JP2004064854A

JP2004064854A - Eddy current reduction gear

Info

Publication number: JP2004064854A
Application number: JP2002218009A
Authority: JP
Inventors: Masahira Tasaka; 田坂　誠均; Kenji Imanishi; 今西　憲治; Mitsuo Miyahara; 宮原　光雄; Yasutaka Noguchi; 野口　泰隆; Nobunao Kishine; 岸根　申尚
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-26
Also published as: JP3985625B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To allow continuous braking for an extended period and to reduce windage loss with excellent magnetic efficiency for smaller size and less weight. <P>SOLUTION: The eddy current reduction gear is "magnet polar-surface counter method" or "pole pieceless method". A brake disc is circumferentially provided with a plurality of cooling fins at regular intervals on the surface opposite to the surface facing a permanent magnet, so that an inner end so tilts against a radial outer end as to precede in the rotational direction of the brake disc. The intermediate part of adjoining fins among the cooling fins is preferred to be provided with a new cooling fin, having a shorter fin length, closer to the outside in radial direction, and a rake angle (θ) of the cooling fin is preferred to be more thab 25° and less than 70°. Further, in order to reduce the windage loss, annular or cylindrical cover is preferred. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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の渦電流減速装置に関し、さらに詳しくは、制動時の磁気効率に優れ、簡易な構造で小型、軽量化が可能であるとともに、制動ディスクの温度上昇を防ぎ、長時間にわたる連続制動が可能であり、必要に応じて制動ディスクの回転抵抗、いわゆる風損の低減を図ることができ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】
従来からある渦電流減速装置に一つには、永久磁石を用いて回転しながら対向する導体内に渦電流を生じさせ、ローレンツ力により回転に制動をかける方式がある。本方式は一般的なので、図示はしないが、通常、永久磁石を納め、内部でスイッチング位置に動けるように構成される案内筒と、案内筒の外側で車体の回転軸に接続されているローター部分とから構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
永久磁石をローターなどの制動回転体に対向させた渦電流減速装置では、制動時に永久磁石から及ぼされる磁力が該回転体に作用し、該回転体に渦電流が発生する。そして、その電流と永久磁石からの磁力との相互作用によって生ずるローレンツ力によって該回転体に制動トルクが発生するとともにジュール熱が発生する。
【０００５】
発熱して制動回転体の温度が上昇してくると、この渦電流減速装置の制動回転体の温度がキューリー点を超えるような高温になることによって、該回転体が非磁性となり、制動トルクを得ることができなってしまう。さらに高温となった制動回転体の表面には、非弾性ひずみ（塑性ひずみ＋クレープひずみ）が発生し、制動および非制動を繰り返すことによって、該ひずみが繰り返し負荷されることとなり、熱疲労亀裂を発生しやすくなり装置寿命を低下させる等の問題があった。
【０００６】
本発明は、前記の課題に基づいて検討されたものであり、制動時の磁気効率に優れ、簡易な構造で小型、軽量化が可能であるとともに、制動ディスクの温度上昇を防ぎ、長時間にわたる連続制動が可能であり、必要に応じて風損の低減を図ることができる渦電流減速装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次の渦電流減速装置を要旨としている。すなわち、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、前記制動ディスクの近づく方向と離れる方向と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を設けた渦電流減速装置であって、前記制動ディスクが永久磁石と対向する面の反対面に、径方向の外側端部に対して内側端部が制動ディスクの回転方向に先行するように形成させた冷却フィンを複数設けたことを特徴とする渦電流減速装置である。望ましくは、上記冷却ファンは周方向に等間隔で設けられるのがよい。
【０００８】
また、前記冷却フィンの間に、この冷却フィンの長さより短い予備冷却フィンを径方向の外側寄りに設けたり、冷却フィンのすくい角（θ）を２５°を超えて７０°未満にするのが望ましい。最も望ましくは、隣接するフィンの中間部に予備フィンを設ける。こうすると、空気流入量を確保したまま冷却面積を広げられるので、より冷却能力が向上する。
【０００９】
さらに、　制動時または／および非制動時の風損低減を図るため、前記冷却フィンの径方向の少なくとも一部を覆い、冷却フィンの径方向の少なくとも内外側端部を解放する、望ましくは円環状のカバーを設けたり、または非制動時に前記冷却フィンの径方向の外側端部を覆い、制動時に冷却フィンの径方向の外側端部を解放する、望ましくはドラム状または円筒状のカバーを設けるようにするのが望ましい。加えて案内筒の材質は、強磁性体でも非磁性体でもよく、永久磁石の磁力をより強く制動ディスク及ぼすために、案内筒の永久磁石と制動ディスクに挟まれる領域に強磁性体（ポールピース）を備えてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
