JPH0471956A - リターダのトルク制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車両において、電磁式、永久磁石式または流体
式リターダの発生するｉｌｌ動トルクを常に所要の値に
保つリターダのトルク制御方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来の摩擦ブレーキを頻繁に使用すると、摩擦熱により
制動能力が減少し、遂には損ａｌするなどの問題がある
ので、大型車両ではリターダを併用するものが知られて
いる。特に、長い下り坂を走行する場合は、リターダを
頻繁に作動させるよりも、下り坂の勾配などに対応して
、リターダが発生するＩＩ動トルクを予め設定した所要
の値に維持させるほうが運転が楽である。

特開昭５８−７５４０５号公報に開示される電磁式リタ
ーダは、電磁石へ加える［流をブレーキペダルの踏込量
に対応して加減し、リターダのＩ’Ｊ動トルクを制御し
ている。しかし、口れはリターダを１ｌｉＩＩ！ブレー
キと併用するものであり、リターダを独立に働かせ、か
つ道路状況や走行条件に対応してリターダの制動トルク
を所要の値に保つことはできないので、前述したような
長い下り坂で、できるだけｒＩｉ擦ブシブレーキ用を避
け、リターダだけを働かせるという、車両の円滑な走行
は期待し得ない。

［発明が解決しようとする問題点］ リターダが発生する制動トルクは、制動部材の制御対象
要素に加える制御ｍ１ｍが一定でも、回転部材の回転数
や周辺温度により変化するので、運転者が望む所要の値
に制動トルクを維持するには、回転部材の回転数に対す
る制動トルクの特性や周辺温度に対する制動トルクの特
性を加味した？！雑な補正演韓処理に基づく制御量の補
正機構または電子制御装置が要求される。

本発明の目的は上述の問題に鑑み、構成が簡単で、回転
部材に磁気的または流体的制動力を及ぼす制御部材が、
制動トルクの変化に対応して回転変位し、予め設定され
た制動トルクを保つように働く、リターダのトルク制御
方法を提供することにある。

Ｅ問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成はトルク設定
部材の回転位置と、制動部材のトルク反力による固定部
材に対する弾性的回転位置との偏差を求め、偏差量に対
応する制御Ｉ量を制動部材の制一対象要素に加えるもの
である。

［作用］ 回転部材に制動力を及ぼす制動部材は、固定部材に対し
ばね力に抗して回転変位する。制動部材の回転変位に対
応して、制動部材に加えられる電流、制動部材に対する
永久磁石の距離、制動部材に加えられる油量などの制御
対象要素が加減され、制動トルクを所要の値に保つよう
に働く。

制動部材を回転変位させる力は、制動トルクと等しく方
向が反対であるから、回転部材の回転数や周辺温度の変
化に対し何ら影響を受けることなく、制動トルクが所要
の値に保たれ、簡単で＾精痕の安定したトルク制御が得
られる。

［発明の第１実施例］ 第１図は本発明の方法を実現する電磁式リターダの側面
断面図、第２図は同正面図である。リターダは車両変速
機の出力回転軸１４の外部に結合した円板状の回転部材
１１と、回転部材１１に対向する円板状のＩＩＩ勤部材
５とを備えている。制動部材５は歯車箱の端壁に結合し
た中空軸からなる固定部材１２に対し、ばね力に抗して
僅かに回動可能に支持される。制動部材５に周方向等間
隔に多数の電磁石６が支持され、相隣接する電磁石６の
回転部材１１に対向する磁極が交互に異なるように配列
される。固定部材１２に回転調節可能のトルク設定部材
１０が支持され、トルク設定部材１０に支持した可動接
片１０ａが制動部材５の面に配設した円弧状の可変抵抗
７゛に摺接される。

第２図に示すように、制動部材５に周方向等間隔に複数
の空部９が形成され、空部９へ突出する突片５ａと固定
部材１２から径外方へ突出する突片１２ａとの間にばね
１３が圧縮状態に介装される。各電磁石６のコイルは互
いに直列に接続され、端がスイッチ３を経て電源バッテ
リ２の正極に、他端が前述した可変抵抗７、可動接片１
０ａを経て電源バッテリ２の負極に接続される。

