JP3128783B2 - 渦電流制動機の回転体温度推定方法および装置並びにこの装置を用いた渦電流制動機の作動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両の制動に用
いられ、渦電流リターダ等とも称される電磁制動手段に
設けられている回転体の温度を推定する方法および装置
に関するとともに、この推定装置を用いて推定された回
転体の温度に基づいて作動制御を行う渦電流制動機の作
動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】渦電流制動機（渦電流リターダ）は従来
からよく知られており、これらは特にトラック等のよう
な大型車両に広く用いられている。この渦電流リターダ
は、例えば、長い下り坂を下る走行を行う場合に用いら
れ、サービスブレーキ（運転者がブレーキペダルを踏み
込んで操作するブレーキ）の使用頻度を低下させ、運転
者のブレーキ作動負担軽減、サービスブレーキの摩耗抑
制、寿命向上といった効果が得られるものである。

【０００３】渦電流リターダは、変速機からアクスルシ
ャフトまでの動力伝達経路中に配設され、図２および図
３にその構成の一例を示すように、車体７０に固定保持
される固定部と、出力軸およびプロペラシャフト４５等
とともに回転する回転部とから構成されている。

【０００４】固定部には、鉄等によって形成された芯部
材５１ｂ〜５８ｂとこの芯部材に巻き付けられた渦電流
発生コイル５１ａ〜５８ａとからなる電磁石１０が放射
状に複数配設されている。回転部は、有底筒状に形成さ
れた回転ドラム（回転体）４７を有しており、この回転
ドラム４７における筒状部が電磁石１０を覆って出力軸
等とともに回転するようになっている。

【０００５】このように構成された渦電流リターダ４０
においては、車両の走行中に運転者が作動状態とさせる
ことにより車両の制動がなされるが、この制動に伴って
回転ドラム４７の温度が上昇する。回転ドラム４７の温
度が６００°Ｃ以上の高温となると、回転ドラム４７に
悪影響を与えるおそれがあるとともに、渦電流リターダ
４０の周辺に配設された機器へ悪影響を与えるおそれが
生じる。

【０００６】そこで、回転ドラム４７および渦電流発生
コイル５１ａ〜５８ａに温度センサを取り付け、回転ド
ラム４７の温度が所定温度（上限温度）になったときに
は、各温度センサの検出値に基づいてコントローラによ
り渦電流発生コイル５１ａ〜５８ａへの通電を制御し、
回転ドラム４７が高温にならないようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コント
ローラは車体７０側に配設されているため、回転ドラム
４７に取り付けられた温度センサの検出結果をコントロ
ーラに送信するためには、スリップリングやテレメータ
等が必要になり、製作コストが上昇するとともに、スリ
ップリングの摩耗等による検出値の精度低下を生じるお
それがあった。また、回転部に温度センサを配設すると
センサ自体の劣化が早くなり、特に先端の検出部がガラ
ス製のセンサを用いた場合には、劣化がより早くなると
いう問題があった。

【０００８】そこで、本出願人は特開平３−２３９２０
０号公報に開示するように、回転部には温度センサを設
けずに回転ドラムの近傍に温度センサを設け、回転ドラ
ム近傍の雰囲気温度を測定することにより回転ドラムの
温度を推定する方法を提案した。しかしながら、このよ
うな構成としても、回転ドラムの回転により生ずる風
や、回転ドラムを冷却するために冷却用エアを吹き付け
た場合にはこのエアの影響等によって温度センサにおけ
る計測誤差が大きくなるという問題を生じる。

【０００９】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、渦電流制動機における回転ドラム等の回転
体自体および回転体の近傍に温度センサを設けることな
く、回転体の温度を推定する方法および装置を提供する
とともに、この回転体の温度を推定する装置を用いた渦
電流制動機の作動制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用】このような目
的達成のため、本発明に係る渦電流制動機の回転体温度
推定方法においては、電磁石のコイルの実コイル温度お
よび回転体の実回転数を検出し、渦電流制動機の作動状
態における電磁石のコイル温度と回転体の回転数とに応
じて予め設定された回転体の温度上昇率テーブルから実
コイル温度および実回転数に対応する現在の推定温度上
昇率を算出する。そして、現在の推定温度上昇率を用い
て回転体の推定温度を更新補正することにより回転体の
推定温度を求める。

【００１１】このような回転体温度推定方法によれば、
実コイル温度が高いときは電磁石のコイルを流れる電流
値が下がるため、渦電流制動機が作動状態にあるときの
単位時間当りの回転体の発熱量（ジュール熱）が小さく
なる。また、回転体の回転数が高くなっても回転体の発
熱量が大きくなる。このため、電磁石のコイル温度と回
転体の回転数に応じて温度上昇率テーブルを予め設定し
ておけば、実コイル温度および実回転数から現在の推定
温度上昇率を算出することができ、この推定温度上昇率
を用いて更新補正することにより、回転体の実際の温度
を直接測定することなく回転体の温度（上昇時の温度）
を正確に推定することができる。

【００１２】従って、温度上昇率テーブルの設定を電磁
石のコイルに流れるコイル電流値と回転体の回転数とに
応じて設定し、実コイル温度の検出に代えて電磁石のコ
イルに流れる実コイル電流値を検出することにより回転
体の温度を推定してもよい。

【００１３】さらに、渦電流制動機の作動状態における
回転体の回転数に応じて予め設定された回転体の温度下
降率テーブルから実回転数に対応する現在の推定温度下
降率を算出し、現在の推定温度下降率を用いて回転体の
推定温度を更新補正することにより回転体の推定温度を
求めるようにしてもよい。

