JPH11196562A

JPH11196562A - 渦電流式減速装置の温度検出装置、その取り付け方法およびローターの温度検出方法

Info

Publication number: JPH11196562A
Application number: JP9358978A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Akasaki; 勝彦赤崎; Akiyoshi Ishida; 昭佳石田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-21
Anticipated expiration: 2017-12-26
Also published as: JP3446580B2

Abstract

(57)【要約】【課題】温度検出精度を高めリターダの制動特性と寿命
を向上させる。【解決手段】フード17がローターの円筒部材5の側面5
-1に近接して永久磁石7を収納するステータの枠体10の
側面10-1に取り付けられ、そのフードを貫通してシース
型温度計15が枠体10の円周部10-2に挿入されている温度
検出装置。前記の温度検出部15-1をステータの枠体10
の円周部10-2に設けられた溝16に、その溝の底面および
側壁面に接触することなく挿入する取り付け方法、およ
び前記ととを行うことにより、温度検出部周辺の
雰囲気を流動させることなくローター円筒部材の温度を
検出する渦電流式減速装置の温度検出方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、バスやトラック
などの大型自動車に搭載される渦電流式減速装置のロー
ターの温度を検出する温度検出装置、その取り付け方法
およびローターの温度検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の制動装置としては、主ブレーキ
であるフットブレーキ、補助ブレーキである排気ブレー
キのほかに長い坂道の降坂時などで安定した減速を行
い、かつフットブレーキの焼損を防止するために渦電流
式減速装置（以下、これを「リターダ」と記載する）が
使用されている。このリターダには、磁石として電磁石
を使用するものと永久磁石を使用するものとがある。

【０００３】電磁石を使用するリターダは、たとえば特
開昭50-61574号公報に開示されているように、鉄心に導
線を巻回してなる電磁石を電極とし、その電極の多数を
ディスクの両面に対向配置させて構成されている。減速
力は、バッテリ電源からの通電によって磁界を発生さ
せ、ディスクに発生する渦電流によってディスクを減速
させる方向に所望のトルクを発生させて得ることができ
る。

【０００４】本出願人らは、電磁石に替えて永久磁石を
使用し、永久磁石とローターの円筒部材との位置を変え
ることにより、円筒部材に渦電流を発生させて減速する
リターダ（特開平1-234043号公報、特開平1-234045号公
報、特開平1-298948号公報）を提案した。

【０００５】永久磁石を使用したリターダの構造と制動
力を発生する原理を説明する。

【０００６】図２は、永久磁石を使用したリターダの一
例を示す図であり、(a)は回転軸を縦断する断面図、(b)
は回転軸方向から見た平面図である。同図に示すように
リターダは、回転軸1に固定されたローターRと、トラン
スミッションケース14に固定されたステータSとから構
成されている。

【０００７】ローターRは、フランジ2、ホイール3、ス
ポーク4、円筒部材5およびフィン6から構成されてい
る。円筒部材5は、スポーク4を介してホイール3に取り
付けられ、その一端部（図(a)では左側）をスポーク4の
先端に溶接により接合され、スポークの一端が緩衝機構
4aを介してディスク3に挿入されている。ディスク3は、
フランジ2にボルトで取り付けられている。フランジ2
は、回転軸1の端部にナット13によって取り付けられて
いる。円筒部材5の外周部には、渦電流による発熱を放
散するため、複数枚のフィン6が取り付けられている。
また、前記スポークとディスクとの間には、「ばね」な
どからなる緩衝機構4aが組み込まれ、温度上昇による変
形を吸収できる構造となっている。

【０００８】ステータSは、永久磁石7,7aが外周部に固
定されたリング状の２つのヨーク8,8aを収納する枠体10
と、永久磁石の外周部に対向する位置にポールピース9
を配設した枠体カバー11とから構成されている。そし
て、枠体支持具12を介してトランスミッションケース14
に取り付けられている。

【０００９】図３は、永久磁石の配置を模式的に示す図
であり、(a)は制動オフの状態、(b)は制動オンの状態を
示す図である。

【００１０】永久磁石7,7aは、図に示すように短冊状で
あり、円周方向に隣接する表面の極性を異にしてリング
状のヨーク8,8aの外周部に等間隔に固定されている。ヨ
ーク8は、駆動装置（図示せず）によって両矢印で示す
ように円周方向に揺動でき、ヨーク8aは枠体10（図２参
照）に固定されている。そして、図3(a)に示すように、
永久磁石7と永久磁石7aの表面の磁極が軸方向で異なる
配置になるとローターに制動力が働かず、図3(b)に示す
ように軸方向で同じ配置になるとローターに制動力が働
くことになる。

