JP5783151B2 - Eddy current reducer - Google Patents
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Description
本発明は、トラックやバスなどの車両に補助ブレーキとして搭載される渦電流式減速装置に関し、特に、制動トルクを発生させるために永久磁石を用いた渦電流式減速装置に関する。 The present invention relates to an eddy current type reduction gear mounted as an auxiliary brake on a vehicle such as a truck or a bus, and more particularly, to an eddy current type reduction gear using a permanent magnet to generate a braking torque.
永久磁石（以下、単に「磁石」ともいう）を用いた渦電流式減速装置（以下、単に「減速装置」ともいう）は、プロペラシャフトなどの回転軸に固定した制動部材を有し、制動時に、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（制動トルク）が生じ、回転軸を減速させるものである。減速装置は、制動力をもたらすために渦電流が発生させられる制動部材、および磁石を保持して制動部材と対をなす磁石保持部材の形状に応じてドラム型とディスク型に大別され、制動と非制動とを切り替える構造も様々ある。 An eddy current type speed reducer (hereinafter also simply referred to as “speed reducer”) using a permanent magnet (hereinafter also simply referred to as “magnet”) has a braking member fixed to a rotating shaft such as a propeller shaft, and is used during braking. An eddy current is generated on the surface of the braking member facing the magnet by the action of the magnetic field from the magnet, so that a braking force (braking torque) in the direction opposite to the rotation direction is applied to the braking member that rotates integrally with the rotating shaft. Is generated, and the rotational axis is decelerated. The speed reducer is roughly divided into a drum type and a disk type according to the shape of a braking member that generates eddy current to provide a braking force, and a magnet holding member that holds the magnet and forms a pair with the braking member. There are also various structures for switching between non-braking and non-braking.
従来慣用されている減速装置では、例えばドラム型の場合、車両の回転軸に制動部材として円筒状の制動ドラムが固定され、この制動ドラムの内側に、磁石保持部材として、制動ドラムの内周面に対向して円周方向にわたり複数の永久磁石を保持した磁石保持ドラムが配設されており、磁石保持ドラムに接続されたアクチュエータの作動により、磁石保持ドラムの位置、すなわち磁石の位置を制動と非制動それぞれの位置に切り替えるようになっている。 In a conventionally used speed reducer, for example, in the case of a drum type, a cylindrical brake drum is fixed as a brake member to a rotating shaft of a vehicle, and an inner peripheral surface of the brake drum as a magnet holding member inside the brake drum. A magnet holding drum that holds a plurality of permanent magnets in the circumferential direction is disposed opposite to the actuator, and the position of the magnet holding drum, that is, the position of the magnet is braked by the operation of an actuator connected to the magnet holding drum. Switching to each non-braking position.
また、近年では、装置の小型化への要請に対応するため、磁石を保持する磁石保持部材を回転軸に回転可能に支持し、制動時にその磁石保持部材を摩擦ブレーキによって静止させる減速装置が提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。この減速装置は、以下に示すように、非制動時に磁石保持部材と制動部材が同期して一体的に回転することから、同期回転方式の減速装置と称される。 In recent years, in order to respond to the demand for downsizing of the device, a reduction gear device has been proposed in which a magnet holding member holding a magnet is rotatably supported on a rotating shaft and the magnet holding member is stopped by a friction brake during braking. (For example, see Patent Documents 1 to 5). As shown below, this speed reduction device is referred to as a synchronous rotation type speed reduction device because the magnet holding member and the braking member rotate integrally in synchronism during non-braking.
図１は、従来の同期回転方式の減速装置の構成例を示す縦断面図である。同図に示す減速装置はディスク型であり、制動部材としての制動ディスク１と、磁石保持部材としてその制動ディスク１の主面に対向し永久磁石５を保持する磁石保持ディスク４とを備える。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a conventional synchronous rotation speed reduction device. The speed reduction device shown in the figure is of a disk type, and includes a braking disk 1 as a braking member and a magnet holding disk 4 that faces the main surface of the braking disk 1 and holds a
図１では、制動ディスク１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、回転軸１１と同軸上に連結軸１２がボルトなどによって固定され、フランジ付きのスリーブ１３がその連結軸１２にスプラインで噛み合いながら挿入されてナット１４で固定されている。制動ディスク１は、回転軸１１と一体化されたスリーブ１３のフランジにボルトなどで固定され、これにより回転軸１１と一体で回転するようになる。
In FIG. 1, the brake disc 1 is configured to rotate integrally with a
制動ディスク１には、例えばその外周に放熱フィン２が設けられる。この放熱フィン２は、制動ディスク１と一体成形され、制動ディスク１そのものを冷却する役割を担う。制動ディスク１の材質は、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である。
The brake disk 1 is provided with
図１では、磁石保持ディスク４は、回転軸１１に対し回転可能に構成される。磁石保持ディスク４は、連結軸１２と同心状の環状部材３と一体成形されたり、個別に成形されてボルトなどで環状部材３に固定されたりしたものである。環状部材３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、これにより磁石保持ディスク４は回転軸１１に対し自由に回転が可能になる。軸受１５ａ、１５ｂには潤滑グリスが充填され、この潤滑グリスは、環状部材３の前後両端に装着されたリング状のシール部材１６ａ、１６ｂにより漏出を防止される。
