JP3823827B2

JP3823827B2 - 渦電流式減速装置

Info

Publication number: JP3823827B2
Application number: JP2001400938A
Authority: JP
Inventors: 徹桑原
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003199322A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に大型車両において補助ブレーキとして使用される渦電流式減速装置に係り、特に、作動不良の発生防止を図った渦電流式減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トラック等の大型車両では一般に、補助ブレーキとして渦電流式減速装置（リターダ）が使用されている。
【０００３】
渦電流式減速装置の概略構成を図７及び図８を用いて説明する。
【０００４】
図７は渦電流式減速装置の上半分正面断面図を示しており、渦電流式減速装置は、車両の変速機の出力軸等の回転軸１に接続された円筒状の制動ドラム２と、その制動ドラム２の内側に配置され、変速機のギヤボックス等の固定側に接続された環状ケーシング３と、環状ケーシング３の内空部４に周方向に回動自在に設けられ、周方向に複数設けられた磁石５を支持する支持リング６と、支持リング６を周方向に回動させるアクチュエータ（エアシリンダ）７とを備えている。
【０００５】
制動ドラム２は、ボス８、スポーク９及び円筒部１０とからなり、円筒部１０は磁性体（例えば、鋼）で形成される。ボス８のフランジ部８ａが、駐車ブレーキの制動ドラム１１と共に、回転軸１にスプライン嵌合された取付フランジ１２に複数のボルトとナットにより締結されており、制動ドラム２は回転軸１と一体的に回転する。また、円筒部１０の外周部には放熱フィン１３が設けられている。
【０００６】
環状ケーシング３は非磁性体（例えば、アルミニウム）からなり、その外周壁１４には低炭素鋼等の強磁性体からなるポールピース（スイッチ板）１５が、制動ドラム２の円筒部１０の内周面と対向させて、周方向に等間隔を隔てて複数個設けられている。
【０００７】
環状ケーシング３の内空部４には、磁性体からなる支持リング６が環状ケーシング３に対して周方向に回動自在に設けられており、その支持リング６の外周部に磁石５が上記ポールピース１５に内側から対向するように周方向に等間隔を隔てて複数個配置されている。この磁石５は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、一つのポールピース１５に対して二つの磁石５が対向するように設けられ、またポールピース１５と対向する側の極性が２個毎に異なるように配置される。
【０００８】
図７に示すように、支持リング６の軸方向一端部（図において左側端部）には支持リング６を回動させて、制動ドラム２に制動力を作用させる作動状態と、制動力を作用させない非作動状態とを切り換えるアクチュエータ７が接続されている。
【０００９】
非作動時には、図８（ａ）に示すように、アクチュエータ７が、支持リング６をポールピース１５に対向する二つの磁石５の極性が互いに異なるように回動させる。その結果、磁石５、ポールピース１５及び支持リング６とで短絡的な磁気回路ｗ１が形成され、制動ドラム２には磁気回路は作用しない。従って、制動ドラム２には制動力は作用しない。
【００１０】
一方、作動時には、アクチュエータ７は、図８（ａ）に示した状態から、支持リング６を磁石５の１ピッチｐ分だけ回動して、図８（ｂ）に示すように、ポールピース１５に対向する二つの磁石５の極性が同じになるようにする。その結果、磁石５、隣接する二つのポールピース１５、制動ドラム２（より詳しくは円筒部１０）及び支持リング６とで磁気回路ｗ２が形成される。これによって、制動ドラム２の円筒部１０に渦電流が発生して制動ドラム２に制動力が作用する。
【００１１】
ところで、このような渦電流式減速装置では、支持リング６の内周面と、環状ケーシング３の内周壁１６の外周面が摺動面となるため、それらの間にドライブッシュ（摺動部材）１７を介設（圧入）している。このドライブッシュ１７は、テフロン（登録商標）やＰＴＦＥ等のフッ素樹脂で主に形成されるものであるが、フッ素樹脂で形成されたドライブッシュ１７は、図９のグラフに示すように、摺動対象物（ここでは、支持リング６及び環状ケーシング３）との接触面圧Ｐｍが低いときには摩擦係数μが大きくなり、接触面圧Ｐｍが高くなるにつれて摩擦係数μが小さくなる特性を有している。従って、ドライブッシュ１７と、支持リング６及び環状ケーシング３とが適切な接触面圧で接触・摺動する必要がある。つまり、ドライブッシュ１７との接触面圧が小さすぎると、摩擦係数が増大し、高温となり、支持リング６が固着するといった作動不良を起こすおそれがあるのである。
