JP3738531B2 - 渦電流式減速装置の制動ドラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に搭載されて摩擦ブレーキを補助する渦電流式減速装置、特に渦電流の流れを良くする銅層の熱劣化を防ぐとともに、制動ドラムに対する支持腕の結合（溶接）強度を確保するようにした渦電流式減速装置の制動ドラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転する磁性抵抗体からなる制動ドラムに対し、永久磁石を接近させて制動トルクを発生させる従来の永久磁石式渦電流減速装置では、制動トルクを大きくすために、制動ドラムの端面に銅層（純銅に近いものが適している）を備え、制動ドラムの一端面が回転軸から放射方向に延びる支持腕にＴＩＧ溶接、電子ビーム溶接などにより接合されている。
【０００３】
しかし、制動ドラムの端面に銅層が接合されていると、制動ドラムに支持腕を接合するのに次のような問題が生じる。つまり、制動ドラムに支持腕を接合するには、強度の面から溶接、摩擦圧接などが考えられるが、溶接も摩擦圧接も接合する時の熱で制動ドラムの端面の銅層が溶け出したり酸化して、制動トルクの低下を招く。制動ドラムの端面の銅層を保護しながら支持腕を接合するには、例えば軟ろう付けが考えられるが、十分な接合強度が得られない。いずれにしても、制動ドラムの端面に接合した銅層に支持腕を直接接合するのでは、制動ドラムと銅層との熱膨張率の違いから、減速装置の制動作用中の温度上昇により、銅層と支持腕の接合部が破損する恐れがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述の問題に鑑み、制動ドラムの端面の銅層の熱劣化を防ぐとともに、制動ドラムの端面に対する支持腕の接合強度を確保するようにした、渦電流式減速装置の制動ドラムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の構成は回転軸に結合した制動ドラムと、該制動ドラムの内部に配設した非磁性体からなる円筒状のの磁石案内枠と、該磁石案内枠に周方向等間隔に設けた多数の開口に結合した強磁性板と、前記磁石案内枠の内部に支持されかつ永久磁石を前記各強磁性板に対向しかつ極性が周方向に交互に異なるように支持する磁石支持筒とを備えた渦電流式減速装置において、前記制動ドラムの少くとも一方の端面に径方向のスリツトを有する複数対のリブを設け、前記支持腕の先端を前記リブにスリツトを跨いで溶接により接合し、制動ドラムの端面の前記リブを除く部分に銅層を備えるたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では制動ドラムと各支持腕の接合部に周方向に離隔する１対のリブを設け、１対のリブの間のスリツトに例えば銅粉末を溶射するなどして銅層を形成する。銅層の表面と支持腕の内面との間には微小な隙間を設ける。制動ドラムの温度が上昇し銅層が膨張した時、膨張した銅層が支持腕の内面に接し、銅層が支持腕の接合面に面圧を及ぼす。こうして、制動ドラムと支持腕の接合強度を損なわずに、銅層の面積を広くする。
【０００７】
【実施例】
図１は本発明が適用される渦電流式減速装置の制動ドラムの左側面断面図、図２は同制動ドラムを縮小して示す正面図である。変速機の歯車箱２の端壁に軸受３により支持されかつ端壁から突出する出力回転軸４に、取付フランジ５がスプライン嵌合されかつ外れないようにナツト６により締結される。取付フランジ５に駐車ブレーキの制動ドラム７の端壁と、減速装置の制動ドラム１３のボス部９と一体のフランジ９ａとが重ね合され、複数のボルト１０とナツト１０ａにより締結される。
【０００８】
制動ドラム１３はボス部９から放射方向に延びる多数の支持腕１２に支持される。このため、支持腕１２の先端は制動ドラム１３の基端面に溶接により結合される。制動ドラム１３の外周壁に周方向等間隔に、多数の冷却フイン１３ａが備えられる。
【０００９】
鉄などの電気導体からなる制動ドラム１３の内側に、断面箱形の内空部を有する円筒状の磁石案内枠１８が配設される。磁石案内枠１８は歯車箱２の突壁２ａに外嵌固定した補強リブ３１ａを有する枠板３１に、ボルト３２，３３により固定される。磁石案内枠１８は外筒と内筒の両端に環状の端壁板を結合して構成してもよいが、図示の磁石案内枠１８は普通の鉄などの材料からなる左半部の断面コ字形をなす筒形の枠部分１８ａと、アルミニウムなどの非磁性体からなる右半部の断面逆Ｌ字形をなす筒形の枠部分１８ｂとを、多数のボルト１４により結合して構成される。
