JPH11308851A - Eddy current type speed reducer - Google Patents

Eddy current type speed reducer

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JPH11308851A
JPH11308851A JP10975198A JP10975198A JPH11308851A JP H11308851 A JPH11308851 A JP H11308851A JP 10975198 A JP10975198 A JP 10975198A JP 10975198 A JP10975198 A JP 10975198A JP H11308851 A JPH11308851 A JP H11308851A
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copper
eddy current
rotor
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Yasutaka Noguchi
泰隆 野口
Mitsuo Miyahara
光雄 宮原
Akiyoshi Ishida
昭佳 石田
Katsuhiko Akasaki
勝彦 赤崎
Kunihiro Fukui
国博 福井
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an eddy current type speed reducer superior in durability, which can be used under severe use conditions in which the temperature of the rotor itself reaches about 650 deg.C. SOLUTION: A first layer of a nickel alloy layer 21, a second layer of copper or a copper alloy layer 22 a third layer of a nickel alloy layer 23, and a fourth layer of a nickel layer 24 are successively applied to the face opposing the magnet of a rotor, and in the thicknesses of first, third, and fourth layers t1 ,t2 ,t3 , and t4 , t1 is 1-30 μm, (t3 +t4 ) is 5-50 μm, and (t3 /(t3 +t4 )) is 0.05-0.8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an eddy current type speed reducer used for large vehicles such as trucks and buses.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art In addition to a foot brake as a main brake and an exhaust brake as an auxiliary brake, a braking device for a large vehicle such as a truck or a bus performs stable deceleration when descending on a long slope or the like, and An eddy current speed reducer is used to prevent burning of the foot brake.

【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。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of an eddy current type speed reducer. In the figure, reference numeral 1 is a rotor, 2 is an arm of the rotor, 3 is a cylindrical portion of the rotor, 4 is a cooling fin,
5 is a stator, 6 is a permanent magnet, 7 is a magnet support ring,
8 is a pole piece, 9 is a piston rod, 10 is a pneumatic device, 11 is a rotating shaft, and 12 is a guide rod.

【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。
FIG. 1 shows an example in which a permanent magnet is used as a magnet and an inner peripheral surface 13 of a cylindrical portion 3 is used as a rotating surface of a rotor. A permanent magnet 6 is provided so as to face the inner peripheral surface 13 of the cylindrical portion 3. However, the permanent magnet 6 may be provided on the outer peripheral surface side of the cylindrical portion.

【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。
In FIG. 1, although permanent magnets are used as magnets, some magnets use electromagnets.

【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。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-288636 discloses an example in which one side of a disk is used as a rotating surface of a rotor, and an electromagnet is used as a magnet.

【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。
In either case, a fixed magnet is provided to face the rotating surface of the rotor, and an eddy current is generated in the rotor by the magnetic flux of the magnet. Hereinafter, an eddy current type reduction gear of the type shown in FIG. 1 will be described.

【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。
In FIG. 1, a rotor 1 is provided with a cylindrical portion 3 made of a ferromagnetic material via an arm 2,
2 is attached to one end. Rotor cylindrical part 3
Rotates integrally with the rotating shaft 12.

【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。
A magnet support ring 7 constituting the stator 5
A plurality of permanent magnets 6 are disposed around the periphery of the magnet, and a magnet support ring 7 is connected to a piston rod 9 of a pneumatic device 10 provided on the stator 5, and a plurality of guide rods are driven by the pneumatic device 10. It reciprocates in the axial direction of the rotating shaft along 12. The state in which the permanent magnet 6 is inserted to the position of the pole piece 8 by the reciprocating movement, that is, the position where the permanent magnet 6 is magnetically opposed to the inner peripheral surface 13 of the cylindrical portion 3 (the upper state of the illustrated shaft) is in the brake-on state. is there. Conversely, a state in which the permanent magnet 6 is away from the pole piece 7 (a state below the shaft shown) is a brake-off state.

【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。
In the brake-on state, the cylindrical portion 3 rotates across the magnetic flux generated from the permanent magnet 6, so that an eddy current flows near the inner peripheral surface 13 of the cylindrical portion 3. A braking torque is generated in the rotor 1 by the interaction between the eddy current and the magnetic flux. The cylindrical portion 3 is heated by Joule heat due to the eddy current, and is cooled by the cooling fin 4 in a brake-off state. Therefore, a thermal cycle is applied to the cylindrical portion 3 by repeatedly turning on and off the brake.