In FIG. 1, the magnet holding disk 4 is configured to be rotatable with respect to the rotating
磁石保持ディスク４には、制動ディスク１の主面と対向する面に、円周方向にわたり複数の永久磁石５が固着される。永久磁石５は、磁極（Ｎ極、Ｓ極）の向きが磁石保持ディスク４の軸方向であり、円周方向に隣接するもの同士で磁極が交互に異なるように配置される。これにより、永久磁石５から制動ディスク１の主面に作用する磁界の向きは、円周方向にわたり交互に異なるようになる。
A plurality of
図１では、磁石保持ディスク４には、永久磁石５の全体を覆うように、薄板からなる磁石カバー２０が取り付けられる。この磁石カバー２０は、鉄粉や粉塵から永久磁石５を保護するのみならず、永久磁石５の保有する磁力が熱影響で低下するのを防止するために、制動ディスク１からの輻射熱を遮る役割を担う。磁石カバー２０の材質は、永久磁石５からの磁界に影響を及ぼさないように、非磁性材料である。
In FIG. 1, a
図１に示す減速装置は、制動時に磁石保持ディスク４を静止させる摩擦ブレーキとしてディスクブレーキを備える。このディスクブレーキは、磁石保持ディスク４の後方で環状部材３と一体のブレーキディスク６と、このブレーキディスク６を間に挟む摩擦部材としてブレーキパッド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とから構成される。ブレーキディスク６は、ボルトなどで環状部材３に取り付けられ、環状部材３と一体化される。
The speed reducer shown in FIG. 1 includes a disk brake as a friction brake that stops the magnet holding disk 4 during braking. This disc brake includes a brake disc 6 integral with the annular member 3 behind the magnet holding disc 4, a
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の間にブレーキディスク６を配置し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、車両のシャーシやクロスメンバーなどの非回転部に取り付けられる。また、ブラケット１７は、ブレーキディスク６の後方で環状部材３を包囲し、環状部材３に軸受１８を介して回転可能に支持される。この軸受１８にも潤滑グリスが充填され、この潤滑グリスは、ブラケット１７の前後両端に装着されたリング状のシール部材１９ａ、１９ｂにより漏出を防止される。
The
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、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をブレーキディスク６に向け直線移動させる。これにより、後側のブレーキパッド８ｂがブレーキディスク６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がブレーキディスク６に向け移動し、その結果、ブレーキディスク６を前後のブレーキパッド８ａ、８ｂで強力に挟み込む。
An
図１に示す減速装置において、非制動時は、ディスクブレーキ（摩擦ブレーキ）を作動させない状態にある。このとき、回転軸１１と一体で制動ディスク１が回転するのに伴い、環状部材３と一体の磁石保持ディスク４が、永久磁石５と制動ディスク１との磁気吸引作用により、制動ディスク１と同期して一体的に回転する。このため、制動ディスク１と永久磁石５との間に相対的な回転速度差が生じないことから、制動力は発生しない。
In the speed reducer shown in FIG. 1, the disc brake (friction brake) is not operated during non-braking. At this time, as the brake disk 1 rotates integrally with the
一方、制動時は、ディスクブレーキ（摩擦ブレーキ）を作動させ、ブレーキディスク６がブレーキパッド８ａ、８ｂによって挟み込まれ、これにより環状部材３と一体の磁石保持ディスク４の回転が停止し、磁石保持ディスク４が静止する。制動ディスク１が回転している際に磁石保持ディスク４のみが静止すると、制動ディスク１と永久磁石５との間に相対的な回転速度差が生じるため、永久磁石５からの磁界の作用で、制動ディスク１の主面に渦電流が発生し、制動ディスク１を介して回転軸１１に制動力を発生させることができる。
On the other hand, at the time of braking, the disc brake (friction brake) is operated and the brake disc 6 is sandwiched between the
このように図１に示す同期回転方式の減速装置はディスク型であるが、ドラム型であっても成り立つ。 As described above, the synchronous rotation type speed reduction device shown in FIG. 1 is a disc type, but a drum type is also possible.
ところで、減速装置を使用する際、走行状況に応じて制動トルクを調整できると好都合である。例えば、空荷で走行しているときや、滑り易い路面を走行しているときは、車輪の不用意なロックを防止するため、運転手の操作により弱い制動トルクを指定し、所望した指定の弱い制動トルクを発生できるとよい。これとは逆に、満載状態で走行しているときには、十分な減速を行うため、強い制動トルクを指定し、所望した指定の強い制動トルクを発生できるとよい。また、車両の主ブレーキを主体とするブレーキ統合制御システムに減速装置が組み込まれている場合は、運転手の操作によることなく、ブレーキ統合制御システムの制御装置が最適な制動トルクを演算して指定し、所望した指定の最適な制動トルクを発生できるとよい。 By the way, when using the speed reducer, it is advantageous if the braking torque can be adjusted in accordance with the traveling situation. For example, when driving on an empty load or on a slippery road surface, in order to prevent inadvertent locking of the wheels, a weak braking torque is specified by the driver's operation, and the desired specified It should be able to generate a weak braking torque. On the contrary, when the vehicle is traveling in the full load state, it is preferable to specify a strong braking torque and generate a desired strong braking torque in order to perform sufficient deceleration. In addition, when a speed reducer is incorporated in the brake integrated control system mainly composed of the main brake of the vehicle, the brake integrated control system controller calculates and specifies the optimum braking torque without depending on the driver's operation. Then, it is preferable that the optimum braking torque specified as desired can be generated.
この点、上記の従来慣用されている減速装置では、例えば特許文献６に記載されるように、制動時に磁石の位置をアクチュエータで変化させることにより、制動トルクを調整できるので、所望の制動トルクを適宜指定して発生させることが可能である。 In this regard, in the above-described conventionally used reduction gears, for example, as described in Patent Document 6, the braking torque can be adjusted by changing the position of the magnet with an actuator during braking. It is possible to generate by designating as appropriate.
