JP3937747B2 - 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、渦電流減速装置に係り、特に、動力取り出し口を有する車両等の渦電流減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両等に減速制動を与えるリターダとしての渦電流減速装置は、車輪の回転と連動するプロペラシャフト等の駆動軸に取り付けられたロータと、このロータに近接させて車体フレーム等の固定側に取り付けられた電磁石や永久磁石等の磁力源とで構成されており、固定側の磁力源と回転側のロータとの相対速度差によって、ロータに渦電流を生じさせてロータの回転に制動を与え、車両等に減速制動を与えるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常の渦電流減速装置は、プロペラシャフト等の駆動軸に直結されていることから、ロータの回転数は駆動軸の回転数と同じとなっており、制動力は回転数に比例して大きくなる。また、従来の渦電流減速装置において、大きな制動力を得るための方法として、ロータ径を大きくする又は磁力を大きくするという方法が挙げられる。
【０００４】
しかし、ロータ径を大きくすると装置の大型化を招き、また、磁力を大きくするとコスト上昇を招いてしまうという問題があった。
【０００５】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、小型で、かつ、制動力が大きな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】
上記目的を達成すべく本発明に係る渦電流減速装置は、車両等の駆動軸と、その駆動軸の動力取り出し口近傍に配置された渦電流式減速機構と、上記駆動軸と渦電流式減速機構との間に介設され、駆動軸の回転数を増速して渦電流式減速機構に入力する増速機構とを備え、上記駆動軸に減速制動を与える渦電流減速装置において、
上記渦電流式減速機構が、上記増速機構を介して駆動軸と連結される回転軸と、その回転軸の外周に設けられる円柱状のバックヨークと、そのバックヨークの外周に周方向に亘って複数個配設される磁石構成体で構成される回転子と、その回転子を取り囲んで設けられる円筒状の固定子とで構成され、
上記増速機構が、上記駆動軸に取り付けられるＰＴＯ用ギアと、そのＰＴＯ用ギアと噛合され、ＰＴＯ用ギアよりギア歯数が少なく、かつ、上記回転軸に取り付けられる従動ギアとで構成され、
上記ＰＴＯ用ギアの周方向周りに上記渦電流式減速機構及び上記従動ギアを複数台配置すると共に、これらの渦電流式減速機構を１つのケーシング内に収容して設け、
そのケーシングと上記固定子との間の空間に、上記渦電流式減速機構の冷却手段として水又は油で満たした冷却室を形成したものである。
【０００７】
以上の構成によれば、駆動軸の回転を増速機構を介して、複数台配置された渦電流式減速機構に入力することで、小型で、かつ、制動力が大きな渦電流減速装置を得ることができる。また、各渦電流式減速機構は、水冷又は油冷による冷却手段を備えているため、渦電流式減速機構が高温になるのを防ぐことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【０００９】
基本の形態に係る渦電流減速装置の平面概略図を図１に、図１の２−２線断面図を図２に、図２における固定子及び回転子の拡大図を図３に、図２の４−４線断面図を図４に、図１のＡ方向矢視図を図５に示す。
【００１０】
図１〜図５に示すように、基本の形態に係る渦電流減速装置１０は、車両等のプロペラシャフト（駆動軸）１１と、そのプロペラシャフト１１の近傍に配置された渦電流式減速機構１２と、プロペラシャフト１１と渦電流式減速機構１２との間に介設され、プロペラシャフト１１の回転数を増速して渦電流式減速機構１２に入力するギア群（増速機構）１３と、渦電流式減速機構１２を水冷又は油冷する冷却手段とを備えたものである。
【００１１】
ここで、渦電流式減速機構１２は、トランスミッションの動力取り出し口（以下、ＰＴＯ（power take off）と示す）、例えば、ギアボックス１４内のＰＴＯ近傍で、プロペラシャフト１１とフレームサイドメンバ１６ａ（又は１６ｂ）との間の空間に配置される。また、ギア群１３は、ＰＴＯ用ギア１３ａと、そのギア１３ａと噛合し、かつ、ギア１３ａよりギア歯数の少ない従動ギア１３ｂからなる。
【００１２】
