JPH0829000B2 - 電磁制動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔目的〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第７図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１図） 作用 実施例（第２図〜第６図） 発明の効果 〔概要〕 電磁制動装置、磁場の中で導体から構成されるロータ
ーを回転させ、このローターに流れる渦電流によって回
転エネルギーを熱に変換して制動トルクを発生し、この
熱を発散するようにした制動装置の制御機構に関し、 該電磁コイルを駆動する数を増減制御することなく、
ローターの温度を制御対象に取り込んで該電磁コイルの
電流制御をし、周辺への熱害や該ローラーの変形を極力
抑制することを目的とし、 磁場を発生する電磁コイル12と、この電磁コイル12の
温度を検出する第１の温度検出器16と、電磁コイル12が
作る磁場によってうず電流を発生し回転源に制動力を与
える回転体（以下ロータという）13と、このローター13
の回転速度を検出する速度検出器15と、ローター13に近
接した位置に取付けられローター13の周辺温度を検出す
る第２の温度検出器20と、ローター13の使用限界温度デ
ータを記憶する記憶手段17と、第１の温度検出器16が検
出した電磁コイル12の温度に基づいて記憶手段17からロ
ーター13の使用限界温度データを求め、速度検出器15が
検出したローター13の回転速度で使用限界温度データを
補正し、ここで補正した使用限界温度と第２の温度検出
器20が検出したローター13の周辺温度とを比較しながら
前記電磁コイルに12によって作られる磁場を調整する制
御手段18とを備えていることを含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電磁制動装置に関するものであり、更に詳
しく言えば、磁場の中で導体から構成されるローターを
回転させ、このローターに流れる渦電流によって回転エ
ネルギーを熱に変換して制動トルクを発生し、この熱を
発散するようにした制動装置の制御機能に関するもので
ある。

近年、エンジンの高性能化，高速道路網の充実化等に
より、大中型貨物自動車においても高速で長距離走行す
るケースが増えている。これに伴って、液圧制御により
制動トルクを得る主制動装置（以下メインブレーキとい
う）の負担を軽減するために電磁制動装置等の補助ブレ
ーキが利用されている。

これによれば、使用条件（道路勾配，使用時間，積載
量等）によってはローターが600℃以上の高温となり、
周辺への熱害や回転ローターの変形を生ずることがあ
る。

そこで、ローター温度を制御対象に取り込み該電磁コ
イルの電流制御をして円滑な制動特性を得るとともに、
ローターの温度が高温にならないような制動装置が望ま
れている。

〔従来の技術〕

第７図は、従来例に係る電磁制動装置の構成図を示し
ている。

図において、大中型貨物自動車等における電磁制動装
置は、エンジン１のトランスミッションの固定部側に設
けられた，例えば,8個の電磁コイル（L1〜L8）２と、タ
イヤ６に動力を伝達するプロペラシャフト3aに設けられ
た回転ドラム３と、該コイル２の個々に対応して接続さ
れた複数のリレーRL 1〜RL 8を含むリレー回路４と、ド
ライバが選択するモード選択スイッチ５と、リレー回路
４の供給電流のON/OFFをするメインリレーSW 9と、フッ
トブレーキ７に設けられたフットスイッチ９から成る。

当該装置の機能は、まず、ドライバが走行条件、例え
ば、降坂路等によりメインブレーキに負担が掛かると判
断した場合、または電磁制動装置のみのブレーキングで
足りると判断した場合、モード選択スイッチ５の各スイ
ッチSW 1〜SW 8を選択する。次いで、フットブレーキ７
を踏むことによりフットスイッチ９及びメインリレーSW
9がONする。この際に、モード選択スイッチ５に対応し
たリレー回路４の各リレーRL 1〜RL 8がONし、選択され
た電磁コイル２とバッテリー電源が接続され，それを磁
化する。

