JP3882397B2 - 渦電流減速装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は大型車両の摩擦ブレーキを補助する円板型の渦電流減速装置、特に小型で放熱性に優れた渦電流減速装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、特願平10−106963号などに開示される渦電流減速装置では、磁石支持筒を収容する案内筒が制動ドラムの内部に収容されるので、制動時制動ドラムに発生する熱の放散が十分でなく、制動ドラムが過熱状態になると制動能力が著しく低下するという問題がある。
【0003】
また、従来の渦電流減速装置では制動円板に到達する磁束の経路の数が少ないので、渦電流の径方向成分が十分でなく、また磁束密度も高くないので、制動円板に発生する制動トルクも十分なものとは言えない。
【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、全体として小形で放熱性に優れ、制動能力が高い渦電流減速装置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円板と、内端壁が前記制動円板の制動面と対向するように車体などの非回転部分に固定した非磁性体からなる案内筒と、該案内筒の内空部に軸方向に往復動可能に支持した磁石支持輪と、該磁石支持輪に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、基端面が前記磁石の周方向の両端面に対向しかつ側面が前記内端壁に埋め込まれた磁極部材とからなり、前記磁石から前記磁極部材を通る磁界を受けて前記制動円板が渦電流に基づく制動力を発生することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明では案内筒の内端壁に各磁極部材の側面に対向するように配設される強磁性板を、径方向の溝により周方向に分割する。強磁性板は径方向に延びる細長いものとなり、磁石からの磁界は磁極部材の側面、溝により分割された強磁性板を経て制動円板に達するので、制動円板に流れる渦電流が径方向に広がりをもつ分布状態になり、制動能力が向上される。つまり、制動円板に達する磁束が周方向に分割されるので、磁束密度の飽和が抑えられて磁束密度が高められるので、制動能力が向上する。
【0009】
制動を解除するには、磁石支持輪を軸方向に移動して案内筒の内端壁から遠ざける。
【0011】
【実施例】
図1は本発明に係る渦電流減速装置の正面断面図、図2は同渦電流減速装置を周方向に展開して示す平面断面図である。渦電流減速装置は回転軸2に結合した導体からなる制動円板3の制動面ないし側面に、内端壁4cが対向するように案内筒4が車体などの非回転部分に固定される。非磁性体からなる案内筒4は外筒部4aと内筒部4bの両端に、環状の内端壁4cと外端壁(図示せず)を結合して断面長方形の内空部10を形成される。図2に示すように、内端壁4cには径方向に延びる強磁性板8,8aが周方向に間隔を存して結合される。好ましくは、アルミニウムなどの非磁性体から案内筒4を鋳造する際に、強磁性板8,8aは内端壁4cに鋳込まれる。内空部10には非磁性体の環状板からなる磁石支持輪5が収容され、磁石支持輪5の側面に多数のブロツク状の磁石6が周方向等間隔に結合され、さらに各磁石6の磁極をなす周方向の両端面に強磁性体からなる1対の磁極部材7が結合される。1対の磁極部材7は内端壁4cに対して末広がりに構成され、側面7aが内端壁4cの強磁性板8,8aに対向されるように構成される。換言すれば、ブロツク状の磁極部材7の周方向の外端面は回転軸2の中心軸線に対して斜めにカツトされる。
【0012】
図示の実施例では、磁石6の軸方向の長さは磁極部材7よりも短くなつているが、磁極部材7と同寸でもよい。磁石支持輪5にはアクチユエータのロツド9が結合される。図示してないが、アクチユエータはシリンダの端壁を案内筒4の左端壁外面に支持され、シリンダに嵌挿したピストンからロツド9が内空部10へ突出される。案内筒4の外筒部4aには、磁石支持輪5が内端壁4cから左方へ離れた時に1対の磁極部材7に跨る強磁性板12が周方向等間隔(磁石6と同じ間隔)に配設される。
【0013】
上述の実施例では、磁石6の磁極は周方向の端部にあるが、周方向に隣接する磁石6の磁極の向きは、互いに反対であつても同じであつてもよい。
【0014】
次に、本発明による渦電流減速装置の作動について説明する。制動時、アクチユエータにより磁石支持輪5が内端壁4cへ近接され、磁極部材7が内端壁4cの強磁性板8,8aに対向する。この時、図2に示すように、磁石6から磁極部材7、強磁性板8,8aを経て制動円板3へ及ぶ磁気回路zが形成される。回転する制動円板3が磁石6からの磁界を横切ると、制動円板3に渦電流に基づく制動トルクが発生する。非制動時、アクチユエータにより磁石支持輪5を図1に示す位置から左方へ移動すると、各磁石6の周方向端面に接する1対の磁極部材7の外周面が強磁性板12に対向することとなり、磁石6と強磁性板12との間に短絡的磁気回路が生じ、制動円板3には磁界を及ぼさない。
【0015】
