JP5757368B2 - 流体式減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、トラックやバスなどの車両をはじめとする交通手段に補助ブレーキとして搭載される流体式減速装置に関する。
本願は、２０１２年８月１３日に、日本に出願された特願２０１２−１７９３２０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

一般に、車両の補助ブレーキには、流体式減速装置と渦電流式減速装置がある。
流体式減速装置は、例えば特許文献１、２に開示されるように、トランスミッションの後端に連結された作動容器の内部に、流体継手で用いられるような一対の羽根車が対向して配置される。

特許文献１、２に開示される一対の羽根車は、いずれも放射状に延び出す羽根を有し、そのうちの一方は、作動容器に固定されたステータとしての固定羽根車であり、他方は、トランスミッションの出力軸（回転軸）に直接固定、又は増速歯車機構を介して固定されたロータとしての回転羽根車である。これらの固定羽根車と回転羽根車とによってトーラス状の作動室が形成される。

このような構成においては、制動時には、油圧やエア圧によって作動室内に作動流体（油、水、またはそれらの混合流体）が供給されて充満する。すると、回転羽根車が回転している一方で固定羽根車が静止した状態にあることから、両者の間に相対的な回転速度差が生じ、作動室内で、回転羽根車と固定羽根車との間を作動流体が循環し、作動流体の循環流が起こる。このとき、作動流体が回転羽根車の回転を妨げる抵抗となり、これにより回転羽根車に制動力が発生し、回転羽根車を介して回転軸の回転を減速させることができる。

その際、制動力の発生に伴って回転軸の運動エネルギーが熱エネルギーに変換されることにより、作動流体は温度が上昇して高温になる。このため、特許文献１に開示される流体式減速装置では、高温になった作動流体を作動容器の外部へ排出し、熱交換器によって冷却する外部冷却システムを必要としている。

この減速装置の場合、高い制動力を安定的に長時間発生させることが可能である反面、制動力の発生に直接寄与する一対の羽根車に加えて、作動流体の供給及び排出装置、さらには熱交換器が不可欠となり、装置構成が複雑で、装置の重量が重くなる。また、車両が本来備える冷却水系を利用するにしても、車両の大幅な改造が必要であることから、車両重量が比較的軽くてコンパクトで簡便な組込みが望まれる中小型の車両への搭載には適さない。

これに対し、特許文献２に開示される流体式減速装置では、作動室の径方向外側にリング状熱交換器を配設するとともに、電気や作動流体の圧力を利用して駆動するファンを回転軸に取り付けた内部冷却システムを採用している。この内部冷却システムでは、高温になった作動流体をリング状熱交換器に導入し、これをファンによる送風で空冷している。この減速装置の場合、外部の熱交換器を必要とすることなく、その外部熱交換器とをつなぐ配管を省略することができ、さらに、車両の冷却水系とは別個に独立しているため、組込み性に優れる。

しかし、特許文献２に開示される流体式減速装置は、特許文献１に開示されるものと同様に、非制動時には作動流体を作動室から排出し、制動時には作動流体を作動室に供給する必要がある。そのため、作動流体を作動室に対して供給及び排出するために空圧機構や油圧ポンプや遮蔽弁などの格別な機構が不可欠であり、さらに作動流体を蓄える貯蔵容器も不可欠となる。これは、より一層の部品点数の削減、軽量化、コンパクト化が望まれる中小型車両への搭載には、大きな障害となる。また、制動と非制動との切り替え時に、作動室に対して作動流体を供給、排出する必要があるため、非制動状態から所望の制動力を発揮するまでの間や、制動状態から完全に非制動となるまでの間に、ある程度の時間要し、応答遅れが生じるという不都合もある。

一方、渦電流式減速装置は、回転軸に接続した制動部材を有し、制動時に、永久磁石や電磁石からの磁界の作用で、磁石と対向する制動部材の表面に渦電流を発生させ、これにより、回転軸と一体で回転する制動部材に回転方向と逆向きの制動力が生じ、回転軸の回転を減速させるものである（例えば特許文献３〜６参照）。

渦電流式減速装置の場合、制動時に制動部材に発生した渦電流により、回転軸の運動エネルギーが熱エネルギーに変換され、この熱エネルギーによって制動部材が発熱し、発生した熱は、高速で回転する制動部材に設けられたフィンによって放熱される。

そのため、流体式減速装置のように作動流体を作動室から排出して、熱交換器で冷却する必要が無く、装置構成が簡素である。特に、強力な永久磁石を使用したものは、同じ磁力を発生する電磁石に比べ、大幅に小さく、軽い永久磁石で済むため、軽量化、コンパクト化を実現することができ、大型車両のみならず、中小型車両への適用も有望である。

日本国特開２００２−８７２２２号公報 国際公開ＷＯ２００６／０２７０５６号パンフレット 日本国特開平１−２３４０４３号公報 日本国特開平１−２９８９４８号公報 日本国特開２００２−５１５３３号公報 日本国特開２０１１−９７６９６号公報

しかしながら、強力な磁力を発揮する永久磁石は、ネオジウムなどの希土類金属を多く含有するため、非常に高価であり、さらに、需給バランスの影響による価格変動が大きく、永久磁石を用いた渦電流式減速装置には、永久磁石の仕様に依存してコストが不安定になるという問題がある。

また、従来の渦電流式減速装置は、作動流体を作動室から排出して、熱交換器で冷却する必要はないものの、摩擦ブレーキとして備えるディスクブレーキと、渦電流により制動力を発生させる制動部材とを、回転軸と同軸に配置するために、直列配置することから、回転軸の軸方向に沿った長さ寸法を短くすることが困難であった。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、装置構成が簡素で、接続される回転軸の軸方向に沿った寸法を小さくして、軽量化、コンパクト化を実現することが可能な流体式減速装置の提供を目的とする。

