JP3470592B2 - 渦電流式減速装置 - Google Patents
渦電流式減速装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トラックやバス等
の大型車両に使用される渦電流式減速装置に関する。
の大型車両に使用される渦電流式減速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】トラックやバス等の大型自動車の制動装
置には、主ブレーキであるフットブレーキ、補助ブレー
キである排気ブレーキの他に、長い坂道の降坂時等にお
いて安定した減速を行い、かつフットブレーキの焼損を
防止するために渦電流式減速装置が使用される。
置には、主ブレーキであるフットブレーキ、補助ブレー
キである排気ブレーキの他に、長い坂道の降坂時等にお
いて安定した減速を行い、かつフットブレーキの焼損を
防止するために渦電流式減速装置が使用される。
【０００３】図１は、渦電流式減速装置の一例を示す縦
断面図である。同図において、符号１はロータ、２はロ
ータのアーム、３はロータの円筒部、４は冷却フィン、
５はステータ、６は永久磁石、７は磁石の支持リング、
８はポールピース、９はピストンロッド、１０は空圧装
置、１１は回転軸、１２は案内棒である。
断面図である。同図において、符号１はロータ、２はロ
ータのアーム、３はロータの円筒部、４は冷却フィン、
５はステータ、６は永久磁石、７は磁石の支持リング、
８はポールピース、９はピストンロッド、１０は空圧装
置、１１は回転軸、１２は案内棒である。
【０００４】同図は磁石として永久磁石を使用し、ロー
タの回転面として円筒部３の内周面１３を用いた例であ
り、永久磁石６は円筒部３の内周面１３と向かい合って
設けられているが、永久磁石６が円筒部の外周面側に設
けられる場合もある。
タの回転面として円筒部３の内周面１３を用いた例であ
り、永久磁石６は円筒部３の内周面１３と向かい合って
設けられているが、永久磁石６が円筒部の外周面側に設
けられる場合もある。
【０００５】また、同図では、磁石として永久磁石を使
用しているが、電磁石を使用するものとがある。
用しているが、電磁石を使用するものとがある。
【０００６】特開平１−２８８６３６号公報には、ロー
タの回転面として円板の片側面を用い、磁石には電磁石
を用いた例が開示されている。
タの回転面として円板の片側面を用い、磁石には電磁石
を用いた例が開示されている。
【０００７】いずれの場合にも、ロータの回転面に対向
させて固定磁石を設け、磁石の磁束によりロータに渦電
流を発生させる方式である。以下では図１の形式の渦電
流式減速装置について説明する。
させて固定磁石を設け、磁石の磁束によりロータに渦電
流を発生させる方式である。以下では図１の形式の渦電
流式減速装置について説明する。
【０００８】図１において、ロータ１には、アーム２を
介して強磁性体からなる円筒部３が配置され、回転軸１
２の片側端部に取り付けられている。ロータの円筒部３
は、回転軸１２と一体に回転する。
介して強磁性体からなる円筒部３が配置され、回転軸１
２の片側端部に取り付けられている。ロータの円筒部３
は、回転軸１２と一体に回転する。
【０００９】ステータ５を構成する磁石の支持リング７
の周囲には永久磁石６が複数個配置され、磁石の支持リ
ング７はステータ５に設けられた空圧装置１０のピスト
ンロッド９に結合されており、空圧装置１０の駆動によ
って複数の案内棒１２に沿い回転軸の軸方向に往復運動
する。この往復運動によって永久磁石６がポールピース
８の位置、すなわち円筒部３の内周面１３と磁気的に対
向する位置まで挿入された状態（図示の軸の上側の状
態）が制動オンの状態である。反対に、永久磁石６がポ
ールピース７から離れた位置にある状態（図示の軸の下
側の状態）が制動オフの状態である。
の周囲には永久磁石６が複数個配置され、磁石の支持リ
ング７はステータ５に設けられた空圧装置１０のピスト
ンロッド９に結合されており、空圧装置１０の駆動によ
って複数の案内棒１２に沿い回転軸の軸方向に往復運動
する。この往復運動によって永久磁石６がポールピース
８の位置、すなわち円筒部３の内周面１３と磁気的に対
向する位置まで挿入された状態（図示の軸の上側の状
態）が制動オンの状態である。反対に、永久磁石６がポ
ールピース７から離れた位置にある状態（図示の軸の下
側の状態）が制動オフの状態である。
【００１０】制動オンの状態では、永久磁石６から発す
る磁束を横切って円筒部３が回転運動するので、円筒部
３の内周面１３の近傍に渦電流が流れる。この渦電流と
磁束の相互作用によってロータ１には制動トルクが発生
する。この円筒部３は、渦電流にともなうジュール熱で
加熱され、制動オフの状態で冷却フイン４によって冷却
