(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と対向する面に銅又は銅合金層を含んだ被覆層を設けた渦電流式減速装置のロータにおいて、前記被覆層における磁力線が集中する幅中央部分の銅又は銅合金層の厚みを、両側の銅又は銅合金層の厚みよりも薄くしたことを特徴とする渦電流式減速装置のロータ。
【請求項２】
幅中央部分の銅又は銅合金層の厚みを、幅中央に向って漸減させたことを特徴とする請求項１記載の渦電流式減速装置のロータ。
【請求項３】
磁石と対向する面に銅又は銅合金層を含んだ被覆層を設けた渦電流式減速装置のロータにおいて、前記被覆層における磁力線が集中する幅中央部分の銅又は銅合金層をなくしたことを特徴とする渦電流式減速装置のロータ。
【請求項４】
ロータにおける磁石と対向する面の厚みを、幅中央に向って漸減させたことを特徴とする請求項１又は３記載の渦電流式減速装置のロータ。
【請求項５】
ロータにおける磁石と対向する面の幅中央部分の厚みを、銅又は銅合金層の薄くする或いはなくする厚さだけ凸状に形成したことを特徴とする請求項１又は３又は４記載の渦電流式減速装置のロータ。
【請求項６】
ロータにおける磁石と対向する面の厚みを、幅中央に向って漸増させたことを特徴とする請求項２記載の渦電流式減速装置のロータ。
【請求項７】
ロータにおける磁石と対向する面の幅中央部分を、銅又は銅合金層の薄くする或いはなくする厚さだけ凸状に形成し、磁石と対向する面に銅又は銅合金層を形成した後に前記凸状部分に形成した銅又は銅合金層を所定厚さ取り除くことを特徴とする請求項５記載のロータの製造方法。
【請求項８】
磁石と対向する面の厚みを幅中央に向って漸増させたロータの、前記磁石と対向する面に銅又は銅合金層を形成した後、幅中央部分の銅又は銅合金層を所定厚さ水平に取り除くことを特徴とする請求項６記載のロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制動補助装置としてバスやトラック等の大型自動車に取付けられる渦電流式減速装置のロータ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バスやトラック等の大型自動車には、長い降坂時等において、安定した減速を行い、フットブレーキの使用回数を減少させて、ライニングの異常摩耗やフェード現象を防止するのと共に、制動停止距離を短縮することを目的として、主ブレーキであるフットブレーキや補助ブレーキである排気ブレーキの他に渦電流式減速装置が取付けられるようになってきた。
【０００３】
図１は渦電流式減速装置の一例を示す縦断面図であり、永久磁石を使用した軸スライド方式の渦電流式減速装置である。
図１において、１はロータであり、強磁性材料からなる円筒部１ａがアーム１ｂを介して回転軸２に取り付けられた構成で、前記円筒部１ａは回転軸２と一体となって回転する。
【０００４】
３はステータであり、複数個の永久磁石３ａが周設された支持リング３ｂを内蔵している。この支持リング３ｂ（永久磁石３ａ）は空圧装置３ｃのピストンロッド３ｃａに連結され、ピストンロッド３ｃａの出退動によって円周上に複数本配置された案内ロッド３ｄに沿ってステータ３の内部を回転軸２の軸方向に往復移動するようになっている。
【０００５】
そして、前記軸方向の移動により、図１の上側に示したように、永久磁石３ａがスイッチ板３ｅの位置すなわち円筒部１ａの内周面１ａａと磁気的に対向する位置まで挿入されると、制動ＯＮの状態となる。反対に、図１の下側に示したように、永久磁石３ａがスイッチ板３ｅから離れた位置に引き出されると、制動ＯＦＦの状態となる。
【０００６】
ところで、前記した制動ＯＮの状態では、永久磁石３ａから発する磁束を横切って円筒部１ａが回転するので、円筒部１ａの内周面１ａａ近傍に渦電流が流れ、この渦電流と磁束の相互作用によってロータ１に制動トルクが発生することになる。
【０００７】
従って、円筒部１ａは渦電流にともなうジュール熱で加熱され、制動ＯＦＦの状態で円筒部１ａの外周部に設けられた冷却フィン１ｃによって冷却されることになるため、円筒部１ａには制動ＯＮ・ＯＦＦの繰り返しによって熱サイクルが負荷される。
