JP2015192557A - 渦電流式減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石の温度上昇を抑制できる渦電流式減速装置を提供する。【解決手段】減速装置は、複数の永久磁石５を保持し回転軸１１に固定された磁石保持ディスク４と、磁石保持ディスク４の両面それぞれに対向して配置され、回転軸１１に対し軸回りに回転可能に且つ軸方向に沿って移動可能に支持された一対の制動ディスク１ａ、１ｂと、一対の制動ディスク１ａ、１ｂを間に挟む一対のブレーキパッド８ａ、８ｂを有するブレーキキャリパ７と、制動時にキャリパ７を駆動させ制動ディスク１ａ、１ｂを静止させるアクチュエータ９と、を備える。制動ディスク１ａ、１ｂ同士は、圧縮コイルばね２１を介して連結されている。制動ディスク１ａ、１ｂは、制動時に、パッド８ａ、８ｂの移動に伴う押付け力が負荷されてばね２１の弾性力に抗して互いに接近した状態となり、非制動時に、押付け力が除荷されてばね２１の弾性力によって互いに離間した状態となる。【選択図】図４

Description

本発明は、トラックやバス等の車両に補助ブレーキとして搭載される渦電流式減速装置に関し、特に、制動力を発生させるために永久磁石を用いた渦電流式減速装置に関する。

一般に、永久磁石（以下、単に「磁石」ともいう）を用いた渦電流式減速装置（以下、単に「減速装置」ともいう）は、プロペラシャフト等の回転軸に固定した制動部材を備え、制動時に、磁石からの磁界の作用で、磁石と対向する制動部材の表面に渦電流を発生させる。これにより、回転軸と一体で回転する制動部材に回転方向と逆向きの制動力が生じ、回転軸の回転が減速させられる。減速装置は、制動力をもたらす渦電流が発生させられる制動部材、及び磁石を保持して制動部材と対をなす磁石保持部材の形状に応じてドラム型とディスク型に大別され、制動と非制動とを切り替える構造も様々ある。

近年、装置の小型化への要請に対応するため、磁石を保持する磁石保持部材を回転軸に回転可能に支持し、制動時にその磁石保持部材を摩擦ブレーキによって静止させる減速装置が提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。また、制動部材と磁石保持部材の配置を入れ替え、磁石保持部材を回転軸に固定するとともに、制動部材を回転軸に回転可能に支持し、制動時にその制動部材を摩擦ブレーキによって静止させる減速装置も提案されている（例えば、特許文献５参照）。これらの減速装置は、非制動時に磁石保持部材と制動部材が同期して一体的に回転することから、同期回転方式の減速装置と称される。

前記特許文献１〜５に記載された同期回転方式の減速装置では、制動部材及び磁石保持部材のうちで回転軸に回転可能に支持された部材を制動時に静止させるために、摩擦ブレーキ（ディスクブレーキ）が不可欠であり、別個独立したブレーキディスクが必要とされている。このため、減速装置が軸方向に拡大せざるを得ず、装置の小型化が制限される。特許文献６には、この問題の改善を図った同期回転方式の減速装置が提案されている。

図１及び図２は、特許文献６に提案された同期回転方式の減速装置の全体構成を示す模式図である。それらのうちで、図１は一部を断面で表した側面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ断面図を示している。図１及び図２に示す減速装置はディスク型に相当するものであり、永久磁石５を保持する磁石保持部材としてディスク状の磁石保持ディスク４と、この磁石保持ディスク４の全体を包囲する制動部材１０１と、を備える。

磁石保持ディスク４は、回転軸１１と一体で回転するように構成される。この磁石保持ディスク４には、回転軸１１と直交する両面それぞれから表出して、円周方向にわたり複数の永久磁石５が固着されている。永久磁石５は、磁極（Ｎ極、Ｓ極）の向きが回転軸１１に沿った方向であり、円周方向に隣接するもの同士で磁極が交互に異なるように配置される（図２参照）。

制動部材１０１は、磁石保持ディスク４を包囲しつつ、回転軸１１に対し回転可能に構成される。具体的には、制動部材１０１は、磁石保持ディスク４の両面それぞれと対向するように前後に一対からなるドーナツ形の円板部１０１ａ、１０１ｂと、磁石保持ディスク４の外周面と対向するように円板部１０１ａ、１０１ｂ同士の外周部を連結する円筒部１ｃとから構成される。各円板部１０１ａ、１０１ｂは、回転軸１１と一体化されたスリーブ１３に軸受１５ａ、１５ｂを介して支持され、これにより制動部材１０１は、一対の円板部１０１ａ、１０１ｂ及び円筒部１ｃが一体で、回転軸１１に対し自由に回転が可能になる。

