CN1347187A - 涡电流减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涡电流减速装置,通过容量尽可能小的致动器进行非制动与制动的切换。在结合于回转轴的制动鼓7的内部,配设着具有断面呈长方形的内空部的由非磁性体构成的不动的导向筒10,在导向筒10的内空部可正反回转地支承着磁铁支承筒14。在磁铁支承筒14的外周面上,与制动鼓7的内周面相对且极性沿圆周方向相互不同地结合有多个磁铁24。在与导向筒的外筒部10a的各磁铁24相对的部分上分别设置的开口25内,嵌合有强磁性体15。在制动时通过致动器20,使磁铁支承筒14从极性不同的2个磁铁24部分地面向共同的强磁性体15的非制动位置,向各磁铁24分别面向各强磁性体15的制动位置,沿制动鼓7通常的回转方向y回转。

Description

涡电流减速装置

技术领域

本发明涉及主要用于辅助汽车的摩擦制动器的永磁铁式涡电流减速装置。

背景技术

以往的用于辅助汽车的摩擦制动器的电磁式涡电流减速装置，由于涡电流减速装置的形状大且重，因此难以装载到汽车上。而且，由于消耗的电流多，因此需要增强电源电池的容量。如果使用高性能的稀土类永磁铁(下面简称磁铁)，则可使涡电流减速装置的小型、轻量化，不消耗电力且可容易装载到汽车上。

但是，特愿(专利申请)昭63-127696、特愿平2-201820、特愿平3-313563号等所公开的制动鼓型的磁铁式涡电流减速装置以及特愿昭63-314280、特愿平2-201819号等所公开的制动盘型的磁铁式涡电流减速装置，必需通过使磁铁运动而进行非制动与制动的切换。

在制动鼓型的磁铁式涡电流减速装置的场合，在制动鼓内部所配置的磁铁支承筒的外周面上，使磁铁相对于制动鼓的内周面的磁极沿圆周方向相互不同地(N，S，N，S，……)结合。在制动鼓的内周面与磁铁的外面之间，配置与各磁铁的磁极相对的导向筒，该导向筒由具有强磁性体的非磁性体构成。

制动时，强磁性体与磁铁重叠，磁铁的磁场通过强磁性体而在制动鼓之间形成磁性回路。此时，在回转的制动鼓上发生涡电流，产生制动力矩。当解除制动时，磁铁向强磁性体与强磁性体之间移动，磁铁的磁场在强磁性体之间形成短路的磁性回路，磁场基本上不能到达制动鼓。

上述涡电流减速装置的问题是，在将磁铁支承筒从制动位置向非制动位置切换时，由于使磁铁支承筒回转的力较大，因此必需增大致动器(actuator)(液压致动器等)，在汽车上的装载困难。因此，如特愿平2-112026号(制动鼓型)及特愿平2-201817号(制动盘型)所公开的，设置支承磁铁的可动磁铁支承筒或磁铁支承环和不动磁铁支承筒或磁铁支承环，将可动磁铁支承筒或磁铁支承环以磁铁的配置间距作正反转动，由此进行非制动与制动的切换。按照这样的涡电流减速装置，仅使整个磁铁的一半运动即可，因此使可动磁铁支承筒或磁铁支承环回转的力变弱，但从构造方面看部件数量增多，制造成本增高。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供一种涡电流减速装置，可通过操作力尽可能小的致动器来进行非制动与制动的切换。

为解决上述问题，本发明的构造是一种涡电流减速装置，其中装备有结合于回转轴上的制动鼓；配设于该制动鼓的内部的具有断面呈长方形的内空部且由非磁性体构成的不动的导向筒；可正反回转地支承在前述导向筒的内空部的磁铁支承筒；与前述制动鼓的内周面相对且极性沿圆周方向相互不同地结合在前述磁铁支承筒的外周面上的多个磁铁；在与前述导向筒的外筒部的前述各磁铁相对的部分上形成的强磁性体；使前述磁铁支承筒正反回转所用的致动器，其特征是：

在制动时通过前述致动器，使前述磁铁支承筒从非制动位置向制动位置沿与前述制动鼓通常的回转方向相同的方向回转；该非制动位置是极性相互不同的2个磁铁部分地面向共同的强磁性体的位置；该制动位置是各磁铁分别面向各强磁性体的位置。

