JP3706891B2 - 渦電流減速装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は案内筒の外筒部にオーステナイト系ダクタイル鋳鉄またはオーステナイト系鋳鋼を用いた渦電流減速装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の渦電流減速装置では、案内筒の外筒部にアルミニウムを用い、鋼鉄などの軟磁性材からなる強磁性板(ポールピース)を鋳込んでいた。具体的には、強磁性板を温度200℃以上に加熱してアルミニウムに鋳込むのであるが、熱膨張率の高いアルミニウムの方が温度が高く、冷却時の収縮率も大きく、強磁性板相互間にひけや鋳巣ができたり、強磁性板の縁部とアルミニウムとの間に隙間が生じて十分な結合が得られないことがある。この傾向は冷却の早い内外周部に生じやすい。上述のような欠陥を避けるために、完成品よりも2倍ほど厚い粗形状に鋳造してひけを少くしているが、案内筒の外筒部の内外周面の切削量が多く、加工時間が長くなり、また鋼鉄とアルミニウムの断続旋削になるので切削加工性もよくなかつた。
【0003】
【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、案内筒の外筒部にアルミニウムに代る非磁性材料を用いることにより、強磁性板との結合が完全で仕上加工量が少い渦電流減速装置を提供することにある。
【0004】
【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制動ドラムと、該制動ドラムの内部にあつて断面長方形の内空部を有する非磁性体からなる不動の案内筒と、該案内筒の内部にあつて少くとも1つの可動の磁石支持筒と、該磁石支持筒の外周面に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、前記案内筒の外筒部の前記各磁石と対向する部分に鋳込んだ強磁性板とを有し、前記磁石から前記強磁性板を経て前記制動ドラムへ達する磁界により前記制動ドラムに渦電流に基づく制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記案内筒の外筒部を非磁性のオーステナイト系ダクタイル鋳鉄またはオーステナイト系鋳鋼から構成し、前記外筒部の強磁性板と強磁性板との間の部分の肉厚を前記強磁性板が鋳込まれる部分よりも薄くしたことを特徴とする。
【0005】
また、本発明の構成は回転軸に結合した制動円板と、該制動円板に対向する断面長方形の内空部を有する非磁性体からなる不動の案内筒と、該案内筒の内部にあつて少くとも1つの可動の磁石支持筒と、該磁石支持筒の外周面に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、前記案内筒の外筒部の前記各磁石と対向する部分に鋳込んだ強磁性板とを有し、前記磁石から前記強磁性板を経て前記制動ドラムへ達する磁界により前記制動ドラムに渦電流に基づく制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記案内筒の外筒部を非磁性のオーステナイト系ダクタイル鋳鉄またはオーステナイト系鋳鋼から構成し、前記外筒部の強磁性板と強磁性板との間の部分の肉厚を前記強磁性板が鋳込まれる部分よりも薄くしたことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明では案内筒の外筒部にアルミニウムの代りに非磁性の鋳物、例えばオーステナイト系鋳鋼(SCH13)や、オーステナイト系ダクタイル鋳鉄(FCDA−NiCr2O2相当のダクタイル鋳鉄)を用い、軟磁性材である鋼鉄からなる強磁性板を温度約700℃(オーステナイト系鋳鋼の方が100℃高い)に加熱して鋳込む。両者の熱膨張率にアルミニウムほどの差がなく、高温のため溶着し易く、案内筒の外筒部と強磁性板の縁部との間に隙間が生じにくい。
【0007】
【実施例】
図1は本発明が適用される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。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。
【0008】
制動ドラム13は鉄、アルミニウムなどの導体からなり、好ましくは、内周面13cに、渦電流の流れをよくするために、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13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が一体的に備えられる。
【0009】
