(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に結合した制動ドラムと、該制動ドラムの内部にあつて少くとも１つの可動の磁石支持筒と、該磁石支持筒の外周面に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、該磁石と制動ドラムとの間にあつて該磁石と対向する部分に磁性板を配設した案内筒とを有し、前記磁石から前記制動ドラムへの磁界に基づく渦電流により前記制動ドラムに制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記案内筒を磁性体であるステンレス鋼から形成し、前記案内筒の磁石と対向しない部分を薄肉とし、該薄肉部分を溶体化して高温状態から急冷することにより非磁性または弱磁性オーステナイト相にしたことを特徴とする渦電流減速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の摩擦ブレーキを補助する渦電流減速装置、特に製造が簡単な、磁石を保護するための案内筒を備えた渦電流減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の１つまたは複数の磁石支持筒を備えた渦電流減速装置では、非制動時、磁石（永久磁石、以下同じ）からの磁束が外へ洩れないようにするために、磁石支持筒を収容する非磁性体からなる案内筒に、かなり厚い（約１０〜１６ｍｍ）磁性板（強磁性板）を使用しなければならない。このため、アルミニウムの案内筒本体の内部に磁性板を鋳込むか、非磁性体のステンレス鋼から案内筒を金型プレスにより成形し、案内筒に設けた多数の開口に磁性板（強磁性板）を嵌挿しかつ溶接により結合するかしている。前者の方法は製造上困難な点があり、案内筒であるアルミニウム鋳造品の歩留りが悪い。また、前者の方法によるものは、磁性板と案内筒のアルミニウム本体との接合強度が弱く、含浸材などを隙間に充填したりしている。さらに、案内筒の制動ドラムの内周面に対向する外周面と、磁石支持筒の磁石に対向する内周面とを、平滑に切削加工する時の切削代が大きいことなどから製造経費が嵩む。後者の方法も案内筒に各磁性板を溶接する点で製造経費の削減が難しい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述の問題に鑑み、案内筒を磁性体のステンレス鋼から構成し、磁性板に相当する部分を残し、非磁性または弱磁性部分を熱処理より形成した、製造が簡単で安価な渦電流減速装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の構成は回転軸に結合した制動ドラムと、該制動ドラムの内部にあつて少くとも１つの可動の磁石支持筒と、該磁石支持筒の外周面に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、該磁石と制動ドラムとの間にあつて該磁石と対向する部分に磁性板を配設した案内筒とを有し、前記磁石から前記制動ドラムへの磁界に基づく渦電流により前記制動ドラムに制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記案内筒を磁性体であるステンレス鋼から形成し、前記案内筒の磁石と対向しない部分を薄肉とし、該薄肉部分を溶体化して高温状態から急冷することにより非磁性または弱磁性オーステナイト相にしたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明では磁石支持筒を覆う外側案内筒を、磁性体である肉厚１０〜１６ｍｍのマルテンサイト系ステンレス鋼またはフエライト系ステンレス鋼の継目なし鋼管、または同鋼板からロール成形した鋼管から製造する。