最近では、このような渦電流減速装置への要請として、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。
【００１１】
ディスクタイプの渦電流減速装置において、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）が検討されてきている。この方式であれば、永久磁石の磁力線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、磁気効率が向上し、制動トルクを増大させることができる。
【００１２】
図１および図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。
【００１３】
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。
【００１４】
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が周方向に配置されている。永久磁石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、隣接する永久磁石の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、周方向に永久磁石７と対をなすように複数配置される。
【００１５】
永久磁石７の駆動機構は、案内筒３の外端壁にシリンダー５が配置され、シリンダー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を近づいたり離れたりする方向に前後進させることができる。
【００１６】
制動時には、図１の矢印で示すように、シリンダー５のピストンロッド６が右方へ移動し、保持リングが制動ディスク２に近づく方向に前進し、永久磁石７が制動ディスクに対向して接近する。
【００１７】
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、制動ディスク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。
【００１８】
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を左方へ制動ディスク２から離れる方向へ移動させるので、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。
【００１９】
前記の図１および図２に示す、永久磁石を用いた「磁石極面対向方式」の渦電流減速装置では、強磁性材（ポールピース）が設けられている。これは、永久磁石は温度依存性が強く、一定温度以上になると磁力が低下し、制動トルクが低減するので、永久磁石の昇温を抑制するため、永久磁石と発熱源である制動ディスク間に適当な距離を設けていることによる。すなわち、これらの距離が大きくなると、制動トルクが低下するため、強磁性材（ボールピース）を両者の間に介在させて、磁気回路上のギャップが最小になるようにしているためである。
【００２０】
ところが、案内筒がドラムに覆われたドラムタイプに比べ、ディスクタイプでは、案内筒を発熱部である制動ディスクの外部に露出した構造にできるので、案内筒そのものの放熱性が優れる。そのため、案内筒への入熱量が同等であるとしても、ディスクタイプの案内筒では、外気と直接接する構造にでき、放冷可能な面積を増加できるので、ドラムタイプに比べ案内筒内の温度上昇を抑制できる。
【００２１】
さらに、装置の構造をディスクタイプにすることによって、ドラムタイプに比べ、冷却フィンを取り付けることが容易となり、発熱源である制動ディスクの放熱能力を増大させることができる。したがって、制動時において永久磁石の温度上昇が抑制でき、加えて制動ディスクから伝えられる熱そのものも低減できるので、永久磁石と制動ディスクとの距離を極端に小さくすることが可能になる。
【００２２】
その結果として、永久磁石を制動ディスクに充分に近づけることができ、強磁性体（ポールピース）を用いずに磁気回路を構成したとしても、十分な制動トルクを確保することができる。このような知見に基づいて、新たに、強磁性体（ポールピース）を用いない「磁石極面対向方式」の渦電流減速装置が開発されつつある。
【００２３】
図３は、強磁性体（ポールピース）を用いない「磁石極面対向方式」の渦電流減速装置の構成を示す図である。図３に示す渦電流減速装置では、基本的な構成や各部材の作用は前記図１および図２に示す「磁石極面対向方式」の渦電流減速装置と同じであるが、案内筒３は、その制動ディスクと対向する端面に強磁性体（ポールピース）を配置させることなく、非磁性材で構成されている。
【００２４】
また、図３に示す渦電流減速装置では、強磁性材（ポールピース）を設けなくとも、永久磁石からの磁力線を短い磁路長さで、直接、制動ディスクに付加できるので、制動トルクの発生効率を向上させることができる。
【００２５】
以下の説明において、図３に示す、強磁性体（ポールピース）を用いない「磁石極面対向方式」の渦電流減速装置を特定する場合には、「ポールピースレス方式」の渦電流減速装置という。
【００２６】
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、および「ポールピースレス方式」の渦電流減速装置では、制動時に、永久磁石から及ぼされる磁力を制動ディスク表面に作用させると、制動ディスクに渦電流が発生し、制動ディスクが制動トルクを受けるとともに、ジュール熱が発生する。
【００２７】
発生した渦電流は表皮効果によって表面近傍に集中して流れるため、制動ディスクの永久磁石に対向する表面は高温になる。このように制動ディスクの温度が上昇してくると、渦電流減速装置の制動効率の低下を招き、さらに機械的強度や装置寿命を低下させることになる。
【００２８】
具体的には、制動ディスクの温度がキューリー点を超えるようになると、制動ディスク自体が非磁性体となり制動トルクを得ることができない。さらに、高温となった制動ディスクの表面には、非弾性ひずみ（塑性ひずみ＋クリープひずみ）が発生し、制動および非制動を繰返すことによって、制動ディスクには非弾性ひずみが繰り返し負荷されるため、熱疲労亀裂が発生し易くなり、装置寿命を低下させる。
【００２９】
このため、制動ディスクが永久磁石と対向する面の反対面に多数の冷却フィンを設けて、制動ディスクの表面積を増大させることにより、制動ディスクの冷却能力を高め、制動ディスクの温度上昇を防止することが必要になる。さらに、制動ディスクは常時回転するから、冷却フィンの風損も燃費の向上の観点から無視できない場合があり、冷却フィンの風損を可能な限り低減することが求められるようになってきている。
