JPH0158372B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はデイスクブレーキ、詳しくは、デイス
クロータの防錆効果を改善しつつその作動特性を
改良したデイスクブレーキに関する。

（従来技術） 一般に、自動車その他の車両が海外へ輸出され
るときは、船舶により輸出相手国に輸送さること
が多い。この場合、工場で出来上がつた車両はま
ず積出港近くの置場に保管され、次に輸送船舶に
船積されて輸出相手国迄航海を続け、さらに相手
国の積上港近くの置き場に再び保管され、それか
ら相手国のユーザーに引き渡されることになる。

しかしながら、このような車両がデイスクブレ
ーキを採用している場合、そのデイスクブレーキ
のデイスクロータは通常鉄系材料により形成され
ていること、積出港近くの置き場の空気は多量の
塩分を含んでいること、輸送船舶内は高温多湿で
ある場合が多いこと、さらに積出港および積上港
近くの置き場での保管期間および相手国までの航
海期間の合計がまれに予期せざる外的要因により
場合によつては数ケ月に及ぶこと等のために、前
記デイスクロータは錆を発生することがある。こ
のような従来のデイスクブレーキとしては、「ニ
ツサンローレルサービス周報」第162頁（昭和55
年11月、日産自動車株式会社発行、第429号）に
記載されたものがある。デイスクロータに錆が発
生した場合、デイスクロータの裏表のパツドに近
接する部分とその他の部分とでは錆の程度が異な
る。このようにデイスクロータに程度の異なる錆
が発生すると、車両を走行させてデイスクブレー
キを作動させた場合に制動トルクのトルク変動を
生ずる。これはジヤダー現象と呼ばれ、乗員の円
滑な制動感覚を阻害する好ましくない現象であ
る。このような錆の発生に対しては、デイスクロ
ータの表面に防錆油を塗布したり、あるいはリン
酸塩被膜を形成することが考えられる。

しかしながら、このようにデイスクロータに単
に防錆処理を施しただけでは、次のようなデイス
クロータとして欠くことのできない要件 (1) オフライン後の初期制動（約50回前後）で摩
擦係数μの低下やその回復回数ができるだけ少
ないこと（μ＞0.15）。

(2) 前記初期制動によつて防錆材がはがれ、制動
履歴後に腐食履歴を受けても制動トルクのトル
ク変動ΔTの増加が少ないこと（ΔT＜６〜10
Kg・ｍ）。

(3) 防錆目的を完了してユーザに渡るときには制
動機能に悪影響を残さないこと。

(4) デイスクロータの取付部分の摩擦係数μが低
下して取付ボルト等が緩み易くならないこと
（ただし予め取付部分を被覆したり、所定の締
付トルクが発生するよう余計に強く締付けるこ
とによつて防止してもよい）。

のうち、(3)の要件を満足すると(1)の要件が満足し
ないという問題点があつた。

（発明の目的） そこで本発明は、デイスクロータの表面にリン
酸塩を主体とする化合物層を形成し、この化合物
層の厚さや構成割合に考慮を加えることにより、
保管期間中等における錆の発生を防止して前記ジ
ヤダー現象が生じるのを防止するとともに、デイ
スクロータが前記要件をすべて満足するようにす
ることを目的とする。

（発明の構成） 本発明に係るデイスクブレーキは、車輪側部材
に固定され鉄系材料により形成されたデイスクロ
ータと、車体側部材に係合し前記デイスクロータ
を挾圧することにより前記車輪を制動する一対の
パツドと、を備え、前記デイスクロータの表面に
リン酸塩を主体とする化合物層を形成し、この化
合物層全体の厚さを４〜8μ、この化合物層の中
の鉄化合物層の厚さを1.7μ以上とすることを構成
としている。

このような構成すなわち技術的手段によれば、
デイスクロータの表面にリン酸塩を主体とする化
合物層を形成したために、車両の保管期間中や航
海期間中におけるデイスクロータの錆の発生を防
止して前記ジヤダー現象を防止することができ
る。また、前記化合物層の中の鉄化合物層は摩擦
係数μを安定して大きく保つことができるため、
前記初期制動における摩擦係数μの低下率を少な
くするとともに、その摩擦係数μが低下後所定の
基準値にまで回復するのが迅速となる。また、前
記化合物層の厚さが４〜8μのために制動回数が
60〜80回くらいで摩擦係数μが前記基準値近くま
で回復するため、防錆目的を完了してユーザーに
渡るときまでには制動機能を略元通りに回復させ
ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図、第２図は、本発明に係るデイスクブ
レーキの一実施例を示す図である。

