特許 7587759 構造化されたブレーキディスク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-13

(45)【発行日】2024-11-21

(54)【発明の名称】構造化されたブレーキディスク

(51)【国際特許分類】

   F16D 65/12 20060101AFI20241114BHJP

   C23C 4/02 20060101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

F16D65/12 S

C23C4/02

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021549267

(86)(22)【出願日】2020-02-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-13

(86)【国際出願番号】 EP2020054125

(87)【国際公開番号】W WO2020169541

(87)【国際公開日】2020-08-27

【審査請求日】2023-01-23

(31)【優先権主張番号】102019001286.0

(32)【優先日】2019-02-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】516082866

【氏名又は名称】エリコン サーフェス ソリューションズ アーゲー、 プフェフィコン

【住所又は居所原語表記】Ｃｈｕｒｅｒｓｔｒａｓｓｅ １２０ ８８０８ Ｐｆｅｆｆｉｋｏｎ ＳＺ ＣＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100180781

【弁理士】

【氏名又は名称】安達 友和

(74)【代理人】

【識別番号】100182903

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 武慶

(72)【発明者】

【氏名】バース，アレクサンダー

【審査官】久慈 純平

(56)【参考文献】

【文献】特表２００４－５１３３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５０３０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００５８３６３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｄ ６５／１２

Ｃ２３Ｃ ４／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面（Ｓ）を備えたブレーキディスク（１）であって、前記表面は、前記表面（Ｓ）上の被膜の付着力を高めるために構造化されていて、前記表面の前記構造化は、少なくとも１つの溝状のトレンチ（Ｇ）を具備し、前記トレンチの幅は、凹部の深さが増すにつれ減少し、
前記溝状のトレンチ（Ｇ）は、第１凹部壁（Ｗ１）、第２凹部壁（Ｗ２）および溝底（Ｎ）を具備し、かつ前記溝状のトレンチ（Ｇ）は、前記第１凹部壁（Ｗ１）から前記第２凹部壁（Ｗ２）まで前記表面（Ｓ）にほぼ平行に測定される幅（Ｂ）と、前記表面（Ｓ）から前記溝底（Ｎ）まで前記表面（Ｓ）にほぼ直交して測定される深さ（Ｔ）とを有し、前記幅（Ｂ）は、前記表面（Ｓ）から前記溝底（Ｔ）に向かって減少し、
前記溝底（Ｇ）から前記第１凹部壁（Ｗ１）までで測定された第１角度は（α）は、０°と９０°との間であり、かつ前記少なくとも１つの溝状のトレンチ（Ｇ）は、螺旋構造の形状を有する、ブレーキディスク（１）。

【請求項2】

前記溝底（Ｇ）から前記第２凹部壁（Ｗ２）までで測定された第２角度（γ）は、９０°と１８０°との間であることを特徴とする、請求項１に記載の被膜されたブレーキディスク。

【請求項3】

第２角度（γ）を補完する補角（β）が第１角度（α）よりも小さく、前記第２角度（γ）と前記補完する補角（β）とを合わせると１８０°になることを特徴とする、請求項２に記載の被膜されたブレーキディスク。

【請求項4】

前記溝状のトレンチ（Ｇ）は台形の断面を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の被膜されたブレーキディスク。

【請求項5】

前記双方の凹部壁（Ｗ１，Ｗ２）の少なくとも一方が平坦であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の被膜されたブレーキディスク。

【請求項6】

前記溝底（Ｎ）が平坦であり、かつ前記表面（Ｓ）とほぼ平行に延在することを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の被膜されたブレーキディスク。

【請求項7】

最小幅（Ｂ）は、前記溝底（Ｎ）の幅を表し、前記深さ（Ｔ）が前記トレンチ（Ｇ）の前記最小幅（Ｂ）よりも小さく、前記深さ（Ｔ）と前記最小幅（Ｂ）との比が約０．８５であることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の被膜されたブレーキディスク。

【請求項8】

前記深さ（Ｔ）が、約１０μｍと１０００μｍとの間であることを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載の被膜されたブレーキディスク。

【請求項9】

前記ブレーキディスク（１）の前記表面（Ｓ）上の前記トレンチ（Ｇ）がほぼ螺旋状に延在し、前記螺旋の中心が円形の前記ブレーキディスク（１）のほぼ中心（Ｍ）にあり、前記螺旋の半径が前記ブレーキディスク（１）の中心（Ｍ）に向かって減少することを特徴とする、請求項１～８のいずれか１項に記載の被膜されたブレーキディスク。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項に記載のブレーキディスクの被膜方法であって、前記トレンチ（Ｇ）を有する前記ブレーキディスク（１）を、プラズマ蒸発法、または溶射で被膜することを特徴とする、方法。