本発明の各態様は、以下の通りである。
（１）本発明の一態様は、回転軸に設けられた回転ディスクと；前記回転ディスクを包囲するように、一対の円板部およびこれらの円板部同士の外周部を連結する円筒部を有し、前記回転軸に回転可能に支持された回転ハウジングと；制動時に前記回転ハウジングに摩擦部材を押し付けて前記回転ハウジングを静止させる摩擦ブレーキと；を備え、前記回転ディスクの少なくとも一方の面に、その内周から外周側に向かって延びるディスク羽根が形成されるとともに、前記一対の円板部の前記ディスク羽根と対応する内面に、内周から外周に向かって延びるハウジング羽根が形成され；前記回転ハウジングの内部に作動流体が収容され；前記回転ディスクの両面に前記ディスク羽根が形成され；前記回転ディスクの内周部に貫通穴が設けられている流体式減速装置である。
（２）本発明の他の態様は、回転軸に設けられた回転ディスクと；前記回転ディスクを包囲するように、一対の円板部およびこれらの円板部同士の外周部を連結する円筒部を有し、前記回転軸に回転可能に支持された回転ハウジングと；制動時に前記回転ハウジングに摩擦部材を押し付けて前記回転ハウジングを静止させる摩擦ブレーキと；を備え、前記回転ディスクの少なくとも一方の面に、その内周から外周側に向かって延びるディスク羽根が形成されるとともに、前記一対の円板部の前記ディスク羽根と対応する内面に、内周から外周に向かって延びるハウジング羽根が形成され；前記回転ハウジングの内部に作動流体が収容され；前記回転ハウジングを支持する前記回転軸は、内部に前記作動流体が収容された空間を有する管状体であって、前記回転ハウジングの内部空間と前記回転軸の内部空間とを流通可能とする連通穴を有する流体式減速装置である。
（３）本発明の更に他の態様は、回転軸に設けられた回転ディスクと；前記回転ディスクを包囲するように、一対の円板部およびこれらの円板部同士の外周部を連結する円筒部を有し、前記回転軸に回転可能に支持された回転ハウジングと；制動時に前記回転ハウジングに摩擦部材を押し付けて前記回転ハウジングを静止させる摩擦ブレーキと；を備え、前記回転ディスクの少なくとも一方の面に、その内周から外周側に向かって延びるディスク羽根が形成されるとともに、前記一対の円板部の前記ディスク羽根と対応する内面に、内周から外周に向かって延びるハウジング羽根が形成され；前記回転ハウジングの内部に作動流体が収容され；前記摩擦ブレーキは、前記回転軸を備える車両の非回転部に固定されてかつ、前記摩擦部材として前記一対の円板部を挟む一対のブレーキパッドを備えたブレーキキャリパと；このブレーキキャリパを駆動させ、前記一対のブレーキパッドを前記円板部に向けて移動させるアクチュエータと；を備える流体式減速装置である。
（４）本発明の更に他の態様は、回転軸に設けられた回転ディスクと；前記回転ディスクを包囲するように、一対の円板部およびこれらの円板部同士の外周部を連結する円筒部を有し、前記回転軸に回転可能に支持された回転ハウジングと；制動時に前記回転ハウジングに摩擦部材を押し付けて前記回転ハウジングを静止させる摩擦ブレーキと；を備え、前記回転ディスクの少なくとも一方の面に、その内周から外周側に向かって延びるディスク羽根が形成されるとともに、前記一対の円板部の前記ディスク羽根と対応する内面に、内周から外周に向かって延びるハウジング羽根が形成され；前記回転ハウジングの内部に作動流体が収容され；前記回転ディスクの両面及び外周面の少なくともいずれかひとつの面に、複数の永久磁石と渦電流発生部材のいずれかが形成され；前記回転ハウジングを構成する円板部の内面と円筒部の内周面のうち前記回転ディスクにおいて前記複数の永久磁石が形成された面と対応する面に渦電流発生部材が形成され；前記回転ディスクにおいて前記渦電流発生部材が形成された面と対応する面に複数の永久磁石が形成され；前記複数の永久磁石が、互いに異なる磁極が前記回転ディスクの周方向に交互に配置されている流体式減速装置である。

本発明の流体式減速装置によれば、その軸方向寸法を小さくして小型化することができる。
さらに、回転ハウジングの内部空間と回転軸の内部空間とを連通させた場合には、制動時に高温になった作動流体を冷却するための外部熱交換器が不要となり、作動流体を作動室に対して供給、排出する機構や作動流体を蓄える貯蔵容器が不要となるため、装置構成が簡素となり、さらに軽量化、コンパクト化を実現することができる。

本発明の第１実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図であり、一部を断面で表した側面図である。 同流体式減速装置を説明する図であり、図１ＡのＩＢ−ＩＢ断面を示す図である。 同流体式減速装置を説明する図であり、図１ＡのＩＣ−ＩＣ断面を示す図である。 同流体式減速装置のディスク羽根とハウジング羽根の概略構成を説明する模式図であり、ディスク羽根とハウジング羽根を外周側から見た展開図である。 同流体式減速装置の変形例に係るディスク羽根とハウジング羽根の概略構成を説明する模式図であり、ディスク羽根とハウジング羽根を外周側から見た展開図である。 本発明の第２実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図であり、一部を断面で表した側面図である。 本発明の第３実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図であり、一部を断面で表した側面図である。 同流体式減速装置を説明する図であり、図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ断面を示す図である。 同流体式減速装置を説明する図であり、図３ＡのＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ断面を示す図である。 本発明の第４実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図であり、一部を断面で表した側面図である。 同流体式減速装置を説明する図であり、図４ＡのＩＶＢ−ＩＶＢ断面を示す図である。 本発明の第５実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第６実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第７実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図である。 同流体式減速装置を説明する図であり、図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ断面を示す図である。

本発明者らは、流体式減速装置を採用することを前提として鋭意検討を重ねた結果、上記目的を達成するには、回転軸にディスクを接続し、この回転ディスクの全体を包囲するように一対の円板部および円筒部からなるハウジングを回転軸に回転可能に支持し、回転ハウジングの内部に作動流体を収容して、制動時にその回転ハウジングに摩擦部材を直接押し付けて回転ハウジングを静止させる摩擦ブレーキを採用するのが有効であることを知見し、本発明を完成させた。
以下に、本発明の流体式減速装置の各実施形態について詳述する。
＜第１実施形態＞
以下、図１Ａ〜図１Ｅを参照し、本発明の第１実施形態に係る流体式減速装置を説明する。
図１Ａは、本発明の第１実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図であり、図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ断面を、図１Ｃは、図１ＡのＩＣ−ＩＣ断面を、図１Ｄは、第１実施形態である流体式減速装置のディスク羽根とハウジング羽根の概略構成を説明する模式図であり、ディスク羽根とハウジング羽根を外周側から見た展開図である。また、図１Ｅは、第１実施形態である流体式減速装置の変形例に係るディスク羽根とハウジング羽根の概略構成を説明する模式図であり、ディスク羽根とハウジング羽根を外周側から見た展開図である。

