JP2003264975A

JP2003264975A - 電磁式リターダ

Info

Publication number: JP2003264975A
Application number: JP2002061592A
Authority: JP
Inventors: Yukinari Mochida; 幸成望田; Tadahiro Mitsuta; 格広光田
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却能力の高い冷却フィンをもった電磁式リ
ターダを提供すること、また、製作コストを抑えた冷却
フィンの製作が可能な電磁式リターダを提供すること。【解決手段】車軸から伝わる回転を回転増速機構を介
して回転子に伝え、高速回転するその回転子内に励磁ユ
ニットが固定して対向配置されたものであって、回転子
１７が、その円筒部外周面に、回転軸方向と平行または
任意の角度をもって形成された複数の横溝３３Ａと、回
転円周方向に形成された複数の縦溝３３Ｂとを交差させ
て形成された冷却フィン３３を有する電磁式リターダ１
０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トレーラなどの被
牽引車両の補助制動装置である電磁式リターダに関し、
特に制動時に高温となる回転子の冷却を効果的に行うよ
うにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車で長い下り坂を走行する場合、デ
ィスクブレーキなどの機械的制動装置は、摩擦熱による
ブレーキパッドの変質やブレーキオイルの発泡などによ
ってブレーキの利きが悪くなるおそれがある。そのた
め、ブレーキをかけ続けなければならないところでは、
一般的にエンジンブレーキを使用してスピードを抑えこ
とが行われている。ところがトレーラなどの牽引車両で
は、エンジンブレーキが被牽引車両側に直接作用しない
ので、走行を安定させるためにも被牽引車両側のブレー
キをかけ続けなければならなかった。

【０００３】そうしたことから、従来から被牽引車両に
おけるエンジンブレーキの代替手段として、電磁式リタ
ーダが抑速装置として開発・利用されてきている。電磁
式リターダは、円筒形状の回転子がタイヤの回転を受け
て高速回転するように取り付けられ、そうした回転子内
にエアギャップを介し、コイルの巻かれた励磁極が固定
して配置されている。そして、ブレーキが必要な場合に
コイルに電流が流され、励磁極が励磁され、これにより
回転する回転子に渦電流が発生して、電気エネルギを熱
エネルギに変換して制動力を起こしている。

【０００４】ところが電磁式リターダは、制動時の渦電
流損に伴う熱が回転子に発生するため、長時間使用され
続けて温度が上昇すると、電気・磁気特性が悪化して制
動能力を低下させ、更には高速回転する回転子の寿命を
縮めたり、破損につながるという問題があった。そのた
め、電磁式リターダでは回転子に発生する熱を適切に放
散させることが重要であり、従来から回転子に冷却フィ
ンを設けて放熱面積を増やした空冷が行われている。

【０００５】そうした冷却フィンの従来例としては、例
えば図５乃至図７に示すものが挙げられる。図５乃至図
７は、各形状の冷却フィンをもった回転子を示した図で
ある。そこで具体的には、円筒形をした円筒部外周面
に、図５の回転子１００では円周方向に沿って等間隔に
フィン１０１が形成され、図６の回転子１１０では軸方
向に沿って等間隔にフィン１１１が形成され、また図７
の回転子１２０では所定の角度傾斜して等間隔にフィン
１２１が形成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電磁式
リターダの回転子については、図５乃至図７に挙げた冷
却フィンの他にも様々な形で形成されたものが提案され
ているが、冷却能力の向上、製作の容易性の面から更に
改善の余地があった。回転子の熱を放散させる冷却能力
は、熱を奪う空気の流れに大きく影響するが、その空気
の流れは冷却フィンの形状によって左右され、図５乃至
図７の各形状の冷却フィンについて比較してみると次の
ような関係が見られた。