しかし、上記した従来の同期回転方式の減速装置では事情が異なり、制動時に磁石保持部材を静止させ、それを継続して維持するのみであるため、制動トルクを指定することはそもそもできず、所望する制動トルクがあってもこれを意図的に発生させることは不可能である。 However, the situation is different in the conventional synchronous rotation type speed reducer described above, and it is only possible to keep the magnet holding member stationary at the time of braking and to maintain it continuously. Therefore, it is impossible to specify the braking torque in the first place. Even if there is a braking torque to be generated, it is impossible to generate this intentionally.
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、制動トルクを調整でき、制動時に所望する指定の制動トルクを発生させることが可能な同期回転方式の渦電流式減速装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a synchronous rotation type eddy current reduction device capable of adjusting a braking torque and generating a specified braking torque desired during braking. With the goal.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、永久磁石を用いた同期回転方式の減速装置において、所望する指定の制動トルクでの制動を可能にするには、制動時に、摩擦ブレーキのアクチュエータによる摩擦部材の押付け力を指定の制動トルクに従って調整することにより、磁石保持部材を完全に静止させることなく、指定の制動トルクの発生に見合った磁石保持部材の回転を継続するのが有効であることを知見し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that in order to enable braking at a desired designated braking torque in a synchronous rotation type reduction gear using a permanent magnet, Sometimes, by adjusting the pressing force of the friction member by the friction brake actuator according to the specified braking torque, the rotation of the magnet holding member corresponding to the generation of the specified braking torque is continued without completely stopping the magnet holding member It was found that it was effective to complete the present invention.
本発明の渦電流式減速装置は、
車両の回転軸に固定された制動部材と、
この制動部材に円周方向にわたり交互に向きの異なる磁界を作用させる複数の永久磁石を保持し、回転軸に回転可能に支持された磁石保持部材と、
制動時に磁石保持部材に摩擦部材を押し付けるアクチュエータを有する摩擦ブレーキと、を備えた渦電流式減速装置であって、
制動部材の回転速度を検出する第１の回転速度検出器と、
磁石保持部材の回転速度を検出する第２の回転速度検出器と、
アクチュエータの動作を制御する制御装置と、を備えており、
制御装置は、
（ステップ１）指定の制動トルクによる制動の指令が与えられると、その指定の制動トルクと同じ大きさのトルクを磁石保持部材に作用させる摩擦部材の押付け力を算出し、この押付け力になるようにアクチュエータを作動させること、
（ステップ２）制動部材に対する磁石保持部材の相対回転速度と制動トルクとの関係に基づき、指定の制動トルクに対応する磁石保持部材の目標相対回転速度を算出すること、
（ステップ３）第１、第２の回転速度検出器より制動部材および磁石保持部材の実回転速度を取得すること、
（ステップ４）ステップ３で取得した制動部材の実回転速度とステップ２で算出した磁石保持部材の目標相対回転速度とから磁石保持部材の目標回転速度を算出すること、および
（ステップ５）ステップ３で取得した磁石保持部材の実回転速度がステップ４で算出した磁石保持部材の目標回転速度に近づくようにアクチュエータによる摩擦部材の押付け力を調整すること、の一連の各ステップを実行すること、
を特徴とする。
The eddy current type speed reducer of the present invention is
A braking member fixed to the rotating shaft of the vehicle;
A magnet holding member that holds a plurality of permanent magnets that alternately apply different magnetic fields to the braking member in the circumferential direction, and is rotatably supported on a rotating shaft;
An eddy current reduction device comprising: a friction brake having an actuator that presses the friction member against the magnet holding member during braking;
A first rotational speed detector for detecting the rotational speed of the braking member;
A second rotation speed detector for detecting the rotation speed of the magnet holding member;
A control device for controlling the operation of the actuator,
The control device
(Step 1) When a command for braking by the designated braking torque is given, the pressing force of the friction member that applies the same magnitude of torque as the designated braking torque to the magnet holding member is calculated, and this pressing force is obtained. Actuating an actuator on the
(Step 2) calculating a target relative rotational speed of the magnet holding member corresponding to the designated braking torque based on the relationship between the relative rotational speed of the magnet holding member with respect to the braking member and the braking torque;
(Step 3) obtaining actual rotational speeds of the braking member and the magnet holding member from the first and second rotational speed detectors;
(Step 4) calculating the target rotational speed of the magnet holding member from the actual rotational speed of the braking member acquired in Step 3 and the target relative rotational speed of the magnet holding member calculated in
It is characterized by.
上記の減速装置において、前記制御装置は、前記ステップ３〜５を繰り返し実行する構成であることが好ましい。 In the above reduction gear, the control device is preferably configured to repeatedly execute Steps 3 to 5.
本発明の渦電流式減速装置によれば、フィードバック制御の制動動作を実行して、アクチュエータによる摩擦部材の押付け力の強弱を調整し、これに伴って磁石保持部材の回転速度を制御することにより、制動部材に対する磁石保持部材の相対回転速度が目標相対回転速度になり、その結果として制動トルクを調整でき、指定の制動トルクを発生させることができる。 According to the eddy current type speed reducer of the present invention, a braking operation of feedback control is executed, the strength of the pressing force of the friction member by the actuator is adjusted, and the rotational speed of the magnet holding member is controlled accordingly. The relative rotational speed of the magnet holding member with respect to the braking member becomes the target relative rotational speed, and as a result, the braking torque can be adjusted and the designated braking torque can be generated.
