JP2642358B2 - 低出力形電気式制動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低出力の電気式制動機、すなわち、適度な制
動トルクを発生させるための装置に関する。

さらに詳細には、特に限定するわけではないが、多く
の使用法の中でも家庭用トレーナ、すなわち筋力増強用
に設計された固定式自転車に装備されるのに最も適した
制動機に関する。

〔従来の技術〕

これらの固定式自転車は、サドル、クランク歯車、こ
のクランク歯車の回転により駆動される車輪、一般的に
この駆動は、クランク歯車のチェーン車と、車輪と共に
回転するように連結された鎖車とを継ぐチェーンを介し
て行なわれる、それと、この車輪の制動装置とを支えて
いる枠で構成されている。

これらの制動装置は一般的には摩擦力で作動し、従っ
てパッド又はローラを有し、これらは、車輪の好適な部
位、例えばリムとかタイヤに対して調節可能な力を作用
するように適合されている。

これらの装置の欠点は、摩耗し易く、調整が困難でか
つ不確なことである。

これらの欠点を克服するために既に、制動装置を小形
渦電流制動機で構成することが提案されている。

〔発明の目的と要約〕

本発明の目的は、丈夫で経済的でかつ組立て分解が容
易な構造の小形制動機を提供することである。

本発明に基づくこの種の制動機は、同一回転軸に固定
された磁性体製の２枚の平行円板から成り、所定の支持
枠にベアリングを介して設置されている回転子と、２固
の円柱状をし、その軸が前記回転軸と平行な磁性体製鉄
心を有する固定子とで構成された低出力形電気式制動機
において、当該低出力形電気式制動機は、前記回転軸に
交差しない位置で前記平行円板間に平行に位置決めされ
て前記支持枠に着脱自在に取り付けられた非磁性体製の
堅固な皿状部材を有し、前記２つの磁性体製鉄心の内の
一方のみにコイルが巻かれるとともに、前記皿状部材に
取り付けられて前記２枚の平行円板に近接して完全に対
面するように配置され、隣接した前記各磁性体製鉄心の
軸は、前記回転軸を通り互いに45度から90度の間の角度
を成す２枚の平面内に含まれていることを特徴とする。

実施例において、以下の特徴の１つそして又はその他
のものが付加されて特許請求がなされている。

−１つの対を構成する２つの鉄心のうちのただ１つのみ
が電線コイルで囲まれていること。

−上記磁性鉄心の各々が上記皿状部材の平らな底部に設
けられた開口に嵌合し、当該磁性鉄心の各々の嵌合され
た側のその軸に垂直な端面には前記開口を覆って前記底
部の外部表面に当接する重ね板が取り付けられたこと。

−先に述べた項の中で定める制動機において、コイルで
囲まれた各鉄心の皿状部底面への装着が、コイルをこの
鉄心の皿状部を貫通する部分に接着することにより完全
になされていること。

−先に述べた少くとも最後２項のうちの１項に定める制
動機において、コイルで巻かれていない各鉄心の皿状部
底面への装着が止め金を前記鉄心に切られた溝内にはめ
込むことによりなされていること。

−皿状部の縁がその底面に対して直角に折り曲げられ互
いに十分離れた平行部を有し、前記皿状部を枠の一部を
構成し、２枚の円板をある間隔をおいて囲む２つの固定
素子にそれぞれ固定できること。

−先項に定める皿状部の締結部分に、制動機の軸に平行
に伸びる長方形の穴が開けられ、皿状部を枠に固定する
過程で、エアギャップの調整が可能であること。

−２枚の円板が互いに、ネジを切られかつこれらを貫通
する複数の連結棒とナットとで連結され、ネジを締める
ことにより、これらの円板を車軸の肩部又は、この車軸
に近接して囲んでいる環の端部に対して押し付けるよう
に構成されていること。

−ネジ付連結棒が、２枚の円板と同軸で制動トルクを別
の回転部材でそれ自身好適に家庭用トレーナのクランク
歯車に連結された回転部材に伝達するためのベルト用プ
ーリーをも貫通し、前記プーリーは２枚の円板の間に好
適に配置されていること。

