JPH1084664A - 永久磁石式渦電流減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強磁性板が比較的薄くても非制動時の磁気洩
れを封じ込め、中間制動力を得るのに小型のアクチユエ
ータでも磁石支持筒を回動できるようにする。 【解決手段】 回転軸に結合した制動ドラム２の内部
に、断面長方形の内空部４ｃを有する非磁性体の案内筒
４を配置し、案内筒４の外筒部４ａに多数の強磁性板５
を周方向等間隙に結合する。軸方向に並ぶ磁性体の磁石
支持筒１６，１７を案内筒４の内空部４ｃに回動可能に
支持する。磁石支持筒１６，１７の外周面に強磁性板５
の２倍の数の磁石６，７を、強磁性板５に対向する極性
が周方向に２つずつ異なるように結合する。アクチユエ
ータ２０，２０ａにより、各強磁性板５に対する磁石
６，７の極性がすべて同じ制動位置と、各磁石６，７の
極性がそれぞれ異なる非制動位置と、両者の中間の中間
制動位置とに磁石支持筒１６，１７を回動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両の補助制動装置
としての永久磁石式渦電流減速装置、詳しくは磁石支持
筒を中間制動位置に保持できるようにした、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４−８８８６７号公報などに開示
される永久磁石式渦電流減速装置では、回転する制動ド
ラムの内部に配置した単一の磁石支持筒の外周面に対
し、磁極が周方向にＮ，Ｎ，Ｓ，Ｓ，……となるように
多数の永久磁石（以下、これを単に磁石という）が並設
され、制動ドラムと磁石の間に多数の強磁性板（ポール
ピース）を有する案内筒が配置されている。磁石支持筒
の回動により極性が異なる１対の磁石が共通の強磁性板
の内面に対向すると、磁石からの磁界が強磁性板の内部
で遮られ、制動ドラムへ到達しなくなり、非制動状態に
なる。逆に、極性が同じ１対の磁石が共通の強磁性板の
内面に対向すると、磁石からの磁界が強磁性板を貫通し
て制動ドラムへ到達し、回転する制動ドラムの内部に渦
電流が流れる制動状態になる。中間の制動力を得る時
は、空気圧アクチユエータにより制動位置と非制動位置
との中間の位置に磁石支持筒を保持すればよい。

【０００３】上述の渦電流減速装置は制動ドラムの直径
を大きくしなくても軸方向寸法を長くすることにより、
制動力を高めることができるので、渦電流減速装置の搭
載部分に軸方向の余裕空間がある場合に有利である。し
かし、磁石支持筒全体の軸方向寸法が長くなり、また制
動・中間制動・非制動を得るために磁石支持筒全体を駆
動するので大きな駆動力が必要になり、空気圧アクチユ
エータの寸法・容量が長大になり、車両に対する搭載性
が悪く、加圧空気の消費量が多くなり、さらに周方向に
並ぶ磁石の数または寸法が小さくなるという問題があつ
た。

【０００４】特開平４−１２６５９号公報に開示される
渦電流減速装置では、上述の問題に対しては有利であ
る。しかし、制動ドラムの径方向の空間が制限され、磁
石の軸方向寸法を長くして制動力を確保しようとする
と、非制動時の軸方向の短絡的磁気回路を強磁性板に封
じ込め、制動ドラムへの磁気洩れを防ぐには強磁性板を
厚くしなければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
問題に鑑み、強磁性板が比較的薄くても非制動時の磁気
洩れを封じ込め、小型のアクチユエータにより一方の磁
石支持筒を回動することにより、中間制動力を確保でき
るようにした、永久磁石式渦電流減速装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【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配置し、該案内筒の外筒部
に多数の強磁性板を周方向等間隔に結合し、磁性体から
なりかつ軸方向に並ぶ第１，第２の磁石支持筒を前記案
内筒の内空部に回動可能に支持し、第１，第２の磁石支
持筒の外周面に前記強磁性板の数の２倍の永久磁石を、
前記強磁性板に対向する極性が周方向に２つずつ異なる
ようにそれぞれ結合し、各強磁性板に対する第１，第２
の磁石支持筒の永久磁石の極性が同じである制動位置
と、各強磁性板に対する各磁石支持筒の２つの永久磁石
の極性が互いに異なる非制動位置と、各強磁性板に対す
る第１の磁石支持筒の２つの永久磁石の極性が互いに異
なりかつ第２の磁石支持筒の２つの永久磁石の極性が同
じである中間制動位置とに、第１，第２の磁石支持筒を
前記強磁性板の半配列ピツチだけ各別に回動するアクチ
ユエータを備えたことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明によれば、第１，第２の磁
石支持筒にそれぞれ第１，第２のアクチユエータが連結
され、通常は各強磁性板に対向する第１，第２の磁石支
持筒の周方向に隣接する２つの磁石がそれぞれ、互いに
異なる極性の関係にある非制動位置へ保持されている。
第２のアクチユエータにより第２の磁石支持筒（大きい
ほうの磁石を支持するもの）を強磁性板の半配列ピツチ
だけ正転させると、各強磁性板に対向する４つの磁石の
内の３つが同極で１つが異極のの関係にある中間制動位
置になる。次いで、第１のアクチユエータにより第１の
磁石支持筒を強磁性板の半配列ピツチだけ正転させる
と、各強磁性板に対向する４つの磁石が同極の関係にあ
る全制動位置になる。

