JPH07106055B2 - 渦電流式減速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は大型車両に搭載されて摩
擦ブレーキを補助する渦電流式減速装置、特に磁石の洩
れ磁束を抑えかつ冷却性能を高めた渦電流式減速装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石を利用した車両用渦電流式減速
装置は特開平１−２９８９４８号公報に開示されてい
る。図７は制動・非制動の切換え動作が上記公報のもの
と異なる車両用渦電流式減速装置の側面断面図である。
変速機の歯車箱２の端壁に軸受３により支持されかつ端
壁から突出する出力回転軸４に、取付フランジ５がスプ
ライン嵌合されかつ外れないようにナツト６により締結
される。取付フランジ５に駐車ブレーキの制動ドラム７
の端壁と、減速装置の制動ドラム１３のボス部９と一体
のフランジ部９ａとが重ね合され、複数のボルト１０と
ナツト１０ａにより締結される。

【０００３】制動ドラム１３はボス部９から放射方向に
延びる多数のスポーク１２に支持される。このため、ス
ポーク１２の先端は制動ドラム１３の基端部に溶接によ
り結合される。制動ドラム１３の外周壁に周方向等間隔
に、多数の冷却フイン１３ａが備えられる。

【０００４】鉄などの電気導体からなる制動ドラム１３
の内側に、断面箱形の内空部を有する筒形の磁石案内枠
１８が配設される。磁石案内枠１８は歯車箱２の突壁２
ａに外嵌固定した枠板３１に、ボルト３２，３３により
固定される。磁石案内枠１８は外筒と内筒の両端に環状
の端壁板を結合して構成してもよいが、図示の磁石案内
枠１８は普通の鉄などの材料からなる左半部の断面コ字
形をなす筒形の枠部分１８ａと、アルミニウムなどの非
磁性体からなる右半部の断面逆Ｌ字形をなす筒形の枠部
分１８ｂとを、多数のボルト１４により結合して構成さ
れる。

【０００５】制動ドラム１３の内面と対向する磁石案内
枠１８の外筒部すなわち枠部分１８ｂの周壁に、周方向
等間隔に多数の開口が設けられ、各開口に強磁性板（ポ
ールピース）２１が嵌合固定される。実際には、強磁性
板２１は枠部分１８ｂをアルミニウムから鋳造する際に
鋳ぐるまれる。

【０００６】補強リブ３１ａを有する枠板３１に、周方
向等間隔に複数のアクチユエータ（図示せず）が支持さ
れる。アクチユエータはシリンダに嵌合したピストンか
ら磁石案内枠１８の内空部へ突出するロツド１７の端部
に磁石支持環１９を結合される。磁石支持環１９は磁石
案内枠１８の内空部に軸方向移動可能に支持される。磁
石支持環１９の外周壁に、各強磁性板２１と対向する永
久磁石２０が、極性を周方向に交互に異にして結合され
る。

【０００７】制動作用時、磁石支持環１９は図示のよう
に、アクチユエータによりロツド１７を介して制動ドラ
ム１３の内部へ突出される。回転する制動ドラム１３が
永久磁石２０から強磁性板２１を透過して制動ドラム１
３の内面へ及ぶ磁界を横切る時、制動ドラム１３に渦電
流が発生し、制動ドラム１３が制動トルクを受ける。制
動ドラム１３は渦電流により発熱し、直接または冷却フ
イン１３ａで空気により冷却される。

【０００８】上述の渦電流式減速装置では、制動ドラム
１３の内面に周方向等間隔に多数の永久磁石２０が配列
されるので全体として小型になるが、制動ドラム１３は
外周側の冷却フイン１３ａで冷却されるだけで、最も発
熱量の多い制動ドラム１３の永久磁石２０と対向する内
面の通風性が悪く、冷却性に問題がある。

【０００９】そこで、図８に示すように、制動ドラム１
３の外面にも永久磁石２０と対をなす永久磁石３０を配
設し、永久磁石２０，３０の周方向の配列間隔を大きく
すれば、制動ドラム１３の内面の通風性が改善される。
しかし、この構造では、永久磁石２０と永久磁石３０の
間で制動ドラム１３の開放端を迂回する洩れ磁束（矢印
ａで示す）が生じ、永久磁石２０，３０からの磁束を制
動のためにより有効に利用することが望まれる。

【００１０】

【発明が解決しようとする問題点】本発明の目的は上述
の問題に鑑み、回転制動体の両面に対向する磁極間で回
転制動体の開放端側を迂回する磁気洩れを抑えて制動能
力を増大し、かつ放熱性を高めた、渦電流式減速装置を
提供することにある。

