JPH10127039A - 永久磁石式渦電流減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大幅な構造変更を加えないで、制動トルクを
高めるために、強磁性板の周方向の寸法を最適なものに
した磁石式渦電流減速装置を得る。 【解決手段】 回転軸に結合した導体からなる制動ドラ
ム１３の内部に、非磁性体からなりかつ断面長方形の内
空部を有する不動の案内筒１８を同軸に配設する。案内
筒１８の制動ドラム１３と対向する外周壁部１８ａに周
方向等間隔に多数の強磁性板２１を結合する。案内筒１
８の内空部に軸方向移動可能に支持した磁石支持筒１９
に、強磁性板２１に対する極性が周方向に交互に異なる
よう磁石２０を結合する。磁石２０が強磁性板２１と対
向する制動位置と磁石２０が強磁性板２１と対向しない
非制動位置とに磁石支持筒８を軸方向に移動するアクチ
ユエータ４１を備える。強磁性板２１は制動ドラム１３
に近づくにつれて周方向の寸法が短くなるように、強磁
性板２１の周方向端部の壁面２１ａを傾斜させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主として大型車両の
摩擦ブレーキを補助する永久磁石式渦電流減速装置、特
に永久磁石の制動能力を高めるようにした永久磁石式渦
電流減速装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平1-298948号公報に開示される永久
磁石式渦電流減速装置では、回転軸に結合した制動ドラ
ムの内部に、アルミニウムなどからなる非磁性体の案内
筒が配設され、案内筒に多数の強磁性板（ポールピー
ス、以下同じ）が周方向等間隔に結合され、案内筒の内
部に回動可能に支持した磁石支持筒に、強磁性板とほぼ
同面積かつ同数の永久磁石（以下、これを単に磁石とい
う）が周方向等間隔かつ強磁性板ないし制動ドラムに対
する極性が交互に異なるよう結合される。

【０００３】磁石式渦電流減速装置は制動ドラムに永久
磁石（以下、これを単に磁石という）との相対運動によ
り発生する渦電流と磁石からの磁界との相互作用により
制動力を発生する。そこで、鉄と銅の複合材からなる制
動ドラムを用いれば、鉄材単体のものに比べ制動トルク
は増加する。しかしながら、磁石を保護するために非磁
性体からなる案内筒の内部へ磁石支持筒を収容し、案内
筒の周壁部に強磁性板を配設した構造にすると、制動ト
ルクは強磁性板がないものよりも小さくなる。また、強
磁性板は磁石式渦電流減速装置の制動・非制動切換機構
に重要な部品であり、強磁性板をなくするには大幅な構
造変更が必要である。

【０００４】

【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、大幅な構造変更を加えないで、制動トルク
を高めるために、強磁性板の周方向の寸法を最適なもの
にした磁石式渦電流減速装置を提供することにある。

【０００５】

【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導体からなる制動
ドラムの内部に、非磁性体からなりかつ断面長方形の内
空部を有する不動の案内筒を同軸に配設し、前記案内筒
の制動ドラムと対向する外周壁部に周方向等間隔に多数
の強磁性板を結合し、前記案内筒の前記内空部に軸方向
移動可能に支持した磁石支持筒に、前記強磁性板に対す
る極性が周方向に交互に異なるよう永久磁石を結合し、
前記永久磁石が前記強磁性板と対向する制動位置と前記
永久磁石が前記強磁性板と対向しない非制動位置とに前
記磁石支持筒を軸方向に往復移動するアクチユエータを
備えてなる永久磁石式渦電流減速装置において、前記強
磁性板は制動ドラムに近づくにつれて周方向の寸法が短
くなるように、前記強磁性板の周方向端部の壁面が傾斜
されていることを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明の構成は回転軸に結合した導
体からなる制動ドラムの内部に、非磁性体からなりかつ
断面長方形の内空部を有する不動の案内筒を同軸に配設
し、前記案内筒の外周壁部に周方向等間隔に多数の強磁
性板を結合し、前記案内筒の前記内空部に回動可能の磁
石支持筒と回動不能の磁石支持筒とを軸方向に並べて支
持し、前記各磁石支持筒に強磁性板に対する極性が周方
向に交互に異なるよう永久磁石を結合し、前記各強磁性
板に対向する前記各磁石支持筒の永久磁石の極性が同じ
である制動位置と前記各強磁性板に対向する前記各磁石
支持筒の永久磁石の極性が異なる非制動位置とに一方の
磁石支持筒を正逆回動するアクチユエータを備えてなる
永久磁石式渦電流減速装置において、前記強磁性板は制
動ドラムに近づくにつれて周方向の寸法が短くなるよう
に、前記強磁性板の周方向端部の壁面が傾斜されている
ことを特徴とするものである。。

