(57)【要約】【課題】制動効率の向上及び装置の小型化に寄与する渦電流式減速装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る渦電流式減速装置は、機関の回転軸に連結された制動部材と；制動時に前記制動部材の制動面に対して磁界を作用させる磁界発生部と；前記磁界発生部を前記制動部材の制動面に対して制動と非制動とをスイッチさせる機構と；前記磁界発生部材と前記制動面との間に配置された中間薄板部材とを備える。そして、前記中間薄板部材が、高熱伝導率及び軟磁性を有する構造とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の回転軸に連結された制動部材と；
制動時に前記制動部材の制動面に対して磁界を作用させる磁界発生部と；
前記磁界発生部を前記制動部材の制動面に対して制動と非制動とをスイッチさせる機構と；
前記磁界発生部材と前記制動面との間に配置された中間薄板部材とを備え、
前記中間薄板部材は、高熱伝導率及び軟磁性を有することを特徴とする渦電流式減速装置。
【請求項２】
前記中間薄板部材は、高熱伝導率を有する第１の部材と軟磁性の第２の部材とを貼り合わせた構造であることを特徴とする請求項１に記載の渦電流式減速装置。
【請求項３】
前記第１の部材が前記制動部材の制動面に対向し、前記第２の部材が前記磁界発生部側に配置されることを特徴とする請求項２に記載の渦電流式減速装置。
【請求項４】
前記第２の部材が前記制動部材の制動面に対向し、前記第１の部材が前記磁界発生部側に配置されることを特徴とする請求項２に記載の渦電流式減速装置。
【請求項５】
前記第１の部材を前記第２の部材の表裏両面に貼り合わせた構造であることを特徴とする請求項２に記載の渦電流式減速装置。
【請求項６】
前記第２の部材を前記第１の部材の表裏両面に貼り合わせた構造であることを特徴とする請求項２に記載の渦電流式減速装置。
【請求項７】
前記第１の部材は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、黄銅等の銅合金、マグネシウム、マグネシウム合金から選択される１つ又は２つ以上の混合材を主成分とすることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６に記載の渦電流式減速装置。
【請求項８】
前記第２の部材は、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼又は二相ステンレス鋼を主成分とすることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７に記載の渦電流式減速装置。
【請求項９】
前記制動部材は、前記機関の回転軸と一体に回転する制動ディスクであり、
前記磁界発生部は、複数の永久磁石と、当該永久磁石を保持する保持部材とを有し、
前記永久磁石及び保持部材を移動可能な状態で収容するケースを更に備え、
前記中間薄板部材は、前記制動ディスクの制動面に対向する前記ケースの端面に配置されるカバーであることを特徴とする請求項１に記載の渦電流式減速装置。
【請求項１０】
前記カバーは、高熱伝導率を有する第１の部材と軟磁性の第２の部材とを貼り合わせた構造であることを特徴とする請求項９に記載の渦電流式減速装置。
【請求項１１】
前記第１の部材が前記制動部材の制動面に対向し、前記第２の部材が前記永久磁石側に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の渦電流式減速装置。
【請求項１２】
前記第２の部材が前記制動部材の制動面に対向し、前記第１の部材が前記永久磁石側に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の渦電流式減速装置。
【請求項１３】
前記第１の部材を前記第２の部材の表裏両面に貼り合わせた構造であることを特徴とする請求項１０に記載の渦電流式減速装置。
【請求項１４】
前記第２の部材を前記第１の部材の表裏両面に貼り合わせた構造であることを特徴とする請求項１０に記載の渦電流式減速装置。
【請求項１５】
前記第１の部材は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、黄銅等の銅合金、マグネシウム、マグネシウム合金から選択される１つ又は２つ以上の混合材を主成分とすることを特徴とする請求項１０，１１，１２，１３又は１４に記載の渦電流式減速装置。
【請求項１６】