【００１１】

【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに、本発明の構成は相対向する１対の側壁を備えた断
面Ｃ字形をなす環状の磁石案内枠を回転制動体の開放端
側に配置し、多数のＣ字形の磁石を周方向等間隔かつ極
性が周方向に交互に異なるように結合した磁石支持環を
磁石案内枠の端壁に回動可能に支持し、各磁石の両端に
それぞれ対向可能で回転制動体の両面を挟む各対の強磁
性部材とＣ字形の短絡部材とを周方向に交互に並べて案
内枠の側壁に結合し、回転制動体の開放端部と閉鎖端部
に回転制動体の回転軸と同心をなす１対の環状の導線を
配設し、周方向等間隔に並ぶ多数の短絡導線を１対の環
状の導線に接続し、回転制動体の閉鎖端部に配した環状
の導線の電気抵抗を大きくし、回転制動体の閉鎖端部の
外面に多数の冷却フインを設けたものである。

【００１２】

【作用】回転制動体の開放端側に多数のＣ字形の磁石を
周方向等間隔かつ極性が周方向に交互に異なるように配
置し、磁石の両端の磁極を回転制動体の開放端側から回
転制動体の両面を挟むように対向させることにより、回
転制動体の壁部を貫通する磁気回路を形成し、回転制動
体の開放端側を迂回する洩れ磁束を大幅に減じ、制動効
率を向上する。

【００１３】回転制動体の内部に１対の環状の導線と周
方向等間隔に並ぶ多数の短絡導線とを配設し、１対の環
状の導線の間に短絡導線を接続することにより、回転制
動体の内部で渦電流が導線に集中して流れるようにし、
制動トルクを増大する。

【００１４】回転制動体の閉鎖端部に配設した環状の導
線の電気抵抗を他の導線よりも大きくすることにより、
渦電流による発熱部を回転制動体の閉鎖端壁へ集中さ
せ、閉鎖端壁に設けた冷却フインを通じて外気により効
率的に冷却する。

【００１５】

【発明の実施例】図１は本発明による渦電流式減速装置
の側面断面図、図２は図１の線２Ａ−２Ａと線２Ｂ−２
Ｂによる正面断面図、図３は図１の線３Ａ−３Ａによる
周方向展開断面図である。回転軸３５に回転制動体とし
ての制動ドラム３８が結合され、制動ドラム３８の閉鎖
端壁３６に周方向等間隔に、径方向に延びる多数の冷却
フイン３７が一体に形成される。制動ドラム３８の内外
両面に対向して、多数対の強磁性部材（ポールピース）
５３，５４が配置される。また、制動ドラム３８の開放
端側において周方向に並ぶ各強磁性部材５３，５４の間
に、強磁性体からなるＣ字形の短絡部材５０が配置され
る。このため、各対の強磁性部材５３，５４と短絡部材
５０は周方向等間隔に、不動の磁石案内枠５１の相対向
する側壁５１ａ，５１ｂに結合される。各強磁性部材５
３，５４の左端部すなわち制動ドラム３８の開放端側へ
延長する部分に対向するように、Ｕ字形の永久磁石５２
が周回可能に磁石案内枠５１に支持される。

【００１６】永久磁石５２は磁石案内枠５１に対して強
磁性部材５３，５４の配列間隔の半ピツチ分だけ周回可
能とされる。このため、アルミニウムなどの非磁性体か
らなる磁石案内枠５１の端壁、詳しくは側壁５１ａ，５
１ｂの間の断面Ｕ字形の環状溝５５に、多数の永久磁石
５２を周方向等間隔に結合する磁石支持枠５２ａが回動
可能に支持される。

【００１７】図１，３に示すように、制動ドラム３８の
開放端部と閉鎖端部とに、制動ドラム３８の回転軸３５
と同心をなす環状の導線３９，４１がそれぞれ埋め込ま
れる。また、多数の軸線方向の短絡導線４０が周方向等
間隔に埋め込まれ、かつ導線３９と導線４１に接続され
る。実際には導線３９，４０，４１は予め籠形に結合さ
れ、制動ドラム３８に鋳込まれる。導線３９，４０より
も導線４１の電気抵抗を大きくし、渦電流による発熱を
導線４１に集中させる。導線４１の電気抵抗は例えば銅
と制動ドラム３８を構成する鉄との中間の抵抗値をもつ
ように予め設定される。

