特表 2024-546194 ディスクブレーキ部品用のねずみ鋳鉄

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-17

(54)【発明の名称】ディスクブレーキ部品用のねずみ鋳鉄

(51)【国際特許分類】

   C22C 37/00 20060101AFI20241210BHJP

   C22C 37/10 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

C22C37/00 C

C22C37/10 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024539737

(86)(22)【出願日】2022-12-23

(85)【翻訳文提出日】2024-08-16

(86)【国際出願番号】 IB2022062731

(87)【国際公開番号】W WO2023126809

(87)【国際公開日】2023-07-06

(31)【優先権主張番号】102021000032786

(32)【優先日】2021-12-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521259127

【氏名又は名称】ブレンボ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ

【氏名又は名称原語表記】ＢＲＥＭＢＯ Ｓ．ｐ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(72)【発明者】

【氏名】ドゥジック，ボゼナ

(72)【発明者】

【氏名】ヴォイチェホフスキ，マテウシュ

(72)【発明者】

【氏名】カルミナーティ，ファビアーノ

(57)【要約】

特にディスクブレーキ部品用のねずみ鋳鉄。本発明は、鉄マトリックス中に、３.６０－３.９０重量％の量の炭素、１.４０－１.９０重量％の量のケイ素、０.１０重量％以下の量のチタン、１.０－１.５重量％の量のマンガン、０.２０重量％以下の量のニッケル；０.４０重量％と１.０重量％の間の量のクロム；０.３５重量％を超えない量の銅；０.１０重量％を超えない量のリン；０.１２重量％を超えない量の硫黄；０.１０重量％を超えない量のスズの量；０.１０重量％を超えない量のモリブデンを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄マトリックス内に炭素、ケイ素、チタン、マンガン、ニッケル、クロム、銅、リン、硫黄、スズおよびモリブデンを含むねずみ鋳鉄であって、
炭素の量は３.６０－３.９０重量％；
ケイ素の量は１.４０－１.９０重量％；
チタンの量は０.１０重量％以下；
マンガンの量は１.０重量％から１.５重量％；
ニッケルの量は０.２０重量％以下；
クロムの量は０.４０重量％以上１.０重量％以下；
銅は０.３５重量％以下；
リンの量は０.１０重量％以下；
硫黄の量は０.１２重量％以下；
錫の量は０.１０重量％以下；
モリブデンの量は０.１０重量％以下；である、鋳鉄。

【請求項2】

０．０５重量％以下のバナジウムをさらに含む、請求項１に記載の鋳鉄。

【請求項3】

炭素の量が３.６５－３.８５重量％、好ましくは３.７０－３.８０重量％である請求項１または２に記載の鋳鉄。

【請求項4】

ケイ素の含有量が１.５０－１.８０重量％、好ましくは１.５０－１.７０重量％である請求項１－３のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項5】

チタンの量が０.０８重量％以下、好ましくは０.０３－０.０７重量％である、請求項１－３のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項6】

マンガンの量が１.０－１.３重量％、好ましくは１.１－１.２重量％である、請求項１－５のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項7】

ニッケルの量が０.１０重量％以下である、請求項１－６のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項8】

クロムの量が ０.５０－０.９０重量％、好ましくは ０.５０－０.６０重量％である、請求項１－７のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項9】

銅の量が０.３０重量％以下、好ましくは０.１０－０.３０重量％である、請求項１－８のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項10】

リンの量が０.０８重量％以下である、請求項１－９のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項11】

硫黄の量が０.１０重量％以下である、請求項１－１０のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項12】

錫の量が０.０８重量％以下である、請求項１－１１のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項13】

モリブデンの量が０.０８重量％以下である、請求項１－１２のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項14】

残りの量が鉄マトリックスからなるか、または本質的に鉄マトリックスからなる、請求項１－１３のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項15】