此外，本发明的构造是一种涡电流减速装置，其中装备有结合于回转轴上的制动圆盘；与该制动圆盘的至少一侧壁相对地配设的具有断面呈长方形的内空部且由非磁性体构成的不动的导向筒；相对于前述导向筒的前述制动圆盘并在侧壁上沿圆周方向等间隔地设置的多个强磁性体；可正反回转地支承在前述导向筒的内空部的磁铁支承环；与前述各强磁性体相对且极性沿圆周方向相互不同地结合在前述磁铁支承环上的多个磁铁；使前述磁铁支承环正反回转所用的致动器，其特征是：在制动时通过前述致动器，使前述磁铁支承环从极性相互不同的2个磁铁部分地面向共同的强磁性体的非制动位置，向各磁铁分别面向各强磁性体的制动位置，沿与前述制动圆盘通常的回转方向相同的方向回转。

附图说明

图1是本发明的涡电流减速装置的侧面断面图。

图2是该涡电流减速装置的正面断面图。

图3是该涡电流减速装置非制动时的正面断面图。

图4是在该涡电流减速装置的致动器内所用的弹簧的侧面图。

图5是在该涡电流减速装置的致动器内所用的弹簧的侧面图。

图6是表示该弹簧的特性的曲线图。

图7是表示在从制动位置向非制动位置切换磁铁支承筒时所必要的致动器的推压力的曲线图。

图8是适用于本发明的其它形式的涡电流减速装置的正面断面图。

图9是该涡电流减速装置的侧面断面图。

图10是该涡电流减速装置非制动时的展开平面断面图。

图11是该涡电流减速装置制动时的展开平面断面图。

具体实施方式

在从非制动位置向制动位置切换磁铁支承筒的场合，与使磁铁支承筒向和制动鼓的回转方向相反的方向回转的情况相比，使磁铁支承筒向与制动鼓的回转方向同向回转时，使磁铁支承筒回转的力可以减小。

[实施例]

如图1、2所示，本发明的涡电流减速装置，具有例如由结合在车辆用变速器的输出回转轴1上的导体构成的制动鼓7、由配设在制动鼓7内部的非磁性体构成的导向筒10、容纳在导向筒10的断面长方形的内空部中的可动磁铁支承筒14。制动鼓7将凸座5的凸缘部5a与停车制动器的制动鼓3的端壁部一起，重合到通过花键嵌合固定于回转轴1上的安装凸缘2上，而且用多个螺钉4与螺母固结。在从凸座5放射状地延伸的多个支承臂(辐条)6上，结合有具备散热片8的制动鼓7的基端。

断面呈长方形的导向筒10，例如将由环状板构成的端壁11与C字形断面的筒体结合而构成。导向筒10通过适当的部件固定到例如变速器的齿轮箱上。在导向筒10的外筒部10a上沿圆周方向等间隔地设置的多个开口25内，分别结合有强磁性体(磁极片)15。最好是，强磁性体15在铸造时铸入导向筒10的铝材中。严格地说，如果从导向筒10的强度方面考虑的话，则只需将结合强磁性体15的外筒部10a作为非磁性体即足够。此外，断面呈长方形的导向筒10的外筒部10a也可以采用特愿平11-250835号及特愿平11-064840号中所提出的将强磁性体与非磁性体(或者弱磁性体)一体地构成的复合材料。

由磁性体构成的可动磁铁支承筒14，在导向筒10的内空部中通过轴承12可正反回转地支承在内筒部10b上。从磁铁支承筒14沿轴向延伸的臂16，经导向筒10的端壁上设置的圆弧形裂缝18a，连接到致动器20的杆上。磁铁支承筒14在外周面上结合有与各强磁性体15相对的磁铁24，其中与强磁性体15相对的极性沿圆周方向相互不同。

使磁铁支承筒14正反回转的致动器20在汽缸18内插入活塞17，划分出端室31、32，结合于活塞17上的杆33从端室32向外部突出。杆34通过销连接到从磁铁支承筒14向导向筒10的外部突出的臂16上。杆33与杆34通过销以不超过预定的弯曲角的方式连接。

在非制动时，如图3所示，在磁铁支承筒14的圆周方向排列的极性相互不同的2个磁铁24，与共同的强磁性体15部分相对。此时，磁铁24在各强磁性体15与磁铁支承筒14之间形成短路的磁性回路w，磁场基本上不会到达制动鼓7上。

在制动时，如图2所示，磁铁支承筒14的各磁铁24分别面向各强磁性体15。磁铁24经强磁性体15而在制动鼓7上产生磁场。当回转的制动鼓7横切磁场时，涡电流流过制动鼓7，在制动鼓7上产生制动力矩。此时，各磁铁24在制动鼓7与磁铁支承筒14之间形成磁性回路z。