【０００７】さらに、本発明の構成は回転軸に結合した
導体からなる制動ドラムの内部に、非磁性体からなりか
つ断面長方形の内空部を有する不動の案内筒を同軸に配
設し、前記案内筒の外周壁部に周方向等間隔に多数の強
磁性板を配設し、前記案内筒の前記内空部に回動可能に
支持した磁石支持筒に、前記強磁性板に２つずつ対向し
かつ強磁性板に対する極性が２つずつ周方向に交互に異
なるよう永久磁石を結合し、前記各強磁性板に対向する
２つの永久磁石の極性が同じである制動位置と前記各強
磁性板に対向する２つの永久磁石の極性が異なる非制動
位置とに前記磁石支持筒を回動するアクチユエータを備
えてなる永久磁石式渦電流減速装置において、前記強磁
性板は制動ドラムに近づくにつれて周方向の寸法が短く
なるように、強磁性板の周方向端面が傾斜されているこ
とを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】渦電流減速装置は制動ドラムに磁
石との相対運動により発生する渦電流と、磁石からの磁
界との相互作用により制動力を発生するので、渦電流と
磁界が大きいほど制動トルクは大きくなる。

【０００９】本発明では、磁石を保護しかつ磁石と一体
的に働く強磁性板の制動ドラムに対向する面積を磁石に
対向する面積よりも狭くし、制動ドラムに作用する磁束
を集中させることにより磁束密度の低下を抑える。具体
的には、強磁性板の周方向の寸法を制動ドラムに近づく
につれて短くする。この時、強磁性板の周方向の寸法が
短すぎると磁束が飽和してしまうので最適な寸法が存在
する。実験した結果によれば、強磁性板の周方向端部の
傾斜角が１５°の時に最大になる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明が適用される磁石式渦電流減速
装置の正面断面図、図２は同側面断面図である。本発明
による磁石式渦電流減速装置は、制動ドラム１３を回転
軸４に結合される。このため、変速機の歯車箱２の端壁
に軸受３により支持されかつ端壁から突出する出力回転
軸４に、スプライン孔５ａを有する取付フランジ５が嵌
合され、かつ抜け出ないようにナツト６により締結され
る。取付フランジ５に駐車ブレーキの制動ドラム７の端
壁と、渦電流減速装置の制動ドラム１３のボス部９と一
体のフランジ部９ａとが重ね合され、複数のボルト１０
とナツト１０ａにより締結される。

【００１１】制動ドラム１３は例えばアルミニウムから
なり、好ましくは、内周面１３ｃに、薄い銅板を筒形に
成形してなる銅製筒体３５を結合される。制動ドラム１
３は基端部を、ボス部９から放射方向へ延びる多数のス
ポーク１２に結合される。制動ドラム１３の外周壁に周
方向等間隔に、多数の冷却フイン１３ａが一体に備えら
れる。

【００１２】制動ドラム１３の内部に、断面箱形の内空
部を有する案内筒１８が同軸に配設される。不動の案内
筒１８は歯車箱２の突壁２ａに外嵌固定した枠板３１
に、ボルト３２，３３により固定される。案内筒１８は
外周壁部１８ａと内周壁部１８ｂとの両端に環状の端壁
板を結合して構成してもよいが、図示の案内筒１８は普
通の鉄などからなる左半部の断面コ字形をなす筒部分
と、アルミニウムなどの非磁性体からなる右半部の断面
逆Ｌ字形をなす筒部分とを、多数のボルト１４により結
合して構成される。

【００１３】制動ドラム１３の内周面１３ｃ（図２）と
対向する案内筒１８の外周壁部１８ａに、周方向等間隔
に多数の開口が設けられ、各開口に強磁性板（ポールピ
ース）２１が嵌合固定される。実際には、強磁性板２１
は外周壁部１８ａをアルミニウムから鋳造する際に鋳ぐ
るまれる。

【００１４】補強リブ３１ａを有する枠板３１に、周方
向等間隔に複数のアクチユエータ（図示せず）が支持さ
れる。アクチユエータはシリンダにピストンを嵌合して
１対の流体圧室を区画し、ピストンから案内筒１８の内
空部へ突出するロツド１７の端部に磁石支持筒１９を結
合される。磁石支持筒１９は案内筒１８の内空部に軸方
向移動可能に支持される。磁石支持筒１９の外周壁に、
各強磁性板２１と対向する磁石２０が、極性が周方向に
交互に異なるように結合される。

