JP3896800B2 - 渦電流減速装置用ロータ及びそれを用いた渦電流減速装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、渦電流減速装置用ロータ及びそれを用いた渦電流減速装置に係り、特に、車両に減速制動を与えるリターダのための渦電流減速装置用ロータ及びそれを用いた渦電流減速装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、車両が長い坂等を下る時には、車両に生じる加速を低減すると共に、車両に安定した連続的な減速制動を与え、メインブレーキであるフットブレーキの焼損を防止するために、図5に示すリターダ(渦電流減速装置)50が用いられる。
【0003】
渦電流減速装置50は、主に、回転軸(図示せず)と同軸に取り付けられるロータ51と、そのロータ51の内周面に対向して設けられる円筒状(又はリング状)のポールピース52と、ポールピース52の内周面に対向して設けられ、その外周面に磁石体53a,53bを有するヨーク54a,54bで構成される。ヨーク54aは固定されていると共に、ヨーク54bはシリンダ55により周方向に回転可能となっていることから、ヨーク54bを回転させることで、ロータ51に対して作用させる制動力(後述)のオン/オフを切り換えている。ここで、図5中における渦電流減速装置50においては、ドラムタイプのロータ51を用いているが、ディスクタイプのロータを用いた渦電流減速装置もある。
【0004】
渦電流減速装置の制動原理を図6(a),(b)に示すように、磁石(永久磁石又は電磁石)61a,61b間の磁界M中を、磁界Mと直交する方向(図6
(a)中では左右方向)に導体(ロータ)62が移動すると、磁石61とロータ62の相互運動により生じる渦電流Eと、磁界Mの相互作用により力(制動力)Fが発生するため、渦電流減速装置においては、この制動力Fをフットブレーキの補助ブレーキとして用いている。
【0005】
また、渦電流減速装置において、より制動力の高いロータ(制動ドラム)51として、図7(a)〜(c)に示すように、鋼からなるロータ本体部72と銅などの良導電体からなる環状体73を複合させ(組み合わせ)てなる複合制動ドラム(又は複合制動ディスク)71が挙げられる。
【0006】
渦電流減速装置による制動時においては、制動により吸収したエネルギーは熱に変換されるため、導体である制動ドラムが約700℃の高温に達することもある。また、非制動時においては、制動ドラムは空冷により常温に冷却される。その結果、制動ドラムは常温〜約700℃の間の熱サイクルに晒されることになるため、制動ドラムの表面における酸化や剥離の防止が重要となってくる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来、制動ドラムの表面処理として、制動ドラムの表面に、Ni又はNi合金によるNiメッキ被膜や耐熱塗料による耐熱被膜などを形成していた。
【0008】
しかしながら、これらの被膜を制動ドラムの表面に形成しても、数年に亘って使用すると、被膜が酸化して剥離し、母材である鋼も酸化されてしまうことから、制動トルクが低下するという問題があった。また、図7に示した複合制動ドラム71においても、被膜が剥離すると、環状体73における銅の酸化・剥離が顕著となり、制動トルクが大幅に低下するという問題があった。
【0009】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、高温耐酸化性が良好な渦電流減速装置用ロータを提供することにある。また、本発明の他の目的は、長期間に亘って使用した後も制動トルク低下のおそれがない渦電流減速装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る渦電流減速装置用ロータは、回転軸と共に回転するロータに対し、そのロータの回転方向と反対の方向に、磁石からの磁界と、磁石とロータの相互運動により生じる渦電流との相互作用により発生する制動力を作用させる渦電流減速装置用ロータにおいて、ロータ部材の表面にNi又はNi合金によるNiメッキ被膜を形成し、かつ、そのNiメッキ被膜の表面に無機系セラミック被膜を形成してなるものである。
【0011】
以上の構成によれば、Niメッキ被膜を高温耐酸化性が良好な無機系セラミック被膜で被覆することで、ロータ自体の高温耐酸化性が良好となる。
【0012】
一方、本発明に係る渦電流減速装置は、ロータ部材の表面にNi又はNi合金によるNiメッキ被膜を形成し、かつ、そのNiメッキ被膜の表面に無機系セラミック被膜を形成してなるロータを用いて構成したものである。
【0013】
以上の構成によれば、高温耐酸化性が良好なロータを用いて渦電流減速装置を構成することで、渦電流減速装置を長期間に亘って使用した後も制動トルクが低下するおそれがない。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【0015】
