JP3760777B2 - 渦電流式減速装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、制動補助装置としてバスやトラック等の大型自動車に取付けられる渦電流式減速装置に関するもので、特に渦電流式減速装置の制動力フェード率を拡大可能とすることによって、短時間制動時の制動効果を損なわず、長時間の連続制動時にもロータの温度上昇を抑制できて制動持続時間を長くすることを可能とするものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、バスやトラック等の大型自動車には、下り勾配路でのフットブレーキの使用回数を減少させて、ライニングの異常摩耗やフェード現象を防止すると共に、制動停止距離を短縮することを目的として、主ブレーキであるフットブレーキや補助ブレーキである排気ブレーキの他に渦電流式減速装置が取付けられるようになってきた。そして、この渦電流式減速装置も、最近では、特開平1−298948号等のように、磁極として永久磁石を使用し、制動時に通電を必要としないものが多くなってきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この永久磁石式の渦電流式減速装置を長時間使用すると、ロータの温度が上昇し、ロータの熱変形や熱亀裂の発生といった損傷により性能低下をきたす虞がある。特に制動力が大きいものについては、制動に伴うロータの発熱量も大きく、急激にロータの温度が上昇することから、短時間でロータが高温になり、降坂途中でも制動の中断を余儀なくされる場合があり、制動持続時間を長くとれないという問題がある。一方、ロータの発熱を抑えるために、制動力を小さくすると、頻繁に行なわれる短時間の制動時における制動トルクが小さくなり、十分な制動効果が得られない。
【0004】
本発明は、上記した従来の渦電流式減速装置にあった問題点に鑑みてなされたものであり、頻繁に使用される短時間制動時の制動効果を損なわず、長時間の連続制動時にもロータの温度上昇を抑制できて制動持続時間を長くすることが可能な渦電流式減速装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明では、例えばアクチュエータの一方の移動限位置では非制動状態となる磁石位置となり、前記の一方の移動限位置と他方の移動限位置との間に最大制動力を発生させる磁石位置を設け、前記他方の移動限位置では最大制動力よりも小さな制動力を発生させる磁石位置となるようにアクチュエータを構成することとしている。そして、このようにすることで、頻繁に使用される短時間制動時の制動効果を損なわず、長時間の連続制動時にもロータの温度上昇を抑制できて制動持続時間を長くすることが可能になる。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明者らが、非制動位置から制動位置まで磁石を移動させることで制動のON−OFFを切換える渦電流式減速装置のアクチュエータのストロークを変化させて、制動経過時間に伴なう制動力の推移と、制動持続時間の延長効果について調査したところ、図7に示したように、アクチュエータのストロークを制動のON−OFFを切換えるのに必要なストロークSt1よりもSt2だけ長くして、磁石の停止位置を最も制動力が大きくなる位置よりも更に前方に移動させた場合にも、制動経過時間が短い場合には制動力はあまり変化しないことが判明した。一方、図8に示したように、アクチュエータのストロークを制動のON−OFFを切換えるのに必要なストロークSt1よりも長くすればするほど、すなわち、St2が長くなればなるほど、制動持続時間は長くなることが判明した。
【0007】
本発明に係る第1の渦電流式減速装置は、上記した本発明者らの知見に基づいてなされたものであり、往復動可能なアクチュエータを用いて磁石を移動することで制動力を切換える渦電流式減速装置において、アクチュエータの一方の移動限位置では非制動状態となる磁石位置となり、前記の一方の移動限位置と他方の移動限位置との間に最大制動力を発生させる磁石位置を設け、前記他方の移動限位置では最大制動力よりも小さな制動力を発生させる磁石位置となるようにアクチュエータを構成しているのである。
【0008】
本発明に係る第1の渦電流式減速装置のように、制動開始直後に最も制動力が大きくなる位置に磁石を移動させ、その後は、磁石を前進動させるようにすることで、先に説明したように、頻繁に使用される短時間制動時の制動効果を損なわず、長時間の連続制動時にもロータの温度上昇を抑制できて制動持続時間を長くすることが可能になる。
【0009】
本発明に係る第1の渦電流式減速装置の制動力制御方法を実施するに際しては、制動力切換装置を構成するアクチュエータのストロークを制動と非制動を切換えるのに必要なストロークよりも長くしたものを使用する。
【0010】
