JPH0715294B2 - Disc brake rotor - Google Patents
Disc brake rotorInfo
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- JPH0715294B2 JPH0715294B2 JP63233778A JP23377888A JPH0715294B2 JP H0715294 B2 JPH0715294 B2 JP H0715294B2 JP 63233778 A JP63233778 A JP 63233778A JP 23377888 A JP23377888 A JP 23377888A JP H0715294 B2 JPH0715294 B2 JP H0715294B2
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Description
（産業上の利用分野） 本発明は、耐熱亀裂性，制振性および耐摩耗性に優れて
おり、とくに自動車などの車両のディスクブレーキ装置
に利用されるディスクブレーキ用ローターに関するもの
である。 （従来の技術） 一般に、車両のディスクブレーキ用ローターとしては、
例えば、第１図に示すような構造をもつものがある。こ
のディスクブレーキ用ローター１は、摺動部２と締結部
３とをそなえ、摺動部２には通風孔2aを有していると共
に締結部３には複数の取付け用ボルト孔3aを有している
ものである（この種のディスクブレーキ用ローターに関
しては、例えば、「新編 自動車工学便覧＜第５編＞昭
和57年11月26日 社団法人 自動車技術会発行の第２−
13頁〜第２−14頁に記載されている。）。 （発明が解決しようとする課題） ところで、近年の高速道路網の整備充実による車両の高
速化に伴い、高速走行時点からの制動の繰り返しを行う
ような使用のされかたが多くなってきており、特に高速
道路が発達しそして速度制限のない欧州等の地域で見受
けられ、従来のローター材質であるJIS FC25（ねずみ鋳
鉄）を素材としたディスクブレーキ用ローターでは摺動
部に熱亀裂が発生する可能性が絶無とはいえず、亀裂に
よるローター表面の荒れによってローター／パッド間の
摩擦が操舵装置を介して運転者に振動として伝達される
可能性もある。 また、制動時のいわゆるブレーキ鳴きは、ブレーキにか
かわる問題としてあるが、熱亀裂性を解決したとして
も、鳴き特性が損なわれる結果となってはならない。さ
らに、高速走行時からの制動のくりかえしによって、ロ
ーターの耐摩耗性が問題になることが多い。 したがって、とくに高速車のディスクブレーキ用ロータ
ーは、優れた耐熱亀裂性，耐摩耗性を持つことととも
に、鳴きすなわち制振性が損なわれないものであること
が望まれており、このようなディスクブレーキ用ロータ
ーに適する素材の開発が望まれているという課題があっ
た。 （発明の目的） 本発明は、上述したような要望にかんがみてなされたも
ので、耐熱亀裂性，制振性および耐摩耗性に優れたディ
スクブレーキ用ローターを提供することを目的としてい
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotor for a disc brake, which is excellent in heat crack resistance, vibration damping property and wear resistance, and is particularly used in a disc brake device of a vehicle such as an automobile. (Prior Art) Generally, as a rotor for a disc brake of a vehicle,
For example, there is one having a structure as shown in FIG. The disc brake rotor 1 has a sliding portion 2 and a fastening portion 3, and the sliding portion 2 has a ventilation hole 2a and the fastening portion 3 has a plurality of mounting bolt holes 3a. (For the rotor for disc brakes of this type, see, for example, “New Edition Automotive Engineering Handbook <Vol. 5> November 26, 1982, Automotive Engineering Society
It is described on pages 13 to 2-14. ). (Problems to be Solved by the Invention) By the way, with the recent increase in the speed of vehicles due to the improvement of the expressway network, there are increasing numbers of uses such as repeated braking from the time of high-speed driving. , Especially in areas such as Europe where highways are developed and there is no speed limit, in conventional rotor materials for JIS FC25 (gray cast iron) disc brake rotors, thermal cracks occur in sliding parts The possibilities are not infinite, and rotor-pad friction can be transmitted as vibrations to the driver via the steering system due to the roughness of the rotor surface due to cracks. Further, so-called brake squeal during braking is a problem related to the brake, but even if the thermal cracking property is solved, the squeal characteristic should not be impaired. Furthermore, the wear resistance of the rotor often becomes a problem due to repeated braking from high speed running. Therefore, rotors for disc brakes, especially for high-speed vehicles, are desired to have excellent heat crack resistance and wear resistance, and at the same time, to be free from squeal, that is, vibration damping property. There was a problem that development of materials suitable for rotors for automobiles was desired. (Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned demands, and an object of the present invention is to provide a rotor for a disc brake, which is excellent in heat crack resistance, vibration damping and wear resistance.