される。このため、円筒部３には、制動のオン・オフの
繰返しによって熱サイクルが負荷される。
る磁束を横切って円筒部３が回転運動するので、円筒部
３の内周面１３の近傍に渦電流が流れる。この渦電流と
磁束の相互作用によってロータ１には制動トルクが発生
する。この円筒部３は、渦電流にともなうジュール熱で
加熱され、制動オフの状態で冷却フイン４によって冷却
される。このため、円筒部３には、制動のオン・オフの
繰返しによって熱サイクルが負荷される。
【００１１】電磁石を使用した渦電流式減速装置におい
ても制動トルクの発生原理は、永久磁石の場合と同じで
ある。ただし、永久磁石を用いる場合には、前記のよう
に磁石が往復運動することによって制動のオン・オフを
行うのに対して、電磁石を用いる場合には、電磁石コイ
ルの電流を調整することによって制動のオン・オフを行
う。
ても制動トルクの発生原理は、永久磁石の場合と同じで
ある。ただし、永久磁石を用いる場合には、前記のよう
に磁石が往復運動することによって制動のオン・オフを
行うのに対して、電磁石を用いる場合には、電磁石コイ
ルの電流を調整することによって制動のオン・オフを行
う。
【００１２】制動トルクを大きくする方法として、ロー
タの円筒部の磁石と対向する回転面に、電気抵抗の小さ
な材料（アルミニウム、銅または銅合金など）からなる
表面処理層を設けた渦電流式減速装置が提案されている
（たとえば、特開平１−２８８６３６号公報参照）。
タの円筒部の磁石と対向する回転面に、電気抵抗の小さ
な材料（アルミニウム、銅または銅合金など）からなる
表面処理層を設けた渦電流式減速装置が提案されている
（たとえば、特開平１−２８８６３６号公報参照）。
【００１３】アルミニウムは、軽量で電気抵抗も小さく
表面処理層として好ましいが、制動時には６００℃を超
える温度になることがあり、溶融することがある。ま
た、アルミニウム層を形成するには、真空蒸着装置等を
必要とし、製作が煩雑である。銅または銅合金は、より
高温にも耐えられるが、温度上昇によって、酸化、減肉
され、制動トルクが低下するという問題がある。
表面処理層として好ましいが、制動時には６００℃を超
える温度になることがあり、溶融することがある。ま
た、アルミニウム層を形成するには、真空蒸着装置等を
必要とし、製作が煩雑である。銅または銅合金は、より
高温にも耐えられるが、温度上昇によって、酸化、減肉
され、制動トルクが低下するという問題がある。
【００１４】これを解決する方法として、特開平５−２
３６７３２号公報には回転面の表面処理層をニッケル−
銅−ニッケルクロム合金の３層で被覆した渦電流式減速
装置が提案されている。
３６７３２号公報には回転面の表面処理層をニッケル−
銅−ニッケルクロム合金の３層で被覆した渦電流式減速
装置が提案されている。
【００１５】同公報の技術は、円筒部表面の最外側をニ
ッケルクロム合金で被覆することによって銅が酸化、減
肉されるのを防止することと、熱膨張による銅層とロー
タ円筒部との相対変位をニッケル層で緩和することをね
らったものである。
ッケルクロム合金で被覆することによって銅が酸化、減
肉されるのを防止することと、熱膨張による銅層とロー
タ円筒部との相対変位をニッケル層で緩和することをね
らったものである。
【００１６】このニッケルクロム合金層は、減圧溶射に
よって形成するとしているが、空孔の残存は避けられ
ず、銅層の酸化を防止することができない。また、ニッ
ケルクロム合金膜は、硬度が高く靱性に乏しいので、熱
サイクルや熱衝撃によって亀裂を発生しやすいという問
題がある。
よって形成するとしているが、空孔の残存は避けられ
ず、銅層の酸化を防止することができない。また、ニッ
ケルクロム合金膜は、硬度が高く靱性に乏しいので、熱
サイクルや熱衝撃によって亀裂を発生しやすいという問
題がある。
【００１７】銅層と円筒部との緩衝材料としては、ニッ
ケルが用いられているが、この構成では長時間使用した
場合に、銅からニッケルへの拡散が起こるため、銅とニ
ッケルの界面の銅側で空孔（カーケンダルボイド）が生
じ、そこから表面処理部が剥離、脱落するという問題が
ある。
ケルが用いられているが、この構成では長時間使用した
場合に、銅からニッケルへの拡散が起こるため、銅とニ
ッケルの界面の銅側で空孔（カーケンダルボイド）が生
じ、そこから表面処理部が剥離、脱落するという問題が
ある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】近年、渦電流式減速装
置を搭載する大型車両が増加しており、従来よりも積載
量の大きなトラックやトレーラーへの搭載が進められて
いる。このため、渦電流式減速装置に要求される制動能
力は増大する傾向にあり、渦電流式減速装置の制動中の
ロータの回転面温度は、６５０℃程度になることもあっ