まず、構成を説明すると、第１図において、１
はデイスクブレーキであり、２は図外の車輪側部
材に固定されて図中下方にその軸線を有し、鉄系
材料により形成されたデイスクロータである。デ
イスクロータ２の裏表両側の摺動面２ａの近傍に
は一対のパツド３が配置されている。パツド３の
一方はキヤリパ４の一端部に形成された液圧手段
５を構成するピストン７のデイスクロータ２側端
に固定されており、パツド３の他方はキヤリパ４
の他端部に形成されたアーム８に係合支持されて
いる。キヤリパ４は図外の車体に係合支持されて
おり、デイスクブレーキ１が作動していないとき
には一対のパツド３がデイスクロータ２の摺動面
２ａと略等間隔で離隔し、デイスクブレーキ１が
作動しているときには一対のパツド３が摺動面２
ａに等圧力で当接してデイスクロータ２を挾圧で
きるようになつている。一対のパツド３がデイス
クロータ２を挾圧することにより、車輪を制動、
すなわち車両を制動することができる。第２図に
模式的に示すように、デイスクロータ２の表面に
はFe−Me−Ｐ系を主体とする化合物層が形成さ
れており、この化合物層全体の厚さＴは４〜8μ
の範囲内で形成され、さらにこの化合物層の中の
鉄化合物層の厚さｔは1.7μ以上になるように形成
されている。このリン酸塩を主体とする化合物層
は通常の車両車体塗装の下地に防錆処理のために
用いられるものであるが（たとえば日本パーカラ
イジング社の「パーカ210番」）、本発明において
は、このような塗装下地の場合に比較して化合物
層全体の厚さを少なく限定するとともに、その厚
さに対する鉄化合物層の厚さの占める割合を大き
くしてある。これは、後述するように、デイスク
ロータ２の耐蝕性の他に摺動面２ａにおける摩擦
係数μの低下率の軽減、およびその摩擦係数μの
所定基準値への早期回復を考慮したためである。
前記化合物層全体の厚さが４〜8μのときは、測
定データをグラフ化した第３図に示すように、そ
の化合物層を形成する被膜の重量は８〜18ｇ／m²
となり、また、同じく測定データをグラフ化した
第４図に示すように、その化合物層の鉄分比は10
〜14％となる。

このようなリン酸塩を主体とする化合物層をデ
イスクロータ２の表面に形成するための処理方法
としては、別表に示すように、以下のようなもの
が考えられる。

まず、ケイ酸ソーダを主成分とするPH12以上の
強アルカリクリーナ（たとえば日本パーカライジ
ング社の「FC−4360」、濃度20ｇ／）中におい
て50〜70℃の温度で10分間「脱脂」を行う。次に
室温で0.5分間「水洗」をした後、濃度10〜20％
のHCl溶液（Fe0〜50ｇ／含有）中に室温で0.5
分間「酸洗」を行う。これらの「脱脂」、「酸洗」
は、デイスクロータ２の鉄表面の活性化を図り、
これにより鉄表面に形成する鉄化合物層（たとえ
ばリン酸鉄亜鉛）の厚膜化のために行うものであ
る。次に室温で0.5分間「水洗」をした後、コロ
イド状チタン塩を主成分とする表面調整剤（たと
えば日本パーカライジング社の「パーコレンＺ」、
濃度３ｇ／、チタン濃度50〜100PPM）中にお
いて室温で0.5分間「表面調整」を行う。この
「表面調整」は、後にデイスクロータ２の表面に
形成される化合物層（たとえばリン酸亜鉛）の結
晶粗度を細かくしてその薄膜化、緻密化、安定化
を図るために行うものである。その後、亜鉛、リ
ン酸を主成分としたエツチング剤としてニツケル
を少々含む化成処理液（たとえば日本パーカライ
ジング社の「パーカ210番」、濃度TA13〜14Pt、
Fe3.5ｇ／ｌ含有）中において、95〜99℃の温度
で５分間「被膜化成」を行い、デイスクロータ２
の表面にリン酸鉄亜鉛を含むリン酸亜鉛化合物層
が形成される。化成処理液中の鉄分は、液中にス
チールウーールを沈め、それが液中に溶出するこ
とにより含有量を調整する。通常の車体塗装の下
地に前記「パーカ−210番」を形成させる場合に
はその「皮膜化成」を約30分かけて行うが、それ
では化合物層全体の厚さは20〜30μにもなり、耐
蝕性は十分となるがその反面後述する摩擦係数μ
の低下率が大きすぎ、さらにその低下した摩擦係
数μの所定基準値への早期回復を図ることができ
ない。このため、本発明においては、この「皮膜
化成」を５分間に短縮してリン酸亜鉛化合物層全
体の厚さを４〜8μの範囲内に抑え、さらにその
中のリン酸鉄亜鉛層の厚さは1.7μ以上になるよう
にして摩擦係数μの低下率の軽減および早期回復
等を図つている。第９図に示すようなリン酸鉄亜
鉛層はデイスクロータ２との境界面に形成され、
鉄分が多くて比較的硬く、耐蝕性はあるがリン酸
亜鉛よりは弱い。第１０図に示すリン酸亜鉛層は
前記リン酸鉄亜鉛層の上に形成され、鉄分が少な
くて比較的柔らかく、耐蝕性はリン酸鉄亜鉛層よ
り強い。「皮膜化成」の次は、室温で0.5分間「水
洗」をした後、さらに、80℃の温度で0.5分間
「湯洗」を行う。