【００１５】制動時、磁石支持筒１９は図１に示すよう
に、アクチユエータのロツド１７により制動ドラム１３
の内部へ突出される。回転する制動ドラム１３が磁石２
０から強磁性板２１を経て制動ドラム１３の内周面１３
ｃへ及ぶ磁界を横切る時、制動ドラム１３に渦電流が発
生し、制動ドラム１３が制動トルクを発生する。制動ド
ラム１３は渦電流により発熱し、直接または冷却フイン
１３ａを介して外気により冷却される。制動時、図２に
示すように、磁石支持筒１９と制動ドラム１３との間に
磁気回路４０が形成される。

【００１６】非制動時、アクチユエータにより磁石支持
筒１９を図１の左方へ移動し、制動ドラム１３から引退
させれば、磁石２０は制動ドラム１３へ磁界を及ぼさな
くなり、制動ドラム１３は制動トルクを発生しない。

【００１７】ところで、渦電流減速装置は制動ドラム１
３に磁石２０との相対運動により発生する渦電流と、磁
石２０からの磁界との相互作用により制動力を発生する
ので、渦電流と磁界が強いほど制動トルクは大きくな
る。このため、上述の実施例では、制動ドラム１３は透
磁率が高い鉄製のものとして磁束密度を大きくし、かつ
渦電流の発生部位となる制動ドラム１３の内周壁部に、
導電率の高い銅製筒体３５を結合して渦電流を増加させ
ている。しかし、磁石２０を保護するために非磁性体か
らなる案内筒１８の内部へ磁石支持筒１９を収容し、案
内筒１８の外周壁部１８ａに強磁性板２１を配設する
と、磁石２０が強磁性板２１を経て制動ドラム１３へ及
ぼす磁束密度は、強磁性板２１がないものに比べて大幅
に低下し、制動トルクが小さくなる。

【００１８】そこで、図３，４に示すように、本発明で
は強磁性板２１の形状について、制動ドラム１３に近づ
くにつれて周方向の寸法が短くなるように、強磁性板２
１の周方向端部の壁面２１ａを傾斜させてある。これに
より、磁石２０から制動ドラム１３への磁束が集中し、
磁束密度の低下が抑えられる。しかし、強磁性板２１の
周方向端部の壁面２１ａの傾斜角が小さすぎると（強磁
性板２１の外面の周方向の寸法が短すぎると）、磁束が
飽和してしまう。

【００１９】図５〜７に示すように、強磁性板２１の周
方向端部の壁面２１ａの傾斜角を０°，１５°，４５°
にした場合について検討したところ、図８に示すよう
に、強磁性板２１の形状により制動トルクが変化するす
ることが分つた。制動ドラム１３の回転数が３０００r.
p.m.の時の制動トルクは、図９に示すとおりであり、強
磁性板２１の周方向端部の壁面２１ａの傾斜角が１５°
の時に最大になり、強磁性板２１の周方向端部の壁面２
１ａに傾斜角を設けない場合（９０°の場合）に比べ
て、約５〜８％の制動トルクの増加が見られた。

【００２０】以上の実施例は、制動ドラム１３に対し磁
石支持筒１９を軸方向に往復移動させて、磁石２０が強
磁性板２１と対向する制動位置と、磁石２０が強磁性板
２１と対向しない非制動位置とに切り換える形式の磁石
式渦電流減速装置の場合について説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、図１０，１１に示すよ
うな制動ドラム１３の内部に不動の磁石支持筒１９Ａと
可動の磁石支持筒１９Ｂを配設し、一方の磁石支持筒１
９Ｂを回動させて、両方の磁石支持筒１９Ａ，１９Ｂの
極性が同じ１対の磁石２０が共通の強磁性板２１と全面
的に対向する制動位置と、両方の磁石支持筒１９Ａ，１
９Ｂの極性が異なる１対の磁石２０が共通の強磁性板２
１と全面的に対向する非制動位置とに切り換える形式の
磁石式渦電流減速装置や、図１２，１３に示すような制
動ドラム１３に対し１つの磁石支持筒１９を回動させ
て、磁石２０が強磁性板２１と全面的に対向する制動位
置と、極性が異なる１対の磁石２０が共通の強磁性板２
１に全面的に対向する非制動位置とに切り換える形式の
磁石式渦電流減速装置にも適用できる。

【００２１】図１０，１１は制動ドラム１３の内部に不
動の磁石支持筒１９Ａと可動の磁石支持筒１９Ｂを配設
し、一方の磁石支持筒１９Ｂを回動させて制動位置と非
制動位置とに切り換える形式の磁石式渦電流減速装置を
示す。磁石式渦電流減速装置は回転軸に結合される導体
からなる制動ドラム１３と、制動ドラム１３の内部に配
設される非磁性体からなる案内筒１８と、案内筒１８の
内空部に支持した不動の磁石支持筒１９Ａと可動の磁石
支持筒１９Ｂとを備えている。