【００１８】次に、本発明による渦電流式減速装置の作
動について説明する。図１に示すように、永久磁石５２
は強磁性部材５３，５４と協働して制動ドラム３８の外
面と内面に対向し、かつ極性が周方向に交互に逆になる
磁極を形成する。制動時、磁石支持枠５２ａを回動して
永久磁石５２の両磁極を強磁性部材５３，５４の端部に
接近させると、制動ドラム３８の内外面に垂直な磁界を
発生する。回転する制動ドラム３８が磁界を横切る時、
制動ドラム３８に渦電流が発生し、制動力を受ける。こ
の時、図３に矢印で示すように、渦電流は制動ドラム３
８を構成する鉄よりも電気抵抗の低い導線３９，４０，
４１に集中して流れる。しかし、導線４１の電気抵抗が
高いので、導線４１が発熱し、この熱は冷却フイン３７
を通じて閉鎖端壁３６の外側の空気で冷却される。

【００１９】非制動時、適当な回動手段により磁石支持
枠５２ａを磁石案内枠５１の環状溝５５に沿つて、永久
磁石５２の配列間隔の半ピッチ分だけ回動すると、各永
久磁石５２は短絡部材５０に対向し、強磁性部材５３，
５４に磁界を及ぼさなくなり、制動ドラム３８は制動力
を受けない。

【００２０】制動ドラム３８が比較的電気抵抗の高い鉄
の場合は、制動ドラム３８の高速回転では問題がない
が、低速回転では渦電流の流れが悪く十分な制動トルク
が得られない。本発明による渦電流式減速装置は、制動
ドラム３８の内部に渦電流の流れを良くする籠型の導線
３９，４０，４１を埋め込んであるから、常用される走
行速度が比較的低く、大きな制動能力を必要とする、市
街地の配送用トラツクなどに適用して効果的であり、摩
擦ブレーキの負担を軽減できる。

【００２１】制動ドラム３８の閉鎖端側の導線４１の電
気抵抗を他の導線よりも大きくしてあるので、導線４１
に発熱が集中し、導線４１の近傍部分に冷却フイン３７
を配設してあるから、制動ドラム３８が効率的に冷却さ
れる。

【００２２】本発明は永久磁石に限らず、電磁石でも鉄
心をＣ字形とし、鉄心の両端を制動ドラムの内外面また
は制動円板の両面に対向配置することにより、制動ドラ
ムまたは制動円板の開放端側を迂回する磁気洩れを大幅
に低減できる。

【００２３】図４に示す実施例では、図１に示した強磁
性部材５３，５４を一体に備える永久磁石５２はＣ字形
をなし、かつ磁極の端面が互いに平行でなく斜面とされ
る。制動ドラム３８の内外面は円錐面とされる。多数の
永久磁石５２を支持する環状の磁石支持枠を、磁石案内
枠５１に沿つて制動ドラム３８の軸方向すなわち図にお
いて右方へ移動すると、磁極が制動ドラム３８の内外面
に接近し、制動ドラム３８が制動トルクを受ける。この
時、永久磁石５２の右方移動量を加減することにより制
動トルクを制御できる。

【００２４】非制動時、永久磁石５２を図において左方
へ移動し、制動ドラム３８の内外面から引き離すと、制
動ドラム３８を貫通する磁界の強さが弱くなり、制動ド
ラム３８は制動トルクを受けない。

【００２５】図５，６に示す実施例では、回転軸３５に
結合される円板状の端壁３６に円筒部５７を形成し、円
筒部５７の外周壁に周方向等間隔に多数の冷却フイン５
６を設ける一方、円筒部５７の内周壁に環状の制動円板
５８を結合する。制動円板５８の開放周縁部に対向して
環状の磁石案内枠５１を配設し、磁石案内枠５１の端壁
ないし断面Ｕ字形の環状溝５５に、多数のＣ字形の磁石
５２を周方向等間隔に結合する磁石支持枠５２ａを回動
可能に支持する。

【００２６】磁石案内枠５１の側壁５１ａ，５１ｂに、
制動円板５８の開放周縁部から離隔する強磁性体からな
る多数のＣ字形の短絡部材５０と、制動円板５８の両面
を挟む図１の実施例と同様の多数対の強磁性部材５３，
５４とを、周方向に交互に並べて結合する。磁石支持枠
５２ａの回動に伴い、磁石５２の両端は強磁性部材５
３，５４に対向する制動位置と、短絡部材５０に対向す
る非制動位置とに切り換わる。

【００２７】制動円板５８の開放周縁部と閉鎖周縁部に
それぞれ環状の導線５９，６１を埋め込み、周方向等間
隔に並ぶ多数の径方向の短絡導線６０を、導線５９と導
線６１に接続する。導線６１の抵抗を大きくし、制動円
板５８に生じる渦電流による発熱を導線６１へ集中さ
せ、冷却フイン５６を通じて空気により冷却する。

