带电力产生功能的涡流式减速装置的制造方法
【专利摘要】带电力产生功能的涡流式减速装置包括制动鼓(1)、磁铁保持环(2)以及旋转开关机构。制动鼓(1)固定于旋转轴(10)。磁铁保持环(2)配置于制动鼓(1)的内侧，并以与制动鼓(1)的内周面相对的方式沿着圆周方向等间隔地保持永磁铁(3)。旋转开关机构包含开关板(4)，该开关板(4)在制动时切换成在磁铁(3)与制动鼓(1)之间产生磁路的状态，在非制动时切换成不产生磁路的状态。在制动鼓(1)的端面(1b)上沿着圆周方向等间隔地设有突起部(1c)。以与制动鼓(1)的端面(1b)的区域相对的方式，在车辆的非旋转部沿着圆周方向等间隔地设置有电力产生用线圈(8)。在制动时，磁铁(3)的圆周方向上的位置与电力产生用线圈(8)的圆周方向上的位置一致。
【专利说明】
带电力产生功能的涡流式减速装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种作为辅助制动器而搭载于卡车、公共汽车等车辆的涡流式减速装置。特别是，本发明涉及一种将车辆的旋转轴的旋转动能转换为制动力并且能够作为电力进行回收的带电力产生功能的涡流式减速装置。
【背景技术】
[0002]在涡流式减速装置(以下简称为“减速装置”)中，磁铁是必不可少的。磁铁用于产生引起制动力的磁场。减速装置大致分为使用永磁铁的方式和使用电磁铁的方式。通常，在任一方式的减速装置中，均包括固定于传动轴等旋转轴的制动构件。在制动时，在来自磁铁的磁场的作用下，在与磁铁相对的制动构件的表面上产生涡流。由此，对与旋转轴一体旋转的制动构件产生与旋转方向相反的朝向的制动力，而使旋转轴的旋转减速。根据制动构件的形状以及保持磁铁并与制动构件成对的磁铁保持构件的形状，减速装置被划分为鼓式和盘式。用于在制动与非制动之间切换的结构也多种多样。
[0003]近年，推进防止地球变暖，并且推进改善生活环境以及降低石油依存度。因此，不仅在乘用车等小型车辆中，在卡车、公共汽车等大型车辆中也正在普及利用电动马达获得推进用的动力的混合动力汽车(Hybrid electric vehicle:HEV)和电动汽车(ElectricvehiCle:EV)。通常，大型车辆安装有需要电力的多种电气设备。为了提供该电力，大型车辆搭载自发动机获得动力而进行发电的交流发电机等发电机。但是，在HEV和EV的大型车辆中，仅利用交流发电机等发电机提供电力的情况存在极限。这是因为，推进用电动马达明显地消耗电力。因此，对减速装置附加电力产生功能的有用性极高。
[0004]附加了电力产生功能的减速装置的以往技术如以下所述。
[0005]日本特开平7-143732号公报(专利文献I)、日本实开平5-48581号公报(专利文献2)、日本特开平10-12741号公报(专利文献3)以及日本特开2001-54276号公报(专利文献4)公开一种鼓式且电磁铁方式的带电力产生功能的减速装置。该减速装置包括:制动构件，其为圆筒状，固定于车辆的旋转轴;绕组线圈保持构件，其为圆筒状，与该制动构件呈同心状地配置于该制动构件的内侧；以及永磁铁保持构件，其与该绕组线圈保持构件呈同心状地配置于该绕组线圈保持构件的内侧。绕组线圈保持构件为强磁性材料，并固定于车辆的非旋转部。绕组线圈保持构件在外周面上沿着圆周方向保持多个励磁用线圈(包含铁芯)，在内周面上沿着圆周方向保持多个电力产生用线圈(包含铁芯)。永磁铁保持构件与制动构件为一体，并在外周面上沿着圆周方向保持多个永磁铁。
[0006]在专利文献I?4所公开的减速装置中，励磁用线圈通过供给电流而成为电磁铁，并在电磁铁与制动构件之间产生磁路。然后，随着制动构件与绕组线圈保持构件之间的相对旋转，来自电磁铁的磁场变动。由此，在制动构件的内周面上产生涡流，而引起制动力。另夕卜，在电力产生用线圈与永磁铁之间产生磁路。然后，随着永磁铁保持构件与绕组线圈保持构件之间的相对旋转，自永磁铁贯穿电力产生用线圈的磁场变动。由此，在电力产生用线圈中流动感应电流，而能够获得电力。