【０００７】すなわち図５に示す冷却フィン１０１は、
回転方向に形成されているため空気が滞留し易く、その
ため放熱が行われ難くなっている。そして、図６に示す
冷却フィン１１１は、空気が左右両側から中央に流れて
衝突し、半径方向に排出される比較的放熱効果が高いも
のである。更に、図７の冷却フィンは、空気が一方から
入って他方へと抜け出ており、この中では最も回転子の
熱を奪う冷却能力が高いものであった。ところが、冷却
能力にはこうした関係が見られる一方で、冷却フィンの
製作に関しては、冷却能力とは逆に図５に示す冷却フィ
ンの製作が最も易しく、順に図６及び図７と製作が比較
的困難であった。

【０００８】従って、図７に示す冷却フィンより更に冷
却能力を高めようと考える場合、形状が複雑になれば機
械加工ができないことが予想され、そうするとフィン部
分の切削を１つずつ行わなければならなくなり、加工の
手間や製作コストの増加につながることになる。その
際、鋳物で回転子を製作すれば複雑な形状のフィンも容
易につくることができるが、鋳物自体の磁気特性の悪さ
からかえって制動性能を低下させてしまう。よって、よ
り高い冷却能力をもった冷却フィンを回転子に形成する
に当たり、回転子は磁気特性の良い金属材料を用いて製
作することが好ましく、その冷却フィンは製作コストを
抑えることができるものであることが要求される。

【０００９】そこで本発明はかかる点を考慮し、冷却能
力の高い冷却フィンをもった電磁式リターダを提供する
ことを目的とする。また、製作コストを抑えた冷却フィ
ンの製作が可能な電磁式リターダを提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電磁式リターダ
は、車軸から伝わる回転を回転増速機構を介して回転子
に伝え、高速回転するその回転子内に励磁ユニットが固
定して対向配置されたものであって、前記回転子が、そ
の円筒部外周面に、回転軸方向と平行または任意の角度
をもって形成された複数の横溝と、回転円周方向に形成
された複数の縦溝とを交差させてなる冷却フィンを有す
ることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の電磁式リターダは、前記回
転子が、前記縦溝の幅が前記横溝の幅よりも狭く形成さ
れたものであることを特徴とする。更に、本発明の電磁
式リターダは、前記回転子が、前記複数の横溝が全て同
一幅及び同一深さで形成され、前記複数の縦溝が全て同
一幅及び同一深さで形成されたものであることを特徴と
する。

【００１２】よって、本発明によれば、横溝を通る空気
の流れ発生させるとともに、その空気が縦溝に流れて、
表面積の大きくなった冷却フィンからより多くの熱を奪
うことができる。また、そのとき縦溝を流れる空気は横
溝を流れる空気とぶつかって攪乱が生じるので、滞留す
ることなく効率よく熱を奪って放散されることになり、
放熱効果が高めらる。そして、こうした冷却フィンは、
横溝を歯切工具であるホブを転用することによって機械
加工が容易に行うことができるので、製作コストを抑え
ることが可能である。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る電磁式リター
ダの一実施形態ついて、図面を参照して以下に説明す
る。図１は、トレーラに設けられた電磁式リターダの一
実施形態を示した断面図であるが、図示した被牽引車両
の足まわりは左右対称に構成されているため、同一の符
号を付して片側のみを示して説明する。被牽引車両の足
まわりは、不図示のリーフスプリングを介したアクスル
軸によって車体１に支持されている。具体的には、電磁
式リターダ１０を内設した連結枠２から車軸支持パイプ
３が左右に伸び、その車軸支持パイプ３に対し、車軸４
に固定されたドラム５が軸受６を介して回転可能に取り
付けられている。そして、タイヤ７がそのドラム５に対
してホイール８によって取り付けられ、走行によるタイ
ヤ７の回転が、ドラム５から車軸４を介して連結枠２内
の電磁式リターダ１０へと伝えられるようになってい
る。

