JPH0210641B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両用リターダ装置に関するもので、
該装置は2n個（但し、ｎは少なくとも２以上の
整数）の誘導コイル巻線を含む渦電流リターダ
と、直流電圧電源と、通常は2n＋１種の異なる
ブレーキトルクをリターダに発生させるための
2n＋１個の位置を具備した部材によつて作動さ
れる制御手段とから成り、これらのトルクの値
は、作動部材が零位置から2n位置に移行した際、
零から最大値に増加し、それによつて零から2n
に増加する多数の独立した巻線がそれぞれ電源に
並列に接続されるものである。

「誘導コイル巻線」を、以下、単に「巻線」と
呼称するが、この巻線は当該個所およびその他の
説明個所において誘導コイル巻線を意味し、正し
くはこれに限られるものの、直列および／または
並列に接続されるような巻線群も意味する。

そのようなリターダに発生する発熱現象を抑え
る手段としては、リターダの巻線の温度が指定限
界を越えた際これらの巻線を自動的に２個宛直列
に接続するとともに作動部材が同じランクの位置
に位置決めされるのを阻止することによりリター
ダを不足励磁にする手段があり、これは既に提案
されている。

従つて、ｎが２であれば、最初２個の巻線は作
動部材の２つの位置１、２のいずれでも直列で励
磁され、また他の２個の巻線は作動部材の２つの
位置３、４のいずれでも直列で励磁される。推測
に依れば、リターダで熱として消失する電力は、
作動部材の位置１、２、３、４についてそれぞ
れ、これらと同じ位置で通常消失する電力に対し
１／２、1/4、1/3、1/4となる。

前述発熱の減少とは別に、この発熱を抑えるこ
とは、リターダが運転に入つてからかなりの長時
間、一般に30分以上あるいは場合によつては１時
間も必要となることがある。リターダの「不足励
磁」に応じて上記のように一時的に「直列」に接
続することは、ブレーキトルクが冷却時の公称ト
ルクに対し小さな比率となつて実際に安定する時
期から、ブレーキトルクの比率が非常に小さくな
るが、このことを犠牲にしても、エネルギーの節
約が極めて大きくなることに出願人は気付いた。

従つて、上述の例において、「直列」または
「不足励磁」の接続結果を大目に見れば、作動部
材の位置１、２、３、４について次のことが言え
る。即ち、それぞれ電源から引出される電力を1/
２、1/4、1/3、1/4に分割し、またブレーキトルク
はこのトルクが冷却時の公称値の約1/3に落ちた
とき瞬間的に約15〜20％程度減少する。

出願人はこの２つの観察結果を用いたアイデア
を発案した。このアイデアと云うのは、リターダ
によるブレーキトルクが冷却時の公称値の指定比
率に減少するや否や自動的にリターダの正規の励
磁モードから「不足励磁」モードに移す手段をリ
ターダ装置に取付けることであり、前記指定比率
は多くて1/2、好ましくは1/3程度がよい。

従つて、リターダは実際上永続的な使用状態、
即ち半時間を越え１時間にもなるような非常に長
時間の運転が可能となる。このような長時間運転
は、しばしば山岳地帯で必要となり、しかも車両
のバツテリーを使い尽くすことなく行われる。

要するに、もしリターダのすべての巻線に全体
の励磁を維持することが、所定時間を過ぎてバツ
テリーを使い尽くす結果となるのであれば、それ
はすべての巻線が1/4の電力で励磁される場合と
大いに異なる。そしてこの節減された電力は、バ
ツテリーから引出さずに、すべて車両の同期発電
機から発生させることができる。

さらに留意すべきことは、上述のようなわずか
なトルク損失のことである。このトルク損失は、
励磁の減退によるもので、おおむね20％以下にす
ぎず、長い下り坂は概して急坂でないため、実質
的には欠点とならない。

このトルク損失は、問題の車両に対しわずかに
高出力のリターダを選ぶことにより補償すること
ができる。そしてわずかに高価な投資をするとい
う考えは、しばしば不足励磁の使用状態で達成さ
れるエネルギー節約の考えへと急速に変わつてい
る。

好ましい具体例では、さらに下記構成要件のう
ち１つまたはそれ以上を付加しなければならな
い。

−リターダの励磁モードを変換する手段は、この
リターダにおける回転子の電機子の温度が指定
限界を行過ぎたことに応答すること。

−前述の励磁モード変換手段は、回転子電機子が
通過する固定子極片の前面に形成せしめる凹所
に内蔵した感熱素子を含むこと。

−リターダの励磁モードを変換する手段は、車両
の歯車箱が低速ギアまたは低速範囲位置の１つ
に落として移行したことに応答すること。

−リターダの励磁モードを変換する手段は、リタ
ーダの励磁、特に作動部材が位置2nに位置し
た際のリターダの励磁開始からt₁の遅れをもつ
て自動的に引はずされること。