【００１２】
そこで、本出願人は、この問題を解消すべく特願平２０００−２９６３に開示されているような渦電流式減速装置を発明した。これは、図７に示すように、環状ケーシング３の内周壁１６の外周面の軸方向中央部に窪み部１８を形成して、ドライブッシュ１７と環状ケーシング３の内周壁１６との摺動部（接触部）２０ａ，２０ｂの面積を小さくすることで適切な接触面圧を確保するようにしたものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この渦電流式減速装置は、支持リング６の一端部側、即ち、アクチュエータ７が接続された側の摺動部２０ａの面積と、他端部側の摺動部２０ｂの面積はほぼ等しくなるように構成されており、その結果、次のような問題が発生することが分かった。
【００１４】
即ち、アクチュエータ７は支持リング６を軸方向一端部側で片持ち支持しているため、支持リング６が回動するときにドライブッシュ１７にかかる荷重はアクチュエータ７が設けられた一端部側の方が高く、他端部側に向かうにつれて低くなる。従って、ドライブッシュ１７と、支持リング６の内周面及び環状ケーシング３の内周壁１６との接触面圧も一端部側の方が高く、他端部側に向かうにつれて低くなる。これに対して、一端部側の摺動部２０ａの面積と、他端部側の摺動部２０ｂの面積がほぼ等しいため、他端部側の摺動部２０ｂにおいて接触面圧の不足が発生し、ドライブッシュ１７の摩擦係数が増大、高温となり、ひいては支持リング６が固着して作動不良を起こす可能性があったのである。特に、軸方向に一つの磁石列を備えた単列式の渦電流式減速装置では、制動力を確保するために磁石５及び支持リング６の軸方向長さをある程度長くする必要があるため、この問題は顕著になる。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、摺動部材（ドライブッシュ）と支持リング及び／又は環状ケーシングとの接触面圧の適正化を図り、作動不良の発生を防止した渦電流式減速装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、回転軸に連結された制動ドラムと、該制動ドラムの内側で固定側に接続され、制動ドラムの内周面と対向するように設けられたポールピースを備えた環状ケーシングと、その環状ケーシングの内空部に周方向に回動自在に設けられ、上記ポールピースに内側から対向するように周方向に複数設けられた磁石を備えた支持リングと、該支持リングの内周面と環状ケーシングの内周壁との間に介設され、フッ素樹脂で主に形成されたドライブッシュと、支持リングの軸方向一端部側に接続され、支持リングを回動させるアクチュエータとを備えた渦電流式減速装置において、上記ドライブッシュと、上記支持リング及び／又は環状ケーシングとの摺動部を、軸方向に複数個形成すると共に、それらの摺動部の内、上記支持リングの上記軸方向一端部側に位置する摺動部よりも軸方向他端部側に位置する摺動部の方の面積を小さくしたものである。
【００１７】
ここで、上記支持リングの軸方向他端部側に位置する上記摺動部の軸方向長さを、軸方向一端部側に位置する摺動部の軸方向長さよりも短くすることが好ましい。
【００１８】
また、上記ドライブッシュを上記支持リングの軸方向の略全域に渡って形成すると共に、上記支持リングの内周面及び／又は上記環状ケーシングの内周壁の軸方向中央部に窪み部を形成して、該窪み部の軸方向両側部にそれぞれ摺動部を形成するようにしても良い。
【００１９】
また、上記ドライブッシュを、上記支持リングの軸方向一端部側と、軸方向他端部側とにそれぞれ設けても良い。
【００２０】
また、上記支持リングの内周面及び／又は上記環状ケーシングの内周壁で、上記各ドライブッシュが位置する部分の中央部にそれぞれ窪み部を形成し、各ドライブッシュの軸方向両端部にそれぞれ摺動部を形成しても良い。
【００２１】
更に、上記環状ケーシングの内周壁の外周面に、耐摩耗性向上部材を設けても良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２３】