【００３０】
本発明によれば、「磁石極面対向方式」または「ポールピースレス方式」のいずれの渦電流減速装置であっても、制動ディスクが永久磁石と対向する面の反対面に、径方向の外側端部に対して内側端部が制動ディスクの回転方向に先行するように形成された冷却フィンを複数設けているので、遠心力を受けて空気の流通が促され、冷却が促進するので、制動ディスクの冷却効果を向上させることができる。しかも、必要に応じて、制動時または／および非制動時の風損を低減することができる。
【００３１】
【実施例】
以下に、本発明の渦電流減速装置に用いられる冷却フィンの具体的な構成の例を、実施例１および実施例２に基づいて説明する。
（実施例１）
図４〜図６は、本発明の渦電流減速装置の制動ディスクが永久磁石と対向する面の反対面に設けられた冷却フィンの実施例を示す平面図である。それぞれの冷却フィンの作用は次の通りである。
【００３２】
図４に示す実施例では、制動ディスク２の回転方向Ｘを正転時として、それが時計回りである場合に、径方向の外側端部１０ｂに対して内側端部１０ａが制動ディスク２の回転方向Ｘに先行するように、直線形状で傾斜した冷却フィン１０を制動ディスク２の周方向にほぼ等間隔で複数設けている。
【００３３】
この場合に、制動ディスク２の内周側の空気が内側開口１０ｃを経て通風路１０ｅの制動ディスク中心へ導入され、制動ディスク２の表面および冷却フィン１０を冷却しながら通風路１０ｅを経て、制動ディスク２外周の外側開口１０ｄで流出する。このとき、通風路１０ｅの空気がフィンによりディスク半径方向外向きの力を受けて、外側開口１０ｄまで平滑に流れるので、冷却効果を向上させることができる。
【００３４】
通風路１０ｅへの空気の流入量は、冷却フィン１０のすくい角（θ）の影響を受ける。ここでは、通常、冷却フィン１０のすくい角（θ）は、制動ディスク正転時の冷却フィンの内周側端部１０ａにおける接線と制動ディスク２の径方向とのなす角度、若しくは制動ディスク反転時の冷却フィン１０の外周側端部１０ｂにおける接線と制動ディスクの径方向とのなす角度と規定する。この場合に、空気の流入量を十分に確保するには、冷却フィン１０のすくい角（θ）を２５°を超えて７０°未満とするのが望ましい。
【００３５】
すくい角（θ）が２５°以下では、冷却フィンの通風路１０ｅへ冷却に必要な空気の流入量を確保することができず、一方、すくい角（θ）が７０°以上であるときには、所定の冷却フィン数を配した場合に、内側開口１０ｃの間隔が小さくなり過ぎて、冷却に必要な空気の流入量を確保することができない。
【００３６】
ここでは、冷却フィン１０として直線形状で傾斜した冷却フィンを適用した実施例について説明したが、冷却フィン１０の両端部のうち、内側開口１０ｃが空気入口、外側開口１０ｄが空気出口をなす形状の冷却フィン１０であれば、別の形状の冷却フィンであってもよい。例えば、曲線状の冷却フィンであってもよく、１枚の冷却フィンが傾斜角度の異なる複数の直線状の冷却フィンからなるものでもよく、１枚の冷却フィンが曲線状の冷却フィンと直線状の冷却フィンとからなるものでもよい。
【００３７】
図５に示す実施例では、径方向の外側端部１０ｂに対して内側端部１０ａが制動ディスクの回転方向に先行するように傾斜した冷却フィン１０を設ける場合に、図５（ａ）では冷却フィンの形状を２本の直線の組合せ形状とし、図５（ｂ）では冷却フィンの形状を曲線（湾曲）形状としている。図５（ａ）、（ｂ）に示す冷却フィンの形状であっても、図４に示す直線形状で傾斜した冷却フィンと同様の作用、効果が発揮される。
【００３８】
図６に示す実施例では、冷却フィン１０のうち隣接するフィンの中間部に冷却１０の長さの短い新たな予備冷却フィン１１を径方向の外側寄りに設けた構成になっている。制動ディスク２の冷却面積を確保しようとすると、制動ディスク２の周方向に等間隔で配される冷却フィン１０の数を増加するので、内側開口１０ｃの間隔が狭くなる。
【００３９】
狭い間隙の内側開口１０ｃに空気を送り込むことは非常に困難であり、大半の空気が内側開口１０ｃを通過しないので、通風路１０ｅの空気の投入量を確保することができない。そのため、図６に示すように、制動ディスク２の周方向に冷却フィン１０の内側開口１０ｃの間隔を確保して、径方向の中間部にフィン長さの短い新たな予備冷却フィン１１を外側寄りに設けることによって、冷却面積も確保するようにしている。
（実施例２）
図７および図８は、制動時または／および非制動時の風損を防止するために、本発明の渦電流減速装置の制動ディスクに設けられた冷却フィンの他の実施例を示す図である。
【００４０】
図７の実施例では、冷却フィン１０の径方向の中央部分を覆い、冷却フィン１０の内側開口１０ｃおよび外側開口１０ｄを解放する円環状のカバー１２を設けるようにしている。そのため、制動時または非制動時に拘わらず、回転する制動ディスク２の冷却フィン１０に送られる流量を円環状のカバー１２によって制御でき、さらに流入した空気がフィン上部に逃げるのが防止できたり、フィンに効率的に冷たい空気の流入を促進することができる。これにより、空気流れが円環状のカバー１２により整流され、制動ディスクの風損が削減し、騒音も低減される。このカバーは、少なくとも径方向の一部にあるだけでも、カバーされる部に応じて効果がある。すなわち、中央部から偏っていてもよい。
【００４１】
図８に示す実施例では、非制動時に冷却フィン１０の径方向の外側端部１０ｂを覆い、制動時に冷却フィンの径方向の外側端部１０ｂを解放する円筒状のカバー１３を設けるようにしている。
【００４２】
制動時には、前記図４〜図６に示す実施例と同様の冷却効果が得られるが、非制動時には、冷却フィン１０の外側端部１０ｂおよび外側開口１０ｄが遮蔽されるため、冷却フィン１０に送られる空気の投入量が抑制されて、制動ディスクの風損が低減される。
【００４３】
円筒状のカバー１３の作動は、永久磁石の駆動機構であるシリンダーと連動させるようにすればよく、その作動構造は、永久磁石の後退により非制動の状態になるとともに、円筒状のカバー１３が冷却フィン１０の外側端部１０ｂおよび外側開口１０ｄを覆うように構成すればよい。また、円筒状のカバー１３は、図７に示す実施例に設けても同様の効果が得られる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の渦電流減速装置によれば、永久磁石を用いた「磁石極面対向方式」の渦電流減速装置であっても、「ポールピースレス方式」の渦電流減速装置であっても、制動時の磁気効率に優れ、簡易な構造で小型、軽量化が可能であるとともに、長時間にわたる連続制動が可能である。しかも、必要に応じて、制動時または／および非制動時の制動ディスクの風損の低減を図ることができる。
