JPH02142935A - 自動車用ブレーキディスク材、ブレーキライニング材およびディスクブレーキ装置 - 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） この発明は、二輪車、四輪車などの自動車のディスクブ
レーキ装置ならびにこのブレーキ装置に用いられるブレ
ーキディスク材およびブレーキライニング材に関するも
のである。

（従来の技術） 二輪車、四輪車などの自動車の制動装置としては、ディ
スクブレーキ装置が広く用いられており、この装置を構
成するブレーキディスク用の材料としては、耐摩耗性や
耐熱性が良好であり、さらに耐食性に優れた１６Ｃｒス
テンレスなどが使われている。

また、このブレーキディスクに押し当てるブレーキライ
ニング用の材料としては、アスベストなどの補強材や有
機、無機質材料、金属材料などから構成されるｒｌＪｌ
摩擦調整材をフェノール樹脂などの結合材で結着成形さ
せたものが一般的である。

ところで、近年二輪車などの自動車では、開発目的の一
つとして車体の軽量化が挙げられており、特に走行性や
燃費を改善するために、バネ下の小量を少なくすること
が有効な手段であると知られている。

このような軽量化を達成するために、車体の部品を軽合
金であるアルミニウム合金で構成するアルミ化が進めら
れてＪ３す、二輪中でのアルミ化は相当程度進んでいる
。

ところが、バネ下重量て人きな要糸を占めるブレーキ装
置においては、摩擦材でのアルミ化は未だ実現しておら
ず、ブレーキディスク材にアルミニウム合金を用いるこ
とが強く要望されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、一般のアルミニウム合金を、ブレーキデ
ィスク材として用いても、十分な耐摩耗を（Ｓ）るごと
は困難である。また、従来用いられているプレー１−ラ
イニングも鉄系金属からなるブレーキディスクとの相性
を考１．心シて良好な摩擦特性を得るように構成されて
おり、アルミニウム合金％ｊのブレーキディスクとの物
理的、化学的要因に基づく摩擦特性については全く省慮
されていなかった。

このため、ブレーキディスクをアルミニウム合金で構成
覆ると、ブレーキディスク自身の不十分な耐摩耗性によ
るのみならず、ブレーキライニングによる過度の攻撃性
により、プレー１デイスクが摩耗したり、損傷を受けた
りして良好な摩耗特性が縛られない。また、ブレーキラ
イニングも焼付きなどにより消耗してしまうという問題
点がある。

特に、二輪車用ブレーキ装置では、制動を行なうのに適
当な１１！擦係数が必要であることは勿論のこと、ブレ
ーキディスクに傷が付いてしまうと、制動時に脈動の原
因となり、特に前ブレーキにおいては、ブレーキ１ｌｉ
ｌｆｆの構造のため、この脈動が手へと伝わり、運転操
作性を著しく損うという問題点がある。

これら問題点の解決のため、アルミニウム合金からなる
ブレーキディスクの表面に、摩擦特性に優れた鉄系金属
等の被覆層を形成する方法も考えられるが、被覆層の安
定性が得られない上に、製造コストも大きく増してしま
うという問題点があり、実用化は困難である。

この発明は、上記問題点を解決することを基本的４よ目
的とし、耐）〒耗性などに優れたアルミニウム白金基複
合材料からなるブレーキディスク材と、アルミニウム合
金に対し適正な摩擦特性を右Ｊるブレーキライニング材
とこれらＨ料からなるブレーキディスクとブレーキライ
ニングとにより構成されるディスクブレーキ装置を提供
するｂのである。

（課題を解決するための１段） 上記問題点を解決づるため、本願発明の白！Ｉ！ＩＪ車
用ブレーキディスク材は、アルミニウム合金中に、平均
粒径５〜１００μｍの強化粒子を５〜１５単１５重石％
有させたことを特徴とするものである。

また、ブレーキディスク材の相手材であるブレーキライ
ニング材−ま゛、金属粉および充填材を樹脂で結合した
うイニング材であって、二硫化モリゾデン粉末を７〜２
０重量％含りさせたことを特徴とするもので・ある。

