(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータキャリアを介して車体側に固定される励磁コイルと、
車両の動力出力軸に固定されるディスクと、
前記励磁コイルを覆うよう形成されたリターダドラムとを備え、
前記ディスクと前記リターダドラムとが、
重量比でＣ：３．２〜３．８％およびＳｉ：２．３〜３．６％を含有しフェライト基地の球状黒鉛鋳鉄からなる磁性部材を用いて一体に鋳造成形されていることを特徴とする電磁式リターダ装置。
【請求項２】
前記ディスクに、駐車ブレーキ作動時に制動部材が押圧されるブレーキドラムが一体に鋳造成形されていることを特徴とする請求項１記載の電磁式リターダ装置。
【請求項３】
前記ステータキャリアが前記磁性部材によって成形されていることを特徴とする請求項１記載の電磁式リターダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁性部材を用いた電磁式リターダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型車のブレーキシステムにおいて、通常のサービスブレーキの補助として、電磁式リターダ装置が装備されることがある。図５は従来の電磁式リターダ装置の一例を示している。この電磁式リターダ装置１００は、トランスミッションケース１０１等に固定されるステータキャリア１０２と、ステータキャリア１０２に固定された励磁コイル１０３と、車両の動力出力軸１０４に連結部材１０５を介して固定されるディスク１０６と、励磁コイル１０３を覆うよう形成されたリターダドラム１０７と、駐車ブレーキ作動時に制動部材１０８が押圧されるブレーキドラム１０９を備えている。
【０００３】
車両の走行中にリターダ操作スイッチをオンにすると、励磁コイル１０３に発生する磁界中をリターダドラム１０７が回転することにより、電磁誘導作用によってリターダドラム１０７の回転を抑制する力が発生し、動力出力軸１０４が制動されることになる。
【０００４】
このような電磁式リターダ装置１００は、少なくともリターダドラム１０７に強磁性材料を使用する必要があるため、例えば飽和磁化が１９５（ｅｍｕ／ｇ）以上の軟鋼（Ｓ２０ＣあるいはＳ２５Ｃ等のＳＣ材）からなる鋼管や鋼板が使われている。
【０００５】
これに対しブレーキドラム１０９は磁性材料である必要が無いため、例えばＦＣ２５０等の鋳鉄によって鋳造されている。ブレーキドラム１０９は、ボルト１１０によってディスク１０６に締結されている。リターダドラム１０７はディスク１０６に溶接されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電磁式リターダ装置１００は、ディスク１０６とリターダドラム１０７とブレーキドラム１０９などをボルトや溶接によって結合するため、製造に手数がかかり、機械加工しろも大きいことから、コストが高くつくという問題があった。また、溶接部強度の信頼性を確保するために格別な配慮が必要であった。また、リターダドラム１０７に電縫管（溶接管）を用いた場合には、溶接部にビードが形成されることによって周方向の重量配分がアンバランスとなるため、バランスをとるための対策も必要である。
【０００７】
上記の問題を解決するには、ディスク１０６とリターダドラム１０７を鋳造によって一体成形すればよい。しかしリターダドラム１０７に強磁性材料を用いる必要があり、このような強磁性材料は一般に鋳造に適さない。このような事情から、ディスク１０６とリターダドラム１０７を互いに異なる材料によって別々に製造したのち、両者を溶接等によって結合せざるをえなかった。
【０００８】
