JP6197727B2 - Eddy current reducer - Google Patents
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Description
本発明は、トラックやバス等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。 The present invention relates to an eddy current type reduction gear mounted as an auxiliary brake on a vehicle such as a truck or a bus, and more particularly to an eddy current type reduction gear using a permanent magnet to generate a braking force.
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、プロペラシャフト等の回転軸に固定した制動部材を備え、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る。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が生じ、回転軸の回転が減速させられる。減速装置は、制動力をもたらす渦電流が発生させられる制動部材、及び磁石を保持して制動部材と対をなす磁石保持部材の形状に応じてドラム型とディスク型に大別され、制動と非制動とを切り替える構造も様々ある。 In general, an eddy current type speed reducer (hereinafter also simply referred to as “speed reducer”) using a permanent magnet (hereinafter also simply referred to as “magnet”) includes a braking member fixed to a rotating shaft such as a propeller shaft, and brakes. Sometimes, an eddy current is generated on the surface of the braking member facing the magnet by the action of the magnetic field from the magnet. As a result, a braking force in the direction opposite to the rotation direction is generated in the braking member that rotates integrally with the rotation shaft, and the rotation of the rotation shaft is decelerated. The speed reducer is roughly classified into a drum type and a disk type according to the shape of a braking member that generates an eddy current that generates a braking force, and a magnet holding member that holds the magnet and forms a pair with the braking member. There are various structures for switching between braking and braking.
近年、装置の小型化への要請に対応するため、磁石を保持する磁石保持部材を回転軸に回転可能に支持し、制動時にその磁石保持部材を摩擦ブレーキによって静止させる減速装置が提案されている(例えば、特許文献1〜5参照)。また、制動部材と磁石保持部材の配置を入れ替え、磁石保持部材を回転軸に固定するとともに、制動部材を回転軸に回転可能に支持し、制動時にその制動部材を摩擦ブレーキによって静止させる減速装置も提案されている(例えば、特許文献5参照)。これらの減速装置は、非制動時に磁石保持部材と制動部材が同期して一体的に回転することから、同期回転方式の減速装置と称される。 2. Description of the Related Art In recent years, in order to meet the demand for downsizing of a device, a reduction device has been proposed in which a magnet holding member that holds a magnet is rotatably supported on a rotating shaft and the magnet holding member is stopped by a friction brake during braking. (For example, refer to Patent Documents 1 to 5). There is also a reduction device that replaces the arrangement of the braking member and the magnet holding member, fixes the magnet holding member to the rotating shaft, supports the braking member rotatably on the rotating shaft, and stops the braking member by a friction brake during braking. It has been proposed (see, for example, Patent Document 5). These reduction gears are called synchronous rotation type reduction gears because the magnet holding member and the braking member rotate integrally in synchronism during non-braking.
前記特許文献1〜5に記載された同期回転方式の減速装置では、制動部材及び磁石保持部材のうちで回転軸に回転可能に支持された部材を制動時に静止させるために、摩擦ブレーキ(ディスクブレーキ)が不可欠であり、別個独立したブレーキディスクが必要とされている。このため、減速装置が軸方向に拡大せざるを得ず、装置の小型化が制限される。特許文献6には、この問題の改善を図った同期回転方式の減速装置が提案されている。 In the synchronous rotation type reduction gears described in Patent Documents 1 to 5, a friction brake (disc brake) is used to stop a member that is rotatably supported on a rotating shaft among the braking member and the magnet holding member during braking. ) Is essential and a separate and independent brake disc is required. For this reason, the reduction gear must be expanded in the axial direction, and the downsizing of the device is limited. Patent Document 6 proposes a synchronous rotation speed reduction device that improves this problem.
