JPH0750870Y2 - 渦電流式リターダのロータ構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は車両に減速制動を与える渦電流式リターダのロ
ータ構造に関する。

［従来の技術］ 一般に、長い坂道の降坂時等において、車両に生じる加
速を阻止すべく車両に安定した連続的な減速制動を与
え、メインブレーキであるフットブレーキの焼損を防止
する減速制動装置（リターダ）として渦電流式リターダ
が知られている（例えば、特開昭50-61574号「減速装
置」等） このような渦電流式リターダとして本出願人は、先にロ
ータに渦電流を生起させる磁力源に永久磁石を用いた軽
量・コンパクトな渦電流式リターダを種々開発した。
（例えば特願平１−218498号，特願平１−218498号等）
これらの渦電流式リターダの概要を第11図に示す。図示
するように回転軸に取り付けられたドラム状の鉄製ロー
タａの内周側に位置させて、ロータａと所定間隙を保っ
てステータｂが固定側から支持されている。このステー
タｂは、ロータａ内周面に臨んでその周方向に沿ってＮ
極,S極が交互に配設された永久磁石ｃを有している。

よって、固定側であるステータｂの極性の異なる隣接す
る永久磁石ｃと、回転側であるロータａとの間に第８図
に破線で示すようにＮ極とＳ極とを結ぶ磁気回路が構成
されることになる。従って、回転軸に取り付けられたロ
ータａが矢印ｄの方向に回転すると、このロータａの回
転に伴ってロータａ内周面にロータａの回転に制動力を
与える渦電流ｅが流れ、ロータａが取り付けられた回転
軸の減速制動が達成されることになる。

この際、ロータａ内周面に流れる渦電流ｅは、基本的に
は第11図に示すように、ステータｂの極性の異なる隣接
する永久磁石ｃの磁石間と対向するロータａの内周面
に、ロータａを回転を妨げるような向きに流れるが、上
記渦電流のうち制動力に関与するものは、フレミングの
左手の法則からも明らかなようにドラム状のロータａの
軸方向の電流成分である。すなわち、この渦電流式リタ
ーダにあっては、ロータａの制動力に直接関与しない無
関係な不要な電流も流れてしまう。

そこで、本出願人は、新たに第12図に示すように、ロー
タａ内周面の両側にロータａの周方向に沿って銅材ｇを
鋳込ませて制動力の向上を図った渦電流式リターダのロ
ータ構造を開発した。

この渦電流式リターダのローラ構造によれば、ロータａ
本体を形成する鉄材と比べて上記銅材ｇの方が電気抵抗
が小さいため、渦電流が上記銅材ｇに集中することにな
る。

この状態から上記銅材ｇ間を掛け渡すように、すなわ
ち、ロータａの軸方向に電流を流すことにより、制動力
が20％以上も向上することが本考案者の研究によって確
認されている。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、このような渦電流式リターダのロータ構造に
あっては、その制動時に、上記銅材ｇに集中してエネル
ギ損としての渦電流が流れるため、連続して制動状態と
した場合、この銅材ｇが高温度（600℃以上）に発熱し
てしまう。

すると、鉄製のロータａ本体に比べ上記銅材ｇの方が熱
膨張率が大きいため、これらの熱膨張差によって上記銅
材ｇがロータａ本体から剥離したり、銅材ｇに亀裂が入
ったりしてしまう。

特に、ロータａが発熱する制動状態とロータａが発熱し
ない制動解除状態とを交互に繰返し行う使用条件では、
上記銅材ｇの剥離・亀裂は顕著に進行し、耐久性・信頼
性の点で深刻な問題となっていた。

以上の事情を考慮して創案された本考案の目的は、ロー
タに効率よく渦電流を発生させ制動力を向上させると共
に、熱的耐久性を向上することができる渦電流式リター
ダのロータ構造を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本考案の渦電流式リターダのロ
ータ構造は、固定側に設けられた磁力を有するステータ
によって渦電流が生起されるロータを回転軸に取り付け
ると共に、上記ロータにその周方向に沿って溝を刻設
し、且つこの溝内に、その一部が切断されて熱膨張を許
容する円環状の銅等の良導体を着脱自在に埋設したこと
から構成されている。

［作用］ 上記ロータが回転すると、固定側に設けられたステータ
の磁力によって、ロータにその回転に減速制動を与える
渦電流が生起され、回転軸が減速制動される。

ここで、上記ロータには、その周方向に沿って良導体が
埋設されているので、上記渦電流がこれらの良導体に集
中する。この際、ロータの周方向に沿って設けられた上
記良導体に対して直交する方向に電流が流れることにな
るが、この電流はフレミングの左手の法則から明らかな
ように制動力の向上に大きく貢献し、制動力が大幅に向
上する。

また、上記渦電流が集中する良導体は発熱して熱膨張す
ることになるが、この良導体は、一部が切断された円環
状に成形されていることから、この切断部において良導
体の熱膨張が許容されることになる。

