專利名稱：制動裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
通過摩擦力制動車輛等運(yùn)動物體的制動裝置，一般包括與物體連動運(yùn)動的運(yùn)動構(gòu)件和壓接到運(yùn)動構(gòu)件上進(jìn)行制動的摩擦構(gòu)件。例如在車輛用的盤形制動裝置中，具有與車輪共為一體地轉(zhuǎn)動的金屬制盤形轉(zhuǎn)子和能與盤形轉(zhuǎn)子壓接的制動墊。另外，在車輛用滾筒(鼓)形制動裝置中，具有與車輪共為一體地轉(zhuǎn)動的金屬制的制動滾筒和能與該制動滾筒壓接的制動(蹄)片。
一般在利用摩擦力的制動裝置中，抑制因摩擦發(fā)熱而導(dǎo)致的制動力下降即所謂的“衰減現(xiàn)象”是重要的。因此，為了抑制衰減現(xiàn)象，以往采取的對策是，或者通過改善制動墊或制動片等摩擦構(gòu)件的襯里材料的材質(zhì)或形狀，以提高散熱特性，或者將盤形轉(zhuǎn)子用碳制造或采用透氣型，以提高散熱特性，從而希望金屬制的運(yùn)動構(gòu)件的溫度不至于上升到能引起衰減現(xiàn)象產(chǎn)生的溫度。
然而，在象自行車的處于下坡路線等嚴(yán)酷的條件下，以往的通過提高散熱特性來抑制衰減現(xiàn)象的對策不能防止運(yùn)動構(gòu)件的溫度上升。因此，在上述的導(dǎo)致溫度上升的嚴(yán)酷條件下不能充分地抑制衰減現(xiàn)象。
另外，在上述以往的制動裝置中，存在盤形轉(zhuǎn)子或制動滾筒沾水后制動力下降的問題。如果發(fā)生沾水并使水附著在摩擦構(gòu)件或運(yùn)動構(gòu)件上，則使摩擦力下降并導(dǎo)致制動力降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于，在利用摩擦力的制動裝置及其制造方法中，抑制在一般情況下能使衰減現(xiàn)象發(fā)生的高溫等嚴(yán)酷條件下的制動力的降低。
本發(fā)明的另一個課題在于，在利用摩擦力的制動裝置及其制造方法中，抑制因沾水而導(dǎo)致的制動力的降低。
本申請的第一個方案所涉及的制動裝置是一種利用摩擦力制動運(yùn)動物體的裝置，具有第1構(gòu)件、和第2構(gòu)件、和鎳鎢合金鍍層。第1構(gòu)件是與物體連動運(yùn)動的構(gòu)件，第2構(gòu)件是摩擦第1構(gòu)件進(jìn)行制動的構(gòu)件。鎳鎢合金鍍層是形成在第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上的鍍層。
在該裝置中，由于在第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上形成了鎳鎢合金鍍層，所以即使在400℃到700℃的通常會產(chǎn)生衰減現(xiàn)象的嚴(yán)酷條件下，也難以使制動力降低，而顯示良好的制動力。
難以使制動力降低的理由雖然還不明確，但發(fā)明人等是如下考慮的。一般作為左右制動力的物理參數(shù)，可以列舉摩擦系數(shù)μ。一般認(rèn)為，該摩擦系數(shù)μ與剪切強(qiáng)度成正比，而與硬度成反比。在此，硬度是指母材的硬度，剪切強(qiáng)度是指給予界面的表層的剪切強(qiáng)度。一般，在金屬等固體物質(zhì)中，多數(shù)具有隨著溫度的升高硬度或剪切強(qiáng)度下降的傾向，而摩擦系數(shù)μ具有恒定或降低的傾向。據(jù)發(fā)明人推測，在本發(fā)明中公開的鎳鎢合金鍍層中，或許因母材的硬度降低和剪切強(qiáng)度的增大或不變而產(chǎn)生的復(fù)合效果，導(dǎo)致了摩擦系數(shù)μ的上升。
眾所周知，一般作為鎳鎢合金鍍層的性質(zhì)，一旦溫度上升，硬度也上升。但本發(fā)明所著眼的與其說是硬度不如說在于鎳鎢合金鍍層本身的剪切強(qiáng)度以及/或其在高溫摩擦?xí)r的由氧化反應(yīng)生成的生成物的剪切強(qiáng)度。據(jù)發(fā)明人推測，鎳鎢合金鍍層或許具有在高溫時或是一旦暴露于高溫下能進(jìn)一步提高剪切強(qiáng)度的某種機(jī)制。
在這里，雖然對鎳鎢合金鍍層的組分沒有特別的限定，但由于在鍍層中使鎢的比率在20重量％以上80重量％以下時能獲得更好的效果，因而是優(yōu)選的。
本申請的第二個方案所涉及的制動裝置是一種利用摩擦力制動運(yùn)動物體的裝置，具有第1構(gòu)件、和第2構(gòu)件、和鎳系鍍層、和鎳鎢合金鍍層。第1構(gòu)件是與物體連動運(yùn)動的構(gòu)件，第2構(gòu)件是摩擦第1構(gòu)件進(jìn)行制動的構(gòu)件。鎳系鍍層是形成在第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上的鍍層。鎳鎢合金鍍層是形成在鎳系鍍層的表面上的鍍層。
在這種制動裝置中，除了第1方案的作用效果外，在作為第1構(gòu)件和第2構(gòu)件等的母材使用軟質(zhì)金屬的情況下，通過將相對軟質(zhì)的鎳系鍍層插入到母材和鎳鎢合金鍍層之間，還能獲得使硬度逐漸提高的梯度效果。因此，能夠通過分散鎳鎢合金鍍層本身的應(yīng)力使剝離耐久性提高。
在這里，關(guān)于鎳系鍍層的種類，可以是鎳單體，例如也可以是鎳與P、Sn的合金等。在此不作限定。
