JP3765291B2

JP3765291B2 - 渦電流式減速装置

Info

Publication number: JP3765291B2
Application number: JP2002187293A
Authority: JP
Inventors: 徹桑原
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: JP2004032927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に減速制動を与える渦電流式減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石を用いたドラム構造の渦電流式減速装置としては、特開平１−２９８９４８号（特願昭６３−１２７６９６号）公報記載のものが知られている。
【０００３】
図１１及び図１２に示すように、この渦電流式減速装置９０は、車両の駆動軸（図示せず）と一体に回転するドラム状のロータ９１と、ロータ９１に減速制動力を与えるべくロータ９１の内周に沿って配置されるステータ（磁力源）９２とを備えて構成されている。
【０００４】
ステータ９２は、周方向に所定の間隔を隔てて整列された複数の永久磁石９３を有し回動自在に設けられた磁石環９４と、磁石環９４とロータ９１の間に介設され磁石環９４が相対的に回動されることで永久磁石９３からの磁気をロータ９１に切換自在に伝えるスイッチ部９５と、磁石環９４を回動させるアクチュエータ（図示せず）とを有する。
【０００５】
磁石環９４は、ヨーク９６の外周に沿って複数の永久磁石９３を磁極を径方向に向け、かつ、その極性を交互に反転させるように整列して形成されている。スイッチ部９５は、弧状に形成された磁性部材からなるポールピース９７と非磁性部材９８とを周方向に交互に連結して形成されている。
【０００６】
図１１に示すように、渦電流式減速装置９０は、磁石環９４を回動させ、永久磁石９３とポールピース９７の周方向の位置を合わせることで永久磁石９３とロータ９１との間にＮ極とＳ極とを結ぶ磁気回路９９を形成し、ロータ９１に渦電流を発生させて駆動軸を減速制動するようになっている。
【０００７】
そして、図１２に示すように、永久磁石９３が隣り合うポールピース９７間に跨るように磁石環９４を回動させることで、永久磁石９３の磁気がポールピース９７によって遮蔽される短絡回路１００を形成し、駆動軸の減速制動を解除するようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、永久磁石９３をヨーク９６の外周に並べるだけの構造では永久磁石９３の設置スペースが小さく、制動力を大きく向上させることができなかった。
【０００９】
また、上述のように永久磁石９３の磁気をポールピース９７によって遮蔽した場合であっても、磁気がポールピース９７からロータ９１に洩れ、ひきずりトルクが発生してしまうという課題があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、制動力を大きく向上させることができ、ひきずりトルクの発生を防ぐことができる渦電流式減速装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、回転軸に取り付けられたロータと、このロータに対向させて配置され、周方向に所定のピッチを隔てて且つ上記ロータに向く磁極を交互に反転させて整列された複数の永久磁石及びこれら永久磁石の磁極のうち上記ロータの反対側に向く磁極同士を連結する磁性部材を有する磁石環と、この磁石環と上記ロータとの間に配置され、周方向に所定のピッチを隔てて且つ周方向に向き合う磁極が同極に設定された複数の永久磁石およびこれら永久磁石を保持する磁性部材を有する磁性環とを備え、上記磁石環及び磁性環の少なくとも一方を回動自在としたものである。
【００１２】
磁石環及び磁性環の少なくとも一方を回動させ、磁性環の周方向に同極を向かい合わせて隣り合う永久磁石間に、磁石環の永久磁石のうち上記極と同極である面を上記ロータに向けるものを等間隔に挟む位相にすることにより、磁性環及び磁石環の永久磁石から発せられる磁気をそれぞれロータに伝えることができ、回転軸を高い磁束密度で強力に減速制動できる。
【００１３】
他方、磁性環の周方向に同極を向かい合わせて隣り合う永久磁石間に、磁石環の永久磁石のうち異極を上記ロータに向けるものを等間隔に挟む位相にすることにより、磁石環と磁性環の永久磁石を相互に磁気短絡させることができ、ロータへの磁気洩れを防いでひきずりトルクの発生を防ぐことができる。