これにより、電磁コイル２が作る磁界中に回転ドラム
３が回転される結果、該回転ドラム３に渦電流が流れて
ジュール熱が発生し、制動トルクが発生し、当該車両に
制動力が作用する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来例によればメインブレーキに併用して
電磁制動装置を取り扱う場合、降坂路等の走行条件が変
化する毎に、ドライバがモード選択スイッチ５の各スイ
ッチSW 1〜SW 8を選択している。

走行条件によっては、全てのスイッチSW 1〜SW 8が
「ON」している状態で長時間使用される結果、道路勾
配，使用条件及び積載量等にもよるが、ローター３の温
度が600〔℃〕以上の高温に達することがある。

これは、負荷の制動トルクを一定とした場合、ドライ
バが選択するコイルの数が少なくなるほど、回転ドラム
３の温度が上昇し易い温度特性を示すためである。すな
わち、選択されたソレノイドが少なくなると、それが作
る磁場が増加して回転ドラム３に渦電流が集中して発生
する。これにより、該ドラム３のジュール熱が増大して
温度上昇をするものである。

これにより、周辺が加熱したり、回転ドラム３が変形
をするという第１の問題があった。

また、全ての電磁コイルがONした状態から、走行条件
の変化によりモード選択スイッチ５を操作して、特定の
電磁コイルを選択し、制動トルクを減少させ、再び全て
の電磁コイルをONにし制動トルクを上昇させる。このよ
うな状態が繰り返されることにより、特定の電磁コイル
が過熱するという第２問題があった。

本発明は、かかる従来例の問題点に鑑みて創作された
ものであり、電磁コイルを駆動する数を増減制御するこ
となく、ローター温度を制御対象に取り込んで該電磁コ
イルの電流制御をし、周辺への熱害や該ローターの変形
を極力抑制することを可能とする電磁制御装置の提供を
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 第１図は、本発明に係る電磁制動装置の原理図を示し
ている。

その装置は、磁場を発生する電磁コイル12と、前記電
磁コイル12の温度を検出する第１の温度検出器16と、前
記電磁コイル12が作る磁場によってうず電流を発生し回
転源に制動力を与えるローター13と、前記ローター13の
回転速度を検出する速度検出器15と、前記ローター13に
近接した位置に取付けられ前記ローター13の周辺温度を
検出する第２の温度検出器20と、前記ローター13の使用
限界温度データを記憶する記憶手段17と、前記第１の温
度検出器16が検出した電磁コイル12の温度に基づいて前
記記憶手段17からローター13の使用限界温度データを求
め、前記速度検出器15が検出したローター13の回転速度
で使用限界温度データを補正し、前記補正した使用限界
温度と前記第２の温度検出器20が検出したローター13の
周辺温度とを比較しながら前記電磁コイル12によって作
られる磁場を調整する制御手段18とを備えていることを
特徴とする。

〔作用〕

本発明に係る電磁制動装置の動作を説明する。まず、
ローター13が自動車の駆動輪などの回転源によって回転
されている状態で、電磁コイル12によって磁場が発生さ
れているとする。そして、この電磁コイル12が作る磁場
によってローター13内にうず電流が発生する。電磁制動
装置は、ローター13の機械エネルギーをジュール熱に変
換することで制動力を回転源に与えるものである。

速度検出器15はローター13の回転速度を検出して速度
データD1を制御手段18に出力し、第１の温度検出器16は
電磁コイル12の温度を検出して第１の温度データD2を制
御手段18に出力する。さらに、ローター13に近接した位
置に取付けられた第２の温度検出器20は、ローター13の
雰囲気温度を検出して第２の温度データD5を制御手段18
に出力する。

制御手段18は、これらのローター13の回転速度や周辺
温度及び電磁コイル12の温度に関するデータD1,D2,D5を
入力する。制御手段18は、電磁コイル12の温度データD2
をアドレスにして記憶手段17からローター13の使用限界
温度データD3を読出し、この使用限界温度データD3をロ
ーター13の回転速度データD1によって補間し、ローター
13の使用限界温度を計算する。そして、制御手段18は、
計算した使用限界温度を以て直接温度が測れないロータ
ー13の使用限界温度を推定し、ここで推定したローター
13の使用限界温度とローター13の雰囲気温度とを比較し
ながら電磁コイル12を通電期間制御することになる。

