JP2004040925A - 渦電流式減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、かつ組み立て作業性に優れた渦電流式減速装置を提供する。
【解決手段】回転軸１に連結された制動ドラム３と、その制動ドラム３の内側で固定側に接続された環状電磁石体６とを備え、上記環状電磁石体６は、複数の電磁石７を環状に連結して形成され、上記電磁石７は、鉄心１０と電磁コイル１１とを有し、鉄心１０は、中心が制動ドラム３の周方向に略沿ったコア部１３を備え、上記コア部１３の外周に、予めコイル状に巻かれた電磁コイル１１をコア部１３の他端側から嵌め込み可能としたものである。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に大型車両において補助ブレーキとして使用される渦電流式減速装置に係り、特に、電磁石を用いた渦電流式減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トラック等の大型車両では一般に、補助ブレーキとして渦電流式減速装置（リターダ）が使用されている。
【０００３】
渦電流式減速装置には、制動力を発生させる磁力を供給するための磁石として永久磁石を用いるタイプと、電磁石を用いるタイプとがある。
【０００４】
永久磁石を用いるタイプは、複数の永久磁石を周方向に支持した磁石支持筒を液圧シリンダ等のアクチュエータにより回動させるなどして作動位置と非作動位置（制動位置と非制動位置）とを切り換える必要がある。これに対して、電磁石を用いるタイプは電磁石の電磁コイルへの通電・非通電を切り換えることで作動・非作動を切り換えることができるため、アクチュエータを必要としないというメリットがある。
【０００５】
図１０を用いて、電磁石を用いた渦電流式減速装置の一例を説明する。
【０００６】
図１０（ａ）は部分正面図であり、図１０（ｂ）は上半分を示す側面断面図である。
【０００７】
図に示すように、車両の回転軸（例えばプロペラシャフト）５０に円筒状の制動ドラム５１が連結される。制動ドラム５１の内側にはミッションケース（図示せず）等の固定側に接続された円筒状のヨーク５２が配置され、そのヨーク５２の外周部に複数の電磁石５３が周方向に等間隔を隔てて配置される。
【０００８】
電磁石５３は、ヨーク５２の外周部に放射状に設けられたコア（磁心）５５と、そのコア５５の径方向外側端部に配置され、コア５５よりも制動ドラム５１の周方向両側及び軸方向両側に突出した磁極片５６と、コア５５の外周に巻回された電磁コイル５７とからなる。磁極片５６とコア５５とはボルト５９によりヨーク５２と一体に固定される。
【０００９】
各電磁石５３は、その電磁コイル５７に通電したときに磁化される各磁極片５６の極性が交互に異なるように設けられる。
【００１０】
制動時には各電磁石５３の電磁コイル５７に通電され、コア５５及び磁極片５６が磁化される。そして、Ｎ極に磁化された磁極片５６からの磁束が制動ドラム５１の内部を通って隣接するＳ極に磁化された磁極片５６へと入り、コア５５及びヨーク５２を通って再びＮ極に磁化された磁極片５６へと戻る。従って、隣接する二つの電磁石５３と、制動ドラム５１と、ヨーク５２との間に図中点線で示す磁気回路ｗが形成される。回転する制動ドラム５１がこの磁気回路ｗを横切ることによって制動ドラム５１内部に渦電流が発生し、制動力が発生する。
【００１１】
非制動時には、電磁石５３の電磁コイル５７への電流は遮断され、コア５５及び磁極片５６は磁化されない。従って、制動ドラム５１に磁束は作用せず、当然、制動力も発生しない。
【００１２】
ところで、近年では部品点数低減の目的から、ヨーク５２、コア５５及び磁極片５６を一体化した渦電流式減速装置が提案されている。
【００１３】
図１１及び図１２を用いて、その渦電流式減速装置を説明する。
【００１４】
図１１に示す渦電流式減速装置は、本出願人が特開２００２−９５２３５号公報で開示しているものである。
【００１５】
図示するように、この渦電流式減速装置の電磁石６０は、環状の鉄心６１と電磁コイル６２とで構成される。鉄心６１は、図１０の渦電流式減速装置のヨーク５２に相当する環状部６３と、その環状部６３から径方向外方に突出し、外周部に電磁コイル６２が巻回されるコア部６４と、コア部６４の径方向外側端部に形成され、コア部６４より制動ドラム５１の周方向両側に突出した磁極片６５とを備えている。鉄心６１は、環状部６３、コア部６４及び磁極片６５が全て一体的に形成された電磁鋼板６１ａを複数枚積層して形成される。鉄心６１は、ボルト６７により固定側に接続された環状の支持部材６８に取り付けられる。