【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】強磁性体（ポールピース）を用いない「磁石極面対向方式」の渦電流減速装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に関する、制動ディスクが永久磁石と対向する面の反対面に設けられた冷却フィンの構成例を示す平面図である。
【図５】本発明の実施例１に関する、制動ディスクが永久磁石と対向する面の反対面に設けられた冷却フィンの構成例を示す平面図である。
【図６】本発明の実施例１に関する、隣接する冷却フィンの中間部に新たな冷却フィンを設けた構成を示す図である。
【図７】制動時および非制動時の風損を防止するために、本発明の渦電流減速装置の制動ディスクに設けられた冷却フィンの構成例を示す図である。
【図８】非制動時の風損を防止するために、本発明の渦電流減速装置の制動ディスクに設けられた冷却フィンの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１：回転軸、　２：制動ディスク
２ａ：外周部分、外周用円板
２ｂ：内周部分、内周用円板
３：案内筒、　４：保持リング
５：シリンダー、　６：ピストンロッド
７：永久磁石、　８：強磁性材、ポールピース
１０、１１：冷却フィン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a disk-type eddy current reduction device that assists a main brake used in a vehicle such as an automobile, and more particularly, is excellent in magnetic efficiency at the time of braking, and can be reduced in size and weight with a simple structure. The present invention relates to an eddy current reduction device capable of preventing a rise in the temperature of a brake disk, performing continuous braking for a long time, and reducing the rotational resistance of the brake disk, that is, the so-called windage loss, if necessary.
[0002]
[Prior art]
The braking devices for automobiles such as trucks and buses perform stable deceleration on downhills on long hills in addition to foot brakes as main brakes and exhaust brakes as auxiliary brakes. To prevent burnout, eddy current reduction devices are used.
[0003]
One of the conventional eddy current reduction devices is a method in which eddy currents are generated in opposing conductors while rotating using permanent magnets, and the rotation is braked by Lorentz force. Although not shown, since this method is general, usually a guide tube configured to house a permanent magnet and move to a switching position inside, and a rotor portion connected to the rotating shaft of the vehicle body outside the guide tube It is composed of
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In an eddy current reduction device in which a permanent magnet is opposed to a braking rotating body such as a rotor, a magnetic force exerted by the permanent magnet during braking acts on the rotating body, and an eddy current is generated in the rotating body. Then, a braking torque is generated in the rotating body and Joule heat is generated by the Lorentz force generated by the interaction between the current and the magnetic force from the permanent magnet.
[0005]
When the temperature of the brake rotor increases due to heat generation, the temperature of the brake rotor of the eddy current reduction device becomes high enough to exceed the Curie point, so that the rotor becomes non-magnetic and the braking torque is reduced. You can't get it. In addition, inelastic strain (plastic strain + crepe strain) is generated on the surface of the brake rotating body that has become hot, and the strain is repeatedly applied by repeating braking and non-braking, thereby causing thermal fatigue cracks. There is a problem in that it easily occurs and the life of the device is shortened.