【００１４】
また、上記磁石環及び磁性環の少なくとも一方を回動させるアクチュエータであって、互いの相対位置を、周方向に同極を向かい合わせて隣り合う磁性環の永久磁石間にこの極と同極である面が上記ロータ側に向かう磁石環の永久磁石を挟む制動位置と、この制動位置から周方向に１／２ピッチを超え、かつ１ピッチに満たない所定の回動幅だけ上記磁石環と上記磁性環とがずれた非制動位置とのいずれかに設定するアクチュエータを備えるとよい。
【００１５】
磁性環の永久磁石を磁石環の永久磁石より小さく磁力の弱いものにでき、磁性環の径方向の厚さを薄く設定できる。
【００１６】
上記非制動位置は、上記制動位置から周方向に略２／３ピッチずれた位置に設定されることが好ましい。
【００１７】
上記磁性環は、弧状に形成された複数の磁性ブロックと、これら磁性ブロックの周方向の端部同士を永久磁石を保持しつつ連結する連結具とを備えて構成されるとよい。
【００１８】
また、上記磁性環の磁性部材は、環状に形成され、上記永久磁石を埋め込んで固定するための埋込穴を有するものであってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図３は本実施形態に係る渦電流式減速装置をロータの径方向外側から見た側断面図である。図１はロータに磁気を及ぼして減速制動している渦電流式減速装置を駆動軸の軸端側から見た正面断面図である。
【００２１】
図３に示すように、渦電流式減速装置１は、車両の駆動軸等の動力伝達系の回転軸２に取り付けられたドラム状のロータ３と、ロータ３の内周に沿って配置され変速機等の固定系（図示せず）に取り付けられたステータ（磁力源）４とを有し、ステータ４からロータ３へ磁気を供給することでロータ３に渦電流を生じさせて回転軸２を減速制動し、磁気をステータ４内に遮蔽することで減速制動を解除するようになっている。
【００２２】
ステータ４は、固定系に支持され中空環状に形成されたケーシング５と、ケーシング５の内部にブッシュ６を介して同軸回り回動自在に収容され複数の永久磁石７を有する磁石環８と、磁石環８とロータ３との間に位置するようにケーシング５の外周部に一体的に設けられ複数の永久磁石９を有する磁性環１０と、磁石環８を回動させるアクチュエータ（流体シリンダ等）１１とを備えて構成されている。
【００２３】
図１に示すように、磁石環８は、ブッシュ６の外周側に係合され磁性体（電磁鋼板の積層体や鉄のブロック材等）からなる支持リング１２と、支持リング１２の外周に周方向に所定のピッチ（間隔）を隔てて取り付けられロータ３に対向して配置される複数の永久磁石７とからなる。
【００２４】
具体的には、永久磁石７はそれぞれ磁極を径方向に向け、かつ、交互に反転させて周方向に整列されている。すなわち、各永久磁石７は、径方向の外側端と内側端にそれぞれ磁極を有し、周方向に隣接する磁極同士が互いに逆極性となるように配置されている。
【００２５】
また、周方向に隣り合う永久磁石７同士の間にはそれぞれ空間１３が形成されており、永久磁石７から発せられる磁気を短絡させないようになっている。
【００２６】
磁性環１０は、磁性体（例えば、軟磁性材：鉄のブロック材、積層電磁鋼板等）からなる環状の磁性部材１４の内部に、周方向に所定のピッチ（間隔）を隔てて複数の永久磁石９を埋設して構成されており、磁性部材１４にてポールピースを形成するようになっている。永久磁石９は、特にロータ３側の面を覆われて保持されるように埋設されている。
【００２７】
磁性環１０の永久磁石９は、磁石環８の永久磁石７と同数となるように設定されており、それぞれ磁石環８の永久磁石７と一対一に対応するようになっている。そして磁石環８を回動させることにより、互いに対応する永久磁石７，９同士の相対位相を一括して変えられるようになっている。
【００２８】
また、磁性環１０の永久磁石９は、それぞれ磁石環８の永久磁石７と同じ強さの磁気を発するように設定されており、それぞれ周方向に向き合う磁極が同極となるように配置されている。
【００２９】
磁性部材１４は、各永久磁石９の間にロータ３側（径方向外方）に突起する凸部１５を有し、減速制動時に磁性環１０と磁石環８から発せられる磁気をロータ３側に効率よく伝えるようになっている。また、磁性部材１４のロータ３側を覆う被覆部１６は、十分薄く形成されてロータ３から離間されている。
【００３０】