[0007]日本特开2011-182574号公报(专利文献5)公开一种鼓式或盘式且永磁铁方式的带电力产生功能的减速装置。以鼓式为例，该减速装置包括:制动构件，其为圆筒状，固定于车辆的旋转轴;磁铁保持构件，其与该制动构件呈同心状地配置于该制动构件的内侧;制动盘，其与该磁铁保持构件为一体；以及制动钳，其将制动盘夹在中间并固定于车辆的非旋转部。磁铁保持构件为强磁性材料，并以能够旋转的方式支承于车辆的旋转轴。磁铁保持构件与制动构件的内周面相对地沿着圆周方向保持多个永磁铁。在制动构件的内周面上，沿着圆周方向嵌入多个电力产生用线圈(包含铁芯)。
[0008]在专利文献5所公开的减速装置中，在非制动时，制动钳不工作。在该状态时，随着制动构件的旋转，在来自永磁铁的磁场的作用下，磁铁保持构件与制动构件同步旋转。于是，由于在制动构件与永磁铁之间不产生相对的旋转速度差，因此，来自永磁铁的磁场不会变动。由此，在制动构件的内周面上不会产生涡流，而不产生制动力。另外，贯穿电力产生用线圈的磁场也不变动。由此，不会在电力产生用线圈中流动感应电流，而不会产生电力。
[0009]另一方面，在制动时，使制动钳工作。由此，制动盘的旋转停止，由此，磁铁保持构件静止。于是，由于在制动构件与永磁铁之间产生相对的旋转速度差，因此，来自永磁铁的磁场变动。由此，在制动构件的内周面上产生涡流，而产生制动力。另外，贯穿电力产生用线圈的磁场也变动。由此，在电力产生用线圈中流动感应电流，而能够获得电力。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本特开平7-143732号公报
[0013]专利文献2:日本实开平5-48581号公报
[0014]专利文献3:日本特开平10-12741号公报
[0015]专利文献4:日本特开2001-54276号公报
[0016]专利文献5:日本特开2011-182574号公报
【发明内容】
[0017]发明要解决的问题
[0018]在所述专利文献I?4所公开的减速装置中，为了引起作为基本功能的制动力，需要设置电磁铁即励磁用线圈。此外，为了附加电力产生功能，不仅需要设置电力产生用线圈，还需要设置永磁铁。因此，部件个数增加。此外，始终在电力产生用线圈与永磁铁之间产生磁路。由此，在非制动时，随着永磁铁保持构件与绕组线圈保持构件之间的相对旋转，自永磁铁贯穿电力产生用线圈的磁场也变动。因此，按照弗莱明左手定则，对永磁铁保持构件作用旋转阻力。其结果，阻碍与永磁铁保持构件为一体的制动构件的顺畅的旋转，进而阻碍旋转轴的顺畅的旋转。
[0019]另一方面，在所述专利文献5所公开的减速装置中，将用于引起制动力的磁铁即永磁铁用于附加电力产生功能。因而，仅设置电力产生用线圈即可。另外，在非制动时，由于自永磁铁贯穿电力产生用线圈的磁场不变动，因此，不会阻碍制动构件的顺畅的旋转，进而不会阻碍旋转轴的顺畅的旋转。但是，由于在相对于车辆的非旋转部旋转的制动构件上设有电力产生用线圈，因此，需要对从电力产生用线圈中引出的电导线的电触点的构造进行设
i+o
[0020]本发明即是鉴于上述的问题而做成的，其目的在于提供一种具有下述特征的带电力产生功能的涡流式减速装置:
[0021 ].将部件个数的增加抑制到最小限度地附加电力产生功能；
[0022].在非制动时不阻碍旋转轴的顺畅的旋转；
[0023].将对从电力产生用线圈中引出的电导线的配置设为简单的构造。
[0024]用于解决问题的方案
[0025]本发明的实施方式提供一种带电力产生功能的涡流式减速装置，该带电力产生功能的涡流式减速装置包括制动构件、磁铁保持构件以及制动切换机构，另外，包括下述(I)或(2)的结构。
[0026]制动构件为圆筒状，固定于车辆的旋转轴。