[0006]
The present invention has been studied based on the above-described problem, and has excellent magnetic efficiency at the time of braking, can be reduced in size and weight with a simple structure, and can prevent a temperature rise of a brake disk, and can be used for a long time. An object of the present invention is to provide an eddy current reduction device capable of continuous braking and capable of reducing windage as required.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is the following eddy current reduction device. That is, a brake disk attached to the rotating shaft, a guide tube supported by the non-rotating portion and arranged on the side of the brake disk, and housed inside the guide tube and separated from the direction in which the brake disk approaches. An eddy current reduction device comprising: a holding ring movable in the same direction; and a plurality of permanent magnets whose adjacent magnetic poles are arranged in opposite directions to the braking disk in a circumferential direction of the holding ring. A plurality of cooling fins are provided on the surface opposite to the surface on which the brake disk faces the permanent magnet, such that the inner end portion is formed ahead of the radially outer end portion in the rotation direction of the brake disk. An eddy current reduction device characterized by the following. Preferably, the cooling fans are provided at equal intervals in the circumferential direction.
[0008]
Further, between the cooling fins, a pre-cooling fin shorter than the length of the cooling fin may be provided on the outer side in the radial direction, or the rake angle (θ) of the cooling fin may be more than 25 ° and less than 70 °. desirable. Most desirably, a spare fin is provided at an intermediate portion between adjacent fins. By doing so, the cooling area can be increased while securing the air inflow amount, so that the cooling capacity is further improved.
[0009]
Furthermore, in order to reduce windage loss during braking and / or non-braking, at least a part of the cooling fin in the radial direction is covered, and at least inner and outer ends of the cooling fin in the radial direction are released. Or a cover that covers the radial outer end of the cooling fin when braking is not performed and releases the radial outer end of the cooling fin when braking, preferably a drum-shaped or cylindrical cover is provided. Is desirable. In addition, the material of the guide cylinder may be a ferromagnetic material or a non-magnetic material. In order to more strongly apply the magnetic force of the permanent magnet to the braking disk, the ferromagnetic material (pole piece) ) May be provided.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Recently, there has been a strong demand for such eddy current reduction devices to reduce the manufacturing cost and to improve the mountability on vehicles, such as to enable mounting on small vehicles. In order to improve the mountability, it is required to be small in size and light in weight, and to have a simple structure and excellent economical efficiency.
[0011]
In a disk-type eddy current reduction device, a method of generating a braking torque on the disk itself with the magnetic pole surface of the permanent magnet facing the braking disk (hereinafter, sometimes referred to as the "magnet pole surface facing method") is studied. Have been. According to this method, the magnetic field lines of the permanent magnet can be added to the braking disk with a short magnetic path length, so that the magnetic resistance of the magnetic circuit is reduced, the magnetic efficiency is improved, and the braking torque can be increased.
[0012]
FIG. 1 and FIG. 2 are cross-sectional views showing a configuration example of an eddy current reduction device of a “magnet pole surface facing type” using a permanent magnet. FIG. 1 shows the device configuration during braking, and FIG. 2 shows the device configuration during non-braking.
[0013]
This eddy current reduction device includes a brake disk 2 made of a ferromagnetic material attached to a rotating shaft 1, and a guide cylinder 3 made of a non-magnetic material disposed on a side of the brake disk 2. The guide cylinder 3 is supported by a non-rotating portion of a vehicle or the like, and accommodates therein a holding ring 4 made of a ferromagnetic material capable of moving forward and backward in a direction perpendicular to the braking surface of the braking disk 2. The guide cylinder 3 is provided with a cylinder 5 for moving the holding ring 4 forward and backward. On the other hand, a ferromagnetic material (pole piece) 8 is arranged on the end surface of the guide cylinder 3 facing the brake disk.
[0014]
A plurality of permanent magnets 7 are circumferentially arranged on the side of the retaining ring 4 facing the brake disk 2. The direction of the magnetic pole of the permanent magnet 7 is opposed to the braking surface of the braking disk 2, and the magnetic poles of the adjacent permanent magnets are arranged in opposite directions. A plurality of ferromagnetic materials 8 facing the magnetic pole surface of each permanent magnet 7 are arranged so as to form a pair with the permanent magnet 7 in the circumferential direction.
[0015]
The drive mechanism of the permanent magnet 7 is such that the cylinder 5 is disposed on the outer end wall of the guide cylinder 3, and the piston rod 6 fitted to the cylinder 5 passes through the outer end wall of the guide cylinder 3 and is connected to the holding ring 4. I have. With this configuration, the holding ring 4 can be moved forward and backward in a direction perpendicular to the brake disk 2 by the operation of the cylinder 5 in a direction approaching or moving away from the brake disk 2.
[0016]
During braking, as shown by the arrow in FIG. 1, the piston rod 6 of the cylinder 5 moves to the right, the retaining ring advances in a direction approaching the brake disk 2, and the permanent magnet 7 approaches and approaches the brake disk. .
[0017]
At this time, when each of the permanent magnets 7 crosses the rotating magnetic disk with a line of magnetic force exerted perpendicularly to the braking surface of the brake disk 2 via the ferromagnetic material 8, an eddy current flows through the brake disk 2 due to a change in magnetic flux in the brake disk. Flow and braking torque are generated.
[0018]
When switching to non-braking, the operation of the cylinder 5 is switched and the holding ring 4 directly connected to the piston rod 6 is moved to the left and away from the brake disc 2 as shown by the arrow in FIG. The permanent magnet 7 separates from the ferromagnetic material (pole piece) 8, and the magnetic force exerted on the brake disc 2 by the permanent magnet 7 becomes weak.