【００１４】すなわち、回転体の回転数の上昇に伴って
回転体の熱伝達率が上昇するため、回転体の回転数が高
ければ単位時間当りの放熱量が多くなり、推定温度下降
率が上昇する。このため、回転体の回転数に応じて温度
下降率テーブルを予め設定しておけば、実回転数から現
在の推定温度下降率を算出することができ、この推定温
度下降率を用いて更新補正することにより、回転体の実
際の温度を直接測定することなく回転体の温度（下降時
の温度）を正確に推定することができる。

【００１５】また、本発明に係る渦電流制動機の回転体
温度推定装置は、電磁石のコイルの実コイル温度を実コ
イル温度検出手段によって検出するとともに回転体の実
回転数を実回転数検出手段によって検出し、渦電流制動
機が作動状態にあるときの電磁石のコイルの温度と回転
体の回転数とに応じて予め設定された回転体の温度上昇
率テーブルを上昇率記憶手段に記憶させる。上昇率記憶
手段に記憶された温度上昇率テーブルに基づいて、実コ
イル温度検出手段の検出結果および実回転数検出手段の
検出結果から上昇率算出手段によって推定温度上昇率を
算出し、この推定温度上昇率を用いて回転体温度算出手
段により推定温度を更新補正して回転体の推定温度を求
める。

【００１６】このように構成された回転体温度推定装置
によれば、記憶手段にはコイル温度の変動に伴って変化
するとともに回転数によっても変化する回転体の温度上
昇率テーブルが記憶されている。このため、実コイル温
度および実回転数を検出することにより、温度上昇率テ
ーブルに基づいて上昇率算出手段による推定温度上昇率
の算出を行うことができ、回転体温度算出手段によって
推定温度上昇率を用いて推定温度を更新補正すれば回転
体の温度を推定することができる。

【００１７】なお、上記の回転体温度推定装置における
実コイル温度検出手段に代えて実コイル電流値検出手段
を設け、この実コイル電流値検出手段により検出された
電磁石のコイルに流れる実コイル電流値を用いて上昇率
算出手段による推定温度上昇率の算出を行うようにして
もよい。なお、この場合には、温度上昇率テーブルの設
定も電磁石のコイルに流れるコイル電流値に応じてなさ
れる。

【００１８】さらに、渦電流制動機が作動停止状態にあ
るときの回転体の回転数に応じて回転体の温度下降率テ
ーブルを予め設定して下降率記憶手段に記憶させ、実回
転数検出手段の検出結果から温度下降率テーブルに基づ
いて下降率算出手段により推定温度下降率を算出するよ
うにし、回転体温度算出手段によって推定温度下降率を
用いて更新補正することにより回転体の推定温度を求め
るように回転体温度推定装置を構成してもよい。

【００１９】このように構成された回転体温度推定装置
によれば、渦電流制動機が作動停止状態にあるときに
は、回転体は発熱せず冷却が行われるのみであり、回転
体はその回転数が高くなるほど温度下降率が高くなる。
このため、回転体の回転数に応じた温度下降率テーブル
を下降率記憶手段に記憶させておき、実回転数検出手段
の検出結果から下降率算出手段によって推定温度下降率
を算出し、回転体の推定温度を下降率算出手段により算
出した推定温度下降率を用いて回転体温度算出手段によ
って更新補正すれば回転体の推定温度を求めることがで
きる。

【００２０】また、本発明に係る渦電流制動機の作動制
御装置は、前記の回転体温度推定装置のうちのいずれか
を用いて構成し、さらには、上限温度到達検出手段によ
って回転体温度算出手段により推定された回転体の温度
が予め設定された上限温度に達したか否かを検出すると
ともに、上限温度到達検出手段により上限温度に達した
ことが検出されたときに通電制御手段によって電磁石の
コイルへの通電を制御するようにしている。

【００２１】このように構成された渦電流制動機の作動
制御装置によれば、上限温度に達した後は、コイルへの
通電を制御することにより、回転体における発熱量を抑
えることができ、回転体の温度が上限温度以上に上昇し
ないようにすることができる。このため、渦電流制動機
自体や渦電流制動機の周辺機器への熱による悪影響を与
えなくすることができる。

【００２２】また、上記のように構成された渦電流制動
機の作動制御装置のいずれかにおいて、回転体の推定温
度が上限温度に達したときは、通電制御手段が回転体の
温度を上限温度で保持するに適した通電制御を行うよう
に構成してもよい。なお、この通電制御の内容は、回転
体の回転数およびコイル温度もしくはコイル電流値に応
じて予め定められている。そして、この定められた制御
内容で、通電時間の制御（デューティー比制御）や、電
流、電圧等の制御がなされる。

【００２３】このような構成とすることにより、回転体
の推定温度が上限温度に達したときに推定温度と回転体
の実際の温度との間に差がある場合であっても、所定時
間後には回転体の実際の温度を上限温度に保持すること
ができる。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好ましい実施
例について説明する。下記の実施例においては、渦電流
制動機は、車両の動力伝達経路中（例えば、変速機から
アクスルシャフトまでの動力伝達経路）に配設されるも
のであり、いわゆる渦電流リターダと称される。従っ
て、渦電流リターダにおける回転ドラムが請求の範囲に
記載の「回転体」を構成し、本発明に係る回転体温度推
定方法により回転ドラムの温度を推定し、本発明に係る
回転体温度推定装置を用いた渦電流制動機の作動制御装
置（渦電流リターダ作動制御装置）により回転ドラムの
温度を推定して渦電流リターダの作動制御を行うもので
ある。

【００２５】渦電流リターダ作動制御装置は図１に示す
ように構成される。この装置が搭載される車両には、運
転者が足で踏み込んで操作するフートブレーキ（サービ
スブレーキ）に加えて、動力伝達経路中に配設される渦
電流リターダ４０が備えられている。

