(57)【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側方に配置された案内筒と、この案内筒の内部に収容され、回転軸方向に移動可能な保持リングと、この保持リングの円周方向に前記制動ディスクに対向して、隣接する磁極が互いに逆向きに配した複数の永久磁石と、この永久磁石と対向するように前記案内筒の端面に配設された強磁性材とを設けた渦電流減速装置であって、前記永久磁石が制動ディスクに対して傾動可能に設けられ、制動時には前記永久磁石の磁極面を制動ディスクに対向近接させ、非制動時には前記永久磁石を傾動させて、前記永久磁石を制動ディスクと離間させ非制動となる位置まで移動させることを特徴とする小型、軽量型の渦電流減速装置。
【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側方に配置された案内筒と、この案内筒の内部に収容され、回転軸方向に移動可能な保持リングと、この保持リングの円周方向に前記制動ディスクに対向して、隣接する磁極が互いに逆向きに配した複数の永久磁石と、この永久磁石と対向するように前記案内筒の端面に配設された強磁性材とを設けた渦電流減速装置であって、前記永久磁石を個別に載置した磁石支持板が、前記保持リングの制動ディスクと対向する面を覆うように保持リングに傾動可能に取り付けられ、制動時には前記永久磁石を位置決めされた制動可能な位置まで制動ディスクに対向近接させ、非制動時には前記磁石支持板を傾動させて、前記永久磁石を制動ディスクと離間させ非制動となる位置まで移動させることを特徴とする小型、軽量型の渦電流減速装置。
【請求項３】
上記磁石支持板の傾動が保持リングの半径方向に沿って行われることを特徴とする請求項２に記載の小型、軽量型の渦電流減速装置。
【請求項４】
上記磁石支持板の傾動が保持リングの円周方向に沿って行われることを特徴とする請求項２に記載の小型、軽量型の渦電流減速装置。
【請求項５】
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側方に配置された案内筒と、この案内筒の内部に収容され、回転軸方向に移動可能な保持リングと、この保持リングの円周方向に前記制動ディスクに対向して、隣接する磁極が互いに逆向きに配した複数の永久磁石と、この永久磁石と対向するように前記案内筒の端面に配設された強磁性材とを設けた渦電流減速装置であって、上記保持リングは円周方向に複数に分割され、これらの保持リングはそれぞれ回転軸方向に移動可能に構成されて、制動時には前記支持リングを固定溝で位置決めされた制動可能な位置まで制動ディスクに対向近接させ、非制動時には前記支持リングを固定溝で傾動させて制動ディスクと離間させ非制動となる位置まで移動させることを特徴とする小型、軽量型の渦電流減速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に用いられる主ブレーキを補助するディスクタイプで車両への搭載性に優れる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、小型化及び軽量化が図れ、経済性に優れる渦電流減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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】
この渦電流減速装置には、多数の永久磁石を円周方向に配置した磁石群を移動させ、永久磁石を回転ドラム（円筒型）または制動ディスクに対向させるように接近させて、回転ドラムまたは制動ディスクに制動トルクを発生させる方式が用いられている。
【０００４】
ところが、近年においては、渦電流減速装置に対する要求も多様化し、製造コストの低減を図るとともに、小型車への搭載も可能にするような、車両への搭載性を向上させる要請が強くなっている。この搭載性の向上には、小型で軽量化が図れ、かつ簡易構造で経済性に優れることが要求される。
【０００５】
上記の要請に対して、回転ドラムを採用した渦電流減速装置では、その構造上、小型化及び軽量化が困難である。まず、制動時の放熱に関し、制動時に回転ドラムが発熱すると外周部が膨張するので、これを吸収するために、複雑なドラム支持の設計が必要となりドラム構造が煩雑となる。さらに、回転重量が半径方向の外周側に集中するため、回転バランスの調整が難しくなる。
【０００６】
さらに、エアギャップの調整、すなわち、全ての永久磁石とドラム間の距離を等間隔に調整し、この間隔を増減することによって、制動トルクの調整が可能になるが、回転ドラムを採用した場合には、エアギャップを調整するためには回転ドラムの内径を拡大若しくは縮小する必要があることから、回転ドラム構成部品の共通化が充分に図れない。
【０００７】
