JP3760721B2 - 渦電流減速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両などの摩擦ブレーキを補助する渦電流減速装置、特に磁石支持筒の正逆回動により非制動と制動との切換えを行う渦電流減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
案内筒の内空部に回動可能の磁石支持筒が収容される渦電流減速装置では、磁石支持筒の内周面（軸孔）に、銅などの焼結金属筒に弗素樹脂（P.T.F.E.）と鉛を含浸してなるドライブツシユ（軸受）を圧入したうえ、アルミニウムからなる案内筒のアルマイト処理を施した内筒部（軸部）に外挿して、磁石支持筒を回転しやすくしている。磁石支持筒は流体圧アクチユエータのロツドと連結され、制動位置と非制動位置とに正逆回動される。
【０００３】
ドライブツシユはテフロン（登録商標）などの弗素樹脂を主成分とする材料を使用しているので、接触面圧が低かつたり高温になると摩擦係数が増大し、磁石支持筒が作動不良を起こすことがあつた。つまり、弗素樹脂系のドライブツシユは接触面圧が低いと摩擦係数が大きくなり、接触面の微小な範囲で摩擦係数が大きいと接触面の温度も上昇する。さらに、制動時の制動ドラムからの渦電流による熱の影響を受けて、雰囲気温度が一層高くなると、接触面の摩擦係数が大きくなり、磁石支持筒の円滑な作動を妨げる。
【０００４】
磁石支持筒の固着についての実験結果によれば、制動中の高温下でアルミニウムなどからなる内筒部が熱膨張すると、ドライブツシユとの隙間が狭くなり、局部的な摩耗部分はプラスチツクフロー（軟化溶融）になつて周方向へ押し出され、狭い隙間へ押し込まれる。やがて制動ドラムの回転速度が減じると、プラスチツクフローの凝固が始まり、摩擦係数が異常に大きくなり、プラスチツクフローが凝固したままになると、磁石支持筒が固着するに至る。ここで重要なことは、銅などの焼結金属筒に弗素樹脂（P.T.F.E.）と鉛を含浸してなるドライブツシユは、接触面圧が低い摩擦領域では、弗素樹脂が弾性体として働き、弾性的摩擦特性を示すが、接触面圧が高い摩擦領域では、下地の焼結金属の塑性的摩擦特性に移行するものと考えられる。
【０００５】
【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、ドライブツシユの摩擦特性を考慮し、案内筒の内筒部の外周面に対する、磁石支持筒の内周面に圧入したドライブツシユの接触面圧を高くするとともに、接触面付近の熱負荷を軽減するようにした渦電流減速装置を提供することにある。
【０００６】
【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あつて車体などの非回転部分に取り付られ、断面長方形の内空部を有する非磁性体からなる案内筒と、該案内筒の内空部に収容した少くとも１つの可動の磁石支持筒と、該磁石支持筒の外周面に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、前記案内筒の外筒部の前記磁石と相対向する位置に多数の強磁性体とを配設し、前記磁石からの磁界に基づく渦電流により前記制動ドラムに制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記可動の磁石支持筒の内周面に樹脂系のドライブツシユを結合する一方、前記案内筒の内筒部の外周面に周方向等間隔に、前記ドライブツシユを支持する多数の鋼板を結合したことを特徴とする。
【０００７】