制動ドラム13の内部に、断面長方形の内空部16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は外筒部18aと内筒部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、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。
【0010】
制動ドラム13の内周面13cと対向する案内筒18の外筒部18aに、周方向等間隔に多数の開口21a(図3を参照)が設けられ、各開口21aに強磁性板21が嵌合固定される。実際には、強磁性板21は外筒部18aを鋳造する際に鋳ぐるまれる。
【0011】
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。図6を参照して、アクチユエータ34はシリンダ36にピストン36aを嵌合して1対の流体圧室を区画し、ピストン36aから案内筒18の内空部16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。図1に示すように、磁石支持筒19は案内筒18の内空部16に軸方向移動可能に支持される。磁石支持筒19の外周面に、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。
【0012】
制動時、磁石支持筒19が図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の内部へ突出すると、回転する制動ドラム13が磁石20から強磁性板21を経て制動ドラム13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zが形成される。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。
【0013】
図3に示すように、本発明によれば、周縁に抜止め突状30を設けた所定形状の鋼製の強磁性板21を予め鋳造する。強磁性板21を温度約700℃に加熱したうえ、円筒形の鋳型の内部に周方向等間隔に配置し、オーステナイト系鋳鋼(SCH13)またはオーステナイト系ダクタイル鋳鉄(FCDA−NiCr2O2相当のダクタイル鋳鉄)の溶湯を鋳型へ注入して、強磁性板21を鋳込んだ案内筒18の外筒部18aを得る。案内筒18の重量の増加を抑えるために、案内筒18の外筒部18aの強磁性板21の周囲に接する部分は肉厚を厚くし、他の部分は例えば外周面に溝21bを設けて外筒部18aの肉厚を薄くする。案内筒18の外筒部18aの内周面は滑かな円筒面にする。逆に、外筒部18aの外周面を円筒面とし、内周面に溝を設けてもよい。
【0014】
図4に示す実施例では、強磁性板21の周縁部を除く内外両面に軸方向の溝21b,21cを設けて案内筒18の外筒部18aの肉厚を薄くしたものである。
【0015】
本発明によれば、案内筒18と強磁性板21との熱膨張率の差が小さいので、強磁性板21を予め温度700℃に加熱して鋳型の内部へ配置し、ダクタイル鋳鉄の溶湯を注入すれば、両者の緊密な溶着が得られ、案内筒18の機械的強度が向上し、肉厚を薄くすることにより重量増加を最小限に抑えることができる。
【0016】
上述の実施例は、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渦電流減速装置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、磁石支持筒19の外周面に、各強磁性板21に対向する磁石20の極性が周方向に交互に異なるように結合し、磁石支持筒19を磁石20の半配列ピツチだけ正逆回動して、強磁性板21に磁石20が全面的に対向する制動位置と、強磁性板21に2つの磁石20が部分的に対向する非制動位置とに切り換える形式の渦電流減速装置にも適用できる。
【0017】
また、図5に示すように、磁石支持筒19の外周面に、各強磁性板21に2つの磁石20が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し、磁石支持筒19を磁石20Aの配列ピツチpだけ正逆回動して強磁性板21に同極性の磁石20が対向する制動位置と、強磁性板21に異極性の磁石20が対向する非制動位置とに切り換える形式の渦電流減速装置にも適用できる。
【0018】
図6に示すように、制動ドラム13の内部に強磁性板21を有する案内筒18を配設し、案内筒18の内空部に不動の磁石支持筒19Aと可動の磁石支持筒19を配設し、軸受15により内筒部18bに支持した磁石支持筒19をアクチユエータ34により正逆回動させて、磁石支持筒19,19Aの同極性の磁石20,20Aが共通の強磁性板21と全面的に対向する制動位置と、磁石支持筒19,19Aの異極性の磁石20,20Aが共通の強磁性板21と全面的に対向する非制動位置とに切り換える形式の渦電流減速装置にも適用できる。
【0019】
