(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制動対象となる回転軸部材の外周側にロータを連結する構造であって、
回転軸部材とロータとの間の径方向中間位置に、回転軸部材の周方向に延びる板状の金属バネを配置し、
該金属バネが、上記回転軸部材の周方向全周に亘るリング状に形成され、
その金属バネに対して上記回転軸部材及び上記ロータを周方向に交互に締結すると共に、それらのうち少なくともどちらか一方を、複数箇所で締結することを特徴とする渦電流式減速装置のロータ連結構造。
【請求項２】
上記金属バネに対して、上記回転軸部材及びロータを、それぞれ複数箇所ずつ締結する請求項１記載の渦電流式減速装置のロータ連結構造。
【請求項３】
上記金属バネが、径方向外側に屈曲した凸部と径方向内側に屈曲した凹部とを有する波形に形成され、その凸部の頂部及び凹部の底部に対して、上記回転軸部材あるいはロータが締結される請求項１又は２記載の渦電流式減速装置のロータ連結構造。
【請求項４】
上記金属バネが、自然状態から縮径方向に圧縮、あるいは拡径方向に拡張された状態で上記回転軸部材及びロータに締結される請求項１〜３記載の渦電流式減速装置のロータ連結構造。
【請求項５】
上記回転軸部材が径方向外側に延出する第１スポークを備え、上記ロータが径方向内側に延出する第２スポークを備え、上記金属バネの凸部の頂部が、上記第１スポークあるいは第２スポークのどちらか一方に締結され、かつ、金属バネの凹部の底部が他方のスポークに締結される請求項３又は４記載の渦電流式減速装置のロータ連結構造。
【請求項６】
上記第１スポークと第２スポークとが、互いに軸方向にオフセットして設けられる請求項５記載の渦電流式減速装置のロータ連結構造。
【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、自動車に取り付けられるリターダとしての渦電流式減速装置に係り、回転軸部材にロータを連結するための連結構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
渦電流式減速装置は、回転軸部材に連結されたロータが磁界を横切ることによってロータ内に渦電流が発生し、それによってロータ及び回転軸部材に制動力が与えられるものであり、制動力は最終的に熱に変換して発散される。
【０００３】
例えば、大型自動車でリターダとして使用される渦電流式減速装置において、長い下り坂を下るときに高速で長時間連続使用される等、過酷な使用をされた場合には、ロータの温度はその内面で７００℃以上に及ぶことがある。このため、ロータは熱膨張によって拡径する。例えば、内径で４００ｍｍ程度のロータでは、その直径が２〜３ｍｍ拡径する。
【０００４】
ロータが熱膨張するときに、ロータの特定箇所に応力が集中して破損したり、あるいはロータが周方向に均等に拡径せず、異常変形することが考えられる。そこで、これを防止するために、従来、図１６に示すように、ロータ４０に取り付けられた支持アーム４１を、回転軸部材４２の外周部に設けられた穴４３内にスライド自在に嵌合させると共に、穴４３内に支持アーム４１を径方向外側へと付勢するスプリング４５を設けた連結構造が用いられていた。この連結構造によれば、支持アーム４１が径方向外側にスライドすることでロータ４０の熱膨張を許容できるため、ロータの応力集中による破損や異常変形を防止できる。また、スプリング４５がロータ４０を、熱膨張する方向（拡径する方向）に付勢しているため、ロータ４０の熱膨張を助長し、周方向に均等に拡径させることができる。
【０００５】
しかしながら、この連結構造は、部品点数が多く複雑であるうえ、アーム４１を高温下でスムースにスライドさせるために、耐熱性Ｏリング４６や耐熱性グリースが必要となり非常にコストが高くなる。
【０００６】
そこで、コストを低く抑えたものとして、図１７に示すような、ロータの連結構造が考案されている。
【０００７】