図1及び図2は、特許文献6に提案された同期回転方式の減速装置の全体構成を示す模式図である。それらのうちで、図1は一部を断面で表した側面図を示し、図2は図1のA−A断面図を示している。図1及び図2に示す減速装置はディスク型に相当するものであり、永久磁石5を保持する磁石保持部材としてディスク状の磁石保持ディスク4と、この磁石保持ディスク4の全体を包囲する制動部材101と、を備える。
1 and 2 are schematic views showing the overall configuration of a synchronous rotation type reduction device proposed in Patent Document 6. FIG. Among them, FIG. 1 shows a side view partially showing a cross section, and FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. The speed reduction device shown in FIGS. 1 and 2 corresponds to a disk type, and has a disk-shaped
磁石保持ディスク4は、回転軸11と一体で回転するように構成される。この磁石保持ディスク4には、回転軸11と直交する両面それぞれから表出して、円周方向にわたり複数の永久磁石5が固着されている。永久磁石5は、磁極(N極、S極)の向きが回転軸11に沿った方向であり、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(図2参照)。
The
制動部材101は、磁石保持ディスク4を包囲しつつ、回転軸11に対し回転可能に構成される。具体的には、制動部材101は、磁石保持ディスク4の両面それぞれと対向するように前後に一対からなるドーナツ形の円板部101a、101bと、磁石保持ディスク4の外周面と対向するように円板部101a、101b同士の外周部を連結する円筒部1cとから構成される。各円板部101a、101bは、回転軸11と一体化されたスリーブ13に軸受15a、15bを介して支持され、これにより制動部材101は、一対の円板部101a、101b及び円筒部1cが一体で、回転軸11に対し自由に回転が可能になる。
The
図1及び図2に示す減速装置は、制動時に制動部材101を静止させる摩擦ブレーキを備える。この摩擦ブレーキは、制動部材101の外周部、すなわち円板部101a、101bそれぞれの外面の外周部を間に挟む摩擦部材としてのブレーキパッド8a、8bを有するブレーキキャリパ7と、このブレーキキャリパ7を駆動させる電動式直動アクチュエータ9と、から構成される。
The speed reducer shown in FIGS. 1 and 2 includes a friction brake that stops the
ブレーキキャリパ7は、前後で一対のブレーキパッド8a、8bを備えており、ブレーキパッド8a、8bの間に制動部材101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等によりブラケット17に付勢支持される。このブラケット17は、車両の非回転部に取り付けられる。また、ブラケット17は、回転軸11と一体化されたスリーブ13に軸受18を介して回転可能に支持される。
The
ブレーキキャリパ7には、アクチュエータ9がボルト等で固定される。アクチュエータ9は、電動モータ10によって駆動し、電動モータ10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8bを後側の円板部101b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8bが後側の円板部101b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8aが前側の円板部101aに向け移動し、その結果、制動部材101を前後のブレーキパッド8a、8bで強力に挟み込む。
An
このような構成の減速装置では、非制動時は、摩擦ブレーキを作動させない状態にある。このとき、回転軸11と一体で磁石保持ディスク4が回転するのに伴い、制動部材101が、これを構成する一対の円板部101a、101bと、磁石保持ディスク4で保持する永久磁石5との磁気吸引作用(制動部材101が磁性材料の場合)又は磁界の作用(制動部材101が非磁性材料の場合)により、磁石保持ディスク4と同期して一体的に回転する。このため、円板部101a、101b(制動部材101)と、磁石保持ディスク4における永久磁石5との間に相対的な回転速度差が生じないことから、制動力は発生しない。
In the speed reducer having such a configuration, the friction brake is not operated during non-braking. At this time, as the
一方、制動時は、摩擦ブレーキを作動させ、制動部材101が摩擦部材であるブレーキパッド8a、8bによって挟み込まれ、これにより制動部材101の回転が停止し、制動部材101が静止する。磁石保持ディスク4が回転している際に制動部材101のみが静止すると、円板部101a、101b(制動部材101)と、磁石保持ディスク4における永久磁石5との間に相対的な回転速度差が生じるため、円板部101a、101bそれぞれの内面に渦電流が発生する。すると、制動部材101の円板部101a、101bそれぞれの内面に生じた渦電流と永久磁石5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、回転する磁石保持ディスク4に回転方向と逆向きの制動力が発生し、磁石保持ディスク4を介して回転軸11の回転を減速させることができる。
On the other hand, during braking, the friction brake is operated, and the
特許文献6に提案された減速装置によれば、特許文献1〜5に記載された減速装置で必要とされる別個独立したブレーキディスクを無くし、制動時に制動部材101に直接摩擦部材を押し付けて制動部材101を静止させる摩擦ブレーキを採用しているので、装置の軸方向寸法を縮小することができる。
According to the speed reducer proposed in Patent Document 6, a separate and independent brake disk required in the speed reducers described in Patent Documents 1 to 5 is eliminated, and the friction member is pressed directly against the
ところで、上記特許文献6に提案された減速装置では、制動時に制動部材の円板部に発生した渦電流により、回転軸の運動エネルギーが熱エネルギーに変換され、この熱エネルギーによって制動部材の円板部が発熱する。このとき、永久磁石は、制動部材の発熱領域(円板部)に近接しているため、温度が上昇し易い状況下にある。 By the way, in the speed reducer proposed in Patent Document 6, the kinetic energy of the rotating shaft is converted into thermal energy by the eddy current generated in the disc portion of the braking member during braking, and the disc of the braking member is converted by this thermal energy. The part generates heat. At this time, since the permanent magnet is close to the heat generation area (disk portion) of the braking member, the temperature is likely to rise.
仮に磁石の温度が耐熱温度以上に上昇したならば、磁石自身が熱減磁を起こし、これにより制動力が低下することから、減速装置として必要な性能を確保できない。これを防止するために、磁石温度が耐熱温度を超えないように制動時間を制御すればよいが、この場合は、連続制動可能な時間が短くなる。更に、磁石は、耐熱温度を高めるために、一般にレアアースであるDy(ディスプロシウム)等を含有するが、昨今のレアアースの急激な価格高騰を受け、製品コストが不安定になるのみならず、レアアースの確保そのものが困難となる可能性がある。 If the temperature of the magnet rises above the heat-resistant temperature, the magnet itself undergoes thermal demagnetization, which reduces the braking force, so that the performance required as a reduction gear cannot be ensured. In order to prevent this, the braking time may be controlled so that the magnet temperature does not exceed the heat resistance temperature. In this case, the time during which continuous braking is possible is shortened. Furthermore, in order to increase the heat-resistant temperature, the magnet generally contains rare earth such as Dy (dysprosium), etc. However, in response to the recent rapid increase in the price of rare earth, not only the product cost becomes unstable, Securing rare earths can be difficult.
