JP5786825B2 - 渦電流式減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、トラックやバスなどの車両に補助ブレーキとして搭載される渦電流式減速装置に関し、特に、制動力を発生させるために永久磁石を用いた渦電流式減速装置に関する。

一般に、永久磁石（以下、単に「磁石」ともいう）を用いた渦電流式減速装置（以下、単に「減速装置」ともいう）は、プロペラシャフトやドライブシャフトなどの回転軸に固定した制動部材を有し、制動時に、磁石からの磁界の作用で、磁石と対向する制動部材の表面に渦電流を発生させ、これにより、回転軸と一体で回転する制動部材に回転方向と逆向きの制動力（制動トルク）が生じ、回転軸を減速させるものである。

このような減速装置に要求される基本性能は、高い制動力を発生することである。減速装置の制動力は、その特性上、回転軸の回転中心から渦電流が発生する領域までの半径（以下、「軸半径」という）、制動部材の回転速度、回転する制動部材の表面抵抗、磁石の保有する磁力などの諸条件に大きく依存する。それらの条件のうちで、軸半径は、減速装置の取り付け位置によって制約がかかり、制動部材の回転速度は、回転軸の回転速度と同じであることからおのずと制約がかかる。このため、従来、制動力の向上は、磁力の増加や、磁石の増量や、制動部材に渦電流を有効にもたらす良導体の採用などによって図られている。

もっとも、制動力の向上に伴い、制動部材の表面に生じる渦電流が増大し、制動部材の発熱量が大きくなるため、制動部材に近接する磁石には、耐熱性の高いものを採用する必要がある。耐熱性が高く磁力の強い磁石には、Ｄｙ（ディスプロシウム）などの希少で高価な元素が含まれている。したがって、減速装置には、それらの希少元素の使用量を削減したり、磁石そのものの使用量を削減することが求められる。

このような要求に対し、例えば特許文献１〜３には、軸半径を変えることなく、遊星歯車機構を利用して制動部材の回転速度を回転軸の回転速度よりも増速させることにより、制動力を向上させる減速装置が開示されている。

しかし、特許文献１〜３に開示される減速装置では、制動時／非制動時を問わず、常時、制動部材の回転速度が増速されるため、制動部材の風損そのものが増大する。そればかりか、特に非制動時には、風損の影響や漏れ磁束の影響も増幅されてしまうため、それらの影響が遊星歯車機構を介して回転軸に作用し、回転軸のロストルクが大きくなる。また、遊星歯車機構に起因してギア鳴りによる騒音や振動が常に発生するため、周辺環境やドライバーに悪影響を及ぼしかねない。さらに、遊星歯車機構が常時作動することにより、ギアの発熱によるグリスの劣化、およびそれに伴うギアの焼き付きが早期に発生したり、ギアの磨耗や歯欠けによって耐久性が損なわれる。

この問題に対し、特許文献４には、前記特許文献１〜３に開示される減速装置と同様に、遊星歯車機構を利用して制動部材の回転速度を増速させる減速装置が開示されている。特許文献４に開示される減速装置では、制動部材が回転軸に回転可能に支持されるとともに、この制動部材にリング歯車が装着され、その一方で、磁石を保持する磁石保持部材が固定部材（車両の非回転部）に固定されるとともに、この固定部材に回転可能に太陽歯車が装着され、太陽歯車とリング歯車に噛合う遊星歯車が回転軸に固定のキャリアに装着されている。その上で、固定部材に取り付けられたクラッチによって、太陽歯車の回転／静止が切り替えられる構成となっている。

このような構成によれば、非制動時には、クラッチを開放することで太陽歯車の自由な回転が許容され、これにより、回転軸の回転に伴って遊星歯車と太陽歯車が空転することから、リング歯車、すなわち制動部材がほぼ静止するようになる。このため、非制動時に、風損や漏れ磁束による回転軸のロストルクを抑制することができる。

一方、制動時には、クラッチによって太陽歯車が静止させられ、これにより、静止の太陽歯車と遊星歯車（回転軸）を介して噛合うリング歯車（制動部材）は、回転軸の回転速度よりも増速された回転速度で回転するようになる。このため、制動力を向上させることができる。

特開平１１−２８５２３３号公報 特開２０００−３２４７９２号公報 特開２０００−３２４７９４号公報 特開２０００−３２４７９１号公報

しかし、特許文献４に開示される減速装置では、非制動時にリング歯車がほぼ静止するものの太陽歯車と遊星歯車が高速で回転し、制動時には太陽歯車が静止するもののリング歯車と遊星歯車が高速で回転しており、遊星歯車機構が常に作動状態にあることに変わりはない。そうすると、遊星歯車機構における上記の問題、すなわち、ギア鳴りが常に発生し、グリスの劣化およびギアの焼き付きが早期に発生し、ギアの磨耗や歯欠けによって耐久性が損なわれるという問題は、依然として解消することができない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、制動力を向上させるために遊星歯車機構を利用し、その上で、遊星歯車機構において、ギア鳴りの常時の発生を防止するとともに、グリスの早期の劣化およびギアの早期の焼き付きを防止し、これと同時に、ギアの磨耗や歯欠けによる耐久性の低下を防止することができる渦電流式減速装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため、減速装置に遊星歯車機構を利用することを前提として鋭意検討を重ねた。その結果、上記の問題は、制動力を発生させなければならない制動時にはやむを得ないとして、非制動時にも遊星歯車機構が作動していることに起因することから、この点に着目し、上記の問題を解消するには、非制動時に遊星歯車機構が作動しない構成にするのが有効であることを知見した。本発明は上記の知見に基づいて完成させたものであり、その要旨は下記の渦電流式減速装置にある。