【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。
In an eddy current type speed reducer using an electromagnet, the principle of generating a braking torque is the same as that of a permanent magnet. However, when a permanent magnet is used, braking is turned on and off by reciprocating the magnet as described above, whereas when an electromagnet is used, braking is performed by adjusting the current of the electromagnet coil. On and off.

【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)。
As a method of increasing the braking torque, an eddy current type deceleration in which a surface treatment layer made of a material having low electric resistance (such as aluminum, copper or copper alloy) is provided on a rotating surface of the cylindrical portion of the rotor facing the magnet. An apparatus has been proposed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-288636).

【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。
[0013] Aluminum is preferable as a surface treatment layer having a light weight and a small electric resistance. However, at the time of braking, the temperature may exceed 600 ° C and may be melted. Further, forming an aluminum layer requires a vacuum deposition apparatus and the like, and the production is complicated. Copper or copper alloys can withstand higher temperatures, but there is a problem in that, due to an increase in temperature, they are oxidized and thinned, and the braking torque is reduced.

【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。
As a method for solving this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No.
Japanese Patent No. 36732 discloses that a surface treatment layer on a rotating surface is made of nickel.
An eddy current speed reducer coated with three layers of a copper-nickel chrome alloy has been proposed.

【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。
[0015] The technique disclosed in this publication is to prevent the copper from being oxidized and reduced in thickness by coating the outermost surface of the cylindrical portion with a nickel-chromium alloy, and to prevent the copper layer and the rotor cylindrical portion from being thermally expanded. The purpose is to reduce the relative displacement by the nickel layer.

【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。
Although this nickel chromium alloy layer is formed by low pressure spraying, vacancies remain inevitable and oxidation of the copper layer cannot be prevented. Further, the nickel-chromium alloy film has a problem that cracks are easily generated by a thermal cycle or thermal shock since the hardness is high and the toughness is poor.

【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。
Nickel is used as a buffer material between the copper layer and the cylindrical portion. In this configuration, when used for a long time, diffusion from copper to nickel occurs. There is a problem that voids (Kirkendal voids) are generated on the side, and the surface-treated portion peels off and falls off therefrom.

【0018】[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。
In recent years, large vehicles equipped with an eddy current type speed reducer have been increasing, and mounting on trucks and trailers having a larger load capacity than before has been promoted. For this reason, the braking capacity required for the eddy current type reduction gear tends to increase, and the rotating surface temperature of the rotor during braking of the eddy current type reduction gear may reach about 650 ° C., which further increases the durability. There is a demand for an apparatus that is excellent in the above.

【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。
It is an object of the present invention that the temperature of the rotor is 650 ° C.
Provides a highly durable eddy current type reduction gear that prevents cracks in the surface protection layer and suppresses peeling of the copper or copper alloy layer from the ferromagnetic cylinder under severe operating conditions. Is to do.

【0020】[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。
The present invention has been studied on the premise that the surface treatment layer of the cylindrical portion of the rotor is formed by a plating method capable of forming a film having a more stable quality than the thermal spraying method. As a result, the following findings were obtained.

【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。
(A) Copper or a copper alloy is used for the conductor layer of the surface treatment layer. To prevent oxidation and thinning of the copper layer, the outermost layer is preferably made of nickel plating having excellent oxidation resistance and heat cycle resistance. However, in the case of nickel plating alone, copper diffuses from the copper layer, and in order to prevent this, it is preferable to sandwich a nickel-based alloy layer between the copper layer and the nickel layer.

【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。
(B) As a cushioning material between the copper layer and the cylindrical portion,
Nickel plating also has the problem of copper diffusion, so a nickel-based alloy layer is required as a layer for preventing copper diffusion. In this case, two layers of a nickel-based alloy layer for preventing diffusion and nickel for the buffer material are not necessary, and the functions of the diffusion-preventing and buffer material can be satisfied by the nickel-based alloy layer.

【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。
(C) The thickness of the nickel alloy layer or nickel layer needs to be within an appropriate range.

【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。
Based on the above findings, the gist of the present invention resides in the following (1) to (3).

【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、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。
(1) An eddy current reduction device of a type including a rotor and a magnet fixed and provided opposite to the rotating surface of the rotor, wherein an eddy current is generated in the rotor by the magnetic flux of the magnet. A first layer made of a nickel-based alloy, a second layer made of copper or a copper alloy, a third layer made of a nickel-based alloy, and a fourth layer made of nickel on the rotating surface facing the magnet. An eddy current type reduction gear characterized by being provided sequentially.

【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。
(2) The eddy current type speed reducer according to the above (1), wherein the thickness t 1 of the first layer is in the following range.

