(57)【要約】【課題】非制動時への切り換えに要する動力を低減し、機器のコンパクト化を図り、小型、軽量型の渦電流減速装置を提供する。【解決手段】回転軸に取り付けられた制動部材と、隣接する磁極が互いに逆向きに配置された複数の永久磁石とを有する渦電流減速装置であって、永久磁石を制動ディスクに対して角度±αに傾けたり、または永久磁石の後退方向を制動ディスクと直交する回転軸方向に対し角度±αに傾け、さらに永久磁石を旋回可能にしたことを特徴とする小型、軽量型の渦電流減速装置である。【選択図】図１
2004072926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に取り付けられた制動部材と、隣接する磁極が互いに逆向きに配置された複数の永久磁石とを有する渦電流減速装置であって、前記永久磁石と前記制動部材とは少なくとも前記回転軸の軸心を通る放射状の断面で、相対的に平行に保持され、前記永久磁石は制動部材の垂直軸方向に対し、該垂直軸となす角度が下記（１）式を満足する角度±αである移動軸で近づく方向と離れる方向とに移動可能な移動手段を備えたことを特徴とする渦電流減速装置。
０°＜　α　＜９０°　　　・・・　　（１）
【請求項２】
回転軸に取り付けられた制動部材と、隣接する磁極が互いに逆向きに配置された複数の永久磁石とを有する渦電流減速装置であって、前記永久磁石と前記制動部材とは少なくとも前記回転軸の軸心を通る放射状の断面で、相対的に平行に保持され、前記永久磁石は、前記回転軸のまわりで旋回しながら前記回転軸方向に、近づく方向と離れる方向とに移動可能な移動手段を備えたことを特徴とする渦電流減速装置。
【請求項３】
前記旋回は、前記回転軸の軸心を中心にしてなされることを特徴とする請求項２に記載の渦電流減速装置。
【請求項４】
前記制動部材は、ディスクであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の渦電流減速装置。
【請求項５】
前記制動部材は、その少なくとも一部が前記回転軸に直交する平面に対して、該平面となす角度が下記（１）式で満足する角度±αである面を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の渦電流減速装置。
０°＜　α　＜９０°　　　・・・　　（１）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に用いられる主ブレーキを補助するディスクタイプの渦電流減速装置に関し、さらに詳しくはシンプルな構造設計で簡易構造からなり、車両への搭載性及び経済性に優れ、小型、軽量にすることができる渦電流減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トラックやバス等の自動車用の制動装置には、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他に長い坂道の降坂等において安定した減速を行い、さらにフットブレーキのベーパーロック現象や焼損を防止するために、渦電流減速装置が使用されている。
【０００３】
従来からある渦電流減速装置の一つには、永久磁石を用いて回転しながら対向する導体内に渦電流を生じさせ、ローレンツ力により回転に制動をかける方式がある。本方式は一般的なので図示はしないが、通常、永久磁石を納め内部で永久磁石がスイッチング位置に動けるように構成される案内筒と、案内筒の外側で車体の回転軸に接続されているローター部分とから構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
永久磁石を制動部材に対向させて配置した渦電流減速装置では、制動時には保持体を制動部材に近づける方向に移動させ、永久磁石を制動部材に対向して近接させるようにする。一方、非制動時には保持体を離れる方向に移動させて、永久磁石と制動部材との距離をある程度引き離す必要がある。
