説明

ディスクブレーキおよび摺動部材

【課題】ピストン基体および基体に対するクロムめっき層の良好な密着性が得られるディスクブレーキおよび摺動部材を提供する。
【解決手段】ピストン基体11(基体)の表面粗さを3.0μmRa以下と規定することで、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスが規定範囲(例えば0.9〜2.0mS)内であるピストン基体11(基体)においては、クロムめっき処理工程において、確実に、クロムめっきの良好な密着性を得ることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ディスクブレーキおよび摺動部材に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、自動車の車輪に設けられるディスクブレーキのキャリパのピストン(摺動部材)においては、キャリパに形成されたシリンダに対するピストンの摺動面にクロムめっき層を形成してピストンとピストンシールとの摺動抵抗を小さくすることで、ブレーキフィーリングを向上させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、特許文献2には、アルミニウム合金により構成されるピストン基体の表面に、陽極酸化処理により形成された陽極酸化皮膜層と、該陽極酸化皮膜層の表面に直接形成されたクロムめっき層と、を積層することで、耐熱衝撃および耐食性に優れた高品質のディスクブレーキ用ピストン(摺動部材)が得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2006−292119号公報
【特許文献2】欧州特許公開2224148号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
また、特許文献2には、陽極酸化皮膜層のアドミッタンスを0.9〜2.0mS(以下、規定範囲という)と規定することで、摺動部材基体に対するクロムめっき層の良好な密着性が得られることが開示されている。すなわち、製造時の陽極酸化皮膜層のアドミッタンスを測定するだけの簡単な検査で、ピストン(摺動部材)の摺動面のクロムめっきの密着性を評価することができる。しかしながら、出願人において随時検証を進めた結果、陽極酸化皮膜層のアドミッタンスが規定範囲内であっても、クロムめっきの密着性が劣る場合がある。その反対に、陽極酸化皮膜層のアドミッタンスが規定範囲外であっても、クロムめっきの密着性が良好である場合があることが判明した。
本発明の目的は、ピストン基体および基体に対するクロムめっき層の良好な密着性が得られるディスクブレーキおよび摺動部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するために、本発明のディスクブレーキは、ブレーキパッドをディスクロータに押し付けるピストンと、該ピストンがピストンシールを介して摺動可能に設けられて液圧により前記ピストンを推進するキャリパと、を有するディスクブレーキであって、前記ピストンは、アルミニウム合金により構成されるピストン基体の表面に、陽極酸化処理により形成された陽極酸化皮膜層と、該陽極酸化皮膜層の表面に直接形成されたクロムめっき層と、を積層して構成され、前記陽極酸化処理前の前記ピストンの表面粗さが3.0μmRa以下であることを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明の摺動部材は、アルミニウム合金により構成される基体の表面に、陽極酸化処理により形成された陽極酸化皮膜層と、該陽極酸化皮膜層の表面に直接形成されたクロムめっき層と、を積層して構成され、前記陽極酸化処理前の前記基体の表面粗さが3.0μmRa以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
ピストン基体および基体に対するクロムめっき層の良好な密着性が得られるディスクブレーキおよび摺動部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本実施形態のディスクブレーキの構造を示す断面図である。
【図2】本実施形態のディスクブレーキ用ピストンの構造を示す断面図である。
【図3】陽極酸化皮膜層の表面の物理的性状とクロムめっきの密着性との関係を示す図である。
【図4】図3に結果が示された試験における陽極酸化処理条件およびクロムめっき処理条件を示す図である。
【図5】陽極酸化皮膜層のアドミッタンスの測定方法の一態様を説明するための図である。
【図6】陽極酸化皮膜層のアドミッタンスとピストン基体の表面粗さとの関係を示す図である。
【図7】陽極酸化皮膜層の断面を模式的に示した図であり、(a)はピストン基体(基体)の表面が円滑である場合を示す図で、(b)はピストン基体の表面が粗い場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
図1に、本発明を適用した場合に好適なディスクブレーキで、キャリパ浮動型と呼ばれるディスクブレーキの全体構造を示す。この図に示されるように、ディスクブレーキは、シリンダ1(キャリパ)、ディスクロータ2、該ディスクロータ2の両側に配置された一対のブレーキパッド3,4を有する。シリンダ1およびブレーキパッド3,4は、車両の非回転部に固定されたキャリア(図示省略)により、ディスクロータ2の軸方向(図1における左右方向)へ移動可能に支持される。シリンダ1は、シリンダ本体5と、該シリンダ本体5の基端部に設けられた有底のボア6にピストンシール7を介して摺動可能に設けられたカップ形状のピストン8(摺動部材)とを有する。該ピストン8は、図1に示されるシリンダ1がキャリアに支持された状態で、開口側端部を車両内側のブレーキパッド3に向けて配置される。