−ネジ付連結棒が、家庭用自転車形トレーナの車輪を支
えるためのローラに対し共に回転するように固定されて
いる鍔をも貫通していること。

本発明は又、以上述べたような低出力制動機で又この
用途のために特別に構成された家庭用トレーナに用いら
れる制動機の提供をも目的としている。

以上述べた主たる特徴の他の特徴で、好適に同時適用
可能な特徴について、以下にさらに詳しく説明する。

以下に、いくつかの提出された本発明の実施例を添付
図を参照して説明するが、これらの図は当然ながら本発
明に制約を加えるものではない。

ここで考えている制動機は好適に家庭用トレーナ、す
なわちこれを使用する者の筋力増強用“固定式”自転車
の装備として設計されたものである。

〔本発明の実施例〕

これらの装置において、任意に調節可能な抵抗は、使
用者のペダル力に対抗するものである。

これらの抵抗は、自転車の荷物の無い状態で固くなめ
らかで水平な地面の上を普通にこぐ場合に相当する低抵
抗値から、自転車を困難な状態、例えば坂道を登ると
か、砂地等の悪路で運転する場合に相当する高抵抗値の
間で調節することができる。

このような制動機の設計は通常重量トラックに使用さ
れているような制動機とは基本的に異なる。

重量トラック用制動機では、回転質量は可能なかぎり
軽くする一方、与えられた重量に対し発生される制動ト
ルクは可能なかぎり大きくする必要があり、制動力はし
ばしば100kw以上にもなる。

反対に今回の場合は、制動機の回転質量は比較的大き
くても良く、又最大制動トルクは適度な大きさでなけれ
ばならなくて制動力は例えば10wから1kwの間で変動する
ものである。

これら２つの基準を同時に考慮することによって次の
ことが可能となる。

−一方では比較的重い磁性体からなる２枚の平行円板の
組を誘導回転子として使用すること。

−又一方では、これら２枚の円板の周辺長の一部のみを
渦電流生成用に使用すること、前記一部分とは例えば前
記長さの４分の１から２分の１の間に含まれる。

後者の特徴は本分野では全く例外的である、それは普
通はこれと反対に各円板の全領域を渦電流生成用に利用
しようと努められるものだからである。

さらに誘導固定子を２枚の円板の間に、軸に直交する
方向から着脱可能なように装着し全体として非常に簡単
でかつ丈夫な構造を操用することができる。

軸Ｘを有する誘導回転子の２枚の平行円板の構造が第
１図に示されている。

これらは軸Ｘと同軸の車軸２によって貫通されてお
り、車軸自体は制動機の支持枠３の上に特に軸の前後動
を阻止する形式のベアリング４を介して装着されており
軸の良好な位置決めがなされている。

円板１には又、ネジを切られた連結棒５が貫通し、ナ
ット６にネジ込むことにより、２枚の円板を車軸２の肩
部７又は、この車軸の周囲に近接し、軸に対して取付け
られている環状スペーサの端部に押付けて取付けること
ができる。

誘導固定子は非磁性体物質、例えばステンレス鋼で作
られた皿状部材（Ｃ）を有し、この皿状部材は平らな底
部８と、この底部に垂直な縁９とを有している。

底部８は各円板周辺部の90度を超える角度（Ａ）部分
を覆うように備えられており、、前記部分は直径（Ｄ）
の円板の外周部で外側から、又直径（D/2）の円板で内
側から囲まれている。

底部８は各々の円板のこのように定義された領域を覆
う部分の外側で、この部分の両側に、前記領域の対称軸
（Ｓ）に垂直な方向に拡がっており、縁９は２つの平ら
でかつ平行な端部10を有し、これらの平面は２枚の円板
の間に間隙を作るための骨組となっている。

このことにより、皿状部材（Ｃ）は枠３の２つの堅い
素子11にまっすぐにかつ平行に固定することができる。
これらの素子は減速機の全体を円板の回転を阻害するこ
となく囲むことができる。

図示された実施例において、角度（Ａ）は90度より少
し大きなだけであり、従って底部８は細長い形状をして
いる。

さらに、底部８は回転子の軸（Ｘ）に最も近い部分
は、ここでは軸を中心とする円弧状となるように考慮さ
れている。このことにより底部８は口の開いた厚めのＣ
字形の皿状板となっている。