本発明の渦電流式減速装置は、
車両の回転軸に回転可能に支持された制動部材と、
前記制動部材に円周方向にわたり交互に向きの異なる磁界を作用させる複数の永久磁石と、
前記永久磁石を保持し、前記回転軸に回転可能に支持された磁石保持部材と、
前記制動部材および前記磁石保持部材のうちのいずか一方に保持された太陽歯車と、
前記制動部材および前記磁石保持部材のうちのいずか他方に保持されたリング歯車と、
前記太陽歯車および前記リング歯車に噛合う遊星歯車と、
前記遊星歯車を軸支し、前記回転軸に固定されたキャリアと、
制動時に前記制動部材または前記磁石保持部材を静止させる摩擦ブレーキと、を備えたことを特徴とする。

上記の減速装置において、前記制動部材は、前記永久磁石、前記磁石保持部材、前記太陽歯車、前記リング歯車、前記遊星歯車および前記キャリアを包囲するように一対の円板部およびこれらの円板部同士の外周部を連結する円筒部からなり、前記摩擦ブレーキは、制動時に前記制動部材を静止させる構成にすることができる。

この減速装置の場合、前記永久磁石は、前記円筒部の内周面に対向し、磁極の向きが径方向であって、円周方向に隣接するもの同士で磁極が交互に異なって配置されていることが好ましい。

また、上記の減速装置において、前記制動部材は、前記永久磁石からの磁界が作用する円板状の制動ディスク部を有し、前記永久磁石は、前記制動ディスク部の主面に対向し、磁極の向きが軸方向であって、円周方向に隣接するもの同士で磁極が交互に異なって配置されている構成にすることもできる。

また、上記の減速装置において、前記制動部材は、前記永久磁石からの磁界が作用する円筒状の制動ドラム部を有し、前記永久磁石は、前記制動ドラム部の内周面に対向し、磁極の向きが径方向であって、円周方向に隣接するもの同士で磁極が交互に異なって配置されている構成にすることも可能である。

本発明の渦電流式減速装置によれば、遊星歯車機構を具備しているので制動力を向上させることができる。しかも、非制動時に遊星歯車機構が作動しないため、遊星歯車機構におけるギアへの負担が制動時に限定されて、軽減される結果、遊星歯車機構において、ギア鳴りの常時の発生を防止するとともに、グリスの早期の劣化およびギアの早期の焼き付きを防止し、これと同時に、ギアの磨耗や歯欠けによる耐久性の低下を防止することができる。

本発明の第１実施形態である減速装置の全体構成を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態である減速装置の制動動作を説明するために遊星歯車機構の作動状態を示す模式図であり、同図（ａ）は非制動時の状態を、同図（ｂ）は制動時の状態をそれぞれ示す。 本発明の第２実施形態である減速装置の全体構成を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態である減速装置の制動動作を説明するために遊星歯車機構の作動状態を示す模式図であり、同図（ａ）は非制動時の状態を、同図（ｂ）は制動時の状態をそれぞれ示す。 本発明の第３実施形態である減速装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第３実施形態である減速装置の制動動作を説明するために遊星歯車機構の作動状態を示す模式図であり、同図（ａ）は非制動時の状態を、同図（ｂ）は制動時の状態をそれぞれ示す。 本発明の第４実施形態である減速装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第４実施形態である減速装置の制動動作を説明するために遊星歯車機構の作動状態を示す模式図であり、同図（ａ）は非制動時の状態を、同図（ｂ）は制動時の状態をそれぞれ示す。

以下に、本発明の渦電流式減速装置の実施形態について詳述する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態である減速装置の全体構成を模式的に示す縦断面図である。同図に示す第１実施形態の減速装置は、ドーナツ形円板状の制動ディスク部１１を有する制動部材１と、その制動ディスク部１１に対向するドーナツ形円板状の磁石保持ディスク部２１を有する磁石保持部材２とを備える。磁石保持ディスク部２１は永久磁石３を保持する。また、第１実施形態の減速装置は、後述する遊星歯車機構を具備するために、キャリア５を備える。このキャリア５は管状であって、その軸方向の中ほどに全周にわたって外側に突出する鍔部５ａを有する。

ここで、キャリア５は、プロペラシャフトなどの回転軸３０と一体で回転するように構成される。具体的には、回転軸３０と同軸上に連結軸３１がボルトなどによって固定され、その連結軸３１にキャリア５がスプラインで噛み合いながら挿入されてナット３２で固定されている。これにより、キャリア５は、回転軸３０と一体化され、回転軸３０と一体で回転するようになる。

制動部材１は、回転軸３０に対し回転可能に構成される。制動部材１は、制動ディスク部１１を含めて一体成形されたり、個別に成形されてボルトなどで一体化されたりしたものである。制動部材１は、回転軸３０と一体化されたキャリア５に軸受３３を介して支持され、これにより回転軸３０に対し自由に回転が可能になる。

制動部材１の制動ディスク部１１には、例えばその外周に放熱フィン１２が設けられる。この放熱フィン１２は、制動ディスク部１１と一体成形され、制動ディスク部１１そのものを冷却する役割を担う。制動部材１の材質、特に制動ディスク部１１の材質は、導電性材料（良導体）であって、その中でも鉄などの強磁性材料や、フェライト系ステンレス鋼などの弱磁性材料のほか、アルミニウム合金や銅合金のような非磁性材料でも良い。