如图7中的线72、73所示，当制动鼓7的转速为3600rpm时，在磁铁支承筒14从非制动位置向制动位置回转的场合，将磁铁支承筒14向制动鼓7的回转方向y回转的致动器20的推压力(线73、73a)比将磁铁支承筒14向制动鼓7的回转方向的相反方向回转的推压力(线72、72a)要小，这样就可减小致动器20的容量。这可以通过最近急速发展的动态电磁场解析技术，在制动时由制动鼓7的内部所产生的涡电流会产生阻抗磁场来理解，可以计算使磁铁支承筒14动作的力。也就是说，由于由制动鼓7内产生的涡电流所产生的阻抗磁场与磁铁24产生的磁场相斥，将磁铁支承筒14向制动鼓7的回转方向推压的力起了作用。因此，本发明为了从非制动位置转换到制动位置，使磁铁支承筒14运动的方向与制动鼓7的回转方向y为同一方向。

但是，在上述场合，当将磁铁支承筒14从制动位置向非制动位置切换时，磁铁支承筒14的回转方向成为与制动鼓7的回转方向相反的方向，由于控制装置的故障等，致动器(气压缸等)20使磁铁支承筒14向非制动位置返回的力就不起作用。特别是，在制动鼓7的转速比较低的场合(例如2000rpm以下)，将磁铁支承筒14从制动位置返回到非制动位置的回位力在从制动位置到非制动位置的大约一半的行程中较小。也就是说，制动鼓7非高速回转时，由于磁铁支承筒14不能自动回位，因此最好在致动器20的端室32内设置从制动位置向非制动位置返回的弹簧。在此场合，为了尽量抑制将磁铁支承筒14从非制动位置向制动位置移动的力，特别是弹簧的反弹力，如图4、5所示，最好是在致动器20的端室32或者导向筒10的内空部中容纳回位弹簧35或非线性弹簧36，其中回位弹簧35在从制动位置到非制动位置的大约一半的行程(磁铁离开强磁性体的附近，正确地说根据强磁性体及磁铁的圆周方向的长度及间隔多少有些不同)内施压，而非线性弹簧36在通过从制动位置到非制动位置的大约一半的行程时，弹簧的常数急剧地减小。

如图4所示的弹簧35的与活塞17相接的端部35a的弹簧丝直径较小，而与汽缸18相接的端部的弹簧丝直径较大。如图6中的线62所示，在从制动位置到非制动位置的大约一半的行程中，弹簧35的回位力可作用于致动器20的活塞17上，而当活塞17的行程超过大约一半时，由于在磁铁支承筒14的磁铁24与导向筒10的外筒部10a的强磁性体15之间起作用的阻抗磁场，磁铁支承筒14就受到与回转方向y相反方向的力矩，从而返回到非制动位置。

如图5所示的弹簧36的弹簧丝直径相等，从与活塞17相接的端部36a到与汽缸18相接的端部，弹簧圈的直径逐渐增大。由如图6的线63所示的特性可得知，可以获得从磁铁支承筒14的制动位置向非制动位置顺利的返回的回位。当制动时磁铁24的位置向少许非制动位置一方错动时，在制动鼓7的高速回转区域，磁铁支承筒14可容易从制动位置返回到非制动位置。

图8～11所示的实施例中，涡电流减速装置具有由结合于回转轴42上的左右1对导体构成的制动圆盘43、由配设于制动圆盘43之间的非磁性体构成的不动的导向筒61、可正反回转地支承在导向筒61的内空部的磁铁支承环50。具有导风路43c的制动圆盘43与从凸座43a沿放射方向延伸的多个支承臂43b一体地形成，凸座43a通过花键结合到回转轴42上。

导向筒61与从凸座45a沿放射方向延伸的多个支承臂45b一体地形成，凸座45a通过轴承44支承在回转轴42上。导向筒61通过适当的部件例如固定在变速器的齿轮箱上。多个强磁性体46沿圆周方向等间隔地结合在导向筒61的两侧壁上。磁铁支承环50通过轴承47可转动地支承在导向筒61的内空部中。在磁铁支承环50上配设与各强磁性体46相对的磁铁52。含浸有润滑油的薄滑板54结合在磁铁支承环50的两侧面上，与强磁性体46滑接。

如图9所示，扇形磁铁52配设在磁铁支承环50上，其与各强磁性体46相对且其与强磁性体46相对的极性沿圆周方向相互不同。在磁铁支承环50的外周壁上所形成的部分齿轮58上，啮合着固定于不动的导向筒61上的致动器(电动机)56的小齿轮55，磁铁支承环50只能正反回转磁铁52的一半的齿距p。

非制动时，如图10所示，极性相互不同的2个磁铁52部分地面向共同的强磁性体46，在左右1对的强磁性体46之间产生短路的磁性回路w，不会在制动圆盘43上产生磁场。制动时，如图11所示，当通过电动机56使磁铁支承环50仅回转磁铁52的一半齿距p时，各磁铁52就全部面向各强磁性体46。因此，各磁铁52经过强磁性体46，在制动圆盘43上产生磁场。回转的制动圆盘43横切磁场时，就在制动圆盘43上产生涡电流，制动圆盘43就受到制动力矩。此时，在1对制动圆盘43之间产生磁性回路z。