図7,8に示す実施例では、渦電流減速装置は回転軸4に結合される導体からなりかつ通風路53aを有する1対の制動円板53と、制動円板53の間に配設される非磁性体からなる不動の案内筒58と、案内筒58の内空部に正逆回動可能に支持した磁石支持輪ないし磁石支持筒59とを備えている。案内筒58はボス56から放射方向に延びるスポーク55と一体に形成され、ボス56が軸受57により回転軸4に支持される。案内筒58は適当な手段により例えば変速機の歯車箱に固定される。案内筒58の両端壁部に多数の強磁性板61が周方向等間隔に結合される。磁石支持筒59は案内筒58の内空部に軸受54により、外部から回動できるように支持される。磁石支持筒59に多数の磁石60が周方向等間隔に配設される。磁石60は各強磁性板61に2つずつ対向される。磁石支持筒59の両側面に潤滑油を含浸させた薄い滑り板41aが結合され、強磁性板61に摺接される。
【0020】
図8に示すように、磁石支持筒59には多数の扇形の磁石60が、ほぼ2倍の面積の各強磁性板61に2つずつ対向しかつ強磁性板61に対する極性が周方向に2つずつ異なるように配設される。磁石支持筒59の外筒51に形成した部分歯車に、案内筒58に固定した電動機の小歯車が噛み合され、磁石支持筒59は磁石60の配列ピツチだけ正逆回動可能とされる。
【0021】
非制動時、周方向に隣接する2つの磁石60の強磁性板61に対する極性が互いに異なる配列では、左右1対の強磁性板61の間で短絡的磁気回路が生じ、制動円板53に磁界を及ぼさない。左右1対の強磁性板61は2つの磁石60を両側から全面的に挟む状態にあるから、制動円板53への洩れ磁束は殆ど生じない。制動時、磁石支持筒59を磁石60の配列ピツチだけ回動すると、2つの磁石60の強磁性板61に対する極性が同じになる。したがつて、2つの磁石60が等しく強磁性板61を経て制動円板53に磁界を及ぼす。回転する制動円板53が磁界を横切る時、制動円板53に渦電流が発生し、制動円板53が制動トルクを受ける。この時、1対の制動円板53の間に磁気回路zが生じる。
【0022】
上述の渦電流減速装置では、案内筒58は断面C字形の本体と蓋板58aとに分割され、かつオーステナイト系ダクタイル鋳鉄またはオーステナイト系鋳鋼からなる案内筒58の端壁に周方向等間隔に多数の強磁性板61が鋳込まれる。この場合、案内筒58の端壁は強磁性板61と強磁性板61との間の部分に径方向の溝を設けて薄肉に形成される。蓋板58aも同様に強磁性板61と強磁性板61との間の部分に径方向の溝を設けて薄肉に形成される。
【0023】
本発明は図7,8に示す実施例において、2つの磁石60の代りに、強磁性板61と同じ大きさの磁石を強磁性板61に対する極性が周方向に交互に異なるように磁石支持筒59に結合し、磁石支持筒59を磁石の半配列ピツチだけ正逆回動して、強磁性板61に磁石60が全面的に対向する制動位置と、強磁性板61に2つの磁石60が部分的に対向する非制動位置とに切り換える形式の渦電流減速装置にも適用できる。
【0024】
図9,10に示すように、本発明は案内筒58の内部に内外2つの磁石支持筒59,59Aを支持する渦電流減速装置にも適用できる。渦電流減速装置は車両用変速機の出力回転軸4にスプライン71により結合される導体からなる制動円板53と、制動円板53の両側に配設される非磁性体からなる1対の案内筒58と、案内筒58の内空部に支持した内外1対の磁石支持筒59,59Aとを備えている。各案内筒58は断面長方形の内空部を備えるものであり、ボスを軸受63により回転軸4に支持され、かつ適当な手段により例えば変速機の歯車箱に固定される。軸受63はナツト62により軸方向の移動を抑えられる。オーステナイト系ダクタイル鋳鉄またはオーステナイト系鋳鋼からなる案内筒58の制動円板53と対向する壁面に周方向等間隔に多数のくぼみが設けられ、各くぼみにほぼ長方形ないし扇形をなす鋼製の強磁性板(ポールピース)61が嵌合固定される。強磁性板61は案内筒58の成形時鋳ぐるまれる。多数の磁石60,60Aを支持する磁性体からなる内外1対の磁石支持筒59,59Aは、案内筒58の内空部に相対回動可能に支持される。図示の実施例では、磁石支持筒59は案内筒58に固定され、磁石支持筒59Aは正逆回動可能に支持される。
【0025】
磁性体からなる磁石支持筒59,59Aは多数の磁石60,60Aをそれぞれ結合する。詳しくは、磁石60,60Aは各強磁性板61に1つずつ対向しかつ強磁性板61に対する極性が周方向に交互に異なるように配列される。磁石60,60Aは磁石支持筒59,59Aに鋳ぐるまれる。磁石支持筒59Aの外周壁に形成した部分歯車64に、案内筒58に固定した電動機の小歯車(図示せず)が噛み合され、磁石支持筒59Aは磁石60Aの配列ピツチだけ正逆回動可能とされる。
【0026】