第１実施形態の減速装置は、図１Ａ〜図１Ｄに示すように、回転ディスク３と、この回転ディスク３の全体を包囲する回転ハウジング１とを備えている。
第１実施形態では、回転ディスク３はプロペラシャフトなどの回転軸１１と一体で回転するように構成される。具体的には、管状の連結軸１２が回転軸１１と同軸上にボルトなどによって接続され、回転ディスク３は、その連結軸１２に圧入されたスリーブ１３を介して連結軸１２に接続されている。これにより、回転ディスク３は回転軸１１と一体で回転するようになる。

回転ハウジング１は、回転ディスク３を包囲しつつ、回転軸１１に対して回転可能に構成される。具体的には、回転ハウジング１は、回転ディスク３の両面それぞれと対向するように回転軸１１の軸方向の前後に設けられた一対のドーナツ形の円板部１ａ、１ｂと、円板部１ａ、１ｂ同士の外周部を連結してかつ回転ディスク３の外周面と対向する円筒部１ｃとから構成される。

各円板部１ａ、１ｂは、回転軸１１と一体化されたスリーブ１３に軸受１５ａ、１５ｂを介して支持され、これにより回転ハウジング１は、一対の円板部１ａ、１ｂおよび円筒部１ｃが一体で、回転軸１１に対して自由に回転が可能になる。図１Ａの例では、前側の円板部１ａと円筒部１ｃが一体成形され、これが後側の円板部１ｂとボルトなどによって一体化された態様を示している。

ここで、第１実施形態では、回転ディスク３の両面それぞれと各円板部１ａ、１ｂの内面との間の空間を作動流体の作動室として機能させるため、各円板部１ａ、１ｂと対向する回転ディスク３の両面それぞれに、内周から外周に向かって放射状に延びるディスク羽根４ａ、４ｂが設けられている（図１Ａ、図１Ｃ参照）。

同様に、回転ハウジング１には、回転ディスク３の両面のそれぞれと対向する各円板部１ａ、１ｂの内面に、回転ディスク３の両面のディスク羽根４ａ、４ｂと対応し、内周から外周に向かって放射状に延びるハウジング羽根５ａ、５ｂが設けられている（図１Ａ、図１Ｂ参照）。

図１Ｄに示すように、ディスク羽根４ａ、４ｂとハウジング羽根５ａ、５ｂは、流体継手として用いられるように、回転軸１１の軸方向の前後の位置でそれぞれが互いに隣り合う位置に対を成して配置されている。そして、ディスク羽根４ａ、４ｂとハウジング羽根５ａ、５ｂは、それぞれの回転方向に対して直交する向きの面を有している。それらのディスク羽根４ａ、４ｂとハウジング羽根５ａ、５ｂとの間の円周方向にわたる領域によって前後に一対のトーラス状の作動室が形成される。

図１Ａでは、ディスク羽根４ａ、４ｂは、羽根車として回転ディスク３とは別体で成形され、これが回転ディスク３に取り付けられた態様を示しているが、回転ディスク３と一体成形されたものであってもよい。同様に、ハウジング羽根５ａ、５ｂは、羽根車として円板部１ａ、１ｂとは別体で成形され、これが円板部１ａ、１ｂに取り付けられた態様を示しているが、円板部１ａ、１ｂと一体成形されたものであってもよい。

回転ハウジング１の内部には、図示しない作動流体（油、水、またはそれらの混合流体）が充満（収容）されている。この作動流体は、各円板部１ａ、１ｂを支持する軸受１５ａ、１５ｂに隣接して配置された図示しないリング状のシール部材により、漏出を防止されている。こうして、回転ハウジング１内は、ディスク羽根４ａ、４ｂとハウジング羽根５ａ、５ｂとの間の作動室を含め、常に作動流体で満たされている。

回転ハウジング１には、その外周に円筒部１ｃと一体成形された放熱フィン２が設けられる。なお、回転ハウジング１の円板部１ａ、１ｂにおいて、放熱フィン２は、後述する摩擦ブレーキの摩擦部材の配設に支障が無い領域、例えば、外面の内周部の領域に設けてもよい。この放熱フィン２は、回転ハウジング１を冷却し、ひいては回転ハウジング１内の作動流体を冷却する役割を担う。

図１Ａに示す減速装置は、制動時に回転ハウジング１を静止させる摩擦ブレーキを備える。この摩擦ブレーキは、回転ハウジング１の外周部、すなわち円板部１ａ、１ｂそれぞれの外面の外周部を間に挟む摩擦部材としてのブレーキパッド８ａ、８ｂを有するブレーキキャリパ７と、このブレーキキャリパ７を駆動させる電動式直動アクチュエータ９とを備えている。

ブレーキキャリパ７は、前後で一対のブレーキパッド８ａ、８ｂを有しており、ブレーキパッド８ａ、８ｂの間に回転ハウジング１を配置し、しかも所定の隙間を設けて挟んだ状態で、バネを搭載したボルトなどによりブラケット１７に付勢支持される。このブラケット１７は、車両の非回転部に取り付けられる。

また、ブラケット１７は、回転軸１１と一体化されたスリーブ１３に軸受１８を介して回転可能に支持される。車両のトランスミッションの出力側に搭載される減速装置の場合、トランスミッションカバーが軸受を介して支持されているので、ブラケット１７を、トランスミッションカバー（非回転部）に固定して軸受１８を介さずに支持してもよい。

ブレーキキャリパ７には、アクチュエータ９がボルトなどで固定される。アクチュエータ９は、例えば、電動モータ１０によって駆動し、電動モータ１０の回転運動を直線運動に変換して後側のブレーキパッド８ｂを後側の円板部１ｂに向けて直線移動させる。