一方、回転ドラムを用いたドラムタイプに替え、制動ディスクを用いたディスクタイプの渦電流減速装置を採用する場合でも、電磁石を用いた方式では装置の小型化及び軽量化には適していない。すなわち、この方式では制動ディスクに対向して設けた電磁石に電流を供給して、制動ディスクに渦電流を発生させ、回転軸に制動トルクを付加することになるが、大きな制動トルクを発生するためには、多数の電磁石と大電流を供給する装置が必要になる。このため、多数の電磁石を収容するスペースが必要になるとともに、電流の供給源であるバッテリーが大型化するため、装置の全体構成が大容量で、かつ重量化することになる。
【０００８】
したがって、渦電流減速装置の小型化及び軽量化には、ディスクタイプの減速装置を採用して、永久磁石の磁極面を制動ディスクに対向させて接近させ、ディスク自体に制動トルクを発生させる方式（以下、「磁石極面対向方式」という場合がある）が有効である。この方式であれば、永久磁石の磁力を短い磁路長さで制動ディスクに付加できるので、磁気回路の磁気抵抗が小さくなり、制動効率の向上を図れるとともに、装置の全体構成を簡易構造にできるからである。
【０００９】
さらに、この簡易構造の「磁石極面対向方式」を採用して、制動効率を向上させることができれば、その結果として、比較的、小型の永久磁石が適用できるので、小型化及び軽量化が一層容易になる。
【００１０】
図１及び図２は、永久磁石を用いた「磁石極面対向方式」の渦電流減速装置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。
【００１１】
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の側方に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の制動面に対し垂直方向に前後進が可能な強磁性体からなる保持リング４が収容され、さらに、案内筒３には保持リング４を前後進させるシリンダー５が設けられている。一方、案内筒３の制動ディスクと対向する端面には、強磁性材（ポールピース）８が配置される。
【００１２】
保持リング４の制動ディスク２と対向する側面には、複数の永久磁石７が円周方向に等間隔で配置されている。磁石７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、隣接する永久磁極が互いに逆向きに配置されている。各永久磁石７の磁極面に対向する強磁性材８は、円周方向に永久磁石７と対をなすように複数配置される。強磁性材８の厚さは特に規定されないが、薄い方が望ましい。具体的な強磁性材の製作は、例えば、アルミニウムからなる案内筒３を鋳造する際に、強磁性材を一体として鋳込むことができる。
【００１３】
永久磁石７の駆動機構としては、案内筒３の外端壁にはシリンダ５が配置され、シリンダ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リング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に対し直交する方向に、保持リング４を前後進させることができる。
【００１４】
次に、上記の渦電流減速装置の作動について説明する。制動時には、図１の白抜き矢印で示すように、シリンダー５のピストン６が右方へ移動し、保持リングが制動ディスク２に対し垂直方向に前進し、永久磁石７が制動ディスクに対向して接近する。
【００１５】
このとき、各永久磁石７が強磁性材８を経て制動ディスク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。
【００１６】
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の白抜き矢印で示すように、ピストンロッド６に直結された保持リング４を左方へ移動させるので、永久磁石７が強磁性材（ポールピース）８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。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述の通り、永久磁石を制動ディスクに対向させて配置した「磁石極面対向方式」の渦電流減速装置では、制動時には、前記図１に示すように、保持リングを制動ディスクと直交する方向に前進させ、永久磁石を制動ディスクに対向して接近させるようにする。一方、非制動時には、前記図２に示すように、保持リングを後退させて、永久磁石と制動ディスクとを所定のストロークだけ切り離す必要がある。
【００１８】
上記の制動時及び非制動時の動作において、制動時には永久磁石が強磁性体である制動ディスクに吸引されるため、永久磁石を配する保持リングを制動ディスクと直交する方向に前進させるための動力を殆ど必要としない。これに対し、非制動時に、永久磁石を制動ディスクから引き離すために保持リングを後退させる際には、制動ディスクからの磁気吸引力にうち勝つ必要があり、多大な動力を要することになる。
【００１９】