以下に、本発明の同期回転方式の渦電流式減速装置の実施形態について詳述する。
図２は、本発明の同期回転方式の減速装置の構成例を示す模式図である。同図に示す本発明の減速装置はディスク型に相当するものであり、前記図１に示す減速装置の構成を基本とし、重複する説明は適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the synchronous rotation type eddy current type speed reducer of the present invention will be described in detail.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of the synchronous rotation type reduction gear of the present invention. The speed reducer of the present invention shown in the figure is equivalent to a disk type, and is based on the configuration of the speed reducer shown in FIG.
図２に示すように、本発明の減速装置は、制動部材として制動ディスク１と、磁石保持部材として磁石保持ディスク４とを備える。制動ディスク１は、回転軸１１に固定されて回転軸１１と一体で回転する。磁石保持ディスク４は、制動ディスク１の主面に円周方向にわたり交互に向きの異なる磁界を作用させる複数の永久磁石５を保持する。磁石保持ディスク４は、環状部材３と一体化されたものであり、この環状部材３を介して回転軸１１に回転可能に支持されている。また、環状部材３にはブレーキディスク６が取り付けられており、これらの磁石保持ディスク４、環状部材３およびブレーキディスク６は一体化されている。
As shown in FIG. 2, the speed reducer of the present invention includes a braking disk 1 as a braking member and a magnet holding disk 4 as a magnet holding member. The brake disk 1 is fixed to the
制動時、摩擦ブレーキ（ディスクブレーキ）のアクチュエータ９の作動により、摩擦部材としてのブレーキパッド８ａ、８ｂがブレーキディスク６に押し付けられ、その押付けによる摩擦抵抗により、ブレーキディスク６および環状部材３と一体の磁石保持ディスク４の回転が抑えられる。磁石保持ディスク４が制動ディスク１と同期して回転している際に磁石保持ディスク４の回転が抑えられると、制動ディスク１と永久磁石５との間に相対的な回転速度差が生じるため、永久磁石５からの磁界の作用で、制動ディスク１の主面に渦電流が発生し、これに伴って回転軸１１と一体の制動ディスク１に制動トルクが発生する。
During braking, the
ここで、本発明の減速装置は、制動時に、アクチュエータ９によるブレーキパッド８ａ、８ｂ（摩擦部材）の押付け力の強弱を制御し、これに伴って磁石保持ディスク４（磁石保持部材）の回転速度を制御することにより、制動トルクを調整できるようになっている。以下にその構成を説明する。
Here, the speed reducer of the present invention controls the strength of the pressing force of the
本発明の減速装置は、制動ディスク１（制動部材）の回転速度を検出する第１の回転速度検出器２１と、磁石保持ディスク４（磁石保持部材）の回転速度を検出する第２の回転速度検出器２２と、アクチュエータ９の動作を制御する制御装置３０と、を備える。
The speed reduction device of the present invention includes a first
第１の回転速度検出器２１としては、例えば、エンコーダを用いることができ、この場合、制動ディスク１に突起を設け、制動ディスク１が回転している際にその突起の単位時間当たりの周回数をカウントすることにより、制動ディスク１の実回転速度（回転数）を検出できる。もっとも、制動ディスク１は回転軸１１と一体で回転するため、回転軸１１の回転速度を検出しても構わない。
As the first
第２の回転速度検出器２２としては、第１の回転速度検出器２１と同様に、例えば、エンコーダを用いることができ、この場合、磁石保持ディスク４に突起を設け、磁石保持ディスク４が回転している際にその突起の単位時間当たりの周回数をカウントすることにより、磁石保持ディスク４の実回転速度（回転数）を検出できる。もっとも、磁石保持ディスク４は環状部材３およびブレーキディスク６と一体で回転するため、環状部材３またはブレーキディスク６の回転速度を検出しても構わない。
As the second
制御装置３０は、信号受信部３１、記憶部３２、演算部３３および出力部３４から構成される。信号受信部３１は、指定の制動トルクによる制動に関する信号を受信する。指定の制動トルクは、運転手が走行状況に応じて所望し、運転手の操作により発信されたり、減速装置がブレーキ統合制御システムに組み込まれている場合は、そのブレーキ統合制御システムの制御装置が主ブレーキなどの動作を踏まえつつ状況に応じて最適なものを演算し、これにより発信されたりする。また、信号受信部３１は、第１、第２の回転速度検出器２１、２２に接続されており、各検出器２１、２２で検出した制動ディスク１および磁石保持ディスク４の実回転速度に関する信号も受信する。
The
記憶部３２には、信号受信部３１で指定の制動トルクに関する信号を受信したときに、その指定の制動トルクに応じて、アクチュエータ９による摩擦部材（ブレーキパッド８ａ、８ｂ）の適切な押付け力を先ず算出するために、第１の関係式が登録されている。指定の制動トルクを発生させるには、先ずは摩擦部材の押付け力によって、その指定の制動トルクと同じ大きさのトルクを磁石保持ディスク４に作用させることが必要であり、第１の関係式はその条件を定めるものである。具体的には次のとおりである。
When the
摩擦部材（ブレーキパッド８ａ、８ｂ）の押付けにより磁石保持ディスク４に作用するトルクＴ’は、下記（１）式で表される。
Ｔ’＝μ×Ｆ×ｒ ・・・（１）
この（１）式中、μ：摩擦部材との摺動面の動摩擦係数（予備試験により得られたものの算術平均値であり、一定と仮定）、Ｆ：摩擦部材の押付け力、およびｒ：回転中心から摩擦部材までの径方向距離を意味する。
Torque T ′ acting on the magnet holding disk 4 by pressing the friction members (
T ′ = μ × F × r (1)
In this equation (1), μ: coefficient of dynamic friction of the sliding surface with the friction member (arithmetic average value obtained by a preliminary test, assumed constant), F: pressing force of the friction member, and r: rotation It means the radial distance from the center to the friction member.