[0019]
In the eddy current reduction device of the "magnet pole surface facing type" using a permanent magnet shown in FIGS. 1 and 2, a ferromagnetic material (pole piece) is provided. This is because the permanent magnet has a strong temperature dependency, and when the temperature exceeds a certain temperature, the magnetic force decreases, and the braking torque decreases. This is because an appropriate distance is provided. That is, if these distances increase, the braking torque decreases, so that a ferromagnetic material (ball piece) is interposed between the two to minimize the gap in the magnetic circuit.
[0020]
However, as compared with the drum type in which the guide cylinder is covered with the drum, the disk type can have a structure in which the guide cylinder is exposed to the outside of the braking disk, which is a heat-generating portion, so that the guide cylinder itself is excellent in heat radiation. Therefore, even if the heat input to the guide cylinder is the same, the disk-type guide cylinder can be configured to be in direct contact with the outside air, and the area that can be cooled can be increased. Can be suppressed.
[0021]
Furthermore, by using a disk-type device, it is easier to attach cooling fins than a drum-type device, and it is possible to increase the heat radiation capability of the brake disk, which is a heat source. Therefore, the temperature rise of the permanent magnet during braking can be suppressed, and in addition, the heat itself transmitted from the brake disk can be reduced, so that the distance between the permanent magnet and the brake disk can be extremely reduced.
[0022]
As a result, the permanent magnet can be brought sufficiently close to the braking disk, and a sufficient braking torque can be secured even if a magnetic circuit is configured without using a ferromagnetic material (pole piece). Based on such knowledge, a “magnet pole face-facing method” eddy current reduction device that does not use a ferromagnetic material (pole piece) is being developed.
[0023]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an eddy current reduction device of a “magnet pole surface facing type” that does not use a ferromagnetic material (pole piece). In the eddy current reduction device shown in FIG. 3, the basic structure and the operation of each member are the same as those of the "magnet pole surface facing type" eddy current reduction device shown in FIGS. It is made of a non-magnetic material without disposing a ferromagnetic material (pole piece) on the end face facing the braking disk.
[0024]
Further, in the eddy current reduction device shown in FIG. 3, the line of magnetic force from the permanent magnet can be directly applied to the brake disk with a short magnetic path length without providing a ferromagnetic material (pole piece), so that a braking torque is generated. Efficiency can be improved.
[0025]
In the following description, when specifying the "magnet pole-facing type" eddy current reduction device that does not use a ferromagnetic material (pole piece) as shown in FIG. 3, the "pole pieceless type" eddy current reduction device will be described. That.
[0026]
The eddy current reduction device of the "magnet pole surface opposition type" and the "pole pieceless type" eddy current reduction device in which a permanent magnet is arranged to face the braking disk, and the braking disk applies the magnetic force exerted by the permanent magnet during braking. When acting on the surface, an eddy current is generated in the brake disk, which applies a braking torque to the brake disk and generates Joule heat.
[0027]
Since the generated eddy current flows intensively near the surface due to the skin effect, the surface of the brake disk facing the permanent magnet becomes hot. When the temperature of the brake disk rises in this way, the braking efficiency of the eddy current reduction device is reduced, and the mechanical strength and the life of the device are further reduced.
[0028]
Specifically, when the temperature of the brake disk exceeds the Curie point, the brake disk itself becomes a non-magnetic material and cannot obtain a braking torque. Furthermore, inelastic strain (plastic strain + creep strain) is generated on the surface of the high-temperature braking disk, and the braking disk is repeatedly loaded with inelastic strain by repeating braking and non-braking. Thermal fatigue cracks are likely to occur, shortening the life of the device.
[0029]
For this reason, a large number of cooling fins are provided on the surface opposite to the surface of the brake disk facing the permanent magnet to increase the surface area of the brake disk, thereby increasing the cooling capacity of the brake disk and preventing the temperature of the brake disk from rising. It becomes necessary. Further, since the brake disk rotates constantly, the windage loss of the cooling fins may not be negligible from the viewpoint of improving fuel efficiency, and it is required to reduce the windage loss of the cooling fins as much as possible.
[0030]
According to the present invention, in any of the eddy current reduction devices of the "magnet pole surface opposing type" or "pole pieceless type", the braking disk has a radially outer surface on a surface opposite to the surface facing the permanent magnet. Since a plurality of cooling fins are formed such that the inner end portion precedes the end portion in the rotation direction of the brake disc, the circulation of air is promoted by the centrifugal force, and the cooling is promoted. The cooling effect of the disk can be improved. In addition, windage loss during braking and / or non-braking can be reduced as necessary.
[0031]
【Example】
Hereinafter, an example of a specific configuration of the cooling fin used in the eddy current reduction device of the present invention will be described based on Embodiments 1 and 2.
(Example 1)
FIGS. 4 to 6 are plan views showing embodiments of the cooling fin in which the braking disk of the eddy current reduction device of the present invention is provided on the surface opposite to the surface facing the permanent magnet. The operation of each cooling fin is as follows.