従ってこの発明の目的は、鋳造に適した磁性部材を用いた電磁式リターダ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁式リターダ装置は、請求項１に記載したように、ステータキャリアを介して車体側に固定される励磁コイルと、車両の動力出力軸に固定されるディスクと、前記励磁コイルを覆うよう形成されたリターダドラムとを備え、前記ディスクと前記リターダドラムとが、重量比でＣ：３．２〜３．８％およびＳｉ：２．３〜３．６％を含有しフェライト基地の球状黒鉛鋳鉄からなる磁性部材を用いて一体に鋳造成形されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明では、ディスクとリターダドラムを鋳造によって最終製品（完成品）に近い形状に一体成形することができるため、いわゆるニアネットシェープ化により、機械加工しろが少なく、溶接も不要である。
【００１２】
片状黒鉛を有する通常の鋳鉄では、黒鉛が破断の通り道となるため強度が低下するが、本発明のような球状黒鉛を有する鋳鉄は靭性が大であり、電磁式リターダ装置のディスクやリターダドラム用として充分な強度を発揮できる。しかも飽和磁束密度が高いため、良好な制動特性を得ることができる。
【００１３】
この発明の好ましい形態では、前記ディスクに、駐車ブレーキ作動時に制動部材が押圧されるブレーキドラムが一体に鋳造成形されている。さらにこの発明の好ましい形態では、リターダドラムの外周面に冷却フィンが一体に鋳造成形されている。
またこの発明の好ましい形態では、前記ステータキャリアが前記磁性部材によって成形されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
図１に示す電磁式リターダ装置１０は、例えば図２に示す車両１１のトランスミッション１２と、動力出力軸としてのプロペラシャフト１３との間に設けられる。
【００１５】
電磁式リターダ装置１０は、車体側に固定されるステータキャリア１５と、ステータキャリア１５に固定された励磁コイル１６と、ディスク１７と、リターダドラム１８と、ブレーキドラム１９等を備えている。ステータキャリア１５は、トランスミッション１２のハウジングあるいはハンドブレーキハウジング等の車体側の部材に固定される。リターダドラム１８は励磁コイル１６を覆うような形状に形成されている。リターダドラム１８の外周面に冷却ファン２０が形成されている。
【００１６】
ディスク１７は、動力出力軸として機能するプロペラシャフト１３に、コンパニオンボルト２６によって締結される。プロペラシャフト１３は、連結部材２７を介してトランスミッション１２の出力軸２８に接続される。エンジンが発生するトルクによってトランスミッション１２の出力軸２８が回転すると、連結部材２７を介してディスク１７が回転するとともに、プロペラシャフト１３が回転することになる。
【００１７】
駐車ブレーキシステムの一部をなすブレーキドラム１９の内側に、ブレーキシューを含む制動部材２９が設けられている。この制動部材２９は、駐車ブレーキ作動時にカム機構あるいはアクチュエータ等の駆動機構によってブレーキドラム１９の内周面に押圧され、摩擦力によってブレーキドラム１９の回転を止めるようになっている。
【００１８】
ディスク１７とリターダドラム１８とブレーキドラム１９と冷却フィン２０は互いに一体に鋳造成形され、ロータユニット３０を構成している。このロータユニット３０が、以下に説明する磁性部材（フェライト基地の球状黒鉛鋳鉄）を用いて一体に鋳造成形されている。また、ステータキャリア１５もこの磁性部材によって成形されている。この磁性部材は、Ｃ：３．２〜３．８％とＳｉ：２．３〜３．６％（いずれも重量比）を含有するものである。ＭｎとＣｕは、いずれも０．５％以下である。
【００１９】