そして、この本発明に係る第1の渦電流式減速装置において、前記アクチュエータを、前記最大制動力を発生する所定の磁石位置に対応するアクチュエータの移動位置から、前記他方の移動限位置までのアクチュエータの移動時に、ばねの反発力をアクチュエータの進行方向反対側に及ぼすばねを備えたものとした場合には、最も制動力が大きくなる位置に磁石を移動させた後の磁石の進出移動を容易に行えるようになる。これが本発明に係る第2の渦電流式減速装置である。
【0011】
また、往復動可能なアクチュエータを用いて磁石を移動することで制動力を切換える渦電流式減速装置において、アクチュエータは、一方の移動限位置では非制動状態となり、他方の移動限位置では最大制動力を発生する磁石位置となるように構成するとともに、
(1) 前記の他方の移動限位置において、アクチュエータの推進力よりも大きい反発力をアクチュエータの進行方向反対側に及ぼすばねを備えており、アクチュエータの推進衝撃により前記他方の移動限位置に達した後は、図9に示したように、前記ばねの反発力と制動による磁気反力とアクチュエータの推進力とが釣り合う位置まで磁石が移動するように構成した場合や、
(2) 前記の他方の移動限位置において、アクチュエータへの反発力を及ぼすばねを備えており、前記アクチュエータの推進力をきった後は、図10に示したように、前記ばねの反発力と制動による磁気反力とが釣り合う位置まで磁石が移動するように構成した場合
にも、最も制動力が大きくなる位置に磁石を移動させた後の磁石の退入移動を容易に行えるようになる。これが本発明に係る第3,4の渦電流式減速装置である。
【0012】
【実施例】
以下、本発明に係る渦電流式減速装置を図1〜図6に示す実施例に基づいて説明する。
図1は単列旋回方式の第1の本発明に係る渦電流式減速装置に用いるアクチュエータの作用を磁石の位置と合わせて説明する図で、(a)は非制動時の説明図、(b)は最大制動力発生時の説明図、(c)は最大制動力よりも制動力を抑制した時の説明図、図2は第2の本発明に係る渦電流式減速装置に用いるアクチュエータの作用を説明する図で、(a)は非制動時の説明図、(b)は非制動時から制動時へ切換えた時の説明図、(c)は最大制動力発生時の説明図、(d)は最大制動力よりも制動力を抑制した時の説明図、図3及び図4は第3の本発明に係る渦電流式減速装置に用いるアクチュエータの作用を説明する図で、(a)は制動ON時の説明図、(b)は突出限位置(最大制動力発生位置)の説明図、(c)は突出限位置から後退時の説明図、(d)は非制動時の説明図、図5及び図6は第4の本発明に係る渦電流式減速装置に用いるアクチュエータの作用を説明する図で、(a)は制動ON時の説明図、(b)は突出限位置(最大制動力発生位置)の説明図、(c)は突出限位置から後退時の説明図、(d)は非制動時の説明図である。
【0013】
図1において、1は回転軸に一体的に取付けられたロータに対向して支持され、ロータの周方向に沿って磁極の向きを互に逆向きとなるように所要角度旋回可能な強磁性体の支持リング2に一定の間隔を存して配置された永久磁石群であり、この永久磁石1群と前記ロータの円筒部3との間に、前記永久磁石1群の各永久磁石1とは基本的には同じ角度位置に強磁性体のスイッチ板4群が介設されている。
【0014】
上記したような構成の単列旋回方式の渦電流式減速装置においては、図1(a)に示したような、一つの永久磁石1が隣接するスイッチ板4を跨いで半分ずつ重なり合った非制動位置から、図1(b)に示したような、永久磁石1がスイッチ板4と重なり合った制動位置まで、アクチュエータ5のピストンロッド5aを例えば突出移動させて永久磁石1を旋回移動させることで制動のON−OFFを切換えるものである。
【0015】
そして、第1の本発明に係る渦電流式減速装置に用いるアクチュエータ5は、そのストロークを、図1(b)に示したように、制動のON−OFFを切換えるのに必要なストロークSt1よりもSt2だけストロークを長くした構成としている。
【0016】
上記したアクチュエータ5を使用し、制動のON−OFFを切換えるに際しては、先ず制動開始直後には、図1(a)に示した非制動状態から、反ピストンロッド5a側のシリンダ5b内に圧縮エアーを供給して、アクチュエータ5のピストンロッド5aをストロークSt1だけ突出移動させて、図1(b)に示した最も制動力が大きくなる制動位置まで永久磁石1を移動させる。
【0017】
そして、その後は、反ピストンロッド5a側のシリンダ5b内に更に圧縮エアーを供給して、永久磁石1を例えば図1(c)に示したようにストロークSt2の範囲内で進出移動させて制動力を抑制するのである。これが第1の本発明に係る渦電流式減速装置である。
【0018】
このような本発明の渦電流式減速装置によれば、頻繁に使用される短時間制動時の制動効果を損なうことなく、長時間の連続制動時にもロータの温度上昇を抑制できて制動持続時間を長くすることが可能になる。
【0019】