【０００５】
例えば、制動部材がディスクである場合、この保持体を離れる方向に移動させる最短距離はディスクの垂直軸方向へ引き離すことになるが、その方向への移動は永久磁石を垂直方向に離すこととなり、引き離しのための動力が非常に大きなものとなる。
【０００６】
本発明は、この制動時から非制動時への切り替えに際し、永久磁石を制動部材から切り離すために必要とされる動力を低減し、これに要するシリンダー等の機器のコンパクト化を図り、小型、軽量型の渦電流減速装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の小型、軽量型の渦電流減速装置を要旨としている。
【０００８】
すなわち、回転軸に取り付けられた制動部材と、隣接する磁極が互いに逆向きに配置された複数の永久磁石とを有する渦電流減速装置であって、前記永久磁石と前記制動部材とは少なくとも前記回転軸の軸心を通る放射状の断面で、相対的に平行に保持され、前記永久磁石は制動部材の垂直軸方向に対し、該垂直軸となす角度が下記（１）式を満足する角度±αである移動軸で近づく方向と離れる方向とに移動可能な移動手段を備えたことを特徴とする渦電流減速装置である。
【０００９】
０°＜　α　＜９０°　　　・・・　　（１）
別の発明としては、回転軸に取り付けられた制動部材と、隣接する磁極が互いに逆向きに配置された複数の永久磁石とを有する渦電流減速装置であって、前記永久磁石と前記制動部材とは少なくとも前記回転軸の軸心を通る放射状の断面で、相対的に平行に保持され、前記永久磁石は、前記回転軸のまわりで旋回しながら前記回転軸方向に、近づく方向と離れる方向とに移動可能な移動手段を備えたことを特徴とする渦電流減速装置である。
【００１０】
この別発明の望ましい態様は、前記旋回が、前記回転軸の軸心を中心にしてなされることを特徴とし、それにより回転軸を中心として重量バランスがよく、信頼性が高く安定した渦電流減速装置が得られる。
【００１１】
本発明の渦電流減速装置の一例として望ましくは、制動部材がディスクであり、またその制動部材の少なくとも一部が前記回転軸に直交する平面に対して、この平面となす角度が０°＜α＜９０°である曲面または平面を備えたことを特徴としている。
【００１２】
また別の一例として望ましくは、回転軸に取り付けられた制動ディスクと、非回転部分に支持されて前記制動ディスクに隣り合って配置された案内筒と、この案内筒の内部に収容され、前記制動ディスクの回転軸方向に移動可能な保持リングと、この保持リングの周方向に隣接する磁極が互いに逆向きに配した複数の永久磁石とを設け、前記永久磁石を回転軸方向に移動自在とした渦電流減速装置であって、前記永久磁石は保持リングによって回転軸方向に対し、下記（１）式を満足する角度±αで傾けて保持されており、永久磁石と対向する案内筒の端面は前記制動ディスクとも対向して構成されていることを特徴としている。
【００１３】
０°＜　α　＜９０°　　　・・・　　（１）
加えて、別の一例として望ましくは、回転軸に取り付けられた制動ディスクと、非回転部分に支持されて前記制動ディスクに隣り合って配置された案内筒と、この案内筒の内部に収容され、前後進の移動可能な保持リングと、この保持リングの周方向に前記制動ディスクに対向して、隣接する磁極が互いに逆向きに配した複数の永久磁石とを設け、前記永久磁石を前記制動ディスクに対向させて移動自在とした渦電流減速装置であって、前記保持リングは前記制動ディスクの回転軸方向に対し、下記（１）式を満足する角度±αで傾けて移動可能であることを特徴としている。
【００１４】
０°＜　α　＜９０°　　　・・・　　（１）
