(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に一体的に取り付けられたロータと、このロータに対向して支持され、ロータの周方向に沿って磁極の向きを互いに逆向きとなるよう、強磁性体の支持リングに一定の間隔を存して配置された永久磁石群と、この永久磁石群と前記ロータとの間に、前記永久磁石群の各永久磁石と同じ間隔を存して介設された強磁性体のスイッチ板群と、このスイッチ板群の各スイッチ板の間に介設された非磁性体の支持体部分を備えた渦電流式減速装置において、前記永久磁石群を覆うケースにおけるロータ回転軸長手方向の内側面に、前記支持体部分と同じ間隔を存して強磁性体を配置したことを特徴とする渦電流式減速装置。
【請求項２】
永久磁石群を覆うケースにおけるロータ回転軸長手方向の内側面に、支持体部分と同じ間隔を存して配置した強磁性体を、永久磁石群の回動に合わせて、一端側がロータの半径方向に進退可能に設けたことを特徴とする請求項１記載の渦電流式減速装置。
【請求項３】
請求項１記載の渦電流式減速装置における永久磁石群を覆うケースにおけるロータ回転軸長手方向の内側面に、前記支持体部分と同じ間隔を存して配置した強磁性体をどちらか一方となし、制動ＯＮ時にはこの強磁性体と離反し、制動ＯＦＦ時にはこの強磁性体に接近するよう、回動に合わせて支持リング及び永久磁石群を移動させるように構成したことを特徴とする渦電流式減速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制動補助装置としてバスやトラック等の大型自動車に取付けられる渦電流減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、バスやトラック等の大型自動車には、長い降坂時等において、安定した減速を行い、フットブレーキの使用回数を減少させて、ライニングの異常摩耗やフェード現象を防止すると共に、制動停止距離を短縮することを目的として、主ブレーキであるフットブレーキや補助ブレーキである排気ブレーキの他に渦電流減速装置が取付けられるようになってきた。この渦電流減速装置には、磁石として、電磁石を使用するものと、永久磁石を使用するものがあるが、最近では、制動時に通電を必要としない永久磁石を使用したものが多くなってきている。
【０００３】
この永久磁石を使用した渦電流式減速装置の一例である特開平１−２９８９４８号で提案されたものは、図６に示すように、回転軸１に軸受２を介して軸支された非磁性体の支持体３に、ヨーク用の支持リング４を、軸受５を介して回動自在に軸支し、この支持リング４に複数の永久磁石６を互いに極性を逆向きにして周設すると共に、これら永久磁石６群の外周面に対向するように、上記支持体３に互いに磁気的に絶縁した強磁性体の複数のスイッチ板７を周設し、回転軸１に固着したロータ８の円筒部８ａの内周面を、所定の間隙を存して前記スイッチ板７に対向せしめ、上記支持リング４を支持体３に対して所定角度回動可能に構成したものである。なお図６中の３ａは支持体３の取付け部、８ｂは冷却フィンを示す。
【０００４】
この特開平１−２９８９４８号で提案された渦電流式減速装置では、図７（ａ）に示すように、永久磁石６がスイッチ板７と重なり合うように支持リング４を回動させると、支持リング４と、隣接する永久磁石６及び隣接するスイッチ板７と、ロータ８の円筒部８ａで、矢印で示すように磁気回路が形成されて、いわゆる制動ＯＮ状態となり、前記した円筒部８ａには永久磁石６からの磁束が作用して渦電流が発生し、制動トルクが発生する。
【０００５】
また、上記した制動ＯＮの位置から支持リング４を回し、図７（ｂ）に示すように、一つの永久磁石６が隣接するスイッチ板７を跨いで半分ずつ重なり合った状態となすと、支持リング４と、隣接する永久磁石６と、一つのスイッチ板７で、矢印で示すように短絡的磁気回路が形成されて、いわゆる制動ＯＦＦの状態となる。
【０００６】