て、さらに耐久性に優れた装置が望まれている。
置を搭載する大型車両が増加しており、従来よりも積載
量の大きなトラックやトレーラーへの搭載が進められて
いる。このため、渦電流式減速装置に要求される制動能
力は増大する傾向にあり、渦電流式減速装置の制動中の
ロータの回転面温度は、６５０℃程度になることもあっ
て、さらに耐久性に優れた装置が望まれている。
【００１９】本発明の目的は、ロータの温度が６５０℃
程度にもなる過酷な使用条件下で、表面保護層の亀裂を
防止し、かつ銅または銅合金層の強磁性体円筒部からの
剥離を抑制する耐久性に優れた渦電流式減速装置を提供
することにある。
程度にもなる過酷な使用条件下で、表面保護層の亀裂を
防止し、かつ銅または銅合金層の強磁性体円筒部からの
剥離を抑制する耐久性に優れた渦電流式減速装置を提供
することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明ではロータの円筒
部の表面処理層を、溶射法に比べて安定した品質の膜を
形成できるめっき法によって作成することを前提に研究
を行った。その結果、以下の知見を得た。
部の表面処理層を、溶射法に比べて安定した品質の膜を
形成できるめっき法によって作成することを前提に研究
を行った。その結果、以下の知見を得た。
【００２１】(a) 表面処理層の導電体層としては銅また
は銅合金を用いる。この銅層の酸化、減肉を防止するた
め最外層は、耐酸化性、耐熱サイクル性に優れたニッケ
ルめっきがよい。しかし、ニッケルめっき単体では銅層
から銅が拡散してくるので、これを防止するため、ニッ
ケル系の合金層を銅層とニッケル層の間に挟むのがよ
い。
は銅合金を用いる。この銅層の酸化、減肉を防止するた
め最外層は、耐酸化性、耐熱サイクル性に優れたニッケ
ルめっきがよい。しかし、ニッケルめっき単体では銅層
から銅が拡散してくるので、これを防止するため、ニッ
ケル系の合金層を銅層とニッケル層の間に挟むのがよ
い。
【００２２】(b) 銅層と円筒部との間の緩衝材として、
ニッケルめっきは同様に銅の拡散の問題があるので、銅
の拡散を防止する層としてニッケル系合金層が必要であ
る。この場合、拡散防止のニッケル系合金層と緩衝材の
ニッケルの２層は必要ではなく、ニッケル系合金層で拡
散防止と緩衝材の機能を満たすことができる。
ニッケルめっきは同様に銅の拡散の問題があるので、銅
の拡散を防止する層としてニッケル系合金層が必要であ
る。この場合、拡散防止のニッケル系合金層と緩衝材の
ニッケルの２層は必要ではなく、ニッケル系合金層で拡
散防止と緩衝材の機能を満たすことができる。
【００２３】(c) ニッケル合金層やニッケル層の厚さを
適切な範囲にする必要がある。
適切な範囲にする必要がある。
【００２４】前記知見に基づいて、本発明の要旨は以下
の(1) 〜(3) にある。
の(1) 〜(3) にある。
【００２５】（１）ロータと、該ロータの回転面に対向
させ、固定して設けた磁石とを備え、該磁石の磁束によ
り前記ロータに渦電流を発生させる方式の渦電流式減速
装置であって、前記磁石の側を向いた前記回転面に、タ
ングステン、鉄、ボロン、コバルト及びリンから選ばれ
る１種以上を合金元素として含有するニッケル系合金か
らなる第１層、銅または銅合金からなる第２層、ニッケ
ル系合金からなる第３層、およびニッケルからなる第４
層を順次設けたことを特徴とする渦電流式減速装置。こ
の本発明にかかる渦電流式減速装置では、タングステン
の含有量は１〜５０質量％であり、鉄の含有量は１〜１
５質量％であり、ボロンの含有量は１〜１０質量％であ
り、コバルトの含有量は１〜２０質量％であり、リンの
含有量は１〜２０質量％であることが望ましい。さら
に、これらの元素を２種以上含有する場合には、各元素
の合計含有量が１〜５０質量％であることが望ましい。
請求項１記載の渦電流式減速装置。さらに、第１層がメ
ッキによって形成されている層であることが例示され
る。
させ、固定して設けた磁石とを備え、該磁石の磁束によ
り前記ロータに渦電流を発生させる方式の渦電流式減速
装置であって、前記磁石の側を向いた前記回転面に、タ
ングステン、鉄、ボロン、コバルト及びリンから選ばれ
る１種以上を合金元素として含有するニッケル系合金か
らなる第１層、銅または銅合金からなる第２層、ニッケ
ル系合金からなる第３層、およびニッケルからなる第４
層を順次設けたことを特徴とする渦電流式減速装置。こ
の本発明にかかる渦電流式減速装置では、タングステン
の含有量は１〜５０質量％であり、鉄の含有量は１〜１
５質量％であり、ボロンの含有量は１〜１０質量％であ
り、コバルトの含有量は１〜２０質量％であり、リンの
含有量は１〜２０質量％であることが望ましい。さら
に、これらの元素を２種以上含有する場合には、各元素
