(57)【要約】【課題】製造コスト及び組立工数を低減でき、かつ充分な制動力を確保できる渦電流式減速装置を提供する。【解決手段】制動対象である回転軸２に対して相対回転不可に結合され、かつ互いに連結された一対の制動ディスク３，３と、一対の制動ディスク３，３間に配置され、固定側に結合された電磁石５とを備え、上記電磁石５が、上記回転軸２の外周に相対回転可能に嵌合された環状鉄心１６と、環状鉄心１６の外周に巻かれたコイル１７とを備えたものである。【選択図】        図１
2005020809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制動対象である回転軸に対して相対回転不可に結合され、かつ互いに連結された一対の制動ディスクと、
該一対の制動ディスク間に配置され、固定側に結合された電磁石とを備え、
上記電磁石が、上記回転軸の外周に相対回転可能に嵌合された環状鉄心と、該環状鉄心の外周に巻かれたコイルとを備えたことを特徴とする渦電流式減速装置。
【請求項２】
上記環状鉄心の軸方向両端部に、上記制動ディスクと対向する磁極片がそれぞれ設けられた請求項１記載の渦電流式減速装置。
【請求項３】
上記磁極片の上記制動ディスクと対向する面に、上記制動ディスクの径方向に延出し、かつ周方向に間隔を隔てて配置された複数の溝が形成された請求項２記載の渦電流式減速装置。
【請求項４】
上記環状鉄心に、該環状鉄心の軸方向に磁極を有する永久磁石を設けた請求項１〜３いずれかに記載の渦電流式減速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に大型車両において補助ブレーキとして使用される渦電流式減速装置に係り、特に、電磁石を磁力源として用いる渦電流式減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、トラック等の大型車両の補助ブレーキとして渦電流式減速装置（リターダ）が使用されている。例えば、特許文献１には電磁石を磁力源として用いるタイプの渦電流式減速装置が記載されている。
【０００３】
この渦電流式減速装置は、図６（ａ）に示すように、制動対象である回転軸Ａ（車両のプロペラシャフト等）に対して軸方向に間隔を隔てて結合され、鉄などの磁性体からなる一対の制動ディスクＢ，Ｂと、その制動ディスクＢ，Ｂ間に配置され、ミッションケース等の固定側Ｃに結合されたステータＤ（磁力源）とを備える。
【０００４】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ステータＤは、制動ディスクＢ，Ｂの間で、回転軸Ａの外周に設けられた内側及び外側支持環Ｅａ，Ｅｂを備え、それら内側及び外側支持環Ｅａ，Ｅｂの間に、複数（例えば偶数個）の電磁石Ｆが設けられる。電磁石Ｆは、鉄心Ｇと、鉄心Ｇの外周に巻かれたコイルＨと、鉄心Ｇの両端部に設けられた磁極片Ｉとを備え、回転軸Ａの周方向に等間隔を隔てて配置される。各電磁石Ｆは、そのコイルＨが通電されたときに、回転軸Ａの周方向両端部に磁極が形成される。また、各電磁石Ｆの間には、空気層や非磁性体部材からなる磁気遮蔽部材Ｊが介設される。
【０００５】
非制動時には、各電磁石ＦのコイルＨは通電されず、制動ディスクＢに磁力は作用しない。従って、制動ディスクＢ及び回転軸Ａに制動力は作用しない。
【０００６】
制動時には、各電磁石ＦのコイルＨが通電され、鉄心Ｇ及び磁極片Ｉが励磁される。その結果、電磁石Ｆと制動ディスクＢとの間で磁気回路が形成され、その磁気回路を回転する制動ディスクＢが横切ることで制動ディスクＢに渦電流が発生し、その渦電流と磁気回路との相互作用により制動ディスクＢ及び回転軸Ａが減速制動される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２９１２２２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この渦電流式減速装置では、電磁石Ｆを回転軸Ａの周方向に複数設ける必要があるため、電磁石Ｆの数が多くなり、製造コスト及び組立工数の増加につながっていた。この問題を低減するために、電磁石Ｆの数を少なくすると制動力が低下してしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、製造コスト及び組立工数を低減でき、かつ充分な制動力を確保できる渦電流式減速装置を提供することにある。