本発明によれば、各磁極部材7の側面7aに対向する強磁性板8,8aが周方向に分割されているので、図2に磁気回路zで示すように、磁極部材7から強磁性板8,8aを経て制動円板3へ及ぶ磁界が周方向に分断され、制動円板3の径方向に広がりをもつ。つまり、図3に示すように、制動円板3に発生する渦電流iは、径方向に細長い流路をもつことになり、制動円板3に発生する制動トルクが強化される。
【0016】
上述の実施例では、非磁性体からなる磁石支持輪5に磁石6と磁極部材7を結合したが、図4に示すように、磁極部材7と図2に示す強磁性板8,8aとを案内筒4の内端壁4cと一体的に構成し、磁石支持輪5には磁石6だけを結合すれば、可動部分が軽量になる。
【0017】
図5〜7に示すように、磁極部材7から図2に示す強磁性板8,8aを経て制動円板3に及ぼす磁界を周方向に分断させるには、図2に示すものに限らず、図5に示すように、磁極部材7の側面7aに設けた径方向の溝41により、周方向に分断されかつ径方向へ延びる複数の突条21,22を設けるか、図6に示すように、複数の径方向の溝41により、周方向に分断された複数の突条21,22,23を設けるか、さらには図7に示すように、各突条21,22の端面に径方向の浅い溝21aを設けるようにしてもよい。
【0018】
図8,9に示す実施例では、案内筒4の制動円板3の制動面と対向する内端壁を、ステンレス鋼などの非磁性体からなる環状の薄板14により構成したものである。これにより、磁極部材7と制動円板3との間の隙間が狭くなり、制動円板3に発生する制動トルクが強化される。案内筒4の内空部10には、アクチユエータのロツド9により軸方向に往復動される磁石支持輪5が収容される。磁石支持輪5の側面に多数の磁石6が周方向等間隔に結合され、さらに磁石支持輪5の側面に、磁石6の周方向の端面に強磁性体からなる磁極部材7の基端面が接し、磁極部材7の側面7aが薄板14に対向するように結合される。
【0019】
制動時、磁極部材7の側面7aが薄板14へ近接されると、図9に示すように、磁石6からの磁界が磁極部材7、薄板14を経て制動円板3へ及ぶ磁気回路zが形成される。回転する制動円板3が磁石6からの磁界を横切ると、制動円板3に渦電流に基づく制動トルクが発生する。非制動時、磁石支持輪5を薄板14から引き離すと、磁石6の周方向の端面に接する1対の磁極部材7の外周面が強磁性板12に対向して、磁石6と強磁性板12との間に短絡的磁気回路が生じ、制動円板3には磁界を及ぼさない。
【0020】
図10,11に示す実施例では、回転軸2に結合された制動円板3の側面に対向して、案内筒4が非回転部分に支持される。非磁性体からなる案内筒4は外筒部4aと内筒部4bと内端壁4cと外端壁4dとからなり、断面長方形の内空部10が形成される。案内筒4の内空部10に内外1対の磁石支持輪15,5が収容される。図示の実施例では、外側の磁石支持輪5が案内筒4と別体に構成され、かつ図示してない電動機により回動可能とされる。例えば、磁石支持輪5は案内筒4の外端壁4dのスリツトを経て外部へ突出する軸部に設けた歯車を、案内筒4に配設した電動機の主軸の歯車に噛み合せるなどして、正逆回動可能に構成される。内側の磁石支持輪15は案内筒4の外端壁4dと一体に構成される。各磁石支持輪5,15の制動円板3と対向する側面には多数の磁石6,16が周方向等間隔に、かつ周方向の端部が磁極をなすように結合される。磁石6と磁石16の磁極は互いに同方向に配置される。
【0021】
図11に示すように、磁石6の磁極をなす両端面には、1対の磁極部材7が案内筒4の内端壁4cに対し末広がりに結合される。磁極部材7は基端面が磁石6の周方向の端面と同様の長方形をなす。磁極部材7の先端部の側面7aは内端壁4cを介して制動円板3の側面に対向するように構成される。内端壁4cの磁極部材7の先端側の側面7aと対向する部分には、強磁性板8,8aが周方向に分割されて配設される。同様に、磁石支持輪15の側面にも磁石16と磁極部材17が結合され、磁極部材17の先端側の側面17aは内端壁4cの共通の強磁性板8,8aを介して制動円板3の側面に対向するように構成され、磁石支持輪15の直径が磁石支持輪5よりも小さい点で異なる。好ましくは、各磁石支持輪5,15を例えばアルミニウムから鋳造する際に、磁石6,16と磁極部材7,17とは一体に鋳込まれる。
【0022】
制動時、磁石支持輪5の磁石6は磁石支持輪15の磁石16の外周側に重なる。各磁石6,16はそれぞれ磁極部材7,17、強磁性板8,8aを経て制動円板3に磁界を及ぼし、図2に示すものと同様に、磁気回路zを形成する。したがつて、回転する制動円板3が磁石6,16からの磁界を横切る時、制動円板3の内部に渦電流が流れ、制動トルクを発生する。非制動時、磁石支持輪5を磁石6の半配列ピツチだけ回動すると、図11に示すように、磁石支持輪5の磁極部材7の先端部だけが、磁極部材17の先端部の外周側に重なる。磁石6と磁石16との間に磁極部材7,17を介して短絡的磁気回路wが形成され、制動円板3には磁界を及ぼさない。
【0023】
以上は永久磁石を用いた円板型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はなく、電磁石を用いた円板型の渦電流減速装置にも適用できる。