【0009】
シリンダ本体5の先端部には爪部9が設けられ、該爪部9は、シリンダ1がキャリアに支持された状態で、車両外側のブレーキパッド4に対向して配置される。なお、各ブレーキパッド3,4は、各裏板3a,4aと、各裏板3a,4aに接合された各ライニング材3b,4bとにより構成される。なお、シリンダ本体5のボア6の底面とピストン8の非開口側端面との間には、液圧室10が形成される。そして、ブレーキペダルの操作に応じて該液圧室10にブレーキ液が供給されると、ピストン8が推進されて車両内側のブレーキパッド3がディスクロータ2の一方の面(図1における右側面)に押し付けられ、この時の反力により、シリンダ本体5が車両内側(図1における右側)へ移動する。その結果、爪部9により車両外側のブレーキパッド4がディスクロータ2の他方の面に押し付けられ、ディスクロータ2が一対のブレーキパッド3,4により挟圧されることで制動力が発生する。
【0010】
図2に、ピストン8の断面図を示す。この図に示されるように、ピストン8は、アルミニウム合金により構成されるピストン基体11の表面に皮膜12を形成することにより構成される。皮膜12は、ピストン基体11の全表面に形成される陽極酸化皮膜層13と該陽極酸化皮膜層13上に積層されるクロムめっき層14とにより構成される。クロムめっき層14は、陽極酸化皮膜層13上の全面に形成されるのではなく、ピストン基体11の外側表面、すなわち、ピストンシール7に接触する外周面と液圧室10内のブレーキ液が接触する面とに形成される。
【0011】
図3に、陽極酸化皮膜層13の表面の物理的性状とクロムめっきの密着性との関係を示す。この図3から理解できるように、クロムめっきの密着性と陽極酸化皮膜層13の表面の物理的性状とは密接な関係を持つ。なお、図3に示される試験結果において、試料として使用されたのは、外径が30mmのピストン素材(材質:A6061)である。また、この時の陽極酸化処理条件およびクロムめっき処理条件は、図4に示される図中のとおりである。この場合、クロムめっきの良好な密着性が得られる陽極酸化皮膜層13の表面の物理的性状は、表面の細孔の直径が240nm以下、表面の細孔壁厚(細孔間の壁の厚さ)が10〜110nmおよび表面の細孔密度が30〜100個/μm2である。なお、りん酸溶液を使用した陽極酸化処理により得られる陽極酸化皮膜層13の膜厚は、概ね1.0〜10.0μmとなる。
【0012】
ところで、アルミニウム合金製のピストン基体11(基体)の表面にりん酸溶液による陽極酸化処理により陽極酸化皮膜層13を形成し、さらに、該陽極酸化皮膜層13上にクロムめっき層14が形成されるピストン8(摺動部材)において、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスを管理することは、量産に向けて極めて有効である。図3から理解できるように、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスは、測定面の表面積が一定である場合、陽極酸化皮膜層13の表面の細孔直径、細孔壁厚、細孔密度ならびに皮膜厚さに応じて変化する。すなわち、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスを測定することで、陽極酸化皮膜層13の表面の物理的性状(クロムめっきの密着性)を電気的に評価することができる。
【0013】
なお、図3に示される試験結果において、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスの測定は、JIS H8683-3:1999に準じて実施した。また、試験は、図5に示されるように、試料(ピストン8)の非開口部側端面15にリング状のセル16をセットするとともに該セル16の中空部16aを電解液(硫酸カリウム水溶液)で満たし、さらに、試料(ピストン8)の開口部側端面17を研磨により母材(ピストン素材)を露出させておき、図5におけるPQ間のアドミッタンスを周波数1kHzで測定した。
【0014】
しかしながら、上述したように、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスが規定範囲内であっても、クロムめっきの密着性が劣る場合があり、その反対に、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスが規定範囲外であっても、クロムめっきの密着性が良好である場合がある。そこで、本願出願人は、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスは、測定面の表面粗さの影響を受けるのではないかと考え、以下のような試験を行った。なお、試験は、本出願人によって規定されたクロムめっきの良好な密着性を得るための陽極酸化処理の上限条件および下限条件で、表面粗さを0.01〜4.0μmRaの間で変えたアルミニウム合金製(A6061)のピストン基体11(ピストン素材)を陽極酸化処理した後、得られた陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスを測定したものである。ここで、陽極酸化処理の上限条件および下限条件は、図6中に示すとおりである。
【0015】