本申請的第三個方案所涉及的制動裝置是一種利用摩擦力制動運(yùn)動物體的裝置，具有第1構(gòu)件、和第2構(gòu)件、和銅系鍍層、和鎳鎢合金鍍層。第1構(gòu)件是與物體連動運(yùn)動的構(gòu)件，第2構(gòu)件是摩擦第1構(gòu)件進(jìn)行制動的構(gòu)件。銅系鍍層是形成在第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上的鍍層。鎳鎢合金鍍層是形成在銅系鍍層的表面上的鍍層。
在這種制動裝置中，除了第1方案的作用效果外，由于將軟質(zhì)的銅系鍍層插入到母材和硬質(zhì)的鎳鎢合金鍍層之間，還能在制動裝置中獲得良好的控制性。這里，控制性是指在減速、停止時制動裝置的控制的簡便性，特別是指在由人操縱制動裝置時的控制的簡便性。
作為其理由，發(fā)明人等推測為或許是通過將柔軟的銅系鍍層作為底襯插入到母材和硬質(zhì)的鎳鎢合金鍍層之間，而產(chǎn)生了緩沖性，從而具有這樣的效果，即，能使來自制動面(摩擦面)的輕微的振動等的細(xì)小的傳遞信息被放大、并容易地反饋給人的感覺。
在這里，關(guān)于銅系鍍層的種類，可以是銅單體，也可以是銅與Zn、Sn、Ni中的一種或二種以上的合金構(gòu)成的合金鍍層。在此不作限定。
本申請的第四個方案所涉及的制動裝置是一種利用摩擦力制動運(yùn)動物體的裝置，具有第1構(gòu)件、和第2構(gòu)件、和銅系鍍層、和鎳系鍍層，和鎳鎢合金鍍層。第1構(gòu)件是與物體連動運(yùn)動的構(gòu)件，第2構(gòu)件是摩擦第1構(gòu)件進(jìn)行制動的構(gòu)件。銅系鍍層是形成在第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上的鍍層。鎳系鍍層是形成在銅系鍍層的表面上的鍍層。鎳鎢合金鍍層是形成在鎳系鍍層的表面上的鍍層。
在這種制動裝置中，除了能獲得第1以及第3方案的作用效果外，由于鍍層是逐漸變?yōu)橛操|(zhì)的，所以能夠獲得梯度效果，進(jìn)而能夠提高剝離耐久性。
本申請的第五個方案所涉及的制動裝置是在第1方案至第4方案的任一個方案的裝置中，進(jìn)一步具有在鎳鎢合金鍍層的表面上形成的合金系鍍層。在這種情況下，由于在鎳鎢合金鍍層的表面上形成了合金系鍍層，所以即使在沾水時，也能顯示出良好的制動力并抑制制動力的下降。
這里，雖然所述合金系鍍層是指，由Sn、Cu、Zn、Ni、Ag、Fe、Al、P、Mn、Bi、Cr中的一種或二種以上的合金構(gòu)成的合金鍍層，但關(guān)于合金鍍層的選擇，由于因摩擦對象的材料的不同而異，所以在這里不作特別限定。此外，為了提高摩擦損耗的特性，可以在該合金鍍層中添加碳化物、氧化物、氮化物等的微粒。
例如發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，作為添加了Sn系混合物的摩擦襯里材料可使用金屬板，而為了獲得摩擦力，使用施加鎳鎢合金鍍層，并在其上施加Sn系合金鍍層的金屬板，這樣在高溫時的制動特性和沾水時的制動力都提高了。
雖然其理由尚不確定，但本發(fā)明人推測可以考慮以下幾點(diǎn)理由或許是因?yàn)橛捎阪囨u合金鍍層是拉伸應(yīng)力強(qiáng)的鍍層，在表層部的鍍層表面上固與母材之間的應(yīng)力差產(chǎn)生無數(shù)的裂紋。通過在其上面包覆覆蓋效果高的合金系鍍層，使上述裂紋得到修復(fù)，從而具有提高在微觀水平上的除水性和避水性的效果。
或許是因?yàn)殒囨u合金鍍層具有某種親水效果，在形成水膜的機(jī)制的作用下通過水膜滑動，從而存在使制動力減弱的問題。而通過合金系鍍層可以破壞上述水膜形成機(jī)制。
或許是因?yàn)橥ㄟ^將合金系鍍層使用于界面，具有促進(jìn)與摩擦對象材料之間的摩擦力的效果，從而在沾水時，能產(chǎn)生迅速適應(yīng)與摩擦對象材料之間的摩擦現(xiàn)象的效果。
或許是因?yàn)橥ㄟ^沾水時的摩擦，與水反應(yīng)后生成的腐蝕磨損生成物對制動力的提高起到了積極的作用。
此外，如果只是鎳鎢合金鍍層單體，當(dāng)放置于室外或沿海等腐蝕氛圍中使用時，容易發(fā)生變色和腐蝕，但在其上包覆合金系鍍層時，就可以抑制變色和腐蝕的進(jìn)展。
本申請的第六個方案所涉及的制動裝置是在第1方案至第5方案的任一個方案的裝置中，鎳鎢合金鍍層的厚度為0.5μm以上100μm以下。在鎳鎢合金鍍層的厚度不到0.5μm時，由于制動時的磨損容易被磨掉，而超過100μm時，使鍍層成本提高，難以符合成本核算。
本申請的第七個方案所涉及的制動裝置是在第1方案至第6方案的任一個方案的裝置中，第1構(gòu)件為不可轉(zhuǎn)動地安裝在自行車的車輪上的盤形轉(zhuǎn)子，第2構(gòu)件為安裝在固定于自行車的車架上的卡鉗中、與盤形轉(zhuǎn)子壓接的制動墊。在這種情況下，即使在自行車處于下坡路線上需要長時間保持制動狀態(tài)時，在這種嚴(yán)酷的條件下使用也難以使制制動力下降。
本申請的第八個方案所涉及的制動裝置是在第7方案的裝置中，各個鍍層形成于盤形轉(zhuǎn)子上。在這種情況下，通過在盤形轉(zhuǎn)子上形成了鍍層，可以將廉價的原材料用于盤形轉(zhuǎn)子。
本申請的第九個方案所涉及的制動裝置是在第8方案的裝置中，盤形轉(zhuǎn)子是包含不銹鋼合金、鐵、鋁合金、鎂合金、鈦合金中的任意一種的金屬制造的。在這種情況下，在是鐵的情況下，可以提供相對廉價的盤形轉(zhuǎn)子；在是鈦合金或不銹鋼合金的情況下，可以提高耐腐蝕性；在是鋁合金或鎂合金或鈦合金的情況下，可以實(shí)現(xiàn)輕量化。而且，雖然鎂合金容易被腐蝕，但通過形成鍍層就很難被腐蝕。