【００１４】次に、図２は、電磁式リターダ１０を一部
断面で示した図である。電磁式リターダ１０は、ハウジ
ング１１が取付ブラケット１２によって連結枠２内に固
定され、そのハウジング１１内には、軸受１３によって
キャリア１４が回転可能に挿入されている。そして、そ
のキャリア１４には同軸上に車軸４が連結され、タイヤ
７の回転が伝わるようになっている。また、キャリア１
４には、回転子１７へ回転を増速させて伝達するための
回転増速機構１５が連結されている。回転増速機構１５
は、ハウジング１１の内周面にリングギヤ２１が固定さ
れ、リングギヤ２１の内側にはキャリア１４に回転支持
された複数のピニオンギヤ２２，２２…が噛合し、更に
これら複数のピニオンギヤ２２，２２…に噛合してサン
ギヤ２３が中心に設けられている。回転増速機構１５
は、こうしたリングギヤ２１、ピニオンギヤ２２，２２
…及びサンギヤ２３によって構成された遊星歯車機構で
ある。

【００１５】そして、高速回転を出力するサンギヤ２３
には、同軸上にシャフト１６が固定されており、更にそ
のシャフト１６には、回転子１７がやはり同軸上に連結
されている。一方、ハウジング１１には、図２に示すよ
うに支持管１９がフランジ部分で固定され、回転子１７
に連結されたシャフト１６がそこを貫き、軸受２０によ
って回転支持されている。そして、支持管１９には励磁
極３６，３６…が放射状に固定され、各励磁極３６，３
６…に励磁コイル３７，３７…が巻回された励磁ユニッ
ト１８が構成されている。励磁極３６，３６…は、その
上端面と回転円筒部３２の内周面との間に僅かなエアギ
ャップが設けられている。

【００１６】回転子１７は、シャフト１６に連結された
中心のボス部３０から放射状にのびたスポーク部３１に
回転円筒部３２が連続し、その回転円筒部３２内に前述
したように励磁ユニット１８が固定配置されている。本
実施形態の電磁式リターダ１０は、この回転子１７に特
徴を有し、特に回転円筒部３２の外周面に形成された冷
却フィン３３の形状に特徴を有している。ここで図３
は、回転子１７の表面を一部切り取って平面的に表した
図である。

【００１７】冷却フィン３３は、回転子１７の円周面
に、回転軸の方向に対して所定角度のねじれ角をもって
形成された複数の横溝３３Ａと、更に円周方向に沿って
形成された複数の縦溝３３Ｂとから、図示するように平
行四辺形の突起が複数配列してなるものである。そし
て、冷却フィン３３を形成するための横溝３３Ａは、等
間隔かつ同一深さで形成されるが、その加工には歯車の
製作で用いられている歯切工具であるホブを転用するこ
とが可能である。

【００１８】そこで、冷却フィン３３の製作に当たって
は、所定の肉厚をもった回転子１７の回転円筒部３２外
周面に切削加工が施されるが、先ずホブ切りによっては
すば歯車を工作するように横溝３３Ａ、すなわち従来例
で挙げた図７に示す傾斜した歯が形成される。そして、
横溝３３Ａの形成後、削り出されたその歯には、更に縦
溝３３Ｂが切られて冷却フィン３３が形成される。縦溝
３３Ｂは、回転子１７を回転させながら切削工具を当て
て、横溝３３Ａと同じ深さで、かつ軸方向に等間隔に形
成される。

【００１９】ところで、冷却フィン３３を形成する横溝
３３Ａと縦溝３３Ｂとは、その幅が縦溝３３Ｂの方が狭
くなっている。これは、横溝３３Ａに空気が流れやすく
するためであり、また横溝３３Ａと縦溝３３Ｂとを交差
させたことによって冷却フィンの表面積は格段に増加す
るが、その一方で円筒部３２側から冷却フィン３３への
熱の伝達量が減ってしまうことを考慮したためである。
ここで、図７に示す従来例の冷却フィン１２１と比較し
たところ、同じサイズの回転子表面に形成された冷却フ
ィンは、その表面積が、縦溝３３Ｂを形成したことによ
って約１．６倍にも増えた。一方で、熱の伝達量は縦溝
３３Ｂ分だけ減ることになるが、それでも冷却効果は向
上し、何ら問題のない程度であった。

