JPH0747463A - 磁性アルミ鋳物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的はアルミニウム鋳物本来の特性
と共に、磁性特性をも兼ね備えた新規な磁性アルミ鋳物
の製造方法を提供することにある。 【構成】 本発明はアルミニウムチューブ１４内に強磁
性粉末１５を充填した複合ワイヤ１６を複数織り込んで
網状のインサート材１３を形成した後、このインサート
材１３の周囲にアルミニウム溶湯を鋳包んで一体化した
ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多くの機械部材として用
いられるアルミ鋳物に係り、特に、アルミ鋳物の特性と
共に強磁性をも兼ね備えた磁性アルミ鋳物の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、アルミまたはアルミ合金は、軽
量であるという利点に加え、電気伝導性、熱伝導性、成
形性などにおいて優れた物性を有しており、さらには合
金化によって強度面からの改質も容易であることから小
型、軽量化の要請の強い自動車部品、電子、電気機器部
品などの分野では鋼や合金鋼に代わる金属材料として重
宝されている。特に、近年ではＣＯ₂ による地球温暖化
対策に向け、自動車、モータ類等に対する小型・軽量化
の地球規模での要請はますます強くなっており、既に、
乗用車、大型トラックの車体やエンジン等ではその実用
化が行われている。

【０００３】一方、大型トラックのディーゼルエンジン
は高過給による小排気量化と駆動系ギア比のファースト
レイション化が進みエンジンブレーキが効きにくくなっ
てきており、更に省燃費のため、空気抵抗やタイヤのこ
ろがり抵抗の軽減対策が実施されるため、ホイールブレ
ーキの負担が益々増大してきている。そのため、現在ホ
イールブレーキの補助として、いわゆるリターダの開発
がなされている。

【０００４】このリターダはプロペラシャフト等の駆動
軸に設けられ、駆動軸に制動力をかけることにより大型
トラックの速度を減速、又は制限する補助減速装置であ
り、具体的一例として、車体側に固定された永久磁石
に、駆動軸に設けられたドラムを対向させ、この永久磁
石とドラム間に磁気回路を形成し、この永久磁石とドラ
ム間に作用する磁力を利用して、駆動軸の運動エネルギ
ーを渦電流及び熱に変換して駆動軸の回転運動を制動し
ようとするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この補助減
速装置であるリターダ自体も上述したような優れた物性
を有するアルミニウムあるいはアルミニウム合金に変換
しようとする試みが成されている。しかしながら、上述
したようにこれらアルミニウムあるいはアルミニウム合
金は本来非磁性体であるために、このリターダは勿論、
その他インダクションモータ、サーボモータ、電磁弁、
磁気シールド材等の磁力を利用する補機部材の代替材料
としてそのまま用いることができなかった。すなわち、
このリターダの場合では、これを構成するドラム材料
は、鉄鋼材料等の透磁率の大きい磁性特性の材料で形成
されているため、重量的に重いものとなっている。従っ
て、車両重量の軽量化／燃費向上等のために、このドラ
ム材質を軽量材のアルミにした場合、軽量化は達成でき
るが、その機能を失うことになる。

【０００６】そのため、強磁性材料である鉄製部材をア
ルミ溶湯で鋳包んだり、アルミ粉末に強磁性粉末を混合
して焼結成形して磁性特性を備える方法も提案されてい
る。しかしながら、前者の方法ではアルミ溶湯の凝固、
収縮による機械的なかしめ嵌合によって接合されている
だけであるため、精密仕上げ加工中に外力を受けてガタ
が生じ、機械的強度や耐久性の点で信頼性に劣る。一
方、後者の方法ではアルミ粉末と磁性粉末のように比重
の異なる材質の粉末を均一に混合することが非常に困難
であるため、不均一な部分の強度が著しく低下してしま
うといった欠点がある。また、このアルミ粉末と磁性粉
末の混合物をアルミの融点以上に加熱し、アルミ溶湯と
して強磁性体との溶着を狙ったものもあるが、アルミ粉
末と磁性粉末との複合材料の基地となるアルミの溶液の
湯流れや反応が低いので、緻密に配置された繊維間に浸
透しにくい欠陥の発生が多く、形成された複合材料の強
度が低下してしまうといった問題点がある。

【０００７】そこで、本発明は上記問題点を有効に解決
するために案出されたものであり、その目的はアルミニ
ウム鋳物本来の特性と共に、磁性特性をも兼ね備えた新
規な磁性アルミ鋳物の製造方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、アルミニウムチューブ内に強磁性粉末を充
填した複合ワイヤを複数織り込んで網状のインサート材
を形成した後、このインサート材の周囲にアルミニウム
溶湯を鋳包んで一体化するものである。