磁石保持部材２も、回転軸３０に対し回転可能に構成される。磁石保持部材２は、磁石保持ディスク部２１を含めて、連結軸３１と同心状の環状部材２２と一体成形されたり、個別に成形されてボルトなどで環状部材２２に固定されたりしたものである。環状部材２２は回転軸３０と一体化されたキャリア５に軸受３４を介して支持され、これにより磁石保持部材２も回転軸３０に対し自由に回転が可能になる。

磁石保持ディスク部２１には、制動ディスク部１１の主面と対向する面に、円周方向にわたり複数の永久磁石３が固着される。永久磁石３は、磁極（Ｎ極、Ｓ極）の向きが磁石保持ディスク部２１の軸方向であり、円周方向に隣接するもの同士で磁極が交互に異なるように配置される。これにより、永久磁石３から制動ディスク部１１の主面に作用する磁界の向きは、円周方向にわたり交互に異なるようになる。

図１では、磁石保持ディスク部２１には、永久磁石３の全体を覆うように、薄板からなる磁石カバー４が取り付けられる。この磁石カバー４は、鉄粉や粉塵から永久磁石３を保護するのみならず、永久磁石３の保有する磁力が熱影響で低下するのを防止するために、制動ディスク部１１からの輻射熱を遮る役割を担う。磁石カバー４の材質は、永久磁石３からの磁界に影響を及ぼさないように、非磁性材料である。

図１に示す減速装置は、制動時に磁石保持部材２を静止させる摩擦ブレーキとしてディスクブレーキを備える。この摩擦ブレーキは、磁石保持ディスク部２１の後方で環状部材２２と一体のブレーキディスク４０と、このブレーキディスク４０を間に挟む摩擦部材としてブレーキパッド４２、４３を有するブレーキキャリパ４１と、このブレーキキャリパ４１を駆動させる電動式直動アクチュエータ４４とから構成される。ブレーキディスク４０は、ボルトなどで環状部材２２に取り付けられ、磁石保持部材２と一体化される。

ブレーキキャリパ４１は、前後で一対のブレーキパッド４２、４３を有しており、ブレーキパッド４２、４３の間にブレーキディスク４０を配置し所定の隙間を設けて挟んだ状態で、バネを搭載したボルトなどによりブラケット４６に付勢支持される。このブラケット４６は、車両のシャーシやクロスメンバーなどの非回転部に取り付けられる。また、ブラケット４６は、ブレーキディスク４０の後方で環状部材２２を包囲し、環状部材２２に軸受３５を介して回転可能に支持される。

ブレーキキャリパ４１には、アクチュエータ４４がボルトなどで固定される。アクチュエータ４４は、電動モータ４５によって駆動し、電動モータ４５の回転運動を直線運動に変換して後側のブレーキパッド４３をブレーキディスク４０に向け直線移動させる。これにより、後側のブレーキパッド４３がブレーキディスク４０を押圧し、これに伴う反力の作用で、前側のブレーキパッド４２がブレーキディスク４０に向け移動し、その結果、ブレーキディスク４０を前後のブレーキパッド４２、４３で強力に挟み込む。

また、第１実施形態の減速装置は、太陽歯車６、リング歯車７および遊星歯車８から構成される遊星歯車機構を具備する。第１実施形態では、太陽歯車６は制動部材１に保持され、制動部材１と一体化されている。例えば、制動部材１は、キャリア５の鍔部５ａとの間にキャリア５と同心状の環状部１３を有し、この環状部１３の外周に太陽歯車６が嵌め込まれている。一方、リング歯車７は磁石保持部材２に保持され、磁石保持部材２と一体化されている。例えば、磁石保持部材２は、制動部材１の環状部１３と同心状の環状部２３を有し、この環状部２３の内周にリング歯車７が嵌め込まれている。遊星歯車８は、太陽歯車６とリング歯車７に噛合っており、キャリア５に設けられた支軸９によって回転可能に軸支されている。

なお、遊星歯車機構を構成する太陽歯車６、リング歯車７および遊星歯車８には、潤滑性を確保するために、グリスが充填され、さらには制動部材１、磁石保持部材２（環状部材２２）、および摩擦ブレーキのブラケット４６をそれぞれ支持する軸受３３、３４、３５にもグリスが充填されている。このグリスは、適所に設けられたシール部材により、外部への漏出を防止されている。

このような構成の第１実施形態の減速装置の制動動作について、図１に加えて下記の図２も参照し、説明を続ける。

図２は、本発明の第１実施形態である減速装置の制動動作を説明するために遊星歯車機構の作動状態を示す模式図であり、同図（ａ）は非制動時の状態を、同図（ｂ）は制動時の状態をそれぞれ示す。

非制動時は、前記図１に示すように、摩擦ブレーキを作動させない状態にある。このとき、磁石保持部材２および制動部材１のいずれにも摩擦ブレーキによる拘束がないので、磁石保持部材２と制動部材１とは、磁石保持ディスク部２１で保持する永久磁石３と制動ディスク部１１との磁気吸引作用（制動ディスク部１１が磁性材料の場合）または磁界の作用（制動ディスク部１１が非磁性材料の場合）により、一体的に同期して回転する状態におかれる。すなわち、図２（ａ）に示すように、磁石保持部材２と一体のリング歯車７と、制動部材１と一体の太陽歯車６とは、一体的に同期して回転する状態におかれる。

そうすると、回転軸３０が回転し、これに伴って回転軸３０と一体のキャリア５が回転している際、リング歯車７と太陽歯車６との間に相対的な回転速度差は生じないことから、キャリア５に軸支された遊星歯車８は、支軸９を中心に回転することなく、支軸９に対して相対的に止まった状態に維持される。このため、回転軸３０と一体でキャリア５が回転するのに伴い、太陽歯車６、リング歯車７および遊星歯車８は、回転軸３０を中心に、互いに同じ回転速度で一体的に同期して回転する。