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、永久磁石の温度上昇を効果的に抑制することができる同期回転方式の渦電流式減速装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a synchronous rotation type eddy current reduction device that can effectively suppress the temperature rise of a permanent magnet.
本発明の一実施形態である渦電流式減速装置は、
円周方向にわたり磁極が交互に異なって配置された複数の永久磁石を保持し、車両の回転軸に固定された磁石保持ディスクと、
前記磁石保持ディスクの両面それぞれに対向して配置され、前記回転軸に対し軸回りに回転可能に且つ軸方向に沿って移動可能に支持された一対の制動ディスクと、
前記一対の制動ディスクを間に挟む一対のブレーキパッドを有し、車両の非回転部に固定されたブレーキキャリパと、
制動時に、前記ブレーキキャリパを駆動させ、前記一対のブレーキパッドを前記制動ディスクに向けて移動させて押し付け、前記制動ディスクを静止させるアクチュエータと、を備える。
この減速装置において、前記制動ディスク同士は、弾性部材を介して連結され、互いに軸方向に沿って離間する方向に付勢されており、
前記制動ディスクは、制動時に、前記ブレーキパッドの移動に伴う押付け力が負荷されて前記弾性部材の弾性力に抗して互いに接近した状態となり、非制動時に、前記押付け力が除荷されて前記弾性部材の前記弾性力によって互いに離間した状態となる。
An eddy current type speed reducer according to an embodiment of the present invention is
A magnet holding disk that holds a plurality of permanent magnets arranged with magnetic poles alternately different over the circumferential direction, and is fixed to the rotating shaft of the vehicle;
A pair of braking disks disposed opposite to both surfaces of the magnet holding disk and supported so as to be rotatable about the rotation axis and movable in the axial direction;
A brake caliper having a pair of brake pads sandwiched between the pair of braking discs and fixed to a non-rotating portion of the vehicle;
An actuator that drives the brake caliper during the braking, moves the pair of brake pads toward the braking disk and presses them, and stops the braking disk.
In this speed reducer, the brake disks are connected to each other via an elastic member, and are biased in a direction away from each other along the axial direction.
The braking disk is subjected to a pressing force accompanying the movement of the brake pad during braking and approaches the elastic member against the elastic force of the elastic member, and the pressing force is unloaded during non-braking. The elastic members are separated from each other by the elastic force.
上記の減速装置において、前記弾性部材が圧縮コイルばねであることが好ましい。 In the above speed reducer, the elastic member is preferably a compression coil spring.
上記の減速装置は、非制動時に前記各制動ディスクの離間した位置を制限する第1制限部材と、制動時に前記各制動ディスクの接近した位置を制限する第2制限部材と、を備えることが好ましい。 The speed reducer preferably includes a first restricting member that restricts a spaced position of each of the braking disks during non-braking and a second restricting member that restricts the approached position of each of the braking disks during braking. .
この減速装置の場合、前記第1制限部材は、前記各制動ディスクの外側に配置され、前記回転軸に固定された第1リング部材であり、前記各第1リング部材は、非制動時に前記各制動ディスクの外面の内周部に突き当たる構成とすることができる。また、前記第2制限部材は、前記各制動ディスクの内面の外周部から突出する第2リング部材であり、前記各第2リング部材は、制動時に互いに突き当たる構成とすることができる。 In the case of this speed reducer, the first restricting member is a first ring member that is disposed outside the brake discs and is fixed to the rotating shaft, and the first ring members are arranged at the time of non-braking. It can be set as the structure which hits the inner peripheral part of the outer surface of a brake disc. The second restricting member may be a second ring member that protrudes from the outer peripheral portion of the inner surface of each brake disk, and the second ring members may abut each other during braking.
上記の減速装置は、前記制動ディスク同士の間の空間を外周側から包囲する伸縮可能なカバーを備えることが好ましい。 The speed reducer preferably includes an extendable cover that surrounds the space between the brake disks from the outer peripheral side.
本発明の一実施形態の減速装置によれば、制動後の非制動時に、各制動ディスクが互いに離間した状態となり、磁石と各制動ディスクとの隙間が拡大するため、制動時に発熱した各制動ディスクの発熱領域(内面)から磁石への熱伝達量が低減し、磁石の温度上昇を効果的に抑制することができる。 According to the speed reducer of one embodiment of the present invention, when the brake is not braked, the brake disks are separated from each other, and the gap between the magnet and each brake disk is enlarged. The heat transfer amount from the heat generation area (inner surface) to the magnet is reduced, and the temperature rise of the magnet can be effectively suppressed.