【００２６】渦電流リターダ４０の作動制御はコントロ
ーラ２０により行われる。この作動制御を行うため、コ
ントローラ２０には、（１）回転ドラム４７の回転数を
検出するために車両の走行速度を検出する車速センサ１
０からの検出信号、（２）渦電流リターダ４０を作動状
態（制動状態）とさせるか作動停止状態とさせるか否か
の切換を行うリターダ作動スイッチ３０からの検出信
号、（３）渦電流発生コイル５１ａ〜５８ａの温度を検
出するコイル温度センサ５９からの検出信号が入力され
る。コントローラ２０は上記各入力信号に基づいて、渦
電流リターダ４０の作動制御を行う。

【００２７】渦電流リターダ４０は、図２および図３に
示すように構成され、変速機の出力軸上もしくはこれに
繋がるプロペラシャフト上に配設され、ここを介して伝
達される駆動を制動する。この渦電流リターダ４０は、
車体７０に固定保持される固定ハウジング４１、これに
結合されたブラケット４２、このブラケット４２に取り
付けられた複数の電磁石５１〜５８等からなる固定部
と、固定ハウジング４１にベアリング４４ａ，４４ｂを
介して回転自在に保持されたシャフト４５、このシャフ
ト４５の両端に連結されたフランジカップリング４６
ａ，４６ｂ、フランジカップリング４６ａに結合された
回転ドラム４７等からなる回転部とから構成される。

【００２８】固定部を構成するブラケット４２は円筒部
を有し、この円筒部の外周面上にほぼ等間隔で放射状に
８個の電磁石５１〜５８がボルト５１ｃ〜５８ｃにより
取り付けられている。各電磁石５１〜５８は、それぞれ
鉄等の強磁性材料から作られた芯部材５１ｂ〜５８ｂ
と、この芯部材５１ｂ〜５８ｂに巻き付けられた渦電流
発生コイル５１ａ〜５８ａとから構成される。

【００２９】一方、回転部を構成するシャフト４５の両
端には、これと同芯にスプラインによりフランジカップ
リング４６ａ，４６ｂが連結されており、回転ドラム４
７の内周端部がフランジカップリング４６ａにボルト結
合されている。回転ドラム４７の円筒状部が電磁石１０
を覆っており、この状態で、芯部材５１ｂ〜５８ｂの外
周側端面は、回転ドラム４７の内周面に近接対向して位
置する。なお、回転ドラム４７の円筒状部外周には複数
の放熱フィン４７ａが形成され、さらに、この円筒状部
の中央には径方向に貫通して、内部の高温空気を排出す
るための複数の放熱孔４７ｂが形成されている。

【００３０】以上の構成の渦電流リターダにおいて、フ
ランジカップリング４６ａ，４６ｂは変速機出力軸もし
くはこれに繋がるプロペラシャフトに連結され、回転部
はこれら出力軸およびプロペラシャフトとともに回転す
る。この状態で、電磁石５１〜５８の渦電流発生コイル
５１ａ〜５８ａが通電されると芯部材５１ｂ〜５８ｂ内
にその軸方向（渦電流リターダの半径方向）に磁束が発
生し、この磁束はその延長方向に流れて回転ドラム４７
の円筒状部を横切る。このため、回転ドラム４７の円筒
状部に渦電流が発生し、この渦電流の作用により回転ド
ラム４７の回転方向とは逆の制動トルクが発生して、回
転が制動される。

【００３１】渦電流リターダ４０を作動させて回転ドラ
ム４７の制動を行うと吸収エネルギＷｉが回転ドラム４
７に蓄積され、回転ドラム４７の温度が上昇する。ここ
で、ドラム温度が上昇すると前述のような不具合が生じ
るため、下記の方法で回転ドラム４７の温度を推定し、
ドラム推定温度Ｔｄが所定温度以上とならないように制
御する。

【００３２】吸収エネルギＷｉは、（１）式より求めら
れる。

【００３３】

【式１】 Ｗｉ＝Ｎ・Ｅ・ｎ・ｋ・τ／Ｒto（１＋ａ（ｔｃ−ｔｏ））…（１）

【００３４】ここで、Ｎ＝回転ドラムの回転数、Ｅ＝電
圧、ｎ＝渦電流発生コイルのコイル巻数、ｋ＝係数、τ
＝渦電流リターダの作動時間、Ｒto＝２０°Ｃのときの
渦電流発生コイルのコイル抵抗値、ａ＝係数、ｔｃ＝渦
電流発生コイルのコイル温度（°Ｃ）、ｔｏ＝２０°Ｃ
である。

【００３５】また、リターダ４０がオフ状態となると、
放出エネルギＷｏによりドラム温度が降下する。なお、
放出エネルギＷｏは、（２）式により求められる。

【００３６】

【式２】Ｗｏ＝Ａ・ｈ（Ｔｏ−Ｔａ）・Ｔ…（２）

【００３７】ここで、Ａ＝回転ドラム４７の表面積、ｈ
＝熱伝達率、Ｔｏ＝雰囲気温度、Ｔａ＝実際のドラム温
度、Ｔ＝経過時間 である。なお、熱伝達率ｈは、回転
ドラム４７の回転数の関数である。

