(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦電流式減速装置の製造方法であって、
前記減速装置は、
回転軸に固定される円筒状のロータと、
前記ロータの内周面と隙間を空けて対向し、前記回転軸回りに配列される複数の永久磁石と、
前記隙間に設けられ、前記回転軸回りに配列される複数のポールピースと、
前記永久磁石を保持する磁石保持リングと、
前記磁石保持リングを前記回転軸回りに回転可能に支持するとともに、前記ポールピースを支持するステータと、
前記ステータに取り付けられ、前記磁石保持リングを駆動して前記ポールピースに対する前記永久磁石の位置を切り替えるエアシリンダと、を備え、
前記製造方法は、
前記ロータの内周面に形成する銅めっき層の厚みについて、制動トルクの大きさに応じた複数の銅めっき厚みを設定する工程と、
前記ロータの厚み及び前記エアシリンダの種別について、制動持続時間の長さに応じた複数のロータ厚み及びシリンダ種別を設定する工程と、
前記減速装置に要求される制動トルク及び制動持続時間に基づき、前記銅めっき厚み、前記ロータ厚み及び前記シリンダ種別の組み合わせを選定する工程と、
選定した組み合わせに適合するロータ及びエアシリンダを準備し、前記減速装置を組み立てる工程と、を含む、渦電流式減速装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の渦電流式減速装置の製造方法であって、
設定される複数の銅めっき厚みはゼロを含む３種類であり、
設定される複数のロータ厚みは２種類であり、
設定される複数のシリンダ種別は１段エアシリンダ及び２段エアシリンダの２種類である、渦電流式減速装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラック、バス等の車両に補助ブレーキとして搭載される減速装置に関し、特に、制動力を発生させるために永久磁石（以下、単に「磁石」ともいう）を用いた渦電流式減速装置（以下、単に「減速装置」ともいう）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
市場に出回る渦電流式減速装置の多くは、円筒状の制動部材を備える。この制動部材は、車両の回転軸に固定されるロータである。磁石は、ロータの内側で回転軸回りに配列され、ステータによって支持される。制動時、磁石からの磁束がロータに達し、ロータの内周面に渦電流が発生する。これにより、回転軸と一体で回転するロータに制動トルクが発生し、回転軸の回転速度が次第に減少する。
【０００３】
制動と非制動の切替えは、エアシリンダによって行われる。ここで、厳密には、磁石は、ロータと同心状の磁石保持リングに保持される。磁石保持リングは、車両の非回転部に固定されるステータに支持される。磁石保持リングは回転軸回りに回転可能である。磁石保持リングの側面からはレバーが突出する。そのレバーに、リンク機構を介して、エアシリンダのピストンロッドが接続される。エアシリンダはステータに取り付けられる。また、ロータの内周面と磁石との隙間には、ポールピースが回転軸回りに配列される。ポールピースはステータに支持される。エアシリンダの作動により、ピストンロッドが進退し、磁石保持リングが回転する。これにより、ポールピースに対する磁石の位置が切り替わり、制動と非制動が切り替わる。
【０００４】
制動トルクの向上を図る場合、ロータの内周面に銅めっき層を形成する。ロータの内周面に発生する渦電流が大きくなるからである。また、磁石自体の磁力を増すことによっても、制動トルクが向上する。
【０００５】
制動トルクの発生に伴い、ロータは発熱する。そのため、長時間にわたって制動が継続すると、ロータの温度が著しく上昇する。ロータの過剰な温度上昇は、ロータの熱変形を招くため、回避する必要がある。
【０００６】
ロータの過剰な温度上昇の回避を図る場合、ロータの厚みを厚くする。ロータ自体の熱容量が大きくなり、制動持続時間が長くても、ロータの温度上昇が抑制されるからである。また、磁石自体の磁力を減らすことによっても、ロータの過剰な温度上昇を回避できる。制動トルクが抑えられる反面、それに伴ってロータの発熱が抑えられるからである。
【０００７】