【００１６】
次に、図１２に示す渦電流式減速装置は、本出願人が特開２００２−１０１６３７号公報で開示しているものである。
【００１７】
図示するように、この渦電流式減速装置の電磁石７０は、環状の鉄心７１と電磁コイル７２とで構成される。鉄心７１は、制動ドラム５１の周方向に沿うように延び、外周部に電磁コイル７２が巻回された複数のコア部７３と、各コア部７３間に形成され、コア部７３より径方向外方に突出した磁極片７５とを備えている。鉄心７１はコア部７３及び磁極片７５が一体的に形成された電磁鋼板７１ａを積層して構成される。
【００１８】
これら図１１及び図１２に示す渦電流式減速装置において、電磁石６０，７０の電磁コイル６２，７２に通電すると、それぞれ点線で示す磁気回路ｗが発生し制動ドラム５１に制動力が作用する。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１１及び図１２に示した渦電流式減速装置では、電磁コイル６２，７２を巻回するコア部６４，７３の両端部が、コア部６４，７３よりも外側に突出しているため、コア部６４，７３に予めコイル状に形成した電磁コイルを嵌め込むことができなかった。
【００２０】
このため、これら渦電流式減速装置を組み立てる際には、鉄心６１，７１の各コア部６４，７３の外周部に導線を巻き付けて一つずつ電磁コイル６２，７２を形成しなければならず、組み立て作業性が悪かった。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、部品点数が少なく、かつ組み立て作業性に優れた渦電流式減速装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、回転軸に連結された制動ドラムと、その制動ドラムの内側で固定側に接続された環状電磁石体とを備え、その環状電磁石体は複数の電磁石を環状に連結して形成され、電磁石は鉄心と電磁コイルとを有し、上記鉄心は、中心が上記制動ドラムの周方向に略沿ったコア部を備え、上記コア部の外周に、予めコイル状に巻かれた電磁コイルをコア部の他端側から嵌め込み可能としたものである。
【００２３】
ここで、上記制動ドラムの内側で固定側に接続された支持部材を備え、上記環状電磁石体を構成する上記複数の電磁石が上記支持部材に取り付けられるようにしても良い。
【００２４】
また、上記電磁石の上記鉄心は上記コア部の一端に一体的に形成されコア部より径方向外方に突出した第１連結部と、上記コア部の一端に一体的に形成されコア部より径方向内方に突出した第２連結部と、上記第１連結部と第２連結部との間に形成された凹部と、上記コア部の他端に一体的に突出形成された第３連結部とを有し、上記各電磁石の上記第１連結部、第２連結部及び第３連結部が上記支持部材に対して固定され、その固定状態において、相隣接する電磁石の一方の電磁石の上記第３連結部が他方の電磁石の上記凹部内に挿入され、両方の電磁石の上記第１連結部及び第２連結部が一方の電磁石の上記コア部外周に配置された上記電磁コイルを挟むように位置されるようにしても良い。
【００２５】
また、上記鉄心を電磁鋼板からなる薄板を積層して形成するようにしても良い。
【００２６】
また、上記環状電磁石体の径方向中間部に永久磁石を設けても良い。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２８】
図１は本実施形態に係る渦電流式減速装置の部分正面図であり、周方向に連結された電磁石からなる環状電磁石体を示している。図２は環状電磁石体の各電磁石を固定・支持するための支持部材を示した部分正面図である。図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った部分側面断面図である。図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った部分側面断面図である。
【００２９】
図示するように、車両の回転軸（例えばプロペラシャフト）１に対して放射状に突出するように連結された複数の支持腕２に円筒状の制動ドラム３が接続される。制動ドラム３は溶接などにより支持腕２に対して接続される。制動ドラム３の外周面には放熱フィン３ａが形成される。制動ドラム３は鉄などの磁性体からなる。
【００３０】
本実施形態では、制動ドラム３の内周面の軸方向両端部に銅などの良導体からなる環状体４が結合されている。これにより、制動時に渦電流の軸方向への広がりを促し、制動能力を高めている。
【００３１】