特に、高い制動トルクが要求されるリターダでは、制動トルクを確保するため、磁力が強い磁石を用いたり、磁石の体積を増加させて制動ディスクに作用する磁束密度を高めているため、磁石と制動ディスクと間の磁気吸引力が強くなる。このため、この磁気吸引力に抗して永久磁石を制動ディスクから引き離し、非制動の状態に切り換えるには大きな動力が必要になる。
【００２０】
切換に必要な動力をアクチュエータ等の機器で賄おうとすると、所要のシリンダ径を大きくしたり、設置数を増やしたりする必要が生じて、機器が大型になるとともに煩雑な構造になる。これらの機器を渦電流減速装置内に組み込むとなると、装置の全体構成が大型化しその重量も増加して、車両への搭載性を著しく悪化させる。
【００２１】
本発明は、上述した永久磁石を用いた「磁石極面対向方式」の渦電流減速装置が包含する問題点に鑑みて開発されたものであり、制動時から非制動時への切り換えの際に、永久磁石を制動ディスクから切り離すために必要とされる動力を低減し、これに要するアクチュエータ、シリンダー等の機器のコンパクト化を図り、小型、軽量型の電流減速装置を提供することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の(1)〜(3)の小型、軽量型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側方に配置された案内筒と、この案内筒の内部に収容され、回転軸方向に移動可能な保持リングと、この保持リングの円周方向に前記制動ディスクに対向して、隣接する磁極が互いに逆向きに配した複数の永久磁石と、この永久磁石と対向するように前記案内筒の端面に配設された強磁性材とを設けた渦電流減速装置であって、前記永久磁石が制動ディスクに対して傾動可能に設けられ、制動時には前記永久磁石の磁極面を制動ディスクに対向近接させ、非制動時には前記永久磁石を傾動させて、前記永久磁石を制動ディスクと離間させ非制動となる位置まで移動させ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。
(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側方に配置された案内筒と、この案内筒の内部に収容され、回転軸方向に移動可能な保持リングと、この保持リングの円周方向に前記制動ディスクに対向して、隣接する磁極が互いに逆向きに配した複数の永久磁石と、この永久磁石と対向するように前記案内筒の端面に配設された強磁性材とを設けた渦電流減速装置であって、前記永久磁石を個別に載置した磁石支持板が、前記保持リングの制動ディスクと対向する面を覆うように保持リングに傾動可能に取り付けられ、制動時には前記永久磁石を位置決めされた制動可能な位置まで制動ディスクに対向近接させ、非制動時には前記磁石支持板を傾動させて、前記永久磁石を制動ディスクと離間させ非制動となる位置まで移動させ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。
【００２３】
上記(2)の渦電流減速装置では、磁石支持板の傾動を保持リングの半径方向に沿って行う場合と、保持リングの円周方向に沿って行う場合とに装置構成を区分することができる。
(3) 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側方に配置された案内筒と、この案内筒の内部に収容され、回転軸方向に移動可能な保持リングと、この保持リングの円周方向に前記制動ディスクに対向して、隣接する磁極が互いに逆向きに配した複数の永久磁石と、この永久磁石と対向するように前記案内筒の端面に配設された強磁性材とを設けた渦電流減速装置であって、上記保持リングは円周方向に複数に分割され、これらの保持リングはそれぞれ回転軸方向に移動可能に構成されて、制動時には前記支持リングを固定溝で位置決めされた制動可能な位置まで制動ディスクに対向近接させ、非制動時には前記支持リングを固定溝で傾動させて制動ディスクと離間させ非制動となる位置まで移動させ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。
【００２４】
【発明の実施の形態】
永久磁石の磁極面を強磁性体からなる制動ディスクの制動面に対向させた状態で、永久磁石を垂直方向に引き離すには大きな動力が必要になる。これは、永久磁石の磁極全面を制動ディスク面から同時に引き離すために、磁石と制動ディスク面との間に作用する磁気吸引力と等価な動力が必要になるからである。
【００２５】
永久磁石の磁極面を制動ディスク面に対向させた状態から、永久磁石の一部を制動ディスク面から引き離すことによって、磁極面を制動ディスク面に対して傾けた状態にして、引き続いて永久磁石を制動ディスクから垂直方向に引き離すと、引き離しに要する動力を軽減することができる。
【００２６】
すなわち、渦電流減速装置の制動時から非制動時の切換に際し、永久磁石を傾動させて制動ディスクから引き離すことによって、これに要する動力は低減する。
【００２７】