渦電流式減速機構１２は、ギア群１３を介してプロペラシャフト１１と連結される回転軸３１、その回転軸３１の外周に設けられる円柱状のバックヨーク３２、及びバックヨーク３２の外周に周方向に亘って複数個配設される磁石構成体３３で構成される回転子３４と、その回転子３４を収容する円筒状の固定子３５とで構成される。渦電流式減速機構１２はケーシング３６内に収容して設けられる。固定子３５は、その周方向に強磁性部（図示せず）と非磁性部（又は弱磁性部；図示せず）を交互に備えたもの（所謂、ポールピースと呼ばれるもの）である。また、磁石構成体３３は、バックヨーク３２の外周に一体に設けられ、周方向に亘って複数個配設されるフィン状の磁極歯３７と、各磁極歯３７に巻回される巻線（コイル）３８とで構成される電磁石である（図３，図４参照）。さらに、ケーシング３６の内面は、固定子３５とケーシング３６との間の空間Ｓを区画すべく、即ち固定子３５とケーシング３６を固定すべく、図２に示したように、その一部（図２中では左右方向内面）が固定子３５の外面と接していることが好ましい。
【００１３】
ケーシング３６の軸方向前方側、すなわち車両等の進行方向側（図１中では下側、図４中では右側）の端面には、回転軸３１を取り囲むように風穴（エア採り入口）５１が形成されていてもよい。これによって、風穴５１から採り入れられたエア（図示せず）が、回転子３４と固定子３５の間を通り、回転子３４を内側から冷却（空冷）することができる。
【００１４】
また、固定子３５とケーシング３６との間の空間Ｓを冷却水（又は冷却油）４０で満たして冷却室４１ａ，４１ｂとし、冷却手段が形成される。これによって、各冷却室４１ａ，４１ｂ内の冷却水４０が、回転子３４を外側から冷却することができる。
【００１５】
さらに、冷却手段は、一方（図２中では上側）の冷却室４１ａに冷却水４０を供給する供給管４２ａ、他方（図２中では下側）の冷却室４１ｂから冷却水４０を排出する排出管４２ｂ、及び各冷却室４１ａ，４１ｂを接続する接続管４３で構成される循環部材を有していてもよい（図２，図４，図５参照）。また、循環部材として、図２，図４，図５に示した接続管４３の代わりに、図６に示すように、固定子３５とケーシング３６との間の空間Ｓを区画（図６中では４つに区画）する長板状のリブ６１を用いてもよい。各リブ６１は、区画された各空間Ｓを連結すべく連結穴６２を有し、また、固定子３５及び／又はケーシング３６と、別体又は一体に形成されるものである。これらの循環部材によって、各冷却室４１ａ，４１ｂ（図６中では４１ａ〜４１ｄ）内を冷却水４０が循環するようになり、固定子３５を冷却する効果が更に向上する。ここで、供給管４２ａ、排出管４２ｂ、および接続管４３は、フレームサイドメンバ１６ａ（又は１６ｂ）と干渉しない位置に配置されるものであることは言うまでもなく、また、排出管４２ｂから排出された冷却水４０は、供給管４２ａに再循環させるようにしてもよい。
【００１６】
また、固定子３５及びケーシング３６を共にアルミ材で形成し、かつ、図７に示すように、固定子３５の内部に強磁性の鋼材、例えば低炭素鋼製の筒体７１を圧入して設けてもよい。この場合、筒体７１がポールピースとなる。これによって、固定子３５及びケーシング３６の軽量化を図ることができ、その結果、渦電流式減速機構１２全体の軽量化を図ることができる。
【００１７】
さらに、ケーシング３６をアルミ材で、固定子３５を強磁性の鋼材で形成してもよく、又は、固定子３５及びケーシング３６を共に強磁性の鋼材で形成してもよい。これらの場合、固定子３５の内部に鋼製の筒体７１を圧入する必要はない。これによって、渦電流式減速機構１２の高強度化を図ることができ、その結果、渦電流式減速機構１２の耐振動性の向上を図ることができる。
【００１８】
また、固定子３５とケーシング３６は、図２，図４，図７に示したように、鋳造により一体に形成してもよく、また、図８に示すように、別体に形成した固定子３５とケーシング３６をボルト等の締結手段８１ａ，８１ｂで固定して一体化してもよい。
【００１９】
さらに、固定子３５とケーシング３６を一体に又は別体に形成したいずれにおいても、少なくともケーシング３６の軸方向片側の端面（図４中では左右方向片側の端面）を開口して形成し、その開口部をカバーで塞ぐようにしてもよい。これによって、ケーシング３６内に固定子３５及び回転子３４を配置するのが容易となる。
【００２０】
また、固定子３５の内面全面、又は内面の一部（例えば、固定子３５の軸方向両端部（図４中では左右方向両端部））に、良導電体である銅片を配置してもよい。
【００２１】
さらに、回転子３４の磁極歯３７における巻線３８の内側の部分に、永久磁石体２１を配設してもよい（図２〜図４，図６〜図８参照）。これによって、磁石構成体３３の磁力が更に高くなり、その結果、後述する制動力を更に大きくすることができる。
【００２２】
次に、基本の形態の作用を説明する。
【００２３】