【００１１】制動オンの状態では、永久磁石から発する
磁場を横切ってローターの円筒部材が図2(a)に片矢印で
示すように回転するので、円筒部材5には渦電流が流
れ、この渦電流と磁場の相互作用によってローターには
制動トルクが発生する。この円筒部材5は、渦電流にと
もなうジュール熱で昇温され、制動オフの状態で冷却フ
ィン6によって冷却降温される。

【００１２】いずれの方式においても、制動トルクの発
生に伴ってローターの円筒部材の内表面近傍には、渦電
流が発生して温度が上昇する。特に、制動トルクの発生
を向上させる目的で円筒部材の内面に銅層をコーティン
グしたローターでは、さらに発熱が増大し、ステータの
温度も上昇する。円筒部材の温度が高くなると、円筒部
材の材料強度が低下するほか、銅層を劣化させ、制動性
能を低下させてしまう。また、ステータの永久磁石は、
高温にさらされると永久減磁するおそれがあり、一旦永
久減磁を起こせば、リターダとしての性能を発揮できな
くなる。このため、リターダにはローターの円筒部材が
所定の温度以上になると制動をオフの状態にする装置が
提案されている（たとえば、特開平4-217857号公報参
照）。

【００１３】これらの温度検出器には、たとえばワイヤ
式の熱電対などがステンレス鋼製の保護管に挿入された
シース型温度計が使用されている。そして、特開平4-21
7857号公報に提案された温度検出装置では、ローターの
円筒材部内周面端部に断面がほぼ長方形の環状切り欠き
を設け、この環状切り欠き部に接近して突出する温度検
出器を配設し、環状切り欠き部の雰囲気温度から円筒部
の温度を検出している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記の装置では、円筒
部材の端部内周面を環状に切り欠くため、制動力の低下
を伴う。また、温度検出器の取り付け位置が円筒部材の
端部のため、ローターの回転による空気流れによって冷
却され、検出温度が低くなる。検出温度が低くなると、
外気温（温度検出器周辺雰囲気温度）の変化（季節の変
化）による影響を受け易くなり、制動をオフの状態にす
る所定の温度を狂わせることになる。

【００１５】円筒部材の温度が所定の温度よりも低い温
度で制動をオフにすると、制動時間を短くしてリターダ
としての能力を十分発揮できない。反対に、所定の温度
よりも高い温度で制動をオフにすると、円筒部材やステ
ータが高温となり、円筒部材に異常（変形など）が発生
したり、永久磁石を減磁させるおそれがある。

【００１６】本発明の目的は、外気温の影響を受けない
で、リターダの制動性能を低下させることのない温度検
出装置とその取り付け方法および温度検出方法を提供す
るにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、図１に
示すような下記の温度検出装置とその取り付け方法
および温度検出方法にある。

【００１８】フード17がローターの円筒部材5の側面5
-1に近接して永久磁石7を収納するステータの枠体10の
側面10-1に取り付けられ、そのフードを貫通してシース
型温度計15が枠体10の円周部10-2に挿入されているリタ
ーダの温度検出装置。

【００１９】上記のシース型温度計の温度検出部15-1
をステータの枠体10の円周部10-2に設けられた溝16に、
その溝の底面および側壁面に接触することなく挿入する
温度検出装置の取り付け方法。

【００２０】シース型温度計をフードに固定し、その
フードを渦電流式減速装置のステータ側面部に取り付
け、温度検出部をステータの円周部に設けた溝の中に溝
の底面および側壁面に接触させることなく挿入し、温度
検出部周辺の雰囲気を流動させることなくローター円筒
部材の温度を検出する渦電流式減速装置の温度検出方
法。

【００２１】上記のシース型温度計は、保護管がステン
レス鋼からなるシース型温度計であり、その先端部が黒
色化されていることが望ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は、(1)フードで覆われて
いるシース型温度計からなる温度検出装置と、(2)その
シース型温度計をリターダのステータの円周部に設けら
れた溝に、溝の底面および側壁面に接触させることなく
挿入して取り付ける方法、および(3)温度検出部周辺の
雰囲気を流動させないようにして、温度検出部の温度を
高くして外気温の変動による影響を小さくしてローター
円筒部材の温度を検出する方法である。以下、それぞれ
について説明する。

【００２３】(1)フードで覆われているシース型温度計
からなる温度検出装置について：図１は、本発明の温度
検出装置を示す図であり、(a)は縦断面図、(b)は平面図
である。この図は、リターダに取り付けた状態を示して
おり、図(a)は図2(a)のＡ部拡大図、図(b)は図2(b)のＢ
部拡大図である。

【００２４】本発明の温度検出装置は、シース型温度計
15が止めねじ18によってフード17の中央部に固定され、
シース型温度計の先端部15-1がステータの枠体10の円周
部10-2に設けられた溝16に挿入され、フードによって覆
われた構造となっている。