Ｃの含有量が３．２％未満では、鋳造性が悪化し、内部欠陥が発生しやすくなる。Ｃの含有量が３．８％を越えても鋳造性が悪化し、内部欠陥が発生しやすくなる。Ｓｉが２．３％未満では、基地組織中のパーライトが増加し、磁気特性が低下する。Ｓｉが３．６％を越えると、脆化が顕著となり、伸びおよび耐衝撃性が低下する。Ｍｎの含有量が０．５％を越えると、基地組織中のパーライトが増加し、磁気特性が低下する。Ｃｕの含有量が０．５％を越えても、基地組織中のパーライトが増加し、磁気特性が低下する。
【００２０】
［実施例１］
この実施例の磁性部材（球状黒鉛鋳鉄：ＦＣＤ−ＨＭ）の化学成分は、重量比率（％）でＣ：３．１９、Ｓｉ：３．５９、Ｍｎ：０．３６、Ｐ：０．０２１、Ｓ：０．０１２、Ｎｉ：０．０２、Ｃｒ：０．０５、Ｍｏ：０．０２、Ｃｕ：０．１９、Ｍｇ：０．０３４、残部がＦｅである。鋳造後の熱処理は行わない（as castと称す）。
【００２１】
実施例１の磁性部材の機械的性質は、引張り強さ：５５４ＭＰａ、伸び：１４％、ＴＰ硬度：１９２ＨＢであった。飽和磁化は１９３．７〜１９５ｅｍｕ／ｇであった。
【００２２】
図３は、実施例１の球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ−ＨＭ）４０の金属組織を１００倍に拡大した顕微鏡写真に基いて描いた模式図であり、図中の黒い球状の部分が黒鉛の粒４１である。黒鉛以外の大部分はフェライト４２である。この磁性部材は強磁性を有し、しかも鋳造に適している。
【００２３】
［実施例２］
本実施例の磁性部材（球状黒鉛鋳鉄：ＦＣＤ５００Ｒ）の化学成分（％）は、Ｃ：３．８０、Ｓｉ：２．７７、Ｍｎ：０．３６、Ｐ：０．０２３、Ｓ：０．０１、Ｎｉ：０．０２、Ｃｒ：０．０５、Ｍｏ：０．０２、Ｃｕ：０．２２、Ｍｇ：０．０３２、残部がＦｅである。鋳造後の熱処理として、フェライト化焼鈍を行った。フェライト化焼鈍は、８８０℃で２時間加熱後、４８０℃で１時間保持し、そののち大気中で放冷した。
【００２４】
こうして得られた磁性部材は、フェライト率：９８．５％、球状化率：９３．１〜９４．５％、顕微鏡観察下での黒鉛粒数が２２８．５個／ｍｍ２であった。この磁性部材の機械的性質は引張り強さ：４６２ＭＰａ、伸び：１３％、ＴＰ硬度：１５６ＨＢ、飽和磁化は１９６．２〜１９７．５ｅｍｕ／ｇであり、強磁性を有し、しかも鋳造に適していた。
【００２５】
［実施例３］
本実施例の磁性部材（球状黒鉛鋳鉄：ＦＣＤーＨ）の化学成分（％）は、Ｃ：３．４５、Ｓｉ：３．４０、Ｍｎ：０．３３、Ｐ：０．０３２、Ｓ：０．０１、Ｎｉ：０．０３、Ｃｒ：０．０５、Ｍｏ：０．０３、Ｃｕ：０．１６、Ｍｇ：０．０３２、残部がＦｅである。この磁性部材の機械的性質は、引張り強さ：５１６ＭＰａ、伸び：１６％、ＴＰ硬度：１７０ＨＢ、飽和磁化が１９５．８ｅｍｕ／ｇであった。この磁性部材は強磁性を有し、しかも鋳造に適していた。
【００２６】
［実施例４］
本実施例の磁性部材（球状黒鉛鋳鉄：ＦＣＤーＨＳ）の化学成分（％）は、Ｃ：３．２９、Ｓｉ：３．３８、Ｍｎ：０．３４、Ｐ：０．０３２、Ｓ：０．００９、Ｎｉ：０．０３、Ｃｒ：０．０５、Ｍｏ：０．３３、Ｃｕ：０．１６、Ｍｇ：０．０３３、残部がＦｅである。この実施例の磁性部材の機械的性質は、引張り強さ：５２６ＭＰａ、伸び：１０％、ＴＰ硬度：１８７ＨＢ、飽和磁化が１９５．７ｅｍｕ／ｇであった。この磁性部材は強磁性を有し、かつ、鋳造に適していた。
【００２７】
［比較例１］
比較例１は軟鋼（Ｓ２５Ｃ）であり、化学成分（％）はＣ：０．２２〜０．２８、Ｓｉ：０．１５〜０．３５、Ｍｎ：０．３０〜０．６０、Ｐ：０．０３０以下、Ｓ：０．０３５以下、Ｎｉ：０．２０以下、Ｃｒ：０．２０以下、Ｃｕ：０．３０以下、残部がＦｅである。
【００２８】
比較例１の機械的性質は、引張り強さ：４７９ＭＰａ、伸び：３３％、ＴＰ硬度：１３７ＨＢである。飽和磁化は２０３．６ｅｍｕ／ｇと高い値を示す。