しかしながら、ただ単にSt2だけストロークを長くしたアクチュエータ5を使用した場合、制動開始直後に永久磁石1が最大制動力を発生させる図1(b)に示した位置を瞬時に通過してしまうことになり、短時間の制動効果が不十分になる虞がある。
【0020】
そこで、図2に示したような構成のSt2だけストロークを長くしたアクチュエータ6を採用することで、上記した短時間の制動効果が不十分になるというような虞がなくなる。すなわち、図2において、7はアクチュエータ6のシリンダ6b内におけるピストンロッド6aの突出側端部に内装されたばね、6cはシリンダ6b内におけるばね7の自然長位置(図2(b)、(c)参照)と圧縮限位置(図2(a)、(b)参照)間を摺動自在なように設けられた第2のピストンである。
【0021】
そして、図2に示したアクチュエータ6では、制動のON−OFFを切換えるのに必要なストロークSt1を、図2(a)に示した、第2のピストン6cによりばね7が圧縮された状態のピストンロッド6aの退入限位置(制動OFF位置)から、ばね7の反力により第2のピストン6cがばね7の自然長位置まで戻された図2(b)の状態を介して、図2(c)に示す前記ばね7の自然長位置に位置する第2のピストン6c迄、第1のピストン6dが移動する長さとし、前記ストロークSt1を超えるピストンロッド5aの移動を、図2(d)に示したように前記ばね7の圧縮によって得るようしている。これが本発明に係る第2の渦電流式減速装置である。なお、図2中の8は逆止弁、9は流量絞り弁である。
【0022】
以上図1及び図2を用いて説明した実施例は、最も制動力が大きくなる制動位置まで永久磁石1を移動させた後は、永久磁石1をストロークSt2の範囲内で進出移動させて制動力を抑制するものであるが、永久磁石1をストロークSt2の範囲内で後退移動させることで、制動力を抑制してもよい。これらが図3〜図6に示す実施例である。
【0023】
すなわち、図3及び図4に示した実施例は、図2に示した本発明に係る第2の渦電流式減速装置のアクチュエータ6に代えて、アクチュエータ10のストロークを制動のON−OFFを切換えるのに必要なストロークのみとなし、かつ、図3に示した実施例は、シリンダ10b内におけるピストンロッド10aの突出側端部に、また、図4に示した実施例は、シリンダ10bの外側におけるピストンロッド10aの突出側端部にばね11を内装している。
【0024】
そして、このばね11は、図3や図4の(b)に示したばね11が圧縮した状態のピストンロッド10aの突出限位置で、アクチュエータ10の推進力よりも大きな力が働き、図3や図4の(a)に示したばね11の自然長から図3や図4の(b)に示した前記圧縮した状態までの間は、ばね11の付勢力と磁気反力の合力がアクチュエータ10の推進力と釣り合うようになされたものが使用されている。なお、図3や図4中の12は2ポート弁を示す。
【0025】
このように構成したアクチュエータ10を採用した場合には、制動ON時の推進衝撃でピストンロッド10aが突出限位置(図3や図4の(b)参照)に達したあと、ばね11の反力分だけ図3や図4の(c)に示したようにピストンロッド10aが後退することによって、最も制動力が大きくなる位置に磁石を移動させた後の磁石の後退移動を容易に行えるようになる。これが本発明に係る第3の渦電流式減速装置である。
【0026】
また、本発明に係る第3の渦電流式減速装置のアクチュエータ10に代えて、図5に示したアクチュエータ13は、シリンダ13b外側のピストンロッド13a突出側に、また、図6に示したアクチュエータ13は、シリンダ13b内における反ピストンロッド側端部にばね14を配置したものである。
【0027】
そして、このばね14は、ピストンロッド13aの突出時には圧縮力と引張力の両方が作用するようになされ、かつ、ピストンロッド13aが突出限に達する前の位置では磁気反力よりも大きな力が作用するものとしたものが使用されている。
【0028】
このように構成したアクチュエータ13を採用した場合には、制動ON時、エアー圧によりピストンロッド13aが突出限位置(図5や図6の(b)参照)に達したあと、タイマー等によりアクチュエータ13の推進力をきると、磁気反力によりピストンロッド13aが後退するも、ばね14により図5や図6の(c)に示したように所定の位置で停止することになる。この停止位置は磁気反力によって異なるが、高回転ほど磁気反力が大きく、後退量は大きくなる。従って、持続時間を稼ぐことができることになる。これが本発明に係る第4の渦電流式減速装置である。
【0029】
本実施例では単列旋回方式の渦電流式減速装置に適用したものを示したが、本発明は2列旋回方式の渦電流式減速装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、頻繁に使用される短時間制動時の制動効果を損なわず、長時間の連続制動時にもロータの温度上昇を抑制できて制動持続時間を長くすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の本発明に係る渦電流式減速装置に用いるアクチュエータの作用を磁石の位置と合わせて説明する図で、(a)は非制動時の説明図、(b)は最大制動力発生時の説明図、(c)は最大制動力よりも制動力を抑制した時の説明図である。