前記第２の部材は、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼又は二相ステンレス鋼を主成分とすることを特徴とする請求項１０，１１，１２，１３，１４又は１５に記載の渦電流式減速装置。
【請求項１７】
機関の回転軸に連結された制動ディスクと；制動時に前記制動部材の制動面に対して磁界を作用させる複数の永久磁石と；前記永久磁石を前記制動部材の制動面に対して接近、離間させる駆動機構とを備えた渦電流式減速装置に使用され、前記永久磁石を移動可能な状態で収容するケースにおいて、
少なくとも前記制動ディスクの制動面に対向する端部が、高熱伝導率及び軟磁性を有する部材で構成されることを特徴とする渦電流式減速装置用の磁石ケース。
【請求項１８】
前記部材は、高熱伝導率を有する第１の部材と軟磁性の第２の部材とを貼り合わせた構造であることを特徴とする請求項１７に記載の磁石ケース。
【請求項１９】
前記第１の部材が前記制動部材の制動面に対向し、前記第２の部材が前記永久磁石側に配置されることを特徴とする請求項１８に記載の磁石ケース。
【請求項２０】
前記第２の部材が前記制動部材の制動面に対向し、前記第１の部材が前記永久磁石側に配置されることを特徴とする請求項１８に記載の磁石ケース。
【請求項２１】
前記第１の部材を前記第２の部材の表裏両面に貼り合わせた構造であることを特徴とする請求項１８に記載の磁石ケース。
【請求項２２】
前記第２の部材を前記第１の部材の表裏両面に貼り合わせた構造であることを特徴とする請求項１８に記載の磁石ケース。
【請求項２３】
前記第１の部材は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、黄銅等の銅合金、マグネシウム、マグネシウム合金から選択される１つ又は２つ以上の混合材を主成分とすることを特徴とする請求項１７，１８，１９，２１又は２２に記載の磁石ケース。
【請求項２４】
前記第２の部材は、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼又は二相ステンレス鋼を主成分とすることを特徴とする請求項１７，１８，１９，２０，２１，２２又は２３に記載の磁石ケース。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、渦電流式減速装置に関し、特に、機関の回転軸に連結した制動ディスクに対して永久磁石を近接、離間させるタイプの渦電流式減速装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラック等の大型車両の補助ブレーキ等に使用される渦電流式減速装置には、いくつかのタイプがある。機関の回転軸に連結した制動部材の形状に着目すると、ディスク状の制動部材を採用するタイプ（ディスクタイプ）と、ドラム状の制動部材を採用するタイプに大別される。また、磁気を発生する構成に着目すると、永久磁石を用いたもの、電磁石を用いたもの、更には永久磁石と電磁石の両方を用いた所謂ハイブリッドタイプに大別される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
何れのタイプの渦電流式減速装置においても、制動効率の向上及び装置の小型が常に重要な課題となる。例えば、永久磁石を用いたディスクタイプの渦電流式減速装置においては、制動時に制動ディスクに接近する永久磁石の温度が上昇する。永久磁石の温度が上昇すると、磁石の磁力が低下し、制動効率が低下してしまう。逆に、磁石の温度上昇を抑制するために制動時の永久磁石と制動ディスクとの間隔を大きめにすると、磁力線の磁路長がながくなり、制動効率が低下してしまう。
【０００４】
また、非制動時に永久磁石を制動ディスクから待避されている状態で磁気漏れが発生し、制動ディスクに磁界が作用する場合がある。こうなると、非制動状態でありながら回転軸に微小な制動力が作用してしまう。これを回避するために、非制動時に永久磁石を制動ディスクから大きく引き離す構造を採ることが考えられる。しかし、この場合には、制動時・非制動時における永久磁石の移動ストロークが大きくなり、装置全体が大型化してしまう。
【０００５】
本発明は、上記のような状況に鑑みて成されたものであり、制動効率の向上及び装置の小型化に寄与する渦電流式減速装置を提供することを第１の目的とする。
【０００６】
また、制動効率の向上及び装置の小型化に寄与する渦電流式減速装置用の磁石ケースを提供することを第２の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る渦電流式減速装置は、機関の回転軸に連結された制動部材と；制動時に前記制動部材の制動面に対して磁界を作用させる磁界発生部と；前記磁界発生部を前記制動部材の制動面に対して制動と非制動とをスイッチさせる機構と；前記磁界発生部材と前記制動面との間に配置された中間薄板部材とを備える。そして、前記中間薄板部材が、高熱伝導率及び軟磁性を有する構造とする。