そして、アクチュエータ１１は、磁石環８を回動させ、磁性環１０の周方向に同極を向かい合わせて隣り合う永久磁石９間に、磁石環８の永久磁石７のうち上記極と同極である面（磁極）を径方向外方（ロータ３側）へ向けるものを等間隔に挟む位相（制動位置）と、異極を径方向外方へ向けるものを等間隔に挟む位相（非制動位置）とのいずれかに設定できるように形成されている。
【００３１】
次に作用を述べる。
【００３２】
渦電流式減速装置１の減速制動をオンするときには、図３に示すアクチュエータ１１で磁石環８を回動させ、図１に示すように磁性環１０の周方向に同極を向かい合わせて隣り合う永久磁石９間に、磁石環８の永久磁石７のうち上記極と同極である面を径方向外方へ向けるものを等間隔に挟む位相にする。
【００３３】
磁性環１０及び磁石環８の永久磁石７，９から発せられる磁気は互いに反発しながら磁性環１０の凸部１５を通じてロータ３へ伝わり、それぞれステータ４とロータ３とを接続する磁気回路１７，１８を構成する。ロータ３には渦電流が発生し、回転軸２が減速制動される。
【００３４】
このとき、磁石環８と磁性環１０の永久磁石７，９から発せられるそれぞれの磁気がロータ３に伝わるため、ロータ３に伝わる磁気密度は上述の従来型渦電流式減速装置と比べて格段に高く、強い制動力を得られる。
【００３５】
他方、減速制動をオフするときには、図２に示すように磁石環８を回動させ、磁性環１０の周方向に同極を向かい合わせて隣り合う永久磁石９間に、磁石環８の永久磁石７のうち異極を径方向外方へ向けるものを等間隔に挟む位相にする。すると、磁石環８の永久磁石７と磁性環１０の永久磁石９とは相互に磁気短絡され、遮蔽磁気回路１９が構成される。
【００３６】
略同じ強さの永久磁石７，９同士が相互に磁気短絡されることから、ロータ３への磁気洩れはなく、ひきずりトルクの発生を防ぐことができる。また特に、磁性環１０の被覆部１６はロータ３から十分離間されているため、永久磁石９から洩れた微弱な磁気もロータ３へ伝わることなく被覆部１６を通じて磁気短絡される。
【００３７】
このように、回転軸２に取り付けられたロータ３と、ロータ３に対向させて配置され、周方向に所定のピッチを隔てて且つロータ３に向く（径方向に向く）磁極を交互に反転させて整列された複数の永久磁石７及びこれら永久磁石７の磁極のうちロータ３の反対側（径方向内側）に向く磁極同士を磁気的に連結する磁性部材１４を有する磁石環８と、磁石環８とロータ３との間に配置され、周方向に所定のピッチを隔てて且つ周方向に向き合う磁極が同極に設定された複数の永久磁石９およびこれら永久磁石９をロータ３側を覆って保持する磁性部材１４を有する磁性環１０とを備え、磁石環８及び磁性環１０の少なくとも一方を回動自在として渦電流式減速装置１を構成したため、制動力を大きく（単位周長当たり約２倍）向上させることができると共に、ひきずりトルクの発生を防ぐことができる。
【００３８】
なお、磁石環８は各永久磁石７間に空間１３を形成するものとしたがこれに限るものではなく、永久磁石７間にオーステナイト系ステンレス等の非磁性体（図示せず）を設けて磁気的に隔絶してもよい。
【００３９】
また、アクチュエータ１１で磁石環８を回動するものとしたが、磁石環８の代わりに磁性環１０を回動するものとしてもよく、磁石環８と磁性環１０の両方を回動するようにしてもよい。
【００４０】
そして、ステータ４はロータ３の内周に沿って配置するものとしたがこれに限るものではなく、ロータに沿っていれば図９に示すようにロータ２０の外周側にステータ２１を沿わせてもよい。
【００４１】
また、図１０に示すようにロータ２２の軸側にステータ２３を沿わせてもよい。この場合、上述の実施の形態と同様に磁石環２４の永久磁石２５をロータ２２に対向させ、磁石環２４とロータ２２の間に磁性環２６を配置する。磁石環２４の永久磁石２５は、磁極を軸方向に向かせるとよい。
【００４２】
次に磁性環１０の径方向の厚さを十分に厚くとれない場合の他の実施の形態について述べる。上述の磁性環１０とアクチュエータ１１の構成について変更を加えたものであり、それ以外の構成については、サイズを若干調整されている以外は同様であるため、同符号を付し説明を省略する。
【００４３】
図４は、ロータ３に磁気を及ぼして減速制動している渦電流式減速装置４０を回転軸２の軸端側から見た正面断面図である。
【００４４】
図４に示すように、磁性環４１は、上述の磁性部材１４よりも径方向に肉薄に形成した磁性部材４２の内部に、上述の永久磁石９よりも径方向に肉薄の永久磁石４３を同様の配置で埋設して構成されている。
【００４５】