【００２２】不動の磁石支持筒１９Ａはピンなどにより
案内筒１８に固定される。可動の磁石支持筒１９Ｂは軸
受４６，４７により、磁石支持筒１９Ａと案内筒１８の
内周壁部１８ｂの間に支持される。制動ドラム７はボス
９を回転軸に結合され、ボス５から放射状に延びるスポ
ーク１２に、冷却フイン１３ａを備えた制動ドラム１３
が結合される。案内筒１８の外周壁部１８ａに多数の強
磁性板２１が周方向等間隔に結合される。好ましくは、
強磁性板２１は案内筒１８の成形時鋳ぐるまれる。

【００２３】磁石支持筒１８を磁石２０の配列間隔分だ
け回動することにより、両方の磁石支持筒１９Ａ，１９
Ｂの極性が異なる１対の磁石２０Ａ，２０Ｂが共通の強
磁性板２１と全面的に対向し、強磁性板２１と磁石支持
筒１８の間に短絡的磁気回路を形成する非制動位置と、
両方の磁石支持筒１９Ａ，１９Ｂの極性が同じ磁石２０
Ａ，２０Ｂが共通の強磁性板２１と全面的に対向し、制
動ドラム１３と磁石支持筒１８の間に磁気回路を形成す
る制動位置とに切り換わる。

【００２４】図１２，１３は制動ドラム１３に対し１つ
の磁石支持筒１９を回動させて、磁石２０が強磁性板２
１と全面的に対向する制動位置と、極性が異なる１対の
磁石２０が共通の強磁性板２１に全面的に対向する非制
動位置とに切り換える形式の磁石式渦電流減速装置を示
す。磁石支持筒１９は案内筒１８の内空部、詳しくは内
筒部１８ｂに軸受４７により回動可能に支持される。案
内筒１８の左端壁に、好ましくは３つの流体圧アクチユ
エータ４１が周方向等間隔に結合される。流体圧アクチ
ユエータ４１はシリンダ４２にピストン４３を嵌装して
なり、ピストン４３から外部へ突出するロツドに、磁石
支持筒１９から案内筒１８の左端壁のスリツトを経て突
出する腕１７が連結される。磁石支持筒１９に強磁性板
２１の約半分の面積で倍数の磁石２０が、強磁性板２１
の配列間隔の半分の間隔で周方向に配設される。図１３
に示すように、磁性体からなる磁石支持筒１９に、２つ
の磁石２０が各強磁性板２１と対向しかつ強磁性板２１
に対する極性が周方向に２つずつ異なるように結合され
る。

【００２５】非制動時、共通の強磁性板２１に対し、周
方向に隣接する２つの磁石２０の極性が互いに異なる位
置では、強磁性板２１と磁石支持筒１８との間で短絡的
磁気回路が生じ、制動ドラム１３に磁界を及ぼさない。

【００２６】制動時、流体圧アクチユエータ４１にり磁
石支持筒１８を磁石２０の配列間隔ｐ分だけ回動する
と、図１３に示すように、共通の強磁性板２１に対し、
隣接する２つの磁石２０の極性が同じになる。したがつ
て、２つの磁石２０が等しく強磁性板２１を経て制動ド
ラム１３に磁界を及ぼす。回転する制動ドラム１３が磁
界を横切る時、制動ドラム１３に渦電流が流れ、制動ド
ラム１３が制動トルクを受ける。この時、磁石２０から
強磁性板２１、制動ドラム１３、隣りの強磁性板２１、
隣りの磁石２０、磁石支持筒１８へと磁気回路が生じ
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明は上述のように、磁石式渦電流減
速装置の強磁性板について、制動ドラムに近づくにつれ
て周方向の寸法が短くなるように、強磁性板の周方向端
部の壁面を傾斜させたものであるから、磁石を保護しか
つ磁石と一体的に働く強磁性板の制動ドラムに対向する
面積が磁石に対向する面積よりも狭くなり、制動ドラム
に作用する磁束が集中される。したがつて、従来の磁石
式渦電流減速装置に大幅な構造変更を加えないで、制動
トルクを高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される磁石式渦電流減速装置の正
面断面図である。