そして、第１の関係式は、指定の制動トルクＴと同じ大きさで上記（１）式のトルクＴ’を作用させる押付け力を算出するものであるため、上記（１）式でＴ’＝Ｔとし、下記（２）式で表される。
Ｆ＝Ｔ／（μ×ｒ） ・・・（２）
この（２）式中の記号の意味は上記（１）式と同じである。
The first relational expression is for calculating the pressing force for applying the torque T ′ of the above expression (1) with the same magnitude as the designated braking torque T. Therefore, in the above expression (1), T ′ = T is represented by the following formula (2).
F = T / (μ × r) (2)
The meaning of the symbols in the formula (2) is the same as the formula (1).
上記（２）式で表される第１の関係式に基づき、指定の制動トルクＴに応じて、制動の最初に設定する摩擦部材の押付け力Ｆを求めることができる。 Based on the first relational expression expressed by the above expression (2), the pressing force F of the friction member set at the beginning of braking can be obtained according to the designated braking torque T.
また、記憶部３２には、指定の制動トルクに応じて、制動ディスク１に対する磁石保持ディスク４の目標相対回転速度を算出するために、第２の関係式が登録されている。第２の関係式は、予備試験により、制動ディスク１に対する磁石保持ディスク４の相対回転速度と制動トルクとの関係を導き出し、この関係を表したものである。
In addition, a second relational expression is registered in the
図３にその一例を示す。第２の関係式に基づき、指定の制動トルクＴに対応する磁石保持ディスク４の目標相対回転速度ＲＶｍｔを求めることができる（図３参照）。 An example is shown in FIG. Based on the second relational expression, the target relative rotational speed RVmt of the magnet holding disk 4 corresponding to the designated braking torque T can be obtained (see FIG. 3).
また、図３に示すように、第２の関係式、すなわち制動ディスク１に対する磁石保持ディスク４の相対回転速度と制動トルクとの関係は、制動ディスク１の絶対回転速度のみに依存するわけではなく、制動ディスク１と磁石保持ディスク４との相対回転速度に依存する。このため、上記第２の関係式より指定の制動トルクＴに対応する磁石保持ディスク４の目標相対回転速度ＲＶｍｔが求まり、さらに、第１の回転速度検出器２１による検出によって制動ディスク１の実回転速度Ｖｓａがわかれば、下記（３）式より、磁石保持ディスク４の目標回転速度Ｖｍｔを求めることができる。
Ｖｍｔ＝Ｖｓａ−ＲＶｍｔ ・・・（３）
As shown in FIG. 3, the second relational expression, that is, the relationship between the relative rotational speed of the magnet holding disk 4 with respect to the braking disk 1 and the braking torque does not depend only on the absolute rotational speed of the braking disk 1. , Depending on the relative rotational speed between the brake disk 1 and the magnet holding disk 4. Therefore, the target relative rotational speed RVmt of the magnet holding disk 4 corresponding to the specified braking torque T is obtained from the second relational expression, and the actual rotation of the braking disk 1 is detected by the detection by the first
Vmt = Vsa−RVmt (3)
さらに、記憶部３２には、第２の回転速度検出器２２によって検出した磁石保持ディスク４の実回転速度Ｖｍａに応じ、そのときの摩擦部材の押付け力Ｆを調整するために、押付け力調整用データテーブルが登録されている。上記（２）式で表される第１の関係式に基づいて摩擦部材の押付け力Ｆを算出し、アクチュエータ９を作動させてその押付け力Ｆを生じさせても、実際には、動摩擦係数μが摺動面の状態によって変動するし、また動摩擦係数μをその時々の状況に応じて予測することは困難であり、最初に設定した押付け力Ｆで指定の制動トルクＴが得られるとは限らないことから、押付け力Ｆを調整するためである。
Further, in the
図４に押付け力調整用データテーブルの一例を示す。図４に示すように、押付け力調整用データテーブルは、上記（３）式より求められた磁石保持ディスク４の目標回転速度Ｖｍｔと、第２の回転速度検出器２２によって検出した磁石保持ディスク４の実回転速度Ｖｍａとの差ΔＶｍを段階的に区分し、その差ΔＶｍごとに、磁石保持ディスク４の回転速度が目標回転速度Ｖｍｔに近づくように、押付け力の加減量ΔＦを定めたものである。
FIG. 4 shows an example of the pressing force adjustment data table. As shown in FIG. 4, the pressing force adjustment data table includes the target rotation speed Vmt of the magnet holding disk 4 obtained from the above equation (3) and the magnet holding disk 4 detected by the second