【００１０】
制動ドラム１３の内周壁と対向する磁石案内枠１８の外周壁すなわち枠部分１８ｂの周壁に、周方向等間隔に多数の開口が設けられ、各開口に強磁性板（ポールピース）２１が嵌合固定される。実際には、枠部分１８ｂをアルミニウムから鋳造する際に、強磁性板２１を鋳ぐるんで構成する。枠板３１に周方向等間隔に複数のアクチユエータ（図示せず）が支持される。アクチユエータはシリンダに嵌合したピストンから磁石案内枠１８の内空部へ突出するロツド１７の端部に磁石支持筒１９を結合される。磁石支持筒１９は磁石案内枠１８の内空部に軸方向移動可能に支持される。磁石支持筒１９の外周壁に、各強磁性板２１と対向する永久磁石２０が、周方向に極性を交互に異にして結合される。
【００１１】
制動作用時、磁石支持筒１９は図示のように、アクチユエータによりロツド１７を介して制動ドラム１３の内部へ突出される。回転する制動ドラム１３が永久磁石２０から強磁性板２１を透過して制動ドラム１３の内周壁へ及ぶ磁界を横切る時、制動ドラム１３に渦電流が発生し、制動ドラム１３が制動トルクを受ける。制動ドラム１３は渦電流により発熱し、直接または冷却フイン１３ａで空気により冷却される。
【００１２】
制動解除時、アクチユエータによりロツド１７を介して磁石支持筒１９を、制動ドラム１３の内部から引き出すと、永久磁石２０は制動ドラム１３の内周壁へ磁界を及ぼさなくなり、制動ドラム１３は制動トルクを受けない。
【００１３】
本発明によれば、制動時の渦電流の流れを良くするために、制動ドラム１３の両端面に銅層２７が形成される。図３〜５に示すように、支持腕１２の先端に対する制動ドラム１３の基端面の接合強度を高めるために、制動ドラム１３の端面の銅層２７の働きをできるだけ損わずに、制動ドラム１３を構成する基材（鉄材）が支持腕１２を構成する基材（鉄材）に直接溶接により接合されるようにしたものである。このため、制動ドラム１３の基端面に、各支持腕１２の接合面となる１対の径方向のリブ２３を設ける。リブ２３の表面は溶接強度を高めるために平滑に仕上げる。接合面となるリブ２３の表面と支持腕１２の内面とには銅層を設けない。制動ドラム１３の基端面の１対のリブ２３の間のスリツト２４（図５）に銅層２７ａを、各リブ２３の外側部分に銅層２７をそれぞれ形成する。各銅層２７，２７ａの厚さは、目標とする制動トルクに応じて決める。特に１対のリブ２３の間の銅層２７ａの厚さは、常温で銅層２７ａの表面が支持腕１２の内面１２ａに接触しないように適当な隙間ｔを備え、かつ高温で銅層２７ａが熱膨張すると、支持腕１２の内面１２ａに接触するようにする。
【００１４】
図６に示すように、渦電流式減速装置の制動作用中には、制動ドラム１３の１対のリブ２３の間の銅層２７ａの温度は、１０ｔ貨物車両の場合で約６５０℃、４ｔ貨物車両の場合で約５５０℃になり、熱膨張した銅層２７ａの表面は支持腕１２の内面１２ａに接触する。上述のように、制動ドラム１３の端面から突出して形成した１対のリブ２３を、支持腕１２の内面１２ａに溶接するようにしたから、溶接ビートが長く、溶接ビート間の接触面積が広くなり、制動ドラム１３に対する支持腕１２の溶接強度が高くなる。
【００１５】
なお、上述の実施例では、磁石支持筒を軸方向に往復移動することにより、制動と非制動の切換えを行う渦電流式減速装置に基づき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特公平7-118901号公報に開示されるような、磁石支持筒を正逆回動することにより、制動と非制動の切換えを行う渦電流式減速装置にも適用できることは言うまでもない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は上述のように、制動ドラムの少くとも一方の端面に銅層が備えられ、該端面が支持腕を介して回転軸に結合される渦電流式減速装置において、制動ドラムの前記端面に径方向のスリツトを有する複数対のリブを設け、各支持腕の先端内面を前記１対のリブにスリツトを跨いで溶接したものであるから、次のような効果が得られる。
【００１７】
（ａ） 制動ドラムの端面に複合形成した銅層の劣化を招くことなく、制動ドラムと支持腕の接合強度を確保できる。
【００１８】
（ｂ） 制動ドラムの端面の銅層の面積を広く採れる。