非制動時、各強磁性板61に対する内外2つの磁石60,60Aの極性は互いに逆になつている。磁石60,60Aは強磁性板61と磁石支持筒59,59Aの間で鎖線で示す短絡的磁気回路wを形成し、制動円板53に磁界を及ぼさない。制動時、磁石支持筒59Aを電動機により磁石60Aの配列ピツチだけ回動すると、各強磁性板61に対する2組の磁石60,60Aの極性が互いに同じになり、図10に示すように、各磁石60,60A(図示せず)は左右2対の磁石支持筒59,59A(図示せず)の間に磁気回路zを形成し、回転する制動円板53が磁界を横切る時、制動円板53に渦電流が発生し、制動円板53は制動トルクを受ける。
【0027】
【発明の効果】
本発明は上述のように、回転軸に結合した制動ドラムまたは制動円板と、該制動ドラムの内部にあるか、制動円板に対向する断面長方形の内空部を有する非磁性体からなる不動の案内筒と、該案内筒の内部にあつて少くとも1つの可動の磁石支持筒と、該磁石支持筒の外周面に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、前記案内筒の外筒部の前記磁石と対向する部分に鋳込んだ強磁性板とを有し、前記磁石から前記制動ドラムへ達する磁界により前記制動ドラムに渦電流に基づく制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記案内筒の前記強磁性板の周辺をオーステナイト系ダクタイル鋳鉄またはオーステナイト系鋳鋼から構成したことにより、案内筒はやや重くなるが、案内筒と強磁性板と熱膨張率の差が小さいので歪みが小さく、高い結合強度が得られ、また鋳造後の仕上加工量を少くできるので、製造経費を節減できる。
【0028】
案内筒の外筒部の強磁性板と強磁性板との間の部分の肉厚を、強磁性板が鋳込まれる部分よりも薄くしても強度に問題がなく、案内筒の重量増加を最小限に止めることができる。
【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側面断面図である。
【図3】同渦電流減速装置の強磁性板を鋳込んだ案内筒の側面断面図である。
【図4】同渦電流減速装置の強磁性板を鋳込んだ他の案内筒の側面断面図である。
【図5】本発明が適用される他の形式の渦電流減速装置の側面断面図である。
【図6】本発明が適用される他の形式の渦電流減速装置の正面断面図である。
【図7】本発明が適用される他の形式の渦電流減速装置の正面断面図である。
【図8】同渦電流減速装置の展開平面断面図である。
【図9】本発明が適用される他の形式の渦電流減速装置の正面断面図である。
【図10】同渦電流減速装置の平面展開断面図である。
【符号の説明】
4:回転軸 12:スポーク 13:制動ドラム 18:案内筒 18a:外筒部 18b:内筒部 19,19A:磁石支持筒 20,20A:磁石 21:強磁性板 21b,21c:溝 30:抜止め突条 34:アクチユエータ 50:スポーク 51:外筒
52:内筒 53:制動円板 55:スポーク 58:案内筒 58a:蓋板 59,59A:磁石支持筒 60,60A:磁石 61:強磁性板
Claims (2)
- 回転軸に結合した制動ドラムと、該制動ドラムの内部にあつて断面長方形の内空部を有する非磁性体からなる不動の案内筒と、該案内筒の内部にあつて少くとも1つの可動の磁石支持筒と、該磁石支持筒の外周面に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、前記案内筒の外筒部の前記各磁石と対向する部分に鋳込んだ強磁性板とを有し、前記磁石から前記強磁性板を経て前記制動ドラムへ達する磁界により前記制動ドラムに渦電流に基づく制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記案内筒の外筒部を非磁性のオーステナイト系ダクタイル鋳鉄またはオーステナイト系鋳鋼から構成し、前記外筒部の強磁性板と強磁性板との間の部分の肉厚を前記強磁性板が鋳込まれる部分よりも薄くしたことを特徴とする渦電流減速装置。
- 回転軸に結合した制動円板と、該制動円板に対向する断面長方形の内空部を有する非磁性体からなる不動の案内筒と、該案内筒の内部にあつて少くとも1つの可動の磁石支持筒と、該磁石支持筒の外周面に周方向等間隔に結合した多数の磁石と、前記案内筒の外筒部の前記各磁石と対向する部分に鋳込んだ強磁性板とを有し、前記磁石から前記強磁性板を経て前記制動ドラムへ達する磁界により前記制動ドラムに渦電流に基づく制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記案内筒の外筒部を非磁性のオーステナイト系ダクタイル鋳鉄またはオーステナイト系鋳鋼から構成し、前記外筒部の強磁性板と強磁性板との間の部分の肉厚を前記強磁性板が鋳込まれる部分よりも薄くしたことを特徴とする渦電流減速装置。
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