プロペラシャフト１１の駆動力を、ギアボックス１４内のＰＴＯから取り出し、ギア群１３、即ちＰＴＯ用ギア１３ａ及び従動ギア１３ｂを介して、上述した構成の渦電流減速装置１０の回転軸３１に伝達させると、回転軸３１と共に回転子３４が回転する。
【００２４】
この時、電磁石のコイル（巻線）３８に電流を流し、渦電流減速装置１０を制動力オンの状態にすると、回転子３４が回転することで、固定子３５の強磁性部と相対する電磁石の磁極が交互に変わり、固定子３５（又は筒体７１）の強磁性部分（図示せず）を通過する磁束の向きも回転子３４の回転に伴って交互に反転する。その結果、固定子３５に渦電流（図示せず）が生じる。
【００２５】
この固定子３５に生じた渦電流により、回転子３４に、回転子３４の回転を妨げる制動力が生じ、この制動力が、回転軸３１及びギア群１３を介してプロペラシャフト１１に作用し、車両等に減速制動を与える。
【００２６】
基本の形態に係る渦電流減速装置１０においては、ギア群１３のギア比を調整することで、渦電流減速装置１０の回転を自在に調整することができる。これによって、車両等が低速で走行する時、即ちプロペラシャフト１１が低速で回転している時、渦電流減速装置１０における回転子３４を高速で回転させることができ、低速走行時においても高速走行時と同様に、プロペラシャフト１１の位置で大きな制動力を得ることができ、制動力の向上を図ることができる。つまり、小型の渦電流減速装置であるにも関わらず、大きな制動力を得ることが可能であることから、装置構成をコンパクトにすることが可能となる。
【００２７】
また、基本の形態の渦電流減速装置１０は、コンパクトで、かつ、大きな制動力を得ることができるが、その分、渦電流が生じる固定子３５（又は筒体７１）の発熱量が大きくなってしまう。固定子３５（又は筒体７１）が高温になると制動力の低下を招くことから、十分な冷却を行うべく、自然放熱及び／又は空冷ではなく、水冷又は油冷を行う必要がある。しかし、ＰＴＯ近傍は空きスペースが狭いことから、冷却手段のサイズ・形状に制約が生じる。そこで、基本の形態の渦電流減速装置１０においては、固定子３５とケーシング３６との間の空間Ｓを利用し、この空間Ｓを冷却水４０で満たして冷却室４１ａ，４１ｂ（図６中では４１ａ〜４１ｄ）に形成している。つまり、基本の形態の渦電流減速装置１０は、冷却手段のための特別な設置スペースを必要としないことから、ＰＴＯ近傍のような狭隘なスペースにも設置が可能となる。
【００２８】
さらに、基本の形態の渦電流減速装置１０における冷却手段は、フレームサイドメンバ１６ａ（又は１６ｂ）と干渉しないように配置される循環部材を有していることから、各冷却室４１ａ，４１ｂ（図６中では４１ａ〜４１ｄ）内を冷却水４０が循環し、固定子３５を冷却する効果が更に向上する。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００３０】
第１，第２の実施の形態に係る渦電流減速装置のケーシング内の部分の横断面図を図９，図１０に示す。尚、図１〜図８と同様の部材には同じ符号を付している。
【００３１】
基本の形態に係る渦電流減速装置１０は、ケーシング３６内に１台の渦電流式減速機構１２を有するものであった。
【００３２】
これに対して、図９，図１０に示すように、第１，第２の実施の形態に係る渦電流減速装置９０，１００は、１つのケーシング３６内に複数台の渦電流式減速機構１２を有するものである。複数台の渦電流式減速機構１２は、ＰＴＯ用ギア１３ａの周方向周りに配置される。
【００３３】
ここで、渦電流式減速機構１２の台数が、図９に示したように２台の場合は、各台を直線状に配置し、直線状に配置された２台の渦電流式減速機構１２を断面矩形のケーシング３６で取り囲んでいる。また、渦電流式減速機構１２の台数が、図１０に示したように３台以上である場合は、各台をＰＴＯ用ギア１３ａの周方向周りに環状に配置し、環状に配置された複数台の渦電流式減速機構１２を断面多角形のケーシング３６で取り囲むことが好ましい。
【００３４】
次に、第１，第２の実施の形態の作用を説明する。
【００３５】
１つのケーシング３６内に複数台の渦電流式減速機構１２を配置するようにしたことで、基本の形態の渦電流減速装置１０と比較して、より大きな制動力を得ることができる。よって、渦電流減速装置９０，１００における渦電流式減速機構１２は、渦電流減速装置１０における渦電流式減速機構１２と比較して、よりコンパクトにすることが可能となり、その結果、渦電流減速装置９０，１００は、渦電流減速装置１０と比較して、より狭隘なスペースに設置することが可能となる。
【００３６】