この連結構造は、回転軸４７に接続されたボス部４９の外周に設けられたアーム５０と、ロータ５１の内周に設けられたアーム５２とを連結板５３により互いに連結したものである。この構造によれば、ロータ５１の熱膨張（拡径）を連結板５３が湾曲することにより許容できるうえに、低コストで製造することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１７に示したような、従来のロータの連結構造は、剛性が低く、回転強度が低くなる問題があった。
【０００９】
即ち、回転軸４７が、ロータ５１に対して回転方向Ｒに加速した場合、連結板５３は引っ張り応力を受けるため、回転方向Ｒに対する強度は比較的高いが、回転軸が減速した場合等、ロータ５１に対して回転方向Ｒと逆方向に加速した場合、連結板５３は圧縮応力を受けるため、回転方向Ｒと逆方向に対する強度が低い。また、大型自動車でリターダとして使用される場合、連結板５３への圧縮応力は、プロペラシャフトの交角から発生する回転振動によっても受けている。
【００１０】
更に、図１７に示したような従来のロータの連結構造では、全ての連結板５３は片持ちのため、連結部に大きな曲げモーメントが加わり強度的に問題があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、十分な回転強度を有すると共に、ロータの熱膨張を許容して破損・変形を防止できる渦電流式減速装置のロータ連結構造を提供することにある。
【００１２】
【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、制動対象となる回転軸部材の外周側にロータを連結する構造であって、回転軸部材とロータとの間の径方向中間位置に、回転軸部材の周方向に延びる板状の金属バネを配置し、該金属バネが、上記回転軸部材の周方向全周に亘るリング状に形成され、その金属バネに対して上記回転軸部材及び上記ロータを周方向に交互に締結すると共に、それらのうち少なくともどちらか一方を、複数箇所で締結したものである。
【００１３】
この構成によれば、回転軸部材とロータのうち少なくともどちらか一方を金属バネに対して複数のポイントで締結しているため、回転強度を高くできる。また、回転軸部材とロータとを金属バネを介して連結しているため、金属バネが変形することでロータの熱膨張を許容し、破損や異常変形を防止できる。また、金属バネは、回転軸部材の周方向全周に亘るリング状に形成されているので、回転軸部材がロータに対して一方の回転方向に加速した場合もそれと反対の回転方向に加速した場合も共に引っ張り応力を受けることになり、十分な回転強度を得ることができる。
【００１４】
また、金属バネに対して、回転軸部材及びロータを、それぞれ複数箇所ずつ締結するようにしても良い。これによれば、ロータの回転強度をより高くできる。
【００１５】
また、金属バネが、径方向外側に屈曲した凸部と径方向内側に屈曲した凹部とを有する波形に形成され、その凸部の頂部及び凹部の底部に対して、回転軸部材あるいはロータが締結されるようにしても良い。これによれば、金属バネの周方向への変形量を大きくすることができる。
【００１７】
また、金属バネが、自然状態から縮径方向に圧縮、あるいは拡径方向に拡張された状態で回転軸部材及びロータに締結されるようにしても良い。これによれば、ロータの全周に亘って均一な付勢力が常時加わるため、ロータが周方向に均等に熱膨張できる。更に、金属バネを縮径方向に圧縮して締結した場合、金属バネがロータを拡径方向に付勢するため、ロータの熱膨張を助長できる。その結果、ロータが均等に熱膨張できる効果をより高めることができ、更に、膨張時に発生する応力をより小さくできる。
【００１９】
また、回転軸部材が径方向外側に複数本延出する第１スポークを備え、ロータが径方向内側に複数本延出する第２スポークを備え、金属バネの凸部の頂部が、第１スポークあるいは第２スポークのどちらか一方に締結され、かつ、金属バネの凹部の底部が他方のスポークに締結されるようにしても良い。これによれば、ロータの熱が締結部に伝わりにくくなり、締結部にかかる力を小さくできる。
【００２０】
更に、第１スポークと第２スポークとが、互いに軸方向にオフセットして設けられるようにしても良い。これによれば、金属バネの位置を軸方向にずらしてそのスペースを有効利用できる。
【００２１】