本発明者らは、特許文献6に提案された減速装置(前記図1及び図2参照)、すなわち、別個独立したブレーキディスクを無くし、制動時に制動部材に直接摩擦部材(ブレーキパッド)を押し付けて制動部材を静止させる同期回転方式の減速装置を前提にし、制動時に制動部材が発熱するのに伴って磁石の温度が上昇する現象を考察した。その上で、上記目的を達成することが可能な構成について鋭意検討を重ね、下記の知見を得た。 The present inventors have eliminated the speed reduction device proposed in Patent Document 6 (see FIGS. 1 and 2), that is, a separate and independent brake disk, and pressed the friction member (brake pad) directly against the braking member during braking. Based on the assumption of a synchronous rotation type speed reducer that stops the braking member, the phenomenon that the temperature of the magnet rises as the braking member generates heat during braking was considered. On top of that, earnest studies were made on the configuration capable of achieving the above object, and the following knowledge was obtained.
図3は、永久磁石の温度が上昇する現象を説明するために制動部材と磁石の配置関係を示す模式図である。同図では、前記図1に示す減速装置の該当部分を拡大して示している。 FIG. 3 is a schematic diagram showing the arrangement relationship between the braking member and the magnet in order to explain the phenomenon in which the temperature of the permanent magnet rises. In the same figure, the relevant part of the reduction gear shown in FIG. 1 is shown enlarged.
図3に示すように、制動時に、制動部材の円板部101a、101bが静止し、その一方で磁石5を保持した磁石保持ディスクが回転軸と一体で回転しているとき、両者の回転速度差に起因し、円板部101a、101bの内面と磁石5の表面との隙間に、雰囲気ガス(空気)の激しい流動が生じる(図3中の点線矢印参照)。このため、雰囲気ガスは円板部101a、101bの発熱領域(主面)を流動することにより昇温する。そして、磁石5は、そのように高温化して流動する雰囲気ガスとの対流熱伝達(熱交換)により加熱され、更に円板部101a、101bの発熱領域からの輻射熱伝達(図3中の波線矢印参照)によっても加熱される。このように制動時における磁石の温度上昇は、制動部材(円板部)の発熱に伴う対流熱伝達と輻射熱伝達による。
As shown in FIG. 3, when braking, the
ここで、特許文献6に提案された減速装置は、同期回転方式であるため、非制動時には磁石5と円板部101a、101bは一体的に回転する。更に、磁石5と円板部101a、101bは、制動時、非制動時を問わず、常時近接した状態にある。このため、非制動時においても、磁石5は、制動時に発熱した円板部101a、101bの発熱領域からの熱伝達を継続して受けることから、冷却されにくい。
Here, since the speed reducer proposed in Patent Document 6 is a synchronous rotation method, the
この点、制動時には、磁石5と円板部101a、101bが近接した状態に確保されて、効果的に制動力が生じる一方で、非制動時には、磁石5と円板部101a、101bが離間した状態に確保されるようになれば、両者の隙間が拡大することから、円板部101a、101bの発熱領域から磁石5への熱伝達量が低減する。これにより、非制動時に、磁石5の冷却が促進し、磁石5の温度上昇を効果的に抑制することができる。
In this regard, during braking, the
本発明は、上記の知見に基づいて完成したものである。以下に、本発明の渦電流式減速装置の好ましい実施形態を説明する。 The present invention has been completed based on the above findings. Below, preferable embodiment of the eddy current type reduction gear of this invention is described.
図4及び図5は、本発明の一実施形態である同期回転方式の減速装置の全体構成を示す模式図である。それらのうちで、図4は一部を断面で表した側面図を示し、図5は図4のB−B断面図を示している。図4及び図5に示す本実施形態の減速装置は、特許文献6に提案された減速装置(前記図1及び図2参照)と同様に、ディスク型に相当するものである。本実施形態の減速装置は、永久磁石5を保持する磁石保持部材としてディスク状の磁石保持ディスク4と、この磁石保持ディスク4と対をなす制動部材として一対のディスク状の制動ディスク1a、1bとを備える。
FIG. 4 and FIG. 5 are schematic views showing the overall configuration of a synchronous rotation type reduction gear device according to an embodiment of the present invention. Among them, FIG. 4 shows a side view partly in section, and FIG. 5 shows a BB cross-sectional view of FIG. The speed reduction device of this embodiment shown in FIGS. 4 and 5 is equivalent to a disk type like the speed reduction device proposed in Patent Document 6 (see FIGS. 1 and 2). The speed reduction device of the present embodiment includes a disk-shaped