このように本発明によれば、制御手段18が、ローター
13の回転速度及び使用限界温度データから使用限界温度
を計算するので、直接温度が測れないローター13の使用
限界温度を推定できる。そして、ローター13の雰囲気温
度が使用限界温度を越えない範囲で電磁コイル12を通電
期間制御することができる。従って、従来例のように電
磁コイル12を個別に切り離して制動力を調整しなくても
済む。複数の電磁コイル12を接続したまま、しかも、ロ
ーター13の雰囲気温度が使用限界温度に達しない範囲で
ローター13にうず電流を発生させることができる。これ
により、無段階に制動トルクが制御できる。

これにより、電磁コイル12の個々の通電負担が均等化
され、周辺機器への温度の影響を極力抑制すること、及
び前記モーター13の所定形状を維持することが可能とな
る。

〔実施例〕

次に図を参照しながら本発明の実施例について説明を
する。

第２〜４図は、本発明の実施例に係る電磁制動装置を
説明する図であり、第２図は、その構成図を示してい
る。

図において、21は動力供与手段の一実施例となるエン
ジンであり、大中型貨物自動車等の駆動タイヤ29に動力
を供給するものである。

22は電磁コイル12の一実施例となるソレノイドであ
り、エンジン21の固定部側21A、例えば変速機の後段部
分に設けられている。電磁コイル22は、本発明の実施例
では８個（L1〜L8）のソレノイドが45゜置きに配置され
ている。

23は導体から構成されるローター13の実施例となる回
転ドラムであり、エンジン21の動力を駆動タイヤ29に伝
達するプロペラシャフト21Bに取り付けられている。ま
た、回転ドラム23はプロペラシャフト21Bを中心軸にし
て円柱形状を有し、それが電磁コイル22を覆い被さる状
態にされている。これにより、両者22,23は隙間を介し
て磁気回路を構成する。

24はスイッチング手段14の一実施例となるスイッチン
グ回路であり、各ソレノイドL1〜L8毎に接続されたスイ
ッチングトランジスタT1〜T8から成る。該トランジスタ
T1〜T8には、電界効果型トランジスタを用いている。

25は速度検出器15の一実施例となる速度センサであ
り、プロペラシャフト21Bの回転数を検出して当該車両
の速度データDnを出力するものである。

26は第１の温度検出器16の一実施例となるサーミスタ
であり、同図破線円内図に示すように、電磁コイル22の
コイル部分22Bの使用温度を測定するものである。

30は第２の温度検出器20の一実施例となるサーミスタ
であり、回転ドラム23の温度を測定するものである。サ
ーミスタ30は、電磁コイル22のコア部分22Aから熱絶縁
されて、ドラム23に最も近接して設けられている。

27a,27bは記憶手段17の一実施例となるメモリ回路で
あり、処理装置（以下、CPUという）のプログラムを格
納しているROM（読出専用メモリ）やその他の制御デー
タを一時記憶するRAM（随時書込み読出し可能メモリ）
等を、それぞれ示している。なお、本発明の実施例で
は、ROM27aが使用限界温度データテーブルD3の一実施例
となる制御手段28の雰囲気温度による使用限界温度Tcと
電磁コイル22のコイル部分22Bの使用温度との関係特性
を記憶している。該特性については第３図において詳述
する。

28は制御手段の一実施例となるCPUであり、温度デー
タDt5及び温度データDt2や速度データDn,使用限界温度
データテーブルD3,その他のデータ，例えば、ブレーキ
データDb,クラッチデータDc及びアクセルデータDaを入
力してスイッチング回路24に駆動パルスＰを出力するも
のである。制御内容の一例としては、当該車両の車速が
低速になった場合、あるいはアクセル／クラッチを踏ん
だ場合には、通電期間制御を中止する。また、これらの
条件解除により制御が再開されるものである。