【００１９】
（ｃ） 制動ドラムの端面の銅層が熱膨張しても、制動ドラムと支持腕の接合
部の破損を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される渦電流式減速装置の制動ドラムの左側面断面図である。
【図２】同制動ドラムを縮小して示す正面図である。
【図３】同制動ドラムと支持腕の接合部を拡大して示す正面図である。
【図４】同制動ドラムと支持腕の接合部を拡大して示す側面断面図である。
【図５】同制動ドラムと支持腕の接合部を拡大して示す平面図である。
【図６】制動作用中の制動ドラムと支持腕の接合部を拡大して示す平面図である。
【符号の説明】
２：歯車箱 ４：回転軸 ５：取付フランジ ７：制動ドラム ９：ボス部 ９ａ：フランジ １２：支持腕 １２ａ：内面 １３：制動ドラム １３ａ：冷却フイン １３ｂ：端面 １７：ロツド １８：磁石案内枠 １８ａ，１８ｂ：枠部分 １９：磁石支持筒 ２０：永久磁石 ２１：強磁性板 ２３：リブ ２４：スリツト ２７，２７ａ：銅層 ２８：銅棒 ３１：枠板
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に搭載されて摩擦ブレーキを補助する渦電流式減速装置、特に渦電流の流れを良くする銅層の熱劣化を防ぐとともに、制動ドラムに対する支持腕の結合（溶接）強度を確保するようにした渦電流式減速装置の制動ドラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転する磁性抵抗体からなる制動ドラムに対し、永久磁石を接近させて制動トルクを発生させる従来の永久磁石式渦電流減速装置では、制動トルクを大きくすために、制動ドラムの端面に銅層（純銅に近いものが適している）を備え、制動ドラムの一端面が回転軸から放射方向に延びる支持腕にＴＩＧ溶接、電子ビーム溶接などにより接合されている。
【０００３】
しかし、制動ドラムの端面に銅層が接合されていると、制動ドラムに支持腕を接合するのに次のような問題が生じる。つまり、制動ドラムに支持腕を接合するには、強度の面から溶接、摩擦圧接などが考えられるが、溶接も摩擦圧接も接合する時の熱で制動ドラムの端面の銅層が溶け出したり酸化して、制動トルクの低下を招く。制動ドラムの端面の銅層を保護しながら支持腕を接合するには、例えば軟ろう付けが考えられるが、十分な接合強度が得られない。いずれにしても、制動ドラムの端面に接合した銅層に支持腕を直接接合するのでは、制動ドラムと銅層との熱膨張率の違いから、減速装置の制動作用中の温度上昇により、銅層と支持腕の接合部が破損する恐れがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述の問題に鑑み、制動ドラムの端面の銅層の熱劣化を防ぐとともに、制動ドラムの端面に対する支持腕の接合強度を確保するようにした、渦電流式減速装置の制動ドラムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の構成は回転軸に結合した制動ドラムと、該制動ドラムの内部に配設した非磁性体からなる円筒状のの磁石案内枠と、該磁石案内枠に周方向等間隔に設けた多数の開口に結合した強磁性板と、前記磁石案内枠の内部に支持されかつ永久磁石を前記各強磁性板に対向しかつ極性が周方向に交互に異なるように支持する磁石支持筒とを備えた渦電流式減速装置において、前記制動ドラムの少くとも一方の端面に径方向のスリツトを有する複数対のリブを設け、前記支持腕の先端を前記リブにスリツトを跨いで溶接により接合し、制動ドラムの端面の前記リブを除く部分に銅層を備えるたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では制動ドラムと各支持腕の接合部に周方向に離隔する１対のリブを設け、１対のリブの間のスリツトに例えば銅粉末を溶射するなどして銅層を形成する。銅層の表面と支持腕の内面との間には微小な隙間を設ける。制動ドラムの温度が上昇し銅層が膨張した時、膨張した銅層が支持腕の内面に接し、銅層が支持腕の接合面に面圧を及ぼす。こうして、制動ドラムと支持腕の接合強度を損なわずに、銅層の面積を広くする。
【０００７】
【実施例】