本申請的第十個方案所涉及的制動裝置的制造方法是一種制造利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置的制造方法，包括準(zhǔn)備與物體連動運(yùn)動的第1構(gòu)件和摩擦第1構(gòu)件進(jìn)行制動的第2構(gòu)件的準(zhǔn)備工序、和在準(zhǔn)備的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上形成鎳鎢合金鍍層的鎳鎢合金鍍制工序。
在該制造方法中，由于在第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上形成了鎳鎢合金鍍層，所以即使在400℃到700℃的通常會產(chǎn)生衰減現(xiàn)象的嚴(yán)酷條件下，也難以使制動力降低，而顯示良好的制動力。
本申請的第十一個方案所涉及的制動裝置的制造方法是一種制造利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置的制造方法，包括準(zhǔn)備與物體連動運(yùn)動的第1構(gòu)件和摩擦第1構(gòu)件進(jìn)行制動的第2構(gòu)件的準(zhǔn)備工序、和在準(zhǔn)備的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上形成鎳系鍍層的鎳系鍍制工序、和在鎳系鍍層表面上形成鎳鎢合金鍍層的鎳鎢合金鍍制工序。
在這種制造方法中，除了第10方案的作用效果外，在作為第1構(gòu)件和第2構(gòu)件等的母材使用軟質(zhì)金屬的情況下，通過將相對軟質(zhì)的鎳系鍍層插入到母材和鎳鎢合金鍍層之間，還能獲得使硬度逐漸提高的梯度效果。因此，能夠通過分散鎳鎢合金鍍層本身的應(yīng)力使剝離耐久性提高。
本申請的第十二個方案所涉及的制動裝置的制造方法是一種制造利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置的制造方法，包括準(zhǔn)備與物體連動運(yùn)動的第1構(gòu)件和摩擦第1構(gòu)件進(jìn)行制動的第2構(gòu)件的準(zhǔn)備工序、和在準(zhǔn)備的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上形成銅系鍍層的銅系鍍制工序、和在銅系鍍層表面上形成鎳鎢合金鍍層的鎳鎢合金鍍制工序。
在這種制造方法中，除了第1方案的作用效果外，由于將軟質(zhì)的銅系鍍層插入到母材和鎳鎢合金鍍層之間，還能在制動裝置中獲得良好的控制性。
本申請的第十三個方案所涉及的制動裝置的制造方法是一種制造利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置的制造方法，包括準(zhǔn)備與物體連動運(yùn)動的第1構(gòu)件和摩擦第1構(gòu)件進(jìn)行制動的第2構(gòu)件的準(zhǔn)備工序、和在準(zhǔn)備的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上形成銅系鍍層的銅系鍍制工序、和在銅系鍍層的表面上形成鎳系鍍層的鎳系鍍制工序，和在鎳系鍍層的表面上形成鎳鎢合金鍍層的鎳鎢合金鍍制工序。
在這種制造方法中，除了能獲得第11以及第12方案的作用效果外，由于鍍層是逐漸變?yōu)橛操|(zhì)的，所以能夠獲得梯度效果，進(jìn)而能夠提高剝離耐久性。
本申請的第十四個方案所涉及的制動裝置的制造方法是在第10方案至第13方案的任一個制造方法中，進(jìn)一步包括在鎳鎢合金鍍層的表面上形成合金系鍍層的合金系鍍制工序。在這種情況下，由于在鎳鎢合金鍍層的表面上形成了合金系鍍層，所以即使在沾水時，也能顯示出良好的制動力并抑制制動力的下降。
本申請的第十五個方案所涉及的制動裝置的制造方法是在第10方案至第14方案的任一個制造方法中，進(jìn)一步包括對鎳鎢合金鍍層進(jìn)行400℃以上700℃以下的熱處理的熱處理工序。在這種情況下，通過預(yù)先進(jìn)行與嚴(yán)酷的制動條件相同條件的熱處理，在高溫時能進(jìn)一步發(fā)揮使摩擦力提高的效果。其理由推測可能是，鎳鎢合金鍍層所具有的在高溫下使摩擦力增大的效果得到了進(jìn)一步的促進(jìn)。優(yōu)選在450℃以上650℃以下，進(jìn)一步優(yōu)選在500℃以上600℃以下的溫度區(qū)域進(jìn)行熱處理，通過這樣，可以進(jìn)一步顯示相對于高溫時的制動力的良好效果。
熱處理工序可以在對制動裝置的壓接面(摩擦面)形成鎳鎢合金鍍層時進(jìn)行，也可在形成之后進(jìn)行。熱處理的方法可采用利用真空爐、大氣爐、煤氣爐、鹽浴爐、高頻加熱裝置進(jìn)行加熱的方法中的任一種，或采用它們的組合也可以。關(guān)于加熱速度、均勻溫度的保持時間、冷卻速度，在這里也不作限定。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施例采用的自行車的前部側(cè)面圖。
圖2是圖1中的自行車的盤形轉(zhuǎn)子部分的側(cè)面圖。
圖3是制動卡鉗的分解模式圖。
圖4是制動動作機(jī)構(gòu)的俯視圖。
圖5是盤形制動裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖6是第1實(shí)施例的盤形轉(zhuǎn)子截面模式圖。
圖7是顯示第1實(shí)施例的制造工序的流程圖。
圖8是第2實(shí)施例的相當(dāng)于圖6的圖。