29は駆動輪19の一実施例となる当該車両の駆動タイヤ
であり、当該電磁制動装置の制御対象である。該車両の
走行条件によっては、減圧制御によるメインブレーキに
負担がかかる場合、または当該電磁制動装置のみのブレ
ーキングで足りる場合に、併用、または単独で該装置が
用いられ、駆動タイヤ29に制動力が与えられる。

第３図は、本発明の実施例に係るROMの記憶内容を説
明する温度特性図を示している。

図において、縦軸は雰囲気温度による使用限界温度TC
であり、横軸は電磁コイル22のコイル部分22Bの温度TL
である。N1,N2,N3…はドラム回転数であり、N1＜N2＜N3
…の関係に有るものである。該特性は、予め、当該制御
装置の制御目標としてモデル温度特性を記憶したもので
ある。例えばCPU28が回転ドラム23の使用温度限界デー
タテーブルD3を参照する際に、ROM27aから当該電磁コイ
ル22の使用温度Dt2より、速度データDnを求め、この間
をDnにより補間することにより、DnおよびDt2に対応し
た使用限界温度D6を求める。

第４図は、本発明の実施例に係るCPUの動作を説明す
る制御特性図を示している。

図において、縦軸はドラム温度Ｔとデューティ比t1/
（t1＋t2）×100であり、横軸は時間ｔをそれぞれ示し
ている。また、MTは真の使用限界温度である。DTは真の
ドラム温度特性である。

CPU28は、この使用限界温度MTの範囲内において、類
推したドラムの使用限界温度D6に追随して駆動パルスＰ
のデューティ比制御をするものである。なお、デューテ
ィ比制御については第５図において、詳述する。

これらにより、本発明の実施例に係る電磁制動装置を
構成する。

次に、当該装置の動作について説明をする。

第５図は、本発明の実施例に係る電磁制動装置の動作
タイムチャートを示している。

図において、まず、CPU28がプロペラシャフトの回転
数，ブレーキの状態，クラッチの接合状態及びアクセル
の状態から当該車両の走行条件を認識し、スイッチング
回路24に駆動パルスＰを出力する。この際に、例えば、
駆動パルスＰの一周期を100〔ms〕程度とすれば、そのO
N期間t1とOFF期間t2とのデューティ比t1/（t1＋t2）が
制御される。

また、デューティ比t1/（t1＋t2）は、ドラムの回転
数N1,N2,N3…と、ドラム雰囲気温度データDt5と、電磁
コイル使用温度データDt2と、類推したドラムの使用限
界温度D6によって定まる。すなわち、Dt5がD6より低い
場合には当該電磁制動装置の効果を高めるようにCPUが
駆動パルスＰのデューティ比t1/（t1＋t2）を大きく
し、該パルスＰのON期間を長くする。そのドラム温度が
高くなってくると、その効果を弱めるように、逆に駆動
パルスＰのデューティ比t1/（t1＋t2）を小さくし、該
パルスＰのOFF期間を長くする。

次いで、デューティ比t1/（t1＋t2）の駆動パルスＰ
がスイッチングトランジスタT1〜T8のゲートに印加され
る。これにより、各ソレノイドL1〜L8に流れるコイル電
流I1〜I8がデューティ比t1/（t1＋t2）に基づいて通電
期間制御される。この際に、電磁コイル22が作る磁界中
にドラム23が回転される結果、該ドラム23に過電流が流
れ、その中にジュール熱が発生し、制動トルクが発生
し、当該車両に制動力が作用する。

第６図は、本発明の実施例に係る電磁制動装置の特性
図を示している。

図において、縦軸は制動トルクＤτであり、横軸はデ
ューティ比を示している。これによれば、従来例の電磁
コイルの数を増減する制御方法に比べて、本発明のデュ
ティ比を制御する方法では一次関数的に無段階に制動ト
ルクＤτを推移させることが可能となる。

このようにして、本発明の実施例によれば、少なくと
も、速度データDn,温度データDt2とDt5及び使用限界温
度データD3に基づいて回転ドラム23の使用限界温度D6を
推定し、スイッチング回路24に駆動パルスＰを出力する
CPU28が設けられている。