【００１０】
【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は、制動対象である回転軸に対して相対回転不可に結合され、かつ互いに連結された一対の制動ディスクと、該一対の制動ディスク間に配置され、固定側に結合された電磁石とを備え、上記電磁石が、上記回転軸の外周に相対回転可能に嵌合された環状鉄心と、該環状鉄心の外周に巻かれたコイルとを備えたものである。
【００１１】
ここで、上記環状鉄心の軸方向両端部に、上記制動ディスクと対向する磁極片がそれぞれ設けられても良い。
【００１２】
また、上記磁極片の上記制動ディスクと対向する面に、上記制動ディスクの径方向に延出し、かつ周方向に間隔を隔てて配置された複数の溝が形成されても良い。
【００１３】
また、上記環状鉄心に、該環状鉄心の軸方向に磁極を有する永久磁石を設けても良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１は本実施形態に係る渦電流式減速装置の側面断面図である。
【００１６】
図に示すように、本実施形態の渦電流式減速装置１は、制動対象である回転軸２（車両のプロペラシャフト等）に対して相対回転不可に結合され、かつ互いに連結された一対の制動ディスク３，３と、それら制動ディスク３，３間に配置され、ステー１０を介してミッションケースや車体フレーム等の固定側４に結合された電磁石５とを備える。
【００１７】
制動ディスク３は鉄などの強磁性体かつ導体からなり、回転軸２とほぼ平行に延出し、回転軸２の外周に対して相対回転不可に結合された取付部３ａと、その取付部３ａに連続して形成され、回転軸２とほぼ直交して径方向外側に延出するフランジ部３ｂとを有している。これら取付部３ａ及びフランジ部３ｂは、回転軸２の周方向に等間隔を隔ててスポーク状に複数配置される。なお、取付部３ａ及びフランジ部３ｂは回転軸２の周方向全域に形成されるように、環状としても良い。フランジ部３ｂの一側（両制動ディスク３，３が向き合う側）には、環状のディスク部３ｃが設けられる。また、フランジ部３ｂの他側には、放熱フィン３ｄが設けられる。
【００１８】
これら制動ディスク３，３のディスク部３ｃ，３ｃ同士は、回転軸２の軸方向に所定間隔を隔てて配置される。一方、両制動ディスク３，３は、その取付部３ａ，３ａの軸方向内側端部（フランジ部３ｂと反対側の端部）で互いに当接しており、ボルト９により一体的に連結される。本実施形態では、取付部３ａの軸方向内側端部に、取付部３ａから回転軸２の周方向に延出した連結フランジ８が形成され、両制動ディスク３，３の連結フランジ８，８がボルト９により連結される。後ほど説明するが、制動時には、両制動ディスク３，３内を磁束が通過するので、制動ディスク３，３同士を連結するボルト９は磁性体で形成されることが好ましい。
【００１９】
電磁石５は、回転軸２及び制動ディスク３の取付部３ａの外周にベアリング１１を介して相対回転可能に支持された環状鉄心１６と、その環状鉄心１６の外周に巻かれたコイル１７と、環状鉄心１６の軸方向両端部に設けられた環状の磁極片１２，１２とを備える。つまり、この渦電流式減速装置１は、回転軸２の外周に相対回転可能に嵌合された一つの大きな電磁石５を有する。
【００２０】
磁極片１２は、制動ディスク３のディスク部３ｃとほぼ等しい側面積を有するディスク状の磁性体部材からなり、その一側が制動ディスク３のディスク部３ｃの側面に対して比較的近接した位置で対向する。磁極片１２は環状鉄心１６に対して一体的に固定され、その径方向外側端部がボルト１５によりアルミニウム等の非磁性体からなるステー１０に結合される。また、磁極片１２の径方向内側端部はベアリング１１を介して回転軸２及び制動ディスク３の取付部３ａの外周に支持される。
【００２１】
電磁石５のコイル１７が通電されると、環状鉄心１６の軸方向両端部及び磁極片１２，１２が励磁される。
【００２２】
次に、本実施形態の渦電流式減速装置１の作用を述べる。
【００２３】
非制動時には、電磁石５のコイル１７は通電されず、制動ディスク３に磁力は作用しない。従って、制動ディスク３及び回転軸２に制動力は作用しない。
【００２４】