[0032]
In the embodiment shown in FIG. 4, when the rotation direction X of the brake disc 2 is normal rotation and the rotation is clockwise, the inner end 10 a is rotated by the inner end 10 a with respect to the outer end 10 b in the radial direction. A plurality of cooling fins 10 which are inclined in a linear shape are provided at substantially equal intervals in the circumferential direction of the brake disc 2 so as to precede the direction X.
[0033]
In this case, the air on the inner peripheral side of the brake disk 2 is introduced into the center of the brake disk in the ventilation path 10e through the inner opening 10c, and the surface of the brake disk 2 and the cooling fins 10 are cooled while passing through the ventilation path 10e. It flows out at the outer opening 10d on the outer periphery of the disk 2. At this time, the air in the ventilation passage 10e receives the outward force in the disk radial direction by the fins and flows smoothly to the outer opening 10d, so that the cooling effect can be improved.
[0034]
The amount of air flowing into the ventilation passage 10e is affected by the rake angle (θ) of the cooling fins 10. Here, the rake angle (θ) of the cooling fin 10 is usually the angle between the tangent at the inner peripheral end 10a of the cooling fin at the time of normal rotation of the brake disk and the radial direction of the brake disk 2, or the angle at which the brake disk is inverted. The angle between the tangent at the outer peripheral end 10b of the cooling fin 10 and the radial direction of the brake disk is defined. In this case, in order to ensure a sufficient inflow of air, the rake angle (θ) of the cooling fin 10 is desirably set to more than 25 ° and less than 70 °.
[0035]
If the rake angle (θ) is 25 ° or less, it is not possible to secure the amount of air required for cooling into the ventilation passage 10e of the cooling fins, while if the rake angle (θ) is 70 ° or more, When the number of cooling fins is arranged, the interval between the inner openings 10c becomes too small, and it is not possible to secure an inflow amount of air necessary for cooling.
[0036]
Here, the embodiment in which the cooling fins which are linear and inclined are applied as the cooling fins 10 has been described, but of the two ends of the cooling fins 10, the inner opening 10c has an air inlet and the outer opening 10d has an air outlet. The cooling fin 10 may be a cooling fin of another shape. For example, the cooling fins may be curved cooling fins, or one cooling fin may be composed of a plurality of linear cooling fins having different inclination angles. And cooling fins.
[0037]
In the embodiment shown in FIG. 5, when the cooling fins 10 are provided such that the inner end 10a precedes the radial outer end 10b in the rotation direction of the brake disk, the cooling fin 10 is provided in FIG. 5 (a). The shape of the fin is a combination of two straight lines, and in FIG. 5B, the shape of the cooling fin is a curved (curved) shape. Even with the cooling fin shapes shown in FIGS. 5A and 5B, the same operation and effect as those of the cooling fins inclined in a linear shape shown in FIG. 4 are exhibited.
[0038]
In the embodiment shown in FIG. 6, a new pre-cooling fin 11 having a short length of the cooling 10 is provided at a middle portion between adjacent fins of the cooling fins 10 toward the outside in the radial direction. In order to secure the cooling area of the brake disk 2, the number of the cooling fins 10 arranged at equal intervals in the circumferential direction of the brake disk 2 increases, so that the interval between the inner openings 10c becomes narrow.
[0039]
It is very difficult to feed air into the inner opening 10c of the narrow gap, and most of the air does not pass through the inner opening 10c, so that it is not possible to secure a sufficient amount of air to be supplied to the ventilation passage 10e. Therefore, as shown in FIG. 6, a space between the inner openings 10c of the cooling fins 10 is secured in the circumferential direction of the brake disc 2, and a new preliminary cooling fin 11 having a short fin length is shifted toward the outside in the radially intermediate portion. , The cooling area is also ensured.
(Example 2)
FIGS. 7 and 8 are views showing another embodiment of the cooling fin provided on the brake disk of the eddy current reduction device of the present invention in order to prevent windage during braking and / or non-braking. .
[0040]
In the embodiment of FIG. 7, an annular cover 12 is provided to cover the radial center portion of the cooling fin 10 and to open the inner opening 10 c and the outer opening 10 d of the cooling fin 10. Therefore, the flow rate of the rotating brake disc 2 to the cooling fins 10 can be controlled by the annular cover 12 irrespective of braking or non-braking, and the inflow of air can be prevented from escaping to the upper part of the fins. It can efficiently promote the inflow of cold air. Thereby, the air flow is rectified by the annular cover 12, so that the windage of the brake disc is reduced and the noise is also reduced. Even if the cover is at least partially provided in the radial direction, it is effective depending on the portion to be covered. That is, it may be offset from the center.
[0041]
In the embodiment shown in FIG. 8, a cylindrical cover 13 is provided to cover the radial outer end 10b of the cooling fin 10 during non-braking, and to release the radial outer end 10b of the cooling fin during braking. I have.