圖9是第2實(shí)施例的相當(dāng)于圖7的圖。
圖10是第3實(shí)施例的相當(dāng)于圖6的圖。
圖11是第3實(shí)施例的相當(dāng)于圖7的圖。
圖12是第4實(shí)施例的相當(dāng)于圖6的圖。
圖13是第4實(shí)施例的相當(dāng)于圖7的圖。
圖14是第5實(shí)施例的相當(dāng)于圖6的圖。
圖15是第5實(shí)施例的相當(dāng)于圖7的圖。
圖16是顯示各種試驗(yàn)結(jié)果的表。
發(fā)明實(shí)施例(第1實(shí)施例)圖1示出了安裝了本發(fā)明的第1實(shí)施例的盤形制動裝置12的自行車10的前部。這樣的自行車在本技術(shù)領(lǐng)域是公知的，這里省略對自行車構(gòu)成部件的詳細(xì)說明。
自行車10是以往公知的，包括具有手柄15的車架14、前后叉16(圖中僅示出前叉)、前后輪17(圖中僅示出前輪)、具有鏈輪和鏈條的驅(qū)動裝置。
盤形制動裝置12包括安裝在雙隆起型的帶有吊架的前叉上的制動卡鉗21、和盤形轉(zhuǎn)子22、和制動動作機(jī)構(gòu)23。
制動卡鉗21在接近盤形轉(zhuǎn)子22的位置上安裝在自行車10的前叉16上，可向盤形轉(zhuǎn)子22施加使其停止轉(zhuǎn)動的夾緊力。如圖2以及圖3所示，制動卡鉗21具有殼體50和活塞組件51。殼體50例如由鋁合金等的熱傳導(dǎo)性材料構(gòu)成，具有用螺栓結(jié)合起來的第1殼體構(gòu)件52a和第2殼體構(gòu)件52b。兩個殼體構(gòu)件52a、52b實(shí)質(zhì)上形狀相同。在第2殼體構(gòu)件52b上連接有制動動作機(jī)構(gòu)23的油壓配管86，以向兩個殼體構(gòu)件52a、52b供給制動油。
另外，第2殼體構(gòu)件52b具有向外延伸的凸緣，該凸緣形成有用于將制動卡鉗21用螺栓固定到前叉16上的安裝構(gòu)件54。當(dāng)用螺栓擰緊兩個殼體構(gòu)件52a、52b時，便在其間形成了制動槽，可在其中收容盤形轉(zhuǎn)子22。此外，如圖3以及圖5所示，在兩個殼體構(gòu)件52a、52b中還形成了分別收容兩個活塞74的圓形油缸部57a、57b，和用于向各自的油缸部57a、57b供給制動油的油路58a、58b。這樣，由制動動作機(jī)構(gòu)23供給的制動油通過流入第2殼體構(gòu)件52b并進(jìn)而流入油路58a、58b而使活塞組件51動作。
如圖3所示，活塞組件51具有四個活塞74和一對制動墊76?；钊?4滑動自如地嵌裝在一對油缸部57a、57b中，可在制動解除位置和制動位置之間移動。制動墊76配置在活塞74的頂端上并與其共為一體地移動。因此，當(dāng)活塞74從制動解除位置移動到制動位置時，制動墊76也從制動解除位置移動到制動位置。在制動位置上時，制動墊76夾持盤形轉(zhuǎn)子22并與其摩擦結(jié)合，通過盤形轉(zhuǎn)子22制動前輪17。當(dāng)在制動解除位置上時，制動墊76從盤形轉(zhuǎn)子22分離，盤形轉(zhuǎn)子22變?yōu)榭勺杂赊D(zhuǎn)動。
盤形轉(zhuǎn)子22固定在前輪17的輪轂上，與前輪17連動地轉(zhuǎn)動。如圖2所示，盤形轉(zhuǎn)子22是例如由不銹鋼合金制成的圓板構(gòu)件，是將位于中心的輪轂安裝部22a和外周面作為摩擦面的環(huán)狀轉(zhuǎn)子部22b共為一體地形成的。如圖6所示，在盤形轉(zhuǎn)子22的不銹鋼制的母材90的表面上形成了鎳鎢合金鍍層91。該鎳鎢合金鍍層91的厚度最好在0.5μm至100μm的范圍內(nèi)。在這樣的范圍內(nèi)，不僅可以抑制鍍制成本的極度提高，而且在使用時也不會因摩擦而使鍍層91剝落。雖然對鎳鎢合金鍍層的組分沒有特別的限定，但由于在鍍層中使鎢的比率在20重量％以上80重量％以下時能獲得更好的效果，因而是優(yōu)選的。
最表面的鎳鎢合金鍍層91在400℃以上700℃以下的條件下被施加了熱處理。在這種情況下，通過預(yù)先進(jìn)行與嚴(yán)酷的制動條件相同條件的熱處理，在高溫時能進(jìn)一步發(fā)揮使摩擦力提高的效果。其理由推測可能是，鎳鎢合金鍍層所具有的在高溫下使摩擦力增大的效果得到了進(jìn)一步的促進(jìn)。優(yōu)選在450℃以上650℃以下，進(jìn)一步優(yōu)選在500℃以上600℃以下的溫度區(qū)域施加熱處理，通過這樣，可以進(jìn)一步顯示相對于高溫時的制動力的良好效果。
如圖4以及圖5所示，制動動作機(jī)構(gòu)23是通過使制動卡鉗21動作并強(qiáng)力地夾持盤形轉(zhuǎn)子11來制動前輪17的機(jī)構(gòu)。制動動作機(jī)構(gòu)23一體地安裝在手柄15的右端部。制動動作機(jī)構(gòu)23具有制動杠桿80、和主油缸81、和主活塞82以及油箱83。
如圖4以及圖5所示，制動杠桿80具有安裝在手柄15上的托架84和在制動位置和制動解除位置之間擺動自如地安裝在托架84上的杠桿部85。托架84與主油缸81共為一體地形成，主活塞82以及油箱83被支承在托架84上。主活塞82在主油缸81內(nèi)被安裝成可移動。更具體地說，油箱83安裝在主油缸81上，并與主油缸81的內(nèi)孔連通，以向其供給動作流體。由于主活塞82的一個端部與杠桿部85連接，所以可使主活塞82在主油缸81內(nèi)沿軸方向移動。因此，當(dāng)使杠桿部85動作時，主活塞82便在主油缸81內(nèi)沿軸方向移動。這樣，通過主活塞82在主油缸81內(nèi)移動，液壓油便被輸向連接在制動卡鉗21上的液壓配管86中。由此，液壓油便使活塞74以及以及制動墊76移動而夾持盤形轉(zhuǎn)子22，從而制動前輪17。