また、エアシリンダの種別を変更することによっても、ロータの過剰な温度上昇を回避できる。例えば、エアシリンダとして、ピストンロッドの進退を２段階で行える２段エアシリンダを採用する。２段エアシリンダの採用により、制動時、ポールピースに対する磁石の位置を、最大制動トルクが発生する位置と、その約半分の制動トルクが発生する位置に切り替えることができる。必要に応じ、ポールピースに対する磁石の位置を、最大制動トルクの約半分の制動トルクが発生する位置に切り替えれば、制動持続時間が長くても、ロータの温度上昇が抑制される。
【０００８】
以上の減速装置の構成は、例えば、国際公開ＷＯ２０１４／１２６０８７号パンフレット（特許文献１）、特開平９−１７２７７０号公報（特許文献２）等に開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１４／１２６０８７号パンフレット
【特許文献２】特開平９−１７２７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来、減速装置を受注して生産するにあたり、減速装置の設計は、要求される仕様（例：制動トルク、制動持続時間等）に応じ、都度、数多くの設計パラメータを考慮しながら、専用品として行っている。そのため、受注の度に過大な設計負担を強いられるばかりか、設計に要する時間が長くなり、コストの上昇が避けられない。
【００１１】
本発明の目的は、設計時間を大幅に削減でき、コストを低減できる渦電流式減速装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態による製造方法は、下記の渦電流式減速装置を製造対象とする。減速装置は、ロータと、複数の永久磁石と、複数のポールピースと、磁石保持リングと、ステータと、エアシリンダと、を備える。ロータは円筒状であり、回転軸に固定される。磁石は、ロータの内周面と隙間を空けて対向し、回転軸回りに配列される。ポールピースは、ロータの内周面と磁石との隙間に設けられ、回転軸回りに配列される。磁石保持リングは、磁石を保持する。ステータは、磁石保持リングを回転軸回りに回転可能に支持するとともに、ポールピースを支持する。エアシリンダは、ステータに取り付けられ、磁石保持リングを駆動してポールピースに対する磁石の位置を切り替える。
【００１３】
上記減速装置の製造方法は、下記の工程を含む：
ロータの内周面に形成する銅めっき層の厚みについて、制動トルクの大きさに応じた複数の銅めっき厚みを設定する工程と、
ロータの厚み及びエアシリンダの種別について、制動持続時間の長さに応じた複数のロータ厚み及びシリンダ種別を設定する工程と、
減速装置に要求される制動トルク及び制動持続時間に基づき、銅めっき厚み、ロータ厚み及びシリンダ種別の組み合わせを選定する工程と、
選定した組み合わせに適合するロータ及びエアシリンダを準備し、減速装置を組み立てる工程。
【００１４】
上記の製造方法は以下の構成を採用することができる。設定される複数の銅めっき厚みはゼロを含む３種類である。設定される複数のロータ厚みは２種類である。設定される複数のシリンダ種別は１段エアシリンダ及び２段エアシリンダの２種類である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の減速装置の製造方法によれば、設計時間を大幅に短縮でき、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施形態の製造方法において製造対象とする減速装置を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１に示す減速装置における磁石の配列を示す斜視図である。
【図３】図３は、図１に示す減速装置による非制動時の磁気回路を示す横断面図である。
【図４】図４は、図１に示す減速装置による制動時の磁気回路を示す横断面図であって、最大制動トルクが発生する状態を示す。
【図５】図５は、図１に示す減速装置による制動時の磁気回路を示す横断面図であって、最大制動トルクの約半分の制動トルクが発生する状態を示す。
【図６】図６は、本実施形態の製造方法によって製造される減速装置の特性をまとめた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の渦電流式減速装置の製造方法について、その実施形態を詳述する。
【００１８】