したがって、非制動時には、遊星歯車８は回転することなく単に太陽歯車６とリング歯車７に噛合った状態であり、遊星歯車機構は全く作動しないこととなる。もっとも、このときは、磁石保持部材２と制動部材１との間に相対的な回転速度差が生じないので、永久磁石３と制動ディスク部１１との間にも相対的な回転速度差が生じず、制動力は発生しない。

一方、制動時は、前記図１に示すように、摩擦ブレーキを作動させ、ブレーキディスク４０がブレーキパッド４２、４３によって挟み込まれ、これにより環状部材２２と一体の磁石保持部材２の回転が停止し、磁石保持ディスク部２１が静止する。これに伴い、図２（ｂ）に示すように、互いに同じ回転速度で一体的に回転している太陽歯車６、リング歯車７および遊星歯車８のうち、磁石保持部材２と一体のリング歯車７のみが静止する。

すると、回転軸３０と一体で回転しているキャリア５に軸支された遊星歯車８は、静止したリング歯車７と噛合っていることから、支軸９を中心に回転する。このため、太陽歯車６は、遊星歯車８から回転力が付加されて回転速度が増速され、これに伴って、太陽歯車６と一体の制動部材１の回転速度は、回転軸３０の回転速度よりも増速される。

これにより、磁石保持部材２と制動部材１との間に相対的な回転速度差が生じるため、永久磁石３からの磁界の作用で、制動ディスク部１１の主面に渦電流が発生し、制動ディスク部１１に制動力が生じる。制動ディスク部１１に生じた制動力は、制動部材１と一体の太陽歯車６、これと噛合う遊星歯車８、およびこれを軸支するキャリア５に作用し、最終的には回転軸３０への制動力となる。この制動力は、回転速度が増速されたことによるため、著しく高いものである。

このように、第１実施形態の減速装置によれば、遊星歯車機構を具備しているので制動力を向上させることができる。しかも、非制動時に遊星歯車機構が作動しないため、遊星歯車機構におけるギアへの負担が制動時に限定されて、軽減される。その結果、遊星歯車機構において、ギア鳴りの常時の発生を防止するとともに、グリスの早期の劣化およびギアの早期の焼き付きを防止し、これと同時に、ギアの磨耗や歯欠けによる耐久性の低下を防止することができる。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態である減速装置の全体構成を模式的に示す縦断面図である。同図に示す第２実施形態の減速装置は、前記図１に示す第１実施形態の減速装置と基本構成は同じであり、前記第１実施形態と同様に遊星歯車機構を具備するが、太陽歯車６とリング歯車７の取付け対象が前記第１実施形態とは相違する。

すなわち、第２実施形態では、太陽歯車６は磁石保持部材２に保持され、磁石保持部材２と一体化されている。例えば、磁石保持部材２は、キャリア５の鍔部５ａとの間にキャリア５と同心状の環状部２４を有し、この環状部２４の外周に太陽歯車６が嵌め込まれている。一方、リング歯車７は制動部材１に保持され、制動部材１と一体化されている。例えば、制動部材１は、磁石保持部材２の環状部２４と同心状の環状部１４を有し、この環状部１４の内周にリング歯車７が嵌め込まれている。遊星歯車８は、太陽歯車６とリング歯車７に噛合っており、キャリア５の鍔部５ａに設けられた支軸９によって回転可能に軸支されている。

このような構成の第２実施形態の減速装置の制動動作について、図３に加えて下記の図４も参照し、説明を続ける。

図４は、本発明の第２実施形態である減速装置の制動動作を説明するために遊星歯車機構の作動状態を示す模式図であり、同図（ａ）は非制動時の状態を、同図（ｂ）は制動時の状態をそれぞれ示す。

非制動時は、前記第１実施形態と同様に、摩擦ブレーキを作動させない状態にあり、磁石保持部材２と制動部材１とは、永久磁石３による磁気吸引作用または磁界の作用により、一体的に同期して回転する状態におかれる。すなわち、図４（ａ）に示すように、磁石保持部材２と一体の太陽歯車６と、制動部材１と一体のリング歯車７とは、一体的に同期して回転する状態におかれる。

そうすると、回転軸３０が回転し、これに伴って回転軸３０と一体のキャリア５が回転している際、リング歯車７と太陽歯車６との間に相対的な回転速度差は生じないことから、前記第１実施形態と同様に、キャリア５に軸支された遊星歯車８は、支軸９に対して相対的に止まった状態に維持されるため、太陽歯車６、リング歯車７および遊星歯車８は、互いに同じ回転速度で、回転軸３０を中心に一体的に同期して回転する。

したがって、非制動時には、第１実施形態と同様に、遊星歯車機構は全く作動しないこととなり、制動力は発生しない。

一方、制動時は、前記第１実施形態と同様に、摩擦ブレーキを作動させ、これにより磁石保持部材２の回転が停止し、磁石保持ディスク部２１が静止する。これに伴い、図４（ｂ）に示すように、互いに同じ回転速度で一体的に回転している太陽歯車６、リング歯車７および遊星歯車８のうち、磁石保持部材２と一体の太陽歯車６のみが静止する。