【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。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態に係るロータの連結構造を用いた渦電流式減速装置の正面図であり、図２はその側面断面図である。
【００２３】
本実施形態は、自動車でリターダとして使用される渦電流式減速装置におけるロータの連結構造を示しており、まず、図２を用いてリターダの概略を説明する。
【００２４】
図に示すように、回転軸５５（ここでは変速機の出力側に設けられたプロペラシャフト）と、回転軸５５に固定された取付フランジ５６と、取付フランジ５６にボルト５４によって固定されたホイール１５とで構成される回転軸部材１１の外周側に、ロータ１２が連結される。ロータ１２の内部には、外周部に多数の強磁性板（ポールピース）５７を有する固定枠５９が設けられている。固定枠５９の内部には、磁石支持輪６０が回動自在に設けられており、磁石支持輪６０の外周部には永久磁石６１が周方向に等間隔を隔てて複数個設けられている。更に、固定枠５９には、磁石支持輪６０を回動させるためのアクチュエータ６２が設けられている。
【００２５】
制動時には、アクチュエータ６２により磁石支持輪６０を所定角度回動させて、永久磁石６１、強磁性板５７及びロータ１２との間に磁気回路を生じさせることでロータ１２内に渦電流が発生し、制動力が与えられる。
【００２６】
さて、図１及び図２を用いて、回転軸部材１１の一部を形成するホイール１５と、ロータ１２とを連結するための連結構造を説明する。
【００２７】
ホイール１５の外周部には、径方向外側に延出するホイールスポーク（第１スポーク）１６が、周方向に等間隔を隔てて複数本設けられている。
【００２８】
ロータ１２の外周部には、複数の放熱フィン１７が周方向に所定間隔を隔てて設けられている。またロータ１２の軸方向端部（図２において右側端部）には径方向内側に延出するロータスポーク（第２スポーク）１９が周方向に等間隔を隔てて複数本設けられている。
【００２９】
上述したホイールスポーク１６とロータスポーク１９はそれぞれ周方向に所定間隔を隔てて交互に配置されている。また、ホイールスポーク１６及びロータスポーク１９は、それぞれホイール１５及びロータ１２と一体に形成される。
【００３０】
そして、これらホイールスポーク１６とロータスポーク１９との間に、周方向に延びる金属バネ１３が配置され、その金属バネ１３を介してホイール１５とロータ１２とが連結される。
【００３１】
金属バネ１３は、板状のバネ鋼からなり、本実施形態では、周方向一体にリング状に形成されている。
【００３２】
金属バネ１３は、径方向外側に屈曲した凸部２０と、径方向内側に屈曲した凹部２１とが互い違いに設けられた波形に形成されている。凸部２０及び凹部２１は、それぞれ、両側の斜面部２２，２２と、斜面部２２，２２間に位置する頂部２０ａ及び底部２１ａで構成される略台形形状に形成される。従って、金属バネ１３の斜面部２２は、互いに隣り合う凸部２０と凹部２１両方の一部分を兼ねている。また、斜面部２２は、本実施形態では直線形状であるが、湾曲した形状でも良い。
【００３３】
この金属バネ１３の凸部２０の頂部２０ａが、ロータスポーク１９の端面１９ａに重ね合わされると共に、凹部２１の底部２１ａがホイールスポーク１６の端面１６ａに重ね合わされて、それぞれ互いにボルト２３によって締結される。
【００３４】
ここで、図３を用いて、本実施形態の金属バネ１３の組み付け方法を説明する。
【００３５】
図中、点線ａで示した状態が自然状態、即ち、ホイールスポーク１６及びロータスポーク１９に締結される前の状態を示しており、実線ｂで示す状態が、組み付けた後の状態を示している。
【００３６】
図に示すように、金属バネ１３は、ホイールスポーク１６及びロータスポーク１９に締結されるときに、自然状態から縮径方向に圧縮された状態で締結される。従って、金属バネ１３は、常にロータ１２を径方向外側、即ち、拡径する方向に付勢している。
【００３７】
次に本実施形態の作用を述べる。
【００３８】
回転軸に接続されたホイール１５が回転すると、金属バネ１３を介してロータ１２に回転が伝達される。
【００３９】