磁石保持ディスク４の目標回転速度Ｖｍｔと実回転速度Ｖｍａを比較し、その差ΔＶｍを算出すれば、押付け力調整用データテーブルに基づき、そのときの摩擦部材の押付け力Ｆに加算する加減量ΔＦを選定することができる。例えば、図４に示すように、差ΔＶｍが＋（プラス）５０［ｒｐｍ］であれば、磁石保持ディスク４の実回転速度Ｖｍａが目標回転速度Ｖｍｔよりも５０［ｒｐｍ］小さくて目標回転速度Ｖｍｔに到達していないので、磁石保持ディスク４の回転速度を高める必要があり、この場合、摩擦部材の押付け力Ｆを弱めるべく、加減量ΔＦとして−（マイナス）０．２［ｋＮ］を選定し、そのときの押付け力Ｆから０．２［ｋＮ］を減じる。逆に、差ΔＶｍが−（マイナス）１００［ｒｐｍ］であれば、磁石保持ディスク４の実回転速度Ｖｍａが目標回転速度Ｖｍｔよりも１００［ｒｐｍ］大きくて目標回転速度Ｖｍｔを超えているので、磁石保持ディスク４の回転速度を低くする必要があり、この場合、摩擦部材の押付け力Ｆを強めるべく、加減量ΔＦとして＋（プラス）０．４［ｋＮ］を選定し、そのときの押付け力Ｆに０．４［ｋＮ］を加える。 If the target rotational speed Vmt of the magnet holding disk 4 is compared with the actual rotational speed Vma and the difference ΔVm is calculated, the amount ΔFm added to the pressing force F of the friction member at that time is calculated based on the pressing force adjustment data table. Can be selected. For example, as shown in FIG. 4, if the difference ΔVm is + (plus) 50 [rpm], the actual rotation speed Vma of the magnet holding disk 4 is 50 [rpm] smaller than the target rotation speed Vmt and the target rotation speed Vmt. Therefore, it is necessary to increase the rotation speed of the magnet holding disk 4. In this case, in order to weaken the pressing force F of the friction member, − (minus) 0.2 [kN] is selected as the amount of adjustment ΔF. Then, 0.2 [kN] is subtracted from the pressing force F at that time. Conversely, if the difference ΔVm is − (minus) 100 [rpm], the actual rotation speed Vma of the magnet holding disk 4 is 100 [rpm] larger than the target rotation speed Vmt and exceeds the target rotation speed Vmt. It is necessary to reduce the rotation speed of the magnet holding disk 4. In this case, in order to increase the pressing force F of the friction member, + (plus) 0.4 [kN] is selected as the adjustment amount ΔF, and the pressing force at that time Add 0.4 [kN] to F.
演算部３３は、上記第１の関係式（上記（２）式）に基づく摩擦部材の押付け力Ｆの算出、上記第２の関係式（例えば前記図３）に基づく磁石保持ディスクの目標相対回転速度ＲＶｍｔの算出、上記（３）式による磁石保持ディスクの目標回転速度Ｖｍｔの算出、磁石保持ディスクの実回転速度Ｖｍａと目標回転速度Ｖｍｔとの差ΔＶｍの算出、および上記押付け力調整用データテーブル（例えば前記図４）に基づく摩擦部材の押付け力加減量ΔＦの選定といったあらゆる演算処理を行う。
The
出力部３４は、演算部３３による演算処理結果に従って、アクチュエータ９の電動モータ１０に駆動信号を出力する。
The
このような構成の減速装置による制動動作について以下に説明する。
図５は、本発明の減速装置による制動動作を示すフローチャートである。ステップ＃５にて、運転手の操作またはブレーキ統合制御システムの制御装置により、指定の制動トルクＴによる制動の指令信号が発信され、この信号を制御装置３０が受信すると、制動モードに移行する。これに伴い、ステップ＃１０にて、制御装置３０は、先ず上記第１の関係式（上記（２）式）に基づき、指定の制動トルクＴに応じた摩擦部材の押付け力Ｆを算出する。具体例を挙げると、上記（２）式中でμが０．３、ｒが０．１４［ｍ］であり、指定の制動トルクＴが１８０［Ｎｍ］である場合、押付け力Ｆは４．３［ｋＮ］となる。
The braking operation by the speed reducer having such a configuration will be described below.
FIG. 5 is a flowchart showing a braking operation by the speed reducer of the present invention. In
これに続いて、ステップ＃１５にて、制御装置３０は、ステップ＃１０で算出した押付け力Ｆを最初の押付け力として設定し、その押付け力Ｆが生じるように摩擦ブレーキのアクチュエータ９に駆動信号を出力し、アクチュエータ９を作動させる。これにより、摩擦部材がその押付け力Ｆでブレーキディスク６に押し付けられ、これに伴って磁石保持ディスク４の回転が抑えられるので、制動ディスク１に制動トルクが作用し始める。
Subsequently, at
これと同時に、ステップ＃２０にて、制御装置３０は、上記第２の関係式（例えば前記図３）に基づき、指定の制動トルクＴに対応する磁石保持ディスク４の目標相対回転速度ＲＶｍｔの算出を算出する。上記の具体例に沿った例を挙げると、前記図３中で指定の制動トルクＴが１８０［Ｎｍ］である場合、磁石保持ディスク４の目標相対回転速度ＲＶｍｔは９００［ｒｐｍ］となる。
At the same time, in
次に、ステップ＃２５にて、制御装置３０は、第１、第２の回転速度検出器２１、２２より検出信号を受信し、制動ディスク１の実回転速度Ｖｓａおよび磁石保持ディスク４の実回転速度Ｖｍａを取得する。
Next, in
次いで、ステップ＃３０にて、制御装置３０は、ステップ＃２５で取得した制動ディスク１の実回転速度Ｖｓａと、ステップ＃２０で算出した磁石保持ディスク４の目標相対回転速度ＲＶｍｔとから、上記（３）式により、磁石保持ディスク４の目標回転速度Ｖｍｔを算出する。上記の具体例に沿った例を挙げると、制動ディスク１の実回転速度Ｖｓａが１８００［ｒｐｍ］、磁石保持ディスク４の目標相対回転速度ＲＶｍｔが９００［ｒｐｍ］である場合、磁石保持ディスク４の目標回転速度Ｖｍｔは９００［ｒｐｍ］となる。