【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。
[0027] t 1 = 1 to 30 [mu] m (3) a third layer thickness t 3 of the fourth thickness of layer t 4 is the characterized by satisfying the following formula (1) or (2) of 4. The eddy current type speed reducer according to claim 1.

【0028】t3+t4=5〜50μm t3/(t3+t4)=0.05〜0.8T 3 + t 4 = 5 to 50 μm t 3 / (t 3 + t 4 ) = 0.05 to 0.8

【0029】[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。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion A of FIG. 1 showing a surface treated layer applied to the rotating surface of the present invention, that is, the inner peripheral surface 13 of FIG. In the figure, a first layer 21 is a buffer layer between the second layer 22 and the cylindrical portion 3. The second layer is a layer having a small electric resistance, and has a function of promoting the generation of an eddy current and increasing a braking force since the electric resistance is smaller than that of the ferromagnetic cylindrical portion. The third and fourth layers are protective layers of the second copper layer. The requirements for the first layer will be described later.

【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。
As the material of the second layer 22, copper, copper alloy or aluminum having a small electric resistance can be used, but aluminum cannot be used under the condition that the maximum temperature exceeds 600 ° C. because of its low melting point. Therefore, in the present invention, a layer made of copper or a copper alloy (hereinafter, also collectively referred to as a copper layer) is used.

【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。
If the copper layer is excessively thin, eddy current also flows through the cylinder, so that the electric resistance increases, the eddy current decreases, and the braking force decreases. Copper is non-magnetic, and if the copper layer is too thick, the magnetic flux density reaching the cylindrical portion of the ferromagnetic rotor is reduced, so that the braking torque is reduced. Therefore, a preferable value of the thickness of the copper layer is 50 to 400 μm.

【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。
The fourth layer 24 is the outermost nickel layer.
Nickel has excellent oxidation resistance in the temperature range of 600 to 700 ° C., and is soft and highly ductile, so that it does not crack easily even when subjected to thermal cycles and thermal shocks. To contribute. However, when nickel of the fourth layer is directly coated on the copper layer of the second layer, diffusion from copper to nickel occurs at the interface, voids (Kirkendale voids) are generated on the copper side, and the nickel layer may peel. There is.

【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。
The nickel-based alloy of the third layer is used between the second and fourth layers as an intermediate protective film in order to suppress the formation of vacancies on the copper side of the second layer. Examples of the alloy element of the third layer nickel-based alloy include tungsten, iron, boron, cobalt, and phosphorus. This is because the diffusion rate of copper in these alloys is smaller than that in nickel, and it is difficult for copper atoms to enter the nickel lattice. The content range (% by weight) of each element alone is as follows.

【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。
The content of tungsten is preferably 1 to 50%. Below the lower limit, the effect of suppressing copper diffusion is small, and above the upper limit,
Hardness increases, and peeling and cracking easily occur. A more preferable range is 10 to 40%.

【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。
The content of iron is preferably 1 to 15%. If it is less than the lower limit, the effect of suppressing copper diffusion is small, and if it exceeds the upper limit, the coefficient of thermal expansion is too small. A more preferred range is 3 to 12%.

【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。
The content of boron is preferably 1 to 10%. If it is less than the lower limit, the effect of suppressing copper diffusion is small. A more preferable range is 2 to 6%.

【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。
The content of cobalt is preferably 1 to 20%. If the amount is less than the lower limit, the effect of suppressing copper diffusion is small, and if the amount exceeds the upper limit, the cost is increased and disadvantageous. A more preferred range is 5 to 18%.

【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。
The content of phosphorus is preferably 1 to 20%. If it is less than the lower limit, the effect of suppressing copper diffusion is small, and if it exceeds the upper limit, the hardness increases and the toughness is poor, so that cracking and peeling are likely to occur. A more preferred range is 5 to 14%.

【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。
When these elements are contained in a complex form, the total content is 1% so as not to exceed the upper limit of the single element.
It is preferably about 50%. A more preferable range is 1 to 4.
0%.

【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。
The thickness of the third nickel-based alloy layer is t 3 ,
Assuming that the thickness of the fourth nickel layer is t 4 , the total thickness (t 3 + t 4 ) of the third and fourth layers is in the range of 5 to 50 μm, and (t 3 / (t 3 + t 4 )) ) Is desirably adjusted to be 0.05 to 0.8. Under this layer thickness condition,
In a temperature range up to 650 ° C., vacancies due to diffusion between copper and nickel can be prevented, and cracking of the nickel-based alloy intermediate protective film due to thermal strain or thermal shock can be prevented.