【００３８】回転ドラム４７の温度上昇率は、Ｗｉ＋Ｗ
ｏで決まり、回転ドラム４７の温度下降率は、Ｗｏのみ
で決まる。なお、Ｗｏは通常−（マイナス）の値とな
る。従って、回転ドラム４７の温度上昇率を求めるに
は、ドラム回転数とコイル温度の組合せ毎に、単位時間
あたりの回転ドラム４７の推定温度上昇率ΔＴを入力デ
ータとして予め取得しておき、実際のドラム回転数（以
下「実回転数」と称する）Ｎと、実際にドラム温度の推
定を行う渦電流リターダに設けられた渦電流発生コイル
５１ａ〜５８ａのコイル温度（以下「実コイル温度」と
称する）Ｔｃ（（１）式におけるｔｃに相当）とから推
定温度上昇率ΔＴを求め、この推定温度上昇率ΔＴを単
位時間毎に初期値Ｔ0もしくは直前のドラム推定温度Ｔ
ｄ′に加算（更新補正）することにより上昇時のドラム
温度を推定する（ドラム推定温度Ｔｄを求める）ことが
できる。なお、ここで初期値Ｔ0とは、渦電流リターダ
４０の作動開始時の回転ドラム４７の温度で雰囲気温度
に対応して決まる温度である。

【００３９】実コイル温度Ｔｃの検出は渦電流リターダ
４０における回転ドラム４７の温度上昇率の変化率を得
るためになされる。すなわち、渦電流発生コイル５１ａ
〜５８ａの温度が上昇すると、各コイル５１ａ〜５８ａ
の抵抗値が増加する。抵抗値が増加すると各コイル５１
ａ〜５８ａに流れる電流値が小さくなるため、発熱量も
少なくなり、回転ドラム４７の温度上昇率が小さくな
る。したがって、実コイル温度Ｔｃの検出に代えて渦電
流発生コイル５１ａ〜５８ａに流れる電流値を検出する
ようにしてもよい。

【００４０】また、回転ドラム４７の温度下降率を求め
るには、単位時間当りの回転ドラム４７の推定温度下降
率−ΔＴをデータとして予め取得しておき、実際回転数
Ｎから推定温度下降率−ΔＴを求め、この下降率−ΔＴ
を直前のドラム推定温度Ｔｄ′から減算（更新補正）す
ることにより冷却時のドラム温度を推定することができ
る。

【００４１】すなわち、図４に示すように、渦電流リタ
ーダ４０が作動（ＯＮ）状態にあるとき、直前のドラム
推定温度Ｔｄ′が初期値Ｔ0であるとすると、所定時間
経過後の推定温度上昇率ΔＴを加算することにより、時
間ｔ1における回転ドラム４７の推定温度は、Ｔ1である
と求められる。従って、時間ｔ3経過時における推定温
度Ｔ3は、Ｔ3＝Ｔ0＋ΔＴ1＋ΔＴ2＋ΔＴ3と求められ
る。

【００４２】また、渦電流リターダ４０が作動停止（Ｏ
ＦＦ）状態にあるとき、直前のドラム推定温度Ｔｄ′が
Ｔ3であるとすると、所定時間経過後の推定温度下降率
ΔＴを減算することにより、ｔ4における回転ドラム４
７の推定温度は、Ｔ1′であると求められる。従って、
時間ｔ6経過時における推定温度Ｔ3′は、Ｔ3′＝Ｔ3−
ΔＴ1′−ΔＴ2′−ΔＴ3′となる。

【００４３】次ぎに、この推定方法を実行する一例であ
る渦電流制動機の回転体温度推定装置によりドラム推定
温度Ｔｄを求め、この求められた結果に基づいてリター
ダ４０の作動制御を行う場合について説明する。リター
ダ４０の作動制御は、図５および図６に示すフローチャ
ートに基づいて行われる。

【００４４】この制御ではまず、ステップＳ２において
初期ドラム温度Ｔ0が設定される。ここで、初期ドラム
温度Ｔ0は、５０°Ｃに設定される。なお、初期ドラム
温度Ｔ0は、前述のように雰囲気温度に対応するもので
あり、雰囲気温度に応じて適宜変更するほうが好まし
い。

【００４５】次いで、ステップＳ４に進み、リターダ作
動スイッチ３０がオンか否かの判断がなされる。このス
イッチ３０がオフのときにはステップＳ１６に進んで、
このモードの下での作動制御がなされる。この作動制御
については後述する。

【００４６】スイッチ３０がオンのときにはステップＳ
６に進んで、リターダ４０の作動に伴うドラム推定温度
Ｔｄの更新を行う。このステップＳ６における制御は、
上述のドラム温度推定方法による温度の推定を行うもの
であり、その構成は本発明に係る回転体温度推定装置に
係るものである。ステップＳ６における制御は図５に示
すフローチャートに基づいて行われる。

【００４７】ステップＳ６では、まずステップＳ６２に
おいてコイル温度センサ５９による渦電流発生コイル５
１ａ〜５８ａの実コイル温度Ｔｃの検出がなされるとと
もに、車速センサ１０による車速Ｖの検出がなされる。
なお、回転ドラム４７の回転数Ｎは車速Ｖの関数である
ため、車速Ｖを検出することにより（１）式におけるＮ
を求めることができる。

【００４８】ステップＳ６２において推定温度上昇率Δ
Ｔが求められた後は、ステップＳ６４に進んでドラム推
定温度Ｔｄを求める。ドラム温度の推定は、直前のドラ
ム推定温度Ｔｄ′に推定温度上昇率ΔＴを加えることに
よってなされる。その後ステップＳ６６において１秒待
って終了し、ステップＳ８に進む。

【００４９】ここで、コイル温度センサ５９および車速
センサ１０の検出値に基づくドラム温度変化率ΔＴの求
め方について説明する。ドラム温度変化率ΔＴは、図７
に示すように所定のコイル温度ｔｃおよび車速Ｖにおい
て予め設定された温度上昇率テーブル１〜１２に基づ
き、図８に示す各テーブルにおける直前のドラム推定温
度（更新前のドラム温度）Ｔｄ′から求められる。この
温度上昇率テーブルは、コントローラ２０内の上昇率記
憶手段に記憶されている。