図１及び図２に示す減速装置は、制動時に制動部材１０１を静止させる摩擦ブレーキを備える。この摩擦ブレーキは、制動部材１０１の外周部、すなわち円板部１０１ａ、１０１ｂそれぞれの外面の外周部を間に挟む摩擦部材としてのブレーキパッド８ａ、８ｂを有するブレーキキャリパ７と、このブレーキキャリパ７を駆動させる電動式直動アクチュエータ９と、から構成される。

ブレーキキャリパ７は、前後で一対のブレーキパッド８ａ、８ｂを備えており、ブレーキパッド８ａ、８ｂの間に制動部材１０１を配置し所定の隙間を設けて挟んだ状態で、バネを搭載したボルト等によりブラケット１７に付勢支持される。このブラケット１７は、車両の非回転部に取り付けられる。また、ブラケット１７は、回転軸１１と一体化されたスリーブ１３に軸受１８を介して回転可能に支持される。

ブレーキキャリパ７には、アクチュエータ９がボルト等で固定される。アクチュエータ９は、電動モータ１０によって駆動し、電動モータ１０の回転運動を直線運動に変換して後側のブレーキパッド８ｂを後側の円板部１０１ｂに向け直線移動させる。これにより、後側のブレーキパッド８ｂが後側の円板部１０１ｂを押圧し、これに伴う反力の作用で、前側のブレーキパッド８ａが前側の円板部１０１ａに向け移動し、その結果、制動部材１０１を前後のブレーキパッド８ａ、８ｂで強力に挟み込む。

このような構成の減速装置では、非制動時は、摩擦ブレーキを作動させない状態にある。このとき、回転軸１１と一体で磁石保持ディスク４が回転するのに伴い、制動部材１０１が、これを構成する一対の円板部１０１ａ、１０１ｂと、磁石保持ディスク４で保持する永久磁石５との磁気吸引作用（制動部材１０１が磁性材料の場合）又は磁界の作用（制動部材１０１が非磁性材料の場合）により、磁石保持ディスク４と同期して一体的に回転する。このため、円板部１０１ａ、１０１ｂ（制動部材１０１）と、磁石保持ディスク４における永久磁石５との間に相対的な回転速度差が生じないことから、制動力は発生しない。

一方、制動時は、摩擦ブレーキを作動させ、制動部材１０１が摩擦部材であるブレーキパッド８ａ、８ｂによって挟み込まれ、これにより制動部材１０１の回転が停止し、制動部材１０１が静止する。磁石保持ディスク４が回転している際に制動部材１０１のみが静止すると、円板部１０１ａ、１０１ｂ（制動部材１０１）と、磁石保持ディスク４における永久磁石５との間に相対的な回転速度差が生じるため、円板部１０１ａ、１０１ｂそれぞれの内面に渦電流が発生する。すると、制動部材１０１の円板部１０１ａ、１０１ｂそれぞれの内面に生じた渦電流と永久磁石５からの磁束密度との相互作用によりフレミングの左手の法則に従い、回転する磁石保持ディスク４に回転方向と逆向きの制動力が発生し、磁石保持ディスク４を介して回転軸１１の回転を減速させることができる。

特許文献６に提案された減速装置によれば、特許文献１〜５に記載された減速装置で必要とされる別個独立したブレーキディスクを無くし、制動時に制動部材１０１に直接摩擦部材を押し付けて制動部材１０１を静止させる摩擦ブレーキを採用しているので、装置の軸方向寸法を縮小することができる。

特開平４−３３１４５６号公報 実開平５−８０１７８号公報 特開２０１１−９７６９６号公報 特開２０１１−１３９５７４号公報 特開２０１１−１８２５７４号公報 特願２０１２−１７９１３８

ところで、上記特許文献６に提案された減速装置では、制動時に制動部材の円板部に発生した渦電流により、回転軸の運動エネルギーが熱エネルギーに変換され、この熱エネルギーによって制動部材の円板部が発熱する。このとき、永久磁石は、制動部材の発熱領域（円板部）に近接しているため、温度が上昇し易い状況下にある。