【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。
The total thickness of the third and fourth layers (t 3 + t 4 ) is 5
If the thickness exceeds 0 μm, the protective effect of the copper layer is saturated and the cost increases. When (t 3 + t 4 ) is less than 5 μm, when subjected to a severe thermal cycle at a maximum temperature of about 650 ° C., the effect of preventing the generation of vacancies due to the diffusion of copper and the cracking of the nickel-based alloy protective film The effect of preventing the occurrence of the deficiency becomes insufficient, and there is a possibility that holes are partially generated.

【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。
If (t 3 / (t 3 + t 4 )) is less than 0.05, the generation of vacancies due to the diffusion between copper and nickel will occur when a severe thermal cycle of a maximum temperature of about 650 ° C. is applied. In some cases, the effect of prevention is insufficient, and voids may partially occur.

【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。
When (t 3 / (t 3 + t 4 )) exceeds 0.8, the thickness of the third nickel layer is excessively large, and the thickness of the protection film of the fourth layer is excessively small, and the maximum temperature is 650 ° C. When subjected to a severe thermal cycle, the third nickel-based alloy layer may be cracked.

【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。
A more preferable range is (t 3 + t 4 ) = 1.
5 to 50 μm, (t 3 / (t 3 + t 4 )) = 0.1 to
0.6.

【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。
The reason why the first layer 21 is provided between the cylindrical portion 3 of the rotor and the copper layer of the second layer 22 is that the ferromagnetic cylindrical portion 3 (generally steel or alloy steel) and the second layer copper This is to buffer the shear stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the layer and the layer. The reason why the first layer is a nickel-based alloy layer is to suppress the diffusion of copper while maintaining the buffering effect of the nickel-based alloy. Therefore, it differs from the third nickel-based alloy layer in that it aims at a buffer effect. However, the material may be the same as the material used in the third layer.

【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。
In this case, assuming that the thickness of the first layer is t 1 , t 1
It is desirable that 1 = 1 to 30 μm. Normally, the surface treatment layer is formed by electroplating or electroless plating, which is advantageous in terms of price and quality. However, due to the control of the thickness of the plating layer, t 1 is set to less than 1 μm in order to perform stable film thickness control. Hard to do. If t 1 is less than 1 μm, the effect of buffering the thermal stress between the rotor cylindrical portion and the copper layer becomes insufficient.

【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。
When t 1 exceeds 30 μm, the buffer effect is saturated and the cost increases, and furthermore, there is a possibility that a defect occurs in the plating layer and the possibility of destruction therefrom increases. A more preferable range is 2 to 20 μm.

【0048】[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。
EXAMPLE An eddy current type speed reducer shown in FIG. 1 was provided with various surface treatment layers shown in Table 1 on an inner peripheral surface 13 of a cylindrical portion 3 of a rotor.

【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。
The nickel alloy plating conditions for the first and third layers of the rotor of the present invention are as shown in Table 1. Second
The copper layer was formed by an electroplating method using a cyan copper plating bath. The temperature of the plating bath was 50 ° C., and the current density was 2.5 A / dm 2 . The purity of the formed plating layer was 99.9% by weight or more. The fourth nickel plating layer was formed by an electroplating method using a Watt bath. The temperature of the plating bath is 50 ° C., and the current density is 1.5 A /
dm 2 . The purity of the formed plating layer is 99.9.
% By weight or more.

【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。
As a comparative example, a test piece without a first nickel-based alloy layer, a test piece without a nickel layer, and a test piece without a third nickel alloy layer were used. However, the layer numbers of the comparative examples are shown in Tables 1 and 2 according to the corresponding layers of the present invention examples.
It was noted in.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 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。
These rotor specimens were mounted in the middle of the propeller shaft at the rear of the transmission of the heavy-duty truck, and the braking torque was measured and the braking test for investigating the durability was carried out. The eddy current speed reducer used for the test was for a 10-ton vehicle, and the cylindrical part of the rotor was Cr-
It is made of Mo type low alloy steel, and the inner diameter of the cylindrical portion 3 is about 400.
mm, the thickness was about 10 mm, and the axial length was about 80 mm.

【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。
In measuring the braking torque, first, FIG.
The rotation speed of the rotation shaft 11 was gradually increased, and the braking torque at the time when the rotation speed became 1000 rpm and 2000 rpm was measured.