の合計含有量が１〜５０質量％であることが望ましい。
請求項１記載の渦電流式減速装置。さらに、第１層がメ
ッキによって形成されている層であることが例示され
る。
【００２６】(2) 第１層の厚さｔ1 が下記の範囲である
ことを特徴とする前記(1) 項に記載の渦電流式減速装
置。
ことを特徴とする前記(1) 項に記載の渦電流式減速装
置。
【００２７】ｔ1＝１〜３０μｍ
(3) 第３層の厚みｔ3 と第４層の厚さｔ4 が、下記の式
を満足することを特徴とする前記(1) または(2) 項に記
載の渦電流式減速装置。
を満足することを特徴とする前記(1) または(2) 項に記
載の渦電流式減速装置。
【００２８】ｔ3＋ｔ4＝５〜５０μｍ
ｔ3／（ｔ3＋ｔ4）＝０．０５〜０．８
【００２９】
【発明の実施の形態】図２は本発明の回転面、すなわち
図１の内周面１３に施した表面処理層を示す図１Ａ部の
拡大断面図である。同図において、第１層２１は第２層
２２と円筒部３との間の緩衝層である。第２層は電気抵
抗の小さい層で、強磁性体の円筒部より電気抵抗が小さ
いため渦電流の発生を促進し、制動力を増大させる機能
をもつ層である。第３、４層は第２層の銅層の保護層で
ある。第１層の要件は後述する。
図１の内周面１３に施した表面処理層を示す図１Ａ部の
拡大断面図である。同図において、第１層２１は第２層
２２と円筒部３との間の緩衝層である。第２層は電気抵
抗の小さい層で、強磁性体の円筒部より電気抵抗が小さ
いため渦電流の発生を促進し、制動力を増大させる機能
をもつ層である。第３、４層は第２層の銅層の保護層で
ある。第１層の要件は後述する。
【００３０】第２層２２の材料としては、電気抵抗の小
さい銅、銅合金またはアルミニウムが上げられるが、ア
ルミニウムは融点が低いため最高温度が６００℃を超え
る条件では使用できない。従って、本発明では銅または
銅合金からなる層（以下、総称して銅層ともいう）とし
た。
さい銅、銅合金またはアルミニウムが上げられるが、ア
ルミニウムは融点が低いため最高温度が６００℃を超え
る条件では使用できない。従って、本発明では銅または
銅合金からなる層（以下、総称して銅層ともいう）とし
た。
【００３１】銅層が過度に薄いと渦電流が円筒体にも流
れるので電気抵抗が増し渦電流が小さくなって制動力が
低下する。銅は非磁性であり、銅層が過度に厚いと、強
磁性体のロータの円筒部に達する磁束密度が小さくなる
ため制動トルクが減少する。従って銅層の厚さの好適値
は５０〜４００μｍである。
れるので電気抵抗が増し渦電流が小さくなって制動力が
低下する。銅は非磁性であり、銅層が過度に厚いと、強
磁性体のロータの円筒部に達する磁束密度が小さくなる
ため制動トルクが減少する。従って銅層の厚さの好適値
は５０〜４００μｍである。
【００３２】第４層２４は最外層のニッケル層である。
ニッケルは６００〜７００℃の温度範囲で耐酸化性に優
れていること、また軟質で延性に富んでいるため、熱サ
イクルや熱衝撃に対しても亀裂の発生が少ないため、銅
層の酸化防止に寄与する。しかし、第４層のニッケルを
第２層の銅層上に直接被覆すると、界面において銅から
ニッケルへ拡散が起こり、銅側に空孔（カーケンダール
ボイド）が生じ、ニッケル層が剥離するおそれがある。
ニッケルは６００〜７００℃の温度範囲で耐酸化性に優
れていること、また軟質で延性に富んでいるため、熱サ
イクルや熱衝撃に対しても亀裂の発生が少ないため、銅
層の酸化防止に寄与する。しかし、第４層のニッケルを
第２層の銅層上に直接被覆すると、界面において銅から
ニッケルへ拡散が起こり、銅側に空孔（カーケンダール
ボイド）が生じ、ニッケル層が剥離するおそれがある。
【００３３】第３層のニッケル系合金は、第２層の銅側
の空孔の生成を抑制するために中間保護膜として第２層
と第４層の間に使用するものである。第３層のニッケル
系合金の合金元素としては、タングステン、鉄、ボロ
ン、コバルト、リンなどが挙げられる。これらの合金中
では銅の拡散速度がニッケル中に比べて小さく、銅原子
がニッケル格子中に進入しにくくなるためである。各元
素の単独での含有範囲（重量％）は以下の通りである。
の空孔の生成を抑制するために中間保護膜として第２層
と第４層の間に使用するものである。第３層のニッケル
系合金の合金元素としては、タングステン、鉄、ボロ
ン、コバルト、リンなどが挙げられる。これらの合金中
では銅の拡散速度がニッケル中に比べて小さく、銅原子
がニッケル格子中に進入しにくくなるためである。各元
素の単独での含有範囲（重量％）は以下の通りである。
【００３４】タングステンは１〜５０％が好ましい。下
限未満では銅拡散抑制効果が小さく、上限を超えると、
硬度が高くなり剥離や割れが生じやすい。さらに好適範
囲は１０〜４０％である。