在該盤形制動裝置12中，通過制動動作機(jī)構(gòu)23的動作，使制動卡鉗21在盤形轉(zhuǎn)子22可以轉(zhuǎn)動的制動解除位置和對盤形轉(zhuǎn)子22施加制動力的的制動位置之間動作。
在這里，由于在盤形轉(zhuǎn)子22的表面形成了鎳鎢合金鍍層91，所以即使在400℃到700℃的通常會產(chǎn)生衰減現(xiàn)象的嚴(yán)酷條件下，也難以使制動力降低，而顯示良好的制動力。而且制動墊76側(cè)的磨損也比以往減少，從而也使得制動墊76的壽命得到延長。
如圖7所示，具有上述構(gòu)成的盤形制動裝置12的盤形轉(zhuǎn)子22按以下工序制造。
預(yù)先準(zhǔn)備將不銹鋼合金板材例如經(jīng)模沖加工而形成為盤形轉(zhuǎn)子22的形狀的母材90(步驟1)。其次在準(zhǔn)備的母材90上進(jìn)行鎳鎢合金鍍制，以形成鎳鎢合金鍍層91(步驟2)。然后通過適當(dāng)?shù)募訜嵫b置在鎳鎢合金鍍層91的表面上施加400℃以上700℃以下的熱處理(步驟3)。(第2實(shí)施例)在上述第1實(shí)施例中，只是在盤形轉(zhuǎn)子22的母材90的表面上形成了鎳鎢合金鍍層91，但也可如圖8所示，在母材90的表面上形成鎳系鍍層92，并進(jìn)一步在其上面形成鎳鎢合金鍍層91。在這種情況下，通過將相對軟質(zhì)的鎳系鍍層92插入到母材90和鎳鎢合金鍍層91之間，能獲得使硬度逐漸提高的梯度效果。因此，能夠通過分散鎳鎢合金鍍層本身的應(yīng)力使剝離耐久性提高。在這里，關(guān)于鎳系鍍層的種類，可以是鎳單體，例如也可以是鎳與P、Sn等的合金等。在此不作限定。在這種情況下的制造工序如圖9所示，。在這里，相對于圖7所示的第1實(shí)施例的制造工序，在步驟S1的準(zhǔn)備工序之后，在步驟S12中增加了鎳系鍍制處理。(第3實(shí)施例)如圖10所示，也可以在母材90的表面上形成銅系鍍層93，并進(jìn)一步在其上面形成鎳鎢合金鍍層91。在這種情況下，通過將軟質(zhì)的銅系鍍層93插入到母材90和鎳鎢合金鍍層91之間，能在制動裝置中獲得良好的控制性。這里，控制性是指在減速、停止時制動裝置的控制的簡便性，特別是指在由人操縱制動裝置12時的控制的簡便性。
作為其理由，發(fā)明人等推測或許是因?yàn)?，通過將柔軟的銅系鍍層作為底襯插入到母材90和硬質(zhì)的鎳鎢合金鍍層91之間，而產(chǎn)生了緩沖性，從而具有這樣的效果，即，能使來自制動面(摩擦面)的輕微的振動等的細(xì)小的傳遞信息被放大、并容易強(qiáng)烈地反饋給人的感覺。在這種情況下的制造工序如圖11所示。在這里，相對于圖7所示的第1實(shí)施例的制造工序，在步驟S1的準(zhǔn)備工序之后，在步驟S22中增加了銅系鍍制處理。
在這里，關(guān)于銅系鍍層的種類，可以是銅單體，也可以是銅與Zn、Sn、Ni中的一種或二種以上的合金構(gòu)成的合金鍍層。另外，也可以如圖12所示，在銅系鍍層93的表面上形成鎳系鍍層92，并進(jìn)一步形成鎳鎢合金鍍層91。在這種情況下的制造工序如圖13所示。在這里，在圖11所示的步驟S22的銅系鍍制處理工序之后，在步驟S32中增加鎳系鍍制處理。(第5實(shí)施例)如圖14所示，也可以在鎳鎢合金鍍層91的表面上形成合金系鍍層94。在這種情況下，由于在鎳鎢合金鍍層91的表面上形成了合金系鍍層94，所以即使在沾水時，也能顯示出良好的制動力并抑制制動力的下降。這里，所述合金系鍍層是指，由Sn、Cu、Zn、Ni、Ag、Fe、Al、P、Mn、Bi、Cr中的一種或二種以上的合金構(gòu)成的合金鍍層。關(guān)于合金鍍層的選擇，由于因摩擦對象的材料的不同而異，所以在這里不作特別限定。
此外，為了提高摩擦損耗的特性，也可以在作為最表面的鎳鎢合金鍍層以及/或合金鍍層中添加碳化物、氧化物、氮化物等的微粒。在這種情況下的制造工序如圖15所示。在這里，相對于圖7所示的制造工序，在步驟S3的熱處理工序之后，在步驟S42中增加合金鍍制處理。
另外，在第5實(shí)施例中，也可以在第2-4實(shí)施例的步驟S3的熱處理工序之后增加合金鍍制處理。實(shí)施例為了證明本發(fā)明的作用效果，本發(fā)明的發(fā)明人等制造了以下各種試驗(yàn)序號的盤形轉(zhuǎn)子，并使用它們進(jìn)行了陡坡制動試驗(yàn)、沾水試驗(yàn)、耐腐蝕試驗(yàn)、以及控制性試驗(yàn)等4種試驗(yàn)。在試驗(yàn)中使用了市面銷售的自行車。準(zhǔn)備的是直徑200mm×板厚2mm、SUS410不銹鋼合金制的圓盤形狀的盤形轉(zhuǎn)子。然后，將作為本發(fā)明的實(shí)施例的試驗(yàn)序號為1-14的形成有包含鎳鎢合金鍍層的鍍層的盤形轉(zhuǎn)子與作為比較例子的試驗(yàn)序號為15-19的沒有鍍層或不含鎳鎢合金鍍層的盤形轉(zhuǎn)子，根據(jù)后附的每個試驗(yàn)的評價進(jìn)行比較。此外，制動墊使用了市面銷售的銅系燒結(jié)體制造的制動墊。另外，關(guān)于熱處理，是在鎳鎢合金鍍層形成之后，在Sn-Ni合金鍍層形成之前，利用真空爐在500℃中30分鐘進(jìn)行的。