このため、降坂路等の走行条件，当該車両の積載条件
等に対応した速度データDn,温度データDt及び使用温度
限界データテーブルD3がCPU28に入力されると、該CPU28
からスイッチング回路24にスイッチングデータD4となる
駆動パルスＰが出力される。この駆動パルスＰに基づい
てスイッチング回路24により、８個のソレノイドL1〜L8
に流れる電流の通電期間制御がされる。

従って、８個のソレノイドL1〜L8に係る電気回路を従
来例のように個別に開回路状態にせず、全回路を閉回路
状態に保ち、かつ、回転ドラム23の使用温度がその使用
限界温度MTに達しない範囲内で無段階に制動トルク制御
をすることができる。

これにより、電磁コイル22の個々の通電負担が均等化
され、特定のコイルが異常に温度上昇することがなくな
る。従って、温度分布が一様になることから、周辺機器
への温度の影響を極力抑制すること、及び回転ドラム23
の所定形状を維持することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る電磁制動装置によ
れば、回転体の回転速度及び使用限界温度データから使
用限界温度を計算する制御手段を設けているので、直接
温度が測れない回転体の使用限界温度を推定できる。そ
して、回転体の雰囲気温度が使用限界温度を越えない範
囲で電磁コイルを通電期間制御することができる。

このため、従来例のように電磁コイルを個別に切りに
離して制動力を調整しなくても済む。複数の電磁コイル
を接続したまま、しかも、回転体の雰囲気温度が使用限
界温度に達しない範囲で回転体にうず電流を発生させる
ことができる。これにより、無段階に制動トルクが制御
できる。

また、本発明によれば各ソレノイド個々の通電負担が
均等化され、ソレノイドの使用温度を低い状態に維持す
ることが可能となる。

また、ドラム温度が過大とならないので、過酷使用条
件に耐えるように冗長的な熱容量（重量）の増加を図る
必要がない。更に、ドラム使用温度限界内で最大の制動
トルクを引き出すことが可能となる。また安価なドラム
温度を測定する方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る電磁制動装置の原理図、 第２図は、本発明の実施例に係る電磁制動装置の構成
図、 第３図は、本発明の実施例に係るROMの記憶内容を説明
する温度特性図、 第４図は、本発明の実施例に係るCPUの動作を説明する
制御特性図、 第５図は、本発明の実施例に係る電磁制動装置の動作タ
イムチャート、 第６図は、本発明の実施例に係る電磁制動装置の制動ト
ルク特性図、 第７図は、従来例に係る電磁制動装置の構成図である。 （符号の説明） 11……動力供与手段、 13……導体から構成されるローター、 12……電磁コイル、 14……スイッチング手段、 15……速度検出器、 16……第１の温度検出器、 17……記憶手段、 18……制御手段、 D1……速度データ、 D2……第１の温度データ、 D3……使用温度限界データテーブル、 D4……スイッチングデータ、 D5……第２の温度データ、 D6……使用限界温度、 11A……固定部側、 11B……回転軸側。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁場を発生する電磁コイルと、 前記電磁コイルの温度を検出する第１の温度検出器と、 前記電磁コイルが作る磁場によってうず電流を発生し回
   転源に制動力を与える回転体と、 前記回転体の回転速度を検出する速度検出器と、 前記回転体に近接した位置に取付けられ前記回転体の周
   辺温度を検出する第２の温度検出器と、 前記回転体の使用限界温度データを記憶する記憶手段
   と、 前記第１の温度検出器が検出した電磁コイルの温度に基
   づいて前記記憶手段から回転体の使用限界温度データを
   求め、前記速度検出器が検出した回転体の回転速度で使
   用限界温度データを補正し、前記補正した使用限界温度
   と前記第２の温度検出器が検出した回転体の周辺温度と
   を比較しながら前記電磁コイルによって作られる磁場を
   調整する制御手段とを備えていることを特徴とする電磁
   制動装置。