JP2005210846A - 渦電流式減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 制動ドラムの内側の雰囲気の対流を促進させることで、電磁石の過熱を防止する。
【解決手段】 回転軸１に結合された制動ドラム７と、固定側に結合され且つ制動ドラム７の内側に配置され、外周面に複数配設された電磁石１３を有する電磁石支持環１１とを備えた渦電流式減速装置において、制動ドラム７に、制動ドラム７の内側の雰囲気の対流を促進させて冷却させるための冷却流路７ａを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の摩擦ブレーキを補助す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。

例えば、電磁石を用いた渦電流式減速装置は、回転軸に結合された制動ドラムと、固定側に結合され、且つ、制動ドラムの内側に配置され、外周面に複数配設された電磁石を有する電磁石支持環とを備えている（例えば、特許文献１等参照）。このような渦電流式減速装置においては、電磁石は、内外周を電磁石支持環及び制動ドラムで囲まれており、側方をダストカバーや制動ドラムの支持腕で囲まれている。つまり、電磁石の配置された、制動ドラムの内側は、熱がこもり易い構造となっている。従来、電磁石の過熱を防止するために、制動ドラムの支持腕をスポーク状とするか、支持腕に連通孔を設けることで隙間を形成し、この隙間を通して、制動ドラムの内側へ通風を行うことで、制動ドラムの内側の雰囲気及び電磁石の冷却を図っていた。

特開２００２−９５２３５号公報 特開平１０−１４６０４１号公報 特開２００１−１１２２３７号公報

しかしながら、上述の構成では、制動ドラムの内側の雰囲気の対流が、制動ドラムの支持腕近傍において生じるだけであり、十分な冷却効果を得ることができなかった。

そこで、本発明の目的は、制動ドラムの内側の雰囲気の対流を促進させることで、電磁石の過熱を防止することができる渦電流式減速装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転軸に結合された制動ドラムと、固定側に結合され且つ上記制動ドラムの内側に配置され、外周面に複数配設された電磁石を有する電磁石支持環とを備えた渦電流式減速装置において、上記制動ドラムに、上記制動ドラムの内側の雰囲気の対流を促進させて冷却させるための冷却流路を設けたことを特徴とする渦電流式減速装置である。

請求項２の発明は、上記冷却流路が、上記回転軸の回転方向と逆方向に傾斜するように形成された請求項１記載の渦電流式減速装置である。

請求項３の発明は、上記制動ドラムを支持するための支持円盤に、上記制動ドラムの内側の雰囲気の対流を促進させて冷却させるための冷却流路を設けた請求項１又は２記載の渦電流式減速装置である。

請求項４の発明は、上記支持円盤の外側面に、上記支持円盤の冷却流路へと空気を導くためのルーバーフィンを設けた請求項３記載の渦電流式減速装置である。

請求項５の発明は、上記回転軸に結合され且つ上記電磁石支持環の内側に配置された放熱ファンを更に備え、上記電磁石支持環に、上記放熱ファンによる送風を上記制動ドラム側へと導くための連絡流路を設けた請求項１から４いずれか記載の渦電流式減速装置である。

本発明によれば、制動ドラムの内側の雰囲気の対流を促進させることで、電磁石の過熱を防止することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分側面断面図である。図２は、図１の部分正面断面図である。図３は、図１のIII−III線断面図である。

図１に示すように、本実施の形態の回転軸１は、変速機のアウトプットシャフトである。回転軸１の端部には、アウトプットフランジ２が回転不能に被嵌され、ナット３によって固定されている。アウトプットフランジ２には、制動ロータ４、放熱ファン５、及び、図示しないプロペラシャフトが連結されるプロペラフランジ６が取り付けられている。

制動ロータ４は、渦電流が生起される制動ドラム７と、制動ドラム７の端部に結合された、制動ドラム７を支持するための支持円盤（支持腕）８とを備えている。制動ドラム７は、導電体且つ磁性体（強磁性体、軟磁性体等、以下同じ）の材料（例えば、低炭素鋼、低炭素合金鋼、鋳鉄等、以下同じ）からなる。制動ドラム７の外周面には、渦電流による過熱を防止するための放熱フィン９が設けられている。本実施の形態の放熱フィン９は、回転軸１の軸方向に平行に形成されている。