【００５０】本実施例においては、車速Ｖが１００，８
０，６０，５０ｋｍ／ｈであるときに、コイル温度ｔｃ
が５０，１００，１５０°Ｃであるときの計１２の組合
せのテーブル１〜１２を設定している。

【００５１】そして、テーブル１においては、実際のド
ラム温度ＴDが３２０，４７５，５７５°Ｃのときの推
定温度上昇率ΔＴを１８.０，１０.３，６.７°Ｃと
し、テーブル２においては、ドラム温度ＴDが２８０，
４００，４８０°Ｃのときの推定温度上昇率ΔＴを１
５.３，８.０，５.３°Ｃとし、テーブル３において
は、ドラム温度ＴDが２８０，４００，４８０°Ｃのと
きの推定温度上昇率ΔＴを１５.３，８.０，５.３°Ｃ
とし、テーブル４においては、ドラム温度ＴDが２８
０，４００，４６０°Ｃのときの推定温度上昇率ΔＴを
１５.３，８.０，４.０°Ｃとしている。

【００５２】なお、上記の各推定温度上昇率ΔＴは、ド
ラム温度５０〜５５０°Ｃまで、１５秒ごとの１秒間あ
たりの推定温度上昇率を、ドラム回転数Ｎを変化させる
とともにコイル温度ｔｃを測定して実際に求めたもので
ある。

【００５３】ここで、更新前のドラム推定温度Ｔｄ′、
実コイル温度Ｔｃおよび車速Ｖが図６および図７に示す
値と異なる値である場合の推定温度上昇率ΔＴの算出方
法について説明する。このような場合の推定温度上昇率
ΔＴの算出は、コイル温度ｔｃや車速Ｖの近いデータか
ら補間して、コントローラ２０内に設けられた上昇率算
出手段により求める。例えば、更新前のドラム推定温度
Ｔｄ′＝３００°Ｃ、実コイル温度Ｔｃ＝７５°Ｃ、車
速Ｖ＝９０ｋｍ／ｈである場合について説明する。

【００５４】まず、次式に示すようにテーブル１および
２からコイル温度ｔｃによる補間を行う。なお、下記の
各式における各々の単位の記載は省略する。

【００５５】

【式３】（１８.０−８.０）×（７５−５０）／（１０
０−５０）＋８.０＝１３.０

【００５６】次いで、同様に次式に示すようにテーブル
４および５からコイル温度ｔｃによる補間を行う。

【００５７】

【式４】（８.０−８.０）×（７５−５０）／（１００
−５０）＋８.０＝８.０

【００５８】さらに上記の結果に基づいて、次式のよう
に車速Ｖによる補間を行う。

【００５９】

【式５】（１３.０−８.０）×（９０−８０）／（１０
０−８０）＋８.０＝１０.５

【００６０】従って、推定温度上昇率ΔＴは１０.５°
Ｃと算出される。次いで、コントローラ２０内に設けら
れた回転体温度算出手段により、更新前のドラム推定温
度Ｔｄ′＝３００°Ｃに推定温度上昇率ΔＴ＝１０.５
°Ｃを加算（更新補正）すれば、更新後のドラム温度Ｔ
ｄは、３００＋１０.５＝３１０.５°Ｃと求められる。

【００６１】このようにしてステップＳ６においてドラ
ム推定温度Ｔｄが求められた後は、ステップＳ８に進ん
でドラム推定温度Ｔｄが予め定められた目標温度（上限
温度）に達したか否かが判断される。なお、本実施例に
おいては、目標温度は５５０°Ｃに設定される。

【００６２】ドラム推定温度Ｔｄが５５０°Ｃ未満の場
合には、ステップＳ４に戻ってリターダ４０の作動に伴
うドラム推定温度Ｔｄの更新を行う。そして、ドラム推
定温度Ｔｄが５５０°Ｃに達したと判断された場合に
は、ステップＳ１０に進んで、コントローラ２０に設け
られた通電制御手段によりリターダ４０の通電を制御
し、ドラム推定温度Ｔｄを５５０°Ｃに保持する制御が
なされる。

【００６３】この制御は、渦電流発生コイル５１ａ〜５
８ａへの通電を、予め求めておいた制御率（回転ドラム
４７の温度を５５０°Ｃに保持するために要求される制
御率）でデューティー比制御することによりなされる。
なお、このデューティー比制御に際しては、実コイル温
度Ｔｃが参酌される。すなわち、実コイル温度Ｔｃが高
くなると渦電流発生コイルに流れる電流値が少なくなる
ため、回転ドラム４７の温度上昇率が少なくなる。従っ
て、実コイル温度Ｔｃが高いときには、低いときに比べ
て通電時間が長くなるような制御を行う。

【００６４】このような制御を行うことにより、渦電流
リターダ４０においては回転ドラム４７の温度を５５０
°Ｃにすることができ、且つ、この状態において最も大
きい制動トルクを得ることができる。

【００６５】ステップＳ１０においてリターダ４０のデ
ューティー比制御がなされた場合には、ステップＳ１２
に進んで、リターダ作動スイッチ３０がオンか否かの判
断がなされる。スイッチ３０がオンのときには再度ステ
ップＳ１０に戻って、リターダ４０のデューティー比制
御を行いドラム推定温度Ｔｄを５５０°Ｃに維持する制
御を繰り返す。