【００２０】続いて、本実施形態の電磁式リターダにつ
いて、その作用を説明する。こうした電磁式リターダ１
０では、励磁コイル３７，３７…に発生した磁束は励磁
極３６，３６…からエアギャップを通って回転する回転
子１７へ入って磁束ループが形成される。回転子１７
は、鉄等を主体とする導電性材料が用いられているため
起電力に比例する渦電流が発生し、回転子１７の渦電流
によって、タイヤ７の回転に対向するトルクが生じて制
動力として作用する。ところで、タイヤ７の回転は、車
軸４を介して回転増速機構１５へと伝えられ、更にその
回転増速機構１５によって回転子１７に高速回転で伝達
される。そのため回転子１７の回転円筒部３２は、制動
時に発生した渦電流によって加熱されて５００℃以上も
の高温になる。

【００２１】そこで、高温になった回転子１７は、走行
時に当たる風によって空冷が行われる。電磁式リターダ
１０を支持する連結枠２は網目構造であるため、トレー
ラが走行すれば回転子１７に風が当たるようになってい
るからである。そして、冷却フィン３３によって表面積
が増えた回転子１７は、発生した熱が効率良く放散され
て冷却される。このとき回転子１７の外周表面では、図
３に示すように横溝３３Ａに沿った空気の流れが発生
し、更にその横溝３３Ａを通る空気が縦溝３３Ｂから漏
れ出ていると考えられる。

【００２２】こうして本実施形態では、流れの良い横溝
３３Ａを通る空気の流れ発生させるとともに、その空気
が縦溝３３Ｂに流れて、表面積の大きくなった冷却フィ
ン３３からより多くの熱を奪うことができるようになっ
た。また、このとき縦溝３３Ｂを流れる空気には横溝３
３Ａを流れる空気とぶつかって攪乱が生じるので、滞留
することなく効率よく熱を奪って放散されることにな
り、この点でも放熱効果が高めらることとなった。

【００２３】よって、本実施形態の電磁式リターダ１０
は、冷却フィン３３の冷却効果向上により制動能力低下
を防止し、回転子１７の温度上昇のために限られていた
制動時間を従来に比べて伸ばすことが可能になった。そ
して更に、本実施形態では、こうした冷却効果の高い冷
却フィンの製作に当たり、歯切工具であるホブを転用す
ることによって機械加工が容易に行うことができるの
で、製作コストを抑えることが可能となった。

【００２４】ところで、前記実施形態では、横溝３３Ａ
を回転子１７の回転軸に対して角度をつけて形成した
が、その角度はある値に限定されず任意に設計できるも
のである。そのため、例えば図４に示すように、横溝を
回転軸に平行に形成したものであってもよい。図４は、
冷却フィンの別例を示す回転子の一部を示す図であり、
前記実施形態と同じ構成については同符号を付しいる。
冷却フィン３４は、回転子１７の円周面に、回転軸と平
行な複数の横溝３４Ａと、更に円周方向に沿って形成さ
れた複数の縦溝３４Ｂとから、図示するように複数の矩
形突起が配列してなるものである。そして、冷却フィン
３４を形成するための横溝３４Ａは、等間隔でかつ同一
深さであるが、この加工でも歯車の製作で用いられてい
る歯切工具であるホブを転用する。

【００２５】そこで、冷却フィン３４の製作に当たって
は、所定の肉厚をもった回転子１７の回転円筒部３２外
周面に切削加工が施されるが、先ずホブ切りによっては
平歯車を工作するように横溝３４Ａ、すなわち従来例で
挙げた図５に示す歯が形成される。そして、横溝３４Ａ
の形成後、削り出されたその歯には、更に縦溝３４Ｂが
切られて冷却フィン３４が形成される。縦溝３４Ｂは、
回転子１７を回転させながら切削工具を当てて、横溝３
４Ａと同じ深さで、かつ軸方向に等間隔に形成される。