制動ドラム７には、制動ドラム７の内側の雰囲気の対流を促進させて冷却させるための冷却流路７ａが、周方向及び軸方向に所定間隔を隔てて、複数設けられている。冷却流路７ａは、制動ドラム７の外周面と内周面とを連通すると共に、外周面及び内周面に対して垂直に形成されている。詳しくは、冷却流路７ａは、周方向に関しては、放熱フィン９間であって（図２参照）、軸方向に関しては、端部付近に設けられている。冷却流路７ａは、磁束回路の形成の妨げとならないように、制動ドラム７における、後述する電磁石１３のフランジ１６が対向する面より軸方向の外側に設けられることが望ましい。また、冷却流路７ａの大きさ、数及び位置は、空気の流通や制動ドラム７の強度を考慮して決定することが望ましい。

制動ドラム７の支持円盤８は、非磁性体の材料（例えば、アルミ等の低透磁率材料、以下同じ）からなる。支持円盤８には、制動ドラム７の内側の雰囲気の対流を促進させて冷却させるための冷却流路８ａが、周方向に所定間隔を隔てて複数設けられている。冷却流路８ａは、支持円盤８の外側面（図１中の右側）と内側面とを連通すると共に、外側面及び内側面に対して垂直に形成されている。本実施の形態の冷却流路８ａは、断面円形に形成されている。冷却流路８ａは、後述する電磁石１３の側方に設けられることが望ましい。また、冷却流路８ａの大きさ、数及び位置は、空気の流通や支持円盤８の強度を考慮して決定することが望ましい。

支持円盤８の外側面には、冷却流路８ａへと空気を導くためのルーバーフィン１０が、支持円盤８の各冷却流路８ａに近接させてそれぞれ取り付けられている。本実施の形態のルーバーフィン１０は、断面半円形状に形成されていると共に、回転軸１の回転方向に対して、開口するように形成されている（図３参照）。支持円盤８及びルーバーフィン１０は、鋳造等により一体成形しても良く、各々別部品として製造して、溶接等により結合しても良い。

制動ドラム７の内側には、図示しない固定側（例えば、変速機のカバー等）に結合された電磁石支持環１１が配置されている。電磁石支持環１１は、磁性体の材料からなる。詳しくは、電磁石支持環１１は、非磁性体の材料からなる支持腕１２を介して、固定側に結合されている。

電磁石支持環１１には、放熱ファン５による送風を電磁石１３側へと導くための連絡流路１１ａが、周方向及び軸方向に所定間隔を隔てて、複数設けられている。連絡流路１１ａは、電磁石支持環１１の外周面と内周面とを連通すると共に、外周面及び内周面に垂直に形成されている。詳しくは、連絡流路１１ａは、周方向に関しては、電磁石１３間であって（図２参照）、軸方向に関しては、端部付近に設けられている。連絡流路１１ａは、磁束回路の形成の妨げとならないように、電磁石支持環１１における、電磁石１３の鉄心１４の取付面より軸方向の外側に設けられることが望ましい。また、連絡流路１１ａの大きさ、数及び位置は、空気の流通や電磁石支持環１１の強度を考慮して決定することが望ましい。

図２に示すように、電磁石支持環１１の外周面には、周方向に所定間隔を隔てて複数の電磁石１３が配設されている。この電磁石１３は、電磁石支持環１１に取り付けられた鉄心１４と、鉄心１４に巻装された電磁コイル１５と、鉄心１４の端面に取り付けられ、制動ドラム７の内周面に対向するフランジ１６とを備えている。本実施の形態においては、電磁コイル１５の電線の巻付方向は、周方向に隣接する電磁石１３同士で異なるように設定されている。

図１に示すように、電磁石支持環１１の支持腕１２には、電磁石１３側に埃等が侵入することを防止するためのダストカバー１７が取り付けられている。ダストカバー１７には、電磁石１３側に連通する冷却流路１７ａと、電磁石支持環１１の支持腕１２に設けられた冷却流路１２ａと連通し、放熱ファン５側に連通する冷却流路１７ｂとが設けられている。