また、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あつて車体などの非回転部分に取り付られ、断面長方形の内空部を有する非磁性体からなる案内筒と、該案内筒の内空部に収容した少くとも１つの可動の磁石支持筒と、該磁石支持筒の外周面に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、前記案内筒の外筒部の前記磁石と相対向する位置に多数の強磁性体とを配設し、前記磁石からの磁界に基づく渦電流により前記制動ドラムに制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記可動の磁石支持筒の内周面に樹脂系のドライブツシユを結合する一方、前記案内筒の内筒部の外周面に鋼製筒体を鋳込みまたは外嵌結合し、該鋼製筒体の外周面に溝またはくぼみを設けたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明ではアルミニウムからなる断面長方形の内空部を有する案内筒の内筒部に対し、樹脂系のドライブツシユを介して可動の磁石支持筒を回動可能に支持する。樹脂系のドライブツシユは接触面圧がある程度高くないと、摩擦係数が高い状態にあり、局部的な摩擦部分の熱により高温（２５０℃）になると、急激に摩擦係数が高くなり、磁石支持筒の正逆回動による制動と非制動との切換えが困難になる。特に、案内筒の表面にアルマイト処理を施すと断熱効果が高められ、温度の上昇を抑えにくい。
【０００９】
そこで、本発明ではアルミニウム鋳物からなる案内筒の表面にアルマイト処理を施さないで、磁石支持筒を支持する案内筒の内筒部の外周面に鋼製筒体を鋳込むか圧入する。鋼製筒体の外周面に溝またはくぼみを設け、磁石支持筒の内周面に圧入した樹脂系のドライブツシユとの接触面圧（摩擦面圧）を高くする。溝やくぼみは周方向に分断された適宜の形状のものでよく、鋼製筒体にプレス加工するか、案内筒に鋳込む際に形成する。また、鋳込んだ後に機械加工によりくぼみや溝を付けてもよい。
【００１０】
【実施例】
図１は本発明による渦電流減速装置の正面断面図、図２は同側面断面図である。本発明による渦電流減速装置は例えば車両用変速機の出力回転軸１に結合される導体からなる制動ドラム７と、制動ドラム７の内部に配設される非磁性体からなる案内筒１０と、案内筒１０の断面長方形の内空部３７に収容した可動の磁石支持筒１４と回止めピン１３により固定された不動の磁石支持筒１４Ａとを備えている。制動ドラム７はボス５のフランジ部５ａを、駐車ブレーキの制動ドラム３の端壁と一緒に、回転軸１にスプライン嵌合した取付フランジ２に重ね合され、かつ複数のボルト４とナツトにより締結される。ボス５から放射状に延びる多数のスポーク６に、冷却フイン８を備えた制動ドラム７の基端が結合される。
【００１１】
断面長方形をなす案内筒１０は例えば断面Ｃ字形の筒体に、環状板からなる端壁１１を結合して構成される。案内筒１０は適当な手段により例えば車両用変速機の歯車箱に固定される。案内筒１０の外筒部１０ａに周方向等間隔に設けた多数の開口２５に、周縁に抜止め突条１５ｃを備えた長方形の強磁性体（ポールピース）１５が結合される。好ましくは、強磁性体１５は案内筒１０の成形時鋳込まれる。また、鋳込みでなく、溶接でにより磁性体を結合してもよいし、強磁性体と非磁性体（弱磁性体でもよい）の複合材（ステンレスなど）でもよい。
【００１２】
磁性体からなる磁石支持筒１４は、案内筒１０の内空部３７にあつてドライブツシユ２６により正逆回動可能に内筒部１０ｂに支持される。磁石支持筒１４は外周面に各強磁性体１５に対向する磁石２４を、強磁性体１５に対する極性が周方向に交互に異なるように結合される。磁性体からなる磁石支持筒１４Ａは案内筒１０の内空部３７にあつて内筒部１０ｂに固定され、磁石支持筒１４と同様に、磁石支持筒１４は外周面に各強磁性体１５に対向する磁石２４を、強磁性体１５に対する極性が周方向に交互に異なるように結合される。図示してないが、磁石支持筒１４の左端壁から軸方向へ突出する突壁部が内空部３７において、案内筒１０の左端壁と一体のアクチユエータ２０の、シリンダ１８に嵌合するピストンから突出するロツドに連結される。