在這里，在圖16所示的表中，第1層是指緊靠母材上面的層，其它按第2、第3、第4層的順序越來越靠近表面(摩擦面)。在作為實(shí)施例的試驗(yàn)序號為1到14的盤形轉(zhuǎn)子中，均為按重量％計時Ni約為45％、W約為55％，在第1到第3層的任一層中形成了厚度為10μm的Ni-W(鎳鎢)合金鍍層。此外，用電鍍法形成了厚度為10μm的作為鎳系鍍層的Ni鍍層。進(jìn)而用焦磷酸鹽浴法形成作為合金系鍍層的厚度為1μm的Sn-Ni鍍層。此外，用硫酸浴法形成作為銅系鍍層的厚度約為5μm的Cu鍍層。
在陡坡制動試驗(yàn)中，設(shè)定試驗(yàn)路線的行走方向的坡度約為10％。對于乾燥行走路線，一邊通過手動制動器進(jìn)行制動一邊下行1000m的距離。緊接著根據(jù)JIS D 9201所記載的乾燥時的試驗(yàn)方法測量了制動距離。
對陡坡制動試驗(yàn)的評價如下AA可在緊急制動的全試驗(yàn)過程中進(jìn)行制動，在其后的乾燥時的制動力為不到4m。
A可在緊急制動的全程中進(jìn)行制動，在其后的乾燥時的制動力為4m以上，不到6m。
B在緊急制動的全程的后半部分制動變得困難，在其后的乾燥時的制動力為不到6m。
C在緊急制動的全程的后半部分制動變得困難，在其后的乾燥時的制動力為6m以上。
在沾水試驗(yàn)中，根據(jù)JIS D 9201所記載的試驗(yàn)方法測量了制動距離。
對沾水試驗(yàn)的評價如下A沾水時的制動距離為不到6m。
B沾水時的制動距離為6m以上不到8m。
C沾水時的制動距離為8m以上。
在腐蝕性試驗(yàn)中，根據(jù)JIS H 8502(鍍制耐腐蝕性試驗(yàn)方法)所記載的CASS試驗(yàn)方法實(shí)施了24小時的試驗(yàn)，通過目測評價腐蝕的發(fā)生狀態(tài)。
對耐腐蝕性試驗(yàn)的評價如下A沒有腐蝕-變色部。
B幾乎沒有腐蝕-變色部。
C可以見到腐蝕-變色部。
D在全面上可以見到腐蝕-變色部。
制動裝置的控制性的評價試驗(yàn)是通過對隨機(jī)抽出的120位自行車試乘員所作的官能評價試驗(yàn)而進(jìn)行的，并進(jìn)行了以安裝了作為現(xiàn)有技術(shù)的無鍍制的盤形轉(zhuǎn)子的試驗(yàn)序號15為基準(zhǔn)值的、自行車實(shí)用便覽(第4版)104頁所記載的4階段評價。此外，在其它的試驗(yàn)中也采用了作為現(xiàn)有技術(shù)的試驗(yàn)序號15的比較例為基準(zhǔn)值。
對控制試驗(yàn)的評價如下從非常優(yōu)秀(80％以上的試乘員評價為優(yōu)秀)。
A優(yōu)秀(60％以上80％以下的試乘員評價為優(yōu)秀)。
B普通(40％以上60％以下的試乘員評價為優(yōu)秀)。
C劣(40％以下的試乘員評價為優(yōu)秀)。
從圖16可以看到，在未進(jìn)行熱處理的本發(fā)明的實(shí)施例的試驗(yàn)序號1-7中，在陡坡制動試驗(yàn)的緊急制動的全程中維持了優(yōu)秀的制動力。在其后的制動試驗(yàn)中制動距離在6m以下，未見衰減現(xiàn)象，制動面也未因制動而出現(xiàn)變色，外觀上良好，顯示出良好的制動性。
在進(jìn)行了熱處理的本發(fā)明的實(shí)施例的試驗(yàn)序號8-14中，在陡坡制動試驗(yàn)的緊急制動的全程中維持了優(yōu)秀的制動力。在其后的制動試驗(yàn)中制動距離在4m以下，未見衰減現(xiàn)象，制動面也未因制動而出現(xiàn)變色，外觀上良好，顯示出良好的制動性。
與此相比，在比較例的試驗(yàn)序號15、16中，在陡坡制動試驗(yàn)的行走路線后半程出現(xiàn)了制動困難。另外，在其后的制動試驗(yàn)中制動距離在6m以下，雖然未見顯著的衰減現(xiàn)象，但制動面因制動而出現(xiàn)了象被氧化后出現(xiàn)的褐色變色，外觀上不良。在比較例的試驗(yàn)序號17-19中，在陡坡制動試驗(yàn)的行走路線后半程出現(xiàn)了制動困難。另外，在其后的制動試驗(yàn)中制動距離在6m以上，出現(xiàn)了衰減現(xiàn)象，制動面因制動而出現(xiàn)了象被氧化后出現(xiàn)的褐色變色，外觀上不良。
從以上可知，通過形成鎳鎢合金鍍層，即使在通常會出現(xiàn)衰減現(xiàn)象的嚴(yán)酷條件下也不會出現(xiàn)制動力的下降，而顯示出良好的制動力。此外，特別是經(jīng)過熱處理的情況下，制動距離更短，其效果更加顯著。
在沾水試驗(yàn)中，作為未形成合金系鍍層的實(shí)施例的試驗(yàn)序號1、3、5、8、10、12，制動距離為6m以上8m以下，可知與作為基準(zhǔn)值的試驗(yàn)序號15的比較例子大體在同一水平上。與此相比，作為在表面上形成了合金系鍍層的實(shí)施例的試驗(yàn)序號2、4、6、7、9、11、13、14，制動距離為6m以下，可知具有超過作為基準(zhǔn)值的試驗(yàn)序號15的比較例子的良好的沾水制動性。另外，在作為比較例子的試驗(yàn)序號17、18中，制動距離為8m以上，可知大大劣于本實(shí)施例。另外，在試驗(yàn)序號16、19中，制動距離為6m以上8m以下，可知與形成了合金系鍍層的本實(shí)施例相比劣于本實(shí)施例。
在耐腐蝕試驗(yàn)中，作為形成了合金系鍍層的實(shí)施例的試驗(yàn)序號2、4、6、7、9、11、13、14，可知未見腐蝕-變色部，顯示出良好的耐腐蝕性，外觀良好。在未形成合金系鍍層的實(shí)施例的試驗(yàn)序號1、3、5、8、10、12中，可知與作為基準(zhǔn)值的試驗(yàn)序號15的比較例子大體在同一水平上，腐蝕-變色的面積比率在0.02％以下(JIS H 8502所記載的額定值9.8)。幾乎未見腐蝕-變色部。