【０００９】この複合ワイヤの製造方法としては、種々
考えられるが、具体的には本出願が先に提案した（特願
平２−１３９６７７号公報「金属系部品の表面改質方法
及びその装置」）カプセルワイヤの製法を用いれば容易
に製造することができる。

【００１０】また、アルミニウムチューブに充填される
強磁性粉末としては、特に限定されるものではなく、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びその化合物が好ましく、その種類、
粒径、配合量及びアルミニウムチューブへの充填量は所
望の磁力に応じて様々に変化させて良い。

【００１１】

【作用】本発明によれば、アルミニウム母材中に埋設さ
れたインサート材内の強磁性粉末が強磁性特性を示すた
め、アルミニウム鋳物本来の特性と共に、磁性特性をも
兼ね備えた磁性アルミ鋳物が容易に得られる。従って、
磁気特性を要するリターダやインダクションモータ、サ
ーボモータ、電磁弁、磁気シールド材として用いること
が可能となり、しかも、これらの軽量化が達成される。
また、従来の磁気部材の多くは材質の異なる部材を組み
合わせることによって製造されているが、本発明はこれ
らを一体的に鋳造して形成するようにしたため、製造が
容易になると共に機械的強度をも大きく向上させること
ができる。また、本発明に用いるインサート材は強磁性
粉末を予めアルミニウムチューブ内に充填した複合ワイ
ヤからなっているため、インサート材をアルミニウム溶
湯で鋳包む際に、強磁性粉末が母材となるアルミ溶湯に
直接触れることがなくなって、Ｆｅ₃ ＡｌやＦｅＡｌ等
の非常に硬質な金属間化合物を形成することがなく、そ
の部位を起点とした亀裂が未然に防止されると共に、そ
の部位の切削加工等も容易に達成できる。尚、本発明方
法以外に、単純に軟鉄等の高性能磁性材料からなる金網
を直接アルミニウムで鋳包む方法も考えられが、このよ
うな方法ではアルミニウム溶湯との反応でＦｅ等の強磁
性粉末とアルミ溶湯との接触界面でＦｅ₃ Ａｌ，ＦｅＡ
ｌの非常に硬質な金属間化合物を形成し、その部位の鍛
造や切削加工が非常に困難になったり、この金属間化合
物を起点とした亀裂が生じやすいといった問題が発生す
る。さらに、れら高性能磁性材料は難成形性のため、そ
の細線化は勿論、これを網状に成形することが困難であ
るといった新たな問題が発生し、この方法に用いること
はできない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１３】図１及び図２は本発明方法を適用して製造
した渦電流式リターダの一実施例を示すものである。図
示するように、この渦電流式リターダはフランジ１を介
してプロペラシャフト（図示せず）に連結される回動軸
としてのトランスミッション出力軸２に略ドラム形状の
ケーシング３が回転自在に軸支されている。このケーシ
ング３には複数の永久磁石４を周設して形成される環状
の永久磁石群５が上記出力軸２と同芯的に且つその軸線
に沿って往復動自在に案内されている。また、ケーシン
グ３には、上記永久磁石群５を往復動させるための複数
のエアシリンダ６が取り付けられている。尚、この永久
磁石４は互いに隣接する磁石４，４の磁極が逆向となる
ように周設されている。

【００１４】一方、上記出力軸２の先端部には、略ドラ
ム形状のロータ７が出力軸２と同芯的に固定されてい
る。このロータ７は図示するように、上記出力軸２に取
付けられる取付部８の外周縁部に上記出力軸２と同心的
な略円環状の内筒部９が形成されており、この内筒部９
の端部には放射状に延出する第一放熱フィン１０が形成
されている。さらに、この第一放熱フィン１０の先端部
には内筒部９と同軸的に略外筒部１１が形成されてお
り、この外筒部１１の外周面上にはロータ７の軸線上に
沿って伸びる第二放熱フィン１２が所定角度毎に形成さ
れている。

【００１５】ところで、このロータ７を構成する取付部
８、内筒部９、第一放熱フィン１０、外筒部１１、第二
放熱フィン１２はいずれもアルミニウムからなってお
り、これらは鋳造されて一体的に形成されている。

【００１６】また、図３に示すように、内筒部９及び外
筒部１１の内部には、網状のインサート材１３がその周
方向に沿って埋設されている。このインサート材１３は
図４及び図５に示すように、アルミニウムチューブ１４
内に、軟鉄粉末等の強磁性粉末１５を充填した複合ワイ
ヤ１６を複数平織りに織り込んで金網状に形成したもの
であり、全体が強磁性特性を示すようになっている。