磁性部材４２は上述のものと同様にロータ３側に突起する凸部４４を有し、被覆部４５を十分薄く形成されている。
【００４６】
また、磁性環４１の永久磁石４３は、上述のものより小さくなっているためそれぞれ磁石環８の永久磁石７より磁力が弱くなっている。
【００４７】
アクチュエータ（図示せず）は、磁石環８を回動させ、磁性環４１の周方向に同極を向かい合わせて隣り合う永久磁石４３間に、磁石環８の永久磁石７のうち上記極と同極である面をロータ３側へ向ける永久磁石７を等間隔に挟む位相（制動位置）と、この位相から周方向に略２／３ピッチずれた位相（非制動位置）とのいずれかに設定するように形成されている。
【００４８】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００４９】
渦電流式減速装置４０の減速制動をオンするときには、アクチュエータで磁石環８を回動させ、図４に示すように磁性環４１の周方向に同極を向かい合わせて隣り合う永久磁石４３間に、磁石環８の永久磁石７のうち上記極と同極である面を径方向外方（ロータ３側）へ向けるものを等間隔に挟む位相にする。
【００５０】
磁性環４１及び磁石環８の永久磁石４３，７から発せられる磁気は互いに反発しながら磁性環４１の凸部４４を通じてロータ３へ伝わり、それぞれステータ４６とロータ３とを接続する磁気回路４７，４８を構成する。ロータ３には渦電流が発生し、回転軸２が減速制動される。
【００５１】
他方、渦電流式減速装置４０の減速制動をオフするときには、図５に示すように磁石環８を回動させ、制動位置から周方向に略２／３ピッチずれた位相にする。すると、磁石環８の永久磁石７と磁性環４１の永久磁石４３とが相互に磁気短絡されて磁石環８の永久磁石７と磁性環４１の永久磁石４３との間に第１の遮蔽磁気回路４９が構成されると共に、磁石環８の永久磁石７と磁性環４１の磁性部材４２との間に第２の遮蔽磁気回路５０が構成される。
【００５２】
磁石環８の永久磁石７から発せられる磁気のうち、磁性環４１の永久磁石４３と磁気短絡されないものについては磁性環４１の磁性部材４２との間に第２遮蔽磁気回路５０を構成して磁気短絡されることから、ロータ３へ磁気が洩れることはなく、引きずりトルクの発生を防ぐことができる。
【００５３】
また、磁石環８の永久磁石７は、非制動位置に設定されたときに磁性環４１の永久磁石４３の位置から周方向にはみ出すように周方向に十分長く形成されているため、磁気飽和され難い磁性部材４２の厚い部分（永久磁石４３がない部分）に第２遮蔽磁気回路５０を構成することができる。
【００５４】
このように、磁石環８を回動させ、磁性環４１の周方向に同極を向かい合わせて隣り合う永久磁石４３間に、磁石環８の永久磁石７のうち上記極と同極である面がロータ３側に向かう永久磁石７を等間隔に挟む位相（制動位置）と、この位相から周方向に略２／３ピッチ磁石環８と磁性環４１とがずれた位相（非制動位置）とのいずれかに設定するアクチュエータを備えたため、磁性環４１の永久磁石４３を磁石環８の永久磁石７より磁力の弱いものに設定してもひきずりトルクの発生を防ぐことができ、制動力を大きく向上させることができる。
【００５５】
なお、磁性環４１の永久磁石４３の周囲が磁気的に飽和され易いことを考慮すると非制動位置は制動位置から周方向に略２／３ピッチずれた位相にすることが好ましいが、必ずしもこれに限るものではない。制動位置から周方向に１／２ピッチを超え、かつ１ピッチに満たない所定の回動幅だけずれた位相（非制動位置）であれば、第２遮蔽磁気回路５０を構成でき、引きずりトルクの発生を防ぐことができる。
【００５６】
また、磁性環４１は、環状の磁性部材４２の内部に複数の永久磁石４３を埋設して構成するものとしたが、これに限るものではない。
【００５７】
例えば、図６に示すように、弧状に形成された複数のポールピースたる磁性ブロック６０と、これら磁性ブロック６０の周方向の端部同士を永久磁石４３を保持しつつ連結する連結具６１とを備えて構成してもよい。
【００５８】
具体的には、磁性ブロック６０は、磁性体（例えば、軟磁性材：鉄、積層電磁鋼板等）をブロック状に形成したものでよい。連結具６１は、磁性ブロック６０の周方向の端部のうち外周側同士を構造的に連結するための外周連結材６２と、当該端部の内周側同士を構造的に連結するための内周連結材６３とを備えて構成され、内周連結材６３と外周連結材６２の間に永久磁石４３を挟んで保持乃至固定するとよい。
【００５９】
外周連結材６２と内周連結材６３は、板状、ネット状又は周方向に長い棒状等、磁性ブロック６０同士を連結でき、かつ、永久磁石４３を固定できる形状であればよく、ボルトやネジ等の止め金具６４を用いて磁性ブロック６０に取り付けるとよい。