−前項の遅れt₁は５〜10分であること。

本発明は、これらの主構成要件の他にいくつか
の構成要件を含み、これは主構成要件と共に使用
するのが好ましく、以下にさらに詳しく説明す
る。

以下、本発明の好ましい具体例につき、添付図
面を参照しながら説明するが、勿論これに限定さ
れることは少しもない。

既に公知の通り、各車両、特に大形車両用のリ
ターダ主段は以下のものを含む。

−それ自体４個の誘導コイル巻線１，２，３，４
を含む渦電流リターダ。前記各誘導コイル巻線
は特に２対のコイルで形成され、各対の２個の
コイルは相互に直列に接続され、また２対は相
互に並列に接続されている。

−波高Ｖの電圧、一般に24voltの電圧で直流電流
を発生するのに使用するバツテリー５。

−各々が巻線１，２，３および４のうちの一つと
バツテリー５との間の電気的接続を制御するよ
うに設けられている四つの接触器６，７，８お
よび９。

−５位置制御部材１０（この明細書で「零位置」
と呼称する１つの位置はOFF位置、即ちリタ
ーダの消磁に相当する）。この部材１０は、そ
れぞれ４つの接触器６，７，８，９に接続され
た４つのスタツドａ，ｂ，ｃ，ｄを連続的且つ
累積的にバツテリー５の一部に接続し、これら
４つの接触器に連続的且つ累積的に電圧Ｖの一
部を供給するのに使用される。

２つの接触器６，８のコイルの接地帰路は直接
形成されるが、他の２つの接触器７，９のコイル
の接地帰路は直接ではなく、常閉接点１１を介し
て形成されており、これについてさらに説明す
る。

その他の４つ組の接触器１２が設けられ、該接
触器のコイルは接触器６と同様にスタツドａから
接続され、接点１１を介して接地されている。

第１図に示したような４つ組接触器１２の励磁
状態は、例えば運転開始時におけるリターダの正
規の作用状態であり、この状態において４つ組接
触器１２の２つの接点１３，１４はそれぞれ巻線
１，３を接地させるように接続し、他の２つの接
点１５，１６は開いたままとなつており、これは
対応する巻線１，３に並列の他の２つの巻線２，
４の通常の接続を妨げるものでない。

他方、４つ組接触器１２の消磁状態（図示せ
ず）は後述の要領で接点１１を開くことにより形
成されるが、この状態において、最初の２つの巻
線１，３の接地帰路は接点１３，１４の開成によ
り遮断され、これとは逆に、２つの接点１５，１
６の閉成により、それぞれ巻線２を巻線１と直列
に、また巻線４を巻線３と直列に接続する。

従つて、部材１０の回転による接触器６，７，
８，９の相継ぐ励磁はそれぞれ以下の結果をもた
らす。

−２つの巻線１，２の直列での励磁。

−それ以上何も起こらない。接触器７の接地帰路
は接点１１が開くため形成できない。

−２つの巻線３，４の直列での励磁。これは巻線
１，２の直列励磁に付加するものであるが、独
立している。

−それ以上何も起こらない。接触器９の接地帰路
は接点１１が開くため形成できない。

第１図に相当する正規の励磁モードに対し、一
方の巻線１，２の「直列」接続、並びに他方の巻
線３，４の「直列」接続における励磁モードは、
リターダの消費電力を大幅に節約する結果とな
る。

特にリターダの最大励磁となる部材１０の位置
４では、消費電力は1/4である。

上述の通り、このかなり大きな消費電力の減少
は単に極めて小さな制動トルクの減少を来すだけ
であり、この制動トルクは実際の制動トルクが励
却時公称トルクに対しかなり小さな比率で安定す
るようになつた時点から発生する。

図示の方法に依れば、部材１０が位置４にあ
り、リターダの回転子の回転が比較的低速、即ち
1000rpmのオーダーである場合、問題の実トルク
は７分運転したところで昇温の結果として初期値
の約1/3に減少し、また上述リターダの励磁モー
ド変換に伴なうトルク損失は、消費電力が変換直
前に観測した値の1/4に減少するのに対し、ほん
の15〜20％程度に過ぎないと言える。

この現象は第２図のグラフにはつきりと示され
ている。第２図において、車両のブレーキトルク
Ｃは縦座標にｍ・daNの単位で示してあり、単位
分で表わした時間ｔは横座標で示してある。

実線の曲線Ｄは初期の運転段階を示すもので、
この期間に制動トルクは先ず300ｍ・daNから200
ｍ・daNに急降下し、それからゆつくりと90ｍ・
daNに下降する。