制動ドラム３の内側には、ミッションケース（図示せず）等の固定側に接続された円状の支持板（支持部材）５が配置されている。支持板５はアルミニウム等の非磁性体からなる。支持板５の軸方向内側（図３において右側）には環状電磁石体６（図１参照）が支持される。
【００３２】
環状電磁石体６は、多数の独立した電磁石７を制動ドラム３の周方向に連結して構成される。各電磁石７はボルト８によって支持板５に固定される。即ち、本実施形態では、複数の電磁石７を支持板５を介して周方向に連結して環状電磁石体６を構成する。
【００３３】
図１及び図５に示すように、各電磁石７は、鉄心１０と電磁コイル１１とからなる。鉄心１０は、外周部に電磁コイル１１を配置するためのコア部（磁心部）１３と、作動時に磁化するための磁極片１２とを備えている。
【００３４】
図に示すようにコア部１３はその中心線Ｃが制動ドラム３の周方向に略沿うように配置される。より詳しくは、中心線Ｃが環状電磁石体６の接線方向に延びるように配置される。磁極片１２はコア部１３の一端（図１において右側端部）の径方向外側端部に一体的に形成され、コア部１３よりも径方向外方に突出する。
【００３５】
図５に示すように、磁極片１２には電磁石７を支持板５に固定するボルト８を挿通させるためのボルト穴９ａが形成されている。従って、磁極片１２は電磁石７を支持板５に連結するための第１連結部としての機能も有している。
【００３６】
コア部１３の一端の径方向内側端部には磁極片１２とほぼ同形状で径方向内方に突出した第２連結部１５が一体的に形成されている。第２連結部１５にもボルト８を挿通するためのボルト穴９ｂが形成されている。
【００３７】
コア部１３の他端の径方向中間部には、周方向に突出した第３連結部１６が一体的に形成されている。第３連結部１６にもボルト８を挿通するためのボルト穴９ｃが形成されている。
【００３８】
要するに、各電磁石７は鉄心１０のコア部１３の一端に形成された磁極片（第１連結部）１２及び第２連結部１５と、コア部１３の他端の径方向中間部に形成された第３連結部１６との３ポイントで支持板５に対して固定される。
【００３９】
ここで、第３連結部１６の外部形状は、コア部１３の外縁部よりも外側に突出しないように形成される。言い換えれば、第３連結部１６の外縁部はコア部１３の外周に配置される電磁コイル１１の内縁部よりも小さい。従って、電磁コイル１１は各電磁石７を周方向に連結する前であれば、コア部１３の他端側からコア部１３の外周に対して嵌め込んだり、抜き取ったりできる。つまり、単品の電磁石７を組み立てる際には、予めコイル状に巻いて形成した電磁コイル１１をコア部１３の外周にその他端側から嵌め込むことが可能である。
【００４０】
コア部１３の一端側において、磁極片（第１連結部）１２と第２連結部１５との間には磁極片１２及び第２連結部１５よりも周方向に窪んだ凹部１８が形成される。
【００４１】
図１に示すように、各電磁石７は、相隣接する電磁石７の一方の電磁石７の第３連結部１６を、他方の（図において左隣の）電磁石７の凹部１８内に挿入させて周方向に連結される。この結果、隣接する二つの電磁石７の磁極片（第１連結部）１２及び第２連結部１５が、一方の電磁石７のコア部１３外周に配置された電磁コイル１１を周方向両側から挟み込むように位置する。従って、電磁石７を支持板５に固定して周方向に連結し環状電磁石体６を組み立てた後は、電磁コイル１１がコア部１３の他端側から抜けることはない。
【００４２】
各電磁石７は、その電磁コイル１１に通電したときに、磁極片１２の極性が交互に異なるように配置される（図１参照）。しかしながら、本発明はこの点において限定されず、磁極片１２の極性が二つおきに異なるようにしても良い。即ち、電磁コイル１１に通電したときに、磁極片１２の極性がＮ，Ｎ，Ｓ，Ｓ，Ｎ，Ｎ・・・となるようにしても良い。
【００４３】
図３に示すように、鉄心１０は、電磁鋼板からなる薄板１０ａを複数枚積層して構成される。
【００４４】
図２に示すように、支持板５には、電磁石７の磁極片（第１連結部）１２、第２連結部１５及び第３連結部１６に形成されたボルト穴９ａ，９ｂ，９ｃそれぞれに対応するボルト穴２０ａ，２０ｂ，２０ｃが形成される。各ボルト穴２０ａ，２０ｂ，２０ｃは放射状に配置される。また、支持板５には、電磁石７の電磁コイル１１の軸方向端部を収容するための開口部２１が形成される。電磁石７を支持板５に取り付けると電磁コイル１１の軸方向端部が開口部２１から突出する（図４参照）。
【００４５】
更に本実施形態では、強度を高める目的から、図３及び図４に示すように、支持板５と反対側から電磁石７を挟み込むように環状の補強板２２が設けられている。補強板２２は支持板５と同様にアルミニウム等の非磁性体から形成される。また、補強板２２にも支持板５と同様にボルト挿通穴（図示せず）及び開口部２３が形成される。
