JP5642518B2 - アルミニウム合金製ブレーキ用ピストン - Google Patents
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Description
一方、こうしたディスブレーキ装置は、自動車の安全性能にも直結するため、所期の制動性能を発揮することはもとより、厳しい条件下での強度、剛性、耐久性が求められ、さらにこれらの特性を満たした上で、原材料コスト、鋳造、切削・研磨加工等に伴う製造コストを可能な限り低減することが必要である。
なお、樹脂製ピストンも検討されているが、ヤング率が5〜10GPaと低く、また、耐久性、コストの面で難がある。
そこで、本発明は、例えば、キャリパ用ピストンに、アルミニウム合金を使用する際、強度、剛性、耐久性に加え、ピストン表面粗さ等の諸条件を満足した上で、軽量性をさらに改善するとともに、熱伝導率を低下させ、ブレーキ特性の悪化を防止することを目的とする。
また、アルマイト処理後の表面粗さを3.6μmRz以下とするとさらに好適である。
すなわち、一般的には、高いブレーキ性能が要求される高性能スポーツ車では、ブレーキへの負荷が高くピストンの熱伝導率を70W/(m・K)以下とすること、大衆車では110W/(m・K)以下とすることが好ましいとされ、アルミニウム合金の熱伝導率を40〜110W/(m・K)とすれば、高性能スポーツ車から大衆車に到るまであらゆる自動車に適合することができる。
キャリパ用ピストンの軽量化をさらに改善し、熱伝導率を低下させる観点で、アルミニウムに含有させる金属を選択する場合、当然、アルミニウムより密度が低く、かつ、熱伝導率の低い金属を選択する必要があるが、キャリパ用ピストンには、高圧のブレーキフルードが作用するとともに、シリンダ内を摺動するため、所定以上の強度、剛性と、所定以下の表面粗さが要求される。
アルミニウム合金の場合、アルマイト処理を行った際、析出が発生するか否か、アルミニウムに対する含有金属の固溶限と大きく関係し、仮に、アルミニウムより密度が低く、かつ、熱伝導率の低くても、固溶限が低い金属は、含有率に制限が生じ、軽量化、熱伝導率低下の観点での効果が制限される。
ケイ素は熱伝導率がアルミニウムより低いが、固溶限が1.65質量%と低く、しかも、密度もアルミニウムとさほど変わらない。また、亜鉛は、アルミニウムより密度が2.6倍以上高く、軽量化を阻害する。
これに対し、マグネシウムは、アルミニウムと比較して熱伝導率が155.5W/(m・K)と約35%低く、密度1.74と35%軽く、しかも固溶限が17.4質量%と、アルマイト処理を行った際、表面に析出を発生させることのない範囲で、十分な含有率が得られるマグネシウムが最適であることが分かる。
なお、マグネシウムが熱伝導率を下げる要因としては、アルミニウムより原子径が大きく(アルミニウムの原子径が0.286nmに対し,マグネシウムの原子径は0.32nmである。)、また、アルミニウム結晶が面心立方構造を採るのに対し、マグネシウムが最密六方構造を採ることにより、マグネシウム含有量が増えると原子間の歪みが大きくなることに起因するものと推測される。
図5に、AC1Bをベースにマグネシウム含有率を13質量%としたときのアルマイト処理後の表面状態(左側)と、比較材としてADC5のアルマイト処理後の表面状態(右側)を示し、アルマイト処理後の析出状態を明確にするため、埋め込み樹脂を所定の厚さに塗布し、表面上に形成される埋め込み樹脂の層の態様により、析出に伴う表面の凹凸を明示した断面を示したものである。
また、ディスクブレーキ装置のキャリパのうち、キャリパ用ピストン以外については、軽量特性、強度特性の観点から最適なアルミニウム合金を選択すればよいが、従来の鉄製キャリパのピストンにおいて、本発明のアルミニウム合金製ピストンを採用すれば、それだけでも、ブレーキ特性や強度を低下させることなくキャリパ本体の軽量化を実現することが可能になる。
Claims (2)
- アルミニウムに含有されるマグネシウムの含有率が5〜23質量%、他の含有金属及び不可避的不純物としてアルミニウムに含有される銅、ケイ素、亜鉛、マンガン、チタン、クロム、バナジウム、鉄の含有率が、いずれもアルミニウムに対する固溶限未満であり、残部アルミニウムからなる組成であって、熱伝導率が40〜110W/(m・K)のアルミニウム合金により形成されるブレーキ用ピストン。
- 前記アルミニウム合金のアルマイト処理後の表面粗さが3.6μmRz以下である請求項1記載のブレーキ用ピストン。
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