(57)【要約】　【課題】制動ディスクの導電率を高め、磁束密度を大きくすることによって、制動効率に優れた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ディスクと、非回転部分に支持されて前記制動ディスクの主面に対向して配置された案内筒と、前記案内筒の内部に収容され前記制動ディスクに対して近づく方向と離れる方向とに移動可能な保持部材と、前記保持部材の前記制動ディスクの主面に対向する面に、隣接する磁極面の磁極が互いに逆向きに、かつ当該磁極面が前記制動ディスクの主面と向き合って配された複数の永久磁石とを設けた渦電流減速装置であって、制動ディスクの永久磁石と対向する面を導電率が高い材料で構成したり、制動ディスク面のうち永久磁石と対向する部分に凸部を設ける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４
2004080988.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ディスクと、
　非回転部分に支持されて前記制動ディスクの主面に対向して配置された案内筒と、
　前記案内筒の内部に収容され前記制動ディスクに対して近づく方向と離れる方向とに移動可能な保持部材と、
　前記保持部材の前記制動ディスクの主面に対向する面に、隣接する磁極面の磁極が互いに逆向きに、かつ当該磁極面が前記制動ディスクの主面と向き合って配された複数の永久磁石とを設けた渦電流減速装置であって、
　前記制動ディスクの少なくとも前記永久磁石と対向する領域に、前記制動ディスクの他の部分より導電率が高い材料で高導電率領域を設けたことを特徴とする渦電流減速装置。
【請求項２】
　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の主面に対向して配置された案内筒と、
　前記案内筒の内部に収容され前記制動ディスクに対して近づく方向と離れる方向とに移動可能な保持部材と、
　前記保持部材の前記制動ディスクの主面に対向する面に、隣接する磁極面の磁極が互いに逆向きに、かつ当該磁極面が前記制動ディスクの主面と向き合って配された複数の永久磁石とを設けた渦電流減速装置であって、
　前記制動ディスクの少なくとも前記永久磁石と対向する領域の表面に、前記制動ディスクの他の部分より導電率が高い導電層を備えたことを特徴とする渦電流減速装置。
【請求項３】
　前記導電層の外気接触側に酸化防止層を備えた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】
　前記導電層と前記酸化防止層との間に拡散防止層を備えたことを特徴とする請求項３に記載の渦電流減速装置。
【請求項５】
　前記導電層と前記制動ディスクとの間に密着性向上層を備えたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の渦電流減速装置。
【請求項６】
　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の主面に対向して配置された案内筒と、
　前記案内筒の内部に収容され前記制動ディスクに対して近づく方向と離れる方向とに移動可能な保持部材と、
　前記保持部材の前記制動ディスクの主面に対向する面に、隣接する磁極面の磁極が互いに逆向きに、かつ当該磁極面が前記制動ディスクの主面と向き合って配された複数の永久磁石とを設けた渦電流減速装置であって、
　前記制動ディスクの主面に凸部を設けたことを特徴とする渦電流減速装置。
【請求項７】
　前記凸部は、前記永久磁石の前記制動ディスク主面上へ垂直に投影された部分を少なくとも含むように構成されることを特徴とする請求項６に記載の渦電流減速装置。
【請求項８】
　前記凸部は、前記制動ディスクの回転に対してさらに外周方向に延長して設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の渦電流減速装置。
【請求項９】
　前記凸部のコーナー部分がＲ形状であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の渦電流減速装置。
【請求項１０】
　前記凸部の少なくとも前記永久磁石と対向する領域に前記制動ディスクの他の部分より導電率が高い材料で構成した高導電率領域を設けたことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の渦電流減速装置。
【請求項１１】
　前記凸部の少なくとも前記永久磁石と対向する領域の表面に、前記制動ディスクの他の部分より導電率が高い導電層を備えたことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の渦電流減速装置。
【請求項１２】