仮に磁石の温度が耐熱温度以上に上昇したならば、磁石自身が熱減磁を起こし、これにより制動力が低下することから、減速装置として必要な性能を確保できない。これを防止するために、磁石温度が耐熱温度を超えないように制動時間を制御すればよいが、この場合は、連続制動可能な時間が短くなる。更に、磁石は、耐熱温度を高めるために、一般にレアアースであるＤｙ（ディスプロシウム）等を含有するが、昨今のレアアースの急激な価格高騰を受け、製品コストが不安定になるのみならず、レアアースの確保そのものが困難となる可能性がある。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、永久磁石の温度上昇を効果的に抑制することができる同期回転方式の渦電流式減速装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態である渦電流式減速装置は、
円周方向にわたり磁極が交互に異なって配置された複数の永久磁石を保持し、車両の回転軸に固定された磁石保持ディスクと、
前記磁石保持ディスクの両面それぞれに対向して配置され、前記回転軸に対し軸回りに回転可能に且つ軸方向に沿って移動可能に支持された一対の制動ディスクと、
前記一対の制動ディスクを間に挟む一対のブレーキパッドを有し、車両の非回転部に固定されたブレーキキャリパと、
制動時に、前記ブレーキキャリパを駆動させ、前記一対のブレーキパッドを前記制動ディスクに向けて移動させて押し付け、前記制動ディスクを静止させるアクチュエータと、を備える。
この減速装置において、前記制動ディスク同士は、弾性部材を介して連結され、互いに軸方向に沿って離間する方向に付勢されており、
前記制動ディスクは、制動時に、前記ブレーキパッドの移動に伴う押付け力が負荷されて前記弾性部材の弾性力に抗して互いに接近した状態となり、非制動時に、前記押付け力が除荷されて前記弾性部材の前記弾性力によって互いに離間した状態となる。

上記の減速装置において、前記弾性部材が圧縮コイルばねであることが好ましい。

上記の減速装置は、非制動時に前記各制動ディスクの離間した位置を制限する第１制限部材と、制動時に前記各制動ディスクの接近した位置を制限する第２制限部材と、を備えることが好ましい。

この減速装置の場合、前記第１制限部材は、前記各制動ディスクの外側に配置され、前記回転軸に固定された第１リング部材であり、前記各第１リング部材は、非制動時に前記各制動ディスクの外面の内周部に突き当たる構成とすることができる。また、前記第２制限部材は、前記各制動ディスクの内面の外周部から突出する第２リング部材であり、前記各第２リング部材は、制動時に互いに突き当たる構成とすることができる。

上記の減速装置は、前記制動ディスク同士の間の空間を外周側から包囲する伸縮可能なカバーを備えることが好ましい。

本発明の一実施形態の減速装置によれば、制動後の非制動時に、各制動ディスクが互いに離間した状態となり、磁石と各制動ディスクとの隙間が拡大するため、制動時に発熱した各制動ディスクの発熱領域（内面）から磁石への熱伝達量が低減し、磁石の温度上昇を効果的に抑制することができる。

図１は、特許文献６に提案された同期回転方式の減速装置の全体構成を示す模式図であり、一部を断面で表した側面図を示す。 図２は、特許文献６に提案された同期回転方式の減速装置の全体構成を示す模式図であり、図１のＡ−Ａ断面図を示す。 図３は、永久磁石の温度が上昇する現象を説明するために制動部材と磁石の配置関係を示す模式図である。 図４は、本発明の一実施形態である同期回転方式の減速装置の全体構成を示す模式図であり、一部を断面で表した側面図を示す。 図５は、本発明の一実施形態である同期回転方式の減速装置の全体構成を示す模式図であり、図４のＢ−Ｂ断面図を示す。 図６Ａは、本発明の一実施形態である同期回転方式の減速装置による動作を説明するための模式図であり、非制動時の状態を示す。 図６Ｂは、本発明の一実施形態である同期回転方式の減速装置による動作を説明するための模式図であり、制動時の状態を示す。 図７は、本発明の一実施形態の減速装置による動作を実現する条件を説明するための模式図である。

本発明者らは、特許文献６に提案された減速装置（前記図１及び図２参照）、すなわち、別個独立したブレーキディスクを無くし、制動時に制動部材に直接摩擦部材（ブレーキパッド）を押し付けて制動部材を静止させる同期回転方式の減速装置を前提にし、制動時に制動部材が発熱するのに伴って磁石の温度が上昇する現象を考察した。その上で、上記目的を達成することが可能な構成について鋭意検討を重ね、下記の知見を得た。