ホイール１５が、ロータ１２に対して回転方向Ｒに加速した場合、金属バネ１３は引っ張り応力を受ける。一方、ホイール１５が、ロータ１２に対して回転方向Ｒと逆方向に加速した場合も同様に金属バネ１３は引っ張り応力を受ける。
【００４０】
このように、回転方向Ｒ及びその逆方向に加速度が働いた場合、いずれの場合においても金属バネ１３は引っ張り応力を受けるため十分な回転強度を得ることができる。
【００４１】
そして、制動時にロータ１２に流れる渦電流によってロータ１２が発熱すると、ロータ１２は熱膨張によって拡径する。このとき、金属バネ１３が、図３に点線ａで示すように、各凸部２０の高さが高く、頂部２０ａの長さが短くなるように変形して拡径する（自然状態に戻ろうとする）。これによって、ロータ１２の熱膨張が許容される。
【００４２】
このように、金属バネ１３がロータ１２の熱膨張を許容するため、ロータ１２内部で応力が集中することがなく、破損や異常変形が防止される。
【００４３】
また、金属バネ１３がロータ１２を周方向に均一な力で付勢しているため、金属バネ１３の付勢力がロータ１２の拡径を助長し、ロータ１２が周方向により均等に膨張できる。
【００４４】
更に、金属バネ１３を波形に形成することで、金属バネ１３の周方向への変形ストロークを大きくすることができる。即ち、ロータ１２の拡径を十分に許容できる。
【００４５】
更に、ロータ１２にロータスポーク１９を設けて、そのロータスポーク１９に金属バネ１３を締結するようにしたので、ロータ１２の熱容量が大きくなると共に、ロータスポーク１９が放熱フィンの役割をするため、ロータ１２の熱膨張を抑えることができる。この結果、金属バネ１３とロータスポーク１９及びホイールスポーク１６との締結部にかかる力を小さくできる。また、ボルト２３の締結部をロータ１２の内周面から遠ざけることができるため、ロータ１２から伝わる熱による締結部の温度上昇を抑えることができる。これらのことは、ボルト２３の緩みを防止する効果がある。
【００４６】
なお、本実施形態では、ホイールスポーク１６及びロータスポーク１９はそれぞれ１０本ずつ設けられているが、本発明はこの点において限定されず、必要に応じてもっと多く、あるいはもっと少なく設けても良い。この場合、両スポーク１９，１６の本数を増やすことでロータ１２の回転強度をより高くできることは勿論である。
【００４７】
また、本実施形態では、金属バネ１３を径方向内側に縮径して組み付けるとして説明してきたが、本発明はこの点において限定されず、金属バネ１３を径方向外側に押し広げて拡張した状態で組み付けても良いし、あるいは、自然状態のまま組み付けるようにしても良い。いずれの場合においても、金属バネ１３が変形することでロータ１２の熱膨張を許容できるため破損や異常変形を防止できる。また、ロータ１２の拡径時に、金属バネ１３によって周方向に亘って均一に付勢されるのでロータ１２が周方向に均等に拡径できる。
【００４８】
更に、本実施形態では、金属バネ１３と両スポーク１６，１９との締結方法をボルト止めとして説明したが、本発明はこの点において限定されず、リベット止め等他の締結方法を用いても良い。また、各締結位置において１本のボルト２３で締結するとしたが、複数本のボルト２３で締結しても良い。
【００４９】
本発明は更に、様々な変形が考えられ、図４〜図１５を用いて、本発明の他の実施形態を説明する。
【００５０】
まず、図４及び図５に示した形態は、ロータスポーク１９の変形例であり、図１に示した実施形態では、ロータスポーク１９はロータ１２と一体に形成されるのに対して、図４に示す形態は、ロータスポーク１９とロータ１２とを別々に形成し、ボルト２６によってロータ１２に取り付けたものである。また、図５に示す形態は、ロータスポーク１９とロータ１２とを別々に形成し、ロータスポーク１９をロータ１２に溶接して取り付けたものである。
【００５１】
なお、これらロータスポーク１９の取り付け方法は、ホイールスポーク１６にも適用できることは勿論である。
【００５２】
次に、図６に示す形態は、ロータスポーク１９の長さを、図１に示した形態よりも長く形成し、その端面１９ａがホイールスポーク１６の端面１６ａよりも径方向内側に位置するようにしたものである。そして、この形態では、図１に示した形態とは逆に、金属バネ１３の凸部２０の頂部２０ａがホイールスポーク１６の端面１６ａに重ね合わされ、凹部２１の底部２１ａがロータスポーク１９の端面１９ａに重ね合わされてそれぞれ締結される。この形態によれば、ロータスポーク１９の長さが長いため、上述した、ボルト２３の緩み防止効果を顕著にできる。