この状態では、前記した円筒部８ａに渦電流が流れず、制動トルクが発生しないのが理想であるが、現実には、図７（ｂ）に破線で示す、永久磁石６上でスイッチ板７に覆われない部分からの漏れ磁束がロータ８の円筒部８ａに作用するため、円筒部８ａに引きずりトルクが発生するという問題が生じる。
【０００７】
そこで、この引きずりトルクの発生を防止するために、例えば特開平５−２１１７６１号、特開平６−１６５４７７号、特開平６−１８９５２２号、特開平６−８６５３４号が提案されている。
【０００８】
例えば特開平５−２１１７６１号では、図８に示すように、制動ＯＦＦ時にスイッチ板（７）に覆われない部分となる永久磁石６の周方向中央部分に開口部６ａを設けたり（図８（ａ））、また、周方向中央両側に切欠き６ｂを設ける（図８（ｂ））ことで、スイッチ板（７）に覆われない部分の永久磁石面積を縮小し、制動ＯＦＦ時、スイッチ板（７）に覆われない部分からの漏れ磁束を低減しようとしている。
【０００９】
また、特開平６−１６５４７７号では、図９に示すように、制動ＯＦＦ時にスイッチ板７に覆われない部分となる永久磁石６の周方向中央部分に、極性が逆の磁石９を設け、制動ＯＦＦ時、永久磁石６と磁石９とで短絡的磁気回路を形成させるようにしたものである。
【００１０】
また、特開平６−１８９５２２号では、図１０に示すように、制動ＯＦＦ時にスイッチ板に覆われない部分となる永久磁石６の周方向中央部分に凹部６ｃを設けて、スイッチ板に覆われない部分の永久磁石体積を縮小し、制動ＯＦＦ時、スイッチ板に覆われない部分からの漏れ磁束を低減しようとしている。
【００１１】
また、特開平６−８６５３４号では、図１１に示すように、各永久磁石６の外周面の周方向両端側に、スイッチ板７の方向に突出する強磁性体からなる磁極材１０を設けることで、制動ＯＦＦ時、スイッチ板７に覆われない部分からの漏れ磁束を低減しようとしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開平５−２１１７６１号、特開平６−１６５４７７号、特開平６−１８９５２２号で提案されたものは、いずれも、制動ＯＦＦ時にスイッチ板に覆われない部分となる、永久磁石における周方向中央部分の磁力を弱めるものであるから、制動ＯＦＦ時の漏れ磁束は低減できるものの、同時に制動ＯＮ時の制動トルクも低下するという問題がある。
【００１３】
また、特開平６−８６５３４号で提案されたものでは、スイッチ板と永久磁石間の間隔が大きくなるので、必然的に永久磁石とロータの円筒部との距離も大きくなって、制動ＯＮ時にロータの円筒部に作用する磁束密度が低減する。特に、永久磁石の周方向中央部で、スイッチ板との間に空隙が形成されるので、永久磁石の周方向中央部から生じる磁束の減衰が大きくなる結果、制動ＯＮ時の制動トルクが低下するという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、制動ＯＮ時の制動力を損なわないで、制動ＯＦＦ時に、隣接するスイッチ板間からロータの円筒部に漏れる磁束を抑え、引きずりトルクを抑制することができる渦電流式減速装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の渦電流式減速装置は、永久磁石群を覆うケースにおけるロータ回転軸方向の内側面に、前記支持体部分と同じ間隔を存して強磁性体を配置することとしている。そして、この強磁性体によって、制動ＯＦＦ時、ロータの円筒部に漏れようとする磁束の流れを回転軸の方向に変え、ロータの円筒部への磁気漏れを低減する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