限未満では銅拡散抑制効果が小さく、上限を超えると、
硬度が高くなり剥離や割れが生じやすい。さらに好適範
囲は１０〜４０％である。
【００３５】鉄は１〜１５％が好ましい。下限未満では
銅拡散抑制効果が小さく、上限を超えると、熱膨張率が
小さくなりすぎる。さらに好適範囲は３〜１２％であ
る。
銅拡散抑制効果が小さく、上限を超えると、熱膨張率が
小さくなりすぎる。さらに好適範囲は３〜１２％であ
る。
【００３６】ボロンは１〜１０％が好ましい。下限未満
では銅拡散抑制効果が小さく、上限を超えると硬度が高
くなり剥離しやすく、コスト高にもなり不利である。さ
らに好適範囲は２〜６％である。
では銅拡散抑制効果が小さく、上限を超えると硬度が高
くなり剥離しやすく、コスト高にもなり不利である。さ
らに好適範囲は２〜６％である。
【００３７】コバルトは１〜２０％が好ましい。下限未
満では銅拡散抑制効果が小さく、上限を超えるとコスト
高になって不利である。さらに好適範囲は５〜１８％で
ある。
満では銅拡散抑制効果が小さく、上限を超えるとコスト
高になって不利である。さらに好適範囲は５〜１８％で
ある。
【００３８】リンは１〜２０％が好ましい。下限未満で
は銅拡散抑制効果が小さく、上限を超えると硬度が高く
なり、靭性に乏しくなるため割れ、剥離が生じやすくな
る。さらに好適範囲は５〜１４％である。
は銅拡散抑制効果が小さく、上限を超えると硬度が高く
なり、靭性に乏しくなるため割れ、剥離が生じやすくな
る。さらに好適範囲は５〜１４％である。
【００３９】これら元素を複合して含有する場合は、単
独元素の上限値を超えないようにして、合計含有量が１
〜５０％であるのが好ましい。さらに好適範囲は１〜４
０％である。
独元素の上限値を超えないようにして、合計含有量が１
〜５０％であるのが好ましい。さらに好適範囲は１〜４
０％である。
【００４０】第３層のニッケル系合金層の厚さをｔ3 、
第４層のニッケル層の厚さをｔ4 としたとき、第３、第
４層の合計厚さ（ｔ3 ＋ｔ4 ）を５〜５０μｍの範囲と
し、（ｔ3 ／（ｔ3 ＋ｔ4 ））を０．０５〜０．８にな
るように調整するのが望ましい。この層厚さ条件では、
６５０℃までの温度域において、銅とニッケル間の拡散
による空孔の発生を防止でき、熱ひずみや熱衝撃による
ニッケル系合金の中間保護膜の亀裂を防止できる。
第４層のニッケル層の厚さをｔ4 としたとき、第３、第
４層の合計厚さ（ｔ3 ＋ｔ4 ）を５〜５０μｍの範囲と
し、（ｔ3 ／（ｔ3 ＋ｔ4 ））を０．０５〜０．８にな
るように調整するのが望ましい。この層厚さ条件では、
６５０℃までの温度域において、銅とニッケル間の拡散
による空孔の発生を防止でき、熱ひずみや熱衝撃による
ニッケル系合金の中間保護膜の亀裂を防止できる。
【００４１】第３、４層の合計厚さ（ｔ3 ＋ｔ4 ）が５
０μｍを超えると、銅層の保護効果は飽和し、コスト高
となる。（ｔ3 ＋ｔ4 ）が５μｍ未満では、最高温度が
６５０℃程度の過酷な熱サイクルを受けた場合に、銅の
拡散による空孔の発生を防止する効果や、ニッケル系合
金保護膜のき裂を防止する効果が不十分となり、部分的
に空孔が生じるおそれがある。
０μｍを超えると、銅層の保護効果は飽和し、コスト高
となる。（ｔ3 ＋ｔ4 ）が５μｍ未満では、最高温度が
６５０℃程度の過酷な熱サイクルを受けた場合に、銅の
拡散による空孔の発生を防止する効果や、ニッケル系合
金保護膜のき裂を防止する効果が不十分となり、部分的
に空孔が生じるおそれがある。
【００４２】（ｔ3 ／（ｔ3 ＋ｔ4 ））が０．０５未満
では、最高温度が６５０℃程度の過酷な熱サイクルを受
けた場合に、銅とニッケル間の拡散による空孔の発生を
防止する効果が不十分となり、部分的に空孔が生じる場
合がある。
では、最高温度が６５０℃程度の過酷な熱サイクルを受
けた場合に、銅とニッケル間の拡散による空孔の発生を
防止する効果が不十分となり、部分的に空孔が生じる場
合がある。
【００４３】（ｔ3 ／（ｔ3 ＋ｔ4 ））が０．８を超え
ると、ニッケル第３層の厚さが過剰、第４層の保護膜の
厚みが過度に薄くなり、最高温度６５０℃程度の過酷な
熱サイクルを受けた場合に、第３層のニッケル系合金層
に亀裂が生じる場合がある。
ると、ニッケル第３層の厚さが過剰、第４層の保護膜の
厚みが過度に薄くなり、最高温度６５０℃程度の過酷な
熱サイクルを受けた場合に、第３層のニッケル系合金層
に亀裂が生じる場合がある。
【００４４】さらに好適な範囲は、（ｔ3 ＋ｔ4 ）＝１
５〜５０μｍ、（ｔ3 ／（ｔ3 ＋ｔ4））＝０．１〜
０．６である。
５〜５０μｍ、（ｔ3 ／（ｔ3 ＋ｔ4））＝０．１〜
０．６である。
【００４５】ロータの円筒部３と第２層２２の銅層の間
に第１層２１を設けたのは、強磁性体の円筒部３（一般
に鋼、もしくは合金鋼）と第２層の銅層との熱膨張率の