外側案内筒の磁石と対向する部分（磁性板に相当する部分）は磁性体のまま残し、磁石と対向しない部分（磁石と磁石の隙間と対向する部分）を局部的に温度８００〜１３５０℃の高温に加熱した状態（部分溶体化）から急冷して非磁性化または弱磁性化して非磁性部分または弱磁性部分を形成し、制動時、磁石からの磁界が外側案内筒で短絡（磁気シヨート）しないで、制動ドラムへ有効に到達するようにする。磁性体のステンレス鋼には、例えば１３クロム（Cr）系ステンレス鋼や１７Ｃｒフエライトステンレス鋼などがある。
【０００６】
また、本発明では磁性体であるステンレス鋼の鋼管ないし筒体を削り出し、磁石と対向する厚肉部分（磁性板）と、磁石と対向しない薄肉部分とが周方向に交互に並ぶように外側案内筒を形成する。磁性体のステンレス鋼の特性を活かし、磁石と対向しない薄肉部分を温度８００℃以上の高温状態（部分溶体化）にしてから急冷することにより、非磁性または弱磁性オーステナイト相にする。厚肉部分は磁性体としての特性を維持し、薄肉部分は非磁性体または弱磁性体になるので、従来の案内筒と同様の作用効果が得られるうえ、製造する際に不良品の発生度が少く、重量の軽減にも役立つ。
【０００７】
案内筒として磁性体であるステンレス鋼の厚板から薄肉部分を削り出す代りに、磁性体であるステンレス鋼からなる鋼管に、磁石に対向する厚肉部分（磁性板）と磁石に対向しない薄肉部分とを鋳造または鍛造により形成し、薄肉部分を温度８００℃以上の高温状態（部分溶体化）にしてから急冷することにより、非磁性または弱磁性オーステナイト相にしてもよい。
【０００８】
【実施例】
図１に示すように、本発明による渦電流減速装置は、例えば車両用変速機の出力回転軸２にスプライン嵌合した取付フランジ３に、制動ドラム８のボス部５のフランジ５ａと、駐車ブレーキの制動ドラム４の端壁板とを一緒に複数のボルト６とナツトにより締結される。ボス部５から径外方へ突出する多数の支持腕７の先端に、多数の冷却フイン９を外周面に備える制動ドラム８の基端部ないし右端部が溶接などにより結合される。制動ドラム８の開放端部ないし左端部の端壁面には銅などの良伝導体からなる環状体ないし環状板１０が結合され、制動ドラム８の内周面の磁性板（ポールピース）４１と対向しない左端部に、環状板１０と一体の環状体ないし環状板１１が結合される。制動ドラム８の内周面の磁性板４１と対向しない右端部にも、同様の環状体ないし環状板１２が結合される。各環状板１０〜１２は制動ドラム８の内部を流れる渦電流に軸方向の広がりをもたせ、制動トルクを増大させる。
【０００９】
制動ドラム８の内部には、断面長方形の内空部を有する案内筒２１が配設される。案内筒２１は非磁性体からなる側壁２４と内側案内筒２３とを有する断面Ｌ字形の筒部分と、非磁性体の環状板からなる側壁２４ａとを複数のボルトにより結合し、１３クロム系ステンレス鋼から成形した外側案内筒２２の両側縁部２０を、好ましくは径内方へ折り曲げたうえ側壁２４，２４ａに固定される。
【００１０】
本発明では外側案内筒２２は磁性体のステンレス鋼、例えば１３クロム（Cr）系ステンレス鋼から、制動ドラム８の内周面に対向する磁性板に相当する多数の厚肉部分４１と薄肉部分４１ａとを周方向交互に配して一体に成形される。具体的には、図２に示すように所定の肉厚の外側案内筒２２に所定の周方向寸法を有する厚肉部分（磁性板（ポールピース）に相当する部分）４１を残し、外側案内筒２２の外周壁を削り出して薄肉部分４１ａを形成する。各薄肉部分４１ａを温度８００℃以上に加熱してから急冷して非磁性または弱磁性オーステナイト相にする。好ましくは、薄肉部分４１ａに非磁性体からなる断面Ｕ字状の補強板５１を取り付ける。しかし、外側案内筒２２から薄肉部分４１ａを削り出す代りに、多数の厚肉部分４１と薄肉部分４１ａを、例えば磁性体である１３クロム系ステンレス鋼から一体に鋳造または鍛造により形成してもよい。厚肉部分４１の周方向寸法は薄肉部分４１ａの周方向寸法よりも長くする。厚肉部分４１は周方向等間隔に配される。換言すれば、厚肉部分４１の外面の面積を内面の面積よりも狭くする。