【００６６】ここで、ドラム推定温度Ｔｄを５５０°Ｃ
に維持する制御としては、上記のようなデューティー比
制御（通電時間の制御）に限られるものではなく、電流
や電圧等の制御でもよい。さらには、通電時間や電流等
の一の要件のみを制御してもよいが、複数の要件を併せ
て制御してもよい。

【００６７】このような制御を行うことにより、ドラム
推定温度Ｔｄが５５０°Ｃに達したと判断された直後
は、ドラム推定温度Ｔｄの演算中での累積誤差により実
際のドラム温度とドラム推定温度Ｔｄとの間に差が生じ
た場合（実際のドラム温度の方が高いかもしくは低くな
った場合）であっても、ドラム推定温度Ｔｄを５５０°
Ｃに維持する通電制御を行うので、実際のドラム温度も
５５０°Ｃにすることができる。

【００６８】このようにしてデューティー比制御がなさ
れている状態において、スイッチ３０がオフされたとき
にはステップＳ１４に進んで、目標温度をドラム推定温
度Ｔｄに設定する。すなわち、デューティー比制御がな
されている状態からスイッチ３０がオフされた場合に
は、目標温度（すなわち、冷却時の基準となる直前のド
ラム推定温度Ｔｄ′）は５５０°Ｃとなる。

【００６９】このとき、上述のように実際の回転ドラム
４７の温度を５５０°Ｃにするデューティー比制御が行
われているので、以下の冷却状態における温度推定時に
おいて正しい初期値を用いることができる。

【００７０】そして、ステップＳ４に戻ってリターダ作
動スイッチ３０がオンか否かの判断がなされ、スイッチ
３０がオンのときにはステップＳ６に進んで、前記の制
御を行う。また、スイッチ３０がオフのときにはステッ
プＳ１６に進んで、冷却状態におけるドラム推定温度Ｔ
ｄの更新がなされる。

【００７１】これにより、渦電流リターダ４０およびそ
の周辺機器に悪影響を与えるような回転ドラム４７の温
度上昇を防止することができるとともに、冷却時のドラ
ム温度の推定を行う場合に、基準となる直前のドラム推
定温度Ｔｄ′と実際のドラム温度との間に誤差が無いた
め、正確なドラム推定温度Ｔｄを求めることができる。

【００７２】ステップＳ１６における冷却状態における
ドラム推定温度Ｔｄの更新は、温度下降率テーブルが記
憶された温度下降率記憶手段、下降率算出手段および回
転体温度算出手段によってなされる。これらの各手段
は、コントローラ２０に設けられている。そして、温度
下降率テーブルに基づいて車速Ｖから推定温度降下率−
ΔＴを算出し、直前の推定温度Ｔｄ′から推定温度降下
率−ΔＴを減算する（回転体温度算出手段による更新補
正をする）ことにより、冷却時のドラム推定温度Ｔｄを
求める。

【００７３】ドラム推定温度Ｔｄが求められたら、ステ
ップＳ１８に進み、ドラム推定温度Ｔｄが初期ドラム温
度（下限温度）Ｔ0に達したか否かの判断がなされる。
なお、ここで初期ドラム温度Ｔ0は前記のように５０°
Ｃに設定されている。初期ドラム温度Ｔ0に達したと判
断された場合には、これ以上のドラム推定温度Ｔｄの更
新は行われず、すなわち、ドラム推定温度として初期ド
ラム温度Ｔ0を保持し、ステップＳ２に戻って前記の制
御が繰り返される。また、初期ドラム温度Ｔ0に達して
いないと判断された場合には、ステップＳ４に戻って初
期ドラム温度Ｔ0になるまでドラム推定温度Ｔｄの更新
がなされる。

【００７４】次いで、図９を参照して上記フローチャー
トに基づく実行例について説明する。この例は、本発明
に係る渦電流リターダ作動制御装置により作動制御され
るリターダ４０を設けた車両が、（ｄ）に示すように標
高２００ｍの地点から標高０ｍの地点まで坂を下る場合
において、車両の運転者が坂道において（ｃ）に示すよ
うにリターダ作動スイッチ３０をオン作動させて、８０
ｋｍ／ｈの車速Ｖを維持して車両を走行させる場合の例
である。なお、各グラフにおける横軸は、車両の走行時
間（走行距離）である。

【００７５】標高２００ｍの地点を８０ｋｍ／ｈで走行
してきた車両が３０秒間で高低差４０ｍの坂を下る場
合、運転者によりリターダ作動スイッチ３０がオン作動
されると、ステップＳ２〜ステップＳ８までの制御を繰
り返すことにより、（ａ）において実線で示すようにド
ラム推定温度Ｔｄの更新を行う（（ｂ）におけるＡゾー
ンの制御）。なお、初期ドラム温度Ｔ0が５０°Ｃであ
る状態から８０ｋｍ／ｈに相当するドラム回転数Ｎで３
０秒間リターダ４０による制動を行った場合、ドラム推
定温度Ｔｄは４００°Ｃとなる。

【００７６】その後、標高１６０ｍの地点で道路が水平
になった場合、リターダ作動スイッチ３０をオフ作動す
ると、ステップＳ４，ステップＳ１６，ステップＳ１８
の制御を、リターダ作動スイッチ３０がオン作動される
まで繰り返し、冷却状態におけるドラム推定温度Ｔｄの
更新を行う（（ｂ）におけるＢ1ゾーンの制御）。そし
て、リターダ４０による制動を行わずに１分間８０ｋｍ
／ｈで走行した場合には、ドラム推定温度Ｔｄは２００
°Ｃと求められる。