次に作用について説明する。デイスクロータ２
の表面にリン酸塩を主体とする化合物層を４〜
8μの厚さで形成することにより外観錆（赤錆）
の発生は十分防止することができる。その裏付け
として、以下のような実験結果が得られている。
実験方法は、車両が何ケ月間かにわたつて錆が発
生しやすい環境で保管または航海されたと同じ状
況を人為的に作り出して行われる。具体的には、
デイスクロータ２の片面についていわゆる塩水噴
霧試験を５分間行い、次に60℃で57分間乾燥さ
せ、次に温度50℃、湿度95％で３時間湿潤状態に
置く。この工程を12回繰り返した後、今度はデイ
スクロータ２を裏返してその裏面について同じこ
の工程を再び12回繰り返す。このような方法で約
48時間以上たつても赤錆が発生しなければ、実際
の保管期間中等においても赤錆が発生しないこと
になる。実験結果は、第５図に示すように、化合
物層全体の厚さが4μ以下の場合には約48時間以
下において赤錆が発生するが、4μ以上の場合に
はそれ以上の時間が経過してから赤錆が発生する
ため、本発明により外観錆の発生は防止できるこ
とがわかる。

また、デイスクロータ２の表面に前記化合物層
を４〜8μ、その中に鉄化合物（たとえばリン酸
鉄亜鉛）層を1.7μ以上形成することにより、すな
わち前記化合物層から鉄化合物層を除いた層（た
とえばリン酸亜鉛）を約6.3μ以下にすることによ
り、オフライン後の初期制動における摩擦係数μ
の低下を少なくすることができる（0.15〜0.2以
上を確保）。その裏付けとして、以下のような実
験結果が得られている。実験に用いられたパツド
は石綿フエルト系のもので、住友電工製のM2216
であり、その最大表面粗さは20μである。このパ
ツドを車速50Km／時の車両に0.3ｇの減速度を生
じさせるような制動条件とし、何度も制動を行
う。このような実験で、前記初期制動において低
下する摩擦係数μを0.2以上に確保するには、第
６図に示すように、デイスクロータ２の表面に形
成されたリン酸亜鉛の厚さは約6.3以下に抑える
必要がある。このため、本発明によれば、オフラ
イン後の初期制動において摩擦係数μが低下した
としても0.2以上に確保することができる。

また、デイスクロータ２の表面に形成される化
合物層全体の厚さを8μ以下にすることにより、
防錆目的を完了してユーザーに車両が渡るときま
でには、所定の制動機能を回復して化合物層によ
る悪影響を残さないようにすることができる。そ
の裏付けとして、化合物層の厚さを変えて基準摩
擦係数に回復するまでの制動回数を調べる実験結
果を示した第７図に示すように、化合物層の厚さ
が6μ、8μのときは80回くらいの制動により基準
摩擦係数に回復するが、10μ、12μのときは略130
回以上の制動回数によりやつと回復する。80回く
らいであればともかく、130回以上も制動しなけ
れば回復しないのでは、車両がユーザーに渡ると
きまでに所定の制動機能を回復させることができ
ない。このため、本発明によれば、防錆目的を完
了して車両がユーザーに渡るときまでに、所定の
制動機能を回復させて化合物層による悪影響を残
さないようにすることができる。