第１の本発明の渦電流式減速装置は、回転軸に一体的に取り付けられたロータと、このロータに対向して支持され、ロータの周方向に沿って磁極の向きを互いに逆向きとなるよう、強磁性体の支持リングに一定の間隔を存して配置された永久磁石群と、この永久磁石群と前記ロータとの間に、前記永久磁石群の各永久磁石と同じ間隔を存して介設された強磁性体のスイッチ板群と、このスイッチ板群の各スイッチ板の間に介設された非磁性体の支持体部分を備えた渦電流式減速装置において、前記永久磁石群を覆うケースにおけるロータ回転軸長手方向の内側面に、前記支持体部分と同じ間隔を存して強磁性体を配置したものである。
【００１７】
第１の本発明の渦電流式減速装置では、スイッチ板と永久磁石が重なり合うと、支持リングと、隣接する永久磁石及び隣接するスイッチ板と、ロータの円筒部で磁気回路が形成されて、いわゆる制動ＯＮ状態となり、回転するロータの円筒部が永久磁石からの磁界を横切る時にロータの円筒部に生じる渦電流と磁界の作用により、ロータの円筒部に制動トルクが発生する。
【００１８】
また、上記した制動ＯＮの位置から、一つの永久磁石が、隣接するスイッチ板を跨いで半分ずつ重なり合った制動ＯＦＦの状態となすと、支持リングと、隣接する永久磁石と、これら永久磁石を跨いだスイッチ板で短絡的磁気回路が形成される。このため、ロータの円筒部には磁界がほとんど作用しないので、制動力は極めて小さくなる。この時、スイッチ板に覆われない永久磁石部から生じる磁束は、ケースの内側面に設けた強磁性体と支持リングの間で短絡的磁気回路が形成されるので、ロータの円筒部への漏れ磁束が減少し、ロータの円筒部に制動トルクが生じず、引きずりトルクが低減する。
【００１９】
また、第２の本発明の渦電流式減速装置は、上記した第１の本発明の渦電流式減速装置における、永久磁石群を覆うケースにおけるロータ回転軸長手方向の内側面に、支持体部分と同じ間隔を存して配置した強磁性体を、永久磁石群の回動に合わせて、一端側がロータの半径方向に進退可能に設けたものである。
【００２０】
第２の本発明の渦電流式減速装置では、スイッチ板と永久磁石が重なり合うと、支持リングと、隣接する永久磁石及び隣接するスイッチ板と、ロータの円筒部で磁気回路が形成されて、いわゆる制動ＯＮ状態となり、回転するロータの円筒部が永久磁石からの磁界を横切る時にロータの円筒部に生じる渦電流と磁界の作用により、ロータの円筒部に制動トルクが発生する。
【００２１】
また、上記した制動ＯＮの位置から、一つの永久磁石が、隣接するスイッチ板を跨いで半分ずつ重なり合った制動ＯＦＦの状態となすと、支持リングと、隣接する永久磁石と、これら永久磁石を跨いだスイッチ板で短絡的磁気回路が形成されるため、ロータの円筒部には磁界がほとんど作用せず、制動力は極めて小さくなる。この時、スイッチ板に覆われない永久磁石部から生じる磁束は、永久磁石とケースの内側両面に設けた強磁性体と支持リングの間で短絡的磁気回路を形成し、ロータの円筒部への漏れ磁束が減少するため、ロータの円筒部に制動トルクが生じず、引きずりトルクが低減する。
【００２２】
第２の本発明の渦電流式減速装置では、この制動ＯＮと制動ＯＦＦとの切替時における永久磁石列の回動に合わせて、強磁性体の一端側がロータの半径方向に進退移動が可能なように設けた、すなわち、制動ＯＦＦ時には強磁性体の一端側がロータの半径方向に突出し、制動ＯＮ時には強磁性体の一端側がロータの内周部に移動するようにしたので、制動ＯＮ時に永久磁石と強磁性体と支持リングの間で短絡的磁気回路が形成されなくなり、制動ＯＮ時に制動トルクの損失がなくなる。
【００２３】
また、第３の本発明の渦電流式減速装置は、上記した第１の本発明の渦電流式減速装置における、永久磁石群を覆うケースにおけるロータ回転軸長手方向の内側面に、前記支持体部分と同じ間隔を存して配置した強磁性体をどちらか一方となし、制動ＯＮ時にはこの強磁性体と離反し、制動ＯＦＦ時にはこの強磁性体に接近するよう、回動に合わせて支持リング及び永久磁石群を移動させるように構成したものである。
【００２４】