次に、第１実施例の作用について説明する。第１図に示
す回転部材１１が第２図の矢印Ｘ方向に回転される時、
スイッチ３を閉じると電磁石６が励磁され、回転部材１
１の面に垂直な磁界が発生し、回転部材１１に渦電流が
発生して制動トルクが生じる。予め所要の回転位置に設
定（固定）されたトルク設定部材１０の可動接片１０ａ
に対して、制動部材５が受ける矢印Ｘと反対方向のトル
ク反力は、ばね１３を介して固定部材１２により支持さ
れる。設定された制動トルクよりも制動部材５の受ける
トルク反力が大きいと、ばね１３の力に抗して制動部材
５が矢印Ｘ方向へ回転変位する。この時、制動部材５の
可変抵抗７とトルク設定部材１０の可動接片１０ａとの
間に相対回転変位が生じ、電磁石６の励磁回路の可変抵
抗７の抵抵値が増大し、電磁石６の電磁力が弱くなる。

逆に、設定された制動トルクよりも制動部材５の受ける
トルク反力が小さいと、ばね１３の力を受けて制動部材
５が矢印Ｘと反対方向へ回転変位し、電磁？Ｅｉ６の励
磁回路の可変抵抗７の抵抗値が減少し、電磁石６の電磁
力が強くなる。結局、トルク設定部材１０により設定さ
れた制動トルクと、制動部材５の受けるトルク反力とが
釣り合う位置に静定する。こうして、トルク設定部材１
０により設定された−」動トルクが回転部材１１に与え
られる。したがって、例えば長い下り坂を車両が走行す
る場合に、トルク設定部材１０により設定された制動ト
ルクが回転部材１１を軽で変速機の出力軸へ作用するの
で、摩擦ブレーキを使わないでも下り坂の勾配に適した
一定の減速作用が働き、安定した運転が可能になる。

電磁石６が回転部材１１に及ぼす電磁力は周辺温度や回
転部材１１の回転数により変化するが、回転部材１１が
受ける制動トルクは、制動部材５のトルク反力を支持す
るばね１３の撓み量、すなわち制動部材５の回転変位量
として、回転数や周辺温度に影響されないで感知され、
トルク設定部材１０に対する制動部材５の偏差は、制動
部材５の制御対象要素である電磁石６の駆動回路の電流
変化としてフィードバックされるので、実際の制動トル
クが設定された制動トルクと一致するように電磁石の電
磁力が制御されるので、簡単で安定したトルク制御が得
られる。

第３．４図に示す変更実施例では、固定部材１２の外周
壁に設けた切欠１２ｂと、固定部材１２に外嵌される制
動部材５の内周面に設けた突片５ａとの間に圧電素子１
６を装着し、制動部材５が受けるトルク反力に対応した
電圧を検出し、この検出電圧に対応して、制御対象要素
である制動部材５の電磁石６の電流を制御するものであ
る。

第４図に示すように、可変抵抗からなるトルク設定部材
４により所要の制動トルクを設定し、スイッチ３を閉じ
ると、制動トルクが大きくなるほど、圧電素子１６によ
り検出きれた電圧は小さくなる。この検出電圧を反転増
幅器１７へ加えて、制動トルクが大きくなるほど電磁石
６へ加える電圧を減じる。制動トルクが設定値よりも大
きくなると、電磁石６の電磁力が弱くなり、逆に制動ト
ルクが設定値よりも低くなると、電磁石６の電磁力が強
くなり、制動トルクを設定値に維持することができる。

［発明の第２実施例］ 第５図は本発明方法を実現する永久磁石式リターダの側
面断面図、第６図は同要部の正面断面図である。リター
ダは車両変速機の出力回転軸１４に結合したドラム形の
回転部材３３と、回転部材３３の内周面（対向した位置
と回転部材３３から引退した位置との間で移動可能の筒
形の制動部材３４とを備えている。多数の永久磁石３１
が制動部材３４の外周面に周方向等間隔に支持され、か
つ回転部材３３の内周面に対向する磁極が周方向に交互
に異なるように配列される。

制動部材３４は案内枠２９の案内ｇ［３５に沿って回転
軸１４と平行に移動可能に支持され、案内枠２９に対し
て回転しない。案内枠２９は変速機の歯車箱に固定され
かつ回転軸１４を嵌合する中空軸からなる固定部材３７
に回動可能に支持され、右半部が回転部材３３の内部へ
突出される。案内枠２９はアルミニウムなどの非磁性体
から構成され、永久磁石３１と回転部材３３との間の周
壁部に、各永久磁石３１に対応する開口が設けられ、該
開口に磁性板３２が結合される。案内枠２９の左端部に
周方向等間隔に、制動部材３４を軸方向に移動するため
の複数（好ましくは３つ）のアクチュエータ２１が支持
される。