【００７７】次いで、Ａゾーンにおける制御と同様に、
Ｃ1ゾーンにおいて８０ｋｍ／ｈに相当するドラム回転
数Ｎで３０秒間リターダ４０による制動を行った場合、
直前のドラム推定温度Ｔｄ′は２００°Ｃであるため、
ドラム推定温度Ｔｄは４５０°Ｃとなる。

【００７８】さらに、Ｂ1ゾーンにおける制御と同様
に、１分間の冷却をＢ2ゾーンにおいて行う。この場
合、直前のドラム推定温度Ｔｄ′が高い分だけ冷却時の
温度も高くなるため、ドラム推定温度Ｔｄは２４０°Ｃ
と求められる。

【００７９】その後、Ｃ2およびＢ3ゾーンにおいて、リ
ターダ４０のオン作動およびオフ作動を行うことによ
り、ドラム推定温度Ｔｄは４５０°Ｃまで上昇して２４
０°Ｃまで下降したと推定される。

【００８０】この状態（標高８０ｍの位置にある状態）
から、１分間で高低差８０ｍの坂を下る場合、Ｄゾーン
に示すように、４５秒間リターダ４０を作動させた状態
において、ドラム推定温度Ｔｄが５５０°Ｃとなり、目
標温度（上限温度）に達することとなる。従って、Ｅゾ
ーンに示すようにフローチャートのテップＳ１０におけ
るリターダ４０のデュティー比制御がなされ、ドラム推
定温度Ｔｄを５５０°Ｃに保持する。

【００８１】なお、上記のようにリターダ４０がデュテ
ィー比制御されている状態では、車両の制動トルクが減
少する。このため、Ｅゾーンにおける制御時において
は、必要に応じてサービスブレーキ（フットブレーキ）
も併用し（（ｃ）において斜線で示す部分）、車速Ｖを
８０ｋｍ／ｈに維持させるための制動力を確保する。

【００８２】そして、坂を下り終わって平地走行に移っ
た場合には、リターダ作動スイッチ３０をオフ作動さ
せ、Ｂ1〜Ｂ3ゾーンにおける制御と同様の冷却状態にお
けるドラム推定温度Ｔｄの推定制御をＦゾーンにおいて
繰り返し行う。なお、ドラム推定温度Ｔｄが初期ドラム
温度Ｔ0（５０°Ｃ）と等しいか、もしくは初期ドラム
温度Ｔ0よりも低くなったときは、ドラム推定温度Ｔｄ
を５０°Ｃに設定する。

【００８３】ここで、初期温度を５０°Ｃと設定したの
は、便宜上設定したわけであるが、実際の雰囲気温度も
５０°Ｃから大きく変化することはない。しかしなが
ら、ドラム推定温度Ｔｄをより正確に求める場合には、
実際の雰囲気温度を測定してその測定結果を初期温度と
すればよい。

【００８４】以上のような制御を行うことにより、
（ａ）において実線で示すようにドラム推定温度Ｔｄの
更新がなされる。このときの実際の回転ドラム４７の温
度は破線で示すように、若干の誤差があってもドラム推
定温度Ｔｄの変化に沿って同じ傾向で変化する。なお、
この誤差のためにデューティー比制御がなされる直前に
おいて、図示のように実際のドラム温度が６００°Ｃま
で上昇しているような場合でも、デューティー比制御は
ドラム温度を５５０°Ｃに設定する制御であるため、実
際の制御もデューティー比制御中に５５０°Ｃまで下降
して維持され、リターダ４０およびその周辺機器に悪影
響を与えるおそれがない。

【００８５】なお、図７においてテーブル１〜１２を求
めるために定めたコイル温度ｔｃおよび車速Ｖは、必ず
しも図に表した条件に限られるものではなく、リターダ
４０が配設される車両の種類や電磁石の構成等の変化に
よって適宜変更されるものである。従って、テーブルの
数も必ずしも１２に限られるものではない。また、図８
（ａ）〜（ｄ）に示す各テーブルにおけるドラム推定温
度Ｔｄおよびこれらのドラム推定温度Ｔｄに対応する推
定温度上昇率ΔＴも、図示されている値以外に設定して
ももちろんよい。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の渦電流制
動機の回転体温度推定方法によれば、電磁石のコイルの
実コイル温度もしくはコイルの実電流値と回転体の回転
数とから、回転体の温度を推定することができるため、
回転体の温度を直接測る必要がなく、回転体の温度を正
確に把握することができる。

【００８７】また、本発明の渦電流制動機の回転体温度
推定装置によれば、回転体の温度を直接測る温度検出手
段が不要であるため、回転体から車体等の固定部側に検
出温度情報を伝達するためのスリップリング等の温度情
報伝達手段も不要となり、安価に回転体の温度を知るこ
とができる。さらに、温度検出手段により検出を行うの
は電磁石のコイルの温度であるため、温度検出に際して
風等の影響を受けることが少なく、推定温度の誤差を少
なくすることができる。なお、回転体の周囲の温度を測
る必要もないため、この点からも回転体温度推定装置を
安価に製作することができる。

【００８８】また、上記の渦電流制動機の回転体温度推
定装置を用いて、上限温度に達したときにコントローラ
により電磁石のコイルへの通電を制御するように渦電流
制動機の作動制御装置を構成してもよく、このように構
成した場合には、安価に且つ正確に回転体の上限温度以
上の温度上昇を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る渦電流リターダ作動制御装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】この制御装置により制御される渦電流リターダ
を示す正面図である。