[0027]磁铁保持构件为强磁性材料，配置于所述制动构件的内侧，并以与所述制动构件的内周面相对的方式沿着圆周方向等间隔地保持多个磁铁。
[0028]制动切换机构在制动时切换成在所述磁铁与所述制动构件之间产生磁路，在非制动时切换成不产生所述磁路的状态。
[0029](I)减速装置包括下述的结构:
[0030]在所述制动构件的轴线方向上的端面上沿着圆周方向等间隔地设有多个突起部；
[0031]以与所述制动构件的所述端面的设有所述突起部的区域相对的方式在所述车辆的非旋转部上沿着圆周方向等间隔地设置有多个电力产生用线圈；
[0032]在制动时，所述磁铁的圆周方向上的位置与所述电力产生用线圈的圆周方向上的位置一致。
[0033](2)减速装置包括下述的结构:
[0034]在所述制动构件的轴线方向上的端部沿着圆周方向等间隔地设有多个缺口部:
[0035]以自外周面侧与所述制动构件的所述端部的设有所述缺口部的区域相对的方式在所述车辆的非旋转部上沿着圆周方向等间隔地设置有多个电力产生用线圈:
[0036]在制动时，所述磁铁的圆周方向上的位置与所述电力产生用线圈的圆周方向上的位置一致。
[0037]上述(2)的减速装置优选的是设为如下结构:所述制动构件的设有所述缺口部的所述端部的外径小于除该端部以外的部分的外径。
[0038]在以上的减速装置中，优选的是，所述磁铁为永磁铁，所述永磁铁配置为磁极的朝向为径向且沿着圆周方向相邻的永磁铁彼此的磁极交替不同。
[0039]该减速装置能够采用下述的结构:
[0040]作为所述制动切换机构，在所述制动构件的内周面与所述永磁铁之间的间隙内，以与所述永磁铁的配置角度一致的方式沿着圆周方向等间隔地设有多个强磁性材料的开关板；
[0041]所述开关板构成为能够相对于所述磁铁保持构件相对地沿着圆周方向旋转，并在制动时维持为与所述永磁铁相重叠的状态，在非制动时维持为跨在彼此相邻的所述永磁铁之间的状态。
[0042]发明的效果
[0043]本发明的带电力产生功能的涡流式减速装置具有下述明显的效果:
[0044].能够将部件个数的增加抑制到最小限度地附加电力产生功能；
[0045].在非制动时不阻碍旋转轴的顺畅的旋转；
[0046].能够将对从电力产生用线圈中引出的电导线的配置设为简单的结构。
【附图说明】
[0047]图1是表示本发明的第I实施方式的带电力产生功能的涡流式减速装置的结构例的、沿轴线方向的纵剖视图。
[0048]图2A是表示第I实施方式的减速装置的制动时的一瞬间的状态的剖视图。
[0049]图2B是表示第I实施方式的减速装置的制动时的另一瞬间的状态的剖视图。
[0050]图2C是表示第I实施方式的减速装置的非制动时的一瞬间的状态的剖视图。
[0051]图3是将第I实施方式的减速装置局部放大了的立体图。
[0052]图4是表示本发明的第2实施方式的带电力产生功能的涡流式减速装置的结构例的、沿轴线方向的纵剖视图。
[0053]图5A是表示第2实施方式的减速装置的制动时的一瞬间的状态的剖视图。
[0054]图5B是表示第2实施方式的减速装置的制动时的另一瞬间的状态的剖视图。
[0055]图5C是表示第2实施方式的减速装置的非制动时的一瞬间的状态的剖视图。
[0056]图6是将第2实施方式的减速装置局部放大后的立体图。
[0057]图7是将在实施例1的制动试验中作为比较例使用的减速装置局部放大后的立体图。
[0058]图8是作为实施例1的试验结果而总结了制动力的特性的图。
[0059]图9是作为实施例1的试验结果而总结了感应电压的特性的图。
[0060]图10是作为实施例2的试验结果而总结了制动力的特性的图。
[0061]图11是作为实施例2的试验结果而总结了感应电压的特性的图。
【具体实施方式】