また、上記良導体は、ロータの溝内に着脱自在に埋設さ
れているので、熱膨張によって劣化した場合、これを交
換することが可能である。

［実施例］ 本考案の一実施例の添付図面に従って説明する。

第１図に示すように、自動車のトランスミッションの出
力軸１に軸１の径方向外方に延出させてフランジ部２が
形成されており、このフランジ部２にパーキングブレー
キ用のブレーキドラム３と渦電流式リターダ用のロータ
４とが取付ボルト５によって共締めされている。

上記ロータ４は、導体でかつ磁性体の材料、たとえばFe
材からドラム形状に形成されており、上記出力軸１と同
軸上に位置させて設けられている。このドラム形状のロ
ータ４の内側に位置させて、ミッションケース６によっ
て支持されたステータ７がドラムの軸方向に往復動自在
に設けられている。

このステータ７は、上記出力軸１と同芯的に配置された
円環状の支持リング８と、この支持リング８上に付設さ
れる永久磁石９とからなっており、支持金具10によって
ミッションケース６に支持されている。ステータ７を構
成する上記永久磁石９は、強力な磁力を発揮すべくネオ
ジム等の希土類から軽量コンパクトに成形されており、
第11図に示すように、ドラム形状のロータ４の内周面に
臨んでその周方向にＮ極,S極が交互になるように所定の
間隔を隔てて複数個（８個〜12個程度）支持リング８上
に周設されている。

第１図に示すように、これらの永久磁石９及び支持リン
グ８からなるステータ７は、ステータ７がドラム形状の
ロータ４内を往復動することを許容するケーシング11に
よって密閉されている。

このケーシング11は上記ドラム形状のロータ４の内周側
に位置させて、ロータ４と所定間隔を保って設けられて
おり、ステータ７の磁気を通す透磁部分12と、ステータ
７の磁気を磁気シールドする磁気シールド部分13とを有
している。

このケーシング11に付設されたアクチュエータ14を用い
て上記ステータ７を第１図に実線で示すように上記透磁
部分12に移動させると、固定側であるステータ７の永久
磁石９と回転側であるロータ４との間にＮ極とＳ極とを
結ぶ磁気回路が構成され、第11図に示すように、ロータ
４の内周面にロータ４の回転に減速制動を与える渦電流
が流れ、回転軸である出力軸１の減速制動が達成され
る。

一方、上記アクチュエータ14によって、ステータ７を第
１図に破線で示すように上記磁気シールド部分13に移動
させると、ステータ７は磁気シールド状態となり、上記
回転軸の減速制動が解除されることになる。

本実施例の特長とするところは、第２図に示すように、
固定側のステータ７に対向するドラム形状のロータ４の
内周面に、その周方向に沿って良導体としての銅リング
15を着脱自在に埋設したことである。図示するようにこ
の銅リング15はロータ４の内周面の両端部にその周方向
全周に亘って並行に設けられている。

上記銅リング15のロータ４内周面への埋設方法は以下の
とおりである。

先ず、第３図に示すように上記ロータ４の内周面の両端
部に二条の溝16を並行にロータ４内周面の全周に亘って
刻設する。そして、これらの溝16内に第４図に示す良導
体としての銅リング15を圧入ぎみに着脱自在に嵌め込
む。

すなわち、この銅リング15は、そのリング幅15wが第３
図に示す溝16の溝幅16wよりも僅かに幅広く形成されて
いる。また、この銅リング15は、そのリング径15dが上
記ロータ４内周面の溝16の直径よりもやや大きめに成形
されており、そのバネ力を利用してロータ14内周面の溝
16内に着脱自在に嵌め込まれることになる。

さらに、上記銅リング15は、第４図に示すように、その
リング15の一部が切断されて、切断部相互が所定間隙
（スリット17）を隔てて凹凸状に連結されている。この
スリット17は、この銅リング15をロータ４内周面の溝16
内に嵌め込んだ後に、全く無くなってしまうわけではな
く、嵌め込んだ後も設定された所定の間隙を有するよう
に形成されている。

また、この銅リング15には、このリング15をロータ４内
周面の溝16内に嵌め込む際に、リング15の嵌め込み位置
を一意に決定するため、第４図に示す如く位置決め溝18
が形成されている。一方、ロータ４内周面の溝16部に
は、第５図に示す如く、上記位置決め溝18と係合する位
置決めピン19が設けられている。

従って、この銅リング15は、第５図に示すように、銅リ
ング15の位置決め溝18をロータ４の溝16部の位置決めピ
ン19に係合させつつ溝16内に嵌め込まれることになる。

この結果、ロータ４内周面の溝16内に嵌め込まれた銅リ
ング15を側面からみると、第６図に示す如く銅リング15
の位置決め溝18とロータ４の溝16部の位置決めピン19と
が係合して、銅リング15が溝16内をズレて移動しないよ
うになっている。すなわち、溝16内の銅リング15のスリ
ット17位置が変わらないようになっている。

以上の構成からなる本実施例の作用について述べる。

第１図に示すように、ステータ７をアクチュエータ14に
よって透磁部分12に移動させると、回転するロータ４と
固定されているステータ７との相対度差によって、ドラ
ム状のロータ４の内周面に第11図に示すように渦電流が
生起され、ロータ４が取付けられた出力軸１が減速制動
される。