上記の要因としては、▲１▼永久磁石の磁極面の一部を制動ディスク面から引き離すことになるので、これに要する動力は、磁極全面を制動ディスク面から同時に引き離すのに比べて小さくなること、及び▲２▼永久磁石から及ぼされる磁束は直進性であることから、磁極面が制動ディスク面に対して傾くと作用する磁束が低下し、永久磁石と制動ディスク面との磁気吸引力が激減することである。
【００２８】
上述の通り、永久磁石を傾動して引き離せば、その動力を低減することができる。したがって、これらの動力をアクチュエータ、シリンダー等の機器で賄う場合には、所要のシリンダ径も小さくでき、機器の小型化が図れる。この結果、渦電流減速装置の大型車両、または小型車両を問わず、車両への搭載性を著しく向上させることができる。
【００２９】
以下に、本発明の渦電流減速装置の具体的な構成と、その効果を具体的な実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例では、単に装置の構成例を示すものであり、本発明の渦電流減速装置の内容を限定するものではない。
【００３０】
【実施例】
（実施例１）
図３は、本発明の実施例１の渦電流減速装置の断面構成例を示す図である。実施例１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、非磁性体からなる案内筒３から構成され、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の制動面に対し垂直に回転軸方向に前後進が可能な保持リング４が収容され、さらに、案内筒３には保持リング４を前後進させるシリンダー５が設けられている。一方、案内筒３の制動ディスクと対向する端面には、強磁性材（ポールピース）８が配置され、制動ディスク２に作用する磁力の減衰を抑制している。
【００３１】
図４は、本発明の実施例１の渦電流減速装置で用いられている保持リングを示す平面図である。保持リング４の制動ディスク２と対向する面には、永久磁石７が円周方向に溝４ａを挟んで等間隔で配置されている。永久磁石７の磁極方向は制動ディスク２の制動面に対向しており、隣接する磁極が互いに逆向きに配置している。これら複数の永久磁石７は、それぞれ個別に磁石支持板に載置されており、磁石支持板の保持リング４への取り付けは固定ピン１０による。
【００３２】
図３に示すように、永久磁石７を載置した磁石支持板９は、保持リング４の制動ディスク２と対向する面を覆うように、保持リング４の外周側に固定ピン１０を軸支して取り付けられる。これにより、磁石支持板９が固定ピン１０を基準として、保持リング４の半径方向に沿って傾動可能となっている。磁石支持板９の傾動方向は、図４において白抜き矢印で示している。
【００３３】
さらに、案内筒３の強磁性材８端側の内周部に磁石止め３ａを設けて、制動時に永久磁石７が制動可能になるように位置決めしている。
【００３４】
図５は、本発明の実施例１の渦電流減速装置での制動時から非制動時に切り換える際の構成を説明する図である。制動時から非制動時に切り換える際には、永久磁石７を制動ディスク２と引き離して非制動となる位置まで後退させるが、引き離しの初期は瞬時の作動となるため、磁石支持板９に作用する慣性力及び永久磁石７と制動ディスク２との磁気吸引力によって、磁石支持板９が軸支した固定ピン１０を基準として傾動し、永久磁石７が制動ディスク２面に対して傾いた状態になる。
【００３５】
さらに、永久磁石７を後退させることによって、引き離しに要する動力を低減させたままで、非制動時の状態に切り換えることができる。実施例１の渦電流減速装置では、図５に示すように、磁石支持板９及び永久磁石７の傾動量を調整するため、保持リング４の端部に回転ストッパ４ｂを設けてもよい。
（実施例２）
本発明の実施例２の渦電流減速装置は、実施例１の装置と同様に、永久磁石を個別に載置した磁石支持板を保持リングに傾動可能に取り付ける方式である。実施例１の装置との相違は、磁石支持板の傾動が保持リングの円周方向に沿って行われることである。
【００３６】
図６は、本発明の実施例２の渦電流減速装置で用いられている保持リングを示す平面図である。複数の永久磁石７は、それぞれ個別に磁石支持板に載置されており、保持リング４の制動ディスク２と対向する面には、その面を覆うように、磁石支持板が保持リング４に固定ピン１０を用いて傾動可能に取り付けられている。磁石支持板の傾動方向は、白抜き矢印で示すように、保持リング４の円周方向に沿って行われる。
【００３７】
図７は、本発明の実施例２の渦電流減速装置において磁石支持板を保持リングに取り付ける状況を示す斜視図である。永久磁石７を載置した磁石支持板９は、保持リング４の面を覆うように、固定ピン１０を軸支して保持リング４の円周方向に傾動可能に周設されている。
【００３８】
実施例２の渦電流減速装置では、図７(a)に示すように、磁石支持板９を保持リング４の円周方向の１端で取り付け、その取り付け点を基準として傾動可能としてもよく、さらに、図７(b)に示すように、基準点の他端に固定ピン１０を通すスライド穴を設けて、磁石支持板９の傾動量を調整できるようにしてもよい。