図１は本実施形態に係る渦電流式減速装置の部分拡大断面図である。本実施形態の渦電流式減速装置は、図７に示したものと基本的な構成は同様であるので、同じ要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
本発明は、摺動部材（ドライブッシュ）と、支持リング及び／又は環状ケーシングとの摺動部に改良を加えたものであり、以下その点について詳述する。
【００２５】
図１に示すように、回転軸（図示せず）に連結された制動ドラム２の内側に、変速機のギヤボックス（図示せず）等の固定側に接続された環状ケーシング３が配置されている。環状ケーシング３はアルミニウム等の非磁性体からなり、その外周壁１４には、制動ドラム２の円筒部１０の内周面と対向するように、低炭素鋼等の強磁性体からなるポールピース（スイッチ板）１５が周方向に等間隔を隔てて設けられている。環状ケーシング３の内空部４には、周方向に回動自在に支持リング６が配置されており、この支持リング６の外周部には周方向に沿って複数の磁石５が設けられている。本実施形態では、環状ケーシング３の軸方向に一つの磁石列を有する、所謂、単列式渦電流式減速装置である。支持リング６の一端部側（図において左側）には、支持リング６を回動させて制動ドラム２に制動力を作用させる作動状態と、制動力を作用させない非作動状態とを切り換えるアクチュエータ（例えば、エアーシリンダ）７が接続されている。
【００２６】
そして、支持リング６の内周面と、環状ケーシング３の内周壁１６の外周面及び側壁３０との間には支持リング６の回動動作を円滑にすべく、ドライブッシュ（摺動部材）３１が周方向全域に渡って介設（圧入）されている。このドライブッシュ３１は、テフロン（登録商標）やＰＴＦＥなどのフッ素樹脂で主に形成されており、図９に示すように、摺動対象物（ここでは、支持リング６及び環状ケーシング３）との接触面圧Ｐｍが低いときには摩擦係数μが大きくなり、接触面圧Ｐｍが高くなるにつれて摩擦係数μが小さくなる特性を有している。
【００２７】
環状ケーシング３の内周壁１６の外周面は、アルマイト（登録商標）処理を施して耐摩耗性の向上が図られており、支持リング６をより円滑に回動できるようにしている。
【００２８】
さて、本実施形態では、支持リング６の内周面と環状ケーシング３の内周壁１６の外周面との間に介設されたドライブッシュ３１は、支持リング６の軸方向全域に渡って設けられてはおらず、支持リング６の一端部（図中左側端部）、即ちアクチュエータ７が接続された側の端部に配置された第一ドライブッシュ３１ａと、他端部に配置された第二ドライブッシュ３１ｂとからなる。環状ケーシング３の内周壁１６の外周面には、その軸方向中央部に窪み部３２が形成されており、ドライブッシュ３１ａ，３１ｂは窪み部３２の軸方向両側にそれぞれ配置される。これらドライブッシュ３１ａ，３１ｂと、支持リング６の内周面及び環状ケーシング３の内周壁１６の外周面とが接触する部分に、それぞれ摺動部３３ａ，３３ｂが形成される。
【００２９】
ここで、これらドライブッシュ３１ａ，３１ｂは、支持リング６の一端部側の第一ドライブッシュ３１ａの軸方向長さＬａよりも他端部側の第二ドライブッシュ３１ｂの軸方向長さＬｂの方が短くなるように形成されている（Ｌａ＞Ｌｂ）。従って、支持リング６の一端部側における、ドライブッシュ３１ａと支持リング６及び環状ケーシング３との摺動部３３ａの面積よりも、他端部側におけるドライブッシュ３１ｂと支持リング６及び環状ケーシング３との摺動部３３ｂの面積の方が小さくなる。このため、仮にドライブッシュ３１にかかる荷重が軸方向全域に渡って等しいとすると、摺動部３３ａ，３３ｂにおける接触面圧は、一端部側の摺動部３３ａよりも他端部側の摺動部３３ｂの方が大きくなることになる。
【００３０】
ところが、上述したようにアクチュエータ７は支持リング６を片持ち支持しているため、支持リング６を回動するときにドライブッシュ３１にかかる荷重は、アクチュエータ７側（一端部側）のドライブッシュ３１ａの方が高くなり、他端部側のドライブッシュ３１ｂにかかる荷重は小さくなる。
【００３１】
結果として、支持リング６の一端部側の摺動部３３ａにおける接触面圧と、他端部側の摺動部３３ｂにおける接触面圧とは互いにほぼ等しくなり、かつ、適切な接触面圧を確保できる。つまり、他端部側のドライブッシュ３１ｂにかかる荷重は一端部側のドライブッシュ３１ａにかかる荷重と比べて小さいのであるが、他端部側におけるドライブッシュ３１ｂと支持リング６及び環状ケーシング３との摺動部３３ｂの面積を小さくすることでこれを補って（接触面圧を高めて）、接触面圧の不足を防止したのである。従って、ドライブッシュ３１ａ，３１ｂと支持リング６及び環状ケーシング３との摺動部３３ａ，３３ｂに接触面圧の不足は生じず、ドライブッシュ６の摩擦係数の増大、高温化に伴う、支持リング６の作動不良を防止できる。