差によって生じるせん断応力を緩衝するためである。第
１層をニッケル系合金層とした理由は、ニッケル系合金
の緩衝効果を維持しつつ、銅の拡散を抑制するためであ
る。従って、第３層のニッケル系合金層とは緩衝効果を
ねらう点が異なる。ただし、材料としては第３層に用い
た前記の材料と同等のものでよい。
に第１層２１を設けたのは、強磁性体の円筒部３（一般
に鋼、もしくは合金鋼）と第２層の銅層との熱膨張率の
差によって生じるせん断応力を緩衝するためである。第
１層をニッケル系合金層とした理由は、ニッケル系合金
の緩衝効果を維持しつつ、銅の拡散を抑制するためであ
る。従って、第３層のニッケル系合金層とは緩衝効果を
ねらう点が異なる。ただし、材料としては第３層に用い
た前記の材料と同等のものでよい。
【００４６】この場合、第１層の厚さをｔ1 として、ｔ
1 ＝１〜３０μｍとするのが望ましい。通常表面処理層
は電気めっきまたは無電解めっきによって形成するのが
価格・品質面で有利であるが、めっき層の膜厚管理の関
係上、安定した膜厚制御を行うためにｔ1 を１μｍ未満
とするのは難しい。また、ｔ1 が１μｍ未満ではロータ
円筒部と銅層の熱応力の緩衝効果が不十分となる。
1 ＝１〜３０μｍとするのが望ましい。通常表面処理層
は電気めっきまたは無電解めっきによって形成するのが
価格・品質面で有利であるが、めっき層の膜厚管理の関
係上、安定した膜厚制御を行うためにｔ1 を１μｍ未満
とするのは難しい。また、ｔ1 が１μｍ未満ではロータ
円筒部と銅層の熱応力の緩衝効果が不十分となる。
【００４７】ｔ1 が３０μｍを超えると、緩衝効果が飽
和しコスト高になるうえ、めっき層内に欠陥が生じる可
能性があり、そこから破壊する可能性が高くなる。さら
に好適な範囲は２〜２０μｍである。
和しコスト高になるうえ、めっき層内に欠陥が生じる可
能性があり、そこから破壊する可能性が高くなる。さら
に好適な範囲は２〜２０μｍである。
【００４８】
【実施例】図１に示した渦電流式減速装置のロータの円
筒部３の内周面１３に表１に示す各種の表面処理層を設
けたものを試験体とした。
筒部３の内周面１３に表１に示す各種の表面処理層を設
けたものを試験体とした。
【００４９】本発明のロータの第１層および第３層のニ
ッケル合金めっき条件は表１に示すとおりである。第２
層の銅層は、シアン系銅めっき浴を用いて電気めっき法
によって形成した。めっき浴の温度は５０℃、電流密度
は２．５Ａ／ｄｍ2 であった。形成されためっき層の純
度は９９．９重量％以上であった。第４層のニッケルめ
っき層は、ワット浴を用い、電気めっき法によって形成
した。めっき浴の温度は５０℃、電流密度は１．５Ａ／
ｄｍ2 であった。形成されためっき層の純度は９９．９
重量％以上であった。
ッケル合金めっき条件は表１に示すとおりである。第２
層の銅層は、シアン系銅めっき浴を用いて電気めっき法
によって形成した。めっき浴の温度は５０℃、電流密度
は２．５Ａ／ｄｍ2 であった。形成されためっき層の純
度は９９．９重量％以上であった。第４層のニッケルめ
っき層は、ワット浴を用い、電気めっき法によって形成
した。めっき浴の温度は５０℃、電流密度は１．５Ａ／
ｄｍ2 であった。形成されためっき層の純度は９９．９
重量％以上であった。
【００５０】比較例として、第１層のニッケル系合金層
のないもの、またはニッケル層のみのもの、第３層のニ
ッケル合金層のないものを試験体とした。ただし、比較
例の層番号は本発明例の対応する層にあわせて表１、２
に記した。
のないもの、またはニッケル層のみのもの、第３層のニ
ッケル合金層のないものを試験体とした。ただし、比較
例の層番号は本発明例の対応する層にあわせて表１、２
に記した。
【００５１】
【表１】
【００５２】これらのロータ試験体を大型トラックのト
ランスミッション後部のプロペラシャフトの途中に装備
して、制動トルクを測定するとともに、耐久性を調査す
るための制動試験を実施した。試験に供した渦電流式減
速装置は１０トン車用であり、ロータの円筒部はＣｒ−
Ｍｏ系の低合金鋼からなり、円筒部３の内径は約４００
ｍｍ、肉厚は約１０ｍｍ、軸方向長さは約８０ｍｍであ
った。
ランスミッション後部のプロペラシャフトの途中に装備
して、制動トルクを測定するとともに、耐久性を調査す
るための制動試験を実施した。試験に供した渦電流式減
速装置は１０トン車用であり、ロータの円筒部はＣｒ−
Ｍｏ系の低合金鋼からなり、円筒部３の内径は約４００
ｍｍ、肉厚は約１０ｍｍ、軸方向長さは約８０ｍｍであ
った。
【００５３】制動トルクの測定にあたっては、まず図１
の回転軸１１の回転速度を徐々に上げて行き、回転速度
が１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍとなった時点での制