アクチュエータ２１は軸心にロッド４２を固持するシリ
ンダ２２にピストン２５を嵌装して室２３と室２４を区
画し、ピストン２５に結合した中空ロッド２６を案内枠
２９の内部へ突出してなる。

中空ロッド２６はロッド３０を介して制動部材３４と結
合される。室２４は空気槽２８と連通され、室２４の空
気圧はピストン２５を左方へ付勢する。

中空ロッド２６にピストン２５を爽通してロッド４２が
嵌装される。

案内枠２９と固定部材３７の間に筒形のトルク設定部材
４０が嵌合され、案内枠２９とトルク設定部材４０との
回転摺動面に、回転型のサーボ制御弁３９が構成される
。後述するように、サーボ制御弁３９の一方の弁溝は通
路４１を杼て中空ロッド２６の室２７へ連通される。ト
ルク設定部材４０の一方の弁溝は通路４５を経て油槽４
３に、他方の弁溝は通路４４を軽で油圧ポンプ５１の吐
出口にそれぞれ連通される。案内枠２９がトルク反力を
受け、固定部材３７との間に介興したばね３６の力に抗
して回転変位させると、サーボ制御弁３９が作動し、室
２７へ供給される油量が加減され、制動部材３４の軸方
向位置が変化する。

第６図に示すように、回転部材３３を結合する回転軸１
４の矢印Ｘ方向の回転に対して、固定部材３７から径外
方へ突出する突片３７ａと、案内枠２９の軸穴に設けた
切欠２９ａとの間に介装したばね３６により、制動部材
３４の案内枠２９が矢印Ｘ方向へ回転付勢される。

サーボ制御弁３９は案内枠２９の内周面に周方向に間隔
を存して設けた軸方向の弁溝４６．４７と、トルク設定
部材４０の外周面に周方向に間隔を存して設けた軸方向
の弁１１４８．４９とからなる。弁溝４６は通路４１を
経てアクチュエータ２１の室２７へ連通される。弁溝４
７はトルク設定部材４０の軸方向通路４７ａ、ＩＩ定部
材３７の周方向溝（周方向溝５０と軸方向に離隔して設
けられる）、固定部材３７の径方向通路４５ａ、軸方向
通路４５を経て油槽４３に連通される。弁溝４８．４９
は中立位置で弁溝４６の両側に配設される。弁溝４８は
径方向通路４８ａ、前述した固定部材３７０周方向溝、
径方向通路４５ａ、軸方向通路４５に連通される。弁溝
４９は径方向通路４９ａ、固定部材３７の周方向溝５０
、径方向通路４４ａ、軸方向通路４４を紅で油圧ポンプ
５１の吐出口に連通される。

次に、第２実施例の作用について説明する。車両の走行
に伴って回転軸１４と一緒に回転部材３３が回転する。

リターダの非作動時、第６図においてトルーり設定部材
４０を運転席から遠隔的に矢印Ｘ方向へ図示してないス
トッパに当るまで回転すると、弁溝４８が弁溝４６に連
通するので、アクチュエータ２１の室２７が通路４１、
弁溝４６、弁溝４８、通路４８ａ、４５ａ、４５を軽て
油槽４３に連通される。したがって、室２４の空気圧に
よりピストン２５が第５図において左方へ押され、ＩＩ
Ｉ動部材３４が回転部材３３から完全に引き出されるの
で、制動部材３４は回転部材３３に磁気制動力を及ぼさ
ない。

リターダの作動時、例えば下り坂の勾配や積載量に対応
してトルク設定部材４０を矢印Ｘと反対方向へ回転変位
させると、弁溝４９が弁溝４６と連通する。油圧ポンプ
５１から圧油が通路４４゜４４ａ１周方向溝５０、通路
４９ａ１弁溝４９、弁溝４６、通路４１を紅てアクチュ
エータ２１の室２７へ供給され、ピストン２５が室２４
の空気圧に抗して右方へ移動し、制動部材３４が回転部
材３３の内部へ突出する。したがって、永久磁石３１が
磁性板３２を経て回転部材３３の内周面に！１！直な磁
界を及ばす。回転部材３３に渦電流が生じ、制動トルク
を発生する。

制動部材３４の案内枠２９はトルク及力を受け、ばｔ１
３６の力に抗して矢印Ｘと反対方向へ回転変位する。案
内枠２９の矢印Ｘと反対方向の回転変位量が小さい内は
、弁１４６が弁１４９と連通したままであり、アクチュ
エータ２１により制動部材３４が引き続き回転部材３３
の内部へ突出されるが、案内枠２９の回転変位量が大き
くなると、弁溝４６が弁溝４８と連通し、アクチュエー
タ２１の室２７の油圧が油槽４３へ解放されるので、室
２４の空気圧によりピストン２５が左方へ引退される。