電磁石支持環１１の内側には、回転軸１に結合された放熱ファン５が配置されている。本実施の形態の放熱ファン５は、ドラム１８と、ドラム１８の外周面に設けられた送風フィン１９とを備えている。本実施の形態の送風フィン１９は、回転軸１の軸方向に平行に形成されている。

なお、電磁石支持環１１の内側に、駐車ドラムを有する駐車ブレーキが配置される場合がある。この場合、駐車ドラムの外周面に送風フィンを設けることで、放熱ファンとしても良い。

放熱ファン５の一側には、放熱ファン５側に埃等が侵入することを防止するためのダストカバー２０が配置されている。ダストカバー２０の端部は、断面略コ字状に折り曲げられており、その開口側が放熱ファン５に臨んでいる。

ところで、本実施の形態においては、電磁石１３は、内外周を電磁石支持環１１及び制動ドラム７で囲まれており、側方をダストカバー１７及び制動ドラム７の支持円盤８で囲まれている。そのため、電磁石１３の配置された、制動ドラム７の内側は、熱がこもることを避けると共に、雰囲気の対流を生じさせるための十分な空間を有することが望ましい。

回転軸１を減速制動する際は、電磁石１３の電磁コイル１５を通電する。すると、電磁コイル１５が巻装された鉄心１４が磁化される。本実施の形態においては、電磁コイル１５の電線の巻付方向が、周方向に隣接する電磁石１３同士で異なるように設定されているので、各電磁石１３のフランジ１６が、周方向に交互に、Ｎ極、Ｓ極に磁化される。その結果、一の電磁石１３から制動ドラム７及び電磁石支持環１１を通って、周方向に隣接する電磁石１３へと流れる磁束回路Ｗが形成される（図２参照）。これにより、電磁石１３と制動ドラム７との相対回転によって、制動ドラム７の内周面に渦電流が生起され、回転軸１が減速制動される。また、電磁石１３の電磁コイル１５の通電を切れば、減速制動が解除される。

車両の走行中など、回転軸１が回転されたときには、制動ロータ４及び放熱ファン５が回転される。制動ロータ４が回転されると、外部の空気が、制動ドラム７の支持円盤８のルーバーフィン１０により、支持円盤８の冷却流路８ａへと導かれる。冷却流路８ａへと導かれた空気は、電磁石１３の配置された、制動ドラム７の内側へと導入される。

また、放熱ファン５が回転されると、径方向の外側に向けて空気が送風される。このとき、外部の空気が、ダストカバー１７の冷却流路１７ｂ（電磁石支持環１１の支持腕１２の冷却流路１２ａ）から導入される。導入された空気は、ダストカバー２０の端部により径方向の外側へと整流されて、放熱ファン５へと導かれる。このようにして放熱ファン５へと導入された空気は、放熱ファン５により径方向の外側へと送風されて、電磁石支持環１１の連絡流路１１ａ、又は電磁石支持環１１と制動ドラム７の支持円盤８との間を通って、電磁石１３の配置された、制動ドラム７の内側へと導入される。つまり、外部の空気は、主に、上記二通りの経路を通って、制動ドラム７の内側へと導入される。

このようにして、電磁石１３の配置された、制動ドラム７の内側へと導入された空気は、電磁石１３を冷却すると共に、雰囲気の対流を生じさせる。そして、制動ドラム７の内側の空気は、遠心力の作用により負圧となっている制動ドラム７の冷却流路７ａ、又はダストカバー１７の冷却流路１７ａを通って、外部へと排出される。

以上、本実施の形態の渦電流式減速装置は、外部の空気を、電磁石１３の配置された、制動ドラム７の内側へと積極的に導入して、雰囲気の対流を促進させることができる。このようにすることで、電磁石１３の電磁コイル１５の過熱を防止することができるため、電磁コイル１５に流す電流値を上げたり、電磁コイル１５の電線の巻数を増加させることが可能となり、渦電流式減速装置の制動性能の向上を図ることが可能となる。

また、本実施の形態においては、制動ドラム７の冷却流路７ａは、外周面と内周面とを連通するように形成されている。このように冷却流路７ａを形成することにより、制動ドラム７の冷却も行うことができる。このようにすることで、制動ドラム７の過熱を防止することができるため、制動ドラム７の放熱フィン９の小型化を図ることが可能となる。