この曲線Ｄは最大励磁時間t₁（＝７分）に相当
する横座標で中断している。

破線の曲線Ｄは、初期励磁モードが時間t₁を越
えて維持したと仮定した場合、問題のトルクがど
のような値になるかを示している。

実線の曲線Ｅは、本発明に従つて励磁モードの
変換を行つた時間t₁からの実トルクの変化を示
す。曲線D′と比較すると、この時点からのトル
ク減少は比較的小さいのに対し、励磁電力は1/4
になつていることがわかる。

第１図の場合のように４つ組の接触器１２を設
ける代りに、第３図に示すように、リターダの並
列および直列励磁モードを切換えるのに二重の接
触器１７を設けてもよい。この接触器１７の２つ
の接点１８，１９は、前述接点１３，１４と同様
に２つの巻線１，３の接地帰路に接続されてい
る。

前述接点１５，１６の役割は２つのダイオード
２０，２１で補われ、第１のダイオード２０は巻
線１の出力側を巻線２の入力側に接続し、第２の
ダイオード２１は巻線３の出力側を巻線４の入力
側に接続している。

二重接触器１７が励磁されると、即ち部材１０
が作用位置のいずれか１つにあるとともに接点１
１が閉状態のままであるとき、２つの巻線１，３
はそれぞれ閉状態の接点１８，１９を介して接地
される。

この場合、接触器６（または８）の励磁によ
り、巻線１（または３）に電力が供給され、この
巻線を去る電流のうち無視できるほどの小電流が
巻線２（または４）を通過し、該巻線２（または
４）は実際に前記巻線１（または３）と直列に接
続されるが、それとともに閉状態の接点１８（ま
たは１９）とは並列に接続される。

この接点１８（または１９）が二重接触器１７
の励磁（この接触器１７自体は接点１１の開成に
よる）によつて開いたときのみ、巻線１（または
３）の励磁電流はすべて該巻線１（または３）と
直列に接地接続された巻線２（または４）を強制
的に通過させられる。

本発明に従い、リターダの正規の並列励磁モー
ドを「不足励磁」直列モードに変換する手段はい
くつかあり、以下これにつき説明する。前記変換
は、この変換で生じる制動トルク損失が低い時点
から行われるもので、このトルク損失に比べてエ
ネルギー節約がかなり大きいため、この変換操作
は正当化される。

第１の実施例に依れば、これらの変換手段はリ
ターダに設けた回転子電機子の温度が指定限界を
行過ぎたことに応答するもので、該リターダには
渦電流を発生し、それによりブレーキトルクが発
生する。

この電機子は一般に１個または２個の強磁性デ
イスクで形成され、該各デイスクは交互に逆符号
の極性を示す固定子極片のリングを通過する。

回転子電機子の温度を検知するために、これら
の極片２２（第４，５図）の１つには電機子の方
向に開口、即ち該電機子と共にリターダの空隙を
形成する極片の面２４に削設した凹所２３を設
け、該凹所２３に前記接点１１を構成する熱接点
を内蔵してある。

熱接点はアラルダイト（Araldite）（商標）の
名で知られているような耐熱樹脂で密封して凹所
内に保持するのが便利である。

例示した実施例において、極片は電磁石の心部
の軸端に螺着して固定した台形プレートであり、
該電磁石のコイル２５は巻線１〜４の１つ、さら
に正確にはこれらの巻線の１つの１部を形成して
いる。

さらに第４，５図に示されているように、面２
４と反対側の極片２２の面２７には穴２６が穿設
されており、該穴２６は凹所２３の底部に連通し
ている。この穴２６は熱接点１１を電気回路の端
子に接続する電気接続線を受け入れるためのもの
である。

この熱接点の作動に対応する温度限界は、例え
ば160℃である。

第２図に示した一点鎖線の曲線Ｆは、リターダ
の回転子の温度Ｔを時間の経過に従つて示してお
り、この温度Ｔは第２図の左側の目盛に℃で表わ
している。

前記温度は輻射で熱接点を加熱し始めて３〜４
分後に700℃の最高温度まで急速に上昇し、その
後３〜４分後に熱接点が作動し、これ以後の昇温
は急激でないことがわかる。

それから回転子の温度は漸次下降するが、熱接
点１１は該温度が第１の温度限界より下に設定し
た第２の温度限界に下つたときのみ再び閉じるよ
うになつている。

第２の実施例に依れば、リターダの励磁モード
の変換は、車両の歯車箱が低速ギア位置、即ち低
速範囲内に落して移動されたことに応答して作動
される。

実際には、上述の「不足励磁」の運転状態は、
車両が長時間下り坂を走行する際に要求される長
い緩速運転においてのみ真に利点が発揮される。
「エンジンブレーキ」効果は、車両により低速ギ
アまたは低速位置に対応する歯車比で駆動される
歯車箱および機関の組立体から得られるもので、
前記緩速運転はこの「エンジンブレーキ」効果に
よる減速効果を補充している。