前記ねずみ鋳鉄は微細ラメラ型であり、好ましくは、前記ねずみ鋳鉄は、規格ＵＮＩ ＥＮ ＩＳＯ ９４５－１に基づきローマ数字「Ｉ」で示されるカテゴリに属する黒鉛の微細ラメラを含む、請求項１－１４のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項16】

前記ねずみ鋳鉄の鉄マトリックスがパーライト型であり、好ましくはパーライトの重量パーセントが鉄マトリックスの重量に対して９５％以下である、請求項１－１５のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項17】

フェライトを、鉄マトリックスの重量に対して５重量％より低い量、好ましくは約１重量％の量で含む、請求項１－１６のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項18】

セメンタイトおよび遊離炭化物を、鉄マトリックスの重量に対して１重量％以下の量で含む、請求項１－１７のいずれか一項に記載の鋳鉄。

【請求項19】

ディスクブレーキ用ディスクであって、請求項１－１８のいずれか一項に記載のねずみ鋳鉄製の制動バンドを含むディスク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋳鉄、特にディスクブレーキ用ディスクを製造するための鋳鉄、および前記鋳鉄から製造されたディスクに関する。

【背景技術】

【0002】

ねずみ鋳鉄製のディスクブレーキ用ディスクは、特にブレーキバンドにおいて摩耗現象の影響を受ける。このような摩耗現象は、ディスクの耐久性に必然的に影響を及ぼすことに加えて、大気中へのＰＭ１０粒子状物質の排出の一因となり、環境および人間の健康に悪影響を及ぼす。

【0003】

実際、ブレーキディスクが摩耗すると、ディスクがパッドと擦れることによって発生するマイクロメートルサイズの金属粒子が環境中に放出される。これらの粒子の一部はホイールのリムに付着し、他の粒子は地面に落ちたり、空気中に浮遊したりする。したがって、ブレーキ摩耗粉は、無視できない大気汚染源となる。

【0004】

したがって、自動車産業では、特に高級車やレース用オートバイのような高性能車や極端なブレーキ用途のために、高い耐摩耗性を備えたねずみ鋳鉄製のブレーキディスクの必要性が強く感じられている。

【0005】

実際、耐摩耗性が向上すれば、ブレーキディスクの寿命が延びるとともに、環境への金属ダストの排出が減少する。

【0006】

ブレーキディスクは、高い機械的応力および熱応力を受け、その結果、ブレーキバンドが高温に達し、ブレーキバンドに亀裂が形成されないまでも、ブレーキ性能の低下につながる可能性がある。

【0007】

したがって、本発明の根底にある問題は、機械的強度に悪影響を及ぼすことなく高い耐摩耗性を示すことができるねずみ鋳鉄を提供することである。

【発明の概要】

【0008】

上記の問題は、添付の特許請求の範囲（その定義は本明細書の不可欠な部分を形成する）に概説されているように、ディスクブレーキ用ディスクと同様にねずみ鋳鉄によって解決される。

【0009】

本発明のねずみ鋳鉄は、有利には、より高い耐摩耗性を示し、その結果、大気中へのＰＭ１０粒子状物質の排出を劇的に減少させることができ、その結果、環境および人の健康に利益をもたらす。

【0010】

本発明のさらなる特徴および利点は、非限定的な表示として以下に示すいくつかの実施形態の説明から明らかになる。

【発明を実施するための形態】

【0011】

鉄マトリックス内に炭素、ケイ素、チタン、マンガン、ニッケル、クロム、銅、リン、硫黄、スズおよびモリブデンを含むねずみ鋳鉄が本発明の対象である。これらの合金元素は、本発明によるねずみ鋳鉄中に以下の重量百分率で含有される。
３.６０－３.９０重量％の炭素；
１.４０－１.９０重量％のケイ素；
０.１０重量％以下のチタン；
１.０重量％から１.５重量％のマンガン；
０.２０重量％以下のニッケル；
０.４０重量％以上１.０重量％以下のクロム；
０.３５重量％以下の銅；
０.１０重量％以下のリン；
０.１２重量％以下の硫黄；
０.１０重量％以下のスズ；
０.１０重量％を超えない量のモリブデン。