これにより、後側のブレーキパッド８ｂが後側の円板部１ｂを押圧し、これに伴う反力の作用で、前側のブレーキパッド８ａが前側の円板部１ａに向けて移動する。その結果、回転ハウジング１を前後のブレーキパッド８ａ、８ｂで強力に挟み込む。

このような構成の第１実施形態の減速装置では、非制動時は、摩擦ブレーキを作動させない状態にある。このとき、回転ハウジング１が回転軸１１に対して自由に回転が許容されているので、回転軸１１と一体で回転ディスク３が回転する。回転ディスク３の回転に伴い、ディスク羽根４ａ、４ｂとハウジング羽根５ａ、５ｂが流体継手として機能し、回転ハウジング１が回転ディスク３と同期して一体的に回転する。このため、ディスク羽根４ａ、４ｂとハウジング羽根５ａ、５ｂとの間に相対的な回転速度差が生じることがなく、制動力は発生しない。

一方、制動時は、摩擦ブレーキを作動させ、回転ハウジング１が摩擦部材であるブレーキパッド８ａ、８ｂによって挟み込まれ、これにより回転ハウジング１の回転が停止し、静止する。回転ディスク３が回転している際に回転ハウジング１のみが静止すると、円板部１ａ、１ｂ（回転ハウジング１）におけるハウジング羽根５ａ、５ｂと、回転ディスク３におけるディスク羽根４ａ、４ｂとの間に相対的な回転速度差が生じる。そのため、作動室内では、ディスク羽根４ａ、４ｂとハウジング羽根５ａ、５ｂとの間を作動流体が循環し、作動流体の循環流が起こる。このとき、作動流体がディスク羽根４ａ、４ｂに衝突し、これと一体の回転ディスク３の回転を妨げる抵抗となり、これにより回転ディスク３に制動力が発生し、回転ディスク３を介して回転軸１１の回転を減速させることができる。

その際、制動力の発生に伴って回転軸１１の運動エネルギーが熱エネルギーに変換されることにより、作動流体は温度が上昇するが、その作動流体に与えられた熱は回転ハウジング１に伝導し、主に放熱フィン２を通じて放熱される。さらに、制動時に発熱した熱は、作動流体の温度上昇と回転ハウジング１の温度上昇としてある程度蓄熱しておき、非制動時に摩擦ブレーキの作動を解除することによって回転ハウジング１を高速回転させ、これにより、放熱フィン２から積極的に放熱する。

第１実施形態の減速装置によれば、制動時に高温になった作動流体を冷却するための外部熱交換器が不要となるだけでなく、作動流体を作動室に対して供給、排出するための格別な機構や作動流体を蓄える貯蔵容器も不要となるため、装置構成が簡素で、軽量化、コンパクト化を実現することができる。さらに、制動と非制動との切り替え時に関わらず、回転ハウジング１内の作動室が常に作動流体で満たされているため、作動室に対し作動流体を供給、排出する必要がなく、切り替えの応答性が優れる。

次に、図１Ｅを参照して、第１実施形態の変形例について説明する。
図１Ｅは、第１実施形態の変形例を示す図である。ここで、符号４０ａ、４０ｂ、及び５０ａ、５０ｂは、図１Ａ〜図１Ｄにおける符号４ａ、４ｂ、及び５ａ、５ｂと対応している。

第１実施形態の変形例は、図１Ｅに示すように、ディスク羽根４０ａ、４０ｂとハウジング羽根５０ａ、５０ｂは、流体継手として用いられるように、回転軸１１の軸方向の前後の位置でそれぞれが互いに隣り合う位置に対を成して配置されている。そして、それぞれのディスク羽根４０ａ、４０ｂは、回転ディスク３からハウジング羽根５０ａ、５０ｂに近づくにつれて回転方向後方側に傾斜されている。
また、ハウジング羽根５０ａ、５０ｂは、それぞれディスク羽根４０ａ、４０ｂ側から離間して回転ハウジング１内面側に向かうにつれて、回転方向後方側に傾斜されている。その他は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

このように構成された第１実施形態の変形例では、それぞれのディスク羽根４０ａ、４０ｂが、回転ディスク３からハウジング羽根５０ａ、５０ｂに近づくにつれて回転方向後方側に傾斜され、ハウジング羽根５０ａ、５０ｂは、それぞれディスク羽根４０ａ、４０ｂ側から離間して回転ハウジング１内面側に向かうにつれて、回転方向後方側に傾斜されているので、傾斜していない場合に比べて制動力を大きくすることができる。

＜第２実施形態＞
以下、図２を参照し、本発明の第２実施形態に係る流体式減速装置を説明する。
図２は、本発明の第２実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図であり、一部を断面で表した側面図を示す図である。第２実施形態の減速装置は、第１実施形態の減速装置の構成を変更したものであり、第１実施形態とは以下の点で相違する。

第２実施形態の減速装置では、図２に示すように、回転ディスク３の一方（回転軸１１の後側）の面に設けられたディスク羽根４ｂと、回転ハウジング１の後側の円板部１ｂに設けられた後側のハウジング羽根５ｂとを備えている。そして、第２実施形態では、回転軸１１の軸方向において回転ディスク３の後側に作動室が一つだけ配置された構成とされている。その他は、第１実施形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。なお、ディスク羽根、及びハウジング羽根を、図１Ｄに示すように回転方向に対して直交する向きに形成するか、または、図１Ｅで示すように、回転方向に対して傾斜する向きに形成するかは、任意に設定してもよい。

このように構成された第２実施形態では、作動室が一つであるので、回転軸１１の軸方向寸法をより小さくすることができる。

＜第３実施形態＞
以下、図３Ａ〜図３Ｃを参照し、本発明の第３実施形態に係る流体式減速装置を説明する。
図３Ａは、本発明の第３実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図であり、一部を断面で表した側面図を、図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ断面を、図３Ｃは、図３ＡのＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ断面を示す図である。第３実施形態の減速装置は、第１実施形態の減速装置の構成を変更したものであり、第１実施形態とは以下の点で相違する。