從這些數(shù)據(jù)看，為提高耐腐蝕性和沾水制動性，可知在表面上形成合金系鍍層是可以的。
在控制性評價試驗(yàn)中，對于作為形成了銅系鍍層的實(shí)施例的試驗(yàn)序號5-7以及12-14，評價為控制性能良好的試乘員占全部回答數(shù)的80％以上，可知具有非常良好的控制性能；另外，對于作為未形成銅系鍍層的實(shí)施例的試驗(yàn)序號1-4以及8-11，評價為控制性能良好的試乘員也占全部回答數(shù)的60％以上80％以下，可知具有良好的控制性能；作為整個實(shí)施例，可知能獲得良好的控制性能。
另一方面，在比較例子中，對于試驗(yàn)序號16，評價為控制性能良好的試乘員為40％以上60％以下，可知具有與作為基準(zhǔn)值的試驗(yàn)序號15同等水平的普通的控制性能；對于作為比較例子的試驗(yàn)序號17-19，評價為控制性能良好的試乘員為40％以下，評論為沒有接觸感、反應(yīng)性差的居多。因而判斷為控制性能差。
由以上可知，通過在母材的表面上形成銅系鍍層能夠提高控制性。
另外，對在母材的表面上直接形成了鎳鎢合金鍍層的試驗(yàn)序號1和在母材的表面上形成鎳系鍍層后再形成鎳鎢合金鍍層的試驗(yàn)序號3和作為以往的例子的試驗(yàn)序號15，分別進(jìn)行200km的行走距離的制動試驗(yàn)，取得了有關(guān)其鍍層剝落強(qiáng)度的數(shù)據(jù)。其結(jié)果，試驗(yàn)序號3的表面的粗糙度幾乎沒有變化。另一方面，試驗(yàn)序號1的表面粗糙度僅略微變化，并在局部確認(rèn)到可認(rèn)為是鍍層剝落的凹痕。而在試驗(yàn)序號15中，在表面上確認(rèn)到圓周狀的磨損傷。從以上可確認(rèn)到，通過形成鎳系鍍層可獲得使耐久性提高的特性。此外，關(guān)于此時的制動墊的磨損量，安裝了作為實(shí)施例的試驗(yàn)序號1以及3的與安裝了試驗(yàn)序號15的相比磨損量少。(其它實(shí)施例)(a)在上述實(shí)施例中，作為制動裝置舉例示出了自行車用盤形制動裝置，但本發(fā)明涉及的制動裝置不限于此，能適用于利用摩擦力的所有型號的制動裝置。例如，在自行車制動裝置的情況下，可以適用于滾筒(鼓)型制動裝置、輥制動裝置、倒閘制動裝置、卡鉗制動裝置、懸臂制動裝置、帶式制動裝置等。在象卡鉗制動裝置和懸臂制動裝置那樣制動車輪的輪緣的制動裝置中，可以在輪緣以及閘瓦的任一方的摩擦面或雙方的摩擦面上形成鎳鎢合金鍍層。在滾筒型制動裝置和輥制動裝置等內(nèi)擴(kuò)式制動裝置以及帶式制動裝置的情況下，可以在制動滾筒以及與其摩擦的制動帶或制動蹄片的任一方摩擦面或雙方的摩擦面上形成鎳鎢合金鍍層。在超越離合器制動裝置的情況下，可以在輪轂殼體以及制動片的任一方摩擦面或雙方的摩擦面上形成鎳鎢合金鍍層。
(b)在上述實(shí)施例中，是在與運(yùn)動體(前輪)連動的第1構(gòu)件(盤形轉(zhuǎn)子)的摩擦面上形成了鎳鎢合金鍍層，但也可以在第2構(gòu)件(制動墊)或雙方的摩擦面上形成鎳鎢合金鍍層。
(c)作為本發(fā)明所適用的制動裝置，可以適用于自行車以外的二輪車或汽車以及鐵路車輛等車輛、各種機(jī)械等。
(d)在上述實(shí)施例中，盤形轉(zhuǎn)子的材質(zhì)是使用了不銹鋼合金制的，但盤形轉(zhuǎn)子的材質(zhì)也可以是包含不銹鋼合金、鐵、鋁合金、鎂合金、鈦合金中的任一種的合金制的，此外，也可以是碳石墨等的具有耐熱性的硬質(zhì)非金屬制的。
根據(jù)本發(fā)明，由于在第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上形成了鎳鎢合金鍍層，所以即使在400℃到700℃的通常會產(chǎn)生衰減現(xiàn)象的嚴(yán)酷條件下，也難以使制動力降低，而顯示良好的制動力。
根據(jù)本申請的另一個方案，由于在鎳鎢合金鍍層的表面上形成了合金系鍍層，所以即使在沾水時，也能顯示出良好的制動力并抑制制動力的下降。
權(quán)利要求
1.一種制動裝置，是利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置，具有與上述物體連動運(yùn)動的第1構(gòu)件、和摩擦上述第1構(gòu)件進(jìn)行制動的第2構(gòu)件、和形成在上述第1構(gòu)件以及第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上的鎳鎢合金鍍層。
2.一種制動裝置，是利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置，具有與上述物體連動運(yùn)動的第1構(gòu)件、和摩擦上述第1構(gòu)件進(jìn)行制動的第2構(gòu)件、和形成在上述第1構(gòu)件以及第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上的鎳系鍍層，和形成在上述鎳系鍍層表面上的鎳鎢合金鍍層。
3.一種制動裝置，是利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置，具有與上述物體連動運(yùn)動的第1構(gòu)件、和摩擦上述第1構(gòu)件進(jìn)行制動的第2構(gòu)件、和形成在上述第1構(gòu)件以及第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上的銅系鍍層，和形成在上述銅系鍍層表面上的鎳鎢合金鍍層。