【００１３】
図２に示すように、磁石２４から制動ドラム７へ向う（この逆も同じ）磁束密度が、強磁性体１５の中央部分（制動ドラム７の回転方向（矢印ｙ）の中央部分）で最大になるように、制動ドラム７の内周面に対向する強磁性体１５の外面の面積が、磁石２４に対向する内面の面積よりも狭く構成してもよい。この場合、強磁性体１５の前面１５ａは途中から外面に向つて制動ドラム７の回転方向（矢印ｙ）後方へ傾斜される。同様に、強磁性体１５の後面１５ｂは途中から外面に向つて制動ドラム７の回転方向前方へ傾斜される。
【００１４】
図１に示すように、ドライブツシユ２６の摩耗により発生する摩耗粉を貯留するために、ドライブツシユ２６の両端側に周方向に延びる溝２８と溝２９が設けられる。各溝２８，２９は環状溝であつてもよいが、磁石支持筒１４はアクチユエータ２０により磁石２４の配列ピツチだけ正逆回動されるものであるから、磁石支持筒１４の上半部分では内筒部１０ｂの外周面に溝２８，２９を設け、磁石支持筒１４の下半部分では磁石支持筒１４の内周面に溝２８，２９を設けるのが好ましい。なお、この環状溝はなくてもよい。
【００１５】
図３に示すように、本発明によれば可動の磁石支持筒１４が支持される部分（幅ｓ）、即ち案内筒１０の内筒部１０ｂの外周面に環状溝３２を設け、環状溝３２の内部に周方向に分断された多数の鋼板３３ａを結合して溝３９を区画し、鋼板３３ａの外表面に、磁石支持筒１４に圧入した樹脂系のドライブツシユ２６を支持するようにしたものである。溝３２は案内筒１０を鋳造する時に一体に成形し、溝３２の表面は鋳肌のままとし、アルマイト処理をしなくてもよい。これにより、案内筒１０の樹脂系のドライブツシユ２６を支持する支持面積が狭くなり、それだけ支持面積ないし摩擦面積が狭くなるので接触面圧が高くなり、鋼板３３ａに対する樹脂系のドライブツシユ２６の摩擦係数が小さくなり、磁石支持筒１４の円滑な正逆回動による制動と非制動との切換動作が得られる。多数の鋼板３３ａはアルミニウムから案内筒１０を鋳造する際に、一体的に鋳込むのが好ましい。この時、鋼板３３ａと溝３９の軸方向長さは不動の磁石支持筒１４Ａを支持する部分まで、すなわち全幅に跨つて配設してもよい。
【００１６】
周方向に分断されない鋼板つまり鋼製筒体３３を、アルミニウムからなる案内筒１０の内筒部１０ｂに外嵌する場合には、鋼製筒体３３の外周面に周方向等間隔に多数の軸方向の溝３９を設けるのが好ましい。図４に示すように、鋼製筒体３３に設ける溝３９は制動ドラム７の回転軸と平行ではなく、斜めに溝３９を設けることができる。
【００１７】
図５に示す実施例は、鋼製筒体３３に周方向等間隔に断面長方形、三角形、楕円形などのくぼみ３９ａを設けるか、開口を打ち抜いたものを、内筒部１０ｂの環状溝３２へ圧入したものである。
【００１８】
図６に示す実施例は、鋼製筒体３３の外周面に、周方向に延びる溝すなわち環状溝３４を設け、鋼製筒体３３を内筒部１０ｂの外周面に設けた環状溝３２へ鋳込んだものである（なお、環状溝３４は複数設けてもよい）。内筒部１０ｂを２分する周方向の境界線３１の左側に、可動の磁石支持筒１４が、右側に不動の磁石支持筒１４Ａがそれぞれ支持される。
【００１９】
非制動時、図１に示すように、磁石支持筒１４，１４Ａの軸方向に並ぶ２つの磁石２４，２４Ａは、共通の強磁性体１５に全面的に対向する極性が互いに逆になつている。この時、２つの磁石２４，２４Ａは各強磁性体１５と磁石支持筒１４，１４Ａとの間に、短絡的磁気回路ｗを形成し、制動ドラム７に磁界を及ぼさない。制動時、図２に示すように、軸方向に並ぶ磁石２４，２４Ａ（磁石２４Ａは図１を参照）は強磁性体１５に対向する極性が同じになり、強磁性体１５を経て制動ドラム７に磁界を及ぼす。この時、各磁石２４，２４Ａは制動ドラム７と磁石支持筒１４，１４Ａとの間に、磁気回路ｚを形成する。回転する制動ドラム７が磁界を横切る時、制動ドラム７に渦電流が流れ、制動ドラム７は制動トルクを受ける。