【請求項11】

被膜源から前記ブレーキディスク（１）上にほぼ一直線に飛来する被膜粒子が、前記ブレーキディスク（１）の前記表面（Ｓ）上にほぼ直交して当たることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記ブレーキディスク（１）が前記被膜される前に、前記トレンチ（Ｇ）が前記ブレーキディスクの前記表面に入れられ、切り込み加工されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、処理された表面を備えたブレーキディスク、特に、表面上への被膜の付着性を高めるために置かれた表面を備えたブレーキディスクに関する。当業者はこの過程を「表面の活性化」と呼ぶが、これは最終的に構造化を意味する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、ブレーキディスクと、ブレーキディスクの表面を処理する方法とを提案しており、この際、表面上での被膜の付着性を高めるために、表面を粗くするが、これは、表面中に少なくとも１つの凹部を設け、その幅が凹部の深さが増すにつれて増大し、このアンダーカットによってブレーキディスクと被膜との間に形状結合が生成されることにより行われる。

【0003】

このため、切削工具は少なくとも２つのカッティングエッジを有し、これらの双方のカッティングエッジは加工物表面の垂直線に対して傾斜角を有し、これらの両カッティングエッジは直交方向に同時に１つの共通の平面を形成する。ここでの目的は、プロセスパラメータの変動を可能な限り少なくして、活性化した表面上に表面被膜を塗布させるために、正確に再現可能な表面活性化を提供することである。

【0004】

従来技術によると、この表面が構造化部を有し、この構造化部が少なくとも１つの凹部を有し、この凹部は、深さが増すにつれて幅が増大するする。この従来の技術では、続いて塗布する被膜剤と加工物との間に形状結合を作ることが可能になり、この形状結合が正確な再現性を示すと説明されている。

【0005】

さらに、この従来技術によれば、上述の少なくとも１つの凹部が、レコードの溝に似た螺旋状の凹部の形態であることが有利である。これにより、表面活性化を材料の機械加工、特に旋削プロセスによって行うことができ、この表面活性化を非常に迅速かつ低コストで行うことができるようになる。

【0006】

しかし、凹部の深さが増すにつれて幅が増大する凹部を備えた構造化部は、後続の被膜の際に、この形状では陰影効果が生じてしまうという重大な欠点がある。つまり、凹部の深さが増すにつれ、被膜の厚みが急激に減少し、これにより付着性を向上させる効果が大きく低下してしまうことを意味する。これは、例えば、プラズマ蒸発および気相からの堆積（ＰＶＤ法）など、被膜粒子が材料源から基板まで一直線に飛来するような被膜法で特に問題となる。溶射についても同様である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１００６４３５０Ａ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そのため、一方では被膜がアンダーカットにより確実になる歯面を有し、他方ではこの被膜が、従来技術で示された幅が拡がる凹部の方策のように陰影を被らない構造中に達する構造化部を示す必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明によれば、この課題は、請求項１に記載のブレーキディスクによって解決される。従来技術と同様に、ブレーキディスクは、螺旋状の凹部の形状の少なくとも１つの凹部を有している。

【0010】

しかし、従来の技術とは異なり、凹部の幅は深さが増すにつれて増大せず、減少する。本発明によれば、第１凹部壁と第２凹部壁とを有する凹部が実現される。双方の凹部壁のうちの１つ、例えば第１凹部壁は、被膜されるべき表面に対して相対的にアンダーカットされた凹部壁として実施されている。これに対し、他の凹部壁、例えば第２凹部壁は、アンダーカットされた凹部壁として実施されていない。この凹部の幅は、凹部の深さが増すにつれて減少する。そのため、他方のアンダーカットされていない凹部壁の領域では、被膜時に陰にならない。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、図１を用いて本発明を例示的に詳細に説明する。図１は、本発明に従って被膜されるブレーキディスク１の一部分を概略的に示している。このブレーキディスクは、被膜されるべき構造化された表面Ｓを有し、この表面はトレンチＧを備えている。このトレンチＧは、凹部とも呼ばれうる。トレンチＧは、ブレーキディスクの表面Ｓ中にフライス加工された螺旋状の凹部であり、第１凹部壁Ｗ１と第２凹部壁Ｗ２とを有する。また、凹部壁Ｗ１と表面Ｓとにより形成された角Ｌにある角Ｌと、凹部壁Ｗ２と表面Ｓとで形成された角Ｒにあるさらなる角Ｒとを備えた仮想矩形が描かれている。仮想矩形の高さは、トレンチの深さに相当する。仮想矩形と凹部壁Ｗ１とが角度αを形成し、これが、張り出した凹部壁Ｗ１の急傾斜、ひいてはアンダーカットを規定する。仮想矩形と凹部壁Ｗ２とは角度βを形成し、これが、凹部壁Ｗ２の（張り出していない）急傾斜を規定する。本発明によれば、α＞βが該当するように凹部の形状を選択するが、この理由は、この場合、深さが増すにつれて凹部の幅が確実に減少するからである。