Next, at
さらに、制御装置３０は、ステップ＃３５にて、ステップ＃２５で取得した磁石保持ディスク４の実回転速度Ｖｍａと、ステップ＃３０で算出した磁石保持ディスク４の目標回転速度Ｖｍｔとを比較し、ステップ＃４０にて、磁石保持ディスク４の実回転速度Ｖｍａが目標回転速度Ｖｍｔと同じであるか否かを判定する。ここで、磁石保持ディスク４の実回転速度Ｖｍａが目標回転速度Ｖｍｔと同じでない場合、例えば、上記の具体例に沿って、磁石保持ディスク４の目標回転速度Ｖｍｔが９００［ｒｐｍ］、磁石保持ディスク４の実回転速度Ｖｍａが１０００［ｒｐｍ］である場合、ステップ＃４５に進む。
Further, in
ステップ＃４５では、制御装置３０は、磁石保持ディスク４の目標回転速度Ｖｍｔと実回転速度Ｖｍａの差ΔＶｍを算出する。上記の具体例に沿うと、磁石保持ディスク４の目標回転速度Ｖｍｔが９００［ｒｐｍ］、磁石保持ディスク４の実回転速度Ｖｍａが１０００［ｒｐｍ］であるので、両者の差ΔＶｍは−１００［ｒｐｍ］となる。
In
続いて、ステップ＃５０にて、制御装置３０は、上記押付け力調整用データテーブル（例えば前記図４）に基づき、上記の差ΔＶｍに対応する摩擦部材の押付け力加減量ΔＦを選定する。上記の具体例に沿うと、差ΔＶｍが−１００［ｒｐｍ］であるので、押付け力加減量ΔＦは＋０．４［ｋＮ］となる。すなわち、磁石保持ディスク４の実回転速度Ｖｍａが目標回転速度Ｖｍｔよりも１００［ｒｐｍ］大きいため、指定の制動トルクＴを得るには磁石保持ディスク４の回転速度を低くして目標回転速度Ｖｍｔに近づける必要があり、この場合、摩擦部材の押付け力Ｆを強めるべく、加減量ΔＦとして＋０．４［ｋＮ］を選定するわけである。
Subsequently, at
そして、ステップ＃５５にて、制御装置３０は、そのときの摩擦部材の押付け力Ｆにステップ＃５０で選定した加減量ΔＦを加算したものを新たな押付け力として設定し直し、その押付け力（Ｆ＋ΔＦ）が生じるように摩擦ブレーキのアクチュエータ９に駆動信号を出力し、アクチュエータ９を作動させる。これにより、摩擦部材がその押付け力（Ｆ＋ΔＦ）でブレーキディスク６に押し付けられ、これに伴って磁石保持ディスク４の回転速度が目標回転速度Ｖｍｔに近づくようになり、その結果として、制動トルクが調整され、制動ディスク１に指定の制動トルクＴが作用するようになる。
In
その後、ステップ＃２５に戻り、また、ステップ＃４０で磁石保持ディスク４の実回転速度Ｖｍａが目標回転速度Ｖｍｔと同じである場合もステップ＃２５に戻り、ステップ＃２５〜＃５５の実行処理を繰り返す。
Thereafter, the process returns to step # 25, and if the actual rotation speed Vma of the magnet holding disk 4 is the same as the target rotation speed Vmt in
なお、押付け力の繰り返しの調整制御は、例えば、０．３秒ごとに行う。 Note that repeated adjustment control of the pressing force is performed, for example, every 0.3 seconds.
このようなフィードバック制御の制動動作を実行して、アクチュエータ９による摩擦部材の押付け力の強弱を調整し、これに伴って磁石保持ディスク４の回転速度を制御することにより、制動ディスク１に対する磁石保持ディスク４の相対回転速度が目標相対回転速度ＲＶｍｔになり、その結果として制動トルクを調整でき、指定の制動トルクＴを発生させることができる。
By performing such a feedback control braking operation, the strength of the pressing force of the friction member by the
図６に、上記の具体例に沿った、制動時の制動ディスク１に対する磁石保持ディスク４の相対回転速度の挙動の一例を示す。同図中、横軸の１回目では、前記図５に示すステップ＃５〜＃２０の処理を実行し、以降の２回目、３回目、・・・では、前記図５に示すステップ＃２５〜＃５５の処理を繰り返し実行している。同図から、制動ディスク１に対する磁石保持ディスク４の相対回転速度が目標相対回転速度ＲＶｍｔに安定し、指定の制動トルクＴの発生が可能なことが理解できる。
FIG. 6 shows an example of the behavior of the relative rotational speed of the magnet holding disk 4 with respect to the braking disk 1 during braking according to the above specific example. In the figure, in the first time on the horizontal axis, the processing of
その他本発明は上記の実施形態に限定されず、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、上記の実施形態ではディスク型の同期回転方式の減速装置を示しているが、ドラム型であっても構わない。ドラム型の場合、車両の回転軸に制動部材として円筒状の制動ドラムが固定され、この制動ドラムの内側に、磁石保持部材として、制動ドラムの内周面に対向して円周方向にわたり複数の永久磁石を保持した磁石保持ドラムが配設され、この磁石保持ドラムが回転軸に回転可能に支持された態様となる。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, a disk type synchronous rotation type reduction device is shown, but a drum type may be used. In the case of the drum type, a cylindrical braking drum is fixed as a braking member on the rotating shaft of the vehicle, and a plurality of magnet holding members are arranged inside the braking drum as opposed to the inner peripheral surface of the braking drum in the circumferential direction. A magnet holding drum holding a permanent magnet is provided, and the magnet holding drum is rotatably supported on the rotating shaft.