図３は、永久磁石の温度が上昇する現象を説明するために制動部材と磁石の配置関係を示す模式図である。同図では、前記図１に示す減速装置の該当部分を拡大して示している。

図３に示すように、制動時に、制動部材の円板部１０１ａ、１０１ｂが静止し、その一方で磁石５を保持した磁石保持ディスクが回転軸と一体で回転しているとき、両者の回転速度差に起因し、円板部１０１ａ、１０１ｂの内面と磁石５の表面との隙間に、雰囲気ガス（空気）の激しい流動が生じる（図３中の点線矢印参照）。このため、雰囲気ガスは円板部１０１ａ、１０１ｂの発熱領域（主面）を流動することにより昇温する。そして、磁石５は、そのように高温化して流動する雰囲気ガスとの対流熱伝達（熱交換）により加熱され、更に円板部１０１ａ、１０１ｂの発熱領域からの輻射熱伝達（図３中の波線矢印参照）によっても加熱される。このように制動時における磁石の温度上昇は、制動部材（円板部）の発熱に伴う対流熱伝達と輻射熱伝達による。

ここで、特許文献６に提案された減速装置は、同期回転方式であるため、非制動時には磁石５と円板部１０１ａ、１０１ｂは一体的に回転する。更に、磁石５と円板部１０１ａ、１０１ｂは、制動時、非制動時を問わず、常時近接した状態にある。このため、非制動時においても、磁石５は、制動時に発熱した円板部１０１ａ、１０１ｂの発熱領域からの熱伝達を継続して受けることから、冷却されにくい。

この点、制動時には、磁石５と円板部１０１ａ、１０１ｂが近接した状態に確保されて、効果的に制動力が生じる一方で、非制動時には、磁石５と円板部１０１ａ、１０１ｂが離間した状態に確保されるようになれば、両者の隙間が拡大することから、円板部１０１ａ、１０１ｂの発熱領域から磁石５への熱伝達量が低減する。これにより、非制動時に、磁石５の冷却が促進し、磁石５の温度上昇を効果的に抑制することができる。

本発明は、上記の知見に基づいて完成したものである。以下に、本発明の渦電流式減速装置の好ましい実施形態を説明する。

図４及び図５は、本発明の一実施形態である同期回転方式の減速装置の全体構成を示す模式図である。それらのうちで、図４は一部を断面で表した側面図を示し、図５は図４のＢ−Ｂ断面図を示している。図４及び図５に示す本実施形態の減速装置は、特許文献６に提案された減速装置（前記図１及び図２参照）と同様に、ディスク型に相当するものである。本実施形態の減速装置は、永久磁石５を保持する磁石保持部材としてディスク状の磁石保持ディスク４と、この磁石保持ディスク４と対をなす制動部材として一対のディスク状の制動ディスク１ａ、１ｂとを備える。

磁石保持ディスク４は、回転軸１１と一体で回転するように構成される。具体的には、管状の連結軸１２が回転軸１１と同軸上にボルト等によって固定され、磁石保持ディスク４は、その連結軸１２に圧入されたスリーブ１３を介して連結軸１２に固定されている。これにより、磁石保持ディスク４は回転軸１１と一体で回転するようになる。

この磁石保持ディスク４には、回転軸１１と直交する両面それぞれから表出して、円周方向にわたり複数の永久磁石５が固着されている。永久磁石５は、磁極（Ｎ極、Ｓ極）の向きが回転軸１１に沿った方向、すなわち磁石保持ディスク４の軸方向であり、円周方向に隣接するもの同士で磁極が交互に異なるように配置される（図５参照）。

図４及び図５では、磁石保持ディスク４には、軸方向に貫通する窓が円周方向にわたり等角度間隔に設けられており、磁石５は、それらの各窓に挿嵌され、接着剤や金具を用いて固着された態様を示している。もっとも、磁石保持ディスク４の両面それぞれに個々に磁石５を固着しても構わない。

磁石保持ディスク４の材質は、軸方向に貫通する窓に磁石５を挿嵌する構成の場合には、少なくとも磁石５周辺の窓枠部はアルミニウムやオーステナイト系ステンレス等の非磁性材料であることが望ましいが、回転軸へ接続される部分は非磁性材料でも炭素鋼等の強磁性材料であっても良い。一方、磁石保持ディスク４に窓が無く、両面それぞれに個々に磁石５を固着する構成の場合には、磁石５を固着する部分は炭素鋼、フェライト系ステンレス、鋳鉄等の強磁性材料として、効率よく磁気回路を構成することが望ましいが、回転軸へ接続される部分は、強磁性材料であっても、アルミニウム等の非磁性材料であっても良い。