【００２９】
［比較例２］
比較例２は球状黒鉛鋳鉄の一般材（ＦＣＤ５００）であり、化学成分（％）はＣ：３．７１、Ｓｉ：２．５８、Ｍｎ：０．３９、Ｐ：０．０４５、Ｓ：０．００７、Ｎｉ：０．０３、Ｃｒ：０．１０、Ｍｏ：０．０４、Ｃｕ：０．２７、Ｍｇ：０．０３８、残部がＦｅである。
この比較例の機械的性質は、引張り強さ：６８２ＭＰａ、伸び：８％、ＴＰ硬度：２１７ＨＢである。飽和磁化は１９０．７ｅｍｕ／ｇと低いものであった。
【００３０】
［比較例３］
比較例３は球状黒鉛鋳鉄の一般材（ＦＣＤ７００）であり、化学成分（％）はＣ：３．７０、Ｓｉ：１．９８、Ｍｎ：０．４４、Ｐ：０．０３３、Ｓ：０．００９、Ｎｉ：０．０３、Ｃｒ：０．０５、Ｍｏ：０．０２、Ｃｕ：０．８２、Ｍｇ：０．０３２、残部がＦｅである。
比較例３の機械的性質は、引張り強さ：７８４ＭＰａ、伸び：４％、ＴＰ硬度：２５５ＨＢである。飽和磁化は１８７．６ｅｍｕ／ｇと低いものであった。
【００３１】
［比較例４］
比較例４は球状黒鉛鋳鉄の一般材（ＦＣＤ５００Ｒ）であり、化学成分（％）は前述の実施例２と同じであるが、鋳造後の熱処理を行わない材料“as cast”である。この比較例はフェライト率：７９．０％、球状化率：９４．８〜８６．７％、顕微鏡観察下での黒鉛粒数は１７２．３個／ｍｍ２であった。また、機械的性質は、引張り強さ：５６６ＭＰａ、伸び：１２％、ＴＰ硬度：１７９ＨＢである。飽和磁化は１９１．７ｅｍｕ／ｇであり、強磁性は有していなかった。
【００３２】
なお、図４に示す第２の実施形態のように、ディスク１７とリターダドラム１８とを一体に有するロータユニット３０′を鋳造成形し、このロータユニット３０′とは別体に製作されたブレーキドラム１９を、ボルト等の締結用部品５０によってロータユニット３０′に結合してもよい。
【００３３】
また本発明の鋳物製品用磁性部材は、車両のプロペラシャフトの軸線方向中間部に設ける電磁式リターダ装置に適用することもできるし、デファレンシャルギヤとプロペラシャフトとの間に設ける電磁式リターダ装置に適用することもできる。さらには、本発明の鋳物製品用磁性部材を電磁式リターダ装置以外の用途に使うこともできる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、強磁性を有する磁性部材によって一体に鋳造成形されたディスクとリターダドラムを有する電磁式リターダ装置を提供することができる。
請求項２に記載した発明によれば、ブレーキドラムとディスクおよびリターダドラムを一体に鋳造成形することができるため、電磁式リターダ装置の製造がさらに容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態を示す電磁式リターダ装置の断面図。
【図２】  電磁式リターダ装置を備えた車両を模式的に示す側面図。
【図３】  本発明の鋳物製品用磁性部材の一例の表面を１００倍に拡大して示す模式図。
【図４】  本発明の第２の実施形態を示す電磁式リターダ装置の一部の断面図。
【図５】  従来の電磁式リターダ装置の一部を示す断面図。
【符号の説明】
１０…電磁式リターダ装置
１５…ステータキャリア
１６…励磁コイル
１７…ディスク
１８…リターダドラム
１９…ブレーキドラム
４０…フェライト基地の球状黒鉛鋳鉄
【図１】
0003859509.tif 000002
【図２】
0003859509.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003859509.tif 000005
【図５】
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