［渦電流式減速装置の構成］
図１は、本実施形態の製造方法において製造対象とする減速装置を模式的に示す縦断面図である。図２は、図１に示す減速装置における磁石の配列を示す斜視図である。図３は、図１に示す減速装置による非制動時の磁気回路を示す横断面図である。図４及び図５は、図１に示す減速装置による制動時の磁気回路を示す横断面図である。これらの図のうち、図４は、最大制動トルクが発生する状態を示し、図５は、最大制動トルクの約半分の制動トルクが発生する状態を示す。図３〜図５に示す状態のうち、図５に示す状態は、制動と非制動を切り替えるエアシリンダとして２段エアシリンダを用いた場合に現れる。ここで、縦断面とは回転軸に沿った断面である。横断面とは回転軸に直交した断面である。
【００１９】
図１に示すように、減速装置は、円筒状のロータ１と、このロータ１の内側に配設された円筒状の磁石保持リング２と、を備える。ロータ１は、制動トルクが付与される制動部材に相当する。ロータ１は、車両の回転軸１０（例：プロペラシャフト、ドライブシャフト等）にロータ支持部材６を介して固定される。これにより、ロータ１は回転軸１０と一体で回転する。ロータ１の外周面には、放熱フィン１ａが設けられる。この放熱フィン１ａは、ロータ１自体を冷却する役割を担う。
【００２０】
磁石保持リング２は、ロータ１と対を成し、ロータ１と同心状に配設される。磁石保持リング２は、ステータ７を介し、回転軸１０回りに回転可能に支持される。ステータ７は、車両の非回転部１１（例：トランスミッションカバー）に固定される。
【００２１】
図１及び図２に示すように、磁石保持リング２の外周面には、複数の永久磁石３が固定される。磁石３は、ロータ１の内周面１ｂと隙間を空けて対向し、回転軸１０を中心とする円周方向にわたり配列される。つまり、磁石３は、磁石保持リング２に保持されて、回転軸１０回りに配列される。これらの磁石３の磁極（Ｎ極、Ｓ極）の配置は、回転軸１０を中心とする径方向であって、円周方向に隣接する磁石３同士で交互に異なる（図２参照）。磁石保持リング２の材質は、強磁性材料（例：炭素鋼、鋳鉄等）である。
【００２２】
図１、及び図３〜図５に示すように、ロータ１の内周面１ｂと磁石３との隙間には、複数の強磁性体のポールピース４が設けられる。ポールピース４は、回転軸１０を中心とする円周方向にわたり配列される。これらのポールピース４の配置角度は、磁石３の配置角度と一致する。ポールピース４は、各々の両側部をポールピース保持リング５によって保持される。ポールピース保持リング５は、ステータ７に固定される。つまり、ポールピース４は、ステータ７に支持されて、回転軸１０回りに配列される。
【００２３】
図１に示すように、磁石保持リング２の側面からはレバー２ａが突出する。そのレバー２ａに、図示しないリンク機構を介して、図示しないエアシリンダのピストンロッドが接続される。エアシリンダはステータ７に取り付けられる。エアシリンダは圧縮空気を駆動源とし、制動と非制動を切り替える役割を担う。エアシリンダとしては１段エアシリンダ又は２段エアシリンダが用いられる。１段エアシリンダは、ピストンロッドの進退を単に１段階で行うものである。２段エアシリンダは、ピストンロッドの進退を２段階で行えるものである。つまり、２段エアシリンダでは、ピストンロッドの進退を途中で止めることができる。
【００２４】
制動と非制動の切替えの際、エアシリンダの作動により、ピストンロッドが進退し、磁石保持リング２及び磁石３が一体で回転軸１０回りに回転する。これにより、ポールピース４に対する磁石３の位置は、以下の状態を取る。非制動時、図３に示すように、ポールピース４が隣接する磁石３同士を均等に跨ぐ。制動時、図４に示すように、ポールピース４が磁石３に完全に重なる。これらの状態は、１段エアシリンダを採用した場合と、２段エアシリンダを採用した場合に共通である。図４に示す制動時の状態では、最大制動トルクが発生する。以下、この状態を「完全制動」ともいう。更に、２段エアシリンダを採用した場合の制動時、図５に示すように、ポールピース４が隣接する磁石３同士を不均等に跨ぎつつ、ポールピース４が一方の磁石３に広範に重なる。図５に示す制動時の状態では、最大制動トルクの約半分の制動トルクが発生する。以下、この状態を「抑制制動」ともいう。
【００２５】