【００６０】
外周連結材６２と内周連結材６３は、アルミ、ステンレス等の非磁性材料で形成することが好ましいが、磁性材（例えば軟磁性体：電磁鋼板等）で形成してもよい。
【００６１】
磁性ブロック６０の軸方向（前後方向）に向く端面には、ステータ４のケーシング５に固定するためのボルト穴６５を適宜形成するとよい。
【００６２】
また、図７に示すように、磁性環７０の磁性部材７１は、環状に形成され、永久磁石７２を埋め込んで固定するための埋込穴７３を有するものとしてもよい。この場合、埋込穴７３は、磁性部材７１の径方向内側に形成するとよく、磁性部材７１の内周面７４に形成される開口７５から奥（径方向外方）に向けてテーパ状に拡げるように形成するとよい。永久磁石７２が磁性部材７１から抜け落ちるのを容易に防ぐことができる。
【００６３】
またさらに、図８に示すように、埋込穴８０は、磁性部材８１の内周面８２に形成される開口８３から奥（径方向外方）に向けて段状に拡げるように形成してもよく、要するに埋込穴の開口が窄まっていればよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。
（１）制動力を大きく向上させることができる。
（２）ひきずりトルクの発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施の形態を示す制動オン状態の渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図２】制動オフ状態の図１に係る渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図３】渦電流式減速装置の側断面図である。
【図４】他の実施の形態を示す制動オン状態の渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図５】制動オフ状態の図４に係る渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図６】渦電流式減速装置の磁性環の変形例を示す正面断面図である。
【図７】渦電流式減速装置の磁性環の変形例を示す正面断面図である。
【図８】渦電流式減速装置の磁性環の変形例を示す正面断面図である。
【図９】渦電流式減速装置の変形例を示す側断面図である。
【図１０】渦電流式減速装置の変形例を示す側断面図である。
【図１１】従来の渦電流式減速装置の制動オン状態の正面断面図である。
【図１２】従来の渦電流式減速装置の制動オフ状態の正面断面図である。
【符号の説明】
１渦電流式減速装置
２回転軸
３ロータ
７永久磁石
８磁石環
９永久磁石
１０磁性環
１４磁性部材
６０磁性ブロック
６１連結具
７０磁性環
７１磁性部材
７２永久磁石
７３埋込穴

Claims

回転軸に取り付けられたロータと、該ロータに対向させて配置され、周方向に所定のピッチを隔てて且つ上記ロータに向く磁極を交互に反転させて整列された複数の永久磁石及びこれら永久磁石の磁極のうち上記ロータの反対側に向く磁極同士を連結する磁性部材を有する磁石環と、該磁石環と上記ロータとの間に配置され、周方向に所定のピッチを隔てて且つ周方向に向き合う磁極が同極に設定された複数の永久磁石およびこれら永久磁石を保持する磁性部材を有する磁性環とを備え、上記磁石環及び磁性環の少なくとも一方を回動自在としたことを特徴とする渦電流式減速装置。
上記磁石環及び磁性環の少なくとも一方を回動させるアクチュエータであって、互いの相対位置を、周方向に同極を向かい合わせて隣り合う磁性環の永久磁石間にこの極と同極である面が上記ロータ側に向かう磁石環の永久磁石を挟む制動位置と、この制動位置から周方向に１／２ピッチを超え、かつ１ピッチに満たない所定の回動幅だけ上記磁石環と上記磁性環とがずれた非制動位置とのいずれかに設定するアクチュエータを備えた請求項１記載の渦電流式減速装置。
上記非制動位置は、上記制動位置から周方向に略２／３ピッチずれた位置に設定される請求項２記載の渦電流式減速装置。
上記磁性環は、弧状に形成された複数の磁性ブロックと、これら磁性ブロックの周方向の端部同士を永久磁石を保持しつつ連結する連結具とを備えて構成される請求項１〜３いずれかに記載の渦電流式減速装置。
上記磁性環の磁性部材は、環状に形成され、上記永久磁石を埋め込んで固定するための埋込穴を有する請求項１〜３いずれかに記載の渦電流式減速装置。