底部８上には、円筒状又は角柱状をした磁性体の２つ
の鉄心12及び13が装着されておりこれらの軸は軸（Ｘ）
と平行である。

これら２つの鉄心は底部８に切られた開口14,15を貫
通している。

輪止め16,17は各鉄心の軸端に、特にネジで固定さ
れ、それぞれ対応する開口14,15の縁部外表面に密着さ
れている。

皿状部内の第１鉄心12部分は電線からなるコイルで近
接して囲まれている。

皿状部内Ｃの底部８には鉄心12を収容する開口14が設
けられている。この底部８の片側には、例えばネジ等で
鉄心12に輪止め16が取り付けられている。輪止め16は開
口14よりも幅広で、コイル18ほどの径となっている。し
たがって、底部８に近接した鉄心12にコイル18が接着さ
れると、鉄心は円板に固定される。

第２鉄心13の前記皿状部材への装着は、止め輪19（第
３図）を鉄心上の皿底部内面すぐ近くに切られた溝には
め込むことで固定するようになっている。

２つの鉄心12及び13、同様に輪止め16及び17の寸法
は、円板に対して平らになるように決められており、円
板から短い距離（ｅ）だけ離れて“エア・ギャップ”を
形成している。

コイル18に電流が送られた際に固定子に交互の極性を
有する磁極を形成するのはこの領域であり、この電流に
より生成された磁束は第１鉄心12の軸方向に、２枚の円
板の１つの円周沿いに流れ、第２鉄心13に、前の鉄心と
は逆向きの軸方向に流れ、最終的に他方の円板の円周沿
いに先の円板とは逆向きに流れ、再び第１鉄心12に戻
る。円板内に制動力を発生させる渦電流は、これらの円
板内に発生される磁束の変化と、２つの反対極性を有す
る固定磁極に対面したこれらの円板の単純回転の結果生
じるものである。

ポート9₁は固定子皿状部材を素子11に締付けるボルト
・ナット機構を受けるように設計されており、これらは
軸（Ｘ）と平行に伸びていて、前記の機構のネジを締め
る間にエア・キャップの微調整が可能なようになってい
る。

図示された実施例において、円板１の間にある２つの
鉄心12及び13、それぞれの寸法及び位置は、従来形減速
機で軸（Ｘ）の周囲に等間隔に配置された６極式減速機
の６つの鉄心のうちの２つに対応する。

換言すれば、これら２つの鉄心の軸は、それぞれ軸
（Ｘ）を通り、互いに60度の角をなす２枚の平面内にあ
る。

この結果ここでは円板１内に渦電流を発生させるため
に従来この目的で利用されていた各円板の質量の３分の
１を利用しているだけである。

さらに注目すべき点は、ここでは２つの鉄心12及び13
の一方のみにコイル18が巻かれていることであり、この
結果さらにこの装置で発生される渦電流の強度は従来形
制動機に比べて減衰する。

先に説明したように、これらの構成の結果である比較
的弱い制動トルクは、ここでは欠点とはならない、それ
は大きな制動トルクを発生する必要がないからである。

皿状部材及び鉄心で構成された固定子は、２枚の円板
１の間に、軸Ｘに対して直角な半径方向に着脱可能なよ
うに装着されている。すなわち、これらの円板を取りは
ずす必要がないということである。このことは２重円板
形電気式制動機の分野では例外的なことであり、修理や
保守が画期的に簡単となる。

先にも述べたように、前述の低出力制動機の提示され
た用途は、家庭用トレーナの設備としてである。

この種の２つの使用例が第４図から、第７図に示され
ており、図中制動機は参照記号（Ｒ）で示されている。

第１の応用例は、第４図に図式的に示されており、家
庭用トレーナの固定枠３には、サドル20と、ハンドル棒
21と、チェーン車輪22及び２つのペダル23から成るクラ
ンク歯車と、チェーン車輪22と車輪24のスプロケットを
連結するチェーン25を介して、チェーン車輪22と共に回
転するように連結された車輪24とが含まれている。

この車輪の外周部には溝を有するヘリ27があって、そ
の中に梯形のベルト28が制動機（Ｒ）に円板１に取付け
られた小形プーリー29と連結するように配置されてい
る。