図１は本発明が適用される渦電流式減速装置の制動ドラムの左側面断面図、図２は同制動ドラムを縮小して示す正面図である。変速機の歯車箱２の端壁に軸受３により支持されかつ端壁から突出する出力回転軸４に、取付フランジ５がスプライン嵌合されかつ外れないようにナツト６により締結される。取付フランジ５に駐車ブレーキの制動ドラム７の端壁と、減速装置の制動ドラム１３のボス部９と一体のフランジ９ａとが重ね合され、複数のボルト１０とナツト１０ａにより締結される。
【０００８】
制動ドラム１３はボス部９から放射方向に延びる多数の支持腕１２に支持される。このため、支持腕１２の先端は制動ドラム１３の基端面に溶接により結合される。制動ドラム１３の外周壁に周方向等間隔に、多数の冷却フイン１３ａが備えられる。
【０００９】
鉄などの電気導体からなる制動ドラム１３の内側に、断面箱形の内空部を有する円筒状の磁石案内枠１８が配設される。磁石案内枠１８は歯車箱２の突壁２ａに外嵌固定した補強リブ３１ａを有する枠板３１に、ボルト３２，３３により固定される。磁石案内枠１８は外筒と内筒の両端に環状の端壁板を結合して構成してもよいが、図示の磁石案内枠１８は普通の鉄などの材料からなる左半部の断面コ字形をなす筒形の枠部分１８ａと、アルミニウムなどの非磁性体からなる右半部の断面逆Ｌ字形をなす筒形の枠部分１８ｂとを、多数のボルト１４により結合して構成される。
【００１０】
制動ドラム１３の内周壁と対向する磁石案内枠１８の外周壁すなわち枠部分１８ｂの周壁に、周方向等間隔に多数の開口が設けられ、各開口に強磁性板（ポールピース）２１が嵌合固定される。実際には、枠部分１８ｂをアルミニウムから鋳造する際に、強磁性板２１を鋳ぐるんで構成する。枠板３１に周方向等間隔に複数のアクチユエータ（図示せず）が支持される。アクチユエータはシリンダに嵌合したピストンから磁石案内枠１８の内空部へ突出するロツド１７の端部に磁石支持筒１９を結合される。磁石支持筒１９は磁石案内枠１８の内空部に軸方向移動可能に支持される。磁石支持筒１９の外周壁に、各強磁性板２１と対向する永久磁石２０が、周方向に極性を交互に異にして結合される。
【００１１】
制動作用時、磁石支持筒１９は図示のように、アクチユエータによりロツド１７を介して制動ドラム１３の内部へ突出される。回転する制動ドラム１３が永久磁石２０から強磁性板２１を透過して制動ドラム１３の内周壁へ及ぶ磁界を横切る時、制動ドラム１３に渦電流が発生し、制動ドラム１３が制動トルクを受ける。制動ドラム１３は渦電流により発熱し、直接または冷却フイン１３ａで空気により冷却される。
【００１２】
制動解除時、アクチユエータによりロツド１７を介して磁石支持筒１９を、制動ドラム１３の内部から引き出すと、永久磁石２０は制動ドラム１３の内周壁へ磁界を及ぼさなくなり、制動ドラム１３は制動トルクを受けない。
【００１３】
本発明によれば、制動時の渦電流の流れを良くするために、制動ドラム１３の両端面に銅層２７が形成される。図３〜５に示すように、支持腕１２の先端に対する制動ドラム１３の基端面の接合強度を高めるために、制動ドラム１３の端面の銅層２７の働きをできるだけ損わずに、制動ドラム１３を構成する基材（鉄材）が支持腕１２を構成する基材（鉄材）に直接溶接により接合されるようにしたものである。このため、制動ドラム１３の基端面に、各支持腕１２の接合面となる１対の径方向のリブ２３を設ける。リブ２３の表面は溶接強度を高めるために平滑に仕上げる。接合面となるリブ２３の表面と支持腕１２の内面とには銅層を設けない。制動ドラム１３の基端面の１対のリブ２３の間のスリツト２４（図５）に銅層２７ａを、各リブ２３の外側部分に銅層２７をそれぞれ形成する。各銅層２７，２７ａの厚さは、目標とする制動トルクに応じて決める。特に１対のリブ２３の間の銅層２７ａの厚さは、常温で銅層２７ａの表面が支持腕１２の内面１２ａに接触しないように適当な隙間ｔを備え、かつ高温で銅層２７ａが熱膨張すると、支持腕１２の内面１２ａに接触するようにする。
【００１４】
図６に示すように、渦電流式減速装置の制動作用中には、制動ドラム１３の１対のリブ２３の間の銅層２７ａの温度は、１０ｔ貨物車両の場合で約６５０℃、４ｔ貨物車両の場合で約５５０℃になり、熱膨張した銅層２７ａの表面は支持腕１２の内面１２ａに接触する。上述のように、制動ドラム１３の端面から突出して形成した１対のリブ２３を、支持腕１２の内面１２ａに溶接するようにしたから、溶接ビートが長く、溶接ビート間の接触面積が広くなり、制動ドラム１３に対する支持腕１２の溶接強度が高くなる。
【００１５】