磁石保持ディスク4は、回転軸11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12が回転軸11と同軸上にボルト等によって固定され、磁石保持ディスク4は、その連結軸12に圧入されたスリーブ13を介して連結軸12に固定されている。これにより、磁石保持ディスク4は回転軸11と一体で回転するようになる。
The
この磁石保持ディスク4には、回転軸11と直交する両面それぞれから表出して、円周方向にわたり複数の永久磁石5が固着されている。永久磁石5は、磁極(N極、S極)の向きが回転軸11に沿った方向、すなわち磁石保持ディスク4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(図5参照)。
A plurality of
図4及び図5では、磁石保持ディスク4には、軸方向に貫通する窓が円周方向にわたり等角度間隔に設けられており、磁石5は、それらの各窓に挿嵌され、接着剤や金具を用いて固着された態様を示している。もっとも、磁石保持ディスク4の両面それぞれに個々に磁石5を固着しても構わない。
4 and 5, the
磁石保持ディスク4の材質は、軸方向に貫通する窓に磁石5を挿嵌する構成の場合には、少なくとも磁石5周辺の窓枠部はアルミニウムやオーステナイト系ステンレス等の非磁性材料であることが望ましいが、回転軸へ接続される部分は非磁性材料でも炭素鋼等の強磁性材料であっても良い。一方、磁石保持ディスク4に窓が無く、両面それぞれに個々に磁石5を固着する構成の場合には、磁石5を固着する部分は炭素鋼、フェライト系ステンレス、鋳鉄等の強磁性材料として、効率よく磁気回路を構成することが望ましいが、回転軸へ接続される部分は、強磁性材料であっても、アルミニウム等の非磁性材料であっても良い。
The
制動ディスク1a、1bは、前後に一対からなり、磁石保持ディスク4の両面それぞれと対向するように配置される。各制動ディスク1a、1bは、回転軸11に対し軸回りに回転可能に且つ軸方向に沿って移動可能に構成される。具体的には、各制動ディスク1a、1bは、内周部にブッシュ20a、20bが嵌め込まれており、回転軸11と一体化されたスリーブ13に軸受15a、15bを介して支持される。これにより、各制動ディスク1a、1bは、回転軸11に対し自由に回転が可能になる。更に、各制動ディスク1a、1bは、ブッシュ20a、20bと軸受15a、15bの外輪との摺動によって、回転軸11に対し軸方向に沿って自由に移動が可能になる。
The
制動ディスク1a、1bの材質は、導電性材料であって、その中でも炭素鋼や鋳鉄等の強磁性材料や、フェライト系ステンレス鋼等の弱磁性材料、又はアルミニウム合金や銅合金等の非磁性材料である。もっとも、このような材料を制動ディスク1a、1bの母材とし、更に制動効率を向上させるため、磁石5と対向する内面の表層部は、銅や銅合金等の良導電性材料であるのがより好ましい。
The material of the
また、ブッシュ20a、20bは、制動と非制動とに切り替わる度に、軸受15a、15bの外輪と摺動するため、減速装置を作動寿命回数まで作動させても、使用可能なだけの耐摩耗性を有する材料でなければならない。このため、ブッシュ20a、20bの材質は、例えば、銅合金焼結材とPTFE(四フッ化エチレン樹脂)を混合した樹脂系の材料が好ましい。ここで、減速装置は、車両に搭載されてからその車両が廃車になるまで、メンテナンスフリーで使用されるので、減速装置の作動寿命回数は、必然的に車両寿命を想定した作動回数となる。
Further, since the
制動ディスク1a、1b同士の間には、個々の内面の外周部に、円周方向にわたり複数の圧縮コイルばね21が配置されている。制動ディスク1a、1b同士は、それらの圧縮コイルばね21を介して連結され、互いに軸方向に沿って離間する方向に付勢されている。圧縮コイルばね21は、制動ディスク1a、1b同士を離間する方向に付勢することができる限り、他の弾性部材(例:板ばね)に変更することも可能である。
Between the
また、本実施形態では、各制動ディスク1a、1bは、回転軸11に対し軸方向に移動可能に構成され、非制動時に互いに離間した位置と、制動時に互いに接近した位置とを取り得る。このため、非制動時に各制動ディスク1a、1bの離間した位置を制限する第1制限部材を備える。これと合わせ、制動時に各制動ディスク1a、1bの接近した位置を制限する第2制限部材を備える。
Further, in the present embodiment, each of the
第1制限部材として、各制動ディスク1a、1bの外側には、リング状の第1リング部材22a、22bが配置されている。各第1リング部材22a、22bは、回転軸11と一体化されたスリーブ13に嵌め込まれている。もっとも、各第1リング部材22a、22bは、回転軸11に対し固定された状態にある限り、例えば、スリーブ13と一体成形されてもよいし、連結軸12に嵌め込まれていてもよい。非制動時に、各制動ディスク1a、1bが離間するのに伴って、各々の外面の内周部(ブッシュ20a、20bを含む)が第1リング部材22a、22bに突き当たることにより、各制動ディスク1a、1bはそれ以上離間する移動が制限され、最も離間した状態の位置が定められる。
As first limiting members, ring-shaped
一方、第2制限部材として、各制動ディスク1a、1bの内面の外周部には、各々から内向きに突出するリング状の第2リング部材23a、23bが設けられている。第2リング部材23a、23bは、制動ディスク1a、1bと一体成形されてもよいし、別体で成形したものをボルト等で制動ディスク1a、1bに取り付けてもよい。制動時に、各制動ディスク1a、1bが接近するのに伴って、各々の第2リング部材23a、23bが互いに突き当たることにより、各制動ディスク1a、1bはそれ以上接近する移動が制限され、最も接近した状態の位置が定められる。
On the other hand, ring-shaped
なお、第2制限部材として、第1リング部材22a、22bのような態様を採用することもできる。すなわち、各制動ディスク1a、1bの内側に、回転軸11に対して固定の第2リング部材を配置する態様であっても構わない。この態様の場合、制動時に、各制動ディスク1a、1bが接近するのに伴って、各々の内面の内周部(ブッシュ20a、20bを含む)が第2リング部材に突き当たることにより、各制動ディスク1a、1bは最も接近した状態の位置が定められる。
As the second restricting member, the
また、本実施形態では、制動ディスク1a、1b同士の間の空間を外周側から包囲する伸縮可能なカバー24が設けられる。制動ディスク1a、1b同士の間には、磁石5を保持した磁石保持ディスク4が配置されているので、ここに鉄粉等の強磁性体の異物や水分が外部から不用意に侵入するのを防止するためである。
In the present embodiment, an