本発明に係る渦電流減速装置用ロータの断面拡大図を図1に示す。尚、図7と同様の部材には同じ符号を付している。
【0016】
図1(a)〜(c)に示すように、本発明に係る渦電流減速装置用ロータ11は、鋼からなるリング状のロータ本体部72と銅からなる環状体73(又は73b,73b或いは73c,73c)を複合させて(組み合わせて)なるロータ部材13の全面に、Ni又はNi合金によるNiメッキ被膜14を被覆形成し、かつ、そのNiメッキ被膜14の表面に無機系セラミック被膜15を被覆形成してなるものである。
【0017】
ここで、ロータ11におけるロータ本体部72と環状体73の複合構造としては、図1(a)に示すように、ロータ本体部72の内周側面(図1(a)中では上面)全面に環状体73を複合させた構造、図1(b)に示すように、ロータ本体部72の両端面(図1(b)中では左右面)にそれぞれ環状体73b,73bを複合させた構造、又は図1(c)に示すように、ロータ本体部72の両端における内周側面(図1(c)中では左右端における上面)に形成された各段差部16,16に環状体73c,73cを複合させた構造などが挙げられる。図1(a)〜(c)に示したロータ本体部72と環状体73の複合構造は一例にすぎず、その他の複合構造であってもよいことは言うまでもない。
【0018】
また、Niメッキ被膜14及び無機系セラミック被膜15は、図1(a)〜
(c)に示したようにロータ部材13の全面、即ちロータ本体部72及び環状体73の露出面全面を被覆している必要はなく、少なくとも環状体73の露出面全面及びその近傍におけるロータ本体部72の表面を被覆していればよい。
【0019】
ロータ本体部72を構成する鋼材としては、特に限定するものではなく、ロータに用いられる慣用の鋼材が全て適用可能である。また、環状体73を構成する銅は、純CuおよびCu合金の総称である。
【0020】
Niメッキ被膜14の膜厚は、1〜100μmが好ましく、特に5〜50μmが好ましい。ここで、Niメッキ被膜14の膜厚範囲を規定したのは、膜厚が1μm未満だと耐酸化性・耐剥離性の向上効果が小さく、また、膜厚が100μmを超えると耐酸化性・耐剥離性の向上効果が飽和すると共に、コスト上昇を招くためである。また、Ni合金メッキの種類は特に限定されるものではなく、例えば、Ni−Pメッキ、Ni−Coメッキ、Ni−Crメッキ、Ni−Co−Wメッキ、Ni−Co−Pメッキなどが好ましい。
【0021】
Niメッキ被膜14の形成方法は、特に限定するものではなく、一般的な電気メッキや無電解メッキなどが挙げられる。
【0022】
無機系セラミック被膜15の構成材としては、高温耐酸化性が良好で、かつ、Niメッキ被膜14及び母材(ロータ本体部11の鋼、環状体73の銅)との熱膨張率の差が小さいセラミック材であれば特に限定するものではなく、例えば、SiO2 、ZrO2 、Al2 O3 等が挙げられる。
【0023】
無機系セラミック被膜15の膜厚は、0.1〜10μmが好ましく、特に1〜5μmが好ましい。ここで、無機系セラミック被膜15の膜厚範囲を規定したのは、膜厚が0.1μm未満だとNiメッキ被膜14の酸化防止の効果が小さく、また、膜厚が10μmよりも厚いとNiメッキ被膜14及び母材との熱膨張率の差が大きくなり、剥離しやすくなるためである。
【0024】
無機系セラミック被膜15の形成方法は、特に限定するものではなく、慣用のセラミックコーティング法が全て適用可能であり、例えば、プラズマ溶射やイオンプレーティング等が挙げられる。
【0025】
ロータ本体部72と環状体73の複合方法は、特に限定するものではなく、接着や圧接などが挙げられる。
【0026】
次に、本発明の作用を説明する。
【0027】
ロータ部材13の表面にNiメッキ被膜14を被覆形成することで、ロータ部材13の耐熱性が大幅に向上する。また、Niメッキ被膜14の表面に、高温耐酸化性が良好な無機系セラミック被膜15を被覆形成することで、温度差の大きい熱サイクル、例えば常温〜約700℃の間の熱サイクルに対するNiメッキ被膜14の耐久性が向上する。これによって、ロータ11自体における温度差の大きい熱サイクルに対する耐久性が向上する。
【0028】
その結果、本発明のロータ11に、温度差の大きい熱サイクルを、長期間、例えば数年に亘って負荷したとしても、ロータ11の表面において、無機系セラミック被膜15及びNiメッキ被膜14が酸化したり剥離するということはない。このため、ロータ11の母材、即ちロータ本体部72の鋼および環状体73の銅が酸化されることはない。
【0029】
また、Niメッキ被膜14の表面に無機系セラミック被膜15を被覆形成することで、従来のロータにおけるNiメッキ被膜の膜厚と比較して、本発明のロータ11におけるNiメッキ被膜14の膜厚を薄くすることが可能となり、延いては、ロータ11の製造時間の短縮および製造コストの低減を図ることができる。