すると、回転軸３０と一体で回転しているキャリア５に軸支された遊星歯車８は、静止した太陽歯車６と噛合っていることから、支軸９を中心に回転する。このため、リング歯車７は、遊星歯車８から回転力が付加されて回転速度が増速され、これに伴って、リング歯車７と一体の制動部材１の回転速度は、回転軸３０の回転速度よりも増速される。

これにより、前記第１実施形態と同様に、磁石保持部材２と制動部材１との間に相対的な回転速度差が生じるため、制動ディスク部１１に制動力が生じる。制動ディスク部１１に生じた制動力は、制動部材１と一体のリング歯車７、これと噛合う遊星歯車８、およびこれを軸支するキャリア５に作用し、最終的には回転軸３０への制動力となる。

このような第２実施形態の減速装置でも、遊星歯車機構を具備し、その上で、非制動時にその遊星歯車機構が作動しないため、前記第１実施形態と同様の効果を奏する。

とりわけ、前記第１実施形態の減速装置は、第２実施形態と比較し、制動力の向上度合いが大きい点で有利である。これは以下の理由による。制動力は、磁石保持部材と制動部材との間の相対的な回転速度差に依存するため、その回転速度差が大きいほど、すなわち遊星歯車機構による増速量が大きいほど、制動力が高くなる。そして、遊星歯車機構による増速量は静止しているギアの歯数に依存し、その歯数は太陽歯車よりもリング歯車の方が多い。この点、第２実施形態では太陽歯車によって増速を行う一方、前記第１実施形態ではリング歯車によって増速を行うことから、前記第１実施形態の方が、遊星歯車機構による増速量が大きくなり、制動力が高くなるわけである。

＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態である減速装置の全体構成を示す模式図である。なお、同図では一部を断面で表した側面図を示している。

同図に示す第３実施形態の減速装置は、外周に永久磁石３を保持する円筒状の磁石保持ドラム部２５を有する磁石保持部材２と、この磁石保持部材２（永久磁石３を含む）の全体を包囲する制動部材１とを備える。また、第３実施形態の減速装置は、前記第１実施形態と同様に遊星歯車機構を具備するために、キャリア５を備える。このキャリア５は管状であって、その軸方向の両端に、全周にわたって外側に突出する前後に一対の鍔部５ｂを有する。制動部材１は、その遊星歯車機構の全体も包囲する。

ここで、キャリア５は、回転軸３０と一体で回転するように構成される。具体的には、管状の連結軸３１が回転軸３０と同軸上にボルトなどによって固定され、キャリア５は、その連結軸３１に圧入されたスリーブ３６を介して連結軸３１に固定されている。これにより、キャリア５は、回転軸３０と一体化され、回転軸３０と一体で回転するようになる。

磁石保持部材２は、回転軸３０に対し回転可能に構成される。磁石保持部材２は、磁石保持ドラム部２５を含めて一体成形されたり、個別に成形されてボルトなどで一体化されたりしたものである。磁石保持部材２は、回転軸３０と一体化されたキャリア５に軸受３４を介して支持され、これにより回転軸３０に対し自由に回転が可能になる。

磁石保持ドラム部２５の外周面には、円周方向にわたり複数の永久磁石３が固着される。永久磁石３は、磁極（Ｎ極、Ｓ極）の向きが回転軸３０と直交する方向、すなわち磁石保持ドラム部２５の径方向であり、円周方向に隣接するもの同士で磁極が交互に異なるように配置される。

磁石保持部材２の材質、特に磁石保持ドラム部２５の材質は、強磁性材料や弱磁性材料である。

制動部材１は、磁石保持部材２を包囲しつつ、回転軸３０に対し回転可能に構成される。具体的には、制動部材１は、前後に一対からなるドーナツ形の円板部１５、１６と、磁石保持ドラム部２５の外周面と対向するように円板部１５、１６同士の外周部を連結する円筒部１７とから構成される。各円板部１５、１６は、回転軸３０と一体化されたスリーブ３６に軸受３３を介して支持され、これにより制動部材１は、一対の円板部１５、１６および円筒部１７が一体で、回転軸３０に対し自由に回転が可能になる。図５では、前側の円板部１５と円筒部１７が一体成形され、これが後側の円板部１６とボルトなどによって一体化された態様を示している。

制動部材１の材質、特に円筒部１７の材質は、導電性材料（良導体）であって、その中でも炭素鋼や鋳鉄などの強磁性材料や、フェライト系ステンレス鋼などの弱磁性材料、またはアルミニウム合金や銅合金などの非磁性材料である。もっとも、それらの材料を制動部材１の母材としてさらに制動効率を向上させるため、円筒部１７において、磁石３と対向する内周面の表層部は、銅や銅合金などの良導電性材料であるのがより好ましい。

制動部材１には、その外周に円筒部１７と一体成形された放熱フィン１２が設けられる。なお、制動部材１の円板部１５、１６において、放熱フィン１２は、後述する摩擦ブレーキの摩擦部材の配設に支障が無い領域、例えば、外面の内周部の領域に設けてもよい。この放熱フィン１２は、制動部材１そのものを冷却する役割を担う。

図５に示す減速装置は、制動時に制動部材１を静止させる摩擦ブレーキとしてディスクブレーキを備える。この摩擦ブレーキは、制動部材１の外周部、すなわち円板部１５、１６それぞれの外面の外周部を間に挟む摩擦部材としてブレーキパッド４２、４３を有するブレーキキャリパ４１と、このブレーキキャリパ４１を駆動させる電動式直動アクチュエータ４４とから構成される。

ブレーキキャリパ４１は、前後で一対のブレーキパッド４２、４３を有しており、ブレーキパッド４２、４３の間に制動部材１を配置し所定の隙間を設けて挟んだ状態で、バネを搭載したボルトなどによりブラケット４６に付勢支持される。このブラケット４６は、車両の非回転部に取り付けられる。