結局、上述の動作の繰り返しにより、第６図に示すよう
に弁溝４６が弁溝４８と弁１４９に接する中立状態に静
定し、制動部材３４の回転部材３３への突出量に対応し
た制動トルクが回転部材３３に与えられる。こうして、
トルク設定部材４０の矢印×と反対方向への回転操作員
に対応した所要のトルクが回転部材３３に与えられる。

回転部材３３の回転数や周囲温度の変化に伴って制動ト
ルクが設定値よりも増減すると、トルク反力を受ける案
内枠２９がばね３６の力に抗して変位するので、サーボ
ｌ１ＩＩＩ［ｌ弁３９が中立位置から切り換わり、アク
チュエータ２１による制動部材３４の位置が変化し、回
転部材３３に及ぼすＩＩＩ勤トルクが設定値を保つよう
に動く。

すようにしてもよい。

［発明の第３実施例］ 第７図は本発明方法を実現する流体式リターダの側面断
面図、第８図は同要部の背面断面図、第９図は同切換制
御弁の側面断面図である。リタダは車両変速機の出力回
転軸１４に結合した回転四重である回転部材５３と、こ
れに対向するＩＩＩ助ｌＩ車５４を備えたドラム形の制
動部材５２とを、変速機の歯車箱に固定したケースから
なる固定部材５５の内部に収容して構成される。制動部
材５２の周縁部に周方向等間隔に配設した複数の突片５
４ａが、固定部材５５の内周壁に周方向等間隔に配設し
た複数の切欠５５ａの内部へ突出され、かつ突片５４ａ
と切欠５５ａとの間にトルク反力を支持するばね５９が
介装される。

回転部材５３の制動トルクは、制動部材５２へ充填され
る油量を加減してｌ１１１１１Ｉされる。このため、制
動部材５２の内部は通路５６ａ、ボス部５４ｂの環状溝
５６、通路７３を経て外部の吸排ポンプ７５へ連通され
る。ボス部５４ｂは回転軸１４に外嵌され、かつ固定部
材５５の端壁５５ｂの軸穴に嵌合される。

吸排ポンプ７５は空気槽７４の加圧空気により切換制御
弁６１を介して駆動される。回転軸１４に相対回動可能
に外嵌した筒形のトルク設定部材５７の外周壁に、径外
方へ突出する複数の突片５７ａが形成される一方、ボス
部５４ｂの端壁５５ｂから突出する部分に、複数の切欠
５４ｃが形成される。突片５７ａが切欠５４ｃへ突出さ
れる。

第８図に示すように、突片５７ａに設けた切換制御弁６
１により、吸排ポンプ７５から制動部材５２へ供給され
る油量が加減される。吸排ポンプ７５は好ましくはベロ
ーズにより区画された空気室と油室とを備えている。

第９図に示すように、切換制御弁６１はトルク設定部材
５７の突片５７ａの内部に配設した１対の逆止弁６１ａ
、６１ｂから構成される。逆止弁６１ａはトルク設定部
材５７の周方向に並設した弁室６７とばね室６５が通路
６９により連通され、ばね室６５が通路６２により大気
に開放される。

弁室６７にばね６８により通路６９の端部へ付勢係合さ
れる弁体６６が収容される。通路６９に摺動可能に支持
したステム６３は、ばね室６５とフランジ６３ａとの間
に介装したばね６４により、外方（右方）へ付勢される
。ボス部５４ｂの切欠５４Ｃの右端壁によりステム６３
の外端が左方へ押されると、弁体６６が通路６９を開く
。

逆止弁６１ｂは逆止弁６１ａと向きが反対であり、通路
６９に摺動可能に支持したステム６３は、ばね室６５と
ステム６３のフランジ６３ａとの間に介装したばね６４
により左方へ付勢され、切欠５４ｃの左端壁に当接可能
とされる。

逆止弁６１ａの弁室６７は通路７０を経て逆止弁６１ｂ
の通路６９に連通され、さらに通路７２を経て吸排ポン
プ７５へ連通される。逆止弁６１ｂの弁室６７は通路７
１を経て空気槽７４に連通さ・れる。

