を約１．６μｍ以下の表面仕上げに研磨するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
24. 前記中間被膜を純ニッケルで設けるステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
25. 前記アルミナ系耐摩耗性被膜を純アルミナで設けるステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記耐腐食性被膜に硬化被膜を塗布するステップをさらに備える、請求項１６に記載の方法。

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