【００３２】
このように、本発明は、ドライブッシュ３１にかかる荷重が比較的小さい他端部側の摺動部３３ｂの面積を、一端部側の摺動部３３ａの面積よりも小さくすることにより接触面圧の不足を防止し、作動不良を防止したものである。従って、両ドライブッシュ３１ａ，３１ｂの軸方向長さＬａ，Ｌｂはそれぞれ適切な接触面圧が確保できるような値に適宜設定される。
【００３３】
本発明の一実施形態を説明してきたが、本発明は様々な変形例が考えられる。例えば、図１において環状ケーシング３の内周壁１６の外周面の軸方向中央部に窪み部３２を形成するとして説明したが、窪み部３２は必ずしも形成する必要はない。即ち、図中点線ｃで示すように、環状ケーシング３の内周壁１６の外周面は直線上に形成してもよい。
【００３４】
また、ドライブッシュ３１を支持リング６の一端部側と他端部側とに分割して設けるとして説明したが、本発明はこの点において限定されず、一つのドライブッシュ３１を支持リング６の軸方向ほぼ全域に渡って設けるようにしても良い。その場合、環状ケーシング３の内周壁１６の外周面及び／又は支持リング６の内周面の軸方向中央部に窪み部を形成する。こうすることで、窪み部の軸方向両側部、即ち、支持リング６の一端部側と他端部側とにそれぞれ摺動部が形成される。そして、他端部側の摺動部の面積が一端部側の摺動部の面積よりも小さくなるように窪み部を形成すれば良い。なお、窪み部を軸方向に複数形成して、摺動部を支持リング６の軸方向に三つ以上形成し、他端部側に位置する摺動部の面積を、それよりも一端部側に位置する摺動部の面積よりも小さくするようにしても良い。
【００３５】
次に、図２に示した形態は、支持リング６の軸方向両端部に第一及び第二ドライブッシュ３１ａ，３１ｂを設けた場合において、第一及び第二ドライブッシュ３１ａ，３１ｂが位置した部分の環状ケーシング３の内周壁１６の外周面の中央部にそれぞれ窪み部３５ａ，３５ｂを形成したものである。この形態では、第一及び第二ドライブッシュ３１ａ，３１ｂと環状ケーシング３との摺動部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、各窪み部３５ａ，３５ｂの軸方向両側部にそれぞれ形成される。この形態では、図１に示した形態と比較して総摺動面積が小さくなるため接触面圧が高く、ドライブッシュ３１ａ，３１ｂの摩擦係数をより低減できる。この形態においても、支持リング６の他端部側に位置する第二ドライブッシュ３１ｂと環状ケーシング３との摺動部３３ｃ，３３ｄの合計軸方向長さＬｃｄ（ｌｃ＋ｌｄ）が、一端部側の第一ドライブッシュ３１ａと環状ケーシング３との摺動部３３ａ，３３ｂの合計軸方向長さＬａｂ（ｌａ＋ｌｂ）よりも短くなるようにする（Ｌａｂ＞Ｌｃｄ）。
【００３６】
また、第一ドライブッシュ３１ａと環状ケーシング３の内周壁１６との摺動部３３ａ，３３ｂにおいて、他端部側に位置する摺動部３３ｂの軸方向長さｌｂを一端部側に位置する摺動部３３ａの軸方向長さｌａよりも短くするようにしても良い（ｌａ＞ｌｂ）。同様に、第二ドライブッシュ３１ｂと環状ケーシング３の内周壁１６との摺動部３３ｃ，３３ｄにおいて、他端部側に位置する摺動部３３ｄの軸方向長さｌｄを一端部側に位置する摺動部３３ｃの軸方向長さｌｃよりも短くしても良い（ｌｃ＞ｌｄ）。なお、支持リング６の内周面に窪み部を形成しても良い。
【００３７】
更に、ドライブッシュ３１は必ずしも支持リング６の両端部まで形成する必要はなく、図３に示すように、他端部側のドライブッシュ３１ｂを支持リング６の他端部から所定距離ｈ隔てて配置するようにしても良い。
【００３８】
また、摺動部材３１は支持リング６の軸方向に一つ又は二つに限定されるものではなく、もっと多く設けても良い。
【００３９】
要するに本発明は、支持リング６の他端部側に位置する摺動部の面積が、一端部側（アクチュエータ７が接続された側）に位置する摺動部よりも小さくなるようにすればその効果を得ることができるのである。
【００４０】