【０００８】
上述した図１では、永久磁石３ａを使用し、永久磁石３ａは円筒部１ａの内周面１ａａに対向して設けたものを示しているが、円筒部１ａの外周面に対抗して設けることもできる。また、磁石として電磁石を使用することもできる。
【０００９】
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を使用したものと同じであるが、電磁石を使用した場合には、電磁石コイルの電流を調整することで、制動ＯＮ・ＯＦＦの切替えを行なう。
【００１０】
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トルクは増大する傾向にあり、例えば特開平１−２８８６３６号、特開平５−２３６７３２号、特開平１０−１５５２６６号、特開平１１−３０８８５１号では、ロータの円筒部の磁石と対向する内面に銅又は銅合金層を含んだ被覆層を設けたロータが提案されている。このようなロータを採用した場合、現状の寸法を維持したまま制動トルクを向上させることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記提案されたロータを使用した場合には、現状の寸法を維持したままでの制動トルクの増大にともなって、渦電流式減速装置の制動中におけるロータの回転面温度（磁力線が集中する特に永久磁石と対向する幅中央部分）は６５０℃以上にも達して熱負荷が大きくなることから、使用中に前記幅中央部分の被覆層が剥離脱落してトルク性能を損なう虞があり、耐久性の優れたロータが望まれている。
【００１２】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、制動トルクの大幅な低下をきたすことなく、ロータに作用する熱負荷が大きくなっても、ロータの円筒部における磁石と対向する面に設けた銅又は銅合金層を含んだ被覆層の劣化損傷寿命が車両走行寿命相当となるように延命させることが可能な渦電流式減速装置のロータ及びその製造方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る渦電流式減速装置のロータは、磁石と対向する面に設けた銅又は銅合金層を含んだ被覆層における磁力線が集中する幅中央部分の銅又は銅合金層の厚みを、両側の銅又は銅合金層の厚みよりも薄くしたり、或いは、なくしたりすることとしている。そして、このようにすることで、制動トルクの大幅な低下をきたすことなく、ロータに作用する熱負荷が大きくなっても、ロータの円筒部における磁石と対向する面に設けた銅又は銅合金層を含んだ被覆層の劣化損傷寿命が車両走行寿命相当となるように延命させることが可能になる。
【００１４】
また、本発明に係る渦電流式減速装置のロータの製造方法は、ロータにおける磁石と対向する面の幅中央部分を、銅又は銅合金層の薄くする或いはなくする厚さだけ凸状に形成し、磁石と対向する面に銅又は銅合金層を形成した後に前記凸状部分に形成した銅又は銅合金層を所定厚さ取り除いたり、また、磁石と対向する面の厚みを幅中央に向って漸増させたロータの、前記磁石と対向する面に銅又は銅合金層を形成した後、幅中央部分の銅又は銅合金層を所定厚さ水平に取り除くこととしている。そして、このようにすることで、本発明に係る渦電流式減速装置のロータを、複雑な治具を使用することなく、容易に製造することができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る渦電流式減速装置のロータ及びその製造方法を、図２以降の添付図面を用いて説明する。
【００１６】
本発明に係る渦電流式減速装置のロータは、図１に示したような永久磁石を使用した軸スライド方式の渦電流式減速装置に限らず、永久磁石を使用した単列旋回方式や２列旋回方式はもとより、電磁石を使用した渦電流減速装置であっても適用可能であることは言うまでもない。
【００１７】