第３の本発明の渦電流式減速装置では、スイッチ板と永久磁石が重なり合うと、支持リングと、隣接する永久磁石及び隣接するスイッチ板と、ロータの円筒部で磁気回路が形成されて、いわゆる制動ＯＮ状態となり、回転するロータの円筒部が永久磁石からの磁界を横切る時にロータの円筒部に生じる渦電流と磁界の作用により、ロータの円筒部に制動トルクが発生する。
【００２５】
また、上記した制動ＯＮの位置から、一つの永久磁石が、隣接するスイッチ板を跨いで半分ずつ重なり合った制動ＯＦＦの状態となすと、支持リングと、隣接する永久磁石と、これら永久磁石を跨いだスイッチ板で短絡的磁気回路が形成されるため、ロータの円筒部には磁界がほとんど作用せず、制動力は極めて小さくなる。この時、スイッチ板に覆われない永久磁石部から生じる磁束は、永久磁石とケースの内側面に設けた強磁性体と支持リングの間で短絡的磁気回路を形成し、ロータの円筒部への漏れ磁束が減少するため、ロータの円筒部に制動トルクが生じず、引きずりトルクが低減する。
【００２６】
第３の本発明の渦電流式減速装置では、この制動ＯＮと制動ＯＦＦとの切替時における永久磁石列の回動に合わせて、制動ＯＮ時には永久磁石列がケースの一方内側面に設けた強磁性体から離れて位置する。この永久磁石の移動により、制動ＯＮ時には永久磁石とケース内側面に設けた強磁性体と支持リングの間で短絡的磁気回路が形成されなくなり、制動ＯＮ時に制動トルクの損失がなくなる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の渦電流式減速装置を図１〜図５に示す実施例に基づいて説明する。なお、図１〜図５中、図６〜図１１と同一符号は同一部分或いは相当部分を示し、詳細な説明を省略する。
図１は第１の本発明の渦電流式減速装置の説明図で、左半分は制動ＯＮの状態の磁気回路構成を示す説明図、右半分は制動ＯＦＦの状態の短絡的磁気回路構成を示す説明図、図２は第１の本発明の渦電流式減速装置の回転軸方向の断面図で、制動ＯＦＦの状態の短絡的磁気回路構成を示す説明図、図３は第２の本発明の渦電流式減速装置の説明図で、左半分は制動ＯＮの状態の磁気回路構成を示す説明図、右半分は制動ＯＦＦの状態の短絡的磁気回路構成を示す説明図、図４は第２の本発明の渦電流式減速装置の回転軸方向の断面図で、制動ＯＦＦの状態の短絡的磁気回路構成を示す説明図、図５は第３の本発明の渦電流式減速装置の回転軸方向の断面図で、（ａ）は制動ＯＦＦの状態の短絡的磁気回路構成を示す説明図、（ｂ）は制動ＯＮの状態の磁気回路構成を示す説明図である。
【００２８】
図１〜図５において、１１は例えば低炭素鋼からなる強磁性体であり、図１及び図２に示した実施例では、永久磁石６群を覆うケース１２におけるロータ８の回転軸方向の内側両面に、支持体３部分と同じ間隔を存して、例えば接着によって取り付けられている。
【００２９】
また、図３及び図４に示した実施例では、図１及び図２に示した実施例のように、前記強磁性体１１をケース１２の内側面に取り付けるのではなく、例えば強磁性体１１の他方端部を支持リング４にボルト１３で回転が自在なように取り付けると共に、一方端部のケース１２と対向する面にスライドピン１４を突設し、ガイドレール１６に沿う永久磁石６群の回動に合わせて、ケース１２のスライドピン１４と相対する内面に刻設した、図３に示したような湾曲状のスライドレール１５に前記スライドピン１４が案内され、強磁性体１１がロータ８の半径方向に進退が可能なようになされている。
【００３０】
また、図５に示した実施例では、図１及び図２に示した実施例のように、前記強磁性体１１をケース１２の内側両面に取り付けるのではなく、ケース１２の内側におけるどちらか片面に例えば接着によって取り付ける。そして、永久磁石６群の回動を案内するガイドレール１６を、制動ＯＮ時には永久磁石６群が強磁性体１１と離反し、制動ＯＦＦ時には永久磁石６群が強磁性体１１に接近するように敷設するのである。
【００３１】