4.一種制動裝置，是利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置，具有與上述物體連動運(yùn)動的第1構(gòu)件、和摩擦上述第1構(gòu)件進(jìn)行制動的第2構(gòu)件、和形成在上述第1構(gòu)件以及第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上的銅系鍍層，和形成在上述銅系鍍層表面上的鎳系鍍層、和形成在上述鎳系鍍層表面上的鎳鎢合金鍍層。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的制動裝置，進(jìn)一步具有在鎳鎢合金鍍層的表面上形成的合金系鍍層。
6.如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的制動裝置，上述鎳鎢合金鍍層的厚度為0.5μm以上100μm以下。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的制動裝置，上述第1構(gòu)件為不可轉(zhuǎn)動地安裝在自行車的車輪上的盤形轉(zhuǎn)子，上述第2構(gòu)件為安裝在固定于自行車的車架上的卡鉗中、與上述盤形轉(zhuǎn)子壓接的制動墊。
8.如權(quán)利要求7所述的制動裝置，上述各個鍍層形成于上述盤形轉(zhuǎn)子的至少上述摩擦面上。
9.如權(quán)利要求8所述的制動裝置，上述盤形轉(zhuǎn)子是包含不銹鋼合金、鐵、鋁合金、鎂合金、鈦合金中的任意一種的金屬制造的。
10.一種制動裝置的制造方法，是制造利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置的制造方法，包括準(zhǔn)備與上述物體連動的第1構(gòu)件和摩擦上述第1構(gòu)件進(jìn)行制動的第2構(gòu)件的準(zhǔn)備工序、和在上述準(zhǔn)備的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上形成鎳鎢合金鍍層的鎳鎢合金鍍制工序。
11.一種制動裝置的制造方法，是制造利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置的制造方法，包括準(zhǔn)備與上述物體連動的第1構(gòu)件和摩擦上述第1構(gòu)件進(jìn)行制動的第2構(gòu)件的準(zhǔn)備工序、和在上述準(zhǔn)備的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上形成鎳系鍍層的鎳系鍍制工序、和在上述鎳系鍍層表面上形成鎳鎢合金鍍層的鎳鎢合金鍍制工序。
12.一種制動裝置的制造方法，是制造利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置的制造方法，包括準(zhǔn)備與上述物體連動的第1構(gòu)件和摩擦上述第1構(gòu)件進(jìn)行制動的第2構(gòu)件的準(zhǔn)備工序、和在上述準(zhǔn)備的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上形成銅系鍍層的銅系鍍制工序、和在上述銅系鍍層表面上形成鎳鎢合金鍍層的鎳鎢合金鍍制工序。
13.一種制動裝置的制造方法，是制造利用摩擦力制動運(yùn)動物體的制動裝置的制造方法，包括準(zhǔn)備與上述物體連動的第1構(gòu)件和摩擦上述第1構(gòu)件進(jìn)行制動的第2構(gòu)件的準(zhǔn)備工序、和在上述準(zhǔn)備的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的摩擦面的至少其中某一個上形成銅系鍍層的銅系鍍制工序、和在上述銅系鍍層的表面上形成鎳系鍍層的鎳系鍍制工序，和在上述鎳系鍍層的表面上形成鎳鎢合金鍍層的鎳鎢合金鍍制工序。
14.如權(quán)利要求10至13中的任一項(xiàng)所述的制動裝置的制造方法，進(jìn)一步包括在上述鎳鎢合金鍍層的表面上形成合金系鍍層的合金系鍍制工序。
15.如權(quán)利要求10至14中的任一項(xiàng)所述的制動裝置的制造方法，進(jìn)一步包括對上述鎳鎢合金鍍層進(jìn)行400℃以上700℃以下的熱處理的熱處理工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在通常會產(chǎn)生衰減現(xiàn)象的高溫嚴(yán)酷條件下也能抑制制動力降低的、利用摩擦力的制動裝置。自行車用盤形制動裝置是一種利用摩擦力制動轉(zhuǎn)動的車輪的裝置，具有盤形轉(zhuǎn)子、制動墊、和鎳鎢合金鍍層(91)。盤形轉(zhuǎn)子與車輪連動轉(zhuǎn)動，制動墊通過摩擦盤形轉(zhuǎn)子而對盤形轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動。鎳鎢合金鍍層(91)是形成在盤形轉(zhuǎn)子的摩擦面上的鍍層。
文檔編號F16D69/00GK1397468SQ0212620
公開日2003年2月19日 申請日期2002年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月16日
發(fā)明者岡田康孝, 原正明, 前田光代 申請人:株式會社島野