制動ディスク１ａ、１ｂは、前後に一対からなり、磁石保持ディスク４の両面それぞれと対向するように配置される。各制動ディスク１ａ、１ｂは、回転軸１１に対し軸回りに回転可能に且つ軸方向に沿って移動可能に構成される。具体的には、各制動ディスク１ａ、１ｂは、内周部にブッシュ２０ａ、２０ｂが嵌め込まれており、回転軸１１と一体化されたスリーブ１３に軸受１５ａ、１５ｂを介して支持される。これにより、各制動ディスク１ａ、１ｂは、回転軸１１に対し自由に回転が可能になる。更に、各制動ディスク１ａ、１ｂは、ブッシュ２０ａ、２０ｂと軸受１５ａ、１５ｂの外輪との摺動によって、回転軸１１に対し軸方向に沿って自由に移動が可能になる。

制動ディスク１ａ、１ｂの材質は、導電性材料であって、その中でも炭素鋼や鋳鉄等の強磁性材料や、フェライト系ステンレス鋼等の弱磁性材料、又はアルミニウム合金や銅合金等の非磁性材料である。もっとも、このような材料を制動ディスク１ａ、１ｂの母材とし、更に制動効率を向上させるため、磁石５と対向する内面の表層部は、銅や銅合金等の良導電性材料であるのがより好ましい。

また、ブッシュ２０ａ、２０ｂは、制動と非制動とに切り替わる度に、軸受１５ａ、１５ｂの外輪と摺動するため、減速装置を作動寿命回数まで作動させても、使用可能なだけの耐摩耗性を有する材料でなければならない。このため、ブッシュ２０ａ、２０ｂの材質は、例えば、銅合金焼結材とＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）を混合した樹脂系の材料が好ましい。ここで、減速装置は、車両に搭載されてからその車両が廃車になるまで、メンテナンスフリーで使用されるので、減速装置の作動寿命回数は、必然的に車両寿命を想定した作動回数となる。

制動ディスク１ａ、１ｂ同士の間には、個々の内面の外周部に、円周方向にわたり複数の圧縮コイルばね２１が配置されている。制動ディスク１ａ、１ｂ同士は、それらの圧縮コイルばね２１を介して連結され、互いに軸方向に沿って離間する方向に付勢されている。圧縮コイルばね２１は、制動ディスク１ａ、１ｂ同士を離間する方向に付勢することができる限り、他の弾性部材（例：板ばね）に変更することも可能である。

また、本実施形態では、各制動ディスク１ａ、１ｂは、回転軸１１に対し軸方向に移動可能に構成され、非制動時に互いに離間した位置と、制動時に互いに接近した位置とを取り得る。このため、非制動時に各制動ディスク１ａ、１ｂの離間した位置を制限する第１制限部材を備える。これと合わせ、制動時に各制動ディスク１ａ、１ｂの接近した位置を制限する第２制限部材を備える。

第１制限部材として、各制動ディスク１ａ、１ｂの外側には、リング状の第１リング部材２２ａ、２２ｂが配置されている。各第１リング部材２２ａ、２２ｂは、回転軸１１と一体化されたスリーブ１３に嵌め込まれている。もっとも、各第１リング部材２２ａ、２２ｂは、回転軸１１に対し固定された状態にある限り、例えば、スリーブ１３と一体成形されてもよいし、連結軸１２に嵌め込まれていてもよい。非制動時に、各制動ディスク１ａ、１ｂが離間するのに伴って、各々の外面の内周部（ブッシュ２０ａ、２０ｂを含む）が第１リング部材２２ａ、２２ｂに突き当たることにより、各制動ディスク１ａ、１ｂはそれ以上離間する移動が制限され、最も離間した状態の位置が定められる。

一方、第２制限部材として、各制動ディスク１ａ、１ｂの内面の外周部には、各々から内向きに突出するリング状の第２リング部材２３ａ、２３ｂが設けられている。第２リング部材２３ａ、２３ｂは、制動ディスク１ａ、１ｂと一体成形されてもよいし、別体で成形したものをボルト等で制動ディスク１ａ、１ｂに取り付けてもよい。制動時に、各制動ディスク１ａ、１ｂが接近するのに伴って、各々の第２リング部材２３ａ、２３ｂが互いに突き当たることにより、各制動ディスク１ａ、１ｂはそれ以上接近する移動が制限され、最も接近した状態の位置が定められる。