【０００８】全制動位置から第１のアクチユエータによ
り第１の磁石支持筒を逆転させると、中間制動位置に戻
り、さらに第２のアクチユエータにより第２の磁石支持
筒を逆転させると、非制動位置へ戻る。

【０００９】

【実施例】図１は本発明による永久磁石式渦電流減速装
置の上半部を示す正面断面図、図２は同渦電流減速装置
の左側面断面図である。図１に示すように、永久磁石式
渦電流減速装置は例えば変速機の出力軸などの図示して
ない回転軸に結合した導体からなる制動ドラム２と、制
動ドラム２の内部に配置した断面長方形の内空部４ｃを
有する不動の案内筒４と、案内筒４の内空部４ｃに軸方
向に並べて回動可能に支持した第１，第２の磁石支持筒
１６，１７とを備えている。制動ドラム２は先端（図１
の左端）を開放され、基端をボス部１０から放射方向へ
延びる多数のスポーク９に結合される。ボス部１０は前
述した回転軸に結合される。

【００１０】非磁性体からなる案内筒４は、例えば筒形
の外筒部４ａと筒形の内筒部４ｂの左右両端に、環状板
からなる端壁を複数のボルトにより結合して構成され
る。外筒部４ａに多数の強磁性板（ポールピース）５が
周方向等間隔に結合される。磁性体からなる第１，第２
の磁石支持筒１６，１７は外周面に、それぞれ強磁性板
５の２倍の数の磁石６，７を、強磁性板５に対向する極
性が周方向に２つずつ異なるように結合される。好まし
くは、第１の磁石支持筒１６の周方向に並ぶ同極の磁石
６の相互間隙p1（図５）は、異極の磁石６の相互間隙p2
よりも狭くされる。同様に、第２の磁石支持筒１７の周
方向に並ぶ同極の磁石７の相互間隙p1は、異極の磁石７
の相互間隙p2よりも狭くされる。

【００１１】図示の実施例では、磁石支持筒１７は薄肉
円筒部１７ａを一体に備えており、案内筒４の内筒部４
ｂにブツシユ１９を介して回動可能に外嵌支持され、磁
石支持筒１６は薄肉円筒部１７ａにブツシユ１８を介し
て回動可能に外嵌支持される。各磁石支持筒１６，１７
はほぼ同じ構造のものであるが、磁石支持筒１７および
磁石７は磁石支持筒１６および磁石６よりも軸方向寸法
が長く、制動ドラム２の内奥部（基端側）へ配設され
る。

【００１２】磁石支持筒１６，１７の中間制動位置での
制動トルクを、全制動位置での制動トルクの１／２にす
るには、各磁石支持筒１６，１７および磁石６，７の軸
方向寸法の割合は約４：６になる。詳しくは、各磁石支
持筒１６，１７の制動トルクは各磁石６，７の軸方向寸
法の１．３〜１．５乗に比例するので、各磁石６，７の
軸方向寸法の割合は、４２：５８〜３７：６３程度にし
ておけばよい。

【００１３】軸方向寸法の長い磁石支持筒１７を制動ド
ラム２の内奥部（基端側）に配置し、軸方向寸法の短い
磁石支持筒１６を制動ドラム２の開放端部（先端側）に
配置するのは、次の理由による。中間の制動トルクを発
生させるには、軸方向寸法の長い磁石支持筒１７を回動
して切り換えることになるが、制動ドラム２の温度分布
をより均一に近づけるためである。制動ドラム２の開放
端部付近で渦電流を発生させると、熱分布が制動ドラム
２の開放端部に偏在し、制動ドラム２の温度が不均一に
なり、制動ドラム２が熱変形しやすくなる。制動ドラム
２の内奥部で渦電流を発生させると、制動ドラム２の熱
がスポーク９へ逃げ、制動ドラム２の熱分布が均一にな
りやすい。