　前記導電層の外気接触側に酸化防止層を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の渦電流減速装置。
【請求項１３】
　前記導電層と前記酸化防止層との間に拡散防止層を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の渦電流減速装置。
【請求項１４】
　前記導電層と前記制動ディスクとの間に密着性向上層を備えたことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の渦電流減速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　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部材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であり、小型化および軽量化が図れ、制動効率に優れた渦電流減速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　近年においては、渦電流減速装置を搭載する大型車両が増加しており、従来よりも積載量の大きなトラックやトレーラーへの搭載が進められている。このため、渦電流減速装置に要求される制動能力は増大する傾向にある。
【０００５】
　本発明は、この渦電流減速装置の制動効率向上に関する要請に対応してなされたものであり、一層の制動効率向上が図れる渦電流減速装置動を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　本発明者らは、前述の課題を達成するため、種々の制動効率の改善策に関して検討を行った。その結果、制動効率の向上には、(a)制動ディスクの永久磁石と少なくとも対向する領域、あるいはその表面を銅などの導電率の良い材料で構成することによって、電気抵抗を低減すること、および(b)制動ディスク表面の永久磁石と対向する部分に凸部を設けることによって、永久磁石から制動ディスクの制動面に及ぼされる磁束密度を高めることが有効であることを知見した。
【０００７】
　本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、下記（１）および（２）の渦電流減速装置を要旨としている。
（１）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の主面に対向して配置された案内筒と、前記案内筒の内部に収容され前記制動ディスクに対して近づく方向と離れる方向とに移動可能な保持部材と、前記保持部材の前記制動ディスクの主面に対向する面に、隣接する磁極面の磁極が互いに逆向きに、かつ当該磁極面が前記制動ディスクの主面と向き合って配された複数の永久磁石とを設けた渦電流減速装置であって、前記制動ディスクの少なくとも前記永久磁石と対向する領域に、前記制動ディスクの他の部分より導電率が高い材料で高導電率領域を設けたことを特徴とする渦電流減速装置である（以下、「第１の装置」という）。
【０００８】
　本発明で、「制動ディスクの主面」とは、制動ディスクが有する３つの面、すなわち、表裏円形の面および外周面のうち、案内筒と向き合っている円形の面をいう。また、「導電率」は、導体中の定常電流の密度をｉとし、電場をＥとしたとき、局所的なオームの法則ｉ＝σＥに現れる定数σを示している。言い換えると、「導電率」とは、比電気伝導率のことであり比抵抗ρの逆数でもある。
【０００９】
　さらに、第１の装置で規定する「前記制動ディスクの少なくとも前記永久磁石と対向する領域」は、制動ディスクの表面ばかりではなく、クラッド構造で間に挟んだり、場合によっては制動ディスクの裏面も表すことができる。
【００１０】
　また、第１の装置の制動ディスクに設ける、他の部分より高い導電率を有する高導電率領域には、銅、アルミニウムまたはそれらの合金で形成するのが望ましい。
【００１１】
　第１の装置の変形例では、前記制動ディスクの少なくとも前記永久磁石と対向する領域の表面に、前記制動ディスクの他の部分より導電率が高い導電層を備えるのが望ましい。さらに、前記導電層の外気接触側に酸化防止層を備えるのが望ましく、より望ましくは前記導電層と前記酸化防止層との間に拡散防止層を設け、さらに前記導電層と前記制動ディスクとの間に積層された密着性向上層を備えてもよいことを特徴とする。
【００１２】
　そして、前記の導電層には、少なくとも銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれか一つを含むものが望ましい。これらの金属は、導電率が他の金属に比べて良く、加工性も良好であり、コストも安価である。
【００１３】