さらに、別の一例としては、回転軸に取り付けられた制動ディスクと、非回転部分に支持されて前記制動ディスクに隣り合って配置された案内筒と、この案内筒の内部に収容され、前後進の移動可能な保持リングと、この保持リングの周方向に前記制動ディスクに対向して、隣接する磁極が互いに逆向きに配した複数の永久磁石とを設け、前記永久磁石を前記制動ディスクに対向させて旋回させながら移動自在とした渦電流減速装置であって、旋回させた場合に前記保持リングに配した永久磁石の回転軸方向の移動量Ｌ１と周方向への移動量Ｌ２とが最大の値を取るような平面上で、このＬ１とＬ２から角度αを下記（２）式で定義した場合に、前記保持リングは前記回転軸方向に対し、下記（１）式を満足する角度±αで傾けて移動可能であることを特徴としている。
【００１５】
０°＜　α　＜９０°　　　・・・　　（１）
ｔａｎα　＝　Ｌ２／Ｌ１　　　　　　　　　　・・・　　（２）
【００１６】
【発明の実施の形態】
例えば、永久磁石の磁極面を強磁性体からなる制動ディスクの制動面に対向させた状態で、永久磁石を垂直方向に引き離すには大きな動力が必要になる。これは、永久磁石の磁極全面を強磁性体から同時に引き離すために、磁石と強磁性体との間に作用する磁気吸引力と等価な動力が必要になるからである。
【００１７】
ところが、保持リングを回転軸方向に対し角度±αを傾けて、永久磁石を制動ディスクの制動面の垂直軸に対して傾けた軸に沿って、永久磁石を制動ディスクから引き離すと、引き離しに必要な動力を減少させることができる。
【００１８】
本発明の渦電流減速装置の一例としての具体的な構成を、以下の実施形態に基づいて説明する。
【００１９】
この渦電流減速装置の一例では、図１および図２にあるように、回転軸１に取り付けられた強磁性体からなる制動ディスク２と、この制動ディスク２の側方に配置された非磁性体からなる案内筒３から構成される。案内筒３は車両等の非回転部分に支持されており、その内部には、制動ディスク２の制動面の垂直軸に対し傾けた方向に前後進が可能な強磁性体を保持する保持リング４が収容され、さらに、案内筒３には保持リング４を前後進させるシリンダー５が設けられている。
【００２０】
保持リング４の制動ディスク２と対向する側面には、複数の永久磁石７が周方向に配置されている。永久磁石７の磁極の方向は制動ディスク２の制動面に対向しており、隣接する永久磁石の磁極が互いに逆向きに配置され、この永久磁石と制動ディスクの制動面とは相対的に平行に保持されている。保持リング４及び永久磁石７を収容する案内筒３は、アルミニウム、ステンレス鋼（オーステナイト系）、樹脂等非磁性材、または強磁性体を有する部材を含んで構成され、その厚さは特に規定されないが、案内筒の永久磁石と対向する端面は薄い方が望ましい。また、特に図示はしないが、案内筒３の永久磁石７と制動ディスク２に挟まれた領域に強磁性体を設けてもよい。
【００２１】
永久磁石７の駆動機構は案内筒３の外端壁にシリンダー５が配置され、シリンダー５に嵌合するピストンロッド６が案内筒３の外端壁を貫通して保持リング４に結合している。このように構成することによって、シリンダー５の作動により制動ディスク２の制動面の垂直軸に対し傾けた方向に、保持リング４を前後進させることができる。
【００２２】
制動時には、保持リング４を前進させるための動力は殆ど必要としない。シリンダー５のピストンロッド６が右方へ移動し、保持リングを傾けたまま、かつ制動ディスクの制動面との相対的な平行を保ったまま、制動ディスク２の回転軸方向に前進し、永久磁石７が制動ディスクに対向して接近する。このとき、各永久磁石７が制動ディスク２の制動面に垂直に及ぼす磁力線を回転する制動ディスク２が横切る時、制動ディスク内の磁束の変化から制動ディスク２に渦電流が流れ、制動トルクが発生する。
【００２３】
非制動に切り換える際には、シリンダー５の作動を切り換えて、ピストンロッド６に直結された保持リング４を左方へ移動させるので、永久磁石７が制動ディスク２の制動面から離れ、永久磁石７が制動ディスク２へ及ぼす磁力は弱いものとなる。
【００２４】