また、制動時に磁石保持部材の回転を抑え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、磁石保持部材と別体のブレーキディスクを一対のブレーキパッド（摩擦部材）で挟み込むディスクブレーキに限らない。例えば、そのブレーキディスクに一方向のみから摩擦部材を押し付けるものであってもよいし、磁石保持部材に直接摩擦部材を押し付けるものであっても構わない。 In addition, the friction brake that suppresses the rotation of the magnet holding member during braking is limited to a disc brake that uses an electric linear actuator as a drive source and sandwiches a brake disc separate from the magnet holding member between a pair of brake pads (friction members). Absent. For example, the friction member may be pressed against the brake disk from only one direction, or the friction member may be pressed directly against the magnet holding member.
本発明の渦電流式減速装置は、あらゆる車両の補助ブレーキとして有用である。 The eddy current type speed reducer of the present invention is useful as an auxiliary brake for any vehicle.
１：制動ディスク、 ２：放熱フィン、 ３：環状部材、
４：磁石保持ディスク、 ５：永久磁石、 ６：ブレーキディスク、
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、 １４：ナット、
１５ａ、１５ｂ：軸受、 １６ａ、１６ｂ：シール部材、 １７：ブラケット、
１８：軸受、 １９ａ、１９ｂ：シール部材、 ２０：磁石カバー、
２１：第１の回転速度検出器、 ２２：第２の回転速度検出器、
３０：制御装置、 ３１：信号受信部、 ３２：記憶部、 ３３：演算部、
３４：出力部
1: braking disk, 2: heat radiation fin, 3: annular member,
4: magnet holding disc, 5: permanent magnet, 6: brake disc,
7: Brake caliper, 8a, 8b: Brake pad,
9: Electric linear actuator, 10: Electric motor, 11: Rotating shaft,
12: connecting shaft, 13: sleeve, 14: nut,
15a, 15b: bearing, 16a, 16b: seal member, 17: bracket,
18: Bearing, 19a, 19b: Seal member, 20: Magnet cover,
21: First rotational speed detector 22: Second rotational speed detector
30: Control device, 31: Signal receiving unit, 32: Storage unit, 33: Calculation unit,
34: Output unit
Claims (2)
この制動部材に円周方向にわたり交互に向きの異なる磁界を作用させる複数の永久磁石を保持し、回転軸に回転可能に支持された磁石保持部材と、
制動時に磁石保持部材に摩擦部材を押し付けるアクチュエータを有する摩擦ブレーキと、を備えた渦電流式減速装置であって、
制動部材の回転速度を検出する第１の回転速度検出器と、
磁石保持部材の回転速度を検出する第２の回転速度検出器と、
アクチュエータの動作を制御する制御装置と、を備えており、
制御装置は、
（ステップ１）指定の制動トルクによる制動の指令が与えられると、その指定の制動トルクと同じ大きさのトルクを磁石保持部材に作用させる摩擦部材の押付け力を算出し、この押付け力になるようにアクチュエータを作動させること、
（ステップ２）制動部材に対する磁石保持部材の相対回転速度と制動トルクとの関係に基づき、指定の制動トルクに対応する磁石保持部材の目標相対回転速度を算出すること、
（ステップ３）第１、第２の回転速度検出器より制動部材および磁石保持部材の実回転速度を取得すること、
（ステップ４）ステップ３で取得した制動部材の実回転速度とステップ２で算出した磁石保持部材の目標相対回転速度とから磁石保持部材の目標回転速度を算出すること、および
（ステップ５）ステップ３で取得した磁石保持部材の実回転速度がステップ４で算出した磁石保持部材の目標回転速度に近づくようにアクチュエータによる摩擦部材の押付け力を調整すること、の一連の各ステップを実行すること、
を特徴とする渦電流式減速装置。 A braking member fixed to the rotating shaft of the vehicle;
A magnet holding member that holds a plurality of permanent magnets that alternately apply different magnetic fields to the braking member in the circumferential direction, and is rotatably supported on a rotating shaft;
An eddy current reduction device comprising: a friction brake having an actuator that presses the friction member against the magnet holding member during braking;
A first rotational speed detector for detecting the rotational speed of the braking member;
A second rotation speed detector for detecting the rotation speed of the magnet holding member;
A control device for controlling the operation of the actuator,
The control device
(Step 1) When a command for braking by the designated braking torque is given, the pressing force of the friction member that applies the same magnitude of torque as the designated braking torque to the magnet holding member is calculated, and this pressing force is obtained. Actuating an actuator on the
(Step 2) calculating a target relative rotational speed of the magnet holding member corresponding to the designated braking torque based on the relationship between the relative rotational speed of the magnet holding member with respect to the braking member and the braking torque;
(Step 3) obtaining actual rotational speeds of the braking member and the magnet holding member from the first and second rotational speed detectors;
(Step 4) calculating the target rotational speed of the magnet holding member from the actual rotational speed of the braking member acquired in Step 3 and the target relative rotational speed of the magnet holding member calculated in Step 2, and (Step 5) Step 3 Adjusting the pressing force of the friction member by the actuator so that the actual rotation speed of the magnet holding member acquired in Step 4 approaches the target rotation speed of the magnet holding member calculated in Step 4;
An eddy current type speed reducer characterized by
を特徴とする請求項１に記載の渦電流式減速装置。 The controller repeatedly executes the steps 3 to 5;
The eddy current type speed reducer according to claim 1.
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