第３実施形態の減速装置では、回転ディスク３の両面それぞれに設けられたディスク羽根４ａ、４ｂのうち、図３Ａ、図３Ｂに示すように、回転ハウジング１の前側の円板部１ａと対向する面に設けられた前側のディスク羽根４ａが、回転ディスクの回転方向（図３Ｂ中の白抜き矢印参照）と反対方向に、内周から外周に向かってして螺旋状に湾曲して延びている。これに対し、図３Ａ、図３Ｃに示すように、回転ハウジング１の後側の円板部１ｂと対向する面に設けられた後側のディスク羽根４ｂが、回転ディスク３の回転方向（図３Ｃ中の白抜き矢印参照）に、内周から外周に向かってして螺旋状に湾曲して延びている。

さらに、回転ディスク３の内周部には、円周方向にわたり複数の長円形の貫通穴３ａが設けられている。

また、回転軸１１と一体の連結軸１２は、両端が閉塞された内部空間を有する管状体であり、この内部空間にも作動流体が充満して収容されている。この連結軸１２およびこれに圧入されたスリーブ１３には、回転ディスク３を挟んで回転軸１１の軸方向の前後の位置に、回転ハウジング１の内部空間と連結軸１２の内部空間とをつなぐ連通穴６ａ、６ｂが円周方向にわたり複数設けられている。

このような構成の第３実施形態の減速装置では、回転軸１１と一体で回転ディスク３（ディスク羽根４ａ、４ｂ）が回転するのに伴い、回転ハウジング１の前側の内部空間において、前側のディスク羽根４ａによって、作動流体が内周側から外周側に送り出され、外周側に送り出された作動流体は、後側の内部空間に送り込まれる（図３Ａ、図３Ｂ中の実線右矢印参照）。これと同時に、回転ハウジング１の後側の内部空間においては、後側のディスク羽根４ｂによって、作動流体が外周側から内周側に送り出される（図３Ａ，図３Ｃ中の破線下向き矢印参照）。内周側に送り出された作動流体は、回転ディスク３の内周部の貫通穴３ａを通じて、回転ハウジング１の前側の内部空間に送り込まれる（図３Ａ中の実線左矢印参照）。こうして、回転ハウジング１内を、作動流体は、回転ディスク３を挟んで循環するようになる。

さらに、第３実施形態では、後側のディスク羽根４ｂによって内周側に送り出された作動流体の一部は、ここに開口する後側の連通穴６ｂを通じて、連結軸１２（回転軸１１）の内部に送り込まれる（図３Ａ、図３Ｃ中の点線矢印参照）。連結軸１２内に送り込まれた作動流体は、前側の連通穴６ａを通じて、回転ハウジング１の前側の内部空間に送り込まれる（図３Ａ、図３Ｂ中の点線矢印参照）。こうして、連結軸１２（回転軸１１）の内部空間を作動流体のリザーバタンクとして機能させることができ、回転ハウジング１内の作動流体は、その連結軸１２の内部空間を含めて全体が循環するようになる。

従って、第３実施形態の減速装置でも、第１実施形態と同様の効果を奏する。

第３実施形態では、回転ハウジング１内の作動流体の全体が循環することから、作動流体の温度が局所的に上昇するのを防止することが可能になる。しかも、連結軸１２（回転軸１１）の内部空間をリザーバタンクとして活用できるため、その連結軸１２の内部空間の容積分だけ作動流体の熱容量が増し、作動流体の温度が短時間で過大に上昇するのを抑制することが可能になる。その結果として、制動の持続時間を十分に確保することができる。

なお、ディスク羽根４ａ、４ｂの配置は、前後で逆に入れ替えてもよい。

＜第４実施形態＞
以下、図４Ａ、図４Ｂを参照し、本発明の第４実施形態に係る流体式減速装置を説明する。
図４Ａは、本発明の第４実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図であり、一部を断面で表した側面図を示し、図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ−ＩＶＢ断面を示す図である。第４実施形態の減速装置は、第１実施形態の減速装置の構成を変更したものである。

実際の制動時には、回転ハウジング１は、摩擦ブレーキの摩擦部材との摺動によって発熱する。回転ハウジング１に発生した熱は、上記したとおり、主に放熱フィン２により放熱される。しかし、制動中は、回転ハウジング１が静止していることから、非制動時のように回転ハウジング１が回転ディスク３と同期して回転しているときと比べ、放熱フィン２による冷却機能が発揮されにくい。放熱フィン２による冷却機能が不十分であると、回転ハウジング１内の作動流体の冷却も十分に行えないおそれがある。このため、回転ハウジング１の温度上昇を抑制する工夫を施すことが望ましい。

第４実施形態の減速装置は、その点に着目したものである。すなわち、図４Ａ、図４Ｂに示すように、第４実施形態の減速装置は、回転ハウジング１を構成する一対の円板部１ａ、１ｂそれぞれの外面に隣接する羽根車２０ａ、２０ｂを備えている。各羽根車２０ａ、２０ｂは、回転軸１１と一体の連結軸１２に圧入されて固定されている。

このような構成の第４実施形態の減速装置では、制動中に回転軸１１の回転速度が低下しても、回転軸１１が回転している場合には、羽根車２０ａ、２０ｂが回転する。そのため、静止状態の回転ハウジング１に向かって羽根車２０ａ、２０ｂから送風することが可能となる（図４Ａ中の実線矢印参照）。これにより回転ハウジング１を強制的に冷却し、回転ハウジング１の温度上昇を抑制することができる。

なお、このような羽根車２０ａ、２０ｂは、第１実施形態の減速装置のみならず、第２実施形態、第３実施形態の減速装置に適用することも可能である。

＜第５実施形態＞
以下、図５を参照し、本発明の第５実施形態に係る流体式減速装置を説明する。
図５は、本発明の第５実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図であり、一部を断面で表した側面図を示している。第５実施形態の減速装置は、第４実施形態と同様に、回転ハウジング１の温度上昇を抑制する点に着目し、第１実施形態の減速装置の構成を変更したものである。