他方、歯車箱で与えられた歯車比が該歯車箱の
高速範囲、即ち車両の高速ギアに相相当するか、
あるいは「平担上」の走行に相当する場合、制動
の必要はあまりなく比較的簡単であり、一般に上
述「不足励磁」運転状態が係り合う５分より長時
間になることは決してない。

この第２の実施例の場合、接点１１は、歯車箱
のレバーやその他該歯車箱の可動部材の１つによ
つて制御されるのでなく、直接制御されるマイク
ロスイツチで形成してもよい。

第３の実施例に依れば、リターダの正規の励磁
モードから不足励磁モードへの切換えは、リター
ダの励磁開始ごと、あるいは作動部材１０が該リ
ターダの最大励磁に対応する位置に配置されるご
とに、その時点から所定の遅れt₁をもつて自動的
に引はずされるような時限手段によつて制御され
る。

この遅れt₁は、好ましくは５〜10分で、例えば
７〜８分の程度とする。既に述べたように、この
遅れ時間中の励磁によるリターダの昇温は、この
リターダによつて発生する実際のブレーキトルク
を、冷却時の公称値に対し比較的小さく且つ実質
的に安定した比率まで減少させる結果となる。車
両の速度が100rpm程度の回転子の回転速度に相
当する比較的低速の場合、前記比率は1/3程度で
ある。

同様のトルクの減少は、車両がもつと高速の場
合はさらに急激に観察されるであろう。

例えば、リターダの回転子の速度が約3000rpm
の場合、前記トルク減少はほんの２分後となる。
そのような推測はここでは排除されるものでない
が、前述の低速の場合より利点は少なくなるよう
である。何故ならば、本発明は特に下り坂走路で
車両を制動することを目的としており、この下り
坂走路は恐らくは非常に長いがなだらかな傾斜で
あり、低速走行の速度に相当する。

時限手段はどのようにも望み通りに形成できる
が、作動部材１０が最大励磁に相当する位置に達
したことで自動的に使用状態、即ち接点１１を開
くように取付けるのが便利である。この接点１１
の開成により、リターダの励磁モードは「不足励
磁」モードに切換えられ、それから作動部材の位
置がその間に変更されなければ上記位置到達の時
点からt₁の遅れ時間に自動的に設定される。

採用した具体例のどれに従つても、結局のとこ
ろ備えられるリターダ装置の構造、作用、および
利点（特に、バツテリーの出力を下げることな
く、持続性とは別に効率的な運転ができること）
は前述の説明から十分に理解される。

尚、言うまでもなく、前述説明から既に明らか
になつているように、本発明は特に詳しく考究し
た適用例および具体例の態様に決して限定される
ものではなく、むしろこれらのすべての変更例を
含むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による車両用リターダ装置の
電気回路図である。第２図は、リターダ装置の作
用を説明するためのグラフである。第３図は、第
１図の装置を一部変更した電気回路図である。第
４図は、リターダ固定子の極片の正面図で、該極
片は固定子のコイルに連係されるとともに本発明
に従いリターダ回転子の温度を検知するための素
子を具備している。第５図は、第４図の−に
沿つた断面図である。 １，２，３，４……誘導コイル巻線、５……電
源、６，７，８，９……制御手段、１０……作動
部材、１１〜１９……接触器、２０，２１……ダ
イオード、２２……極片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 2n個（但し、ｎは少なくとも２以上の整数）
   の誘導コイル巻線１〜４を含む渦電流リターダ
   と、直流電圧電源５と、通常は2n＋１種の異な
   るブレーキトルクをリターダに発生させるための
   2n＋１個の位置を具備する作動部材１０によつ
   て作動され、該作動部材がその零位置から2n位
   置に移行し、それによつて零から2nに増加する
   多数の独立した巻線をそれぞれ電源に並列に接続
   する際、前記ブレーキトルクが零から最大値に増
   加する値を有するごとくした制御手段６〜９と、
   上記巻線を自動的に２個ずつ直列に接続すること
   によつてリターダを不足励磁にする手段１１〜２
   １とを備え、該リターダを不足励磁にする手段が
   リターダの回転子電機子の温度が所定の閾値を行
   過ぎたことに応答性があり、かつ、上記不足励磁
   にする手段はリターダの固定子の前面に上記回転
   子電機子を通過させる位置で上記固定子に取り付
   けられた感熱素子を含んでなる車両用リターダ装
   置。 ２ 感熱素子がリターダの固定子の極片の面に穿
   設した凹所に内蔵されている特許請求の範囲第１
   項に記載のリターダ装置。