【００１７】次に、本発明の製造方法をこの渦電流式リ
ターダのロータ７に適用した一実施例を説明する。

【００１８】図６に示すように、先ず、ロータ７と同形
状のキャビティー１７を有する金型１８を用意し、ロー
タ７の内筒部９及び外筒部１１にあたる部分に図４に示
すようなインサート材１３をリング状にそれぞれ配置す
る。尚、この金型１８は上金型１８ａと下金型１８ｂか
らなっており、上金型１８ａにはアルミ溶湯をキャビテ
ィー１７内に案内するための湯道１９が形成されてい
る。次に、このインサート材１３が配置された金型１８
内に湯道１９からアルミ溶湯を流し込んでインサート材
１３をアルミ溶湯で鋳包んで冷却固化し、その後、必要
に応じてプレス、鍛造成形等の後処理されて完成するこ
とになる。

【００１９】このようにして得られたロータ７は、図１
に示すように、アルミニウム母材中に埋設されたインサ
ート材１３内の強磁性粉末１５によって、強磁性特性を
示すため、図１に示すように、従来と同様、前記永久磁
石群５との間に磁気回路を形成し、この永久磁石群５の
永久磁石との間に作用する磁力を利用して、ロータ７す
なわち駆動軸２の運動エネルギーを渦電流及び熱に変換
して駆動軸２の回転運動を制動することになる。そし
て、本発明に係るロータ７は従来のものに比較してアル
ミニウム成分が多いことから比重が小さくなるため、ロ
ータ７自体が軽量化されて回転慣性力が小さくなり、ロ
ータ７の制動力が向上することになる。加えて熱伝導性
が優れていることから放熱フィンからの放熱性も大きく
向上することになる。また、従来のロータは内筒部９及
び外筒部１１と他の部材の材質が異なるため、これらは
それぞれ別個に形成された後、これを組み合わせること
によって製造されていたが、本発明はこれらを一体的に
鋳造して形成するようにしたため、製造が容易になると
共に、ロータの機械的強度も向上する。また、強磁性粉
末１５を予めアルミニウムチューブ１４内に充填した複
合ワイヤ１６を用いることにより、強磁性粉末１５が母
材となるアルミ溶湯に直接触れることがなくなって、Ｆ
ｅ₃ ＡｌやＦｅＡｌ等の非常に硬質な金属間化合物を形
成することがない。従って、その部位を起点とした亀裂
が未然に防止されると共に、その部位の切削加工等も容
易に達成できる。

【００２０】尚、本発明に用いるインサート材１３の複
合ワイヤ１６を構成するアルミニウムチューブ１４の大
きさや充填する強磁性粉末１５の種類、あるいはこれら
の比率、及びインサート材１３のその形状を図７に示す
ような綾織り状にしたり、朱子織り状にしても良く、こ
れらは所望する磁性特性に応じて適宜変化させて用いる
ことは勿論である。また、本実施例では渦電流式リター
ダのロータに適用した場合について説明したが、その他
インダクションモータ、サーボモータ、電磁弁、磁気シ
ールド材等の磁力を利用する補機部材にも適用すること
は勿論であり、この場合にも上記ロータと同様な作用効
果が達成される。

【００２１】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、アルミニ
ウム鋳物本来の特性と共に、磁性特性をも兼ね備えた磁
性アルミ鋳物を容易に得ることができるため、部材の信
頼性及び軽量化が達成される。従って、これを自動車部
品等に用いた場合には機能及び燃費の向上、さらにはＣ
Ｏ₂ の低減等が達成されるといった優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を用いた渦電流式リターダのロータ
の一実施例を示す側面図である。

【図２】本発明方法を用いた渦電流式リターダのロータ
の一実施例を示す正面図である。

【図３】本発明方法を用いた渦電流式リターダのロータ
の一実施例を示す一部破断拡大斜視図である。

【図４】本発明に係るインサート材の一実施例を示す斜
視図である。

【図５】図４中Ａ−Ａ矢視図である。

【図６】本発明方法の一実施例を示す概略図である。

【図７】本発明に係るインサート材の変形実施例を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１３ インサート材 １４ アルミニウムチューブ １５ 強磁性粉末 １６ 複合ワイヤ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウムチューブ内に強磁性粉末を
   充填した複合ワイヤを複数織り込んで網状のインサート
   材を形成した後、このインサート材の周囲にアルミニウ
   ム溶湯を鋳包んで一体化したことを特徴とする磁性アル
   ミ鋳物の製造方法。