【０００８】
ここで、高熱伝導率とは、一般的な軟磁性材料が持つ熱伝導率よりも高い熱伝導率をいう。また、軟磁性とは、高い透磁率を持ちながら保持力が小さい磁性材料の性質をいい、一般的な非磁性材と永久磁石を除く殆どの磁性材料の性質でもある。また、中間薄板部材とは、制動時に磁界発生部材から出る磁束により当該薄板の軟磁性材内部に生じる磁気短絡回路の磁束が飽和する最大の厚さよりも薄い板厚を有する軟磁性材に、高熱伝導率材が少なくとも必要な熱伝導率を確保できるだけの厚さを有するものを積層したものをいう。
【０００９】
また、本発明の第２の態様に係る磁石ケースは、強磁性体からなり、機関の回転軸に連結された制動ディスクと；制動時に前記制動部材の制動面に対して磁界を作用させる複数の永久磁石と；前記永久磁石を前記制動部材の制動面に対して接近、離間させる駆動機構とを備えた渦電流式減速装置に使用され、前記永久磁石を移動可能な状態で収容するケースに適用される。そして、少なくとも前記制動ディスクの制動面に対向する端部が、高熱伝導率及び軟磁性を有する部材で構成される。
【００１０】
上述したように、本発明によれば、永久磁石等の磁界発生部材と制動部材との間に配置される中間薄板部材に熱伝導率の高い材料を用いているため、制動部材から発生する熱が中間薄板部材を介して外部に放熱され易くなる。その結果、磁石と制動部材との距離を短くすることができ、制動効率の向上に寄与することになる。
【００１１】
また、中間薄板部材の材質を軟磁性体としているため、非制動時に磁石から中間薄板部材を通して制動部材に到達する磁束量を低減することができる。これにより、磁気漏れ損失が問題とならない磁石と制動部材との距離が、非磁性材の中間薄板部材を使用した場合に比べ短くできる。その結果、永久磁石等の磁界発生部材を用いた場合に移動ストロークが短くなり、装置を小型化することが可能となる。なお、制動中においては、中間薄板部材に磁石が近接し、非制動時に比べ中間薄板部材の磁束密度は極端に大きくなるため、飽和磁束密度の小さい軟磁性の中間薄板部材では磁気短絡することがなく、非磁性体の中間薄板部材と比較して制動効率の低下は殆ど無い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてディスク状の制動部材に対して永久磁石を近接、離間させるタイプの渦電流式減速装置を一例に説明する。しかし、本発明の技術的思想は、制動部材の形状及び磁気発生部の方式等に限定されず、磁気発生部の温度上昇及び装置の小型が要求される種々のタイプの渦電流式減速装置に適用可能である。すなわち、ドラム状の制動部材を用い、あるいは、電磁石又は電磁石と永久磁石とを組み合わせた磁石等を磁気発生部として採用した渦電流式減速装置等にも適用可能である。
【００１３】
図１及び図２は、本発明の第１実施例に係るリターダの要部の構造を示す断面図であり、各々、図１が非制動状態、図２が制動状態を示す。本実施例に係る渦電流式減速装置（リターダ）は、機関の回転軸１に対して固定された強磁性体からなる制動ディスク２と；制動ディスク２の近傍に配置される制動ユニット（３〜７）とを備えている。
【００１４】
回転軸１は、例えば、大型車両（トラック）のプロペラシャフトに連結される。制動ディスク２は円盤（ディスク）状に成形され、中心部を回転軸１が貫通する格好で配置される。制動ユニットは、制動用の磁界を発生する複数の永久磁石６と；当該永久磁石６を保持するリング状又は円弧状の保持部材４と；これら永久磁石６及び保持部材４を収容するケース３と；保持部材４に連結され、永久磁石６を制動ディスク２に対して近接、離間移動させるための駆動機構（エアシリンダー）５と；ケース３の制動ディスク２側端部に配置されたカバー（中間薄板部材）７とを備えている。
【００１５】
制動ディスク２は強磁性体によって成形され、図の左側面が制動面として機能する。永久磁石６は、保持部材４の表面上に円周方向に所定間隔で複数配置される。カバー７は、熱伝導率が高く、且つ軟磁性の材料によって成形する。ここで、カバー７の熱伝導率としては、少なくとも１０Ｗ／（ｍ・ｋ）以上が適切であり、３０Ｗ／（ｍ・ｋ）以上がより好ましい。また、カバー７の磁性は、磁界強度１００００Ａ／ｍにおける微分透磁率より規定した真空に対する比透磁率（μｓ）で１０以上、１３０以下が好ましい。この値が１０より小さいと常磁性又は非磁性の領域となってしまい、１３０より大きい場合にはカバー７内にできる磁気短絡回路にまわる磁束が増加し、制動力の低下につながる。
