JPH01168841A - 鋳鉄製摺動摩擦部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は自動車装備のブレーキの使用初期において、
ディスクロータに対向して設けたパッドの摩擦面の摩擦
係数を大きくするようにした鋳鉄系の摺動摩擦部材の技
術の分野に属する。

而して、この発明は自動車等のディスクブレーキのパッ
ドに対するディスクロータの如く、双方が当接摩擦作動
することにより制動に使用される等の摺動摩擦部材であ
って、使用の初期の段階における摩擦係数が小さいセミ
メタリックス製のパッド等の一方の摺動摩擦部材を摩擦
摺動の相手とするディスクロータ等の鋳鉄系のメタリッ
クス製摺動摩擦部材に関する発明であり、特に、基地部
がパーライト組織化され、黒鉛の形状を球状化し、更に
、その球状黒鉛の周囲のマトリックスを面積率１０〜５
０％の範囲でフェライト化し、黒鉛の囲りのフェライト
の大きさを１００μ瓦以下とすることを特徴とする鋳鉄
製摺動摩擦部材に係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、各種の機械装置には複雑な複数の部材が組
み合されており、これらのうちには、複数の相対摺動摩
擦部材が相互に当接摩擦することで、例えば、出願人の
先願考案発明の実願昭６１−１８０４８５号考案や特願
昭６２−２２９７７号発明に開示されている自動車の制
動装置やクラッチ装置の構成部材とされているものがあ
る。

而して、現状では、金属繊維、及び、金属粉末ζグラフ
ァイト等の固体潤滑剤を主成分として結合剤レジンで硬
化させた高温領域の耐摩耗性、摩擦の安定性に優れてい
るディスクブレーキのパッド等として所謂セミメタリッ
クパッドが使用されている。

かかる技術としては、例えば、ディスクブレーキのパッ
ドに対して設けられたディスクロータの′如く、両者が
当接摩擦する作用を利用するブレーキやクラッチ等の摺
動摩擦部材等があり、鋳鉄製のロータ側をパーライト、
表面部をフェライトにした。態様や、一対の相対する摺
動摩擦部材の摩擦を制動力に変換するように働くパッド
等の他方の１習動摩擦材が片状黒鉛鋳鉄である組み合せ
にされている摺動部材構造にしたものがあり、ロータ表
面部に黒鉛を突出させたものがある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 而して、セミメタリックパッドの鋳鉄製のディスクロー
タに対する摺動摩擦部材の欠点として、ブレーキの使用
の回数の増加に比例して経時的に摩擦係数が高くなり、
ブレーキの効きも良くなるが、新品時には摩擦係数が低
く、効きが悪いことが挙げられる。

蓋し、該種セミメタリックパッドは、新品の状態では、
摩擦の時、ディスクロータとの当たりがつき難く、実際
に稼動する摩擦面は一部に過ぎないからである。

又、セミメタリックパッドの他の欠点としては、比重が
有機系の摩擦材よりも大きく、同一の体積では２０〜５
０％も重くなり、組み付は作業がし難く、燃費悪化につ
ながる不利点がある。

更に、パッドの裏金の温度が上昇するので、ベーパーロ
ック現象を防止するために裏金とパッドの間に断熱材を
介装する必要が生じ、構造が複雑になるという不具合が
出てくる。

この発明の目的は上述従来技術に基づくセミメタリック
製のブレーキのパッド等の初期使用時の問題点を解決す
べき技術的課題とし、該セミメタリック製等の一方の摺
動摩擦部材に対向する他方の鋳鉄系のメタリック製摺動
摩擦部材を用いることによる長所を生かしながらも短所
を補うようにし、使用初期における摺動摩擦を経時的使
用状態の摺動摩擦と同様になるようにして機械製造産業
における摺動技術利用分野に益する優れた摺動摩擦部材
を提供せんとするものである。

−〈問題点を解決するための手段・作用〉上述目的に沿
い先述特許請求の範囲を要旨とするこの発明の構成は前
述問題点を解決するために、自動車のディスクブレーキ
等の如く複数の摺動摩擦部材相互の相対摩擦摺動による
制動装置の活動部材において、一方の鋳鉄製の摺動摩擦
材が初期摩擦係数の小さなものであり、基地組織部をフ
ェライト化することにより他方の摩擦部材との初期状態
からの摩擦が向上するようにし、鉄よりも炭化物形成傾
向が高い元素を添加して炭化物を析出させる耐摩耗性を
向上させるような技術的手段を講じたものである。

〈発明の背景〉 而して、１００μｍ以下の大きさのフェライトを面積率
で１０〜５０％フェライト化させる理由については１０
％以下では摩擦係数の向上効果が小さく、５０％以上で
は耐摩耗性の悪化が大きくなるからである。

そして、これらの１つの黒鉛の囲りのフェライトの大き
さを１００μ而以下とするのは１００μ面以上では耐摩
耗性の悪化が大きいからであり、添加物の種類は所定に
設定しても良いが、相手側のパッド等の摩擦摺動部材に
含有されているアブレッシブ剤の硬さと同等以上のもの
が好ましいものであって、例えば、タングステン、チタ
ン、クロム、モリブデン等がある。

炭化物を残してマトリックスのみを分解し、マトリック
スをフェライト化にするべくＡ１変態点よりも低い温度
で焼鈍を行うようにしても良い。

〈実施例〉 次に、この発明の実施例を第１〜７図に基づいて説明す
れば以下の通りである。

第１図に示す実施例において、１は自動車のディスクブ
レーキであり、この発明の要旨を成す一方の鋳造系のメ
タリック製の摺動摩擦部材とじてのディスクロータ２の
両側にキャリパ３に支持された他方の摺動摩擦部材とし
ての一対のパッド４．４が対向して設けられ、ディスク
ロータ２以外の構造が在来一般のディスクブレーキと実
質的にほぼ同様になるように形成されている。