【００１４】本発明によれば、第１，第２の磁石支持筒
１６，１７は、第１，第２のアクチユエータ２２，２２
ａにより、各強磁性板５に対する２つの磁石６の極性が
互いに異なり、かつ２つの磁石７の極性が互いに異なる
非制動位置と、各強磁性板５に対する各磁石６，７（全
部で４つの磁石）の極性が同じである全制動位置と、各
強磁性板５に対する２つの磁石６の極性が互いに異な
り、かつ２つの磁石７の極性が同じである中間制動位置
とに、強磁性板５の半配列ピツチ（ｐ／２）だけ、独立
に正回動または逆回動される。

【００１５】図１に示す実施例では、第２の磁石支持筒
１７の薄肉円筒部１７ａから案内筒４の端壁のスリツト
１３ａを経て外部へ突出する腕２０ａが、第２のアクチ
ユエータ２２ａのロツド２１ａへ連結される。同様に、
第１の磁石支持筒１６から案内筒４の端壁のスリツトを
経て外部へ突出する腕２０が、第１のアクチユエータ２
２のロツド２１へ連結される。

【００１６】図２に示すように、第１のアクチユエータ
２２はシリンダ２３にピストン２４を嵌挿し、ピストン
２４に結合したロツド２１を、腕２０により第１の磁石
支持筒１７の端壁に連結される。第２のアクチユエータ
２２ａはシリンダ２３ａにピストン２４ａを嵌挿し、ピ
ストン２４ａに結合したロツド２１ａを、腕２０ａによ
り第２の磁石支持筒１７ａの端壁に連結される。

【００１７】なお、磁石支持筒１６，１７は各別にブツ
シユにより内筒部４ｂに直接回動可能に支持し、磁石支
持筒１７の端壁から腕２０ａを、磁石支持筒１６のスリ
ツトと案内筒４の端壁のスリツト１３ａとを経て外部へ
突出し、第２のアクチユエータ２２ａのロツド２１ａへ
連結するようにしてもよい。

【００１８】次に、本発明による永久磁石式渦電流減速
装置の作動について説明する。図３，４に示す渦電流減
速装置の非制動位置では、電磁切換弁２５，２５ａが消
磁され、空気槽２６の加圧空気が電磁切換弁２５を経
て、アクチユエータ２２の下端室へ供給され、上端室は
電磁切換弁２５を経て大気へ開放されている。また、空
気槽２６の加圧空気が電磁切換弁２５ａを経て、アクチ
ユエータ２２ａの上端室へ供給され、下端室は電磁切換
弁２５ａを経て大気へ開放されている。非制動位置で
は、図４に示すように、各強磁性板５に対向しかつ軸方
向に並ぶ磁石６，７の極性が同じになり、また周方向に
並ぶ２つの磁石６の極性と、周方向に並ぶ２つの磁石７
の極性がそれぞれ互いに異なる。そして、図３に示すよ
うに、制動ドラム２の中心軸線と直交する面内で各強磁
性板５と各磁石支持筒１６，１７との間にそれぞれ短絡
的磁気回路ｘを形成し、磁石６，７は制動ドラム２に磁
界を及ぼさない。

【００１９】図４に示す非制動位置から図５に示す中間
制動位置へ磁石支持筒１７を回動するには、電磁切換弁
２５ａを励磁すると、加圧空気がアクチユエータ２２ａ
の下端室へ供給される。アクチユエータ２２ａのロツド
２１ａにより、磁石支持筒１７は図４の矢印z1方向へ強
磁性板５の半配列ピツチｐ／２だけ回動される。この
時、各強磁性板５に対向する１つの磁石６の極性と２つ
の磁石７の極性とが同じになり、他の１つの磁石６の極
性が他と異なる。中間制動位置では磁石６，７から各強
磁性板５を経て制動ドラム２の内周面へ到達する磁束
は、全制動位置での磁束の約半分になる。

【００２０】図５に示す中間制動位置から図２，６に示
す全制動位置へ磁石支持筒１６を回動するには、電磁切
換弁２５を励磁すると、加圧空気がアクチユエータ２２
の上端室へ供給され、ロツド２１により磁石支持筒１６
が図５の矢印z2方向へ強磁性板５の半配列ピツチｐ／２
だけ回動される。各強磁性板５に対向する全ての磁石
６，７の極性が同じになり、磁石６，７は強磁性板５を
経て制動ドラム２の内周面に磁界を及ぼし、渦電流によ
る最大制動トルクを制動ドラム２に及ぼす。この時、図
２に示すように、制動ドラム２の中心軸線と直交する面
内で制動ドラム２と各磁石支持筒１６，１７との間にそ
れぞれ磁気回路ｙを形成する。

【００２１】次に、図６に示す全制動位置から図５に示
す中間制動位置へ切り換えるには、電磁切換弁２５を消
磁すると、加圧空気がアクチユエータ２２の下端室へ供
給され、磁石支持筒１６が図５に示す中間制動位置へ戻
される。