（課題を解決するための手段） 本発明に係るディスクブレーキ用ローターは、重量比率
で、C:3.5〜4.0％、Si:1.6〜2.0％、Mn:0.5〜0.8％、M
o:0.4〜1.2％、必要に応じてTi:0.05〜0.10％を含み、
残部Feおよび不純物よりなり、基地組織がパーライトで
ある片状黒鉛鋳鉄から成る構成としたことを特徴として
おり、このようなディスクブレーキ用ローターの構成を
上述した従来の課題を解決するための手段としている。 以下、本発明に係るディスクブレーキ用ローターについ
てさらに詳細に説明する。 一般に、鋳鉄の耐熱亀裂性は、高温強度，ヤング率，熱
伝導性，熱膨張率等が関与することが知られている。す
なわち、耐熱亀裂性は、熱負荷時の材料強度，熱負荷に
よって生じる歪みを拘束された状態での体積変化による
熱応力で決まる。ただし、これらの材料特性が耐熱亀裂
性に影響する度合いは、部品によって大きく異なり、部
品によって必要となる材料強度が異なる。そこで、ディ
スクブレーキ用ローターの耐熱亀裂性に必要な材料特性
を検討し、この発明を完成するに至ったものである。 本発明者らの検討によれば、ディスクブレーキ用ロータ
ーの耐熱亀裂性に最も必要な特性は、熱伝導率の向上で
あり、単なる強度の向上はローターの熱亀裂性にほとん
ど影響しないことが明らかにされた。また、一般に、鋳
鉄において、熱伝導率を上げることは強度を低下させる
方向となるため、熱伝導率を向上させるとともに、熱伝
導率の向上しろをそこなうことなく、強度の補填を行う
必要があることも明らかにされた。さらには、強度補填
を行うための添加元素もローターの熱亀裂発生温度で有
効な強度補填を行える元素である必要があることも明ら
かとされた。 上記の検討によって発明されたディスクブレーキ用ロー
ターを構成する素材の成分組成（重量％）の限定理由を
説明する。 C:3.5〜4.0％ 一般にＣは鋳鉄の熱伝導率を向上させる元素であり、本
発明に係るディスクブレーキ用ローターの素材において
必要なＣ量は3.5％以上である。しかし、Ｃ量が4.0％を
超えると共晶点を超えた組成となるため粗大な黒鉛が析
出し、強度が低下するため、耐熱亀裂性が損なわれるこ
ととなる。そこで、Ｃ量は3.5〜4.0％に定めた。 Si:1.6〜2.0％ Siは鋳鉄の基地組織中に固溶し、熱伝導率を低下させる
ため、2.0％を超えて添加することはできない。また、
良好な片状黒鉛を析出させ、良好な耐摩耗性を保つため
には、1.6％以上の添加が必要である。そこで、Si量は
1.6〜2.0％に定めた。 Mn:0.5〜0.8％ Mnはローターとして必要な強度を保つために0.5％以上
の添加が必要であり、また、添加量が0.8％を超えたも
のとなると基地中に靭性に有害なMnSが析出する。そこ
で、Mn量は0.5〜0.8％に定めた。 Mo:0.4〜1.2％ Moはローターの強度補填のために必要な元素であり、Mo
以外の元素ではローターの耐熱亀裂性確保のための強度
補填には有効でない。そして、強度補填に有効な添加量
は0.4％以上であるが、1.2％を超えるとコスト的に添加
量に見合った改善効果が得られないばかりか、耐熱亀裂
性に有害な炭化物や鋳造欠陥が発生しやすくなる。そこ
で、Mo量は0.4〜1.2％に定めた。 Ti:0.05〜0.10％ Tiはこれを必要に応じて添加することにより、さらに優
れた耐摩耗性を付与しうることも明らかになった。この
際、Ti量は0.05％以上添加しないとその効果はなく、ま
た、0.10％を超えると片状黒鉛が微細化し、耐摩耗性の
効果が薄れることとなるので、添加する場合には0.05〜
0.10％に定めた。 （発明の作用） 本発明に係るディスクブレーキ用ローターは、上記の成
分組成を有し、さらに基地組織がパーライトである片状
黒鉛鋳鉄から成っているものであるので、高速走行時か