【００２５】フード17は、ローターの円筒部材の側面5-
1に近接して枠体10の側面10-1に取り付けられ、円筒部
材の側面5-1と溝16の一端とを覆い、溝内の雰囲気に流
動を起こさせない構造にしている。

【００２６】シース型温度計15は、リターダのステータ
枠体の円周部10-2に設けられた溝16に、温度検出部が溝
の周辺部（側面および底面）に接触することなく挿入さ
れている。このため温度検出部は、円筒部材5の内面、
枠体10の溝16およびフード17の側面に囲われた雰囲気の
中に挿入され、後述するように外気の影響を少なくして
円筒部材内面の温度を測定することができる。本発明で
は、溝の大きさを温度検出部との関係で規定して、温度
検出部の温度を高めることとした。

【００２７】(2)シース型温度計の取り付け方法につい
て：シース型温度計は、その取り付け方法によって検出
温度が変動し、温度検出部の温度が低いと外気温の変動
の影響を受け易いことを発明者らの次に示す試験で明ら
かにした。

【００２８】図２に示すようにフードを設けた温度検出
装置を取り付けたリターダ（制動トルク：40 kgf-m用、
ローターフィンの外径が 455 mm、ステータの幅が 120
mm）を用意し、表１に示す条件で制動試験を行った。

【００２９】

【表１】

【００３０】制動試験は、ローターの回転速度を2200rp
mおよび3000rpmに保ち、永久磁石の位置を最大制動とし
たときの円筒部内面の温度と円筒部端部の温度を測定し
た。円筒部内面の温度は、円筒部幅方向中央に熱電対を
埋め込み、スリップリングを介して測定した。円筒部内
面の温度が650℃に到達したときの検出温度を表１に併
記した。

【００３１】温度検出装置の溝の大きさを種々変化さ
せ、制動試験を行い、円筒部材の温度とシース型温度計
が検出する温度を測定した。

【００３２】図４は、シース型温度計と溝との関係を説
明するための図である。シース型温度計の直径をＤ（3.
2mm）、シース型温度計のフード端部からの差込長さをL
1、溝の長さをＬ、溝の幅をＷ、シース型温度計の外周
と溝側壁との間隔をd1、シース型温度計の先端から溝端
部までの距離をd2、およびステータの枠体の幅をＨ（70
mm）とする。

【００３３】この試験では、１つのシース型温度計を使
用し、溝を削製しながら形状を種々変化させて制動試験
を行い、円筒部材の温度が650℃になったときのシース
型温度計が検出する温度を測定した。それらの結果を表
２に示した。

【００３４】試験体１〜７は、シース型温度計の差し込
み長さL1を10mmから60mmに変化させ、他の条件を等しく
したものである。その結果を表２および図５に示す。

【００３５】図５は、3000rpmから制動をかけたときの
シース型温度計が検出する温度とシース型温度計の差し
込み長さとの関係を示す図である。同図から明からよう
に、差し込み長さL1が25mmの時、シース型温度計が検出
する温度（以下、これを単に「検出温度」という）が最
大値を示し、差し込み長さを20〜30mm（枠体の幅の1/2
よりも小）の範囲とすれば100℃以上の温度が検出でき
る。

【００３６】試験体８〜15は、シース型温度計の先端か
ら溝端部までの距離d2を１mmから40mmに変化させ、他の
条件を等しくしたものである。なお、試験体５は、シー
ス型温度計の先端と溝端部との間隔d2が70mmに相当す
る。それらの結果を表２および図６に示す。

【００３７】図６は、3000rpmから制動をかけたときの
検出温度とシース型温度計の先端から溝端部までの距離
との関係を示す図である。同図から明からように、シー
ス型温度計の先端から溝端部までの距離d2が長くなると
検出温度が低下するが、５mmまでは許容できる。しか
し、d2を０（零、シース型温度計が溝端部に接触）とし
た状態では、検出温度は120℃と低くなる。

【００３８】試験体16〜20は、シース型温度計と溝側壁
との間隔d1を５mmから１mmに変化させ、他の条件を等し
くしたものである。なお、試験体13は、シース型温度計
と溝側壁との間隔d1が６mmに相当する。それらの結果を
表２および図７に示す。

【００３９】図７は、3000rpmから制動をかけたときの
検出温度とシース型温度計から溝側壁までの間隔との関
係を示す図である。同図から明からように、シース型温
度計と溝側壁の間隔d1が大きくなると検出温度が低下す
るが、２mmまでは許容できる。しかし、d1を０（零、シ
ース型温度計が溝側壁部に接触）とした状態では、検出
温度は135℃と低くなる。

【００４０】試験体21〜27は、黒色化する長さを２mmか
ら20mmに変化させ、他の条件を等しくしたものである。
なお、試験体18は、黒色化をしないものに相当する。そ
れらの結果を表２および図８に示す。