【００５３】
図７に示した形態は、ロータスポーク１９は設けているが、ホイールスポーク１６を設けておらず、金属バネ１３の凹部２１の底部２１ａを直接ホイール１５に締結するようにしたものである。この構成によれば、図６に示した形態と同様に、ボルト２３の緩みを確実に防止できる。
【００５４】
図８に示した形態は、図７に示した形態とは逆に、ホイールスポーク１９は設けているが、ロータスポーク１６を設けておらず、金属バネ１３の凸部２０の頂部２０ａを直接ロータ１２の内周面に締結するようにしたものである。そして、図９に示した形態は、ロータスポーク１６及びホイールスポーク１９のどちらも設けずに、金属バネ１３をロータ１２の内周面とホイール１５の外周面に直接締結するようにしたものである。
【００５５】
このように、ロータスポーク１６とホイールスポーク１９のどちらか一方、あるいは両方を設けない構造とすることで、ロータ１２及びホイール１５の製造コストを低く抑えることができる。
【００５６】
次に、図１０〜図１２は金属バネ１３の変形例であり、図１０に示した形態は、図１に示した形態の金属バネ１３よりも厚さの薄い金属バネ１３ａ，１３ｂを重ねて用いたものである。この構造によれば、ロータ１２の拡径に伴って金属バネ１３ａ，１３ｂが変形したときに金属バネ１３ａ，１３ｂ内に発生する内部応力を小さくすることができる。また、重ねた板バネ１３ａ，１３ｂ同士の擦れ合い摩擦による減衰効果によってロータ１２の振動を抑える効果もある。なお、図１０に示した形態は、板バネ１３ａ，１３ｂを２枚重ねたものであるが、より多くの板バネを重ねるようにしても良いことは勿論である。
【００５７】
図１１に示した形態は、金属バネ１３を波形ではなく、円筒状に形成したものである。
【００５８】
図１２に示した形態は、金属バネ１３を周方向に複数個分割して形成し、それらの端部２７，２９同士を重ね合わせて締結して全体として周方向に一体化されたリング状に形成したものである。この端部２７，２９同士の繋ぎ部は溶接して固定しても良い。
【００５９】
図１３に示した形態は、本発明の実施形態ではなく参考例であるが説明すると、金属バネ１３を周方向に複数個分割して形成し、それらを別個にスポーク１６，１９に対して締結したものである。この場合、ロータ１２及びホイール１５は金属バネ１３に対して周方向に交互に締結されると共に、それらのうち少なくともどちらか一方が、金属バネ１３に対して複数のポイントで締結されることが条件である。そうすることで、回転方向Ｒ及びその逆方向に加速度が働いたいずれの場合においても、金属バネ１３は引っ張り応力を受けるため、十分な回転強度を得ることができる。そして、好ましくは、ロータ１２及びホイール１５のうちどちらか一方を、金属バネ１３に対してｎ箇所で締結したならば、他方をｎ＋１箇所で締結する。こうすることで、回転方向Ｒに対する強度と、逆方向に対する強度が等しくなり、バランスをとることができる。
【００６０】
また、金属バネ１３を周方向に等間隔で複数個分割して形成した場合、同じ形状のものを大量に生産することができるため、製造コストを低く抑えることができる。
【００６１】
図１４及び図１５に示した本発明の実施形態は、ホイールスポーク１６とロータスポーク１９とを、互いに軸方向にオフセットして設けたものであり、図１４に示した形態はホイールスポーク１６をロータスポーク１９に対して、軸方向においてロータ１２の外側（図において右側）にオフセットさせたものである。図１５に示した形態は、図１４とは逆に、ホイールスポーク１６をロータスポーク１９に対して、軸方向においてロータ１２の内側（図において左側）にオフセットさせたものである。このように、ホイールスポーク１６とロータスポーク１９とを、互いに軸方向にオフセットさせることで、金属バネ１３の軸方向位置をずらしてそのスペースを有効利用できる。例えば、金属バネ１３の軸方向位置をロータ１２の外側にずらすことで、ロータ１２内に配置される永久磁石６１をより大きくしてリターダの制動力を高めることができる。