　また、酸化防止層にはニッケル単体を用い、拡散防止層および密着性向上層にはニッケル合金またはコバルト単体のいずれかが望ましい。コバルト単体やニッケル合金中のリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）などが銅、アルミニウムなどの導電層金属の拡散防止の機能を有している。
【００１４】
　さらに、特に硫酸銅により前記導電層のメッキをする例では、イオン化傾向の差により母材と前記導電層金属としての銅との置換を起こし、母材と銅との密着性低下を生ずる。ニッケル合金やコバルト単体は、密着性低下を防ぐ効果が高く、前記導電層と前記制動ディスクとの密着性向上層として用いることが望ましい。加えて、特に銅は３００℃以上では酸化し易いが、ニッケル単体は、その下地の材料を高温下で酸化防止する能力が高く、この材料を酸化防止層として用いることがより望ましい。
【００１５】
　より望ましい具体的な態様としては、第１の装置では、後述する図３に示すように、上記制動ディスクの永久磁石と対向する面に、順次、めっき処理によってニッケル合金からなる第１層、銅からなる第２層、ニッケル合金からなる第３層、およびニッケル単体からなる第４層を構成する。
（２）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の主面に対向して配置された案内筒と、前記案内筒の内部に収容され前記制動ディスクに対して近づく方向と離れる方向とに移動可能な保持部材と、前記保持部材の前記制動ディスクの主面に対向する面に、隣接する磁極面の磁極が互いに逆向きに、かつ当該磁極面が前記制動ディスクの主面と向き合って配された複数の永久磁石とを設けた渦電流減速装置であって、前記制動ディスクの主面に凸部を設けたことを特徴とする渦電流減速装置である（以下、「第２の装置」という）。
【００１６】
　本発明の第２の装置では、制動ディスクの主面に凸部を設けたことを特徴としている。永久磁石と対向する主面に凸部を設けることによって、該当部分に磁力線を集中させることが可能になり、磁束密度を高め、制動効率を高めることができる。
【００１７】
　第２の装置の「凸部」とは、少なくとも、人の手または指先で触れたときに段差を感じる程度以上に、前記制動ディスク主面から盛り上がっている部分を指す。
【００１８】
　第２の装置の「凸部」は、永久磁石の制動ディスク主面上へ垂直に投影された部分を少なくとも含むように構成されていればよい。ここで、「永久磁石の制動ディスク主面上へ垂直に投影された部分」とは、制動ディスク主面から垂直に伸びる仮想的な直線上の、はるか遠方から平行光を制動ディスクに向かって照射したときに、この永久磁石によって制動ディスクの主面上にできる影の部分を「垂直に投影された部分」という。
【００１９】
　さらに、この「凸部」は、制動ディスクの回転に対してさらに外周方向に延長して設けることができる。ここで、制動ディスクは回転軸を中心に回転しており、制動ディスク上の任意の場所を選んだときに、この場所に対して制動ディスクの回転軸の中心方向を内周方向とし、その反対方向を外周方向とする。
【００２０】
　また、第２の装置では、凸部のコーナー部分をＲ形状にすることができる。ここで、「凸部のコーナー部分」とは、凸部の盛り上がり部分におけるコーナー部分であって、制動ディスク主面と平行な断面の断面積が急激に変化するような断面積の周囲の部分をいい、例えば、制動ディスク主面と凸部との境界における凸部断面の周囲付近などを指す。そして、「Ｒ形状」とは、凸部の段差に応じてその適正値があり、前記の急激な断面積の変化を滑らかにするようにコーナー部分をつなぐ曲線をＲ形状という。
【００２１】
　本発明の第２の装置では、凸部に制動ディスクを主に構成する部材の導電率よりも高い導電率を有する高導電率領域を設けることが望ましい。この凸部は、制動ディスクの主面上で制動ディスクと同じ材質で肉盛りさせてもよく、また、導電率が高い導電層を備えるのが望ましい。この導電層を備える場合において、さらに前記導電層の外気接触側に酸化防止層を備えるのが望ましく、より望ましくは前記導電層と前記酸化防止層との間に拡散防止層を設け、さらに前記導電層と前記制動ディスクとの間に密着性向上層を備えるのが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の渦電流減速装置によれば、制動ディスクを導電率の高い材料で構成したり、制動ディスクでの磁束密度が大きくなるように構成するので、一層の制動効率の向上が図れる。これにより、近年要求される、制動能力の増大や、小型車に搭載が可能になるような軽量化およびコンパクト化への要請に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
　本発明の一例としての第１の装置例では、制動部材としてディスクを用い、少なくとも永久磁石と対向する該制動ディスク領域を、この制動ディスクの他の部分より導電率の高い導電材料で構成したことを特徴としている。これにより、この領域の制動ディスクの電気抵抗を低減することが可能となり、制動効率を向上させることができる。