【００２０】
図１０に示すように、銅などの焼結金属に弗素樹脂（P.T.F.E.）と鉛を含浸してなるドライブツシユ２６は、接触面圧が低い摩擦領域では、弗素樹脂が弾性体として働き、弾性的摩擦特性を示し、摩擦係数が大きいが、接触面圧が高い摩擦領域では、下地の焼結金属筒の塑性的摩擦特性に移行し、摩擦係数は小さく、ほぼ一定の値を示す。本発明では案内筒１０の内筒部１０ｂの外周面に、幅の広い溝３９を設けることにより、接触面積が狭くなるので、内筒部１０ｂに対するドライブツシユ２６の接触面圧が高くなり、摩擦係数が小さくなり、発熱が抑えられるとともに、溝またはくぼみ３９ａの存在により接触面付近の熱負荷が軽減され、磁石支持筒１４の円滑な動作が保証される。
【００２１】
上述の実施例では、可動の磁石支持筒と不動の磁石支持筒を備え、両者の回転差動により制動と非制動の切り換えを行う形式の渦電流減速装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、単一の磁石支持筒の正逆回動により制動と非制動の切り換えを行う形式の渦電流減速装置にも適用できる。
【００２２】
図７，８に示す実施例では、案内筒１０の内空部に単一の磁石支持筒１４を正逆回動可能に支持し、磁石支持筒１４の周方向に並ぶ２つの磁石２４が共通の強磁性体１５に部分的に対向する非制動位置と、１つの磁石２４が強磁性体１５に全面的に対向する制動位置とに切り換えるものである。この形式の渦電流減速装置では、当然のことながら鋼製筒体３３または周方向に分断された鋼板３３ａは、内筒部１０ｂの全幅に亘つて配設される。この場合、軸方向溝３９、くぼみまたは開口３９ａ、環状溝３４は、軸方向に間隔を存して複数列設けるのが好ましい。他の構成は図１，２に示すものと同様である。
【００２３】
図９に示す実施例では、回転軸に結合した制動ドラム７の内部に、非磁性体からなりかつ断面長方形の内空部を有する案内筒１０を配設し、案内筒１０の外筒部１０ａに周方向等間隔に多数の強磁性体１５を配設し、案内筒１０の内空部に正逆回動可能に配設した磁性体からなる磁石支持筒１４の外周面に、各強磁性体１５に２つずつ対向しかつ強磁性体１５に対する極性が周方向に２つごとに異なるように磁石２４を結合し、異極性の２つの磁石２４が各強磁性体１５に全面的に対向する非制動位置と、同極性の２つの磁石２４が各強磁性体１５に全面的に対向する制動位置とに、磁石支持筒１４をアクチユエータ２０により正逆回動して切り換えるものである。磁石支持筒１４の内周面に樹脂系のドライブツシユが結合される。一方、磁石支持筒１４を支持する内筒部１０ｂには１つまたは複数の環状溝３２が設けられ、環状溝３２に多数の鋼板を周方向等間隔に結合して周方向に寸断された溝３９が形成される。環状溝３２に鋼製筒体３３を外嵌支持し、鋼製筒体３３の外周面に周方向等間隔に多数の溝３９、くぼみまたは開口３９ａが設けられるか、環状の溝３９が設けられる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は上述のように、回転軸に結合した制動ドラムと、該制動ドラムの内部にあつて車体などの非回転部分に取り付られ、断面長方形の内空部を有する非磁性体からなる案内筒と、該案内筒の内空部に収容した少くとも１つの可動の磁石支持筒と、該磁石支持筒の外周面に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、前記案内筒の外筒部の前記磁石と相対向する位置に多数の強磁性体とを配設し、前記磁石からの磁界に基づく渦電流により前記制動ドラムに制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記可動の磁石支持筒の内周面に樹脂系のドライブツシユを結合する一方、前記案内筒の内筒部の外周面に多数の鋼板を結合するか鋼製筒体を外嵌結合し、該鋼製筒体の外周面には溝またはくぼみを設けたので、鋼製筒体が樹脂系ドライブツシユと摩擦接触する面積が狭くなり、それだけ摩擦面の面圧が高くなり、摩擦面の摩擦係数を低くすることができる。