本実施形態の減速装置は、制動時に制動ディスク1a、1bを静止させるために摩擦ブレーキを備える。この摩擦ブレーキは、各制動ディスク1a、1bの外面の外周部を間に挟む摩擦部材としてのブレーキパッド8a、8bと、これらのブレーキパッド8a、8bを有するブレーキキャリパ7と、このブレーキキャリパ7を駆動させるアクチュエータである電動式直動アクチュエータ9と、から構成される。
The speed reducer according to the present embodiment includes a friction brake for stopping the
ブレーキキャリパ7は、前後で一対のブレーキパッド8a、8bを備えており、ブレーキパッド8a、8bの間に、互いに最も離間した状態の一対の制動ディスク1a、1bを配置して、それぞれと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等によりブラケット17に付勢支持される。このブラケット17は、車両の非回転部に取り付けられる。
The
また、ブラケット17は、回転軸11と一体化されたスリーブ13に軸受18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17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18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。
The
ブレーキキャリパ7には、アクチュエータ9がボルト等で固定される。アクチュエータ9は、電動モータ10によって駆動し、電動モータ10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8bを後側の制動ディスク1b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8bが後側の制動ディスク1bに押し付けられ、これに伴う反力の作用で、前側のブレーキパッド8aが前側の制動ディスク1aに向け移動する。その結果、詳細は後述するが、各制動ディスク1a、1bにはブレーキパッド8a、8bから押付け力が負荷され、これにより、各制動ディスク1a、1bは、互いに接近するように移動し、最も接近した状態で前後のブレーキパッド8a、8bで全体が強力に挟み込まれる。
An
図6A及び図6Bは、本発明の一実施形態である同期回転方式の減速装置による動作を説明するための模式図である。それらのうちで、図6Aは非制動時の状態を示し、図6Bは制動時の状態を示している。 6A and 6B are schematic diagrams for explaining the operation of the synchronous rotation speed reduction device according to the embodiment of the present invention. Among these, FIG. 6A shows a state during non-braking, and FIG. 6B shows a state during braking.
図6Aに示すように、非制動時は、摩擦ブレーキを作動させない状態にある。各制動ディスク1a、1bは、圧縮コイルばね21の弾性力によって互いに離間し、第1リング部材22a、22bと突き当たることにより、最も離間した状態にある。このとき、回転軸11と一体で磁石保持ディスク4が回転するのに伴い、各制動ディスク1a、1bは、磁石保持ディスク4で保持する永久磁石5との磁気吸引作用(制動ディスク1a、1bが磁性材料の場合)又は磁界の作用(制動ディスク1a、1bが非磁性材料の場合)により、磁石保持ディスク4と同期して回転する。このため、制動ディスク1a、1bと、磁石保持ディスク4における永久磁石5との間に相対的な回転速度差が生じないことから、制動力は発生しない。
As shown in FIG. 6A, the friction brake is not operated during non-braking. The
一方、制動時は、摩擦ブレーキを作動させる。すると、図6Bに示すように、ブレーキパッド8a、8bが一対の制動ディスク1a、1bの全体を挟み込むように移動し、各制動ディスク1a、1bにはブレーキパッド8a、8bから押付け力が負荷される。この押付け力により、各制動ディスク1a、1bは、圧縮コイルばね21の弾性力に抗しながら、互いに接近するように移動し、各々の第2リング部材23a、23bが互いに突き当たることにより、最も接近した状態になる。そして、各制動ディスク1a、1bにはブレーキパッド8a、8bからの押付け力が負荷され続けているので、制動ディスク1a、1bは全体がブレーキパッド8a、8bで強力に挟み込まれる。これにより、各制動ディスク1a、1bの回転が停止し、制動ディスク1a、1bが静止する。
On the other hand, during braking, the friction brake is operated. Then, as shown in FIG. 6B, the
磁石保持ディスク4が回転している際に制動ディスク1a、1bのみが静止すると、制動ディスク1a、1bと、磁石保持ディスク4における永久磁石5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1a、1bそれぞれの内面に渦電流が発生する。すると、各制動ディスク1a、1bの内面に生じた渦電流と永久磁石5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、回転する磁石保持ディスク4に回転方向と逆向きの制動力が発生し、磁石保持ディスク4を介して回転軸11の回転を減速させることができる。本実施形態では、渦電流が制動ディスク1a、1bの内面それぞれに発生するため、制動力が2面からもたらされ、制動効率を著しく向上させることもできる。このとき、各制動ディスク1a、1bは、内面に生じた渦電流により、発熱する。
When only the
このような制動の後、非制動に移行する際、摩擦ブレーキの作動を停止させる。これにより、図6Aに示すように、ブレーキパッド8a、8bが各制動ディスク1a、1bから離れる。すなわち、ブレーキパッド8a、8bから各制動ディスク1a、1bへの押付け力が除荷される。すると、各制動ディスク1a、1bは、圧縮コイルばね21の弾性力により、互いに離間するように移動し、第1リング部材22a、22bと突き当たることにより、最も離間した状態になる。そして、各制動ディスク1a、1bは、ブレーキパッド8a、8bから押付け力を受けていないので、再び、回転軸11と一体で回転する磁石保持ディスク4と同期して回転し始める。
After such braking, the operation of the friction brake is stopped when shifting to non-braking. As a result, as shown in FIG. 6A, the