このような図１〜図５に示した渦電流式減速装置では、支持リング４を回動させて、図１、図３の左半分や、図５（ｂ）に示すように、永久磁石６がスイッチ板７と重なり合うと、支持リング４と、隣接する永久磁石６及び隣接するスイッチ板７と、ロータ（８）の円筒部８ａで磁気回路が形成されて、いわゆる制動ＯＮ状態となり、回転する前記円筒部８ａが永久磁石６からの磁界を横切る時に、円筒部８ａに生じる渦電流と磁界の作用により、円筒部８ａに制動トルクが発生する。
【００３２】
また、上記した制動ＯＮの位置から、支持リング４を回動させて永久磁石６列を磁石の半配列ピッチ分だけ旋回させる。この状態では、図１、図３の右半分に示すように、一つの永久磁石６が、隣接するスイッチ板７を跨いで半分ずつ重なった状態となって、支持リング４と、隣接する永久磁石６及びスイッチ板７で短絡的磁気回路が形成されて、いわゆる制動ＯＦＦの状態となる。
【００３３】
加えて、図３及び図４に示した実施例では、制動ＯＮ時に永久磁石６と強磁性体１１と支持リング４の間で短絡的磁気回路が形成されなくなり、制動ＯＮ時に制動トルクの損失がなくなる。また、図５に示した実施例でも、制動ＯＮ時には永久磁石６とケース１２の内側面に設けた強磁性体１１と支持リング４の間で短絡的磁気回路が形成されなくなり、制動ＯＮ時に制動トルクの損失がなくなる。
【００３４】
ちなみに、本発明の効果を確認するために、本発明の渦電流式減速装置の試験体を作製して性能試験を行った。
請求項１に対応する試験体１は、図６に示した渦電流式減速装置のケース内側の回転軸方向の壁面に、図１、図２に示したように、低炭素鋼からなる強磁性体を接着して作製した。
【００３５】
また、請求項２に対応する試験体２は、図６に示した渦電流式減速装置のケース内側の回転軸方向の壁面に溝を加工して作製したスライドレール内に、このスライドレール内に嵌入するスライドピンを一方端部に取り付けた低炭素鋼からなる強磁性体の他方端部を回転が自在なように支持リングにボルトで固定して作製した。
【００３６】
また、請求項３に対応する試験体３は、図６に示した渦電流式減速装置のケース内側の回転軸方向の壁面の片側に、図５に示すように、低炭素鋼からなる強磁性体を接着し、永久磁石の回動方向を決定するガイドレールを螺旋状に設けて作製した。
【００３７】
これらの試験体を取り付けた渦電流式減速装置を、大型トラックのトランスミッション後部のプロペラシャフトの途中に装備して、制動ＯＮ時の制動トルクと、制動ＯＦＦ時の引きずりトルクを測定した。試験に供した渦電流式減速装置のロータの円筒部はＣｒ−Ｍｏ系の低合金鋼からなり、内径は約３８０ｍｍ、肉厚は約２０ｍｍ、軸方向長さは約８０ｍｍであった。
【００３８】
また、比較として、ケース内部に強磁性体を取り付けていない従来の渦電流式減速装置（従来例) と、図８（ａ）に示した、周方向中央部に、周方向長さの１／４、幅方向長さの２／３の開口部を形成した永久磁石を設けた渦電流式減速装置（比較例）も同時に試験に供した。
【００３９】
制動トルクと引きずりトルクは、図６に示す回転軸を連結しているプロペラシャフトの回転速度が５００、１０００、１５００、２０００ｒｐｍの時点で、制動のＯＮ，ＯＦＦを切換えて測定した。その測定結果を下記表１に示す。
【００４０】
【表１】
0004016537.tif 000002
【００４１】
表１より明らかなように、本発明例では従来例と比べて、制動トルクはほぼ同じであるが、引きずりトルクは大幅に減少している。つまり、ケース内側の軸方向側面に強磁性体を取り付けることで、制動ＯＮ時の制動力を損なわないで、制動ＯＦＦ時の引きずりトルクを大幅に減少することができることが判る。一方、比較例では、従来例と比べて引きずりトルクは低減できるものの、同時に制動ＯＮ時の制動トルクも減少している。
【００４２】
図１〜図５に示した実施例では、永久磁石１１を用いたものを示したが、電磁石を用いたものであっても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、図１〜図５に示した実施例では、強磁性体１１として低炭素鋼を示したが、強磁性体であれば、低炭素鋼に限らないことは言うまでもない。