【００２４】
　このような導電率の高い材料としては、銅、アルミニウムおよびそれらの合金が用いられることが望ましく、それによって制動ディスクの少なくとも永久磁石と対向する領域の表面に、制動ディスクの他の部分より導電率が高い前記導電層を形成させるのが望ましい。
【００２５】
　制動ディスク表面に該導電層を形成する方式には、水系めっき、溶射およびライニング等が考えられるが、得られる皮膜の電気的物性や溶融点の面から水系の銅めっき法が有効である。また、該導電層は、制動ディスク形成時にクラッド構造で間に挟まれて構成されてもよく、もしくは制動ディスクの永久磁石対向面とは反対面に形成させてもよい。
【００２６】
　一方、渦電流式減速装置の制動時には、ディスク表面の温度が６５０℃程度以上に達する。この結果、制動ディスク表面に導電層を用いる場合、この導電層の酸化や、金属の拡散によりボイドが生じるため、密着力と同時に高温耐久性に優れた多層構造のめっきを施すのが望ましい。
【００２７】
　すなわち、望ましくは最外層に耐酸化性に優れたニッケル層を設け、銅めっき層とニッケル層との間には銅とニッケルの相互拡散を防止するニッケル合金層やコバルト単体層を設ける。銅と制動ディスク母材との間は、直接接触してもよいが、より母材と銅との密着性を改善するため、ニッケル合金層やコバルト単体層を緩衝材として設けてもよい。拡散防止のためにニッケル合金中のリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）またはコバルト基などが必要である。
【００２８】
　本発明の一例として第２の装置例では、制動部材としてディスクを用い、該制動ディスク面のうち永久磁石と対向する部分に凸部を設けたことを特徴としている。永久磁石と対向する部分に凸部を設けることによって、該当部分に磁力線を集中させることが可能になり、磁束密度を高め、制動効率を高めることができる。
【００２９】
　本発明の渦電流減速装置にあっては、上記第１の装置および第２の装置が具備する構成を適宜組み合わせることができる。これにより、一層の制動効率の向上を図ることが可能になる。
【実施例】
【００３０】
　図１および図２は、永久磁石を用いた本発明に基づく渦電流減速装置の一つの例の構成例を示す断面図である。図１は制動時における装置構成を示しており、図２は非制動時における装置構成を示している。
【００３１】
　この渦電流減速装置では、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の主軸に対向して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（主面）に対し垂直方向に近づく方向と離れる方向とに、すなわち、前後進が可能な永久磁石を保持する保持部材（保持リング）４が収容され、さらに、案内筒３には保持部材４を前後進させるシリンダー５が設けられている。本実施の例では、案内筒３はその制動ディスク主面と対向する端面に強磁性体（ポールピース）を配置させることなく、非磁性材で構成されている。
【００３２】
　保持部材４の制動ディスク２と対向する面には、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の磁極面８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面が互いに逆向きに配置されている。保持部材４および永久磁石７を収容する案内筒は、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。
【００３３】
　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部材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に対しこの例では直交する方向に、保持部材４を近づく方向と離れる方向とに移動させることができる。
【００３４】
　制動時には、図１の矢印で示すように、シリンダー５のピストンロッド６が右方（近づく方向）へ移動し、保持部材が制動ディスク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。
【００３５】
　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、図２の矢印で示すように、ピストンロッド６に直結された保持部材４を左方（離れる方向）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。
【００３６】