このように、制動時には、各制動ディスク1a、1bが互いに接近した状態となり、磁石5と各制動ディスク1a、1bが近接した状態に確保されるため、効果的に制動力が生じる。その一方、制動後の非制動時には、各制動ディスク1a、1bが互いに離間した状態となり、磁石5と各制動ディスク1a、1bとの隙間が拡大するため、制動時に発熱した各制動ディスク1a、1bの発熱領域(内面)から磁石5への熱伝達量が低減する。これにより、非制動時に、磁石5の冷却が促進し、磁石5の温度上昇を効果的に抑制することができる。
Thus, during braking, the
ここで、本実施形態の減速装置による上記の動作を実現するにあたり、以下の条件を考慮する必要がある。 Here, in realizing the above-described operation by the speed reducer of the present embodiment, it is necessary to consider the following conditions.
図7は、本発明の一実施形態の減速装置による動作を実現する条件を説明するための模式図である。同図は、制動時の状態を示している。 FIG. 7 is a schematic diagram for explaining conditions for realizing the operation of the speed reducer according to the embodiment of the present invention. This figure shows a state during braking.
まず、非制動状態から摩擦ブレーキを作動させ、制動に移行する状況を考える。図7に示すように、各制動ディスク1a、1bは、ブレーキパッド8a、8bからの押付け力Fの負荷により、互いに接近し、Δxの距離を移動する。このとき、各制動ディスク1a、1bには、以下の力が作用している。
First, let us consider a situation where the friction brake is operated from the non-braking state to shift to braking. As shown in FIG. 7, the
・F:ブレーキパッドからの押付け力
・F1:(制動ディスクの回転停止に伴って発生する制動トルク)/{(ブレーキブレーキパッドと制動ディスク間の摩擦係数μ)×(回転軸の中心からブレーキパッド中心までの半径r)}
・F2:圧縮コイルばね(複数個全部)の弾性力(=ばね定数k×Δx)
・F3:永久磁石(複数個全部)による磁気吸引力(ただし、制動ディスクが磁性材料である場合のみ)
・F4:制動ディスクの内周部のブッシュと軸受の外輪との摺動抵抗(ただし、定位置に到達すると0になる)
F: Pressing force from the brake pad F1: (braking torque generated when the brake disk stops rotating) / {(coefficient of friction μ between the brake brake pad and the brake disk) × (brake pad from the center of the rotating shaft Radius to center r)}
F2: Elastic force (= spring constant k × Δx) of compression coil springs (all plural)
F3: Magnetic attraction force by permanent magnets (all multiple) (however, only when the brake disk is made of magnetic material)
F4: Sliding resistance between the bushing on the inner periphery of the brake disc and the outer ring of the bearing (however, it reaches 0 when it reaches a fixed position)
これらの力の間には、下記(1)式の条件が成立していなければならない。
F≧F1+F2−F3+F4 ・・・(1)
Between these forces, the condition of the following formula (1) must be satisfied.
F ≧ F1 + F2−F3 + F4 (1)
次に、制動状態から摩擦ブレーキの作動を停止させ、非制動に移行する状況を考える。このとき、各制動ディスク1a、1bには、ブレーキパッド8a、8bからの押付け力Fが除荷され、F=0となる。これに伴い、各制動ディスク1a、1bは、磁石保持ディスク4と同期して回転し始め、制動力が消失するため、F1=0となる。このため、各制動ディスク1a、1bに作用する力は、F2、F3及びF4のみとなる。
Next, a situation is considered in which the operation of the friction brake is stopped from the braking state and the state is shifted to non-braking. At this time, the pressing force F from the
各制動ディスク1a、1bが圧縮コイルばね21の弾性力F2を受けてΔxの距離を移動するようになるためには、下記(2)式の条件が成立していなければならない。
F2>(F3+F4) ・・・(2)
In order for each of the
F2> (F3 + F4) (2)
この(2)式の条件から、圧縮コイルばね21のばね定数kは、下記(3)式の条件を満たす必要がある。
k>{(F3+F4)/Δx} ・・・(3)
From the condition of the expression (2), the spring constant k of the
k> {(F3 + F4) / Δx} (3)
なお、制動ディスク1a、1bが非磁性材料である場合は、制動ディスク1a、1bに永久磁石5による磁気吸引力が作用しないので、上記(1)〜(3)式中でF3=0となる。
When the
その他本発明は上記の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。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
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。 The eddy current type speed reducer of the present invention is useful as an auxiliary brake for any vehicle.