なお、上述の実施例では、磁石支持筒を軸方向に往復移動することにより、制動と非制動の切換えを行う渦電流式減速装置に基づき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特公平7-118901号公報に開示されるような、磁石支持筒を正逆回動することにより、制動と非制動の切換えを行う渦電流式減速装置にも適用できることは言うまでもない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は上述のように、制動ドラムの少くとも一方の端面に銅層が備えられ、該端面が支持腕を介して回転軸に結合される渦電流式減速装置において、制動ドラムの前記端面に径方向のスリツトを有する複数対のリブを設け、各支持腕の先端内面を前記１対のリブにスリツトを跨いで溶接したものであるから、次のような効果が得られる。
【００１７】
（ａ） 制動ドラムの端面に複合形成した銅層の劣化を招くことなく、制動ドラムと支持腕の接合強度を確保できる。
【００１８】
（ｂ） 制動ドラムの端面の銅層の面積を広く採れる。
【００１９】
（ｃ） 制動ドラムの端面の銅層が熱膨張しても、制動ドラムと支持腕の接合
部の破損を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される渦電流式減速装置の制動ドラムの左側面断面図である。
【図２】同制動ドラムを縮小して示す正面図である。
【図３】同制動ドラムと支持腕の接合部を拡大して示す正面図である。
【図４】同制動ドラムと支持腕の接合部を拡大して示す側面断面図である。
【図５】同制動ドラムと支持腕の接合部を拡大して示す平面図である。
【図６】制動作用中の制動ドラムと支持腕の接合部を拡大して示す平面図である。
【符号の説明】
２：歯車箱 ４：回転軸 ５：取付フランジ ７：制動ドラム ９：ボス部 ９ａ：フランジ １２：支持腕 １２ａ：内面 １３：制動ドラム １３ａ：冷却フイン １３ｂ：端面 １７：ロツド １８：磁石案内枠 １８ａ，１８ｂ：枠部分 １９：磁石支持筒 ２０：永久磁石 ２１：強磁性板 ２３：リブ ２４：スリツト ２７，２７ａ：銅層 ２８：銅棒 ３１：枠板
Claims (1)
- 回転軸に結合した制動ドラムと、該制動ドラムの内部に配設した非磁性体からなる円筒状のの磁石案内枠と、該磁石案内枠に周方向等間隔に設けた多数の開口に結合した強磁性板と、前記磁石案内枠の内部に支持されかつ永久磁石を前記各強磁性板に対向しかつ極性が周方向に交互に異なるように支持する磁石支持筒とを備えた渦電流式減速装置において、前記制動ドラムの少くとも一方の端面に径方向のスリツトを有する複数対のリブを設け、前記支持腕の先端を前記リブにスリツトを跨いで溶接により接合し、制動ドラムの端面の前記リブを除く部分に銅層を備えるたことを特徴とする、渦電流式減速装置の制動ドラム。
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|---|---|---|---|
| JP17641297A JP3738531B2 (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 渦電流式減速装置の制動ドラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP17641297A JP3738531B2 (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 渦電流式減速装置の制動ドラム |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH116531A JPH116531A (ja) | 1999-01-12 |
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ID=16013241
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1997
- 1997-06-17 JP JP17641297A patent/JP3738531B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH116531A (ja) | 1999-01-12 |
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