一方、制動時には、電磁石５のコイル１７が通電され、環状鉄心１６及び磁極片１２，１２が励磁される。各磁極片１２，１２はその周方向全域に渡って同極に励磁される。この結果、電磁石５の一方の磁極片１２（Ｎ極側）からでた磁束が、一方の制動ディスク３のディスク部３ｃ，フランジ部３ｂ及び取付部３ａを通り、取付部３ａを介して他方の制動ディスク３へとながれ、取付部３ａ、フランジ部３ｂ及びディスク部３ｃを通って、電磁石５の他方の磁極片１２（Ｓ極側）へと戻る。つまり、電磁石５と両制動ディスク３，３との間で磁気回路Ｗが形成される。この磁気回路Ｗは、制動ディスク３の周方向ほぼ全域に渡って形成される。この磁気回路Ｗを、回転する制動ディスク３が横切ると、フレミング右手の法則により、制動ディスク３のディスク部３ｃに起電力（渦電流）が発生し、その渦電流と磁気回路Ｗとの相互作用によって、フレミング左手の法則により、制動ディスク３及び回転軸２の回転方向と逆方向への力、つまり制動力が発生する。この制動力は、電磁石５のコイル１７に通電する電流値を制御することで調節できる。
【００２５】
このように、本実施形態の渦電流式減速装置１によれば、回転軸２の外周に嵌合する一つの大きな電磁石５を用いているため、電磁石５の数を大幅に低減でき、製造コスト及び組立工数を著しく低減できる。また、制動時には、磁極片１２，１２が、制動ディスク３の周方向全域に渡って励磁されるため、従来と同等、あるいはそれ以上の制動力を確保することができる。また、磁極片１２，１２が制動ディスク３のディスク部３ｃとほぼ等しい面積を有しているので、環状鉄心１６の大きさをディスク部３ｃよりも小さくしても、ディスク部３ｃの側面ほぼ全域に磁束を作用させることができる。
【００２６】
ここで、本実施形態の渦電流式減速装置１において、図２に示すように、磁極片１２における制動ディスク３のディスク部３ｃと対向する側の面１２’に、制動ディスク３の径方向に延出する溝２０を形成することで、制動力を向上させることができる。溝２０は、磁極片１２の径方向外側端部から径方向内側端部にかけて延出する。また、溝２０は、磁極片１２（制動ディスク３）の周方向にほぼ等間隔を隔てて複数形成される。
【００２７】
このように、磁極片１２の制動ディスク３と対向する側の面１２’に溝２０を形成することによって、制動時に制動ディスク３に作用する磁束に変化が生じることになり、より大きな渦電流を生じさせることができる。具体的に説明すると、溝２０を設けることによって、磁極片１２から制動ディスク３（ディスク部３ｃ）までの距離が周方向において変化する。つまり、溝２０が形成されていない部分よりも、溝２０が形成されている部分の方が、制動ディスク３までの距離が大きくなる。その結果、制動ディスク３に作用する磁束が制動ディスク３の位相によって変化する。この磁束の変化によって起電力が誘導されるため、結果として、制動ディスク３に生じる起電力が大きく（渦電流が流れやすく）なり、制動力が向上する。本発明者は、磁極片１２に溝２０を形成することで、渦電流式減速装置１の制動力を３〜５％程度向上させることができることを確認した。
【００２８】
溝２０の幅、深さ及び間隔（個数）などは、渦電流式減速装置１に要求される制動特性に応じて適宜設定する。例えば、高速回転時の制動力を高くしたい場合は、溝２０の幅を広くし、逆に、低速回転時の制動力を高くしたい場合は、溝２０の幅を狭くすると良い。また、溝２０の深さを深くするほど、溝２０が形成されている部分と、そうでない部分との磁束の差が大きくなるため、制動力がより向上すると考えられる。
【００２９】
更に、本実施形態の渦電流式減速装置１において、電磁石５の環状鉄心１６の側部又は内部に永久磁石を一体的に設けるようにしても良い。
【００３０】
例えば、図３に示すように、環状鉄心１６の一側に、軸方向内側に窪んだ凹部２１を全周に渡って設け、その凹部２１内に環状の永久磁石２２を収容しても良い。永久磁石２２は、その軸方向両端部に磁極を有し、電磁石５と磁極の向きが同じになるように配置する。こうすることで、図３（ａ）に示すように、制動時に、電磁石５からの磁束に加えて、永久磁石２２からの磁束も制動ディスク３に作用するため、制動力を向上させることができる。また、永久磁石２２により制動力が向上するため、電磁石５を小型化したり、電磁石５のコイル１７に通電する電流値を小さくすることができる。
【００３１】
非制動時には、図３（ｂ）に示すように、永久磁石２２からの磁束は、環状鉄心１６及び磁極片１２を通って、短絡的磁気回路Ｗ’を形成するため、制動ディスク３に磁束が漏れることはない。