その結果、摩擦面の発熱が抑えられ、磁石支持筒の正逆回動による制動と非制動の円滑な切換操作が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される渦電流減速装置の非制動時の正面断面図である。
【図２】同渦電流減速装置の制動時の側面断面図である。
【図３】同渦電流減速装置の案内筒の内筒部を示す斜視図である。
【図４】同渦電流減速装置の案内筒の内筒部に外嵌される鋼製筒体の他の実施例を示す斜視図である。
【図５】同渦電流減速装置の案内筒の内筒部の他の実施例を示す斜視図である。
【図６】同渦電流減速装置の案内筒の内筒部の他の実施例を示す斜視図である。
【図７】本発明が適用される他の渦電流減速装置の正面断面図である。
【図８】同渦電流減速装置の非制動時の側面断面図である。
【図９】本発明が適用される他の渦電流減速装置の非制動時の側面断面図である。
【図１０】渦電流減速装置の磁石支持筒の回転支持部の摩擦特性を表す線図である。
【符号の説明】
１：回転軸 ６：スポーク ７：制動ドラム １０：案内筒 １０ａ：外筒部 １０ｂ：内筒部 １４：磁石支持筒 １４Ａ：磁石支持筒 １５：強磁性体 ２０：アクチユエータ ２４：磁石 ２４Ａ：磁石 ２６：ドライブツシユ ３２：環状溝 ３３：鋼製筒体 ３９：溝 ３９ａ：くぼみ

Claims (4)

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あつて車体などの非回転部分に取り付られ、断面長方形の内空部を有する非磁性体からなる案内筒と、該案内筒の内空部に収容した少くとも１つの可動の磁石支持筒と、該磁石支持筒の外周面に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、前記案内筒の外筒部の前記磁石と相対向する位置に多数の強磁性体とを配設し、前記磁石からの磁界に基づく渦電流により前記制動ドラムに制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記可動の磁石支持筒の内周面に樹脂系のドライブツシユを結合する一方、前記案内筒の内筒部の外周面に周方向等間隔に、前記ドライブツシユを支持する多数の鋼板を結合したことを特徴とする渦電流減速装置。
2. 回転軸に結合した制動ドラムと、該制動ドラムの内部にあつて車体などの非回転部分に取り付られ、断面長方形の内空部を有する非磁性体からなる案内筒と、該案内筒の内空部に収容した少くとも１つの可動の磁石支持筒と、該磁石支持筒の外周面に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、前記案内筒の外筒部の前記磁石と相対向する位置に多数の強磁性体とを配設し、前記磁石からの磁界に基づく渦電流により前記制動ドラムに制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記可動の磁石支持筒の内周面に樹脂系のドライブツシユを結合する一方、前記案内筒の内筒部の外周面に鋼製筒体を鋳込みまたは外嵌結合し、該鋼製筒体の外周面に溝またはくぼみを設けたことを特徴とする渦電流減速装置。
3. 複数の前記溝またはくぼみを前記鋼製筒体に周方向等間隔に設けた、請求項２に記載の渦電流減速装置。
4. 前記溝は前記鋼製筒体の周方向に延びる少くとも１つの環状溝である、請求項２に記載の渦電流減速装置。

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