また、ブラケット４６は、回転軸３０と一体化されたスリーブ３６に軸受３５を介して回転可能に支持される。もっとも、車両のトランスミッションの出力側に搭載される減速装置の場合、ブラケット４６は、トランスミッションカバー（非回転部）に固定すれば、軸受３５を介して支持する必要はない。トランスミッションカバーが軸受を介して支持されているからである。

ブレーキキャリパ４１には、アクチュエータ４４がボルトなどで固定される。アクチュエータ４４は、電動モータ４５によって駆動し、電動モータ４５の回転運動を直線運動に変換して後側のブレーキパッド４３を後側の円板部１６に向け直線移動させる。これにより、後側のブレーキパッド４３が後側の円板部１６を押圧し、これに伴う反力の作用で、前側のブレーキパッド４２が前側の円板部１５に向け移動し、その結果、制動部材１を前後のブレーキパッド４２、４３で強力に挟み込む。

また、第３実施形態の減速装置は、太陽歯車６、リング歯車７および遊星歯車８から構成される遊星歯車機構を具備する。第３実施形態では、太陽歯車６は磁石保持部材２に保持され、磁石保持部材２と一体化されている。例えば、磁石保持部材２は、キャリア５の各鍔部５ｂとの間にキャリア５と同心状で前後に一対の環状部２６を有し、各環状部２６の外周に太陽歯車６が嵌め込まれている。一方、リング歯車７は制動部材１に保持され、制動部材１と一体化されている。例えば、制動部材１を構成する円板部１５、１６は、それぞれ、磁石保持部材２の環状部２６と同心状の環状部１８を有し、各環状部１８の内周にリング歯車７が嵌め込まれている。遊星歯車８は、太陽歯車６とリング歯車７に噛合っており、キャリア５の各鍔部５ｂに設けられた支軸９によって回転可能に軸支されている。

なお、遊星歯車機構を構成する太陽歯車６、リング歯車７および遊星歯車８には、潤滑性を確保するために、グリスが充填され、さらに制動部材１（円板部１５、１６）、磁石保持部材２、および摩擦ブレーキのブラケット４６をそれぞれ支持する軸受３３、３４、３５にもグリスが充填されている。このグリスは、適所に設けられた図示しないシール部材により、外部への漏出を防止されている。もっとも、第３実施形態の減速装置の場合、遊星歯車機構が制動部材１によって包囲されていることから、遊星歯車機構用グリスの漏出を防止するためのシール部材は格別に設ける必要がない。

このような構成の第３実施形態の減速装置の制動動作について、図５に加えて下記の図６も参照し、説明を続ける。

図６は、本発明の第３実施形態である減速装置の制動動作を説明するために遊星歯車機構の作動状態を示す模式図であり、同図（ａ）は非制動時の状態を、同図（ｂ）は制動時の状態をそれぞれ示す。

非制動時は、前記図５に示すように、摩擦ブレーキを作動させない状態にある。このとき、磁石保持部材２および制動部材１のいずれにも摩擦ブレーキによる拘束がないので、磁石保持部材２と制動部材１とは、磁石保持ドラム部２５で保持する永久磁石３と制動部材１の円筒部１７との磁気吸引作用（円筒部１７が磁性材料の場合）または磁界の作用（円筒部１７が非磁性材料の場合）により、一体的に同期して回転する状態におかれる。すなわち、図６（ａ）に示すように、制動部材１と一体のリング歯車７と、磁石保持部材２と一体の太陽歯車６とは、一体的に同期して回転する状態におかれる。

そうすると、回転軸３０が回転し、これに伴って回転軸３０と一体のキャリア５が回転している際、リング歯車７と太陽歯車６との間に相対的な回転速度差は生じないことから、キャリア５に軸支された遊星歯車８は、支軸９を中心に回転することなく、支軸９に対して相対的に止まった状態に維持される。このため、回転軸３０と一体でキャリア５が回転するのに伴い、太陽歯車６、リング歯車７および遊星歯車８は、回転軸３０を中心に、互いに同じ回転速度で一体的に同期して回転する。

したがって、非制動時には、遊星歯車８は回転することなく単に太陽歯車６とリング歯車７に噛合った状態であり、遊星歯車機構は全く作動しないこととなる。もっとも、このときは、磁石保持部材２と制動部材１との間に相対的な回転速度差が生じないので、永久磁石３と制動部材１の円筒部１７との間にも相対的な回転速度差が生じず、制動力は発生しない。

一方、制動時は、前記図５に示すように、摩擦ブレーキを作動させ、制動部材１がブレーキパッド４２、４３によって挟み込まれ、これにより制動部材１の回転が停止し、その円筒部１７が静止する。これに伴い、図６（ｂ）に示すように、互いに同じ回転速度で一体的に回転している太陽歯車６、リング歯車７および遊星歯車８のうち、制動部材１と一体のリング歯車７のみが静止する。

すると、回転軸３０と一体で回転しているキャリア５に軸支された遊星歯車８は、静止したリング歯車７と噛合っていることから、支軸９を中心に回転する。このため、太陽歯車６は、遊星歯車８から回転力が付加されて回転速度が増速され、これに伴って、太陽歯車６と一体の磁石保持部材２の回転速度は、回転軸３０の回転速度よりも増速される。