【００１６】
カバー７は、プレスや鋳造加工によってケース（案内筒）３と一体で成形することも可能である。カバー７をケース３と別部材とする場合には、ビス止め、カシメ、圧入、接着、溶接などの方法によって、当該カバー７をケース３に対して固定することができる。また、カバー７の断面形状は、一様である必要はなく、磁石と対向しない部分を厚く成形したり、部分的にリブを設けて補強しても良い。
【００１７】
また，カバー７の厚さが厚いほど非制動時の磁気漏れ量は低減し、磁石６の温度上昇量も低減するが、磁石６とディスクとの距離が長くなるので、制動効率が低下する。従って，カバー７の厚さは、磁気漏れ抑制効果と磁石温度上昇抑制効果及び制動効率から最適値を決める。厚さの最適値は、カバー７の磁気的特性と熱伝導率だけでなく、磁石の温度特性によってもかわるので、これらを考慮して決定する。
【００１８】
ケース３は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、炭素鋼、鋳鉄、ステンレス鋼等の材質によって成形することが望ましい。
【００１９】
本実施例の渦電流式減速装置において、図１に示すように、非制動時には、永久磁石６が制動ディスク２から遠ざかる方向に移動（退避）する。本実施例においては、カバー７の材質を軟磁性体としているため、非制動時に磁石６からカバー７を通して制動ディスク２に到達する磁束量を低減することができる。これにより、磁気漏れ損失が問題とならない磁石と制動部材との距離が、非磁性材のカバーを使用した場合に比べ短くできる。その結果、永久磁石６の移動ストロークが短くなり、装置を小型化することが可能となる。
【００２０】
なお、制動中においては、カバー７が薄くて飽和磁束密度が小さいために、カバー７に磁石が近接し、磁束が大きくなり、カバー７内部で磁気短絡を生じても磁気短絡回路に回る磁束が非常に少ないので、非磁性体のカバーと比較して制動効率の低下は殆ど無い。
【００２１】
一方、制動時には、図２に示すように、永久磁石６が制動ディスク２に接近し、磁束を作用させる。ところで、制動時には制動ディスク２で発生した熱が永久磁石６側に伝わるが、本実施例においては、カバー７が熱伝導率の高い材質で成形されているため、図３に示すように、制動ディスク２で発生した熱は当該カバー７を介して外部に放熱され易くなる。このため、永久磁石６の温度上昇を低減するために、制動時の磁石６と制動ディスク２との間隔を必要以上に大きくする事態を回避でき、その結果、制動効率の向上を図ることが可能となる。
【００２２】
図４は、本発明の第２実施例に係るリターダの要部の構造を示す断面図であり、制動状態を示す。本実施例において、上述した各実施例と同一又は対応する構成要素については、同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２３】
本実施例においては、カバー７を熱伝導率が高い材料からなる第１部材７ａと、軟磁性の材料からなる第２部材７ｂを貼り合わせた構成（クラッド構造）としている。そして、第２部材７ｂを制動ディスク２側、第１部材７ａを永久磁石６側に配置している。ここで、第１部材７ａと第２部材７ｂの位置を反対とし、第１部材７ａを制動ディスク２側、第２部材７ｂを永久磁石６側に配置しても同様な効果が期待できる。
【００２４】
また、カバー７の熱膨張による変形を考慮し、熱伝導率の高い部材（７ａ）を軟磁性の部材（７ｂ）で挟み込む、あるいは、逆に軟磁性の部材（７ｂ）を熱伝導率の高い部材（７ａ）で挟み込む構造を採ることができる。このようなサンドイッチ構造にすれば、カバー７が熱膨張した場合にも一方向への偏った反り等の変形を抑制することができる。
【００２５】
第１部材７ａに使用される熱伝導率の高い材料としては、軟磁性材料よりも高い熱伝導率を有するアルミニウム、アルミニウム合金、銅、黄銅などの銅合金、マグネシウム、マグネシウム合金などがある。また、これらの材料を主成分として他の物質を添加することもできる。熱伝導率の最も望ましい値としては、１００Ｗ／（ｍ・ｋ）以上を有する程度である。
【００２６】
一方、第２部材７ｂに使用される軟磁性材としては、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼や、二相ステンレス鋼などがある。第２部材７ｂの磁界強度１００００Ａ／ｍにおける微分透磁率より規定した真空に対する比透磁率（μｓ）としては、１０≦μｓ≦１３０が望ましい。なお、一般にオーステナイト系ステンレス鋼は冷間加工を施していない場合、磁気的性質が悪い（透磁率が低い）ため、非磁性材料に分類される場合があるが、冷間加工を施すことにより、マルテンサイト相が誘起され、透磁率が高くなり、本発明でいう軟磁性材料となる。