【００４６】
従って、本実施形態では、ボルト８は支持板５と、鉄心１０を構成する各電磁鋼板１０ａと、補強板２２とを一体に固定する。なお、補強板２２は本発明に必ずしも必要なものではない。
【００４７】
さて、この渦電流式減速装置において、制動時には各電磁石７の電磁コイル１１に通電する。すると、鉄心１０のコア部１３及び磁極片１２が磁化され、Ｎ極に磁化された磁極片１２からの磁束が制動ドラム３の内部を通って隣接するＳ極に磁化された磁極片１２へと入る。従って、隣接する二つの電磁石７と制動ドラム３との間に図１に点線で示す磁気回路Ｗが形成される。回転する制動ドラム３がこの磁気回路Ｗを横切ることによって制動ドラム３内部に渦電流が発生し、制動力が発生する。
【００４８】
一方、非制動時には、電磁石７の電磁コイル１１への電流は遮断され、コア部１３及び磁極片１２は磁化されない。従って、制動ドラム３に磁束は作用せず、当然、制動力も発生しない。
【００４９】
この渦電流式減速装置によれば、各電磁石７の鉄心１０がコア部１３と磁極片１２とを一体化した構造であるため、部品点数が少なくシンプルな構造とすることができる。また、各電磁石７を組み立てる際に、予めコイル状に形成した電磁コイル１１をコア部１３の他端側から嵌め込むことができるため、組み立て作業性が良い。即ち、組み立て作業性の良さを損なうことなく部品点数を低減できる。
【００５０】
また、図１１に示した渦電流式減速装置と比較すると、本実施形態の渦電流式減速装置では制動時に電磁石７と制動ドラム３との間で形成される磁気回路Ｗの経路が短い。従って、制動ドラムに作用する磁力が大きく、高い制動力を得ることができる。
【００５１】
次に本発明の他の実施形態について説明する。
【００５２】
まず、図４に点線で示すように、電磁石７の電磁コイル１１の外周部を覆うように防熱材３０を設けても良い。こうすることで、制動時（電磁コイル１１に通電時）に電磁コイル１１で発生した熱が制動ドラム３に伝達することを防止できる。制動ドラム３が高温になると変形や歪みを引き起こすおそれがあり好ましくないからである。なお、電磁コイル１１を防熱材３０で覆うかわりに、電磁コイル１１の外周部をモールドしても良い。
【００５３】
図６に示した形態も、電磁コイル１１で発生した熱が制動ドラム３に伝達されることを防止したものである。この形態では支持板５の最外周部に防熱板３１が取り付けられる。電磁石７を支持板５に取り付けると、防熱板３１が電磁石７の電磁コイル１１の外周部を覆う。図６（ｂ）に示すように、防熱板３１には各電磁石７の磁極片１２に対応する位置に穴３２が形成されており、磁極片１２のみが制動ドラム３の内周面と対向する。従って、防熱板３１を取り付けても制動力が低下することはない。なお、防熱板３１は、必ずしも支持板５に取り付ける必要はなく、防熱板３１の穴３２を各電磁石７の磁極片１２に嵌め込んでロー付け、溶接又は接着などにより取り付けても良い。
【００５４】
図７に示した形態は、各電磁石７の磁極片１２の径方向外側端部に磁性体からなる磁極部材３３を取り付けたものである。磁極部材３３は、支持板５、電磁石７の磁極片１２及び補強板２２の外周部にボルト３５を介して取り付けられる。制動時には電磁石７の磁極片１２と共に磁極部材３３が磁化される。磁極部材３３は制動ドラム３の内周面に対してより近接して位置されているため、より高い制動力を得ることができる。なお、磁極部材３３の取付方法はボルト締結に限定されず、溶接、接着などを用いても良いことは勿論である。
【００５５】
次に、図８に示す形態について説明する。
【００５６】
この形態は、より高い制動力を得るために環状電磁石体６の径方向中間部分に永久磁石を設けたものである。具体的には、電磁石７の鉄心１０の凹部１８の周方向長さを、第３連結部１６の周方向長さよりも大きく形成する。従って、各電磁石７を支持板５に取り付けて周方向に連結したときに、凹部１８と第３連結部１６との間にスペースが形成され、そのスペースに永久磁石３７を設ける。永久磁石３７は、その永久磁石３７から出る磁束の方向と、各電磁石７の電磁コイル１１に通電したときに発生する磁束の方向とが一致するように方向付けて配置される。
【００５７】
非制動時には、永久磁石３７からの磁束は電磁石７の鉄心１０内で短絡的磁気回路を形成する。従って、制動ドラム３へその磁束は作用しない。
【００５８】