【００６２】
ここで、図１７に示したような従来の連結構造において、アーム５０及びアーム５２を軸方向にオフセットすると、ロータ５１が拡径したときに連結板５３がねじれて、ロータ５１が軸方向にズレてしまうおそれがある。
【００６３】
しかしながら、本発明の金属バネ１３は径方向に弾性力を有しているため、スポーク１６，１９をオフセットした場合でも、ロータ１２の拡径に対して、径方向への変形のみで対応できるため、ねじれることがなく、ロータ１２が軸方向にズレることがない。特に、金属バネ１３を縮径方向に圧縮して組み付けておけば、ロータ１２が拡径したときに、金属バネ１３が自身の弾性復帰力で拡径するため、よりその効果が高い。
【００６４】
なお、これまで説明してきた変形例は、幾つか組み合わせて構成することもできるものである。
【００６５】
更に、本発明は、永久磁石を使用したもの、電磁石を使用したもの、両者を併用したものなど、あらゆるタイプの渦電流式減速装置のロータの連結構造に適用できる。
【００６６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、以下に示す如く優れた効果を発揮するものである。
１）十分な回転強度を得ることができる。
２）ロータが熱膨張するときに破損したり、異常変形することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係るロータの連結構造を用いた渦電流式減速装置の正面図である。
【図２】  本発明の一実施形態に係るロータの連結構造を用いた渦電流式減速装置の側面断面図である。
【図３】  金属バネの自然状態及び組み付けられた状態を示す図である。
【図４】  スポークの取り付け構造の他の実施形態を示す部分拡大図である。
【図５】  スポークの取り付け構造の他の実施形態を示す部分拡大図である。
【図６】  他の実施形態に係るロータの連結構造の正面図である。
【図７】  ホイールスポークを設けない形態を示す正面図である。
【図８】  ロータスポークを設けない形態を示す正面図である。
【図９】  ホイールスポーク及びロータスポークを設けない形態を示す正面図である。
【図１０】  金属バネを重ねて構成した形態を示す部分拡大図である。
【図１１】  金属バネを周方向に分割して形成し、その端部同士を重ねて締結した形態を示す部分拡大図である。
【図１２】  金属バネを周方向に分割して形成し、それぞれ別個に締結した形態を示す正面図である。
【図１３】  金属バネを円周方向に複数に分割した形態を示す正面図である（本発明の実施形態ではなく参考例）。
【図１４】  ホイールスポークとロータスポークとを軸方向にオフセットした形態を示す断面図である。
【図１５】  ホイールスポークとロータスポークとを軸方向にオフセットした形態を示す断面図である。
【図１６】  従来のロータの連結構造を示す側面断面図である。
【図１７】  従来の他のロータの連結構造を示す正面図である。
【符号の説明】
１１  回転軸部材
１２  ロータ
１３  金属バネ
１６  ホイールスポーク
１９  ロータスポーク
【図１】
0004048712.tif 000002
【図２】
0004048712.tif 000003
【図３】
0004048712.tif 000004
【図４】
0004048712.tif 000005
【図５】
0004048712.tif 000006
【図６】
0004048712.tif 000007
【図７】
0004048712.tif 000008
【図８】
0004048712.tif 000009
【図９】
0004048712.tif 000010
【図１０】
0004048712.tif 000011
【図１１】
0004048712.tif 000012
【図１２】
0004048712.tif 000013
【図１３】
0004048712.tif 000014
【図１４】
0004048712.tif 000015
【図１５】
0004048712.tif 000016
【図１６】
0004048712.tif 000017
【図１７】
0004048712.tif 000018