ところで、図１及び図２は、永久磁石を保持している保持リングを制動ディスクの垂直軸方向（Ｆｍの方向）に対し角度±αを傾けた移動軸（Ｆａの方向）を模式的に示している。言い換えると、案内筒３に収容された永久磁石７は、保持リング４の周方向に配置されており、保持リング４は回転軸方向に対し角度＋αまたは角度−αを傾けた状態で、永久磁石７を保持している。案内筒３の端面は、永久磁石７と対向配置しているとともに、制動ディスク２とも対向配置する構成になっている。
【００２５】
図１及び図２において、制動ディスク２の制動面と相対的な平行を保ったまま対向する永久磁石７を垂直方向に引き離すのに必要な動力をＦｍとする。一方、保持リング４を制動ディスクの制動面の垂直軸方向に対し角度αを傾け、永久磁石７を移動軸方向に引き離した場合、引き離しに要する動力をＦａとすると、両者の関係は、Ｆａ＝Ｆｍ・ｃｏｓαとなる。すなわち、永久磁石７を移動軸方向に対し傾けた状態で、移動軸方向に引き離すことによって、ディスク制動面と相対的な平行を保ったままでも、引き離しに要する動力Ｆａを軽減することができる。
【００２６】
このとき、保持リング４を移動軸方向に対し傾ける角度は、図１に示すように、制動ディスクの制動面の垂直軸方向を基準として時計回り方向を＋αとし、図２に示すように、反時計回り方向を−αとすれば、いずれの方向であっても、上述のＦｍ及びＦａの関係が成立する。また、本発明の渦電流減速装置でＦｍ＞Ｆａの条件を具備するには、保持リング４が移動軸方向に対し傾ける角度±αは、下記（１）の関係を満足する必要がある。
【００２７】
０°＜　α　＜９０°　　　・・・　　（１）
永久磁石７を保持する保持リング４が移動軸方向に対し、角度±αを持って保持されている状態では、永久磁石７と案内筒３の端面とを対向させると同時に、案内筒３の端面と制動ディスク２とも少ない間隙で対向させる必要がある。また、間隙を少なく構成しないと、永久磁石７と制動ディスク２とのエアギャップが大きくなり、制動効率を著しく低下させることになる。このため、図１及び図２に示すように、永久磁石７と対向する案内筒３の端面は制動ディスク２とも対向して構成することが必要になる。
【００２８】
上述の装置構成では、保持リングは前記移動軸方向に移動可能であるが、換言すると、回転軸方向に対し角度±αを傾け、永久磁石を制動ディスクの制動面に対して傾けた状態で保持して、永久磁石を回転軸方向に引き離すようにしている。これにより、永久磁石を垂直方向に引き離すのに必要な動力Ｆｍと、回転軸方向に引き離しに要する動力Ｆａとの関係は、Ｆａ＝Ｆｍ・ｃｏｓαとなり、永久磁石の引き離しに要する動力を軽減することができる。
【００２９】
別の実施形態の例では、図３に示すように、回転軸に直交する平面上にある制動ディスク２の制動ディスク面と相対的に平行で、対向した状態で永久磁石７を案内筒３の端面を経て保持した場合に、保持リング４を制動ディスク２の回転軸方向に対し角度±αを傾けた方向に後退させる。
【００３０】
この例の渦電流減速装置では、保持リング４の制動ディスク２と対向する側面には、複数の永久磁石７が周方向に配置されており、永久磁石７の磁極の方向は制動ディスク２の制動面に対向している。さらに、各永久磁石７の磁極面は、案内筒３の端面と対向している。
【００３１】
一方、永久磁石７を保持する保持リング４は、案内筒３外端壁のシリンダ５に嵌合するピストンロッド６に結合されており、シリンダ５の作動によって、制動ディスク２と直交する回転軸方向に対し角度±αを傾けた方向に後退するようになっている。したがって、非制動への切換に際し、保持リング４を後退させると、永久磁石７を制動ディスク２から切り離す動力を低減させることができる。
【００３２】
すなわち、図３に示す装置構成であっても、制動ディスク２と対向した永久磁石７を、制動ディスクの垂直軸方向に対し角度±αを傾けた方向に制動面と永久磁石を相対的な平行を保ちながら引き離すことによって、永久磁石７を垂直方向に引き離すのに必要な動力Ｆｍと、引き離しに要する動力Ｆａとの間にも、Ｆａ＝Ｆｍ・ｃｏｓαの関係が成立することになる。
【００３３】