【図２】同磁石式渦電流減速装置の側面断面図である。

【図３】本発明に係る渦電流減速装置の側面断面図であ
る。

【図４】同渦電流減速装置の正面断面図である。

【図５】同案内筒の正面断面図である。

【図６】同案内筒の正面断面図である。

【図７】同案内筒の正面断面図である。

【図８】強磁性板の形状と制動トルクの関係を表す線図
である。

【図９】強磁性板の周方向端部の壁面の傾斜角と制動ト
ルクの関係を表す線図である。

【図１０】本発明が適用される他形式の磁石式渦電流減
速装置の正面断面図である。

【図１１】同渦電流減速装置の磁石と強磁性板との関係
を表す展開平面図である。

【図１２】本発明が適用される他形式の磁石式渦電流減
速装置の正面断面図である。

【図１３】同渦電流減速装置の側面断面図である。

【符号の説明】

４：回転軸 ５：取付フランジ ５ａ：スプライン孔
７：制動ドラム ９：ボス部 ９ａ：フランジ部 １
２：スポーク １３：制動ドラム １３ａ：冷却フイン
１３ｃ：内周面 １８：案内筒 １８ａ：外周壁部
１８ｂ：内周壁部 １９， １９Ａ，１９Ｂ：磁石支持筒 ２０， ２０
Ａ， ２０Ｂ：永久磁石 ２０ａ：壁面 ２１：強磁性板 ２１ａ：壁面 ３５：
銅製筒体 ４１：アクチユエータ ４２：シリンダ ４
３：ピストン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に結合した導体からなる制動ドラム
   の内部に、非磁性体からなりかつ断面長方形の内空部を
   有する不動の案内筒を同軸に配設し、前記案内筒の制動
   ドラムと対向する外周壁部に周方向等間隔に多数の強磁
   性板を結合し、前記案内筒の前記内空部に軸方向移動可
   能に支持した磁石支持筒に、前記強磁性板に対する極性
   が周方向に交互に異なるよう永久磁石を結合し、前記永
   久磁石が前記強磁性板と対向する制動位置と前記永久磁
   石が前記強磁性板と対向しない非制動位置とに前記磁石
   支持筒を軸方向に往復移動するアクチユエータを備えて
   なる永久磁石式渦電流減速装置において、前記強磁性板
   は制動ドラムに近づくにつれて周方向の寸法が短くなる
   ように、前記強磁性板の周方向端部の壁面が傾斜されて
   いることを特徴とする、永久磁石式渦電流減速装置。
2. 【請求項２】回転軸に結合した導体からなる制動ドラム
   の内部に、非磁性体からなりかつ断面長方形の内空部を
   有する不動の案内筒を同軸に配設し、前記案内筒の外周
   壁部に周方向等間隔に多数の強磁性板を結合し、前記案
   内筒の前記内空部に回動可能の磁石支持筒と回動不能の
   磁石支持筒とを軸方向に並べて支持し、前記各磁石支持
   筒に強磁性板に対する極性が周方向に交互に異なるよう
   永久磁石を結合し、前記各強磁性板に対向する前記各磁
   石支持筒の永久磁石の極性が同じである制動位置と前記
   各強磁性板に対向する前記各磁石支持筒の永久磁石の極
   性が異なる非制動位置とに一方の磁石支持筒を正逆回動
   するアクチユエータを備えてなる永久磁石式渦電流減速
   装置において、前記強磁性板は制動ドラムに近づくにつ
   れて周方向の寸法が短くなるように、前記強磁性板の周
   方向端部の壁面が傾斜されていることを特徴とする、永
   久磁石式渦電流減速装置。
3. 【請求項３】回転軸に結合した導体からなる制動ドラム
   の内部に、非磁性体からなりかつ断面長方形の内空部を
   有する不動の案内筒を同軸に配設し、前記案内筒の外周
   壁部に周方向等間隔に多数の強磁性板を配設し、前記案
   内筒の前記内空部に回動可能に支持した磁石支持筒に、
   前記強磁性板に２つずつ対向しかつ強磁性板に対する極
   性が２つずつ周方向に交互に異なるよう永久磁石を結合
   し、前記各強磁性板に対向する２つの永久磁石の極性が
   同じである制動位置と前記各強磁性板に対向する２つの
   永久磁石の極性が異なる非制動位置とに前記磁石支持筒
   を回動するアクチユエータを備えてなる永久磁石式渦電
   流減速装置において、前記強磁性板は制動ドラムに近づ
   くにつれて周方向の寸法が短くなるように、強磁性板の
   周方向端面が傾斜されていることを特徴とする、永久磁
   石式渦電流減速装置。
4. 【請求項４】前記強磁性板の周方向端部の壁面の傾斜角
   は０〜３０°である、請求項１〜３に記載の永久磁石式
   渦電流減速装置。