次に、第３実施例の作用について説明する。車両の走行
時、トルク設定部材５７を回転部材５３の回転方向く第
８図の矢印Ｘ）と同方向へ回転すると、第７図において
逆止弁６１ａのステム６３が切欠５４ｃの右端壁に当り
、ステム６３がばね６４の力に抗して左方へ押され、弁
体６６がばね６８の力に抗して通路６９の端部から押し
離される。吸排ポンプ７５が通路７２．６９．７０、逆
止弁６１ａの弁室６７、通路６９、ばね至６５、通路６
２を経て大気に開放されるので、制動部材５２の油が通
路５６ａ１環状溝５６、通路７３を軽て吸排ポンプ７５
へ流出する。上述のように、制動部材５２の油はほぼ全
量が吸排ポンプ７５へ戻されるので、回転部材５３と制
動部材５２との間の流体摩擦は極めて小さなものとなり
、回転部材５３に殆どＩＩＩ動トルクを与えない。

車両の制動時、トルク設定部材５７を矢印Ｘと反対方向
へ回転変位させると、逆止弁６１ｂのステム６３が切欠
５４ｃの左端壁に当り、逆止弁６１ｂのステム６３によ
り弁体６６が通路６９の端部から押し離される。空気槽
７４の加圧空気が通路７１、逆止弁６１ｂの弁室６７、
通路６９．７２を経て吸排ポンプ７５へ充填され、吸排
ポンプ７５の油が通路７３、環状溝５６、通路５６ａを
経て制動部材５２へ充填される。回転部材５３と制動部
材５２との流体摩擦により回転部材５３に制動トルクが
与えられる。

トルク反力を受ける制動部′ｖ１５２は、制動部材５２
と固定部材５５との間に介装したばね５９の力に抗して
、回転部材５３と反対方向に回転変位する。制動部材５
２と一体のボス部５４ｂが矢印Ｘと反対方向へ回転変位
すると、切欠５４ｃの左端壁が逆止弁６１ｂのステム６
３から離れ、弁体６６がばね６８の力により通路６９の
端部に係合され、通路７２と通路６９との間が遮断され
るので、それ以上吸排ポンプ７５の油はＩＩＩ動部材５
２へ充填されない。こうして、トルク設定部材５７の矢
印Ｘと反対方向への回転操作量に対応した油量が制動部
材５２へ充填され、所要の制動トルクが回転部材５３に
与えられる。

油の温度や回転部材５３の回転数の変化に伴って制動部
材５４が回転部材５３に及ぼす制動トルクが小さくなる
と、ばね５９の力よりボス部５４ｂが第８図において矢
印Ｘ方向へ回転変位し、逆止弁６１ｂが開いて吸排ポン
プ７５の油が制動部材５２へ流入し、制動トルクの低下
を抑える。逆に、制動トルクが大きくなると、制動部材
５２のばね５９の力に抗する回転変位量が大きくなり、
ボス部５４ｂが矢印Ｘと反対方向に回転変位する。

逆止弁６１ａが開いて吸排ポンプ７５の圧力が開放され
るので、ｉｌＪ動部材５２の油が吸排ポンプ７５へ流出
し、制動トルクの増大を抑える。こうして、回転部材５
３の制動トルクがトルク設定部材５７の回転操作量に対
応した設定値に維持される。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、トルク設定部材の回転位置と、
制動部材のトルク反力による固定部材に対する弾性的回
転位置との偏差を求め、偏差量に対応する制御量を制動
部材の制御対象要素に加えるものであるから、１１１動
部材に作用するトルク反力の変化に対応して、制動部材
が回転部材から奪うエネルギの吸収能力が加減され、回
転部材の回転数や周辺温度の変化に影響されないので、
簡単で高精度の安定したトルク制−が得られる。

したがって、長い下り坂を走行する場合に、下り坂の勾
配や積載量に対応して制動トルクを設定すれば、設定さ
れた一定の制動トルクが駆動系に作用し、摩擦ブレーキ
を使用しないでも、車両の円滑な走行が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実現する電磁式リターダの側面断
面図、第２図は同正面図、第３図は同変更実施例に係る
正面断面図、第４図は同電気回路図、第５図は永久磁石
式リターダの側面断面図、第６図は同要部正面断面図、
第７図は流体式リターダの側面断面図、第８図は同要部
正面断面図、第９図は同要部の拡大側面断面図である。 １１．３３，５３：回転部材　５．３４．５２：制動部
材　１２．３７．５５　：固定部材　４，１０．４０．
５７：トルク設定部材 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トルク設定部材の回転位置と、制動部材のトルク反力に
   よる固定部材に対する弾性的回転位置との偏差を求め、
   偏差量に対応する制御量を制動部材の制御対象要素に加
   えることを特徴とする、リターダのトルク制御方法。