【００１１】
案内筒２１の内空部には、磁性体からなる可動の磁石支持筒２５と不動の磁石支持筒２６とが収容される。可動の磁石支持筒２５は軸受２５ａにより内側案内筒２３に正逆回動可能に支持され、磁石支持筒２６はボルトなどにより内側案内筒２３に固定される。各磁石支持筒２５，２６の外周面には各厚肉部分４１に対向する多数の磁石１５，１６が周方向等間隔に、かつ厚肉部分４１に対向する極性が周方向に交互に異なるように結合される。
【００１２】
可動の磁石支持筒２５を正逆回動するための流体圧アクチユエータ３１は、側壁２４と一体に形成したシリンダ３２にピストン３３を嵌挿して両端室を区画し、ピストン３３に結合したロツドの外端を、磁石支持筒２５から側壁２４のスリツト３５を経て外部へ突出する腕３４に連結される。
【００１３】
上述の渦電流減速装置において、非制動時、軸方向に並ぶ磁石支持筒２５の磁石１５と磁石支持筒２６の磁石１６との、厚肉部分４１に対する極性が互いに逆の状態にあり、図１に示すように、磁石支持筒２５，２６と厚肉部分４１との間に短絡的磁気回路ｚが生じる。したがつて、磁石１５，１６の磁界は制動ドラム８に及ばないので、制動ドラム８に制動トルクは発生しない。制動時、流体圧アクチユエータ３１により磁石支持筒２５を磁石１５の配列ピツチだけ回動すると、各磁石支持筒２５，２６の磁石１５，１６の厚肉部分４１に対する極性が同じになる。したがつて、磁石１５，１６からの磁界を回転する制動ドラム８が横切る時、制動ドラム８に渦電流に基づく制動トルクが発生する。この時、図２に示すように制動ドラム８と磁石支持筒２５，２６との間に磁気回路ｗが生じる。
【００１４】
しかし、実際には制動ドラム８の高速回転中は、磁気回路ｗは制動ドラム８の矢印ｘで示す回転方向へ引きずられたような格好になるので、後述するように、厚肉部分４１の側面断面の形状は長方形にするよりも、制動ドラム８の中速回転域では図３に示すような形状が好ましく、また、制動ドラム８の高速回転域では図４，５に示すような形状が好ましい。
【００１５】
図３に示す実施例では、厚肉部分４１の前端面（制動ドラム８の回転方向前方の端面）４８の外周側を切除して傾斜面４８ａを形成し、同様に厚肉部分４１の後端面４９の外周側を切除して傾斜面４９ａを形成する。磁石１５，１６からの磁束を外側案内筒２２の厚肉部分４１で絞つて（磁束密度を高めて）制動ドラム８へ導き、制動トルクを高めることができる。図４に示す実施例では、厚肉部分４１の前端面４８と後端面４９を制動ドラム８の矢印ｘで示す回転方向へ傾け、全体として平行４辺形状に構成することにより、制動ドラム８の高速回転での磁石１５，１６からの磁束を、厚肉部分４１の前端部（制動ドラム８の回転方向）へ絞り込むことができる。図５に示す実施例では、厚肉部分４１の外面４６の後半部分を切除して段部４６ａを形成したものであり、制動ドラム８の高速回転で磁石１５，１６からの磁束を厚肉部分４１の前端部へ一層絞り込んで制動ドラム８へ及ぼすことができる。
【００１６】
図２に示すように、各磁石１５は磁石支持筒２５の外周面に重ね合され、かつ周方向に隣接する磁石１５の間に保持具２９を挟み、かつ磁石１５の前後端壁に形成した肩部１５ａへ保持具２９を重ね合せ、ボルト２８により磁石支持筒２５へ締結される。磁石１６も同様に磁石支持筒２６に結合される。
【００１７】