また、本願発明のディスクブレーキ装置は、上記ブレー
キディスク材を少なくとも摩擦面に配したブレーキディ
スクと、前記ブレーキライニング材を少なくとｔ）摩擦
面に配したブレーキライニングとからなることを特徴と
するものである。

ここで、前記プレー−１−ディスク材におけるアルミニ
ウム金属としては、純アルミニウムはちとより、各種ア
ルミニウム合金を用いることが可能であるが、摩擦熱に
よる強度低下が小さいＡｊ！−Ｍｑ系合金が望ましい。

このアルミニウム金属に分散させる強化粒子とし゛（は
、例えばＡｐ　２０３、Ｓ　ｉｃなどの硬質セラミック
粒子を用いる。この強化粒子は、一種類でもよいが、二
種類以上を用いることも可能である。

強化粒子は、５μｍ未満の粒径ではブレーキディスク材
としては十分な耐摩耗性が得られ４゛、また１００μｍ
を超える粒径では切削性や靭性が低下するので、その平
均粒径を５〜１１００Ｉ１の範囲内とする。

また、上記粒子の分散♀は、５手早％木満では前記と同
様に自動重用ブレーキディスク材とじでの耐摩耗性が十
分に得られず、また１５重量％を超えると切削性が低下
するので、分散！Ｉｔは５〜１５重月％とする。

さらに、上記分散量は、同様の理由により７〜１３重量
％と覆るのが好ましい。

なお、強化粒子は、アルミニウム金属に均一に分散させ
るのが望ましいが、所望により特定部位に偏在さけるこ
とも可能である。

次に、ブレーキライニング材においては、潤滑材として
分散させる二硫化モリブデン粉末は、７重量％未満の含
有量では潤滑性向上は十分ではなく、また２０重量％を
超えると過麿の潤滑性を与えるので、７−２０重量％の
含有間とする。

なお、上記二硫化モリブデン粉末の含有量は、同様の理
由により８〜１５弔吊％とするのが好ましい。

さらに、このブレーキライニング材には、少帛の黒鉛粒
子を含有さぼるのが望ましい。

黒鉛は、多聞に含有させると、！！１！擦中にアルミニ
ウムとの間に＊ｔＸ特性を損う皮膜を生成してしまい、
摩擦係数の低下、振動の増大など、ライニング材として
不ｊの当な摩擦特性を与えるので、含有量は５重ｔｎ％
以下が好ましい。

適ａな含有間の黒鉛粒子は、補潤滑材として、ライニン
グの摩耗を減少させる効果がある。

さらに、上記に用いられる金属粉には、銅粉末を含有さ
せる。また、この銅粉末に加えて、錫Ｖ）末を用いるの
が望ましい。これら粉末は、摩擦向上材として作用する
ものであるが、いずれの粉末でも含有ｈ１が１０重通％
未満であると、該作用は不十分である。

また、銅粉末の含有間が３５重ｖ％を超えると、相手材
であるブレー：Ｖディスクを傷付ＧＪたり、溶着現象が
生ずる。また、錫粉末の含有間が３０巾聞％を超えると
、ライニングとしての摩擦係数を低下させてしまう。こ
のため銅粉末では１０〜３５重量％、錫粉末でｔま１０
〜３０虫吊％の含有：’））とするのが望ましい。さら
に、両粉末をいずれも使用する場合には、銅粉末の含有
：１ｉは、錫粉末の含有量の０．６〜２．５倍と覆るの
が望ましい。

これは、０．６侶未満では錫の作用により摩擦係数が低
下してしまい、２．５倍を超えると銅の作用により溶ｉ
などの支障が生ずるので、上記範囲内がよい。

なお、上記ライニング材には、補強材どしてスヂール繊
維を５〜４０車吊％含有させるのが望ましい。

このスプール繊維は５重間％未満では十分な強度向りが
得られず、また４０重ａ％を超えると、ライニング材の
製Ｔｉ時に成形性が良くないＩこめ、上記範囲内とする
。

また、上記した二硫化モリブデン粉末、黒鉛粉末、銅粉
末、錫粉末おにびスヂール繊維の総量は、５０重量％以
上であることが望ましい。

これは、５０重Ｍ％未満であると、摩擦係数が十分に増
大しないのみならず、相手材であるブレーキディスクを
傷つけやすいという問題点があるためであり、したがっ
て、総量は５０重Ｍ％以上が望ましい。