制動時には、電磁石７から出る磁束と永久磁石３７から出る磁束の方向が同じであるため、永久磁石３７からの磁束も電磁石７からの磁束と同様にＮ極に磁化された磁極片１２から出て制動ドラム３の内部を通りＳ極に磁化された磁極片１２へと入る。この結果、制動ドラム３には、永久磁石３７からの磁束と電磁石７からの磁束とが作用することになり、より大きな制動力が発生する。なお、永久磁石３７は、各電磁石７の鉄心１０のコア部１３内部に設けるようにしても良い。
【００５９】
次に、図９に示した形態は、支持板５と電磁石７の鉄心１０との間にアルミニウムなどの非磁性材からなる磁気遮断部材３９を設けたものである。こうすれば、支持部材５を鉄などの磁性体で形成することが可能となり、強度向上を図ることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、部品点数が少なく、かつ組み立て作業性に優れた渦電流式減速装置を提供できるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の渦電流式減速装置の部分正面図であり、周方向に連結された電磁石からなる環状電磁石体を示している。
【図２】図１の渦電流式減速装置の部分正面図であり、電磁石を固定するための支持部材を示している。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った部分側面断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った部分側面断面図である。
【図５】電磁石単体の正面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の他の実施形態の渦電流式減速装置の部分正面図である。
（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩ矢視図である。
【図７】本発明の他の実施形態の渦電流式減速装置の部分側面断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態の渦電流式減速装置の部分正面図である。
【図９】本発明の他の実施形態の渦電流式減速装置の部分側面断面図である。
【図１０】（ａ）は、従来の渦電流式減速装置の部分正面図である。
（ｂ）は、図１０（ａ）の渦電流式減速装置の部分側面断面図である。
【図１１】（ａ）は、従来の渦電流式減速装置の部分正面図である。
（ｂ）は、図１１（ａ）の渦電流式減速装置の部分側面断面図である。
【図１２】（ａ）は、従来の渦電流式減速装置の部分正面図である。
（ｂ）は、図１２（ａ）の渦電流式減速装置の部分側面断面図である。
【符号の説明】
１　回転軸
３　制動ドラム
５　支持部材
６　環状電磁石体
７　電磁石
１０　鉄心
１０ａ　電磁鋼板
１１　電磁コイル
１２　磁極片（第１連結部）
１３　コア部
１５　第２連結部
１６　第３連結部
１８　凹部
３７　永久磁石

Claims (5)

1. 回転軸に連結された制動ドラムと、その制動ドラムの内側で固定側に接続された環状電磁石体とを備え、
   上記環状電磁石体は、複数の電磁石を環状に連結して形成され、
   上記電磁石は、鉄心と電磁コイルとを有し、
   上記鉄心は、中心が上記制動ドラムの周方向に略沿ったコア部を備え、
   上記コア部の外周に、予めコイル状に巻かれた電磁コイルをコア部の他端側から嵌め込み可能としたことを特徴とする渦電流式減速装置。
2. 上記制動ドラムの内側で固定側に接続された支持部材を備え、
   上記環状電磁石体を構成する上記複数の電磁石が上記支持部材に取り付けられる請求項１記載の渦電流式減速装置。
3. 上記電磁石の上記鉄心は上記コア部の一端に一体的に形成されコア部より径方向外方に突出した第１連結部と、上記コア部の一端に一体的に形成されコア部より径方向内方に突出した第２連結部と、上記第１連結部と第２連結部との間に形成された凹部と、上記コア部の他端に一体的に突出形成された第３連結部とを有し、
   上記各電磁石の上記第１連結部、第２連結部及び第３連結部が上記支持部材に対して固定され、
   その固定状態において、相隣接する電磁石の一方の電磁石の上記第３連結部が他方の電磁石の上記凹部内に挿入され、両方の電磁石の上記第１連結部及び第２連結部が一方の電磁石の上記コア部外周に配置された上記電磁コイルを挟むように位置される請求項２記載の渦電流式減速装置。
4. 上記鉄心が、電磁鋼板からなる薄板を積層して形成される請求項１〜３いずれかに記載の渦電流式減速装置。
5. 上記環状電磁石体の径方向中間部に永久磁石を設けたことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の渦電流式減速装置。

Images