また、本発明に係る渦電流式減速装置のロータの磁石と対向する面に設ける被覆層は、銅又は銅合金層を含んだものであれば、特開平１−２８８６３６号で提案されたような銅又は銅合金の単層のものや、特開平５−２３６７３２号で提案されたようなニッケル−銅−ニッケルクロム合金の３層からなるものや、特開平１０−１５５２６６号で提案されたような銅−ニッケル合金−ニッケルの３層からなるものや、特開平１１−３０８８５１号で提案されたようなニッケル合金−銅−ニッケル合金−ニッケルの４層からなるものなど、どのような被覆層であってもよい。
【００１８】
また、これらの被覆層をロータの磁石と対向する面に設ける方法は、めっき、溶射、ＨＩＰ、爆着、複層鋳込み等どのような方法を採用しても良い。以下、銅層の拡散劣化を防止するために銅層の表裏面にニッケル燐層を施し、最外層に酸化防止のためのニッケル層を施した、ニッケル燐−銅−ニッケル燐−ニッケルの４層からなるめっき層を設ける場合について説明する。
【００１９】
本発明に係る渦電流式減速装置のロータは、磁石と対向する面に、例えばニッケル燐１１ａ−銅１１ｂ−ニッケル燐１１ｃ−ニッケル１１ｄの４層からなるめっき層１１を設けた渦電流式減速装置のロータ１２において、前記めっき層１１における磁力線が集中する幅中央部分の銅１１ｂ層の厚みを、図２（ａ）に示したように、両側の銅１１ｂ層の厚みよりも薄くするか、或いは、図２（ｂ）に示したように幅中央部分の銅１１ｂ層をなくしたものである。
【００２０】
このように磁力線が集中するロータ１２における磁石と対向する面の幅中央部分の銅１１ｂ層の厚みを薄くするか、或いは、幅中央部分の銅１１ｂ層をなくすることによって、幅中央部分の電気抵抗が高くなって幅中央部分における渦電流の集中が解消され、渦電流が両側に分散されて分布密度が抑えられる。これらの理由により、ロータ１２における磁石と対向する面の幅中央部分の渦電流発生量を低減して、ロータ１２における磁石と対向する面の幅方向の発熱分布が均一化され、熱による銅１１ｂ層の劣化損傷を抑制することができるようになる。
【００２１】
上記した幅中央部分の銅１１ｂ層の厚みを均一に薄くしたり、幅中央部分の銅１１ｂ層をなくした本発明に係る渦電流式減速装置のロータ１２にあっては、ロータ１２における磁石と対向する面の厚みは、図２（ａ）（ｂ）に示したような均一なものに限らず、図３（ａ）（ｂ）に示したように、幅中央に向って漸減させたものであってもよい。このようにした場合、ロータ１２における幅中央部分のエアーギャップが大きくなって、幅中央部分の磁束密度が更に低くなり、幅中央部分での銅１１ｂ層の劣化損傷を更に抑制することができる。
【００２２】
また、上記したような本発明に係る渦電流式減速装置のロータ１２にあっては、図３に示したものとは異なり、ロータ１２における磁石と対向する面の幅中央部分の厚みを、図４（ａ）に示したように銅１１ｂ層の薄くする、或いは、図４（ｂ）に示したように銅１１ｂ層をなくする厚さだけ凸状に形成したものであってもよい。また、図示省略したが図４に示した構成において、ロータ１２における永久磁石と対向する面の幅中央部分の厚みを、幅中央に向かって漸減させたものであってもよい。
【００２３】
このようにした場合には、ロータ１２における永久磁石と対向する面を面一に形成することができる。また、凸状に形成した部分のコーナ部を湾曲状に形成できるので、応力集中を緩和できて亀裂が入りにくくなり、耐久性が向上する。この場合も、幅中央の凸状部分は銅１１ｂ層に比べて導電性が悪くなり、ロータ１２における磁石と対向する面の幅方向の発熱分布が均一化され、熱による銅１１ｂ層の劣化損傷を抑制することができることは言うまでもない。
【００２４】
上記した本発明に係る渦電流式減速装置のロータ１２において、幅中央部分の銅１１ｂ層の厚みを薄くする場合には、銅１１ｂ層の厚みは、図２〜図４の（ａ）に示したように均一に限らず、図５に示したように、幅中央に向って漸減させたものであってもよい。このようにした場合には、温度が高い幅中央部は銅１１ｂ層の厚みが最も薄く、温度負荷の軽減に応じて銅１１ｂ層の厚みが厚くなるので、制動トルクの低下を効率良く抑えて、銅１１ｂ層の劣化損傷を抑制することが可能になる。
【００２５】