図６に示す実施例では、図３〜５に示す実施例とは逆に、外側案内筒２２の内周面に厚肉部分４１を設け、外側案内筒２２の内周面に溝を設けて薄肉部分４１ａを厚肉部分４１と厚肉部分４１との間に形成したものである。図７に示す実施例では、外側案内筒２２の外周面と内周面との中間の位置に薄肉部分４１ａを設けたものである。
【００１８】
以上の示す実施例では、案内筒２１の内空部に可動の磁石支持筒２５と不動の磁石支持筒２６とを収容しているが、本発明は案内筒２１の内空部に可動の磁石支持筒２５だけを収容する渦電流減速装置にも適用できる。図８に示すように、磁性体のステンレス鋼からなる案内筒２２の各薄肉部分４１ａは、温度８００℃以上の高温状態（部分溶体化）にしてから急冷することにより、非磁性または弱磁性オーステナイト相に形成する。磁石支持筒２５の外周面には、各厚肉部分４１に２つずつ磁石１５が対向し、かつ厚肉部分４１に対向する磁石１５の極性が周方向に２つずつ異なるように結合される。非制動時、周方向に並ぶ極性の異なる２つの磁石１５が厚肉部分４１に対向し、厚肉部分４１と磁石支持筒２５との間に短絡的磁気回路ｚが生じ、制動ドラム８には磁界を及ぼさない。制動時は、磁石支持筒２５を磁石１５の配列ピツチだけ回動すると、図９に示すように、制動ドラム８と磁石支持筒２５との間に磁気回路ｗが生じ、制動ドラム８に制動トルクが発生する。
【００１９】
図１０〜１２に示すように、磁性体のステンレス鋼からなる外側案内筒２２には、制動ドラム８の常用される回転数に応じて厚肉部分４１の側面断面形状を図３〜５の実施例と同様に変更することができる。また、温度８００℃以上の高温状態（部分溶体化）にしてから急冷することにより非磁性または弱磁性オーステナイト相にされる外側案内筒２２の薄肉部分４１ａは、図１３に示すように案内筒２２の外周側に設けるか、図１４に示すように外周側と内周側との間の中間部分に設けてもよい。
【００２０】
図１５に示す実施例では、案内筒２１の内空部に可動の磁石支持筒２５だけが収容され、磁石支持筒２５の外周面には各厚肉部分４１に対向し、かつ極性が周方向に交互に異なる磁石１５が結合される。非制動時、図２に示すのと同じ関係位置、すなわち各磁石１５が全面的に厚肉部分４１に対向する制動位置から、磁石支持筒２５を磁石１５の半配列ピツチだけ回動し、周方向に並ぶ極性が異なる２つの磁石１５が共通の厚肉部分４１に部分的に対向するようにすれば、２つの磁石１５の内外面を挟む磁石支持筒２５と厚肉部分４１との間に短絡的磁気回路ｚが生じ、制動ドラム８には磁界が及ばない。
【００２１】
図１６に示すように、本発明は磁石支持筒２５を流体圧アクチユエータ３１により制動ドラム８の内部へ押し込んだ制動位置と、制動ドラム８の内部から引き出した非制動位置とに切り換える形式の渦電流減速装置にも適用できる。案内筒２１は軟磁性体からなる外側案内筒１９と側壁２４とを有する筒部分と、非磁性体からなる内側案内筒２３と、磁性体のステンレス鋼からなる外側案内筒２２と非磁性体からなる側壁２４ａとを結合して、断面長方形の内空部２１ａを形成される。外側案内筒２２の内周面に多数の磁性板つまり厚肉部分４１が周方向等間隔に形成され、厚肉部分４１と厚肉部分４１との間の薄肉部分４１ａは、温度８００℃以上の高温状態（部分溶体化）にしてから急冷することにより非磁性または弱磁性オーステナイト相に形成する。各厚肉部分４１に対向する磁石１５を結合する磁石支持筒２５が内空部２１ａに収容される。磁石支持筒２５は内側案内筒２３に沿つて往復動可能に支持される。流体圧アクチユエータ３１のピストン３３から側壁２４を貫通して内空部２１ａへ延びるロツド３４ａが、磁石支持筒２５に結合される。流体圧アクチユエータ３１はシリンダ３２が制動ドラム８の軸方向に配設され、かつ端壁を側壁２４に結合される点で図１６に示すものと異なる。制動ドラム８については図１に示すものと同様である。非制動時、図１６に示す制動位置から磁石支持筒２５を制動ドラム８の外部へ引き出すと、外側案内筒１９と磁石支持筒２５との間に短絡的磁気回路が形成され、制動ドラム８には磁界が及ばない。