　図３は、第１の装置の例として採用した制動ディスク表面上に構成した導電率の高い導電層としての導電体層の構造を説明する図であり、前記図１のＡ部の拡大図である。第１の装置の実施例としては、図３に示すように、第１層はニッケル合金層またはコバルト単体層で形成し、第２層の銅めっき層との密着性をよくしている。銅は、母材の鋼（特に主成分である鉄）とのめっきでの密着性があまりよくない。
【００３７】
　例えば、硫酸銅を用いるめっき法の場合、イオン化傾向の差により銅と鉄とが置換されてしまい密着性が悪くなる。そのため、前述の通り、銅めっき層と母材との間の密着性を向上させるための層を用いるのが望ましい。別の望ましい例では、シアン化銅を用いるめっき法により直接銅を鋼の上にめっきすることも可能である。この場合には、密着性向上層はなくてもよい。
【００３８】
　第２層のＣｕめっき層は電気抵抗が小さく、強磁性体の制動ディスク２単体より電気抵抗が小さいため渦電流の発生を促進し、制動トルクを増大させることができる。第２層の材料としては、電気抵抗の小さいＣｕ、またはＣｕ合金を用いることができるが、Ｃｕは非磁性であり、Ｃｕめっき層が過度に厚いと、制動ディスク２に達する磁束密度が小さくなる。このため、Ｃｕめっき層は０．２〜１．０ｍｍ程度にするのが望ましい。
【００３９】
　第３層にはニッケル合金としてＮｉＰめっき層を形成して、第２層のＣｕが最外層のＮｉおよびディスク側の鉄へ拡散することを防止する。拡散が生じると、境界付近のＣｕがＮｉおよび鉄側に移行して、Ｃｕ側に空孔（カーケンダールボイド）が生じ、めっき層が剥離する。
【００４０】
　ＮｉＰめっきは、電気めっきおよび無電解めっきが可能で、めっき皮膜中のＰ管理が容易な無電解めっきが望ましく、Ｎｉ中のＰ濃度も２〜１２％の範囲が有効である。また、ＮｉＰめっきの代わりにコバルトめっきとしてもよい。ＮｉＰと同様に、コバルトも銅とニッケルとの間の拡散を抑止する効果があり安価に施工できる。
【００４１】
　第４層は、強磁性材８に対面する最外層であり、Ｎｉめっき層とした。Ｎｉは６００〜７００℃の温度範囲で耐酸化性に優れていること、また軟質で延性に富んでいるため、熱サイクルや熱衝撃に対しても亀裂の発生が少ないため、銅層の酸化防止に寄与する。Ｎｉめっき層の形成に際しては、ワット浴からとスルファミン酸浴からの電気Ｎｉめっきが一般に使用されているが、めっき皮膜中の残留応力が少なくて、表面欠陥の発生が少ないことから、スルファミン酸浴からのＮｉめっきが望ましい。
【００４２】
　図４は、第２の装置の例として採用した制動ディスク面のうち永久磁石と対向する部分に凸部を設けた構成を示す図である。前述の通り、本発明において、凸部とは、少なくとも、人の手または指先で触れたときに段差を感じる程度以上に、前記制動ディスク主面から盛り上がっている部分を指す。
【００４３】
　同図に示したように、制動ディスク２面のうち永久磁石と対向する部分に凸部２ａを設けたため、該当部分に磁力線を集中させることが可能になり、磁束密度を高め、制動力を高めて、制動効率を向上させることができる。また、この凸部は、図４の形状に限定されるものではなく、永久磁石の制動ディスク主面上へ垂直に投影された部分を少なくとも含むように構成されていればよい。
【００４４】
　凸部は、よりディスクの外周部に位置するのが望ましい。また、応力を緩和するため、凸部の取り付け部は、Ｒ形状にするのが望ましい。
【００４５】
　本発明では、上記実施例に限定されるものでもなく、その発明の要旨として示される技術的思想の範疇において変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
　　本発明の渦電流減速装置は、一層の制動効率の向上が図れることから、近年要求される、制動能力の増大や、小型車に搭載が可能になるような軽量化およびコンパクト化への要請に対応することが可能となり、大型車両用を始め各種の自動車用の制動装置として広く適用されている。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】永久磁石を用いた一例としての渦電流減速装置の制動時の構成例を説明する図である。
【図２】永久磁石を用いた一例としての渦電流減速装置の非制動時の構成例を説明する図である。
【図３】第１の装置の例として採用した制動ディスク面上に構成した導電体層の構造を説明する図である。
【図４】第２の装置の例として採用した制動ディスク面のうち永久磁石と対向する部分に凸部を設けた構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１：回転軸、　２：制動ディスク（母材）
２ａ：凸部、　３：案内筒
４：保持部材、　５：シリンダー
６：ピストンロッド、　７：永久磁石
８：磁極面
【図１】
2004080988.tif 000003
【図２】
2004080988.tif 000004
【図３】
2004080988.tif 000005
【図４】
2004080988.tif 000006