すなわち、図５に示すように、第５実施形態の減速装置は、シース付きの温度センサ２１を備える。この温度センサ２１は、摩擦ブレーキの摩擦部材である前後で一対のブレーキパッド８ａ、８ｂのうちの一方、例えば後側のブレーキパッド８ｂと連動して移動する温度センサホルダ２２に接続されている。ここで、温度センサ２１は、温度センサホルダ２２に連結され、制動時に後側のブレーキパッド８ｂが後側の円板部１ｂに向けて移動するのに連動して、温度センサ２１のシースの先端がその円板部１ｂの外面に当接するようになっている。さらに、温度センサ２１は、摩擦ブレーキのアクチュエータ９の駆動を制御するアクチュエータ制御器２３が接続されている。

このような構成の第５実施形態の減速装置では、制動中に、温度センサ２１は、シースの先端が後側の円板部１ｂ（回転ハウジング１）に当接して円板部１ｂの温度を常時検出する。その際、アクチュエータ制御器２３は、温度センサ２１で検出される円板部１ｂの温度を監視し、その温度が所定の温度を超えた場合、アクチュエータ９の駆動を解除する。アクチュエータ９の駆動を解除すると、ブレーキパッド８ａ、８ｂおよび温度センサ２１が円板部１ｂから離れて、非制動状態に切り替わる。その結果、回転ハウジング１は回転軸１１とともに回転し、回転ハウジング１は放熱フィン２によって冷却される。そして、アクチュエータ制御器２３は、アクチュエータ９の駆動を解除してから所定時間が経過した段階で再びアクチュエータ９を駆動させて制動部材１を制動する。このようにして、回転ハウジング１の温度上昇を抑制することができる。

アクチュエータ９の駆動を解除する際の所定の温度、およびアクチュエータ９の駆動を再開する際の所定の時間は、回転ハウジング１の材質や形状寸法、さらに流体の使用上限温度に応じて適宜設定され、予めアクチュエータ制御器２３に設定されている。例えば、所定の温度は約１７０〜１８０℃であり、所定の時間は約５〜１０秒である。

なお、このような温度センサ２１は、前側のブレーキパッド８ａと一体で移動する構成であってもよい。また、前記第１実施形態の減速装置のみならず、前記第２〜第４実施形態の減速装置に適用することも可能である。

＜第６実施形態＞
以下、図６を参照し、本発明の第６実施形態に係る流体式減速装置を説明する。
図６は、本発明の第６実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図であり、一部を断面で表した側面図を示している。第６実施形態の減速装置は、第４実施形態と同様に、回転ハウジング１の温度上昇を抑制する点に着目し、第１実施形態の減速装置の構成を変更したものである。

すなわち、図６に示すように、第６実施形態の減速装置は、水冷体（冷却部材）２４を備える。この水冷体２４は、摩擦ブレーキの摩擦部材である前後一対のブレーキパッド８ａ、８ｂのうちの一方、例えば後側のブレーキパッド８ｂと一体で移動する水冷体ホルダ２５に連結されている。そして、水冷体２４は、制動時に後側のブレーキパッド８ｂが回転ハウジング１の後側の円板部１ｂに向かって移動するのに連動して、円板部１ｂの外面に当接するようになっている。

また、水冷体２４の内部には通水路２６が形成されており、この通水路２６の出入口には図示しない配管が接続され、これらの配管は車両の冷却水系（例えばラジエータ）に接続されていて、内部の通水路２６に冷却水が循環することで、常時低温状態にある。

このような構成の第６実施形態の減速装置では、制動中に、水冷体２４が後側の円板部１ｂ（回転ハウジング１）に当接した状態となるため、その円板部１ｂが水冷体２４との熱交換により強制的に冷却される。このようにして、回転ハウジング１の温度上昇を抑制することができる。

なお、このような水冷体２４は、前側のブレーキパッド８ａと一体で移動する構成であってもよい。また、前記第１実施形態の減速装置のみならず、前記第２〜第５実施形態の減速装置に適用することも可能である。なお、水冷体２４に変えて、冷却油等が流通する冷却部材を用いてもよい。

＜第７実施形態＞
以下、図７Ａ、図７Ｂを参照し、本発明の第７実施形態に係る流体式減速装置を説明する。
図７Ａは、本発明の第７実施形態である流体式減速装置の全体構成を示す模式図であり、図７Ｂは、図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ断面を示す図である。第７実施形態の減速装置は、第１実施形態の減速装置の構成を変更し、渦電流式減速装置の要素を付加したものである。

すなわち、図７Ａ、図７Ｂに示すように、第７実施形態の減速装置は、作動流体の流体抵抗を利用して制動力を得るのと同時に、磁界の作用で発生する渦電流を利用して制動力を得るために、以下の構成を備える。例えば、ディスク羽根４ａ、４ｂは回転ディスク３の内周部のみに設けられ、これと対を成すハウジング羽根５ａ、５ｂも円板部１ａ、１ｂの内周部のみに設けられている。

回転ディスク３の両面それぞれの外周部には、周方向に複数の永久磁石３０ａ、３０ｂが配置されている。永久磁石３０ａ、３０ｂは、磁極（Ｎ極、Ｓ極）の向きが回転軸１１の軸方向、すなわち回転ディスク３の軸方向に配置され、異なる磁極が円周方向に交互に配置される。

また、永久磁石３０ａ、３０ｂと対向する各円板部１ａ、１ｂの内面の外周部には、永久磁石３０ａ、３０ｂと対を成すドーナツ形円板状の制動部材（渦電流発生部）３１ａ、３１ｂが配置されている。この制動部材３１ａ、３１ｂの材質は導電性材料であり、その中で鉄などの強磁性材料や、フェライト系ステンレス鋼などの弱磁性材料、さらにはアルミニウム合金や銅合金といった非磁性材料である。さらに、制動部材３１ａ、３１ｂにおいて、永久磁石３０ａ、３０ｂと対向する内面の表層部は、銅や銅合金などの良導電性材料であるのがより好ましい。