【００２２】
図１７〜２２に示す各実施例では、外側案内筒２２が磁性体である肉厚約１０〜１６ｍｍのマルテンサイト系ステンレス鋼またはフエライト系ステンレス鋼の鋼板からロール成形して溶接した鋼管、または磁性体である肉厚約１０〜１６ｍｍのマルテンサイト系ステンレス鋼またはフエライト系ステンレス鋼の継目なし鋼管から製造される。図１７に示すように、外側案内筒２２は好ましくはアルミニウムなどの非磁性体からなる案内筒２１の側壁２４と側壁２４ａとの間に、複数のボルト（図示せず）により結合される。渦電流減速装置としての他の構成は図１に示すものと同様である。図１８に示すように、磁性体である均等な肉厚のステンレス製の鋼管からなる外側案内筒２２の、磁石１５，１６と対向する磁性部分４１は磁性体のまま残し、磁石１５，１６と対向しない部分（磁石と磁石の隙間と対向する部分）４１ｂは局部的に温度８００〜１３５０℃の高温に加熱した状態（部分溶体化）から急冷して非磁性体または弱磁性体であるオーステナイト相にされる。
【００２３】
外側案内筒２２の真円度を得るために、外側案内筒２２に仕上加工を施した後に、防錆のための塗装が施される。磁性部分４１と非磁性または弱磁性部分４１ｂとを視認できるように、外側案内筒２２の非磁性または弱磁性部分４１ｂの外面にくぼみまたは溝を加工するのが好ましい。磁性部分４１の外面４６は、磁石１５に対向する内面４７よりも面積ないし周方向寸法を短くする。すなわち、各磁性部分４１の側面断面を台形にし、磁石１５，１６から制動ドラム８への磁束密度を大きくし、制動トルクを高める。
【００２４】
図１９に示す実施例では、制動ドラム８の高速回転域での制動時、制動ドラム８と磁石支持筒２５，２６との間に形成される磁気回路ｗが、制動ドラム８の矢印ｘで示す回転方向へ流れる傾向があるので、換言すれば、各磁石１５，１６から制動ドラム８へ達する磁束の密度が、磁性部分４１の前端部へ集中する傾向があるので、磁性部分４１の後端面４９を制動ドラム８の回転方向へ傾斜させるのが好ましい。図２０に示すように、磁性部分４１の前端面４８も制動ドラム８の回転方向（矢印ｘ）へ僅かに傾斜させるのが好ましい。
【００２５】
図２１に示す実施例では、磁性体であるステンレス鋼管に熱処理を施して非磁性または弱磁性部分４１ｂを形成した後、非磁性または弱磁性部分４１ｂの外周面にＶ型の軸方向の溝４４が機械加工される。この非磁性または弱磁性部分４１ｂは熱処理により完全に非磁性を帯びるものではなく、厳密には弱磁性のものであるから、非磁性または弱磁性部分４１ｂに側壁と底壁の肉厚がほぼ均等な溝４４を設け、非磁性または弱磁性部分４１ｂの肉厚を薄くすることにより、制動時磁石１５，１６から制動ドラム８へ及ぶ磁界の一部が、非磁性または弱磁性部分４１ｂを経て洩れ磁気回路ないし短絡的磁気回路ｕを形成するのを抑えることができる。図２２に示すように、Ｖ型の溝の代りに、非磁性または弱磁性部分４１ｂの断面形状に応じて断面長方形の溝４４ａを設けるようにしてもよい。
【００２６】
図１７〜２２に示す実施例では、上述のように外側案内筒２２として、磁性体である肉厚が均等なステンレス鋼管に熱処理を施して、非磁性または弱磁性部分４１ｂと磁性部分４１とを形成するものであるから、外側案内筒２２の熱処理による熱歪みが少く、また熱処理により非磁性または弱磁性部分４１ｂの機械加工性が良くなるので、溝４４，４４ａの機械加工が容易になる。外側案内筒２２に予め厚肉部分と薄肉部分とを形成してから、薄肉部分に熱処理を施す場合よりも、外側案内筒２２の内外周面の寸法精度に優れたものが得られる。
【００２７】
外側案内筒２２は単純なステンレス鋼の筒体から加工できるので、製造経費を大幅に節減できる。