更に他の実施形態として、図４に示したものは、環状ケーシング３の内周壁１６の外周面、即ち、ドライブッシュ３１ａ，３１ｂと対向する面に鋼製の耐摩耗性向上部材４０を鋳込んだものである。この形態によれば、環状ケーシング３の内周壁１６の外周面に上述したアルマイト（登録商標）処理を施す必要がなく、製造工程の簡易化が図れる。耐摩耗性向上部材４０は、環状ケーシング３の内周壁１６の外周面に圧入するようにしても良い。また、耐摩耗性向上部材４０の形状はこれまで説明してきたように種々考えられるものである。例えば、図５に示すように、第一及び第二ドライブッシュ３１ａ，３１ｂが位置する部分の中央部に窪み部４１ａ，４１ｂをそれぞれ形成するようにしても良い。
【００４１】
これまで、ポールピース１５は支持リング６の周方向に複数設けるとして説明してきたが、本発明はこの点において限定されず、図６に示すように周方向に一体に形成されたポールピース１５’を備えた渦電流式減速装置にも適用できるものである。
【００４２】
なお、本発明は支持リング６を回動させて制動・非制動を切り換えるタイプであればあらゆる渦電流式減速装置に適用できるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、摺動部材と支持リング及び／又は環状ケーシングとの接触面圧の適正化を図り、作動不良の発生を防止できるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る渦電流式減速装置の部分拡大正面断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る渦電流式減速装置の部分拡大正面断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る渦電流式減速装置の部分拡大正面断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る渦電流式減速装置の部分拡大正面断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る渦電流式減速装置の部分拡大正面断面図である。
【図６】周方向に一体化されたポールピースを備えた渦電流式減速装置の部分拡大断面図である。
【図７】従来の渦電流式減速装置の上半分断面図である。
【図８】（ａ）図７の渦電流式減速装置において非制動時の状態を示す部分側面断面図である。
（ｂ）図７の渦電流式減速装置において制動時の状態を示す部分側面断面図である。
【図９】フッ素樹脂系の摺動部材における接触面圧と摩擦係数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１回転軸
２制動ドラム
３環状ケーシング
５磁石
６支持リング
７アクチュエータ
１５ポールピース
１６内周壁
３１摺動部材
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ摺動部

Claims

回転軸に連結された制動ドラムと、該制動ドラムの内側で固定側に接続され、制動ドラムの内周面と対向するように設けられたポールピースを備えた環状ケーシングと、その環状ケーシングの内空部に周方向に回動自在に設けられ、上記ポールピースに内側から対向するように周方向に複数設けられた磁石を備えた支持リングと、該支持リングの内周面と環状ケーシングの内周壁との間に介設され、フッ素樹脂で主に形成されたドライブッシュと、支持リングの軸方向一端部側に接続され、支持リングを回動させるアクチュエータとを備えた渦電流式減速装置において、
上記ドライブッシュと、上記支持リング及び／又は環状ケーシングとの摺動部を、軸方向に複数個形成すると共に、それらの摺動部の内、上記支持リングの上記軸方向一端部側に位置する摺動部よりも軸方向他端部側に位置する摺動部の方の面積を小さくした渦電流式減速装置。
上記支持リングの軸方向他端部側に位置する上記摺動部の軸方向長さを、軸方向一端部側に位置する摺動部の軸方向長さよりも短くした請求項１記載の渦電流式減速装置。
上記ドライブッシュを上記支持リングの軸方向の略全域に渡って形成すると共に、上記支持リングの内周面及び／又は上記環状ケーシングの内周壁の軸方向中央部に窪み部を形成して、該窪み部の軸方向両側部にそれぞれ摺動部を形成した請求項１又は２記載の渦電流式減速装置。
上記ドライブッシュを、上記支持リングの軸方向一端部側と、軸方向他端部側とにそれぞれ設けた請求項１又は２記載の渦電流式減速装置。
上記支持リングの内周面及び／又は上記環状ケーシングの内周壁で、上記各ドライブッシュが位置する部分の中央部にそれぞれ窪み部を形成し、各ドライブッシュの軸方向両端部にそれぞれ摺動部を形成した請求項４記載の渦電流式減速装置。
上記環状ケーシングの内周壁の外周面に、耐摩耗性向上部材が設けられた請求項１〜５いずれかに記載の渦電流式減速装置。