JPS6034532A - デイスクブレ−キ - 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） 本発明はディスクブレーキ、詳しくは、ディスクロータ
の防錆効果を改善しつつその作動特性を改良したディス
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輪ＩＢ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、工場で出来上がった車両はまず積出港近（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名航
海を続り、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ィスクブレーキを採
用している場合、そのディスクブレーキのディスクロー
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−Ｕざる外的要因によ
り場合によっては数ケ月に及ぶこと等のために、前記デ
ィスクロークは錆を発生することがある。このような従
来のディスクブレーキとしては、［ニソザンローレルザ
ービス同報」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
。ディスクロータに錆が発生した場合、ディスクロータ
の裏表のパッ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。

このようにディ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ィ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。これはシャダー
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
ィ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、このようにディスクロークに単に防錆処
理を施しただけでは、次のようなディスクロータとして
欠くことのできない要件（１１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）前記初期制動によって防錆材がはがれ、制動ｉｉ
歴後に腐食履歴を受けても制動トルクのト・ルク変動Δ
Ｔの増加が少ないこと（Δ′ｒ〈６〜１０ｋｇ−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）ディ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って防止してもよい）。

のうち、（３）の要件を満足するとＴｌ）の要件が満足
しないという問題点があった。

（発明の目的） そこで本発明は、ディ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シャダー現象が生じるのを防止
するとともに、ディ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） 本発明に係るディスクブレーキは、車輪側部材に固定さ
れ鉄系材料により形成されたディスクロータと、車体側
部材に係合し前記ディスクロータを挟圧することにより
前記車輪を制動する一対のパッドと、を備え、前記ディ
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、ディスク
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ィ
スクロータの錆の発生を防止して前記シャダー現象を防
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、本発明に係るディ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、ｆｆ１１図において、１はデ
ィ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
れたディスクロータである。ディスクロータ２の裏表両
側の摺動面２ａの近傍には一対のパッド３が配置されて
いる。

パッド３の一方はキャリパ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のディスクローク２側端に
固定されており、パッド３の他方はキャリパ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。キャリパ
４は図外の車体に係合支持されており、ディスクブレー
キ１が作動していないときには一対のパッド３がディス
クローク２のｔｇ動面２ａと略等間隔でδＶ隔し、ディ
スクブレーキ１が作動しているときには一対のパッド３
が摺動面２ａに等圧力で当接してディスクロータ２を挟
圧できるようになっている。一対のパッド３がディスク
ロータ２を挟圧することにより、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、ディスクロータ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（たとえば日本バー力うイジン
グ社の「バー力２１０番」）、本発明においては、この
ような塗装下地の場合に比殺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である。これは、後述す
るように、ディスクロータ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８〜１８　ｇ　／　ｎ（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ラティスフロ
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ＰＩ目２以上の強ア
ルカリクリーナ（たとえば日本パー力うイジング社のｒ
ＦＣ−４３６０Ｊ、濃度２０ｇ／Ｉり中におい７５０〜
７０　”Ｃ（７）温度テ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ＨＣｊ！溶液（Ｆｅｏ〜５０　ｇ　／　Ｉ２含有）中
に室温で０．５分間「酸洗」を行う。これらの「脱脂」
、ｒｒ＆洗」は、ディスクロータ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Ｎ（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Ｊをした後、コロイド状チ
タン塩を主成分とする表面門整剤（たとえば日本バー力
うイジング社の「バーコレンＺ」、濃度３　ｇ／ｉｔ、
チタン濃度５０〜１０１００ＰＰ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
にディスクロータ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
てニッ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「バー力２１０番」、濃度ＴＡＩ　３〜
ｌ　４ＰｔＸＦｅ３．５　ｇ／β含有）中において、９
５〜９９°Ｃの温度で５分間「被膜化成」を行い、ディ
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「バー
カー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っている。

第９図に示すようなリン酸鉄亜鉛層はディスクロータ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。ディスクローク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
ワ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
ィスクローク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分乾燥させ、次に温度５
０℃、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、今度はディスクロータ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時間以上たっても赤錆が発生
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ずるため、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、ディスクロータ２の表面に前記化合物層を４〜８
μ、その中に鉄化合物（たとえばリン酸鉄亜鉛）Ｍ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ッドは石綿フェルト系のもので、住
友電工製のＭ２２１６であり、その最大表面粗さは２０
μである。このパッドを重速５０ｋｍ／時の車両に０．
３　ｇ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、ディスクロータ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、ディスクローク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
擦係数に回復する力（、ｌＯμ、１２μのときは略１３
０回以上の制動回数によりやっと回復する。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、ディスクロータ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）眉の厚さを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シャ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シャダー現象を感じ
やすいトルク変動は略４ｋｇｍ（状況によっては６〜１
０　ｋｇ　ｍ　）を越えたときであり、トルク変動をそ
れ以下に抑えればシャダー現象を防止することができる
。実験では車速５０　ｋｍ　／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回行った後、同
じく車速５０ｋｍ／時のときに０．３　ｇ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１．７ｇ以上の
ときにトルク変動が４ｋｇｍ以下になっている。このた
め、本発明によれば、制動履歴後の腐食Ｍｕを受けても
トルク変動を小さくしてシャダー現象を防止することが
できる。

なお、ディ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．
７ｇ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
物であってもよ−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
日本バー力うイジング社のｒＰ−４５５５Ｊ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、防鈷剤無し
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ィスクロータに
錆が発生して前記シャダー現象が生ずるのを防止するこ
とができるとともに、ディ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ィスクブ【／−キの断面側面図
、第２図は第１図に示すディスクブレーキのディスクロ
ータのＡ部分拡大断面図、第３図はディスクロータの表
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
厚さとディスクロータについて塩水噴霧試験を行ったと
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く鉄化合物を除いた）
とバッドとの間の最低摩擦係数との関係を示すグラフ、
第７ｒＸＪは前記化合物層の厚さが異なるディスクロー
タについての制動回数とバッ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−・−・−ディスクブレーキ、 ２−・−ディスクロータ、 ３・−−−−−バッド。 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人弁理士　有我軍一部 第３図 杷金物層生量惧漏り 第４図 イ乙イ）役すｔμｍ厚１才Ｔ（μ） 第８図 ソシａ圭（！４せ１し？シ；ｈｐ） 第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車輪側部材に固定され鉄系材料により形成されたディス
   クロータと、車体側部材に係合し前記ディスクロータを
   挟圧することにより前記車輪を制動する一対のバッドと
   、を備えたディスクブレーキにおいて、前記ディスクロ
   ークの表面にリン酸塩を主体とする化合８ｆＡ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
   徴とするディスクブレーキ。