また、デイスクロータ２の表面に形成される化
合物層の中のリン酸鉄亜鉛（鉄化合物）層の厚さ
を1.7μ以上にすることにより、制動履歴後に腐食
履歴を受けてもトルク変動を小さくしてジヤダー
現象を防止することができる。その裏付けとし
て、以下のような実験結果が得られている。ブレ
ーキをかけたときにジヤダー現象を感じやすいト
ルク変動は略４Kgｍ（状況によつては６〜10Kgｍ）
を越えたときであり、トルク変動をそれ以下に抑
えればジヤダー現象を防止することができる。実
験では車速50Km／時のときに0.3ｇの減速度を生
じさせるような制動操作を50回行つた後、同じく
車速50Km／時のときに0.3ｇの減速度を生じさせ
るよう制動させたときのトルク変動を、リン酸鉄
亜鉛の厚さを変えて測定した。その実験結果は第
８図に示すように、リン酸鉄亜鉛層の厚さが約
1.7μ以上のときにトルク変動が４Kgｍ以下になつ
ている。このため、本発明によれば、制動履歴後
の腐食履歴を受けてもトルク変動を小さくしてジ
ヤダー現象を防止することができる。

なお、デイスクロータの表面にFe−Me−Ｐ系
を主体とする化合物層を形成し、その化合物層全
体の厚さを４〜8μ、この化合物層の中の鉄化合
物層の厚さを1.7μ以上とすることができる処理方
法であれば、本発明が採用した前記方法に限定す
る必要はない。

また、リン酸系処理であれば本発明のようにリ
ン酸亜鉛化合物に限定する必要はなく、リン酸マ
ンガン、リン酸カルシウム等の化合物、あるいは
その他のリン酸系化合物であつてもよい。

それから、前記リン酸亜鉛化合物層を形成する
ための処理方法として、最後の「湯洗」の次に防
錆剤（たとえば日本パーカライジング社の「Ｐ−
4555」をうすめて（10〜30％くらいに）塗布して
もよい。このことにより摩擦係数μは制動回数が
最初の10回くらいの間で多少低下するがそれほど
は変わらず、他方、防錆剤無しの場合よりも赤錆
が発生するまでの時間が倍くらい長くなる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、車
両の保管期間中等車両がユーザーに渡るまでにデ
イスクロータに錆が発生して前記ジヤダー現象が
生ずるのを防止することができるとともに、デイ
スクロータとして必要な前記の要件（３〜4P、
に記載）をも充足することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るデイスクブレーキの断面
側面図、第２図は第１図に示すデイスクブレーキ
のデイスクロータのＡ部分拡大断面図、第３図は
デイスクロータの表面の化合物層の厚さとその単
位面積当りの重量との関係を示すグラフ、第４図
は前記化合物層の厚さとその中の鉄分比との関係
を示すグラフ、第５図は前記化合物層の厚さとデ
イスクロータについて塩水噴霧試験を行つたとき
の赤錆発生時間との関係を示すグラフ、第６図は
前記化合物層の中のリン酸亜鉛の厚さ（鉄化合物
を除いた）とパツドとの間の最低摩擦係数との関
係を示すグラフ、第７図は前記化合物層の厚さが
異なるデイスクロータについての制動回数とパツ
ドとの間の摩擦係数との関係を示すグラフ、第８
図は前記化合物層の中の鉄化合物（リン酸鉄亜
鉛）の厚さと初期制動後のトルク変動量との関係
を示すグラフ、第９図はリン酸鉄亜鉛の粒子構造
を示す倍率100倍の顕微鏡写真、第１０図はリン
酸亜鉛の粒子構造を示す同倍率の顕微鏡写真であ
る。 １……デイスクブレーキ、２……デイスクロー
タ、３……パツド。

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車輪側部材に固定され鉄系材料により形成さ
   れたデイスクロータと、車体側部材に係合し前記
   デイスクロータを挾圧することにより前記車輪を
   制動する一対のパツドと、を備えたデイスクブレ
   ーキにおいて、前記デイスクロータの表面にリン
   酸塩を主体とする化合物層を形成し、この化合物
   層全体の厚さを４〜8μ、この化合物層の中の鉄
   化合物層の厚さを1.7μ以上としたことを特徴とす
   るデイスクブレーキ。