第１図から第３図に示されるように、この小形プーリ
ー29は好適に２枚の円板１の間に設置されている；従っ
てこれは又好適に、連結棒５でつらぬかれている。

図に示すように、これは車軸２の肩部の１つと、２枚
の円板１の一方との間に軸を同じくして近接配置するこ
ともできるが、２枚の円板１の中間部に、好適な同軸ス
ペーサーリングをこのプーリーとこれら２枚の円板の各
々との間に挿入することにより配置することもできる。

第２図に示されるように、固定子皿状部の車軸２側に
切欠きが備えられているが、これは前記プーリー29をあ
る間隔をもって囲むためのものである。

第５図から第７図に示す第２の応用例では、家庭用ト
レーナは、基本的には自転車の一部で構成されており、
その後輪30は、平行軸を有する２つの水平ロール31,32
の上に置かれている。

制動機（Ｒ）の回転子1,2,5,6は、これら２つのロー
ルの１つ31に回転軸を同じくして締結されている。

この目的のために、例えば連結棒５は、２枚の円板１
を貫通するだけではなく、ロール31の一方の軸端から放
射状に折り返された鍔33をも貫通している。

第７図に示すようにロール31は枠３に対して固定され
た内部棒34にロール35を介して設置されている。

この結果、いずれの実施例を採用するにせよ、最終的
には、低出力形制動機が構成できその構造、動作及び長
所は先に十分述べた通りである。

自明なように、又すべてに行なった説明からも類推さ
れるように、本発明は、応用例や実施例から制限を受け
るものではない。これらの応用例や実施例はかなり限定
した例として考察されたものである。これとは反対に、
本発明はすべての改変をも範囲として含むものであっ
て、特に誘導固定子を構成する磁性体から成る２つの鉄
心12,13を共に電線から成るコイルで囲むような例も含
まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、本発明に従って構成され
た電気式制動機の実施例でありそれぞれ、第１図は第２
図の線Ｉ−Ｉに沿った軸断面図、第２図は第１図の矢印
IIの方向から見た側面図、第３図は第２図の線III−III
に沿った断面図である。 第４図は制動機を備えた家庭用トレーナの模式的透視図
を示す。 第５図及び第６図は本発明により構成された別の制動機
を備えた家庭用トレーナの一部を図式的に示し、それぞ
れ内部立面図及び平面図である。 第７図は制動機の後者の実施例の軸断面図及びこれを備
えた装置の一部を示す。 〔符号の説明〕 １……円板 ２……車軸 ３……枠 ５……ボルト ６……ナット ８……皿状部材底部 12,13……鉄心 14,15……開口部 16,17……輪止め 18……コイル 19……止め輪 28……ベルト 29……プーリー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−148170（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−226763（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−108192（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭50−23090（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一回転軸に固定された磁性体製の２枚の
   平行円板から成り、所定の支持枠にベアリングを介して
   設置されている回転子と、２固の円柱状をし、その軸が
   前記回転軸と平行な磁性体製鉄心を有する固定子とで構
   成された低出力形電気式制動機において、当該低出力形
   電気式制動機は、前記回転軸に交差しない位置で前記平
   行円板間に平行に位置決めされて前記支持枠に着脱自在
   に取り付けられた非磁性体製の堅固な皿状部材を有し、
   前記２つの磁性体製鉄心の内の一方のみにコイルが巻か
   れるとともに、前記皿状部材に取り付けられて前記２枚
   の平行円板に近接して完全に対面するように配置され、
   隣接した前記各磁性体製鉄心の軸は、前記回転軸を通り
   互いに45度から90度の間の角度を成す２枚の平面内に含
   まれていることを特徴とする低出力形電気式制動機。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の低出力形電
   気式制動機において、上記磁性鉄心の各々が上記皿状部
   材の平らな底部に設けられた開口に嵌合し、当該磁性鉄
   心の各々の嵌合された側のその軸に垂直な端面には前記
   開口を覆って前記底部の外部表面に当接する輪止めが取
   り付けられたことを特徴とする低出力形電気式制動機。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の低出力形電
   気式制動機であって、家庭用トレーナに用いられること
   を特徴とする低出力形電気式制動機。