らの繰り返し制動によっても、耐熱亀裂性，耐摩耗性に
優れ、さらには制振性もあわせもつため、制動時の鳴き
発生も小さいディスクブレーキ用ローターとなってい
る。 （実施例） 本実施例に用いたディスクブレーキ用ローターの素材と
なる鋳鉄の組成を比較のディスクブレーキ用ローターの
素材となる鋳鉄の組成とともに第１表に示す。 本実施例に用いた鋳鉄は、いずれも片状黒鉛鋳鉄であ
り、第１図に示した形状のディスクブレーキ用ローター
１を試作した。そして、ここで製作した各ディスクブレ
ーキ用ローター１の組織を調べたところ、第２図ないし
第７図に示すものであり、本実施例のディスクブレーキ
用ローター１はいずれも基地組織がパーライトである片
状黒鉛鋳鉄であった。 次に、試作したディスクブレーキ用ローター１をブレー
キ・ダイナモ試験機に組み込み、時速260kmに相当する
回転数からブレーキ・パッドを押し付け、30秒で停止さ
せる試験を100サイクル繰り返す過酷な高速制動試験を
行った。この高速制動試験に用いたブレーキ・パッド
は、スチール・ファイバーおよび芳香族ポリアミド（商
品名：ケプラー）ファイバーを使ったいわゆるノンアス
ベスト（ロースチール）系のブレーキ・パッドである。 そして、試験後のディスクブレーキ用ローター１におけ
る亀裂の発生状況を亀裂検査用の亀裂着食材を用いて調
査した。 その結果を第２表に示す。 また、各ディスクブレーキ用ローター１に対しては、上
記の高速制動試験のほか、0.6gのパッド押し付け力で、
時速100kmから停止までの制動を100回繰り返す試験を行
った後のローター表面の摩耗量を測定した。その結果を
第２表に合わせて示した。 第２表に示すように、本発明品No.1〜３のディスクブレ
ーキ用ローター１は、現行のJIS FC25からなる比較品N
o.4のディスクブレーキ用ローター１よりもはるかに優
れた耐熱亀裂性を示すことが確認された。また、合金元
素を添加し、強度を向上させた比較品No.5,6のディスク
ブレーキ用ローター１は、いずれも熱亀裂性において、
現行のJIS FC25からなる比較品No.4よりも劣る結果とな
り、強度を単に上げただけでは熱亀裂性は向上せず、熱
伝導性が劣るためかえって現行のJIS FC25からなるもの
よりも劣る結果となることがわかった。 また、本発明のディスクブレーキ用ローター１は、現行
のディスクブレーキ用ローター１よりもローター摩耗量
が少なく、耐摩耗性に優れることが確認された。そし
て、このローター摩耗量についていえば、本発明品のう
ちでも、Tiを添加した本発明品No.3の耐摩耗性が特に優
れる結果となり、Tiの添加により耐摩耗性をさらに向上
させることも可能であることが確認された。 また、ブレーキの制動性（ブレーキのきき）を示すロー
ター／パッド間の摩擦係数は、本発明品とすることによ
っても、現行のJIS FC25と変わることはなく、制動性が
本発明品の採用により低下することのないことが確かめ
られた。 本発明に係るディスクブレーキ用ローター１の制振性を
確認するため、ローターより板状の試験片を切り出し、
振動減衰能を測定した。その結果も合わせて第２表に示
した。第２表に示すように、本発明品の振動減衰能は、
現行のJIS FC25よりも優れた値となった。これは、本発
明品が耐熱亀裂性を上げるために、高Ｃ量としているこ
とから、結果的に振動減衰能も優れた値となったもので
ある。したがって、本発明品は制振性にも優れることが
確認された。(Means for Solving the Problems) The rotor for a disc brake according to the present invention has a weight ratio of C: 3.5 to 4.0%, Si: 1.6 to 2.0%, Mn: 0.5 to 0.8%, M.