【0012】

任意に、前記ねずみ鋳鉄は、０.０５重量％を超えない量のバナジウム、例えば０.０４重量％を超えない量、または０.０３重量％を超えない量、または０.０２重量％を超えない量、または０.０１重量％を超えない量のバナジウムをさらに含むことができる。

【0013】

前記ねずみ鋳鉄において、炭素は黒鉛の形態である。

【0014】

好ましくは、炭素の量は３.６５－３.８５重量％、より好ましくは３.７０－３.８０重量％、さらに好ましくは３.７５－３.８０重量％である。

【0015】

好ましくは、ケイ素の量は１.５０から１.８０重量％の間、より好ましくは１.５０から１.７０重量％の間、さらに好ましくは１.６０から１.６５重量％の間である。

【0016】

好ましくは、チタンの量は０.０８重量％以下であり、より好ましくは０.０３から０.０７重量％の間であり、さらに好ましくは０.０４から０.０６重量％の間である。

【0017】

好ましくは、マンガンの量は１.０－１.３重量％、好ましくは１.１－１.２重量％である。

【0018】

好ましくは、ニッケルの量は０.１０重量％以下であり、例えば０.０８重量％、０.０７重量％、０.０６重量％以下である。

【0019】

好ましくは、クロムの量は０.５０－０.９０重量％、より好ましくは０.５０－０.６０重量％である。

【0020】

好ましくは、銅の量は０.３０重量％以下であり、より好ましくは０.１０－０.３０重量％であり、さらに好ましくは０.２０－０.３０重量％である。

【0021】

好ましくは、リンの量は０.０８重量％以下であり、より好ましくは０.０２－０.０７重量％であり、さらに好ましくは０.０３－０.０５重量％である。

【0022】

好ましくは、硫黄の量は０.１０重量％以下であり、より好ましくは０.０５－０.０９重量％であり、さらに好ましくは０.０７－０.０８重量％である。

【0023】

好ましくは、錫の量は０.０８重量％以下であり、より好ましくは０.０２と０.０７重量％の間であり、さらに好ましくは０.０３と０.０５重量％の間である。

【0024】

好ましくは、モリブデンの量は０.０８重量％以下であり、より好ましくは０.０２－０.０７重量％であり、さらに好ましくは０.０３－０.０５重量％である。

【0025】

好ましくは、前記ねずみ鋳鉄は、前記合金元素および前記鉄マトリックスからなるか、または本質的に前記合金元素および前記鉄マトリックスからなる。すなわち、上記で定義した合金元素の量に関して、ねずみ鋳鉄の残りの重量量は、前記鉄マトリックスからなるか、または本質的に前記鉄マトリックスからなる。「本質的に・・・からなる」という語句は、本発明のねずみ鋳鉄が、前述の合金元素および鉄マトリックスに加えて、ホウ素、タングステンおよび／またはアルミニウムなどの不純物を、それぞれ０.０１重量％より低い量で含むことができることを表し、好ましくは、本発明のねずみ鋳鉄は、全体として０.０１重量％より低い量の不純物を含む。

【0026】

本発明の一実施形態によれば、前記ねずみ鋳鉄は以下の組成を有する。
３.７７重量％の炭素；
１.６３重量％のケイ素；
０.０５１２重量％のチタン；
０.００６９重量％のバナジウム；
１.１４重量％のマンガン；
０.０５３５重量％のニッケル；
０.５０２重量％のクロム；
０.２３７重量％の銅；
０.０３０７重量％のリン；
０.０７０８重量％の硫黄；
０.０３７重量％のスズ；
０.０３６２重量％のモリブデン。
残りの量は、本質的に鉄マトリックスからなる。