この際、渦電流が生起される上記ロータ４の内周面に
は、第２図に示すように、その両端部に周方向に沿って
二条の銅リングが並行に埋設されており、Fe製のロータ
４と比べて上記銅リング15の方が電気抵抗が小さいた
め、上記渦電流はこれら銅リング15に集中する。この
際、上記並行な二条の銅リング15間に、リング15相互を
掛け渡すように、すなわち、ドラム状のロータの軸方向
ｘに沿って電流が流れる。この電流は、フレミングの左
手の法則からも明らかなように制動力の向上に大きく貢
献し、制動力が大巾に向上する。

すなわち、制動力向上に大きく貢献するドラム状のロー
タ４の軸方向ｘに沿った電流が効率よく発生し、上記減
衰制動力が大幅に向上する。

また、上記渦電流が集中する銅リング15は、エネルギ損
としての渦電流が集中するために発熱し、熱膨張するこ
とになる。

ここで、上記銅リング15は、ロータ４内周面の溝16内に
嵌め込まれた状態で、第６図に示すように、切断された
リング15の切断部相互が所定間隙（スリット17）を有し
ていることから、銅リング15が熱膨張すると、上記スリ
ット17が狭くなることによってその膨張が吸収される。
よって、上記銅リング15は熱膨張疲労することはない。

また、このとき銅リング15が熱膨張することによって、
リング15の直径15dが大きくなろうとしてそのバネ力が
増大する。従って、ロータ４の高温高速回転においても
上記銅リング15はロータ４内周面の溝16内に強固に密着
して溝16から離脱することはない。

また、第６図に示すように上記銅リング15は、その位置
決め溝18がロータ４の溝16部の位置決めピン19と係合さ
れていることから、銅リング15が溝16内をズレて移動す
ることはない。よって、ロータ４の回転中に、銅リング
15のスリット17位置が変わることはなく、スリット17位
置が変わることによって生じるロータのアンバランス回
転が防止できる。すなわち、銅リング15が熱膨張しても
ロータ４の回転バランスを常に最適状態に維持できる。

また、制動と制動解除とを交互に長時間に亘って繰り返
すことによって、万一上記銅リング15が熱膨張疲労して
亀裂等が入った場合には、銅リング15はロータ４内周面
の溝16内に着脱自在に嵌め込まれていることから、熱膨
張疲労した銅リング15を新品の銅リング15に交換するこ
とも可能であり、装置の保全性は良好なものとなる。

なお、第６図に示す上記銅リング15を第７図及び第８図
に示すように構成してもよい。すなわち、ロータ４の溝
16部の位置決めピン19に係合する位置決め溝18を銅リン
グ15に形成するだけではなく、銅リング15にその熱膨張
を許容する支持溝部20を形成して、その支持溝部20にロ
ータ４の溝16側から位置決めピン21を挿入支持する構成
にしてもよい。

また、第９図に示すように、上記銅リング15の切断部15
x,15y相互を斜めに形成してもよい。この場合、熱膨張
時にリング15の切断部15x,15yが相互に乗り上げるよう
になり、銅リング15の溝16部への密着性がより高まる。

また、第10図に示すように、二本の銅リング15相互を連
結する銅製のスロット22をリング15の周方向に沿って所
定間隔で設けてもよい。これにより、制動力を向上させ
る第２図に示す軸方向ｘに流れる電流成分を増大させる
ことができ、制動力がより向上する。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案によれば、次のごとき優れた
効果を発揮できる。

（１）ロータに効率よく渦電流を発生させることがで
き、減速制動力が向上する。

（２）ロータに埋設される良導体の熱的耐久性を向上さ
せることができる。

（３）上記良導体が熱劣化した場合には、これを新品の
ものと交換することができ、装置の保全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す渦電流式リターダの側
断面図、第２図は第１図に示す渦電流式リターダのロー
タ構造を示す部分側断面図、第３図は第２図に示すロー
タに刻設される溝を表すロータの部分側面図、第４図は
第３図に示す溝内に嵌め込まれる良導体としての銅リン
グを示す斜視図、第５図は上記銅リングの溝内への取り
付け状態を表す概略斜視図、第６図は上記銅リングの側
面図、第７図及び第８図は変形実施例を示す銅リングの
側面図、第９図は別の変形実施例を示す銅リングの部分
側面図、第10図はさらに別の変形実施例を示す銅リング
の部分斜視図、第11図は本出願人が先に開発した渦電流
式リターダの概略図、第12図は第11図のロータ構造を示
す部分斜視図である。 図中、１は回転軸である出力軸、４はロータ、７はステ
ータ、15は良導体としての銅リング、16は溝である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】固定側に設けられた磁力を有するステータ
   によって渦電流が生起されるロータを回転軸に取り付け
   ると共に、上記ロータにその周方向に沿って溝を刻設
   し、且つこの溝内に、その一部が切断されて熱膨張を許
   容する円環状の銅等の良導体を着脱自在に埋設したこと
   を特徴とする渦電流式リターダのロータ構造。