【００２６】こうした冷却フィン３４を形成する横溝３
４Ａと縦溝３４Ｂとは、本例でも幅が縦溝３４Ｂの方が
狭くなっている。横溝３４Ａに空気が流れやすくするた
めであり、また冷却フィン３４の表面積増加の一方で円
筒部３２側から冷却フィン３４への熱の伝達量が減って
しまうことを考慮したためである。よって、冷却フィン
の表面積は、従来のものに比べて格段に増えた一方で、
熱の伝達量は縦溝３４Ｂ分だけ減ることになるが、それ
でも冷却効果は向上し、何ら問題のない程度であった。

【００２７】そこで、本実施形態の電磁式リターダによ
れば、回転する回転子１７の外周表面では、図４に示す
ように横溝３４Ａに沿った空気の流れが発生し、左右両
側から中央に空気が流れて衝突して半径方向に排出され
るとともに、その横溝３４Ａを通る空気が縦溝３４Ｂか
ら漏れ出ていると考えられる。こうして本実施形態で
は、横溝３４Ａを通る空気の流れ発生させるとともに、
その空気が縦溝３４Ｂに流れて、表面積の大きくなった
冷却フィン３４からより多くの熱を奪うことができるよ
うになった。また、そのとき縦溝３４Ｂを流れる空気は
横溝を流れる空気とぶつかって攪乱が生じるので、滞留
することなく効率よく熱を奪って放散されることにな
り、この点でも放熱効果が高めらることとなった。

【００２８】よって、本例の冷却フィン３４を採用した
電磁式リターダ１０でも、冷却効果の向上により制動能
力低下を防止し、回転子１７の温度上昇のために限られ
ていた制動時間を従来に比べて伸ばすことが可能になっ
た。そして更に、本実施形態では、こうした冷却効果の
高い冷却フィンの製作に当たり、歯切工具であるホブを
転用することによって機械加工が容易に行うことができ
るので、製作コストを抑えることが可能となった。

【００２９】以上、電磁式リターダについて一実施形態
を示して説明したが、本発明はこれに限定されることな
く、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能であ
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、回転子が、その円筒部外周面
に、回転軸方向と平行または任意の角度をもって形成さ
れた複数の横溝と、回転円周方向に形成された複数の縦
溝とを交差させて形成された冷却フィンを有する構成と
したので、冷却能力の高い冷却フィンをもった電磁式リ
ターダを提供すること、また、製作コストを抑えた冷却
フィンの製作が可能な電磁式リターダを提供することが
可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】トレーラに設けられた電磁式リターダの一実施
形態を示した断面図である。

【図２】電磁式リターダを一部断面で示した図である。

【図３】回転子の表面を一部切り取って平面的に表した
図である。

【図４】冷却フィンの別例を示す回転子の一部を示す図
である。

【図５】円周方向に冷却フィンが形成された従来の回転
子を示す図である。

【図６】回転軸方向に冷却フィンが形成された従来の回
転子を示す図である。

【図７】回転軸方向に対して傾斜して冷却フィンが形成
された従来の回転子を示す図である。

【符号の説明】

１０電磁式リターダ１５回転増速機構１７回転子１８励磁ユニット３２回転円筒部３３冷却フィン３３Ａ横溝３３Ｂ縦溝３６励磁極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車軸から伝わる回転を回転増速機構を介
して回転子に伝え、高速回転するその回転子内に励磁ユ
ニットが固定して対向配置された電磁式リターダにおい
て、前記回転子は、その円筒部外周面に、回転軸方向と平行
または任意の角度をもって形成された複数の横溝と、回
転円周方向に形成された複数の縦溝とを交差させてなる
冷却フィンを有することを特徴とする電磁式リターダ。
【請求項２】請求項１に記載する電磁式リターダにお
いて、前記回転子は、前記縦溝の幅が前記横溝の幅よりも狭く
形成されたものであることを特徴とする電磁式リター
ダ。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載する電磁式
リターダにおいて、前記回転子は、前記複数の横溝が全て同一幅及び同一深
さで形成され、前記複数の縦溝が全て同一幅及び同一深
さで形成されたものであることを特徴とする電磁式リタ
ーダ。