ところで、上述の実施の形態においては、電磁石１３の配置された、制動ドラム７の内側への空気の導入は、放熱ファン５、及び制動ドラム７の支持円盤８のルーバーフィン１０により行っている。しかしながら、少なくとも、制動ドラム７に冷却流路７ａを設けておけば良く、必ずしも、放熱ファン５、及び制動ドラム７の支持円盤８のルーバーフィン１０を設けなくても、制動ドラム７の内側の雰囲気の対流は促進される。つまり、制動ドラム７が回転されると、制動ドラム７の外周面側が遠心力により負圧となる。この遠心力の作用により、制動ドラム７の内側の空気が、冷却流路７ａを通って、外周面側に排出される。

なお、上述の実施の形態においては、制動ドラム７の冷却流路７ａは、制動ドラム７の外周面及び内周面に対して垂直に形成されているとしたが、図４に示すように、冷却流路７ａを回転軸１の回転方向と逆方向に傾斜させて設けても良い。このようにすると、制動ドラム７の内側の空気が、制動ドラム７の外側へと効率よく排出される。

また、上述の実施の形態においては、電磁石支持環１１の連絡流路１１ａは、電磁石支持環１１の外周面及び内周面に対して垂直に形成されているとしたが、図５に示すように、連絡流路１１ａを回転軸１（放熱ファン５）の回転方向と正方向に傾斜させて設けても良い。このようにすると、放熱ファン５による送風を、電磁石１３の配置された、制動ドラム７の内側へと効率よく導くことが可能となる。

また、上述の実施の形態においては、放熱ファン５の送風フィン１９が、軸方向に平行に形成されているとしたが、図６に示すように、送風フィン１９を、傾斜させて形成しても良い。このようにすると、放熱ファン５の風損トルクが少なくなる。

また、上述の実施の形態においては、制動ドラム７の支持円盤８の冷却流路８ａが、断面円形であるとしたが、図７及び８に示すように、断面矩形等の他の形状としても良い。さらに、ルーバーフィン１０を、薄板をプレス成形したものとしても良く（図７参照）、支持円盤８の側面をコ字状に切断することで切断面を形成し、この切断面を外側面側に折り曲げたものとしても良い（図８参照）。

本発明の一実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分側面断面図である。 図１の部分正面断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 冷却流路の変形例を示す部分拡大断面図である。 連絡流路の変形例を示す部分拡大断面図である。 送風フィンの変形例を示す平面展開図である。 ルーバーフィンの変形例を示す斜視図である。 ルーバーフィンの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 回転軸
５ 放熱ファン
７ 制動ドラム
７ａ 冷却流路
８ 支持円盤
８ａ 冷却流路
１０ ルーバーフィン
１１ 電磁石支持環
１１ａ 連絡流路
１３ 電磁石
Ｗ 磁束回路

Claims (5)

1. 回転軸に結合された制動ドラムと、固定側に結合され且つ上記制動ドラムの内側に配置され、外周面に複数配設された電磁石を有する電磁石支持環とを備えた渦電流式減速装置において、上記制動ドラムに、上記制動ドラムの内側の雰囲気の対流を促進させて冷却させるための冷却流路を設けたことを特徴とする渦電流式減速装置。
2. 上記冷却流路が、上記回転軸の回転方向と逆方向に傾斜するように形成された請求項１記載の渦電流式減速装置。
3. 上記制動ドラムを支持するための支持円盤に、上記制動ドラムの内側の雰囲気の対流を促進させて冷却させるための冷却流路を設けた請求項１又は２記載の渦電流式減速装置。
4. 上記支持円盤の外側面に、上記支持円盤の冷却流路へと空気を導くためのルーバーフィンを設けた請求項３記載の渦電流式減速装置。
5. 上記回転軸に結合され且つ上記電磁石支持環の内側に配置された放熱ファンを更に備え、上記電磁石支持環に、上記放熱ファンによる送風を上記制動ドラム側へと導くための連絡流路を設けた請求項１から４いずれか記載の渦電流式減速装置。
   

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