なお、第２制限部材として、第１リング部材２２ａ、２２ｂのような態様を採用することもできる。すなわち、各制動ディスク１ａ、１ｂの内側に、回転軸１１に対して固定の第２リング部材を配置する態様であっても構わない。この態様の場合、制動時に、各制動ディスク１ａ、１ｂが接近するのに伴って、各々の内面の内周部（ブッシュ２０ａ、２０ｂを含む）が第２リング部材に突き当たることにより、各制動ディスク１ａ、１ｂは最も接近した状態の位置が定められる。

また、本実施形態では、制動ディスク１ａ、１ｂ同士の間の空間を外周側から包囲する伸縮可能なカバー２４が設けられる。制動ディスク１ａ、１ｂ同士の間には、磁石５を保持した磁石保持ディスク４が配置されているので、ここに鉄粉等の強磁性体の異物や水分が外部から不用意に侵入するのを防止するためである。

本実施形態の減速装置は、制動時に制動ディスク１ａ、１ｂを静止させるために摩擦ブレーキを備える。この摩擦ブレーキは、各制動ディスク１ａ、１ｂの外面の外周部を間に挟む摩擦部材としてのブレーキパッド８ａ、８ｂと、これらのブレーキパッド８ａ、８ｂを有するブレーキキャリパ７と、このブレーキキャリパ７を駆動させるアクチュエータである電動式直動アクチュエータ９と、から構成される。

ブレーキキャリパ７は、前後で一対のブレーキパッド８ａ、８ｂを備えており、ブレーキパッド８ａ、８ｂの間に、互いに最も離間した状態の一対の制動ディスク１ａ、１ｂを配置して、それぞれと所定の隙間を設けて挟んだ状態で、バネを搭載したボルト等によりブラケット１７に付勢支持される。このブラケット１７は、車両の非回転部に取り付けられる。

また、ブラケット１７は、回転軸１１と一体化されたスリーブ１３に軸受１８を介して回転可能に支持される。もっとも、車両のトランスミッションの出力側に搭載される減速装置の場合、ブラケット１７は、トランスミッションカバー（非回転部）に固定すれば、軸受１８を介して支持する必要はない。トランスミッションカバーが軸受を介して支持されているからである。

ブレーキキャリパ７には、アクチュエータ９がボルト等で固定される。アクチュエータ９は、電動モータ１０によって駆動し、電動モータ１０の回転運動を直線運動に変換して後側のブレーキパッド８ｂを後側の制動ディスク１ｂに向け直線移動させる。これにより、後側のブレーキパッド８ｂが後側の制動ディスク１ｂに押し付けられ、これに伴う反力の作用で、前側のブレーキパッド８ａが前側の制動ディスク１ａに向け移動する。その結果、詳細は後述するが、各制動ディスク１ａ、１ｂにはブレーキパッド８ａ、８ｂから押付け力が負荷され、これにより、各制動ディスク１ａ、１ｂは、互いに接近するように移動し、最も接近した状態で前後のブレーキパッド８ａ、８ｂで全体が強力に挟み込まれる。

図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の一実施形態である同期回転方式の減速装置による動作を説明するための模式図である。それらのうちで、図６Ａは非制動時の状態を示し、図６Ｂは制動時の状態を示している。

図６Ａに示すように、非制動時は、摩擦ブレーキを作動させない状態にある。各制動ディスク１ａ、１ｂは、圧縮コイルばね２１の弾性力によって互いに離間し、第１リング部材２２ａ、２２ｂと突き当たることにより、最も離間した状態にある。このとき、回転軸１１と一体で磁石保持ディスク４が回転するのに伴い、各制動ディスク１ａ、１ｂは、磁石保持ディスク４で保持する永久磁石５との磁気吸引作用（制動ディスク１ａ、１ｂが磁性材料の場合）又は磁界の作用（制動ディスク１ａ、１ｂが非磁性材料の場合）により、磁石保持ディスク４と同期して回転する。このため、制動ディスク１ａ、１ｂと、磁石保持ディスク４における永久磁石５との間に相対的な回転速度差が生じないことから、制動力は発生しない。