[0042]
At the time of braking, the same cooling effect as that of the embodiment shown in FIGS. 4 to 6 is obtained. However, at the time of non-braking, the outer end 10b and the outer opening 10d of the cooling fin 10 are shielded, so that the cooling fin 10 is fed to the cooling fin 10. The amount of supplied air is suppressed, and the windage of the brake disk is reduced.
[0043]
The operation of the cylindrical cover 13 may be linked to the cylinder that is the drive mechanism of the permanent magnet, and the operation structure is such that the permanent magnet is retracted and the cylinder cover 13 is not braked. The cooling fin 10 may be configured to cover the outer end 10b and the outer opening 10d. The same effect can be obtained by providing the cylindrical cover 13 in the embodiment shown in FIG.
[0044]
【The invention's effect】
According to the eddy current reduction device of the present invention, whether the eddy current reduction device of the “magnet pole-facing type” using the permanent magnet or the eddy current reduction device of the “pole pieceless type” It is excellent in magnetic efficiency at the time, can be reduced in size and weight with a simple structure, and can be continuously braked for a long time. In addition, it is possible to reduce the windage loss of the brake disk during braking and / or non-braking as required.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a “magnet pole surface facing type” eddy current reduction device using a permanent magnet during braking.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of an eddy current reduction device of a “magnet pole-facing method” using a permanent magnet when braking is not performed.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an eddy current reduction device of a “magnet pole surface facing type” that does not use a ferromagnetic material (pole piece).
FIG. 4 is a plan view showing a configuration example of a cooling fin in which a braking disk is provided on a surface opposite to a surface facing a permanent magnet according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing a configuration example of a cooling fin in which a braking disk is provided on a surface opposite to a surface facing a permanent magnet according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view according to the first embodiment of the present invention, showing a configuration in which a new cooling fin is provided at an intermediate portion between adjacent cooling fins.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of cooling fins provided on a braking disk of the eddy current reduction device of the present invention in order to prevent windage loss during braking and during non-braking.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of cooling fins provided on a brake disk of the eddy current reduction device of the present invention in order to prevent windage loss during non-braking.
[Explanation of symbols]
1: rotating shaft 2: braking disk 2a: outer peripheral portion, outer peripheral disk 2b: inner peripheral portion, inner peripheral disk 3: guide cylinder 4: retaining ring 5: cylinder, 6: piston rod 7: permanent magnet 8: Ferromagnetic material, pole pieces 10, 11: cooling fins

Claims

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、前記制動ディスクの近づく方向と離れる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を設けた渦電流減速装置であって、前記制動ディスクが永久磁石と対向する面の反対面に、径方向の外側端部に対して内側端部が制動ディスクの回転方向に先行するように形成された冷却フィンを複数設けたことを特徴とする渦電流減速装置。A brake disk attached to the rotating shaft, a guide tube supported by the non-rotating portion and arranged on the side of the brake disk, and housed inside the guide tube, in a direction toward and away from the brake disk. An eddy current reduction device provided with a movable holding ring, and a plurality of permanent magnets whose adjacent magnetic poles are arranged opposite to each other in the circumferential direction of the holding ring in opposition to the brake disk, A plurality of cooling fins are provided on the surface opposite to the surface where the brake disk faces the permanent magnet, the cooling fins being formed such that the inner end precedes the radial outer end in the rotation direction of the brake disk. Eddy current reduction device.

前記冷却フィンのすくい角（θ）を２５°を超えて７０°未満としたことを特徴とする請求項１に記載の渦電流減速装置。2. The eddy current reduction device according to claim 1, wherein a rake angle (θ) of the cooling fin is more than 25 ° and less than 70 °. 3.

隣接する前記冷却フィンの間に、前記冷却フィンの長さより短い予備冷却フィンを径方向の外側寄りに設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の渦電流減速装置。3. The eddy current reduction device according to claim 1, wherein a preliminary cooling fin shorter than the length of the cooling fin is provided between the adjacent cooling fins toward the outside in the radial direction. 4.

前記冷却フィンの径方向の少なくとも一部を覆い、前記冷却フィンの少なくとも径方向の内外側端部を解放するカバーを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の渦電流減速装置。The eddy current according to any one of claims 1 to 3, wherein a cover that covers at least a part of the cooling fins in a radial direction and that releases at least radially inner and outer ends of the cooling fins is provided. Reduction gear.

非制動時に前記冷却フィンの径方向の外側端部を覆い、制動時に前記冷却フィンの径方向の外側端部を解放するカバーを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の渦電流減速装置。The cover according to any one of claims 1 to 4, further comprising a cover that covers a radial outer end of the cooling fin when braking is not performed and that releases the radial outer end of the cooling fin during braking. Eddy current reduction device.

前記案内筒の少なくとも前記永久磁石と前記制動ディスクに挟まれる領域に強磁性体を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の渦電流減速装置。The eddy current reduction device according to any one of claims 1 to 5, wherein a ferromagnetic material is provided at least in a region between the permanent magnet and the brake disk of the guide cylinder.

前記案内筒の少なくとも一部が非磁性体で構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の渦電流減速装置。The eddy current reduction device according to claim 1, wherein at least a part of the guide cylinder is formed of a non-magnetic material.