また、複数台の渦電流式減速機構１２を配置している場合、その内の１台の渦電流式減速機構１２の代わりに、発電機（図示せず）を配置してもよい。この場合、円筒状に形成した発電機のステータを固定子３５内に圧入することで、ケーシング３６内に発電機が配置される。また、この場合において、発電機のステータが圧入される固定子３５はアルミ製であってもよい。これによって、回転子３４の磁石構成体３３における電磁石のコイル（巻線）３８に対して、発電機で生じた電力を供給することが可能となり、エンジン部で生じた電力を用いる必要がなくなるため、コイル３８に電力を供給する配線の敷設が容易となる。
【００３７】
さらに、第１，第２の実施の形態に係る渦電流減速装置９０，１００においても、基本の形態に係る渦電流減速装置１０と同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、駆動軸の回転を増速機構を介して、水冷又は油冷による冷却手段を備えた複数台の渦電流式減速機構に入力することで、小型で、かつ、制動力が大きな渦電流減速装置を得ることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基本の形態に係る渦電流減速装置の平面概略図である。
【図２】 図１の２−２線断面図である。
【図３】 図２における固定子及び回転子の拡大図である。
【図４】 図２の４−４線断面図である。
【図５】 図１のＡ方向矢視図である。
【図６】 図２の冷却手段における循環部材の他の一例を示す横断面図である。
【図７】 固定子内に筒体を配置した場合の一例を示す横断面図である。
【図８】 固定子とケーシングの結合状態の一例を示す横断面図である。
【図９】 第１の実施の形態に係る渦電流減速装置のケーシング内の部分の横断面図である。
【図１０】 第２の実施の形態に係る渦電流減速装置のケーシング内の部分の横断面図である。
【符号の説明】
１０，９０，１００ 渦電流減速装置
１１ プロペラシャフト（駆動軸）
１２ 渦電流式減速機構
１３ ギア群（増速機構）
３１ 回転軸
３２ バックヨーク
３３ 磁石構成体
３４ 回転子
３５ 固定子
３６ ケーシング
３７ 磁極歯
３８ 巻線
４０ 冷却水（冷却手段）
４１ａ〜４１ｄ 冷却室（冷却手段）
４２ａ 供給管（循環部材）
４２ｂ 排出管（循環部材）
４３ 接続管（循環部材）
６１ リブ（循環部材）
７１ 筒体（鋼製筒体）

Claims (8)

1. 車両等の駆動軸と、その駆動軸の動力取り出し口近傍に配置された渦電流式減速機構と、上記駆動軸と渦電流式減速機構との間に介設され、駆動軸の回転数を増速して渦電流式減速機構に入力する増速機構とを備え、上記駆動軸に減速制動を与える渦電流減速装置において、
   上記渦電流式減速機構が、上記増速機構を介して駆動軸と連結される回転軸と、その回転軸の外周に設けられる円柱状のバックヨークと、そのバックヨークの外周に周方向に亘って複数個配設される磁石構成体で構成される回転子と、その回転子を取り囲んで設けられる円筒状の固定子とで構成され、
   上記増速機構が、上記駆動軸に取り付けられるＰＴＯ用ギアと、そのＰＴＯ用ギアと噛合され、ＰＴＯ用ギアよりギア歯数が少なく、かつ、上記回転軸に取り付けられる従動ギアとで構成され、
   上記ＰＴＯ用ギアの周方向周りに上記渦電流式減速機構及び上記従動ギアを複数台配置すると共に、これらの渦電流式減速機構を１つのケーシング内に収容して設け、
   そのケーシングと上記固定子との間の空間に、上記渦電流式減速機構の冷却手段として水又は油で満たした冷却室を形成したことを特徴とする渦電流減速装置。
2. 複数台の上記渦電流式減速機構の内、１台の渦電流式減速機構の固定子内に発電機のステータを圧入して設け、その１台の渦電流式減速機構を発電機とした請求項１記載の渦電流減速装置。
3. 上記磁石構成体が、上記バックヨークの外周に一体に設けられ、周方向に亘って複数個配設されるフィン状の磁極歯と、各磁極歯に巻回される巻線とで構成される電磁石である請求項１又は２記載の渦電流減速装置。
4. 上記冷却手段が、冷却室内の水又は油を循環させる循環部材を有する請求項１から３いずれか一つに記載の渦電流減速装置。
5. 上記冷却室を複数に区画し、上記循環部材として、一方の冷却室に水又は油を供給する供給管と、他方の冷却室に水又は油を排出する排出管と、各冷却室を接続する接続管を設けた請求項４記載の渦電流減速装置。
6. 上記固定子及び上記ケーシングをアルミ材で形成し、かつ、固定子内部に強磁性の鋼製筒体を圧入して設けた請求項１から５いずれか一つに記載の渦電流減速装置。
7. 上記固定子及び上記ケーシングを強磁性の鋼材で形成した請求項１から５いずれか一つに記載の渦電流減速装置。
8. 上記固定子及び上記ケーシングを一体に設けた請求項６又は７記載の渦電流減速装置。

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