そして、該ディスクロータ２は、その摩擦摺動面５．５
に於いてパッド４と当接摩擦し、互いの当接摩擦により
自動車の制動に供されるようにされている。

而して、一方の摺動摩擦部材としてのディスクロータ２
は、鋳造、研削等の工程を経て成形され、その素材組成
は、数表の通りである。

＊ 又、その造形の方法は、以下の通りである。

まず、以上の成分の素材を鋳込み、放冷した俊、７００
℃で１時間かけて焼鈍後炉冷する。

そして、旋盤加工、研磨加工等の機械加工により所定の
形状にする。

その結果、第２図に示したフェライト面積率３０％、フ
ェライトの大きざ５０μｍ以下を有するディスクブレー
キロータを得ることが出来る。

又、他方の摺動摩擦部材としてのパッド４は、在来態様
と同様にその材質をセミメタリックとされている。

上述構成において、ディスクブレーキ１が実使用や試験
に供された場合、使用初期においてパッド４．４はディ
スクロータ２の表層のパーライト組織部６と当接し、本
来使用初期には当たりの効き難いディスクロータ２であ
るにもかかわらず、該ディスクロータ２側の表面がパー
ライト組織にされ、周囲がフェライト７となっている球
状黒鉛８が散在させているために、パッド４と初期状態
から高摩擦係数でもって摩擦係合される。

したがって、使用初期から充分な摺動摩擦が得られ、安
定した精度が可能になる。

勿論、経時的使用状態においても上記球状黒鉛による高
摩擦係数が保持される。

又、黒鉛の囲りのマトリックスを面積率１０〜５０％の
範囲内でフェライト化しているため、ディスクロータ２
自身は勿論のこと、パッド４も摩耗せず耐久性が良い。

而して、上記ディスクロータ２の摩擦摩耗試験結果を第
３．４図に示す様に行った。

試験条件は、パッド材としてセミメタリック材を用い、
ディスクロータ材としてこの発明品と従来材による新品
を用いてフルサイズ摩擦摩耗試験機で制動前期速度５０
馳／ｈ　、制動減速度０．３Ｇ、制動間隔１２０秒、及
び、制動回数５００回であった。

その試験結果は、初期である１回目の摩擦係数μは従来
材と比較して、この発明品の場合は０．１５向上した。

そして、ロータ摩耗量についてはこの発明品、従来材共
に差はなかった。

又、フェライトの大きさは５０μｍ以下に一定して、該
フェライトの面積率を変化させる試験を行ったところ、
第５図に示す様に、この発明品の場合、面積率が１０％
以下では初期摩擦係数が小さく、ロータ摩耗量は共に高
いが、面積率が５０％より大きくなると、ロータ摩耗量
が急に大きくなる。

更に、フェライトの面積率は３０％と一定して、フェラ
イトの大きさを変化させた場合の摩擦特性は、第７図に
示す様に粒子の大きさに関係なく２０μ而から１００μ
ｍまでは一定であった結果となった。

尚、この発明の実施態様は上述各実施例に限るものでな
いことは勿論であり、例えば、摺動摩擦部材は自動車の
ディスクブレーキの他に、工作機械のブロックの制動装
置等の摺動摩擦を機能化して取り出す他の種々の装置に
適用可能である。

〈発明の効果〉 以上、この発明によれば、一対の摩擦摺動部材の鋳鉄製
の一方のものにおいて、基地やパーライト部にされてい
るため、硬いがフェライトにより軟化され、充分な摩擦
係数が確保出来る効果がある。

又、フェライトの面積率を１０〜５０％としたので、１
０％以上ということで一方の摺動摩擦部材の耐摩耗性が
良くなり、５０％以下ということで他方の摺動摩擦部材
の耐摩耗性も良くなるという効果が秦される。

更に、摺動摩擦部材の耐久性が向上し、頻繁に交換しな
くても良いようになり、保守点検の回数も少くて済み、
更に、装置全体の軽」化も図れ、コスト安となるという
効果が奏される。

具体的には、この発明品のフェライト部硬さは約１８０
ＨＶであって、パーライトマトリックスの約３００１−
（Ｖと比較すると著しく軟化する効果が奏される。

一般に、マトリックスが軟質化すると、耐摩耗性が落ち
るという欠点があるが、この発明では、これに対して、
黒鉛を球状化することにより強度をアップし、摩耗の進
行を妨げるようにし、各種炭化物の析出を行い、又、新
品時のブレーキの効きを良くしたためにより安全が向上
する効果も奏される。

そして、パッド等の偏摩耗が従来より少くなつたために
、該パッドの交換の回数が少くて済み、コストダウンに
つながるという効果も奏される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の詳細な説明図であり、第１図は１実施
例のディスクブレーキの要部の断面図、第２図はディス
クロータの表層部の平面拡大図であり、第３．４．５．
６．７図は試験結果を示すグラフ図である。 ４・・・セミメタリック製の摺動摩擦部材（パッド）、 ２・・・鋳造系のメタリック製摺動摩擦部材（ディスク
ロータ）、 ６・・・パーライト ８・・・球状黒鉛、 ７・・・フェライト 出願人　　トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一方の摺動摩擦部材と相対当接摩擦することによって
   機能化される他方の鋳鉄系メタリック製摺動摩擦部材に
   おいて、素材マトリックスをパーライト組織にして黒鉛
   形状を球状化し、更に該球状黒鉛の周囲のマトリックス
   を面積率１０〜５０％の範囲でフェライト化し、１つの
   黒鉛の囲りのフェライトの大きさを１００μｍ以下とす
   ることを特徴とする鋳鉄製摺動摩擦部材。