o: 0.4-1.2%, including Ti: 0.05-0.10% as necessary,
The balance Fe and impurities, characterized in that the matrix structure is composed of flake graphite cast iron that is pearlite, the structure of such a disc brake rotor as a means for solving the above conventional problems. There is. Hereinafter, the disc brake rotor according to the present invention will be described in more detail. It is generally known that high temperature strength, Young's modulus, thermal conductivity, coefficient of thermal expansion, etc. are involved in the heat crack resistance of cast iron. That is, the thermal crack resistance is determined by the material strength at the time of heat load and the thermal stress due to the volume change in the state in which the strain caused by the heat load is restrained. However, the degree to which these material properties affect the thermal crack resistance greatly differs depending on the parts, and the required material strength differs depending on the parts. Therefore, the present invention has been completed by studying the material properties required for the heat crack resistance of the rotor for disc brakes. According to the study by the present inventors, the most necessary property for the heat crack resistance of the disc brake rotor is to improve the thermal conductivity, and it is clear that the mere improvement of the strength hardly affects the heat crack property of the rotor. I was killed. Further, generally, in cast iron, increasing the thermal conductivity tends to decrease the strength. Therefore, it is necessary to improve the thermal conductivity and to supplement the strength without compromising the margin for improving the thermal conductivity. It was also revealed. Further, it was also clarified that the additional element for performing the strength compensation also needs to be an element capable of effectively compensating the strength at the temperature of the heat crack initiation temperature of the rotor. The reasons for limiting the component composition (% by weight) of the material constituting the disc brake rotor invented by the above study will be described. C: 3.5 to 4.0% Generally, C is an element that improves the thermal conductivity of cast iron, and the amount of C required in the material of the rotor for a disc brake according to the present invention is 3.5% or more. However, if the amount of C exceeds 4.0%, the composition exceeds the eutectic point, and coarse graphite precipitates, and the strength decreases, and the thermal crack resistance is impaired. Therefore, the C content is set to 3.5 to 4.0%. Si: 1.6-2.0% Si dissolves in the matrix structure of cast iron and reduces the thermal conductivity, so it cannot be added in excess of 2.0%. Also,
In order to deposit good flake graphite and maintain good wear resistance, it is necessary to add 1.6% or more. Therefore, the Si content is
It was set to 1.6-2.0%. Mn: 0.5-0.8% Mn must be added in an amount of 0.5% or more to maintain the strength required as a rotor, and if the amount added exceeds 0.8%, MnS, which is harmful to toughness, will precipitate in the matrix. To do. Therefore, the Mn amount is set to 0.5 to 0.8%. Mo: 0.4-1.2% Mo is an element necessary to supplement the strength of the rotor.
Elements other than these are not effective for supplementing the strength to secure the heat crack resistance of the rotor. The effective addition amount for strength compensation is 0.4% or more, but if it exceeds 1.2%, not only the improvement effect commensurate with the addition amount in terms of cost cannot be obtained, but also carbides and casting defects harmful to heat cracking resistance are not produced. It tends to occur. Therefore, the Mo content is set to 0.4 to 1.2%. Ti: 0.05 to 0.10% It has also been clarified that by adding Ti as required, further excellent wear resistance can be imparted. At this time, if the amount of Ti is not added at 0.05% or more, there is no effect, and if it exceeds 0.10%, the flake graphite becomes fine, and the effect of wear resistance is diminished.
It was set to 0.10%. (Operation of the Invention) Since the rotor for a disc brake according to the present invention has the above-described composition, and is composed of flake graphite cast iron having a matrix structure of pearlite, it is repeatedly braked from high speed running. Also, because it has excellent heat crack resistance and wear resistance, and also has vibration damping properties, it is a rotor for disc brakes that produces less squeaking during braking. (Examples) Table 1 shows the composition of cast iron used as the material of the rotor for disc brakes used in the present example together with the composition of cast iron used as the material of the rotor for disc brakes for comparison. The cast irons used in this example were all flake graphite cast irons, and a rotor 1 for a disc brake having the shape shown in FIG. 1 was experimentally manufactured. When the structure of each rotor 1 for disc brakes manufactured here is examined, it is shown in FIG. 2 to FIG. 7. In each disc brake rotor 1 of this embodiment, the base structure is pearlite. It was flake graphite cast iron. Next, the prototype disc brake rotor 1 was incorporated into a brake / dynamo tester, the brake pad was pressed from the number of revolutions equivalent to 260 km / h, and the test to stop in 30 seconds was repeated 100 cycles to perform a severe high-speed braking test. It was The brake pads used in this high-speed braking test are so-called non-asbestos (low steel) type brake pads that use steel fibers and aromatic polyamide (trade name: Kepler) fibers. Then, the occurrence of cracks in the disc brake rotor 1 after the test was investigated using a cracked food material for crack inspection. The results are shown in Table 2. In addition to the above high-speed braking test, 0.6g pad pressing force was applied to each disc brake rotor 1.
The amount of wear on the rotor surface was measured after a test in which braking from 100 km / h to stop was repeated 100 times. The results are also shown in Table 2. As shown in Table 2, the rotors 1 for disc brakes of the present invention products Nos. 1 to 3 are comparative products N made of the current JIS FC25.