【００４３】
また、請求項１及び３に記載の装置において、強磁性体１１の取付方法も、ケース１２の内面に取り付けられるものであれば、接着に限らず、ビス止めなどであっても良い。
また、本実施例では、ポールピースを省略したものを示しているが、永久磁石６の外周にポールピースを取付けたものであっても良い。
【００４４】
なお、図１〜図５に示す実施例では、ドラムタイプの渦電流式減速装置に適用したものを示したが、本発明の渦電流式減速装置は、例えば特開平１−２９８９４７号で提案されているような、ディスクタイプの渦電流式減速装置にも適用できることは言うまでもない。そして、ディスクタイプも、永久磁石群の両側をディスクで挟むものに限らず、一枚のディスクの両側を永久磁石群で挟むものでも良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の渦電流式減速装置によれば、制動ＯＦＦ時、スイッチ板に覆われない永久磁石部から生じる磁束は、永久磁石とケース内側面に配置した強磁性体と支持リングで短絡的磁気回路が形成されるため、ロータの円筒部への磁気漏れを大幅に抑制できる。従って、制動ＯＦＦ時、ロータの円筒部に生じる制動トルクが抑制でき、その結果、引きずりトルクが低減して、非制動時の動力損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の本発明の渦電流式減速装置の説明図で、左半分は制動ＯＮの状態の磁気回路構成を示す説明図、右半分は制動ＯＦＦの状態の短絡的磁気回路構成を示す説明図である。
【図２】第１の本発明の渦電流式減速装置の回転軸方向の断面図で、制動ＯＦＦの状態の短絡的磁気回路構成を示す説明図である。
【図３】第２の本発明の渦電流式減速装置の説明図で、左半分は制動ＯＮの状態の磁気回路構成を示す説明図、右半分は制動ＯＦＦの状態の短絡的磁気回路構成を示す説明図である。
【図４】第２の本発明の渦電流式減速装置の回転軸方向の断面図で、制動ＯＦＦの状態の短絡的磁気回路構成を示す説明図である。
【図５】第３の本発明の渦電流式減速装置の回転軸方向の断面図で、（ａ）は制動ＯＦＦの状態の短絡的磁気回路構成を示す説明図、（ｂ）は制動ＯＮの状態の磁気回路構成を示す説明図である。
【図６】特開平１−２９８９４８号で提案された渦電流式減速装置の側面図で、上半分を断面して示した図である。
【図７】図６の渦電流式減速装置における磁気回路構成を示す説明図で、（ａ）は制動ＯＮの状態、（ｂ）は制動ＯＦＦの状態を示す図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は共に特開平５−２１１７６１号で提案された永久磁石の形状を説明する斜視図である。
【図９】特開平６−１６５４７７号で提案された渦電流式減速装置における制動ＯＦＦ時の短絡磁気回路構成を示す説明図である。
【図１０】特開平６−１８９５２２号で提案された永久磁石の形状を説明する断面図である。
【図１１】特開平６−８６５３４号で提案された渦電流式減速装置における制動ＯＦＦ時の短絡磁気回路構成を示す説明図である。
【符号の説明】
３    支持体
４    支持リング
６    永久磁石
７    スイッチ板
８    ロータ
１１  強磁性体
【図１】
0004016537.tif 000003
【図２】
0004016537.tif 000004
【図３】
0004016537.tif 000005
【図４】
0004016537.tif 000006
【図５】
0004016537.tif 000007
【図６】
0004016537.tif 000008
【図７】
0004016537.tif 000009
【図８】
0004016537.tif 000010
【図９】
0004016537.tif 000011
【図１０】
0004016537.tif 000012
【図１１】
0004016537.tif 000013