本实施例中，制动时，通过致动器(电动机)56，使磁铁支承环50从非制动位置向制动位置沿与制动圆盘43的通常的回转方向y同方向的回转。该非制动位置是极性相互不同的2个磁铁52一部分面向共同的强磁性体46的位置，制动位置是各磁铁52分别面向各强磁性体46的位置。

如图8～11所示，涡电流减速装置在左右1对制动圆盘43之间配设导向筒61与磁铁支承环50，但本发明也适用于在1个制动圆盘的单侧或两侧配设导向筒61与磁铁支承环50的涡电流减速装置。在此场合，在与由非磁性体构成的导向筒的制动圆盘相对的侧壁上，多个强磁性体沿圆周方向等间隔设置，在由磁性体构成的磁铁支承环50上支承着磁铁，该磁铁与各强磁性体相对且与强磁性体相对的极性沿圆周方向相互不同。

本发明适用于特开平1-298947号公报所公开的制动圆盘型的涡电流减速装置，也适用于在非制动时向制动体不泄漏磁场的特开平6-38504号公报、特开平2000-116106号公报等所公开的涡电流减速装置。而且，本发明还适用于特愿平8-257521号所公开的具有多个可动磁铁支承筒的涡电流减速装置。作为致动器，除液压致动器外，也可以采用马达致动器(电动机、伺服电机、音圈马达、线性马达等)。

按照本发明，在制动时，通过使磁铁支承筒与制动鼓通常的回转方向同方向地回转，由于可以用比较小的推压力来使磁铁支承筒回转，因此致动器可以小型化，在使用气压致动器的场合可以节省空气消耗量。

在磁铁支承筒返回非制动位置的场合，通过在返回到致动器一方的端室容纳回位力到行程的大约一半为止的能起作用的弹簧，即使在制动鼓的低速回转区域也可以不用向端室供给加压空气，因此通过弹簧的回位力与阻抗磁场引起的回位力，可以使磁铁支承筒返回到非制动位置。

与特愿平2-112026号等所公开的以往的涡电流减速装置相比，构造变得简单，部件数量减少，可以节省制造成本。

Claims (4)

1.一种涡电流减速装置，其中装备有结合于回转轴上的制动鼓；配设于该制动鼓的内部的具有断面呈长方形的内空部且由非磁性体构成的不动的导向筒；可正反回转地支承在前述导向筒的内空部的磁铁支承筒；与前述制动鼓的内周面相对且极性沿圆周方向相互不同地结合在前述磁铁支承筒的外周面上的多个磁铁；在与前述导向筒的外筒部的前述各磁铁相对的部分上形成的强磁性体；使前述磁铁支承筒正反回转所用的致动器，其特征是：

在制动时通过前述致动器，使前述磁铁支承筒从非制动位置向制动位置沿与前述制动鼓通常的回转方向相同的方向回转；该非制动位置是极性相互不同的2个磁铁部分地面向共同的强磁性体的位置；该制动位置是各磁铁分别面向各强磁性体的位置。

2.一种涡电流减速装置，其中装备有结合于回转轴上的制动圆盘；与该制动圆盘的至少一侧壁相对地配设的具有断面呈长方形的内空部且由非磁性体构成的不动的导向筒；相对于前述导向筒的前述制动圆盘并在侧壁上沿圆周方向等间隔地设置的多个强磁性体；可正反回转地支承在前述导向筒的内空部的磁铁支承环；与前述各强磁性体相对且极性沿圆周方向相互不同地结合在前述磁铁支承环上的多个磁铁；使前述磁铁支承环正反回转所用的致动器，其特征是：

在制动时通过前述致动器，使前述磁铁支承环从极性相互不同的2个磁铁部分地面向共同的强磁性体的非制动位置，向各磁铁分别面向各强磁性体的制动位置，沿与前述制动圆盘通常的回转方向相同的方向回转。

3.如权利要求1、2所述的涡电流减速装置，其特征是：将弹簧容纳在前述致动器的内部或者前述导向筒的内空部，其中在非制动时，该弹簧在从制动位置到非制动位置的大约一半的行程中推压前述磁铁支承筒并使其返回。

4.如权利要求1、2所述的涡电流减速装置，其特征是：将弹簧容纳在前述致动器的内部或者前述导向筒的内空部，其中在非制动时，该弹簧在从制动位置到非制动位置的大约一半的行程中以较强的力，而在此后直到全部行程中以较小的力推压前述磁铁支承筒并使其返回。

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