このように、幅中央部分の銅１１ｂ層の厚みを幅中央に向って漸減させる場合には、ロータ１２における磁石と対向する面の厚みは均一に限らず、図５に示したように、幅中央に向って漸増させたものであってもよい。
【００２６】
上記した本発明に係る渦電流式減速装置のロータ１２において、厚みを薄くしたり、或いは、なくしたりする銅１１ｂ層の幅中央部分とは、磁力線が集中する部分を言うことは先に述べたが、具体的には、図６に示したように、スイッチ板３ｅの幅をＬ１、永久磁石３ａの幅をＬ２とした場合、前記幅Ｌ１又はＬ２の１０〜３０％が望ましい。
【００２７】
すなわち、ロータは両端に比べて幅中央部が高温になることから、銅層（銅めっき）を設けたロータの損傷は、幅中央部が顕著である。また、車両の走行寿命は７０万ｋｍ〜１３０万ｋｍと考えられ、この間に制動装置が使用されて銅層が劣化損傷し、制動性能の低下をきたすが、この制動性能の低下を１０％以内とすることにより、メンテナンスフリーの製品として位置付けられる。
【００２８】
そして、本発明者らが前記した基準に対して実機での耐久性評価試験を実施した結果、図７に示したような結果が得られた。実機での耐久性評価試験は、永久磁石３ａの幅４７ｍｍ、磁極板の幅４７ｍｍ、極数１６、ロータ１２の幅７６ｍｍで、ロータ１における円筒部１ａの内周面１ａａに、ニッケル燐１１ａ（厚さ１０μｍ）−銅１１ｂ（厚さ２００μｍ）−ニッケル燐１１ｃ（厚さ１０μｍ）−ニッケル１１ｄ（厚さ５０μｍ）の４層からなる被覆層（めっき）１１を施して、図２（ｂ）に示したように、ロータ１２の幅中央部の銅１１ｂ層のみを所定の幅で除去したものを使用して行なった。
【００２９】
図７に示したように、銅１１ｂ層を除去する幅が永久磁石３ａの幅の１０％未満であれば、低下する制動トルクは小さいものの、装置の寿命が短くなる。一方、銅１１ｂ層を除去する幅が永久磁石３ａの幅の３０％を超えると、装置の寿命は長くなるものの、制動トルクの低下が顕著になる。なお、実機での耐久性評価試験は、磁石の幅に対する値を変化させて行なったが、磁石とスイッチ板の幅は略同じであるので、スイッチ板の幅に対する値としても略同様の結果が得られることは言うまでもない。
【００３０】
以上の結果より、本発明に係る渦電流式減速装置のロータ１２において、厚みを薄くしたり、或いは、なくしたりする銅１１ｂ層の幅中央部分は、スイッチ板３ｅの幅をＬ１、永久磁石３ａの幅をＬ２とした場合、前記幅Ｌ１又はＬ２の１０〜３０％とすることが望ましいことが判る。
【００３１】
ところで、例えば図２や図３の（ｂ）に示したような構成の本発明に係る渦電流式減速装置のロータ１２を製造するに際しては、先ず、ロータ１２における永久磁石と対向する面にニッケル燐１１ａをめっきし、次の銅１１ｂをめっきする前に、図８や図９の（ａ）に示したように、その幅中央部分をテープ１３等でマスキングし、幅中央部分に銅１１ｂがめっきされるのを阻止して銅１１ｂをめっきした後、図８や図９の（ｂ）に示したように、テープ１３等のマスキングを外して、図８や図９の（ｃ）に示したように、ニッケル燐１１ｃとニッケル１１ｄを順にめっきすることで行なう。
【００３２】
また、例えば図４示したような構成や図４のロータにおける永久磁石と対向する面の厚みを幅中央に向かって漸減させたような構成の本発明に係る渦電流式減速装置のロータ１２を製造するに際しては、ロータ１２における永久磁石と対向する面の幅中央部分を、図１０や図１１の（ａ）に示したように、銅１１ｂ層の薄くする或いはなくする厚さだけ凸状に形成し、この凸状に形成した永久磁石と対向する面に、図１０や図１１の（ｂ）に示したように、ニッケル燐１１ａ、銅１１ｂの順にめっきした後、前記凸状部分に形成したニッケル燐１１ａや銅１１ｂめっき層を図１０や図１１の（ｃ）に示したように所定厚さ取り除き、その後、図１０や図１１の（ｄ）に示したように、ニッケル燐１１ｃとニッケル１１ｄを順にめっきする。これが第１の本発明に係るロータの製造方法である。
【００３３】