【００３２】
永久磁石２２は、図４（ａ）に示すように、環状鉄心１６の両側部に設けても良いし、図４（ｂ）に示すように、環状鉄心１６を軸方向に２分割して形成し、それら両環状鉄心１６，１６の接続部に収容するようにしても良い。あるいは、図４（ｃ）に示すように、永久磁石２２を、環状鉄心１６の径方向内側端部に配置し、永久磁石２２をベアリング１１を介して回転軸２及び制動ディスク３の取付部３ａ（図１参照）の外周に支持するようにしても良い。なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す磁気回路Ｗ’は全て、非制動時の短絡的磁気回路を示している。
【００３３】
永久磁石２２は、回転軸２の周方向に一体的に形成されたものを必ずしも用いる必要はなく、図５（ａ）に示すように、周方向に複数分割して形成し、各分割永久磁石２２’を周方向に連結してリング状としても良い。また、各分割永久磁石２２’の外周及び内周端部は必ずしも円弧状にする必要はなく、図５（ｂ）に示すように、外周及び内周端部が直線状のものを用いることもできる。また、永久磁石２２は、必ずしも環状鉄芯１６の周方向全域に渡って設ける必要はなく、周方向に間隔を隔てて複数設けるようにしても良い。
【００３４】
また、図１に示す磁極片１２及び環状鉄心１６についても、周方向に一体的に形成されたものを必ずしも用いる必要はなく、周方向に複数分割した形状としても良い。
【００３５】
また、上記実施形態では、電磁石５を固定側４に取り付けるステー１０（図１参照）をアルミニウムなどの非磁性体で形成するとして説明したが、必ずしもその必要はなく、磁性体で形成しても良い。その場合、電磁石５の二つの磁極片１２，１２をそれぞれ独立したステーを用いて固定側４に取り付ければ良い。要するに、電磁石５からの磁束がステー側に漏れないようにすれば良い。
【００３６】
また、一対の制動ディスク３，３は必ずしも直接接触させて連結する必要はなく、回転軸２に設けられた磁性体からなるフランジに対して共締めして連結することもできる。また、回転軸２が磁性体部材で形成されている場合、制動ディスク３，３をそれぞれ別々に回転軸２に連結することもできる。その場合、制動時には磁束が回転軸の中を通過して磁気回路を形成することになる。この例では、制動ディスク３同士は回転軸２を介して連結されているといえる。
【００３７】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、製造コスト及び組立工数を低減でき、かつ充分な制動力を確保できるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る渦電流式減速装置の側面断面図である。
【図２】磁極片の部分拡大斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明の他の実施形態に係る渦電流式減速装置の上半分側面断面図であり、制動時の状態を示している。
（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る渦電流式減速装置の上半分側面断面図であり、非制動時の状態を示している。
【図４】（ａ）は、本実施形態の他の実施形態に係る渦電流式減速装置の部分拡大断面図である。
（ｂ）は、本実施形態の他の実施形態に係る渦電流式減速装置の部分拡大断面図である。
（ｃ）は、本実施形態の他の実施形態に係る渦電流式減速装置の部分拡大断面図である。
【図５】（ａ）は、永久磁石の正面図である。
（ｂ）は、永久磁石の正面図である。
【図６】（ａ）は、従来の渦電流式減速装置の上半分側面断面図である。
（ｂ）は、従来の渦電流式減速装置の部分正面断面図である。
【符号の説明】
２  回転軸
３  制動ディスク
４  固定側
５  電磁石
１２  磁極片
１６  環状鉄心
１７  コイル
２０  溝
２２  永久磁石
【図１】
2005020809.tif 000003
【図２】
2005020809.tif 000004
【図３】
2005020809.tif 000005
【図４】
2005020809.tif 000006
【図５】
2005020809.tif 000007
【図６】
2005020809.tif 000008