【0030】
さらに、ロータ本体部72及び環状体73からなるロータ部材13の表面に、Niメッキ被膜14及び無機系セラミック被膜15を被覆形成することで、ロータ本体部72に複合させた環状体73が剥離し難くなるということは言うまでもない。
【0031】
また、本発明においては、ロータ部材13として複合制動ドラムを用いた場合について説明を行なったが、一般的な制動ドラム(又は制動ディスク)、即ち鋼単体で構成される制動ドラム(又は制動ディスク)や複合制動ディスクを用いてもよいことは言うまでもない。これらの場合においても、本発明のロータ11と同様の作用効果を得ることができる。
【0032】
次に、本発明に係る渦電流減速装置を添付図面に基いて説明する。
【0033】
第1〜第3の実施の形態に係る渦電流減速装置の正面断面図を図2〜図4に示す。尚、図1及び図5と同様の部材には同じ符号を付している。
【0034】
前述した本発明に係るロータ11は、様々なタイプの渦電流減速装置に適用可能であり、例えば、制動ドラムタイプのロータ21を備え、ポールピース52を用いる第1の実施の形態の渦電流減速装置20(図2参照)、制動ドラムタイプのロータ31を備え、ポールピースを用いない(薄肉の筒体32を用いる)第2の実施の形態の渦電流減速装置30(図3参照)、制動ディスクタイプのロータ41a,41bを備え、ポールピース42a,42bを用いる第3の実施の形態の渦電流減速装置40(図4参照)等が挙げられる。
【0035】
これらの実施の形態における渦電流減速装置20、30、又は40は、ロータ部材の表面にNi又はNi合金によるNiメッキ被膜を形成し、かつ、そのNiメッキ被膜の表面に無機系セラミック被膜を形成してなる高温耐酸化性が良好なロータ21、31、又は41a,41bを用いているため、これらの渦電流減速装置20、30、又は40を長期間に亘って使用した後に、ロータ21、31、又は41a,41bの表面において、無機系セラミック被膜及びNiメッキ被膜が酸化したり剥離するということ、即ちロータ本体部72の鋼および環状体73の銅が酸化されることはない。その結果、渦電流減速装置20、30、又は40を長期間に亘って使用しても、それらの制動トルクが低下するおそれがない。
【0036】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【0037】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
(1) ロータ部材の表面をNiメッキ被膜で被覆し、そのNiメッキ被膜の表面を更に高温耐酸化性が良好な無機系セラミック被膜で被覆することで、高温耐酸化性が良好なロータを得ることができる。
(2) (1)のロータを用いて渦電流減速装置を構成することで、渦電流減速装置を長期間に亘って使用しても、その制動トルクが低下するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る渦電流減速装置用ロータの断面拡大図である。
【図2】第1の実施の形態に係る渦電流減速装置の正面断面図である。
【図3】第2の実施の形態に係る渦電流減速装置の正面断面図である。
【図4】第3の実施の形態に係る渦電流減速装置の正面断面図である。
【図5】ドラムタイプの渦電流減速装置の部分切断斜視図である。
【図6】渦電流減速装置の制動原理の模式図である。
【図7】従来の渦電流減速装置用ロータの断面拡大図である。
【符号の説明】
11 ロータ
13 ロータ部材
14 Niメッキ被膜
15 無機系セラミック被膜
21,31 制動ドラム(ロータ)
41a,41b 制動ディスク(ロータ)
72 ロータ本体部
73 環状体
Claims (6)
- 回転軸と共に回転するロータに対し、そのロータの回転方向と反対の方向に、磁石からの磁界と、磁石とロータの相互運動により生じる渦電流との相互作用により発生する制動力を作用させる渦電流減速装置用ロータにおいて、ロータ部材の表面にNi又はNi合金によるNiメッキ被膜を形成し、かつ、そのNiメッキ被膜の表面に無機系セラミック被膜を形成してなることを特徴とする渦電流減速装置用ロータ。
- 上記ロータ部材が制動ドラムである請求項1記載の渦電流減速装置用ロータ。
- 上記ロータ部材が制動ディスクである請求項1記載の渦電流減速装置用ロータ。
- 上記ロータ部材を、鋼からなるロータ本体部と、銅などの良導電体からなる環状体で構成した請求項1から3いずれかに記載の渦電流減速装置用ロータ。
- 請求項1、2、又は4記載の渦電流減速装置用ロータを用いて構成したことを特徴とする渦電流減速装置。
- 請求項1、3、又は4記載の渦電流減速装置用ロータを用いて構成したことを特徴とする渦電流減速装置。
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