具体的には、非制動時、図３に示すように、磁石３からの磁束は、次のような状況になる。互いに隣接する磁石３のうちの一方の磁石３のＮ極から出た磁束は、ポールピース４を通じた後、他方の磁石３のＳ極に達する。他方の磁石３のＮ極から出た磁束は、磁石保持リング２を通じて一方の磁石３のＳ極に達する。つまり、磁石３とロータ１との間に磁気回路は発生しない。この場合、回転軸１０と一体で回転するロータ１に制動トルクは発生しない。
【００２６】
完全制動時には、非制動時の状態から磁石保持リング２を磁石３の配置角度の半分ほど回転させる。これにより、図４に示すように、ポールピース４が磁石３に完全に重なる。この場合、磁石３からの磁束は、次のような状況になる。
【００２７】
互いに隣接する磁石３のうちの一方の磁石３のＮ極から出た磁束は、ポールピース４を貫き、ロータ１に達する。ロータ１に達した磁束は、他方の磁石３のＳ極にポールピース４を通じて達する。他方の磁石３のＮ極から出た磁束は、磁石保持リング２を通じて一方の磁石３のＳ極に達する。つまり、円周方向に隣接する磁石３同士、磁石保持リング２、ポールピース４、及びロータ１との間に、磁石３による磁気回路が形成される。このような磁気回路が、円周方向の全域にわたり、交互にその磁束の向きを逆向きにして形成される。この場合、回転軸１０と一体で回転するロータ１に回転方向と逆向きの最大制動トルクが発生する。
【００２８】
抑制制動時には、非制動時の状態から磁石保持リング２を磁石３の配置角度の約１／４ほど回転させる。これにより、図５に示すように、ポールピース４が隣接する磁石３同士を不均等に跨ぎつつ、ポールピース４が一方の磁石３に広範に重なる。この場合、磁石３による磁気回路の大半は、完全制動時と同様になる。ただし、磁石３からの磁束の一部は、非制動時と同様に、ロータ１に達しない。そのため、磁石３からロータ１に達する磁束は、完全制動時よりも少なくなる。したがって、抑制制動時に発生する制動トルクは、完全制動時に発生する最大制動トルクの約半分になる。
【００２９】
ロータ１の材質は、強磁性材料（例：炭素鋼、鋳鉄等）である。ロータ１の内周面１ｂに導電率の高い銅めっき層が形成されてもよい。ロータ１の内周面１ｂに銅めっき層が形成されると、制動時に、ロータ１の内周面１ｂに発生する渦電流が大きくなる。これにより、制動トルクの向上を図ることができる。
【００３０】
［渦電流式減速装置の製造方法］
本実施形態による上記減速装置の製造方法は、第１設定工程、第２設定工程、選定工程及び組立工程を含む。第１設定工程は、ロータの内周面に形成する銅めっき層の厚みについて、制動トルクの大きさに応じた複数の銅めっき厚みを設定する。第２設定工程は、ロータの厚み及びエアシリンダの種別について、制動持続時間の長さに応じた複数のロータ厚み及びシリンダ種別を設定する。選定工程は、減速装置に要求される制動トルク及び制動持続時間に基づき、第１設定工程及び第２設定工程で設定した銅めっき厚み、ロータ厚み及びシリンダ種別の組み合わせを選定する。組立工程は、選定工程で選定した組み合わせに適合するロータ及びエアシリンダを準備し、減速装置を組み立てる。
【００３１】
要するに、本実施形態の製造方法では、いわゆるモジュール化を導入して上記の減速装置を製造する。つまり、減速装置を幾つかのモジュールに要素分割し、要求される仕様に応じた減速装置を製造する。モジュールは、ステータ７（磁石３、磁石保持リング２、ポールピース４、及びポールピース保持リング５を含む）、ロータ１、及びエアシリンダの３つである。
【００３２】
図６は、本実施形態の製造方法によって製造される減速装置の特性をまとめた図である。本実施形態では、図６に示すように、減速装置は、性能の異なる１２のモデルにクラス分けされる。これらのモデル１〜モデル１２は、制動トルク（最大制動トルク）の大きさによって３つのランクに分けられる。つまり、モデル１〜モデル４の４つは、低位の制動トルクを発現する。モデル５〜モデル８の４つは、中位の制動トルクを発現する。モデル９〜モデル１２の４つは、高位の制動トルクを発現する。更に、モデル１〜モデル４の４つ、モデル５〜モデル８の４つ、及びモデル９〜モデル１２の４つは、それぞれ、制動持続時間によって分類される。例えば、モデル１〜モデル４のうち、モデル１の制動持続時間が最も短く、モデル４の制動持続時間が最も長い。これらのモデル１〜モデル１２は、要求される仕様に応じ、モジュールとしてのステータ、ロータ及びエアシリンダを組み合わせて製造される。