【0027】

好ましくは、本発明のねずみ鋳鉄は微細ラメラ型であり、その中に含まれる炭素は主としてラメラ黒鉛の形態である。好ましくは、前記ねずみ鋳鉄は、ローマ数字「Ｉ」で示されるカテゴリに属する黒鉛の微細なラメラからなる。好ましくは、黒鉛ラメラは、３－８、好ましくは３－５の参照数字で示される寸法を有する。上記黒鉛の形状及び寸法は、規格ＵＮＩ ＥＮ ＩＳＯ９４５-１に分類されている通りである。

【0028】

好ましくは、ねずみ鋳鉄の鉄マトリックスはパーライト型である。

【0029】

好ましくは、前記ねずみ鋳鉄は、鉄マトリックスの重量に対して９５重量％を下回らない量でパーライトを含む。好ましくは、前記ねずみ鋳鉄は、鉄マトリックスの重量に対して９５重量％より高い量、または９６重量％より高い量、または９７重量％より高い量、または９８重量％より高い量、または９９重量％より高い量のパーライトを含む。

【0030】

好ましくは、前記ねずみ鋳鉄は、鉄マトリックスの重量に対して５重量％を超えない量のフェライトを含む。種々の実施形態によれば、前記ねずみ鋳鉄は、鉄マトリックスの重量に対して、５重量％より低い量、または４重量％より低い量、または３重量％より低い量、または２重量％より低い量、または１重量％より低い量のフェライトを含む。好ましい実施形態によれば、前記ねずみ鋳鉄は、鉄マトリックスの重量に対して約１重量％の量のフェライトを含む。別の好ましい実施形態によれば、前記ねずみ鋳鉄はフェライトを含まない。

【0031】

好ましくは、前記ねずみ鋳鉄は、鉄マトリックスの重量に対して５重量％を超えない量のセメンタイトおよび遊離炭化物を含む。種々の実施形態によれば、前記ねずみ鋳鉄は、鉄マトリックスの重量に対して、５重量％より低い量、または４重量％より低い量、または３重量％より低い量、または２重量％より低い量、または１重量％より低い量のセメンタイトおよび遊離炭化物を含む。好ましい実施形態によれば、前記鋳鉄は、セメンタイトおよび遊離炭化物を、鉄マトリックスの重量に対して、１重量％を超えない量、または１重量％を下回らない量で含む。

【0032】

有利には、本発明のねずみ鋳鉄は、ディスクブレーキ部品の製造に使用することができる。有利には、本発明のねずみ鋳鉄は、あらゆるタイプのディスクブレーキ用のディスクの少なくとも１つの制動帯を製造するために使用することができる。

【0033】

実験試験

【0034】

本発明によるねずみ鋳鉄から製造されたブレーキディスク（実施例１）と、本発明が適用されないねずみ鋳鉄から製造されたブレーキディスク（比較例）とを比較する実験摩耗試験を実施した。

【0035】

比較例

【0036】

以下の組成を有するねずみ鋳鉄からブレーキディスクを製造した。３.７４重量％の炭素；１.６５重量％のケイ素；０.５５重量％のマンガン；０.１重量％のニッケル；０.１５重量％のクロム；０.１重量％のモリブデン；０.２重量％の銅；０.１重量％未満の硫黄；０.０８重量％未満のリン；０.０２３重量％のスズ；０.０９重量％未満のチタン；残りの重量部は鉄マトリックスからなる。前記鉄マトリックスは、１重量％のフェライト、９８.５重量％のパーライト、および０.５重量％の炭化物からなる。

【0037】

以下、前記ねずみ鋳鉄からなるブレーキディスクを「比較ディスク」と称する。

【0038】

実施例

【0039】

比較ディスクと同一であるが、本発明によるねずみ鋳鉄を使用し、以下の組成を有するブレーキディスクを製造した。３.７７重量％の炭素；１.６３重量％のケイ素；０.０５１２重量％のチタン；０.００６９重量％のバナジウム；１.１４重量％のマンガン；０.０５３５重量％のニッケル；０.５０２重量％のクロム；０. ２３７重量％の銅；０.０３０７重量％のリン；０.０７０８重量％の硫黄；０.０３７重量％のスズ；０,０３６２重量％のモリブデン；残りの重量部は本質的に鉄マトリックスからなる。