【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円板と、内端壁が前記制動円板の制動面と対向するように車体などの非回転部分に固定した非磁性体からなる案内筒と、該案内筒の内空部に軸方向に往復動可能に支持した磁石支持輪と、該磁石支持輪に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、基端面が前記磁石の周方向の両端面に対向しかつ側面が前記内端壁に埋め込まれた磁極部材とからなり、前記磁石から前記磁極部材を通る磁界を受けて前記制動円板が渦電流に基づく制動力を発生するものであるから、案内筒の外筒部と内筒部が外気に曝され、制動円板と案内筒との隙間へ外気が入りやすいので、制動時に制動円板に発生する熱が効率的に放出される。したがつて、制動時の熱による制動能力の低下が抑えられる。
【0025】
特に、案内筒と制動円板との間へ外気を取り込みやすくなつているので、制動円板の熱歪みは最小限に抑えられる。したがつて、熱に対する構造上の対策が不要になり、構造の単純化と製造経費の低減を図ることができる。
【0026】
非制動と制動位置との切換え動作を行う切換え機構の構造上の空間(スペース)が小さくなり、装置全体を小形化できる。
【0027】
案内筒の内端壁に各磁極部材の側面に対向して配される強磁性板を周方向に分割したので、制動円板へ到達する磁束密度が大幅に高められ、制動円板に発生する径方向の渦電流の流れが増加し、制動円板に発生する制動トルクが大幅に向上される。換言すれば、強磁性板が周方向に分割されていない従来の渦電流減速装置と同等の制動能力を得るには、磁石の容量を減じることができ、製造経費の節減、装置の軽量化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る渦電流減速装置の正面断面図である。
【図2】同渦電流減速装置の制動状態を周方向に展開して示す平面断面図である。
【図3】同渦電流減速装置の制動円板の渦電流の流れを説明する側面図である。
【図4】本発明の第2実施例に係る渦電流減速装置の制動状態を周方向に展開して示す平面断面図である。
【図5】本発明の部分的変更実施例に係る磁極部材の平面図である。
【図6】本発明の部分的変更実施例に係る磁極部材の平面図である。
【図7】本発明の部分的変更実施例に係る磁極部材の平面図である。
【図8】本発明の第3実施例に係る渦電流減速装置の正面断面図である。
【図9】同渦電流減速装置の制動状態を周方向に展開して示す平面断面図である。
【図10】本発明の第4実施例に係る渦電流減速装置の制動時の正面断面図である。
【図11】同渦電流減速装置の非制動状態を周方向に展開して示す平面断面図である。
【符号の説明】
2:回転軸 3:制動円板 4:案内筒 4c:内端壁 5,15:磁石支持輪6,16:磁石 7,17:磁極部材 7a,17a:側面 8:強磁性板 8a:強磁性板 10:内空部 12:強磁性板 14:薄板 21〜23:突条 41:溝
Claims (2)
- 回転軸に結合した制動円板と、内端壁が前記制動円板の制動面と対向するように車体などの非回転部分に固定した非磁性体からなる案内筒と、該案内筒の内空部に軸方向に往復動可能に支持した磁石支持輪と、該磁石支持輪に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、基端面が前記磁石の周方向の両端面に対向しかつ側面が前記内端壁に埋め込まれた磁極部材とからなり、前記磁石から前記磁極部材を通る磁界を受けて前記制動円板が渦電流に基づく制動力を発生することを特徴とする渦電流減速装置。
- 前記磁極部材の側面を径方向の溝により周方向に分割して前記内端壁に埋め込んだ、請求項1に記載の渦電流減速装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP16409699A JP3882397B2 (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 渦電流減速装置 |
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JP16409699A Expired - Fee Related JP3882397B2 (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 渦電流減速装置 |
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WO2003073592A1 (fr) * | 2002-02-28 | 2003-09-04 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Reducteur de vitesse a courants de foucault |
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1999
- 1999-06-10 JP JP16409699A patent/JP3882397B2/ja not_active Expired - Fee Related
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