【００４１】図８は、3000rpmから制動をかけたときの
検出温度とシース型温度計と黒色化した長さとの関係を
示す図である。同図から明からように、黒色化した長さ
は、５mm以上とすればよい。

【００４２】(3)温度検出部周辺の雰囲気を流動させな
いことについて：温度検出部周辺の雰囲気を流動させな
いための手段は、前述のフードを有するシース型温度計
と、シース型温度計の溝への取り付け方法とによって得
られる。

【００４３】試験体28は、フードの有無を調べるための
ものである。試験体28を試験体18と比較すると、雰囲気
温度が10℃で2200rpmから制動をかけた場合、フードを
設けることにより218℃から255℃（差が37℃）に高くな
り、3000rpmでは198℃から235℃（差が37℃）に高くな
る。一方、雰囲気温度が40℃に上昇すると、フードを設
けることによる変化は、3000rpmでは222℃から254℃
（差が32℃）となり、雰囲気温度が10℃の場合に比べ差
が小さくなる。また、雰囲気温度の上昇に伴う検出温度
の差は、フードのある場合には19℃であるが、フードの
ない場合には24℃とある場合に比べて大きくなる。

【００４４】図９は、検出温度に及ぼすフードの影響を
示す図である。同図から明らかなように、いずれの場合
もフードを設けた方が検出温度が高い。

【００４５】試験体29〜31は、好ましい溝形状としたも
のである。なかでも試験体31は、フードを設け、好まし
い溝形状とした最良の温度検出装置である。

【００４６】図10は、検出温度に及ぼす外気温の影響を
示す図である。この図は、表２からフードの有無、溝形
状のことなる試験体の一例を示すものである。同図から
明らかなように、外気温の上昇に伴う検出温度の上昇量
がフードを設けた方が小さい。即ち、フードを設けると
外気温度の変化の影響を少なくできることを示してい
る。また、溝形状を最適化することによっても外気温度
の変化の影響を少なくできることを示している。

【００４７】

【発明の効果】本発明の温度検出装置は、検出部を覆う
フードを取り付けたので、ローターの回転および自動車
の走行による雰囲気の流動が軽減され、シース型温度計
の検出温度が高く、しかも検出時間遅れが短縮される。
本発明の温度検出装置を取り付けたリターダは、制動の
オン、オフの設定温度を高めることができるので、制動
オンの時間を従来よりも長くすることができる。また、
温度検出精度がよくなり、永久磁石の寿命を長くでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の温度検出装置を示す図であり、(a)は
縦断面図、(b)は平面図である。

【図２】永久磁石を使用したリターダの一例を示す図で
あり、(a)は回転軸を縦断する断面図、(b)は回転軸方向
から見た平面図である。

【図３】永久磁石の配置を模式的に示す図であり、(a)
は制動オフの状態、(b)は制動オンの状態を示す図であ
る。

【図４】シース型温度計と溝との関係を説明するための
図である。

【図５】3000rpmから制動をかけたときのシース型温度
計が検出する温度とシース型温度計の差し込み長さとの
関係を示す図である。

【図６】3000rpmから制動をかけたときの検出温度とシ
ース型温度計の先端から溝端部までの距離との関係を示
す図である。

【図７】3000rpmから制動をかけたときの検出温度とシ
ース型温度計から溝側壁までの間隔との関係を示す図で
ある。

【図８】3000rpmから制動をかけたときの検出温度とシ
ース型温度計と黒色化した長さとの関係を示す図であ
る。

【図９】検出温度に及ぼすフードの影響を示す図であ
る。

【図１０】検出温度に及ぼす外気温の影響を示す図であ
る。

【符号の説明】

１．回転軸２．フランジ３．ホイール４．
スポーク 4a．緩衝機構５．円筒部６．フィン 7,7a．
永久磁石 8,8a．ヨーク９．ポールピース 10．枠体 1
1．枠カバー 12．枠体支持具 13．ナット 14．トランスミッシ
ョンケース 15．熱電対 16．保護管 17．フード 18．止め
ねじ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フードがローターの円筒部材側面に近接し
て永久磁石を収納するステータの側面に取り付けられ、
そのフードを貫通してシース型温度計がステータの円周
部に挿入されていることを特徴とする渦電流式減速装置
の温度検出装置。
【請求項２】上記のシース型温度計の先端部をステータ
の円周部に設けられた溝に、その溝の底面および側壁面
に接触することなく挿入することを特徴とする請求項１
に記載の温度検出装置の取り付け方法。
【請求項３】シース型温度計をフードに固定し、そのフ
ードを渦電流式減速装置のステータ側面部に取り付け、
温度検出部をステータの円周部に設けた溝の中に溝の底
面および側壁面に接触させることなく挿入し、温度検出
部周辺の雰囲気を流動させることなくローター円筒部材
の温度を検出することを特徴とする渦電流式減速装置の
温度検出方法。