【0040】

鉄マトリックスは、９９.１０重量％のパーライトと０.９０重量％の炭化物からなる。黒鉛ラメラは、上記で定義されたカテゴリ"Ｉ"に属し、上記で定義されたように、３から５の参照数字で示された寸法を有する。

【0041】

このようなねずみ鋳鉄から作られたブレーキディスクを、以下「ディスク１」と呼ぶ。

【0042】

実験試験

【0043】

本発明による「比較ディスク」および「ディスク１」を、ＰＭ１０排出を検出するためのＷＬＴＰ試験（２０℃および相対湿度５０％の空気による１時間のコンディショニング＋３０３回の停止（約７.５時間の試験）＋冷却）の複数回の繰り返しに供した。使用したパラメータは以下の通りである：

【0044】

平均ブレーキ速度：４３.７ｋｍ／ｈ；
減速度：０.４９－２.１８ｍ/ｓ^２；
平均減速度：０.９７ｍ/ｓ^２；
ＢＴ（「ブレーキ温度」）：＜４０℃から１７５℃まで；
停止回数：３０３回；
総距離：１９２ｋｍ。

【0045】

このような試験の最後に、２枚のディスクの質量損失（"ディスク質量損失"）を測定し、以下の結果を得た。
比較ディスク：９.０グラムの質量損失；
ディスク１：４.９グラムの質量損失。

【0046】

その結果、条件が同じであれば、「ディスク１」は「比較ディスク」が経験した質量損失よりも有意に低い質量損失を経験した。

【0047】

さらに、２つのディスクのＰＭ１０排出係数［ｍｇ ｋｍ-^１ｗｈｅｅｌ^-１］も導出された。
・比較ディスク：ＰＭ１０排出係数（ＰＭ１０ ＥＦ）１.９２ｍｇ ｋｍ-１ｗｈｅｅｌ^-１；
・ディスク１"： ＰＭ１０排出係数（ＰＭ１０ ＥＦ）は０.６２ｍｇ ｋｍ^-１wheel^-１。

【0048】

ＰＭ１０排出係数は、「ディスク１」の方が「比較ディスク」よりも有意に低いという結果が得られた。

【0049】

上記の結果から、本発明によるねずみ鋳鉄は、基準として取り上げた標準ねずみ鋳鉄よりも有利に高い耐摩耗性を示し、したがって大気中へのＰＭ１０粒子状物質排出の大幅な低減を可能にすることが明らかである。

【0050】

「ディスク１」および「比較ディスク」を、機械的観点から、および機能パラメータを考慮してさらに特性評価した。結果を表１に示す：

【0051】

【表1】

【0052】

表１に示すデータの比較から、「ディスク１」の機械的強度の性能は、「比較ディスク」と実質的に同等であることが判明した。

【0053】

上記の説明から理解できるように、本発明のねずみ鋳鉄は、従来技術の欠点を克服することができる。

【0054】

特に、本発明による鋳鉄および前記鋳鉄から作られた対応するブレーキディスクは、参照として取られた標準的なねずみ鋳鉄と比較して、著しく高い耐摩耗性を提供し、大気中へのＰＭ１０粒子状物質の排出を劇的に低減し、これは機械的強度の低下をもたらすことなく行われる。

【0055】

本発明の特定の一実施形態のみを説明したことは明らかである。当業者であれば、添付の特許請求の範囲に定義された保護範囲から逸脱することなく、鋳鉄およびブレーキディスクを特定の条件に適合させるために必要なすべての変更を加えることができる。

【国際調査報告】