図6から、ピストン基体11(ピストン素材)の表面が粗くなると、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスが大きくなり、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスとピストン基体11の表面粗さとの間には、相関があることがわかる。また、図6から、ピストン基体11の表面が3.0μmRaよりも粗くなると、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスの測定値のばらつきが大きくなることがわかる。そこで、本願出願人は、陽極酸化皮膜層13の表面の物理的性状(クロムめっきの密着性)を評価する上で、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスを測定するに際して、信頼性が高い測定値を得るためのピストン基体11の表面粗さを3.0μmRa以下と規定した。また、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスの測定結果が、規定範囲、本実施形態では0.6〜1.6mSの範囲、より望ましくは0.9〜1.3mSの範囲内であれば、クロムめっきの良好な密着性を得られるものとすることができる。なお、上記アドミッタンスの規定範囲は、ピストン基体11の表面粗さによってその範囲が異なってくるため、ピストン基体11の表面粗さを詳細に管理して製造する場合には、0.9〜1.3mSの範囲内で、図6に基づく任意の規定範囲を取り得るものである。
【0016】
ここで、図6の試験結果を考察する。図7は、陽極酸化皮膜層13の断面を模式的に示した図であり、(a)はピストン基体11(ピストン素材)の表面が円滑である場合を示す図で、(b)はピストン基体11の表面が粗い場合を示す図である。この図に示されるように、表面が粗いピストン基体11は、表面が円滑なピストン基体11と比較して、陽極酸化皮膜層13の細孔数が多くなる。これにより、表面が粗いピストン基体11に形成された陽極酸化皮膜層13は、円滑な表面を持つピストン基体11に形成された陽極酸化皮膜層13に対して電気抵抗(R)が小さくなり、その結果、アドミッタンス(1/R)が大きくなるのである。
【0017】
この実施形態では以下の効果を奏する。
アルミニウム合金製のピストン基体11(基体)の表面にりん酸溶液による陽極酸化処理により陽極酸化皮膜層13を形成し、さらに、該陽極酸化皮膜層13上にクロムめっき層14が形成されるピストン8(摺動部材)において、製造時の陽極酸化皮膜層13のアドミッタンス、すなわち、クロムめっき処理前の陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスを測定することにより、容易な検査で、ピストン8(摺動部材)の品質を確保することができる。
そして、上記実施形態では、ピストン基体11(基体)の表面粗さを3.0μmRa以下と規定することで、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスの測定値の信頼性、延いては、クロムめっきの良好な密着性を確保することができる。
また、上記実施形態においては、陽極酸化皮膜層13のアドミッタンスが規定範囲、本実施形態では0.6〜1.6mSの範囲、より望ましくは0.9〜1.3mSの範囲内であるピストン基体11(基体)においては、クロムめっき処理工程において、クロムめっきの良好な密着性を得られるものとすることができ、量産に向けた品質維持に極めて有効である。
【0018】
なお、上記実施形態においては、摺動部材の一例としてディスクブレーキのピストンを挙げて説明をしたが、シリンダ内を摺動するアルミニウム合金基体の摺動部材であれば、例えば、マスタシリンダのピストン、油圧緩衝器のピストンロッド、あるいはブレーキシステム内の制御弁機構の弁体等、種々な摺動部材に適用することができる。
【符号の説明】
【0019】
1 シリンダ(キャリパ)、2 ディスクロータ、3,4 ブレーキパッド、7 ピストンシール、8 ピストン(摺動部材)、11 ピストン基体(基体)、13 陽極酸化皮膜層、14 クロムめっき層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ブレーキパッドをディスクロータに押し付けるピストンと、該ピストンがピストンシールを介して摺動可能に設けられて液圧により前記ピストンを推進するキャリパと、を有するディスクブレーキであって、
前記ピストンは、アルミニウム合金により構成されるピストン基体の表面に、陽極酸化処理により形成された陽極酸化皮膜層と、該陽極酸化皮膜層の表面に直接形成されたクロムめっき層と、を積層して構成され、前記陽極酸化処理前の前記ピストンの表面粗さが3.0μmRa以下であることを特徴とするディスクブレーキ。
【請求項2】
アルミニウム合金により構成される基体の表面に、陽極酸化処理により形成された陽極酸化皮膜層と、該陽極酸化皮膜層の表面に直接形成されたクロムめっき層と、を積層して構成され、前記陽極酸化処理前の前記基体の表面粗さが3.0μmRa以下であることを特徴とする摺動部材。

【図1】
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【図2】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−77815(P2012−77815A)
【公開日】平成24年4月19日(2012.4.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−222246(P2010−222246)
【出願日】平成22年9月30日(2010.9.30)
【出願人】(509186579)日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Fターム(参考)】