このような構成の第７実施形態の減速装置では、非制動時は、回転ハウジング１が回転軸１１に対して自由に回転できるので、回転軸１１と一体で回転ディスク３が回転するのに伴い、ディスク羽根４ａ、４ｂとハウジング羽根５ａ、５ｂが流体継手として機能する。これと同時に、回転ハウジング１の制動部材３１ａ、３１ｂには、回転ディスク３で保持する永久磁石３０ａ、３０ｂの磁気吸引力（制動部材が磁性材料の場合）、または磁界の作用によるローレンツ力（制動部材が非磁性材料の場合）が作用する。これらのことから、回転ハウジング１は回転ディスク３と同期して一体的に回転する。この場合、ディスク羽根４ａ、４ｂとハウジング羽根５ａ、５ｂとの間、および永久磁石３０ａ、３０ｂと制動部材３１ａ、３１ｂとの間のいずれにも、相対的な回転速度差が実質生じないことから、制動力は発生しない。

ここで、制動部材３１ａ、３１ｂが非磁性材の場合は、磁石３０ａ、３０ｂと制動部材３１ａ、３１ｂとの間に磁気吸引力は働かないが、磁石３０ａ、３０ｂが制動部材３１ａ、３１ｂに磁界を及ぼしながら回転移動するのに伴って、制動部材３１ａ、３１ｂには磁界の作用によって制動力が発生するため、制動部材３１ａ、３１ｂは磁石３０ａ、３０ｂと同じ方向に回転する。すなわち、制動部材３１ａ、３１ｂと磁石３０ａ、３０ｂとの間の相対回転速度差によって生じる制動力と、回転ハウジング１が回転することによって生じる軸受部の損失や回転ハウジング１の回転による空気抵抗の抗力とが釣り合うように、回転ハウジング１は回転ディスク３と同じ方向へ僅かな相対回転速度差を生じながら回転する。つまり、制動部材３１ａ、３１ｂが非磁性材の場合は、回転ハウジング１が回転ディスク３に完全同期回転するわけではなく、僅かな回転速度差をもって連れまわりをしているが、実質的には同期して回転しており、非制動状態が保たれている。

一方、制動時は、摩擦ブレーキの作動により回転ハウジング１のみが静止する。回転ハウジング１のみが静止すると、ディスク羽根４ａ、４ｂとハウジング羽根５ａ、５ｂとの間に相対的な回転速度差が生じるため、作動室内で作動流体の循環流が起こり、回転ディスク３（ディスク羽根４ａ、４ｂ）の回転を妨げる流体抵抗が発生し、制動力が得られる。これと同時に、永久磁石３０ａ、３０ｂと制動部材３１ａ、３１ｂとの間に相対的な回転速度差が生じるため、制動部材３１ａ、３１ｂの内面に渦電流が発生する。すると、制動部材３１ａ、３１ｂの内面に生じた渦電流と永久磁石３０ａ、３０ｂからの磁束密度との相互作用によりフレミングの左手の法則に従い、回転する回転ディスク３に回転方向と逆向きの制動力が発生する。このようにして、作動流体の流体抵抗に加え、永久磁石３０ａ、３０ｂからの磁界の作用で発生する渦電流をも利用し、有効に制動力が得られる。

なお、対を成す永久磁石３０ａ、３０ｂと制動部材３１ａ、３１ｂ、および同じく対を成すディスク羽根４ａ、４ｂとハウジング羽根５ａ、５ｂの配置は、外周部側と内周部側とで入れ替えてもよい。さらに、永久磁石３０ａ、３０ｂと制動部材３１ａ、３１ｂの配置は、対を成す範囲において、回転ディスク３側と回転ハウジング１側とで入れ替えてもよい。また、このような永久磁石３０ａ、３０ｂと制動部材３１ａ、３１ｂは、第１実施形態の減速装置に限らず、第２〜第６実施形態の減速装置に適用することも可能である。

第７実施形態の減速装置は永久磁石３０ａ、３０ｂを備えているが、その量は純粋な渦電流式減速装置と比べて少なくて済む。したがって、永久磁石３０ａ、３０ｂのコストを削減するとともに安定化することができる。また、制動部材３１ａ、３１ｂに発生した渦電流によって制動部材３１ａ、３１ｂが発熱するが、その熱は、回転ハウジング１に伝導し、放熱フィン２を通じて放熱されるため、発熱による制動部材３１ａ、３１ｂの温度上昇を効率的に抑制することができる。

なお、本発明は上記の各実施形態のみに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態においては、回転ディスク３の両側の面にディスク羽根４ａ、４ｂが形成されている場合について説明したが、例えば、回転ディスク３の一方の面にディスク羽根を形成する構成としてもよい。また、永久磁石３０ａ、３０ｂも、回転ディスク３の一方の面だけに配置する構成としてもよい。なお、回転ディスク３の一方の面だけにディスク羽根を形成する場合、前述の貫通穴３ａは形成しない方が好ましい。

また、上記第３実施形態において、回転ハウジング１の内部空間と、連結軸１２の内部空間との間を流通可能とする連通穴６ａ，６ｂが形成されている場合について説明したが、回転ハウジング１の内部空間と連結軸１２の内部空間とを流通可能とするかどうかは、任意に設定することができる。

また、制動時に摩擦部材８ａ，８ｂを押し付けられる円板部１ａ，１ｂ（回転ハウジング１）の外面の外周部に対し、その摩耗を低減させるために、熱処理や表面処理を施して表面硬度を高めたり、耐摩耗性に優れた鋼板を貼り付けたりしてもよい。回転ハウジング１がアルミニウム合金の場合は、陽極酸化被膜処理を施して、耐摩耗性を向上させてもよい。

また、回転軸１１に接続された羽根車２０ａ，２０ｂ、一対のブレーキパッド８ａ，８ｂを円板部１ａ，１ｂに向けて移動させるアクチュエータ９、円板部１ａ，１ｂが所定の温度を超えた場合にアクチュエータ９の駆動を解除するアクチュエータ制御器、円板部１ａ，１ｂの外面に当接する冷却部材（水冷体２４など）を設けるかどうかは任意に設定することができる。

また、上記第６実施の形態においては、回転ディスク３の両側の面に永久磁石３０ａ、３０ｂを配置し、円板部１ａ、１ｂの両側の内面に渦電流発生部３１ａ、３１ｂを配置する場合について説明したが、回転ディスク４の回転軸１１と直交する面と外周面のうち、いずれの面に永久磁石を配置するかは任意に設定することができる。また、永久磁石に代えて、渦電流発生部を形成してもよい。
また、回転ディスク３の円板部１ａ，１ｂと対応する面に永久磁石又は渦電流発生部を形成する場合に、ディスク羽根４ａ、４ｂの内周側に永久磁石又は渦電流発生部を形成してもよい。