さらに別の実施形態の例が図４及び図５に示されている。図４は、本発明の別の実施形態の渦電流減速装置の断面構成例を説明する正面断面図である。また、図５は、本発明の別の実施形態の渦電流減速装置の断面構成例を説明する平面断面図である。両図において、（ａ）は制動時の構成を示し、（ｂ）は非制動時の構成を示している。
【００３４】
図４及び図５に示す例では、永久磁石７を制動ディスク２に平行に保ちつつ、永久磁石を旋回させながら制動ディスクの回転軸方向にも移動できるように構成している。旋回動作によって、永久磁石自体は制動ディスクの制動面に垂直な垂直軸に対して直角方向の移動をする。この移動はより正確には前記回転軸を中心とした円弧状に円周方向に沿って移動する。この円弧状の移動距離を近似的に直線距離で表したものが、図５（ｂ）で示すＬ２である。
【００３５】
一方、図４及び図５に示す例では、永久磁石は回転軸方向にも移動する。回転軸方向への移動は制動ディスクの軸上であれば、どの方向から見ても移動距離はＬｌとなる。こうして求めたＬｌとＬ２とからｔａｎ（正切）を取ると近似的に角度αが求められる。したがって、本発明の別の実施形態の渦電流減速装置では、この様に求めたｔａｎαで定義される角度±αを用いて、制動ディスク２の面に対して角度±αを傾けた方向に永久磁石をを後退させるともいうことができる。
【００３６】
すなわち、図４及び図５に示す例でも、非制動への切り替え時には、永久磁石の後退にともなって制動ディスク面に対して角度土αを傾けた方向に移動させることとなり、永久磁石を垂直方向に引き離す力と引き離しに要する動力との間にｃｏｓ（余弦）の関係が成立し、引き離し力を低減することが可能になる。
【００３７】
なお、上述した本発明の実施形態例では、永久磁石は保持リングによって保持されているものが一般的であり、保持リングがある項合は、永久磁石の移動の動きと保持リングの動きとは同じである。
【００３８】
本発明の渦電流減速装置で採用する角度αを大きくすると、制動ディスクからの引き離しに要する動力を小さくすることができるので、これに要するシリンダー径を小さくしたり、設置数を減らすことが可能になる。一方、永久磁石の移動距離が増加するので、永久磁石を収容する案内筒が大きくなったり、シリンダーのストロークが大きくなる。したがって、本発明では、引き離し動力の低減による効果と装置の小型化効果とを勘案して、採用する角度αの最適化を検討する必要がある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の渦電流減速装置によれば、制動効率に優れるとともに、制動時から非制動時への切り換えに際し、永久磁石を制動ディスクから切り離すために必要とされる動力を低減し、これに要するシリンダー等の機器のコンパクト化を図り、小型化及び軽量化が可能になる。しかも、一層、シンプルな構造設計で簡易構造にすることができるので、車両への搭載性及び経済性にも優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の渦電流減速装置の断面構成例を説明する図である。
【図２】本発明の渦電流減速装置の他の断面構成例を説明する図である。
【図３】本発明の他の例の渦電流減速装置の断面構成を示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態の渦電流減速装置の断面構成例を示す正面断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態の渦電流減速装置の断面構成例を示す平面断面図である。
【符号の説明】
１：回転軸、　２：制動ディスク
３：案内筒、　４：保持リング
５：シリンダー、　６：ピストンロッド
７：永久磁石
【図１】
2004072926.tif 000003
【図２】
2004072926.tif 000004
【図３】
2004072926.tif 000005
【図４】
2004072926.tif 000006
【図５】
2004072926.tif 000007