上記以外の残部には、有機、無機物、繊維などを使用す
る。

例えば、有機物には粉末状のゴムなどを用い、無機物に
は、ｒＡ酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化硅素など
を用いる。さらに、繊維を例示づれば、アラミドｌｌＮ
、鉱物繊維が挙げられる。

（作　用） 二輪車などの自動中のブレーキディスク材の摩擦摩耗特
性の優劣は、基本的にはブレーキ時に、１３ける摩擦係
数およびディスクとライニングの両名の耐摩耗性によっ
て評価される。一般にアルミニウム合金は摩耗に対する
抵抗性は低いものとされているが、硬質のセラミック粒
子を均一に添加分散さけることによって極めて高い耐摩
耗性が１！？られる。この耐摩耗性はプレー−１後の摩
耗減量によって評価されるが、このｒｔ耗減量とＩｇ隙
係数には密接な関係が見られ、それらの関係は用いたデ
ィスクとライニングの組み台わけによって大ぎく左右さ
れる。

すなわち、摩擦係数を大きくするようなディスク攻撃性
の強いライニングを用いると、通常のアルミニウム合金
では摩耗減量が大きくなってしまう。

逆に、摩耗を抑えるようなライニングを使用すると、適
正なＩ”？！擦係数が１１ｔられない。

しかるに、本願発明のブレーキディスク材によれば、切
削性や靭性を低重°ざＵることなく耐摩耗性を向上させ
ることができ、アルミニウム金属を母材とする材料をブ
レーキディスク材として用いることが可能となる。すな
わち、アルミニウム基複合材料は比重が約２．９であり
、スデンレス（比重７．２〜７．３）に比べて１７３の
軽さであるので、軽量化を材料面で七しく改善すること
ができる。

さらに、本願発明のブレーキライニング材によれば、ア
ルミニウム合金との物理的、化学的要因による１！擦特
性が考慮されており、適度なけ擦係数を１１？ることか
でき、相手材であるブレーキディスクを傷付けるなどの
支障がない。

また、上記したブレーキディスク材とブレーキライニン
グ材とを用いたディスクブレーキ装置によれば、互いの
組合わせにより、適切な摩擦特性を有するディスクブレ
ーキ装置が１１１られ、ブレーキディスクならびにブレ
ーキライニングの耐久性も向上りる。

（実施例１） 以下にこの発明の一実施例を説明覆る。

５０８３アルミニウム合金（ＪＩＳ　　）−１４０００
）をマトリックスとして、平均粒径約１０μｍのＳｉＣ
粒子を分散混合ｃ５ｔ！′て、アルミニウム基複合材料
を冑だ。

なお、分散昂を５ｍｍ％と、１０重量％としたちのをイ
れぞれ用危し、さらにＳｉＣ粒子を分散させていないア
ルミニウム合金と、Ｓ　ＬＪ　Ｓ　４２０Ｊ２ステンレ
ス鋼を用危して、自動車用（特に二輪車用）ブレーキデ
ィスクとした。

具体的には、前記′Ｎ料を供試材として、２７０間径で
厚さ６Ｍのブレーキディスク（以下、単に「ディスク」
という）とした。

一方、摩擦相手材としては、第１表に示１成分からなる
Ａ、ＢＳＣのライニング材と重版のセミメタリック系ラ
イニング材りを用意した。

具体的には、第１表の配合物を均一に混合した後、金型
中において熱Ｆ１成形し、二輪車用ディスクブレーキパ
ッドの芯数に熱圧接着した後、無加圧の状態で一定時間
硬化を＜”ｉ　＜Ｅ　・）だ。これを２５０〜１５００
ｃｃの二輪車に使用される−（−１１リバーに装着した
。