また、制動時に制動部材を静止させる摩擦ブレーキとしては、電動式直動アクチュエータを駆動源とし、ブレーキパッドを制動部材（円板部）の外面に押圧するものに限らず、電磁石を利用した電磁クラッチ機構によって、クラッチ板を摩擦部材として制動部材の外面に押圧するものを使用してもよいし、ドラムブレーキ機構によって、ブレーキシューを摩擦部材として制動部材（円筒部）の外周面に押圧する構成であってもよい。

本発明の流体式減速装置によれば、装置構成が簡素で、接続される回転軸の軸方向に沿った寸法を小さくして、軽量化、コンパクト化を実現することが可能な流体式減速装置を提供することができる。

１：回転ハウジング
１ａ、１ｂ：円板部
１ｃ：円筒部
２：放熱フィン
３：回転ディスク
３ａ：貫通穴
４ａ、４ｂ、４０ａ、４０ｂ：羽根（ディスク羽根）
５ａ、５ｂ、５０ａ、５０ｂ：羽根（ハウジング羽根）
６ａ、６ｂ：連通穴
７：ブレーキキャリパ
８ａ、８ｂ：ブレーキパッド
９：電動式直動アクチュエータ
１０：電動モータ
１１：回転軸
１２：連結軸
１３：スリーブ
１５ａ、１５ｂ：軸受
１７：ブラケット
１８：軸受
２０ａ、２０ｂ：羽根車
２１：温度センサ
２２：温度センサホルダ
２３：アクチュエータ制御器
２４：水冷体（冷却部材）
２５：水冷体ホルダ
２６：通水路
３０ａ、３０ｂ：永久磁石
３１ａ、３１ｂ：制動部材（渦電流発生部）

Claims (4)

1. 回転軸に設けられた回転ディスクと；
   前記回転ディスクを包囲するように、一対の円板部およびこれらの円板部同士の外周部を連結する円筒部を有し、前記回転軸に回転可能に支持された回転ハウジングと；
   制動時に前記回転ハウジングに摩擦部材を押し付けて前記回転ハウジングを静止させる摩擦ブレーキと；
   を備え、
   前記回転ディスクの少なくとも一方の面に、その内周から外周側に向かって延びるディスク羽根が形成されるとともに、前記一対の円板部の前記ディスク羽根と対応する内面に、内周から外周に向かって延びるハウジング羽根が形成され；
   前記回転ハウジングの内部に作動流体が収容され；
   前記回転ディスクの両面に前記ディスク羽根が形成され；
   前記回転ディスクの内周部に貫通穴が設けられている；
   ことを特徴とする流体式減速装置。
2. 回転軸に設けられた回転ディスクと；
   前記回転ディスクを包囲するように、一対の円板部およびこれらの円板部同士の外周部を連結する円筒部を有し、前記回転軸に回転可能に支持された回転ハウジングと；
   制動時に前記回転ハウジングに摩擦部材を押し付けて前記回転ハウジングを静止させる摩擦ブレーキと；
   を備え、
   前記回転ディスクの少なくとも一方の面に、その内周から外周側に向かって延びるディスク羽根が形成されるとともに、前記一対の円板部の前記ディスク羽根と対応する内面に、内周から外周に向かって延びるハウジング羽根が形成され；
   前記回転ハウジングの内部に作動流体が収容され；
   前記回転ハウジングを支持する前記回転軸は、内部に前記作動流体が収容された空間を有する管状体であって、前記回転ハウジングの内部空間と前記回転軸の内部空間とを流通可能とする連通穴を有する；
   ことを特徴とする流体式減速装置。
3. 回転軸に設けられた回転ディスクと；
   前記回転ディスクを包囲するように、一対の円板部およびこれらの円板部同士の外周部を連結する円筒部を有し、前記回転軸に回転可能に支持された回転ハウジングと；
   制動時に前記回転ハウジングに摩擦部材を押し付けて前記回転ハウジングを静止させる摩擦ブレーキと；
   を備え、
   前記回転ディスクの少なくとも一方の面に、その内周から外周側に向かって延びるディスク羽根が形成されるとともに、前記一対の円板部の前記ディスク羽根と対応する内面に、内周から外周に向かって延びるハウジング羽根が形成され；
   前記回転ハウジングの内部に作動流体が収容され；
   前記摩擦ブレーキは、
   前記回転軸を備える車両の非回転部に固定されてかつ、前記摩擦部材として前記一対の円板部を挟む一対のブレーキパッドを備えたブレーキキャリパと；
   このブレーキキャリパを駆動させ、前記一対のブレーキパッドを前記円板部に向けて移動させるアクチュエータと；
   を備えることを特徴とする流体式減速装置。
4. 回転軸に設けられた回転ディスクと；
   前記回転ディスクを包囲するように、一対の円板部およびこれらの円板部同士の外周部を連結する円筒部を有し、前記回転軸に回転可能に支持された回転ハウジングと；
   制動時に前記回転ハウジングに摩擦部材を押し付けて前記回転ハウジングを静止させる摩擦ブレーキと；
   を備え、
   前記回転ディスクの少なくとも一方の面に、その内周から外周側に向かって延びるディスク羽根が形成されるとともに、前記一対の円板部の前記ディスク羽根と対応する内面に、内周から外周に向かって延びるハウジング羽根が形成され；
   前記回転ハウジングの内部に作動流体が収容され；
   前記回転ディスクの両面及び外周面の少なくともいずれかひとつの面に、複数の永久磁石と渦電流発生部材のいずれかが形成され；
   前記回転ハウジングを構成する円板部の内面と円筒部の内周面のうち前記回転ディスクにおいて前記複数の永久磁石が形成された面と対応する面に渦電流発生部材が形成され；
   前記回転ディスクにおいて前記渦電流発生部材が形成された面と対応する面に複数の永久磁石が形成され；
   前記複数の永久磁石が、互いに異なる磁極が前記回転ディスクの周方向に交互に配置されている；
   ことを特徴とする流体式減速装置。

Images