これにより、磁石保持部材２と制動部材１との間に相対的な回転速度差が生じるため、永久磁石３からの磁界の作用で、制動部材１の円筒部１７の内周面に渦電流が発生する。すると、制動部材１の円筒部１７の内周面に発生した渦電流と永久磁石３からの磁束密度との相互作用によりフレミングの左手の法則に従い、回転する磁石保持部材２の磁石保持ドラム部２５に回転方向と逆向きの制動力が生じる。磁石保持ドラム部２５に生じた制動力は、磁石保持部材２と一体の太陽歯車６、これと噛合う遊星歯車８、およびこれを軸支するキャリア５に作用し、最終的には回転軸３０への制動力となる。この制動力は、回転速度が増速されたことによるため、著しく高いものである。

このような第３実施形態の減速装置でも、遊星歯車機構を具備し、その上で、非制動時にその遊星歯車機構が作動しないため、前記第１実施形態と同様の効果を奏する。

とりわけ、第３実施形態の減速装置は、前記第１、第２実施形態と比較し、遊星歯車機構が制動部材１によって包囲されて密封されており、このことから、遊星歯車機構用グリスの漏出を防止するためのシール部材を格別に設ける必要がない点で有利である。

さらに、第３実施形態では、制動部材１を構成する円板部１５、１６および円筒部１７のうちで回転中心から離れた円筒部１７の内周面に渦電流が発生するため、大きい制動トルクがもたらされ、制動効率を著しく向上させることもできる。その上、前記図１、図３に示す第１、第２実施形態の減速装置における磁石カバー４が不要であるため、制動部材１の円筒部１７と永久磁石３の間隔を狭めれば、制動力を一層向上させることも可能である。

＜第４実施形態＞
図７は、本発明の第４実施形態である減速装置の全体構成を示す模式図である。同図に示す第４実施形態の減速装置は、前記図５に示す第３実施形態の減速装置と基本構成は同じであり、前記第３実施形態と同様に遊星歯車機構を具備するが、太陽歯車６とリング歯車７の取付け対象が前記第３実施形態とは相違する。

すなわち、第４実施形態では、管状のキャリア５は、その軸方向の中ほどに全周にわたって外側に突出する鍔部５ｃを有する。磁石保持部材２は、回転軸３０と一体化されたキャリア５の鍔部５ｃに軸受３４を介して支持され、これにより回転軸３０に対し自由に回転が可能になっている。

そして、第４実施形態では、太陽歯車６は制動部材１に保持され、制動部材１と一体化されている。例えば、制動部材１を構成する円板部１５、１６は、キャリア５の鍔部５ｃとの間にキャリア５と同心状で前後に一対の環状部１９を有し、各環状部１９の外周に太陽歯車６が嵌め込まれている。一方、リング歯車７は磁石保持部材２に保持され、磁石保持部材２と一体化されている。例えば、磁石保持部材２は、制動部材１の環状部１９と同心状の環状部２７を有し、各環状部２７の内周にリング歯車７が嵌め込まれている。遊星歯車８は、太陽歯車６とリング歯車７に噛合っており、キャリア５の鍔部５ｃに設けられた支軸９によって回転可能に軸支されている。

このような構成の第４実施形態の減速装置の制動動作について、図７に加えて下記の図８も参照し、説明を続ける。

図８は、本発明の第４実施形態である減速装置の制動動作を説明するために遊星歯車機構の作動状態を示す模式図であり、同図（ａ）は非制動時の状態を、同図（ｂ）は制動時の状態をそれぞれ示す。

非制動時は、前記第３実施形態と同様に、摩擦ブレーキを作動させない状態にあり、磁石保持部材２と制動部材１とは、永久磁石３による磁気吸引作用または磁界の作用により、一体的に同期して回転する状態におかれる。すなわち、図８（ａ）に示すように、制動部材１と一体の太陽歯車６と、磁石保持部材２と一体のリング歯車７とは、一体的に同期して回転する状態におかれる。

そうすると、回転軸３０が回転し、これに伴って回転軸３０と一体のキャリア５が回転している際、リング歯車７と太陽歯車６との間に相対的な回転速度差は生じないことから、前記第３実施形態と同様に、キャリア５に軸支された遊星歯車８は、支軸９に対して相対的に止まった状態に維持されるため、太陽歯車６、リング歯車７および遊星歯車８は、互いに同じ回転速度で、回転軸３０を中心に一体的に同期して回転する。

したがって、非制動時には、第３実施形態と同様に、遊星歯車機構は全く作動しないこととなり、制動力は発生しない。

一方、制動時は、前記第３実施形態と同様に、摩擦ブレーキを作動させ、これにより制動部材１の回転が停止し、その円筒部１７が静止する。これに伴い、図８（ｂ）に示すように、互いに同じ回転速度で一体的に回転している太陽歯車６、リング歯車７および遊星歯車８のうち、制動部材１と一体の太陽歯車６のみが静止する。

すると、回転軸３０と一体で回転しているキャリア５に軸支された遊星歯車８は、静止した太陽歯車６と噛合っていることから、支軸９を中心に回転する。このため、リング歯車７は、遊星歯車８から回転力が付加されて回転速度が増速され、これに伴って、リング歯車７と一体の制動部材１の回転速度は、回転軸３０の回転速度よりも増速される。

これにより、前記第１実施形態と同様に、磁石保持部材２と制動部材１との間に相対的な回転速度差が生じるため、磁石保持ドラム部２５に回転方向と逆向きの制動力が生じる。磁石保持ドラム部２５に生じた制動力は、磁石保持部材２と一体のリング歯車７、これと噛合う遊星歯車８、およびこれを軸支するキャリア５に作用し、最終的には回転軸３０への制動力となる。