このライニング材の摩１寮面は、１５Ｘ１５ｍｍとし　
Ｉこ　。

第１表 なお、表中の数値は重量％をポリものであり、充填材及
び繊維の欄では、△の場合にＣａＣＯ３が１２．３％、
５ｉＯｚが７．８％となり、Ｂの場合にはＳ　ｉ　Ｏ２
が５．８％、Ｃの場合に１１Ｓ０２が５．７％となる。

前記したブレーキディスクとライニングとにＪ、り慣性
型摩耗試験を実施して、摩擦摩耗１５　ＰＩを測定した
。

試験条件は、前記ディスクを４１４〜９９５　ｒＤｍで
回転させ、ブレーキライニングの制動圧力１０〜６０に
９／ｃｉ、慣性１．７５に９ｍ５２０条件で、ダイナモ
メータ−により摩擦試験を行なった。

この試験での測定項目は、摩擦係数、ディスクおよびラ
イニングの摩耗ｈ）、摩耗後のディスク表面粗さとした
。

上記試験結果は第２表に示すとおりである。

（以下余白） 第２表 表から明らかなように、５０８３アルミニウム合金から
なるディスクと従来材のライニングの組合せ（試験■）
では、十分な！９擦係数が得られず、ディスク、ライニ
ングともに摩耗量が多く、使用に耐え冑ないものであっ
た。次に、本発明ディスクと従来材のライニングとの組
合せ（試験■）では、摩擦係数が顕著に増大し、ディス
ク摩耗量も減少した１、但し、ライニングの摩耗量は増
大し、ディスクは表面粗さも大ぎく、ｎ傷を受ＧＪてい
るのが認められる。

さらに、５０８３アルミニウム合金からなるディスクと
本発明のライニングとの組合ｕく試験■、■）では、試
験■に比べ摩擦係数が増大し、ディスク摩耗量が減少し
ている。但し、ライニング摩耗量は増大し、ディスク表
面粗さが大きい。

次に、本発明のディスクと、本発明のライニングとの組
合せく試験■〜■）では、−ト分な摩擦係数を有し、デ
ィスクおよびライニングの摩耗ｉ１１、ディスクの表面
粗さが小さくて、鉄系（ＳＵＳ／１２０Ｊ２）のブレー
キディスクを用いた場合（試験■）と同等の性能が得ら
れた。

したがって、ブレーキ特性を損うことなくブレーキディ
スクの軽小化が達成された。

（発明の効果） 以上説明したように、本願発明のブレーキディスク材に
よれば、アルミニウム金属に、平均粒径が５〜１１００
ｕの強化粒子を５・〜・１５Φ吊％分散含４ｊさせたの
で、切削性や靭性を損うことなく耐摩耗性を向上させる
ことができ、車体の軽量化が達成されるという効果があ
る。

また、本願発明の自動小用ブレーキライニング材によれ
ば、金属粉および充填材を樹脂で結合したセミメタリッ
ク系ライニング材であって、二硫化モリブデンを７〜２
０重量％含有させたので、適度なｆｌｔａ係数を１υる
ことかでき、また相手材のブレーキディスクへの損傷を
防止するという効果がある。

さらに、本願発明のディスクブレーキ装置もよ、上記し
たブレーキディスク材と、ブレーキライニング材とによ
り構成したので、ブレーキ装置の軽量化が達成されると
ともに、画材の相乗的な作用により適正な制動力を１す
ることができ、また、ブレーキディスクおよびブレーキ
ライニングの耐久性を向−Ｌさせるという効果がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　アルミニウム金属に、平均粒径が５〜１００μｍの
   強化粒子を５〜１５重量％分散含有させた自動車用ブレ
   ーキディスク材 ２　金属粉および充填材を樹脂で結合したブレーキライ
   ニング材であって、二硫化モリブデンを７〜２０重量％
   含有させたことを特徴とする自動車用ブレーキライニン
   グ材 ３　請求項１記載のブレーキディスク材を少なくとも摩
   擦面に配したブレーキディスクと、請求項２記載のブレ
   ーキライニング材を少なくとも摩擦面に配したブレーキ
   ライニングとからなる自動車用ディスクブレーキ装置