【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。
In the repetitive braking test, the rotation speed of the propeller shaft was kept constant at 2000 rpm, and the brake was repeatedly turned on and off to repeatedly apply temperature fluctuations to the rotor. The braking on and off times at this time were adjusted so that the maximum temperature of the inner peripheral surface of the rotor was about 650 ° C and the minimum temperature was about 100 ° C. This braking and non-braking
000 cycles were repeated, and the state of damage on the inner surface of the cylindrical portion of the rotor after the test was observed. Furthermore, a micro-investigation of the rotor cross section after the test was performed to investigate the damage state of the surface treatment layer.
Table 2 shows the test results.

【0055】[0055]

【表2】 [Table 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。
From the test results in Table 2, it was found that the braking torque was hardly affected by the presence or absence of the first, third and fourth layers of nickel or nickel alloy.

【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。
The test piece No. of the present invention example. In Nos. 1 to 17, swelling was observed in a part of the surface treatment layer, but no separation was observed at the interface between the rotor cylindrical portion and the surface treatment layer, and the surface was not cracked. there were. All the samples having the thickness of the plating layer within the specified range of the present invention were good.

【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。
The test piece No. of the comparative example. 18-20 are the first
This is a test piece having no nickel alloy plating layer. 2nd
Swelling was observed in the four surface treatment layers, and some of them were dropped off.

【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。
The test piece No. of the comparative example. Reference numeral 21 denotes a specimen in which the first layer is nickel-plated and the conditions of the third and fourth layers are the same as those of the present invention. Swelling was observed in the second to fourth surface treatment layers, and some of them were dropped off.

【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。
The test piece No. of Comparative Example Reference numeral 22 denotes a test body in which the conditions of the first layer are the same as those of the present invention, and the fourth layer is nickel-plated directly on the second layer copper layer without the third layer nickel alloy plating layer. Small cracks were observed on the nickel plating surface of the fourth layer, and some voids were found at the interface between the second layer and the third layer.

【0061】[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。
The rotor for the eddy current type reduction gear of the present invention is
Compared to conventional eddy current type reduction gear rotors, the surface treatment layer provided to improve braking torque has excellent durability, and stable braking force can be obtained even when used at high temperatures for a long time. The safety of large vehicles such as trucks and trailers is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an eddy current type speed reducer using a permanent magnet.

【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。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a surface treatment layer applied to the surface of the rotating surface of the rotor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor 2 Arm 3 Cylindrical part 4 Cooling fin 5 Stator 6 Permanent magnet 7 Magnet support ring 8 Pole piece 9 Piston rod 10 Pneumatic device 11 Rotary shaft 12 Guide rod 13 Inner peripheral surface 21 First layer 22 Second layer 23 First 3rd layer 24 4th layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 昭佳 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 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shoka Ishida 5-1-1109, Shimaya, Konohana-ku, Osaka Sumitomo Metal Industries, Ltd. Kansai Works Steelmaking Works (72) Inventor Katsuhiko Akasaki Konohana-ku, Osaka-shi 5-1-1 Shimaya Sumitomo Metal Industries Co., Ltd. Kansai Works Steelmaking Works (72) Inventor Kunihiro Fukui 4-5-33 Kitahama, Chuo-ku, Osaka City Sumitomo Metal Industries Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、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。
1. An eddy current reduction device of a type comprising a rotor and a magnet fixed to and opposed to a rotating surface of the rotor, wherein an eddy current is generated in the rotor by a magnetic flux of the magnet. A first layer made of a nickel-based alloy, a second layer made of copper or a copper alloy, a third layer made of a nickel-based alloy, and a fourth layer made of nickel are sequentially formed on the rotating surface facing the magnet. An eddy current type reduction gear characterized by being provided.
【請求項2】 第1層の厚さt1 が下記の範囲であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の渦電流式減速装置。 t1=1〜30μm
2. The eddy current type reduction gear according to claim 1, wherein the thickness t 1 of the first layer is in the following range. t 1 = 1 to 30 μm
【請求項3】 第3層の厚みt3 と第4層の厚さt
4 が、下記の式を満足することを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の渦電流式減速装置。 t3+t4=5〜50μm t3/(t3+t4)=0.05〜0.8
3. The thickness t 3 of the third layer and the thickness t of the fourth layer
3. The eddy current type speed reducer according to claim 1, wherein 4 satisfies the following expression. t 3 + t 4 = 5 to 50 μm t 3 / (t 3 + t 4 ) = 0.05 to 0.8
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CN113906653B (en) * 2019-06-06 2024-01-02 日本制铁株式会社 Vortex speed reducer

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