一方、制動時は、摩擦ブレーキを作動させる。すると、図６Ｂに示すように、ブレーキパッド８ａ、８ｂが一対の制動ディスク１ａ、１ｂの全体を挟み込むように移動し、各制動ディスク１ａ、１ｂにはブレーキパッド８ａ、８ｂから押付け力が負荷される。この押付け力により、各制動ディスク１ａ、１ｂは、圧縮コイルばね２１の弾性力に抗しながら、互いに接近するように移動し、各々の第２リング部材２３ａ、２３ｂが互いに突き当たることにより、最も接近した状態になる。そして、各制動ディスク１ａ、１ｂにはブレーキパッド８ａ、８ｂからの押付け力が負荷され続けているので、制動ディスク１ａ、１ｂは全体がブレーキパッド８ａ、８ｂで強力に挟み込まれる。これにより、各制動ディスク１ａ、１ｂの回転が停止し、制動ディスク１ａ、１ｂが静止する。

磁石保持ディスク４が回転している際に制動ディスク１ａ、１ｂのみが静止すると、制動ディスク１ａ、１ｂと、磁石保持ディスク４における永久磁石５との間に相対的な回転速度差が生じるため、制動ディスク１ａ、１ｂそれぞれの内面に渦電流が発生する。すると、各制動ディスク１ａ、１ｂの内面に生じた渦電流と永久磁石５からの磁束密度との相互作用によりフレミングの左手の法則に従い、回転する磁石保持ディスク４に回転方向と逆向きの制動力が発生し、磁石保持ディスク４を介して回転軸１１の回転を減速させることができる。本実施形態では、渦電流が制動ディスク１ａ、１ｂの内面それぞれに発生するため、制動力が２面からもたらされ、制動効率を著しく向上させることもできる。このとき、各制動ディスク１ａ、１ｂは、内面に生じた渦電流により、発熱する。

このような制動の後、非制動に移行する際、摩擦ブレーキの作動を停止させる。これにより、図６Ａに示すように、ブレーキパッド８ａ、８ｂが各制動ディスク１ａ、１ｂから離れる。すなわち、ブレーキパッド８ａ、８ｂから各制動ディスク１ａ、１ｂへの押付け力が除荷される。すると、各制動ディスク１ａ、１ｂは、圧縮コイルばね２１の弾性力により、互いに離間するように移動し、第１リング部材２２ａ、２２ｂと突き当たることにより、最も離間した状態になる。そして、各制動ディスク１ａ、１ｂは、ブレーキパッド８ａ、８ｂから押付け力を受けていないので、再び、回転軸１１と一体で回転する磁石保持ディスク４と同期して回転し始める。

このように、制動時には、各制動ディスク１ａ、１ｂが互いに接近した状態となり、磁石５と各制動ディスク１ａ、１ｂが近接した状態に確保されるため、効果的に制動力が生じる。その一方、制動後の非制動時には、各制動ディスク１ａ、１ｂが互いに離間した状態となり、磁石５と各制動ディスク１ａ、１ｂとの隙間が拡大するため、制動時に発熱した各制動ディスク１ａ、１ｂの発熱領域（内面）から磁石５への熱伝達量が低減する。これにより、非制動時に、磁石５の冷却が促進し、磁石５の温度上昇を効果的に抑制することができる。

ここで、本実施形態の減速装置による上記の動作を実現するにあたり、以下の条件を考慮する必要がある。

図７は、本発明の一実施形態の減速装置による動作を実現する条件を説明するための模式図である。同図は、制動時の状態を示している。

まず、非制動状態から摩擦ブレーキを作動させ、制動に移行する状況を考える。図７に示すように、各制動ディスク１ａ、１ｂは、ブレーキパッド８ａ、８ｂからの押付け力Ｆの負荷により、互いに接近し、Δｘの距離を移動する。このとき、各制動ディスク１ａ、１ｂには、以下の力が作用している。

・Ｆ：ブレーキパッドからの押付け力
・Ｆ１：（制動ディスクの回転停止に伴って発生する制動トルク）／｛（ブレーキブレーキパッドと制動ディスク間の摩擦係数μ）×（回転軸の中心からブレーキパッド中心までの半径ｒ）｝
・Ｆ２：圧縮コイルばね（複数個全部）の弾性力（＝ばね定数ｋ×Δｘ）
・Ｆ３：永久磁石（複数個全部）による磁気吸引力（ただし、制動ディスクが磁性材料である場合のみ）
・Ｆ４：制動ディスクの内周部のブッシュと軸受の外輪との摺動抵抗（ただし、定位置に到達すると０になる）