【００２８】

【発明の効果】本発明は上述のように、相対向する１対
の側壁を備えた断面Ｃ字形をなす環状の磁石案内枠を回
転制動体の開放端側に配置し、多数のＣ字形の磁石を周
方向等間隔かつ極性が周方向に交互に異なるように結合
した磁石支持環を磁石案内枠の端壁に回動可能に支持
し、各磁石の両端にそれぞれ対向可能で回転制動体の両
面を挟む各対の強磁性部材とＣ字形の短絡部材とを周方
向に交互に並べて案内枠の側壁に結合し、回転制動体の
開放端部と閉鎖端部に回転制動体の回転軸と同心をなす
１対の環状の導線を配設し、周方向等間隔に並ぶ多数の
短絡導線を１対の環状の導線に接続し、回転制動体の閉
鎖端部に配した環状の導線の電気抵抗を大きくし、回転
制動体の閉鎖端部の外面に多数の冷却フインを設けたも
のであるから、次のような効果を奏する。

【００２９】磁石からの磁束は回転制動体の壁面を貫通
し、回転制動体の開放端側を迂回する磁束洩れが極めて
少く、磁石が効率的に制動に利用される。

【００３０】回転制動体の両面に磁石を配したから、従
来例とほぼ同等の磁石を用いて、洩れ磁束の減少分だけ
制動能力が増大し、磁石の周方向の配列間隔が大きくな
るので、回転制動体の通風性が改善され、回転制動体の
異常な温度上昇が抑えられる。

【００３１】冷却フインに隣接する導線の電気抵抗を大
きくしたので、渦電流に基づく発熱が冷却フインに近い
環状の導線に集中し、また回転制動体の磁石に対向する
部分から冷却フインへ熱が効率的に伝達するので、回転
制動体の冷却性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による渦電流式減速装置の側面断面図で
ある。

【図２】図１の線２Ａ−２Ａと線２Ｂ−２Ｂによる正面
断面図である。

【図３】図１の線３Ａ−３Ａによる周方向に展開して示
す平面断面図である。

【図４】本発明の一部変更実施例に係る渦電流式減速装
置の要部の側面断面図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る渦電流式減速装置の
側面断面図である。

【図６】図５の線６Ａ−６Ａによる正面断面図である。

【図７】一般的な渦電流式減速装置の側面断面図であ
る。

【図８】他の渦電流式減速装置の側面断面図である。

【符号の説明】

３８：制動ドラム ３９，４１：環状の導線 ４０：短
絡導線 ５２：永久磁石５３，５４：強磁性部材 ５
６：冷却フイン ５８：制動円板 ５９，６１：環状の
導線 ６０：短絡導線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対向する１対の側壁を備えた断面Ｃ字形
   をなす環状の磁石案内枠を回転制動体の開放端側に配置
   し、多数のＣ字形の磁石を周方向等間隔かつ極性が周方
   向に交互に異なるように結合した磁石支持環を磁石案内
   枠の端壁に回動可能に支持し、各磁石の両端にそれぞれ
   対向可能で回転制動体の両面を挟む各対の強磁性部材と
   Ｃ字形の短絡部材とを周方向に交互に並べて案内枠の側
   壁に結合し、回転制動体の開放端部と閉鎖端部に回転制
   動体の回転軸と同心をなす１対の環状の導線を配設し、
   周方向等間隔に並ぶ多数の短絡導線を１対の環状の導線
   に接続し、回転制動体の閉鎖端部に配した環状の導線の
   電気抵抗を大きくし、回転制動体の閉鎖端部の外面に多
   数の冷却フインを設けたことを特徴とする、渦電流式減
   速装置。
2. 【請求項２】回転制動体に回転軸と同心をなす制動ドラ
   ムを形成し、制動ドラムの内外両面を挟む多数のＣ字形
   の磁石を周方向等間隔かつ極性が周方向に交互に異なる
   ように磁石支持環に結合し、制動ドラムの開放端に対向
   する磁石案内枠に、磁石が制動ドラムから離退し得るよ
   う磁石支持環を軸方向摺動可能に支持し、制動ドラムの
   開放端部と閉鎖端部とに回転軸と同心をなす１対の環状
   の導線を配設し、周方向等間隔に並ぶ多数の短絡導線を
   １対の環状の導線に接続し、制動ドラムの閉鎖端部に配
   した環状の導線の電気抵抗を大きくし、制動ドラムの閉
   鎖端部の外面に多数の冷却フインを設けたことを特徴と
   する、渦電流式減速装置。