【００２７】
要するに、本発明における軟磁性材料としては、オーステナイト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼であり、且つ比透磁率（μｓ）が１０≦μｓ≦１３０であるものが最も望ましい。なお、フェライト系ステンレス鋼においては、クロム（Ｃｒ）の含有量を調整することにより、上記のような望ましい比透磁率を得ることが可能である。
【００２８】
本実施例においても、第１の実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】
図５は、本発明の第３実施例に係るリターダの要部の構造を示す断面図であり、制動状態を示す。本実施例において、上述した各実施例と同一又は対応する構成要素については、同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３０】
本実施例は、図４に示した第２実施例の応用であり、カバー７をクラッド構造ではなく、全く別の２つの独立した部材によって構成する。そして、永久磁石６側の第２部材７ｂをケース３に対して固定した後に、制動ディスク２側の第１部材を第２部材７ｂの上から覆うように固定する。特性の異なる第１部材７ａ及び第２部材７ｂを全く別の部材とすることにより、装置の使用条件や状況に応じて種々の組み合わせを選択することが可能となる。
【００３１】
また、カバー７の熱膨張による変形を考慮し、熱伝導率の高い部材（７ａ）を軟磁性の部材（７ｂ）で挟み込む、あるいは、逆に軟磁性の部材（７ｂ）を熱伝導率の高い部材（７ａ）で挟み込む構造を採ることができる。このようなサンドイッチ構造にすれば、カバー７が熱膨張した場合にも一方向への偏った反り等の変形を抑制することができる。
【００３２】
図６は、本発明の第４実施例に係るリターダの要部の構造を示す断面図であり、制動状態を示す。また、図７は、図６におけるＡ−Ａ方向の断面の一部を示す。本実施例において、上述した各実施例と同一又は対応する構成要素については、同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３３】
本実施例においては、軟磁性の第２部材７ｂを永久磁石６と対向しないように部分的に配置し、非磁性（高熱伝導率）の第１部材のみが永久磁石６に対向する構成としている。本実施例によれば、磁石６と制動ディスク２との距離を短くすることができ、一層制動効率が高くなる。なお、非制動時の磁気漏れに関しては、軟磁性の第２部材７ｂの厚さを厚くすることにより、対応することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施例（実施形態、実施態様）について説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇において変更可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施例に係るリターダの要部の構造を示す断面図であり、非制動状態を示す。
【図２】図２は、本発明の第１実施例に係るリターダの要部の構造を示す断面図であり、制動状態を示す。
【図３】図３は、第１実施例に係るリターダの制動時の放熱状態を示す説明図（断面図）である。
【図４】図４は、本発明の第２実施例に係るリターダの要部の構造を示す断面図であり、制動状態を示す。
【図５】図５は、本発明の第３実施例に係るリターダの要部の構造を示す断面図であり、制動状態を示す。
【図６】図６は、本発明の第４実施例に係るリターダの要部の構造を示す断面図であり、制動状態を示す。
【図７】図７は、図６におけるＡ−Ａ方向の断面の一部を示す。
【符号の説明】
１      回転軸
２      制動ディスク（制動部材）
３      ケース（案内筒）
４      磁石保持部材
５      磁石駆動機構
６      永久磁石
７      カバー（中間薄板部材）
７ａ      第１部材（高熱伝導率材料）
７ｂ      第２部材（軟磁性材）
【図１】
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【図２】
2004336850.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004336850.tif 000007
【図６】
2004336850.tif 000008
【図７】
2004336850.tif 000009