動トルクを測定した。
の回転軸１１の回転速度を徐々に上げて行き、回転速度
が１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍとなった時点での制
動トルクを測定した。
【００５４】繰返し制動試験にあたっては、プロペラシ
ャフトの回転速度を２０００ｒｐｍで一定とし、制動オ
ンとオフを繰返して、ロータに繰返し温度変動を与え
た。この際の制動オンおよびオフの時間については、ロ
ータの内周表面の最高温度が約６５０℃、最低温度が約
１００℃となるように調整した。この制動と非制動を６
０００サイクル繰返し、試験後のロータの円筒部内表面
の損傷状況を観察した。さらに、試験後のロータ断面の
ミクロ調査を行い、表面処理層の損傷状況を調査した。
表２に試験結果を示す。
ャフトの回転速度を２０００ｒｐｍで一定とし、制動オ
ンとオフを繰返して、ロータに繰返し温度変動を与え
た。この際の制動オンおよびオフの時間については、ロ
ータの内周表面の最高温度が約６５０℃、最低温度が約
１００℃となるように調整した。この制動と非制動を６
０００サイクル繰返し、試験後のロータの円筒部内表面
の損傷状況を観察した。さらに、試験後のロータ断面の
ミクロ調査を行い、表面処理層の損傷状況を調査した。
表２に試験結果を示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】表２の試験結果から、制動トルクはニッケ
ルまたはニッケル合金の第１層、第３層および第４層の
有無にはほとんど影響を受けないことがわかった。
ルまたはニッケル合金の第１層、第３層および第４層の
有無にはほとんど影響を受けないことがわかった。
【００５７】本発明例の試験体Ｎｏ．１〜１７では、表
面処理層の一部に膨れが見られたが、ロータ円筒部と表
面処理層の界面での剥離は観察されず、かつ、表面の割
れも発生せず良好ないしやや良好であった。めっき層の
厚さを本発明の規定範囲とした物はすべて良好であっ
た。
面処理層の一部に膨れが見られたが、ロータ円筒部と表
面処理層の界面での剥離は観察されず、かつ、表面の割
れも発生せず良好ないしやや良好であった。めっき層の
厚さを本発明の規定範囲とした物はすべて良好であっ
た。
【００５８】比較例の試験体Ｎｏ．１８〜２０は、第１
層のニッケル合金めっき層がない試験体である。第２〜
４層の表面処理層に膨れ発生が見られ、一部が脱落し
た。
層のニッケル合金めっき層がない試験体である。第２〜
４層の表面処理層に膨れ発生が見られ、一部が脱落し
た。
【００５９】比較例の試験体Ｎｏ．２１は、第１層がニ
ッケルめっきで、第３、４層の条件は本発明例と同じ試
験体である。第２〜４層の表面処理層に膨れ発生が見ら
れ、一部が脱落した。
ッケルめっきで、第３、４層の条件は本発明例と同じ試
験体である。第２〜４層の表面処理層に膨れ発生が見ら
れ、一部が脱落した。
【００６０】比較例の試験体Ｎｏ．２２は、第１層の条
件は本発明と同じで、第３層のニッケル合金めっき層が
なく、第２層の銅層に直接第４層のニッケルめっきを施
した試験体である。第４層のニッケルめっき表面に小さ
な割れがみられ、第２層と第３層の界面に一部ボイドの
発生が見られた。
件は本発明と同じで、第３層のニッケル合金めっき層が
なく、第２層の銅層に直接第４層のニッケルめっきを施
した試験体である。第４層のニッケルめっき表面に小さ
な割れがみられ、第２層と第３層の界面に一部ボイドの
発生が見られた。
【００６１】
【発明の効果】本発明の渦電流式減速装置用ロータは、
従来の渦電流式減速装置用ロータに比べて、制動トルク
を向上させるために設けた表面処理層の耐久性に優れて
おり、高温での長時間使用においても安定した制動力が
得られるため、トラック、トレーラー等の大型車両の安
全性が向上する。
従来の渦電流式減速装置用ロータに比べて、制動トルク
を向上させるために設けた表面処理層の耐久性に優れて
おり、高温での長時間使用においても安定した制動力が
得られるため、トラック、トレーラー等の大型車両の安
全性が向上する。
【図１】永久磁石を使用した渦電流式減速装置を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明のロータの回転面の表面に施した表面処
理層を示す拡大断面図である。
理層を示す拡大断面図である。
１ ロータ ２ アーム
３ 円筒部 ４ 冷却フィン
５ ステータ ６ 永久磁石
７ 磁石の支持リング ８ ポールピース
９ ピストンロッド １０ 空圧装置
１１ 回転軸 １２ 案内棒
１３ 内周面
２１ 第１層 ２２ 第２層
２３ 第３層 ２４ 第４層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 赤崎 勝彦