また、例えば図５に示したような構成の本発明に係る渦電流式減速装置のロータ１２を製造するに際しては、図１２（ａ）に示したように、永久磁石と対向する面の厚みを幅中央に向って漸増させたロータ１２の、前記永久磁石と対向する面に図１２（ｂ）に示したように、ニッケル燐１１ａ、銅１１ｂの順にめっきした後、図１２（ｃ）に想像線で示したように、幅中央部分の銅１１ｂ層を所定厚さ水平に取り除く（図１２（ｃ）のハッチング部分）。その後、図１２（ｄ）に示したように、ニッケル燐１１ｃとニッケル１１ｄを順にめっきする。これが第２の本発明に係るロータの製造方法である。
【００３４】
これらの本発明に係るロータの製造方法によれば、上記したような本発明に係る渦電流式減速装置のロータを、複雑な治具を使用することなく、容易に製造することができるようになる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、制動トルクの大幅な低下をきたすことなく、ロータに作用する熱負荷が大きくなっても、ロータの円筒部内面に設けた銅又は銅合金層を含んだ被覆層の劣化損傷寿命が車両走行寿命相当となるように延命させることが可能になる。また、このようなロータを容易に製造することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】永久磁石を使用した軸スライド方式の渦電流式減速装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る渦電流式減速装置のロータの第１実施例を示した要部説明図で、（ａ）はロータにおける磁石と対向する面の幅中央部分の銅層の厚みを薄くしたもの、（ｂ）は幅中央部分の銅層をなくしたものである。
【図３】本発明に係る渦電流式減速装置のロータの第２実施例を示した要部説明図で、図２におけるロータにおける磁石と対向する面の厚みを幅中央に向って漸減させたものである。
【図４】本発明に係る渦電流式減速装置のロータの第３実施例を示した要部説明図で、（ａ）はロータにおける磁石と対向する面の幅中央部分の厚みを、銅層の薄くする厚さだけ凸状に形成したもの、（ｂ）は銅層をなくする厚さだけ凸状に形成したものである。
【図５】本発明に係る渦電流式減速装置のロータの第４実施例を示した要部説明図で、ロータにおける磁石と対向する面の幅中央部分の銅層の厚みを幅中央に向って漸減させたものである。
【図６】（ａ）は渦電流式減速装置におけるロータの円筒部、スイッチ板、永久磁石部分の説明図、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。
【図７】耐久性評価試験の結果を示した図である。
【図８】図２（ｂ）に示した構成の本発明に係る渦電流式減速装置のロータを製造する方法を順を追って説明した図である。
【図９】図３（ｂ）に示した構成の本発明に係る渦電流式減速装置のロータを製造する方法を順を追って説明した図である。
【図１０】図４に示した構成の本発明に係る渦電流式減速装置のロータを製造する方法を順を追って説明した図である。
【図１１】図４のロータにおける永久磁石と対向する面の厚みを幅中央に向かって漸減させたような構成の本発明に係る渦電流式減速装置のロータを製造する方法を順を追って説明した図である。
【図１２】図５に示した構成の本発明に係る渦電流式減速装置のロータを製造する方法を順を追って説明した図である。
【符号の説明】
１      ロータ
１ａ    円筒部
１ａａ  内周面
３ａ    永久磁石
３ｅ    スイッチ板
１１    めっき層
１１ｂ  銅
１２    ロータ
【図１】
0003692939.tif 000002
【図２】
0003692939.tif 000003
【図３】
0003692939.tif 000004
【図４】
0003692939.tif 000005
【図５】
0003692939.tif 000006
【図６】
0003692939.tif 000007
【図７】
0003692939.tif 000008
【図８】
0003692939.tif 000009
【図９】
0003692939.tif 000010
【図１０】
0003692939.tif 000011
【図１１】
0003692939.tif 000012
【図１２】
0003692939.tif 000013