【図2】 第2の本発明に係る渦電流式減速装置に用いるアクチュエータの作用を説明する図で、(a)は非制動時の説明図、(b)は非制動時から制動時へ切換えた時の説明図、(c)は最大制動力発生時の説明図、(d)は最大制動力よりも制動力を抑制した時の説明図である。
【図3】 第3の本発明に係る渦電流式減速装置に用いるアクチュエータの作用を説明する図で、(a)は制動ON時の説明図、(b)は突出限位置(最大制動力発生位置)の説明図、(c)は突出限位置から後退時の説明図、(d)は非制動時の説明図である。
【図4】 第3の本発明に係る渦電流式減速装置に用いるアクチュエータの他の実施例の作用を説明する図で、(a)は制動ON時の説明図、(b)は突出限位置(最大制動力発生位置)の説明図、(c)は突出限位置から後退時の説明図、(d)は非制動時の説明図である。
【図5】 第4の本発明に係る渦電流式減速装置に用いるアクチュエータの作用を説明する図で、(a)は制動ON時の説明図、(b)は突出限位置(最大制動力発生位置)の説明図、(c)は突出限位置から後退時の説明図、(d)は非制動時の説明図である。
【図6】 第4の本発明に係る渦電流式減速装置に用いるアクチュエータの他の実施例の作用を説明する図で、(a)は制動ON時の説明図、(b)は突出限位置(最大制動力発生位置)の説明図、(c)は突出限位置から後退時の説明図、(d)は非制動時の説明図である。
【図7】 非制動位置から制動位置まで磁石を移動させることで制動のON−OFFを切換える渦電流式減速装置のアクチュエータのストロークを変化させて制動経過時間に伴なう制動力の推移について調査した図である。
【図8】 非制動位置から制動位置まで磁石を移動させることで制動のON−OFFを切換える渦電流式減速装置のアクチュエータのストロークを変化させて制動持続時間の延長効果について調査した図である。
【図9】 第3の本発明に係るアクチュエータに内装するばねを説明する図である。
【図10】 第4の本発明に係るアクチュエータに設置するばねを説明する図である。
【符号の説明】
1 永久磁石
5 アクチュエータ
5a ピストンロッド
5b シリンダ
6 アクチュエータ
6a ピストンロッド
6b シリンダ
6c 第2のピストン
7 ばね
10 アクチュエータ
10a ピストンロッド
10b シリンダ
11 ばね
13 アクチュエータ
13a ピストンロッド
13b シリンダ
14 ばね
Claims (4)
- 往復動可能なアクチュエータを用いて磁石を移動することで制動力を切換える渦電流式減速装置において、
アクチュエータの一方の移動限位置では非制動状態となる磁石位置となり、前記の一方の移動限位置と他方の移動限位置との間に最大制動力を発生させる磁石位置を設け、前記他方の移動限位置では最大制動力よりも小さな制動力を発生させる磁石位置となるようにアクチュエータを構成したことを特徴とする渦電流式減速装置。 - 前記アクチュエータは、前記最大制動力を発生する所定の磁石位置に対応するアクチュエータの移動位置から、前記他方の移動限位置までのアクチュエータの移動時に、ばねの反発力をアクチュエータの進行方向反対側に及ぼすばねを備えたものであることを特徴とする請求項1記載の渦電流式減速装置。
- 往復動可能なアクチュエータを用いて磁石を移動することで制動力を切換える渦電流式減速装置において、
アクチュエータは、一方の移動限位置では非制動状態となり、他方の移動限位置では最大制動力を発生する磁石位置となるように構成するとともに、前記の他方の移動限位置において、アクチュエータの推進力よりも大きい反発力をアクチュエータの進行方向反対側に及ぼすばねを備えており、
アクチュエータの推進衝撃により前記他方の移動限位置に達した後は、前記ばねの反発力と制動による磁気反力とアクチュエータの推進力とが釣り合う位置まで磁石が移動するように構成したことを特徴とする渦電流式減速装置。 - 往復動可能なアクチュエータを用いて磁石を移動することで制動力を切換える渦電流式減速装置において、
アクチュエータは、一方の移動限位置では非制動状態となり、他方の移動限位置では最大制動力を発生する磁石位置となるように構成するとともに、前記の他方の移動限位置において、アクチュエータへの反発力を及ぼすばねを備えており、
前記アクチュエータの推進力をきった後は、前記ばねの反発力と制動による磁気反力とが釣り合う位置まで磁石が移動するように構成したことを特徴とする渦電流式減速装置。
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