大阪市此花区島屋５丁目１番109号 住
友金属工業株式会社関西製造所製鋼品事
業所内
(72)発明者 福井 国博
大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友
金属工業株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−236732（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−155266（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−288636（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 49/02,49/10
C25D 5/14
Claims (5)
- 【請求項１】 ロータと、該ロータの回転面に対向さ
せ、固定して設けた磁石とを備え、該磁石の磁束により
前記ロータに渦電流を発生させる方式の渦電流式減速装
置であって、前記磁石の側を向いた前記回転面に、タン
グステン、鉄、ボロン、コバルト及びリンから選ばれる
１種以上を合金元素として含有するニッケル系合金から
なる第１層、銅または銅合金からなる第２層、ニッケル
系合金からなる第３層、およびニッケルからなる第４層
を順次設けたことを特徴とする渦電流式減速装置。 - 【請求項２】 前記タングステンの含有量は１〜５０質
量％であり、前記鉄の含有量は１〜１５質量％であり、
前記ボロンの含有量は１〜１０質量％であり、前記コバ
ルトの含有量は１〜２０質量％であり、前記リンの含有
量は１〜２０質量％であり、さらに、これらの元素を２
種以上含有する場合には、各元素の合計含有量が１〜５
０質量％である請求項１記載の渦電流式減速装置。 - 【請求項３】前記第１層はメッキによって形成されてい
る層である請求項１または２記載の渦電流式減速装置。 - 【請求項４】 第１層の厚さｔ１が下記の範囲であるこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の渦
電流式減速装置。 ｔ１＝１〜３０μｍ - 【請求項５】 第３層の厚みｔ３と第４層の厚さｔ４
が、下記の式を満足することを特徴とする請求項１ない
し４のいずれかに記載の渦電流式減速装置。 ｔ３＋ｔ４＝５〜５０μｍ ｔ３／（ｔ３＋ｔ４）＝０．０５〜０．８
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10975198A JP3470592B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 渦電流式減速装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10975198A JP3470592B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 渦電流式減速装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11308851A JPH11308851A (ja) | 1999-11-05 |
| JP3470592B2 true JP3470592B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=14518338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10975198A Expired - Fee Related JP3470592B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 渦電流式減速装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3470592B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102629948B1 (ko) | 2019-06-06 | 2024-01-29 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 와전류식 감속 장치 |
-
1998
- 1998-04-20 JP JP10975198A patent/JP3470592B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11308851A (ja) | 1999-11-05 |
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