これらの力の間には、下記（１）式の条件が成立していなければならない。
Ｆ≧Ｆ１＋Ｆ２−Ｆ３＋Ｆ４ ・・・（１）

次に、制動状態から摩擦ブレーキの作動を停止させ、非制動に移行する状況を考える。このとき、各制動ディスク１ａ、１ｂには、ブレーキパッド８ａ、８ｂからの押付け力Ｆが除荷され、Ｆ＝０となる。これに伴い、各制動ディスク１ａ、１ｂは、磁石保持ディスク４と同期して回転し始め、制動力が消失するため、Ｆ１＝０となる。このため、各制動ディスク１ａ、１ｂに作用する力は、Ｆ２、Ｆ３及びＦ４のみとなる。

各制動ディスク１ａ、１ｂが圧縮コイルばね２１の弾性力Ｆ２を受けてΔｘの距離を移動するようになるためには、下記（２）式の条件が成立していなければならない。
Ｆ２＞（Ｆ３＋Ｆ４） ・・・（２）

この（２）式の条件から、圧縮コイルばね２１のばね定数ｋは、下記（３）式の条件を満たす必要がある。
ｋ＞｛（Ｆ３＋Ｆ４）／Δｘ｝ ・・・（３）

なお、制動ディスク１ａ、１ｂが非磁性材料である場合は、制動ディスク１ａ、１ｂに永久磁石５による磁気吸引力が作用しないので、上記（１）〜（３）式中でＦ３＝０となる。

その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本発明の渦電流式減速装置は、あらゆる車両の補助ブレーキとして有用である。

１ａ、１ｂ：制動ディスク、 ４：磁石保持ディスク、 ５：永久磁石、
７：ブレーキキャリパ、 ８ａ、８ｂ：ブレーキパッド、
９：電動式直動アクチュエータ、 １０：電動モータ、
１１：回転軸、 １２：連結軸、 １３：スリーブ、
１５ａ、１５ｂ：軸受、 １７：ブラケット、 １８：軸受、
２０ａ、２０ｂ：ブッシュ、 ２１：圧縮コイルばね、
２２ａ、２２ｂ：第１リング部材、 ２３ａ、２３ｂ：第２リング部材、
２４：カバー

Claims (6)

1. 円周方向にわたり磁極が交互に異なって配置された複数の永久磁石を保持し、車両の回転軸に固定された磁石保持ディスクと、
   前記磁石保持ディスクの両面それぞれに対向して配置され、前記回転軸に対し軸回りに回転可能に且つ軸方向に沿って移動可能に支持された一対の制動ディスクと、
   前記一対の制動ディスクを間に挟む一対のブレーキパッドを有し、車両の非回転部に固定されたブレーキキャリパと、
   制動時に、前記ブレーキキャリパを駆動させ、前記一対のブレーキパッドを前記制動ディスクに向けて移動させて押し付け、前記制動ディスクを静止させるアクチュエータと、を備え、
   前記制動ディスク同士は、弾性部材を介して連結され、互いに軸方向に沿って離間する方向に付勢されており、
   前記制動ディスクは、制動時に、前記ブレーキパッドの移動に伴う押付け力が負荷されて前記弾性部材の弾性力に抗して互いに接近した状態となり、非制動時に、前記押付け力が除荷されて前記弾性部材の前記弾性力によって互いに離間した状態となる、渦電流式減速装置。
2. 請求項１に記載の渦電流式減速装置であって、
   前記弾性部材が圧縮コイルばねである、渦電流式減速装置。
3. 請求項１又は２に記載の渦電流式減速装置であって、
   非制動時に前記各制動ディスクの離間した位置を制限する第１制限部材と、
   制動時に前記各制動ディスクの接近した位置を制限する第２制限部材と、を備える、渦電流式減速装置。
4. 請求項３に記載の渦電流式減速装置であって、
   前記第１制限部材は、前記各制動ディスクの外側に配置され、前記回転軸に固定された第１リング部材であり、前記各第１リング部材は、非制動時に前記各制動ディスクの外面の内周部に突き当たる、渦電流式減速装置。
5. 請求項３又は４に記載の渦電流式減速装置であって、
   前記第２制限部材は、前記各制動ディスクの内面の外周部から突出する第２リング部材であり、前記各第２リング部材は、制動時に互いに突き当たる、渦電流式減速装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の渦電流式減速装置であって、
   前記制動ディスク同士の間の空間を外周側から包囲する伸縮可能なカバーを備える、渦電流式減速装置。

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