【００２２】図５に示す中間制動位置から図４に示す非
制動位置へ切り換えるには、電磁切換弁２５ａを消磁す
ると、加圧空気がアクチユエータ２２ａの上端室へ供給
され、磁石支持筒１６が図３，４に示す非制動位置へ戻
される。

【００２３】上述の実施例では、第１，第２のアクチユ
エータを用いることにより、非制動位置へ戻すためのば
ねを必要としないので、この点でもアクチユエータの全
長を短縮でき、材料費や組立費を節減できる。

【００２４】上述の実施例では、アクチユエータの上下
端室へ加圧空気を供給し、または上下端室から加圧空気
を排出しているが、一方の端室へ戻しばねを収容し、他
方の端室へ加圧空気を供給するか、他方の端室から加圧
空気を排出することにより、アクチユエータを往復動さ
せるようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上述のように、磁性体からなり
かつ軸方向に並ぶ第１，第２の磁石支持筒を、非磁性体
からなる案内筒の内空部に回動可能に支持し、第１，第
２の磁石支持筒の外周面に案内筒の強磁性板の２倍の数
の永久磁石を、強磁性板に対向する極性が周方向に２つ
ずつ異なるようにそれぞれ結合したものであるから、次
のような効果を奏する。

【００２６】強磁性板が比較的薄くても非制動時の磁気
洩れを封じ込め、また小型のアクチユエータにより制動
力を確保できる。

【００２７】アクチユエータのストロークないし全長が
従来例の約半分に短縮され、重量を低減し、アクチユエ
ータを駆動する加圧流体の消費量を節減できる。

【００２８】２つの電磁切換弁により加圧流体をアクチ
ユエータの端室へ選択的に供給するだけで、磁石支持筒
を非制動位置から中間制動位置と全制動位置へ段階的に
回動できるので、例えば長い下り坂で渦電流減速装置に
より中間制動力を連続して効かせれば、走行の安全を確
保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る永久磁石式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制動位置を示す左側面断面
図である。

【図３】同渦電流減速装置の非制動位置を示す左側面断
面図である。

【図４】同渦電流減速装置における磁石支持筒の非制動
位置を示す展開平面図である。

【図５】同渦電流減速装置における磁石支持筒の中間制
動位置を示す展開平面図である。

【図６】同渦電流減速装置における磁石支持筒の全制動
位置を示す展開平面図である。

【符号の説明】

２：制動ドラム ２ａ：冷却フイン ４：案内筒 ４
ａ：外筒部 ４ｂ：内筒部 ４ｃ：内空部 ５：強磁性板 ６，７：磁石 ９：スポ
ーク １０：ボス部 １６，１７：第１，第２の磁石支持筒 １７ａ：薄肉円
筒部 １８，１９：ブツシユ ２０，２０ａ：腕 ２
１，２１ａ：ロツド ２２，２２ａ：第１，第２のアク
チユエータ ２３，２３ａ：シリンダ ２４，２４ａ：
ピストン ２５，２５ａ：電磁切換弁 ２６：空気槽

Claims (3)

【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配置し、該案内筒の外筒部に多数
   の強磁性板を周方向等間隔に結合し、磁性体からなりか
   つ軸方向に並ぶ第１，第２の磁石支持筒を前記案内筒の
   内空部に回動可能に支持し、第１，第２の磁石支持筒の
   外周面に前記強磁性板の数の２倍の永久磁石を、前記強
   磁性板に対向する極性が周方向に２つずつ異なるように
   それぞれ結合し、各強磁性板に対する第１，第２の磁石
   支持筒の永久磁石の極性が同じである制動位置と、各強
   磁性板に対する各磁石支持筒の２つの永久磁石の極性が
   互いに異なる非制動位置と、各強磁性板に対する第１の
   磁石支持筒の２つの永久磁石の極性が互いに異なりかつ
   第２の磁石支持筒の２つの永久磁石の極性が同じである
   中間制動位置とに、第１，第２の磁石支持筒を前記強磁
   性板の半配列ピツチだけ各別に回動するアクチユエータ
   を備えたことを特徴とする、永久磁石式渦電流減速装
   置。
2. 【請求項２】第１の磁石支持筒の永久磁石は第２の磁石
   支持筒の永久磁石よりも軸方向の寸法が短い、請求項１
   に記載の永久磁石式渦電流減速装置。
3. 【請求項３】前記制動ドラムは基端部を複数のスポーク
   により前記回転軸のボス部に結合され、第１の磁石支持
   筒は前記制動ドラムの先端側に配され、第２の磁石支持
   筒は前記制動ドラムの基端側に配される、請求項１に記
   載の永久磁石式渦電流減速装置。