【0012】

これに対して、図２は従来技術の凹部を示し、この場合にはα＜βが該当し、したがって、深さが増すにつれて凹部の幅が増大する。

【0013】

図３は、螺旋状の凹部を備えたブレーキディスクの概略上面図である。本発明によれば、被膜されるブレーキディスク１は、表面Ｓを有し、表面Ｓは、図１で明確に認識できるように、溝状のトレンチＧを有する。溝状のトレンチＧは、第１凹部壁Ｗ１、第２凹部壁Ｗ２および溝底Ｎを具備する。この溝状のトレンチＧは、第１凹部壁Ｗ１から第２凹部壁Ｗ２まで表面Ｓに対してほぼ平行に測定される幅Ｂと、表面Ｓから溝底Ｎまで表面Ｓにほぼ直交して測定される深さＴを有する。幅Ｂは、表面Ｓから溝底Ｔに向かって減少していく。これは、被膜プロセス／方法の際に、特に第２凹部壁Ｗ２を非常に良好に被膜できるという利点があるが、これは被膜粒子が第２凹部壁Ｗ２に自由にアクセスできるからである。同時に、被膜の継続的な付着を高めるために必要なトレンチのアンダーカットも確実に与えられる。逆に、図２の従来技術では、両方の凹部壁が被膜の陰影に入ってしまい、劣悪な被膜しかできない。

【0014】

図１による実施形態では、溝底Ｇから第２凹部壁Ｗ２まで測定した第２角度γが９０°より大きく、特に９０°と１８０°との間であり、好ましくは１３５°であり、特に鈍角であることが十分に認識できる。また、溝底Ｇから第１凹部壁Ｗ１まで測った第１角度αが９０°未満、特に０°と９０°との間、好ましくは５５°、特に鋭角であることが十分に認識できる。第２角度γを補完する補角βは、第１角度αよりも小さく、かつ第２角度γとこの補完する補角βとを合わせて１８０°となる。溝状のトレンチＧは、台形の断面を有しており、特に双方の凹部壁Ｗ１，Ｗ２のうちの一方、特に第１凹部壁Ｗ１、特に第２凹部壁Ｗ２、および特に有利には、図１による実施形態中に示すように、双方の凹部壁Ｗ１、Ｗ２が平面である。このような平坦な実施形態は、特に溝Ｇをフライス加工する場合、比較的容易に製造可能である。さらなる実施形態では、壁Ｗ１、Ｗ２が、平坦ではなく、例えば、部分的に円形、楕円形、放物線形または双曲線形などの輪郭を有することが合目的である。しかし、溝Ｇの幅Ｂが、表面Ｓから溝底Ｎに向かう方向で減少し、特に常に減少することが本質的である。また、トレンチＧの幅Ｂを部分的に一定にすること場合も合目的である。特に有利であるのは、表面ＳにおけるトレンチＧの幅Ｂが、溝底ＮにおけるトレンチＧの幅Ｂよりも大きい場合である。

【0015】

図１による実施形態では、溝底Ｎは平坦で、かつ特に表面Ｓとほぼ平行に延在している。さらなる実施形態では、溝底Ｎは、部分的に円形、楕円形、放物線形または双曲線形などの輪郭を有することができる。

【0016】

深さＴは、溝Ｇの最小幅Ｂよりも小さく、この場合最小幅Ｂは特に溝底Ｎの幅を表し、特に深さＴと最小幅Ｂとの比は約０．８５である。有利な場合、この比率は約０．５～約０．９９、特に約０．７～約０．９５、有利には約０．８～約０．９の範囲である。

【0017】

トレンチＧの深さＴは、約１０μｍと１０００μｍとの間である。被膜されるブレーキディスク１は、図３で十分認識できるように、トレンチＧがブレーキディスク１の表面Ｓ上でほぼ螺旋状に延在することを特徴とする場合に有利である。この場合、螺旋の中心は、円形のブレーキディスク１のほぼ中心Ｍに位置しており、特に螺旋の半径は、ブレーキディスク１の中心Ｍに向かって減少する。

【0018】

以下に、ある実施形態における、ブレーキディスクを被膜する方法を示すが、この場合、溝Ｇを有するブレーキディスク１は、プラズマ蒸発法、特にＰＶＤ法または溶射で被膜される。この被覆方法では、被覆源からブレーキディスク１上にほぼ一直線に飛来する被覆粒子が、ブレーキディスク１の表面Ｓ上にほぼ直交して当たる。直交から少しずれが生じてもよい。しかし、本質的には、ブレーキディスク１上に飛来した被膜粒子が、双方の凹部壁Ｗ１、Ｗ２のうちの少なくとも１つ、特に第２凹部壁Ｗ２に直接アクセスし、その結果、この第２凹部壁Ｗ２が良好に被膜されうる。合目的には、ブレーキディスク１が被膜される前に、トレンチＧがブレーキディスクの表面中に入れられ、特にフライス加工、スクラッチ加工、または切り込み加工される。

【図1】

【図2】

【図3】