[0062]为了使用电力产生用线圈产生电力，必须使自磁铁贯穿电力产生用线圈的磁场变化。关于这一点，在以往的带电力产生功能的减速装置中，利用磁铁与电力产生用线圈之间的相对的旋转速度差。因此，使得上述的问题明显化。
[0063]于是，本发明人从不利用磁铁与电力产生用线圈之间的相对的旋转速度差的观点出发，研究了产生电力的方法。其结果得出:在以鼓式的减速装置为前提的情况下，对电力产生用线圈的设置位置进行设计，而且对圆筒状的制动构件(以下也称为“制动鼓”)的形状进行设计的方法是有效的。
[0064]在鼓式的减速装置中，对于将部件个数的增加抑制到最小限度地附加电力产生功能的情况，以下的结构是有效的。利用用于引起制动力的磁铁(永磁铁或电磁铁)，而不设置新的永磁铁，设置电力产生用线圈。另外，对于将从电力产生用线圈中引出的电导线的配置设为简单的结构并且在非制动时不阻碍旋转轴的顺畅的旋转的情况，以下的结构是有效的。在车辆的非旋转部固定电力产生用线圈，只要是在制动时，不仅在磁铁与制动鼓之间产生磁路，在磁铁与电力产生用线圈之间也产生磁路。
[0065]但是，仅通过在制动时在磁铁与电力产生用线圈之间产生磁路是不充分的。这是因为，若贯穿电力产生用线圈的磁场不变动，则不会产生电力。
[0066]对于该课题，以下的结构是有效的。在制动鼓的轴线方向上的端面设置突起部，以与制动鼓的端面的设有该突起部的区域相对的方式设置电力产生用线圈。利用该结构，在制动时，在制动鼓进行旋转时，使得来自原本为了产生制动力而使用的磁铁的磁场的一部分通过制动鼓的端面的突起部反复贯穿电力产生用线圈。即，在制动时，贯穿电力产生用线圈的磁场变动。
[0067]另外，以下的结构也是有效的。在制动鼓的轴线方向上的端部设置缺口部，以自外周面侧与制动鼓的设有该缺口部的端部(以下也称为“带缺口的端部”)的区域相对的方式设置有电力产生用线圈。利用该结构，在制动时，在制动鼓旋转时，使得来自原本为了产生制动力而使用的磁铁的磁场的一部分通过制动鼓的带缺口的端部而反复贯穿电力产生用线圈。即，在制动时，贯穿电力产生用线圈的磁场变动。
[0068]本发明即是鉴于上述的见解而完成的。以下，说明本发明的带电力产生功能的涡流式减速装置的优选的实施方式。
[0069]第丨实施方式
[0070]图1是表示本发明的第I实施方式的带电力产生功能的涡流式减速装置的结构例的、沿轴线方向的纵剖视图。图2A?图2C是将第I实施方式的减速装置的主要部位沿着与轴线方向垂直的方向剖切时的剖视图。在这些附图中，图2A和图2B分别表示制动时的不同的一瞬间的状态。图2C表示非制动时的一瞬间的状态。图3是将第I实施方式的减速装置局部放大了的立体图。在图2A?图2C中，为了容易理解装置结构，用虚线明示设于制动鼓I的端面Ib的突起部lc。另外，在图2A?图2C以及图3中，省略设于制动鼓I的外周面的散热片Ia(参照图1)的图示。
[0071]这些附图所示的第I实施方式的减速装置是鼓式且永磁铁方式的减速装置。该减速装置使用永磁铁3作为用于产生制动力的磁铁，制动与非制动之间的切换采用旋转开关机构。具体而言，如图1所示，第I实施方式的减速装置包括:制动鼓I，其为圆筒状;磁铁保持环2，其配设于该制动鼓I的内侧；以及开关板保持环5，其与该磁铁保持环2呈同心状且配置于制动鼓I与磁铁保持环2之间。
[0072]制动鼓I相当于施加制动力的制动构件。制动鼓I借助转子支承构件6固定于车辆的旋转轴10(例如:传动轴)，并与旋转轴10—体地旋转。在制动鼓I的外周设有散热片la。该散热片Ia起到对制动鼓I自身进行冷却的作用。
[0073]磁铁保持环2相当于与制动鼓1(制动构件)成对的磁铁保持构件。磁铁保持环2借助定子支承构件7被支承为能够以旋转轴10为中心旋转。定子支承构件7固定于车辆的非旋转部(例如:变速器罩)。在制动与非制动之间的切换时，磁铁保持环2利用未图示的气缸、电动传动装置等的工作而旋转。