It was confirmed that it showed much better thermal crack resistance than the disc brake rotor 1 of o.4. In addition, the rotors 1 for disc brakes of the comparative products No. 5 and 6 in which the alloy element is added to improve the strength are
The result is inferior to the current JIS FC25 comparative product No. 4, and the thermal cracking property is not improved simply by increasing the strength, and the result is inferior to the current JIS FC25 because the thermal conductivity is inferior. It turns out that It was also confirmed that the disc brake rotor 1 of the present invention has a smaller amount of rotor wear than the existing disc brake rotor 1 and is excellent in wear resistance. And as for this rotor wear amount, among the present invention products, the result is that the wear resistance of the present invention product No. 3 containing Ti is particularly excellent, and it is possible to further improve the wear resistance by adding Ti. It was confirmed that it was possible. In addition, the friction coefficient between the rotor and the pad, which shows the braking performance of the brake (brake force), does not change from the current JIS FC25 even when the product of the present invention is used. It was confirmed that it would not decrease. In order to confirm the vibration damping property of the disc brake rotor 1 according to the present invention, a plate-shaped test piece was cut out from the rotor,
The vibration damping capacity was measured. The results are also shown in Table 2. As shown in Table 2, the vibration damping capacity of the product of the present invention is
The value was superior to the current JIS FC25. This is because the product of the present invention has a high C content in order to improve the resistance to thermal cracking, and as a result, the vibration damping ability is also an excellent value. Therefore, it was confirmed that the product of the present invention has excellent vibration damping property.
以上説明してきたように、本発明に係るディスクブレー
キ用ローターは、重量比率で、C:3.5〜4.0％、Si:1.6〜
2.0％、Mn:0.5〜0.8％、Mo:0.4〜1.2％、必要に応じてT
i:0.05〜0.10％を含み、残部Feおよび不純物よりなり、
基地組織がパーライトである片状黒鉛鋳鉄から成るもの
であるので、耐熱亀裂性，制振性，耐摩耗性に優れたデ
ィスクブレーキ用ローターであり、とくに高速走行時点
からの制動を繰り返し行うような使用のされかたをした
ときでも摺動部に熱亀裂を発生することがなく、制動時
の鳴き発生も小さいものとすることができるという著し
く優れた効果がもたらされる。As described above, the rotor for a disc brake according to the present invention has a weight ratio of C: 3.5 to 4.0% and Si: 1.6 to.
2.0%, Mn: 0.5-0.8%, Mo: 0.4-1.2%, T as required
i: 0.05 to 0.10%, the balance Fe and impurities,
Since the matrix structure is made of flake graphite cast iron, which is pearlite, it is a rotor for disc brakes that is excellent in heat crack resistance, vibration damping, and wear resistance, especially when repeatedly braking from the high speed running point. Even if it is used, it does not cause thermal cracks in the sliding portion, and the squeaking during braking can be reduced, which is a remarkably excellent effect.
第１図はディスクブレーキ用ローターの構造を例示する
説明図、第２図，第３図，第４図，第５図，第６図およ
び第７図はそれぞれ本発明品No.1,No.2,No.3,比較品No.
4,No.5およびNo.6のディスクブレーキ用ローターの金属
組織を示す金属顕微鏡写真（いずれも100倍）である。 １…ディスクブレーキ用ローター、２…摺動部、３…締
結部。FIG. 1 is an explanatory view exemplifying the structure of a disc brake rotor, and FIGS. 2, 3, 4, 5, 6 and 7 are the invention products No. 1 and No. 1, respectively. 2, No. 3, Comparative product No.
It is a metallurgical micrograph (100 times each) which shows the metallographic structure of the rotor for disc brakes of No. 4, No. 5 and No. 6. 1 ... Rotor for disc brake, 2 ... Sliding part, 3 ... Fastening part.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小澤 昭彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 松井 弘道 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−435（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−155645（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−230961（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akihiko Ozawa 2 Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd. (72) Hiromichi Matsui 2 Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd. ( 56) References JP-A 63-435 (JP, A) JP-A 60-155645 (JP, A) JP-A 60-230961 (JP, A)
Claims (1)
％、Mn:0.5〜0.8％、Mo:0.4〜1.2％、必要に応じてTi:
0.05〜0.10％を含み、残部Feおよび不純物よりなり、基
地組織がパーライトである片状黒鉛鋳鉄から成ることを
特徴とする耐熱亀裂性，制振性および耐摩耗性に優れた
ディスクブレーキ用ローター。1. A weight ratio of C: 3.5-4.0%, Si: 1.6-2.0.
%, Mn: 0.5-0.8%, Mo: 0.4-1.2%, Ti:
A rotor for a disc brake excellent in heat crack resistance, vibration damping and wear resistance, which is characterized by including flake graphite cast iron whose base structure is pearlite, containing 0.05 to 0.10%, the balance being Fe and impurities.
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- 1988-09-20 JP JP63233778A patent/JPH0715294B2/en not_active Expired - Fee Related
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