【００３３】
ステータモジュールは１種類に標準化されたものである。つまり、ステータ本体、磁石、磁石保持リング、ポールピース、及びポールピース保持リングの構成は共通する。
【００３４】
ロータモジュールは、ロータの内周面に形成される銅めっき層の厚み、及びロータの厚みによって、モデル１〜モデル１２に対応する１２種類に標準化されたものである。ここで、その銅めっき厚みは、ゼロを含む３種類である。つまり、銅めっき厚みは、銅めっき層が形成されないゼロのもの、薄いもの及び厚いものの３種類である。そのロータ厚みは、ロータの径方向の厚みであり、２種類である。つまり、ロータ厚みは、標準のもの及び標準より厚いものの２種類である。
【００３５】
エアシリンダモジュールは、エアシリンダの種別によって２種類に標準化されたものである。そのシリンダ種別は、１段シリンダ及び２段シリンダの２種類である。
【００３６】
３種類の銅めっき厚みは、第１設定工程において設定される。その設定は制動トルクの大きさによる。例えば、銅めっき層が形成されたロータによる制動トルクは、銅めっき層が形成されないロータによる制動トルクよりも高くなる。また、銅めっき厚みが厚くなるほど、制動トルクは高くなり、ピークトルクの発生回転数も低回転域に移動する。
【００３７】
２種類のロータ厚み、及び２種類のシリンダ種別は、第２設定工程において設定される。それらの設定は制動持続時間の長さによる。例えば、ロータ厚みが厚くなるほど、ロータ自体の熱容量が大きくなる。ロータ自体の熱容量が大きくなるほど、制動時にロータの温度上昇が小さくなる。要するに、ロータ厚みが厚くなるほど、ロータの温度上昇が抑制されるため、制動持続時間を長くすることができる。また、２段シリンダを採用すると、例えば最大制動トルクの約半分の制動トルクが発生する抑制制動に切り替えることができる。つまり、２段シリンダを採用すると、抑制制動への切替えに伴ってロータの温度上昇が抑制されるため、制動持続時間を長くすることができる。
【００３８】
このように、第１及び第２設定工程において、複数の銅めっき厚み、ロータ厚み及びシリンダ種別をそれぞれ設定する。減速装置を受注した際、選定工程において、第１及び第２設定工程で設定した銅めっき厚み、ロータ厚み及びシリンダ種別の組み合わせを選定する。その選定は、減速装置に要求される制動トルク及び制動持続時間に基づく。これにより、要求される仕様に見合ったロータモジュールとエアシリンダモジュールを選定することができる。
【００３９】
そして、組立工程において、選定工程で選定した組み合わせに適合するロータモジュール及びエアシリンダモジュールを準備し、減速装置を組み立てる。これにより、要求される仕様に見合った減速装置を製造することができる。
【００４０】
このように本実施形態の製造方法によれば、モジュール化を導入するにより、受注ごとの過大な設計負担を強いられない。したがって、設計時間を大幅に短縮でき、製造コストを低減できる。
【００４１】
その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、銅めっき厚み、ロータ厚み及びシリンダ種別それぞれの種類の数は、複数である限り、特に限定しない。ただし、その数が多すぎると、管理が煩雑になる。そのため、上記の実施形態で設定した数が適切である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の製造方法は渦電流式減速装置の製造に有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１：ロータ、    １ａ：放熱フィン、    １ｂ：ロータの内周面、
２：磁石保持リング、    ２ａ：レバー、    ３：永久磁石、
４：ポールピース、    ５：ポールピース保持リング、
６：ロータ支持部材、    ７：ステータ、
１０：回転軸、    １１：非回転部
【図１】
0006515346.tif 000002
【図２】
0006515346.tif 000003
【図３】
0006515346.tif 000004
【図４】
0006515346.tif 000005
【図５】
0006515346.tif 000006
【図６】
0006515346.tif 000007