【００２８】
外側案内筒２２に非磁性または弱磁性部分４１ｂを形成することにより、制動時、磁石１５，１６からの磁界が外側案内筒２２で短絡することなく制動ドラム８へ有効に到達する。特に、外側案内筒２２は熱処理することにより、非磁性または弱磁性部分４１ｂが完全に非磁性化されるものではなく弱磁性を有するので、非磁性または弱磁性部分４１ｂに軸方向の溝４４または４４ａを設け、非磁性または弱磁性部分４１ｂの肉厚を薄くすることは、磁気洩れの防止に役立つ。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は上述のように、案内筒を磁性体であるステンレス鋼から形成し、前記案内筒の磁石と対向しない部分を薄肉とし、該薄肉部分を溶体化して高温状態から急冷することにより非磁性または弱磁性オーステナイト相にした回転軸に結合したので、案内筒の加工が簡単になり、磁性板をアルミニウムなどの外側案内筒へ鋳込む従来例のものに比べて歩留りが良く、加工経費を節減でき、軽量化にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される渦電流減速装置の正面断面図である。
【図２】同渦電流減速装置の要部を示す側面断面図である。
【図３】同渦電流減速装置の部分的変更実施例を示す側面断面図である。
【図４】同渦電流減速装置の部分的変更実施例を示す側面断面図である。
【図５】同渦電流減速装置の部分的変更実施例を示す側面断面図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る渦電流減速装置の側面断面図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る渦電流減速装置の側面断面図である。
【図８】本発明が適用される他の形式の渦電流減速装置を示す側面断面図である。
【図９】同渦電流減速装置の制動状態を示す側面断面図である。
【図１０】同渦電流減速装置の部分的変更実施例を示す側面断面図である。
【図１１】同渦電流減速装置の部分的変更実施例を示す側面断面図である。
【図１２】同渦電流減速装置の部分的変更実施例を示す側面断面図である。
【図１３】本発明の第４実施例に係る渦電流減速装置の側面断面図である。
【図１４】本発明の第５実施例に係る渦電流減速装置の側面断面図である。
【図１５】本発明が適用される他の形式の渦電流減速装置を示す側面断面図である。
【図１６】本発明が適用される他の形式の渦電流減速装置を示す正面断面図である。
【図１７】本発明の第６実施例に係る渦電流減速装置の正面断面図である。
【図１８】同渦電流減速装置の側面断面図である。
【図１９】同渦電流減速装置の部分的変更実施例を示す側面断面図である。
【図２０】同渦電流減速装置の部分的変更実施例を示す側面断面図である。
【図２１】同渦電流減速装置の部分的変更実施例を示す側面断面図である。
【図２２】同渦電流減速装置の部分的変更実施例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
２：回転軸  ５：ボス部  ７：支持腕  ８：制動ドラム  １０〜１２：良伝導体の環状板  １５，１６：磁石  ２１：案内筒  ２２：外側案内筒  ２３：内側案内筒  ２４，２４ａ：側壁  ２５，２６：磁石支持筒  ２９：保持具  ３１：流体圧アクチユエータ  ３５：スリツト  ４１：厚肉部分（磁性部分）  ４１ａ：薄肉部分（非磁性または弱磁性部分）  ４１ｂ：非磁性または弱磁性部分  ４４，４４ａ：溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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