【００３９】
本発明の実施例２の渦電流減速装置での制動時から非制動時に切り換える際の構成及び動作は、前記図５に示す実施例１の渦電流減速装置の場合と同様である。
（実施例３）
図８は、本発明の実施例３の渦電流減速装置の断面構成例を示す図である。実施例３の渦電流減速装置では、永久磁石７は、隣接する永久磁石の極性が互いに逆向きになるように、制動ディスク２に対向して保持リング４の円周方向に配置される。保持リング４は、シリンダ５に嵌合するピストンロッド６と連結しており、シリンダ５の作動により永久磁石７群が回転軸方向に前後進の移動が可能になっている。
【００４０】
このとき、ピストンロッド６は、保持リング４の半径方向幅の中央部より外周側に設けた接続ピン１０を軸支し、これを基準に傾動可能に連結されている。さらに、案内筒３の強磁性材８端側の内周部に固定溝３ｂを設けて、制動時に保持リング４の片端部を装入させ、永久磁石７が制動可能になるように位置決めしている。
【００４１】
図９は、本発明の実施例３の渦電流減速装置で用いられている保持リングを示す平面図である。保持リング４全体の形状は、円環状（リング状）であって、円周方向に制動ディスクに対向して、隣接する磁極が互いに逆向きになるように複数の永久磁石７が配置されている。実施例３の渦電流減速装置では、円環状の保持リング４を４分割して、円弧状の保持リング４を構成している。それぞれの円弧状の保持リング４をピストンロッド６に連結させて、回転軸方向に移動可能としている。
【００４２】
図１０は、本発明の実施例３の渦電流減速装置における制動時から非制動時に切り換える際の構成を説明する図である。非制動時への切り換えにともない、永久磁石７を制動ディスク２から引き離すとき、保持リング４の片端部が固定溝３ｂ内にあるため、永久磁石７が制動ディスク２面に対して傾く。さらに保持リング４を後退させると、永久磁石７の傾きが大きくなり、保持リング４の片端部が固定溝３ｂから外れて、永久磁石７が制動ディスクから引き離されて非制動の状態になる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の渦電流減速装置によれば、ディスクタイプの減速装置を対象として「磁石極面対向方式」を採用するので、制動効率に優れるとともに、制動時から非制動時への切り換えに際し、永久磁石を制動ディスクから切り離すために必要とされる動力を低減し、これに要するアクチュエータ等の機器のコンパクト化が図れ、小型化及び軽量化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】永久磁石を用いた「磁石極面対向方式」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「磁石極面対向方式」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】本発明の実施例１の渦電流減速装置の断面構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施例１の渦電流減速装置で用いられている保持リングを示す平面図である。
【図５】本発明の実施例１の渦電流減速装置での制動時から非制動時に切り換える際の構成を説明する図である。
【図６】本発明の実施例２の渦電流減速装置で用いられている保持リングを示す平面図である。
【図７】本発明の実施例２の渦電流減速装置において磁石支持板を保持リングに取り付ける状況を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例３の渦電流減速装置の断面構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施例３の渦電流減速装置で用いられている保持リングを示す平面図である。
【図１０】本発明の実施例３の渦電流減速装置における制動時から非制動時に切り換える際の構成を説明する図である。
【符号の説明】
１：回転軸、  ２：制動ディスク
３：案内筒、  ３ａ：磁石止め
３ｂ：固定溝、  ４：保持リング
４ａ：溝、  ４ｂ：回転ストッパー
５：シリンダー、  ６：ピストンロッド
７：永久磁石、  ８：強磁性材
９：磁石支持板、  １０：固定ピン、接続ピン
【図１】
0003791447.tif 000002
【図２】
0003791447.tif 000003
【図３】
0003791447.tif 000004
【図４】
0003791447.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003791447.tif 000007
【図７】
0003791447.tif 000008
【図８】
0003791447.tif 000009
【図９】
0003791447.tif 000010
【図１０】
0003791447.tif 000011