このような第４実施形態の減速装置でも、遊星歯車機構を具備し、その上で、非制動時にその遊星歯車機構が作動しないため、前記第３実施形態と同様の効果を奏する。

とりわけ、前記第３実施形態の減速装置は、第４実施形態と比較し、前記第１実施形態と同様の理由から、制動力の向上度合いが大きい点で有利である。

その他本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、上記の第１、第２実施形態では、永久磁石からの磁界が作用する制動部材の部分は、回転軸と直交するドーナツ形円板状の制動ディスク部とされているが、これに代えて、回転軸と同心状で円筒状の制動ドラム部とされても構わない。この場合、制動ドラム部の内側に、磁石保持部材の磁石保持ディスク部に代えて、回転軸と同心状で円筒状の磁石保持ドラム部を設け、この磁石保持ドラム部の外周面に永久磁石を取り付けた態様となる。この場合の永久磁石は、制動ドラム部の内周面に対向し、磁極の向きが径方向であって、円周方向に隣接するもの同士で磁極が交互に異なって配置される。

また、上記の第１、第２実施形態では、制動部材および磁石保持部材のうち、磁石保持部材を制動時に静止させる構成であるが、制動部材を制動時に静止させる構成であっても構わない。この場合でも、上記の第３、第４実施形態と同様の原理により、制動力を発生させることができるからである。

また、制動時に磁石保持部材または制動部材を静止させる摩擦ブレーキとしては、電動式直動アクチュエータを駆動源とし、ブレーキディスクまたは制動部材を一対のブレーキパッドで挟み込むディスクブレーキに限らない。例えば、摩擦噛合クラッチ機構や電磁クラッチ機構を利用した摩擦ブレーキでもよいし、ドラムブレーキでもよい。

また、上記の第３、第４実施形態では、太陽歯車、リング歯車、遊星歯車、キャリアを軸方向前後に対称に一対ずつ備える構成であるが、前後どちらか一方に一組のみでも構わない。

また、上記の第３、第４実施形態では、永久磁石からの磁界が作用する制動部材の部分は、回転軸と同心状の円筒部の内周面とされているが、回転軸と直交する円板部の内面を加えても構わない。さらには永久磁石からの磁界が作用する制動部材の部分を回転軸と直交する円板部の内面のみに変更することもできる。この場合、永久磁石は、円板部の内面と対向する磁石保持ドラム部の側面に磁極の向きが円周方向に隣接するもの同士で異なるように配置される。

本発明の渦電流式減速装置は、あらゆる車両の補助ブレーキとして有用である。

１：制動部材、 １１：制動ディスク部、 １２：放熱フィン、
１３、１４：環状部、 １５、１６：円板部、 １７：円筒部、
１８、１９：環状部、
２：磁石保持部材、 ２１：磁石保持ディスク部、 ２２：環状部材、
２３、２４：環状部、 ２５：磁石保持ドラム部、 ２６、２７：環状部、
３：永久磁石、 ４：磁石カバー、
５：キャリア、 ５ａ、５ｂ、５ｃ：鍔部、
６：太陽歯車、 ７：リング歯車、 ８：遊星歯車、 ９：支軸、
３０：回転軸、 ３１：連結軸、 ３２：ナット、
３３、３４、３５：軸受、 ３６：スリーブ、
４０：ブレーキディスク、 ４１：ブレーキキャリパ、
４２、４３：ブレーキパッド、 ４４：電動式直動アクチュエータ、
４５：電動モータ、 ４６：ブラケット

Claims (5)

1. 車両の回転軸に回転可能に支持された制動部材と、
   前記制動部材に円周方向にわたり交互に向きの異なる磁界を作用させる複数の永久磁石と、
   前記永久磁石を保持し、前記回転軸に回転可能に支持された磁石保持部材と、
   前記制動部材および前記磁石保持部材のうちのいずか一方に保持された太陽歯車と、
   前記制動部材および前記磁石保持部材のうちのいずか他方に保持されたリング歯車と、
   前記太陽歯車および前記リング歯車に噛合う遊星歯車と、
   前記遊星歯車を軸支し、前記回転軸に固定されたキャリアと、
   制動時に前記制動部材または前記磁石保持部材を静止させる摩擦ブレーキと、を備えたことを特徴とする渦電流式減速装置。
2. 前記制動部材は、前記永久磁石、前記磁石保持部材、前記太陽歯車、前記リング歯車、前記遊星歯車および前記キャリアを包囲するように一対の円板部およびこれらの円板部同士の外周部を連結する円筒部からなり、
   前記摩擦ブレーキは、制動時に前記制動部材を静止させることを特徴とする請求項１に記載の渦電流式減速装置。
3. 前記永久磁石は、前記円筒部の内周面に対向し、磁極の向きが径方向であって、円周方向に隣接するもの同士で磁極が交互に異なって配置されていることを特徴とする請求項２に記載の渦電流式減速装置。
4. 前記制動部材は、前記永久磁石からの磁界が作用する円板状の制動ディスク部を有し、
   前記永久磁石は、前記制動ディスク部の主面に対向し、磁極の向きが軸方向であって、円周方向に隣接するもの同士で磁極が交互に異なって配置されていることを特徴とする請求項１に記載の渦電流式減速装置。
5. 前記制動部材は、前記永久磁石からの磁界が作用する円筒状の制動ドラム部を有し、
   前記永久磁石は、前記制動ドラム部の内周面に対向し、磁極の向きが径方向であって、円周方向に隣接するもの同士で磁極が交互に異なって配置されていることを特徴とする請求項１に記載の渦電流式減速装置。

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