【図３】この制御装置により制御される渦電流リターダ
を示す断面図である。

【図４】本発明に係る回転体温度推定方法の概念を示す
温度変化のグラフである。

【図５】この制御装置による作動制御の内容を示すフロ
ーチャートである。

【図６】この制御装置による作動制御の内容を示すフロ
ーチャートである。

【図７】この制御装置における温度上昇率テーブルを示
す。

【図８】前記温度上昇率テーブルの各テーブルにおける
推定温度上昇率を示す。

【図９】本発明に係る渦電流リターダ作動制御装置によ
る実行例を示すグラフである。

【符号の説明】

２０ コントローラ ４０ 渦電流リターダ ４７ 回転ドラム ５１〜５８ 電磁石 ５１ａ〜５８ａ 渦電流発生コイル

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性材料で形成した回転体および電磁
   石を有し、前記電磁石から発生する磁束を横切るように
   前記回転体を配設し、前記回転体内に発生する渦電流に
   より前記回転体の回転を制動するように構成した渦電流
   制動機において、 前記電磁石のコイルの実コイル温度を検出し、 前記回転体の実回転数を検出し、 前記渦電流制動機が作動状態にあるときに、前記渦電流
   制動機の作動状態における前記電磁石のコイル温度と前
   記回転体の回転数とに応じて予め設定された前記回転体
   の温度上昇率テーブルから前記実コイル温度および前記
   実回転数に対応する現在の推定温度上昇率を算出し、 前記回転体の推定温度を前記現在の推定温度上昇率を用
   いて更新補正することにより前記回転体の推定温度を求
   めることを特徴とする渦電流制動機の回転体温度推定方
   法。
2. 【請求項２】 前記実コイル温度に代えて前記電磁石の
   コイルに流れる実コイル電流値を検出し、 前記渦電流制動機が作動状態にあるときに、前記渦電流
   制動機の作動状態における前記電磁石のコイルに流れる
   コイル電流値と前記回転体の回転数とに応じて予め設定
   された前記回転体の温度上昇率テーブルから前記実コイ
   ル電流値および前記実回転数に対応する現在の推定温度
   上昇率を算出することを特徴とする請求項１に記載の渦
   電流制動機の回転体温度推定方法。
3. 【請求項３】 前記渦電流制動機が作動停止状態にある
   ときに、前記渦電流制動機の作動停止状態における前記
   回転体の回転数に応じて予め設定された前記回転体の温
   度下降率テーブルから前記実回転数に対応する現在の推
   定温度下降率を算出し、 前記回転体の推定温度を前記現在の推定温度下降率を用
   いて更新補正することにより前記回転体の推定温度を求
   めることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載
   の渦電流制動機の回転体温度推定方法。
4. 【請求項４】 強磁性材料で形成した回転体および電磁
   石を有し、前記電磁石から発生する磁束を横切るように
   前記回転体を配設し、前記回転体内に発生する渦電流に
   より前記回転体の回転を制動するように構成した渦電流
   制動機において、 前記電磁石のコイルの実コイル温度を検出する実コイル
   温度検出手段と、 前記回転体の実回転数を検出する実回転数検出手段と、 前記渦電流制動機が作動状態にあるときの前記電磁石の
   コイルの温度と前記回転体の回転数とに応じて予め設定
   された前記回転体の温度上昇率テーブルを記憶した上昇
   率記憶手段と、 この上昇率記憶手段に記憶された前記温度上昇率テーブ
   ルに基づいて、前記実コイル温度検出手段の検出結果お
   よび前記実回転数検出手段の検出結果から推定温度上昇
   率を算出する上昇率算出手段と、 前記回転体の推定温度を前記上昇率算出手段により算出
   した推定温度上昇率を用いて更新補正することにより前
   記回転体の推定温度を求める回転体温度算出手段とから
   なることを特徴とする渦電流制動機の回転体温度推定装
   置。
5. 【請求項５】 前記実コイル温度検出手段に代えて前記
   電磁石のコイルに流れる実コイル電流値を検出する実コ
   イル電流値検出手段を有し、 前記上昇率記憶手段に記憶させる温度上昇率テーブルを
   前記電磁石のコイル温度に代えて前記電磁石のコイルに
   流れるコイル電流値に応じて予め設定された温度上昇率
   テーブルとし、 前記実コイル温度検出手段の検出結果に代えて前記実コ
   イル電流値検出手段の検出結果から前記上昇率算出手段
   により推定温度上昇率の算出を行うことを特徴とする請
   求項４に記載の渦電流制動機の回転体温度推定装置。
6. 【請求項６】 前記渦電流制動機が作動停止状態にある
   ときの前記回転体の回転数に応じて予め設定された前記
   回転体の温度下降率テーブルを記憶した下降率記憶手段
   と、 この下降率記憶手段により記憶された温度下降率テーブ
   ルに基づいて、前記実回転数検出手段の検出結果から推
   定温度下降率を算出する下降率算出手段とを有し、 前記回転体温度算出手段が、前記回転体の推定温度を前
   記下降率算出手段により算出した推定温度下降率を用い
   て更新補正することにより前記回転体の推定温度を求め
   ることを特徴とする請求項４もしくは請求項５に記載の
   渦電流制動機の回転体温度推定装置。
7. 【請求項７】 前記回転体温度算出手段によって推定さ
   れた前記回転体の温度が予め設定された上限温度に達し
   たか否かを検出する上限温度到達検出手段と、 この上限温度到達検出手段により上限温度に達したこと
   が検出されたときに前記電磁石のコイルへの通電を制御
   する通電制御手段とを有していることを特徴とする請求
   項４から請求項６のいずれかに記載の回転体温度推定装
   置を用いた渦電流制動機の作動制御装置。
8. 【請求項８】 前記回転体の推定温度が前記上限温度に
   達したときは、前記通電制御手段が、前記回転体の温度
   を上限温度で保持するに適した通電制御を行うことを特
   徴とする請求項７に記載の渦電流制動機の作動制御装
   置。