1a、1b:制動ディスク、 4:磁石保持ディスク、 5:永久磁石、
7:ブレーキキャリパ、 8a、8b:ブレーキパッド、
9:電動式直動アクチュエータ、 10:電動モータ、
11:回転軸、 12:連結軸、 13:スリーブ、
15a、15b:軸受、 17:ブラケット、 18:軸受、
20a、20b:ブッシュ、 21:圧縮コイルばね、
22a、22b:第1リング部材、 23a、23b:第2リング部材、
24:カバー
1a, 1b: braking disk, 4: magnet holding disk, 5: permanent magnet,
7: Brake caliper, 8a, 8b: Brake pad,
9: Electric linear actuator 10: Electric motor
11: Rotating shaft, 12: Connection shaft, 13: Sleeve,
15a, 15b: bearing, 17: bracket, 18: bearing,
20a, 20b: bush, 21: compression coil spring,
22a, 22b: first ring member, 23a, 23b: second ring member,
24: Cover
Claims (6)
前記磁石保持ディスクの両面それぞれに対向して配置され、前記回転軸に対し軸回りに回転可能に且つ軸方向に沿って移動可能に支持された一対の制動ディスクと、
前記一対の制動ディスクを間に挟む一対のブレーキパッドを有し、車両の非回転部に固定されたブレーキキャリパと、
制動時に、前記ブレーキキャリパを駆動させ、前記一対のブレーキパッドを前記制動ディスクに向けて移動させて押し付け、前記制動ディスクを静止させるアクチュエータと、を備え、
前記制動ディスク同士は、弾性部材を介して連結され、互いに軸方向に沿って離間する方向に付勢されており、
前記制動ディスクは、制動時に、前記ブレーキパッドの移動に伴う押付け力が負荷されて前記弾性部材の弾性力に抗して互いに接近した状態となり、非制動時に、前記押付け力が除荷されて前記弾性部材の前記弾性力によって互いに離間した状態となる、渦電流式減速装置。 A magnet holding disk that holds a plurality of permanent magnets arranged with magnetic poles alternately different over the circumferential direction, and is fixed to the rotating shaft of the vehicle;
A pair of braking disks disposed opposite to both surfaces of the magnet holding disk and supported so as to be rotatable about the rotation axis and movable in the axial direction;
A brake caliper having a pair of brake pads sandwiched between the pair of braking discs and fixed to a non-rotating portion of the vehicle;
An actuator that drives the brake caliper at the time of braking, moves the pair of brake pads toward the braking disk, presses the brake caliper, and stops the braking disk;
The braking disks are connected via an elastic member, and are urged in directions away from each other along the axial direction,
The braking disk is subjected to a pressing force accompanying the movement of the brake pad during braking and approaches the elastic member against the elastic force of the elastic member, and the pressing force is unloaded during non-braking. An eddy current reduction device that is separated from each other by the elastic force of the elastic member.
前記弾性部材が圧縮コイルばねである、渦電流式減速装置。 The eddy current type speed reducer according to claim 1,
An eddy current type speed reducer, wherein the elastic member is a compression coil spring.
非制動時に前記各制動ディスクの離間した位置を制限する第1制限部材と、
制動時に前記各制動ディスクの接近した位置を制限する第2制限部材と、を備える、渦電流式減速装置。 The eddy current type speed reducer according to claim 1 or 2,
A first restricting member that restricts the spaced position of each of the braking disks during non-braking;
An eddy current reduction device comprising: a second restriction member that restricts a position where each of the braking disks approaches during braking.
前記第1制限部材は、前記各制動ディスクの外側に配置され、前記回転軸に固定された第1リング部材であり、前記各第1リング部材は、非制動時に前記各制動ディスクの外面の内周部に突き当たる、渦電流式減速装置。 The eddy current type reduction device according to claim 3,
The first restricting member is a first ring member that is disposed outside the brake disks and is fixed to the rotating shaft. The first ring members are arranged on the inner surfaces of the brake disks during non-braking. Eddy current type speed reducer that hits the periphery.
前記第2制限部材は、前記各制動ディスクの内面の外周部から突出する第2リング部材であり、前記各第2リング部材は、制動時に互いに突き当たる、渦電流式減速装置。 The eddy current type speed reducer according to claim 3 or 4,
The second limiting member is a second ring member that protrudes from an outer peripheral portion of an inner surface of each braking disk, and the second ring members abut against each other during braking.
前記制動ディスク同士の間の空間を外周側から包囲する伸縮可能なカバーを備える、渦電流式減速装置。 An eddy current type reduction gear according to any one of claims 1 to 5,
An eddy current reduction device comprising an extendable cover that surrounds the space between the brake disks from the outer peripheral side.
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