[0074]磁铁保持环2的外周面与制动鼓I的成为制动面的内周面相对。在磁铁保持环2的外周面上，沿着圆周方向固定有多个永磁铁3 ο永磁铁3与制动鼓I的内周面相对，且磁极(N极、S极)的朝向为旋转轴1的径向。而且，永磁铁3以在圆周方向上相邻的永磁铁3彼此的磁极交替不同的方式等间隔配置(参照图2A?图2C)。磁铁保持环2的材质为强磁性材料。
[0075]开关板保持环5沿着圆周方向保持有多个在旋转开关机构中必需的强磁性材料的开关板4，该开关板保持环5固定于定子支承构件7。具体而言，开关板4以与永磁铁3的配置角度一致的方式沿着圆周方向等间隔地设于制动鼓I的内周面与永磁铁3之间的间隙。开关板4与永磁铁3单体为大致相同的尺寸。
[0076]在此，在制动鼓I的轴线方向上的两端面中的敞开的端面lb、即不存在用于支承制动鼓I的转子支承构件6的一侧的端面Ib上设有多个突起部lc。该突起部Ic用于显现电力产生功能。这些突起部Ic沿着圆周方向等间隔配置。如图2A?图2C所示，突起部Ic的配置与永磁铁3的配置角度相一致。
[0077]包含突起部Ic在内的制动鼓I的材质为碳钢、铸铁等强磁性材料。更优选的是，将这样的材料用作制动鼓I的母材，而内周面的表层部为铜、铜合金等导电性良好的材料。这是为了进一步提尚制动效率。
[0078]另外，以与制动鼓I的端面Ib的设有突起部Ic的区域相对的方式设置有多个电力产生用线圈8。这些电力产生用线圈8沿着以旋转轴10为中心的圆周方向等间隔配置。电力产生用线圈8的配置与永磁铁3的配置角度相一致。
[0079]各电力产生用线圈8是将铜线等导电率较高的电导线多重缠绕于铁芯而成的绕组线圈。这些电力产生用线圈8固着于强磁性材料的线圈支承构件9，并借助该线圈支承构件9固定于车辆的非旋转部(例如:变速器罩)。电力产生用线圈8的电导线从减速装置中被引出，并经过控制电路与搭载于车辆的蓄电池相连接。
[0080]以下，说明这样的结构的第I实施方式的带电力产生功能的减速装置的动作。在非制动时，如图2C所示，各开关板4维持为跨在彼此相邻的永磁铁3之间的状态。
[0081 ]该情况下，如图2C中的实线箭头所示，来自永磁铁3的磁通(磁场)未到达制动鼓I。具体而言，来自永磁铁3的磁通在通过了开关板4之后，到达相邻的永磁铁3，并通过磁铁保持环2返回。也就是说，在永磁铁3与制动鼓I之间未产生磁路。
[0082]在该非制动时的状态下，由于不存在到达制动鼓I的磁场，因此，不会在制动鼓I的内周面上产生涡流，而不产生制动力。另外，由于不存在到达制动鼓I的磁场，因此，当然也不存在自制动鼓I的端面Ib的突起部Ic泄漏的磁场。于是，由于也不存在到达电力产生用线圈8的磁场，因此，不会在电力产生用线圈8产生感应电流，不产生电力。
[0083 ]另一方面，在制动时，如图2A和图2B所示，使磁铁保持环2旋转与永磁铁3的以旋转轴10为中心的配置角度的一半相对应的量。由此，各开关板4维持为与各永磁铁3相重叠的状态。在该状态下，永磁铁3的圆周方向上的位置与电力产生用线圈8的圆周方向上的位置一 Sc ο
[0084]该情况下，如图2A和图2B中的实线箭头所示，来自永磁铁3的磁通在贯穿与其相对的开关板4并到达了制动鼓I之后，贯穿相邻的开关板4并到达与该相邻的开关板4相对的永磁铁3，并通过磁铁保持环2返回。也就是说，在永磁铁3与制动鼓I之间产生磁路。
[0085]在该制动时的状态下，在永磁铁3与制动鼓I之间产生磁路，并且，在永磁铁3与制动鼓I之间产生有相对的旋转速度差。因此，制动鼓I的内周面的磁场变动。通过该磁场的变动，在制动鼓I的内周面上产生涡流。根据基于该涡流与来自永磁铁3的磁通密度之间的相互作用的弗莱明左手定则，对与旋转轴10—体旋转的制动鼓I产生与旋转方向相反的朝向的制动力(参照图2A和图2B中的全黑箭头)。
[0086]在此，在制动时，永磁铁3和电力产生用线圈8以在圆周方向上的位置一致的状态静止，相对于此，制动鼓I进行旋转。因此，设于制动鼓I的端面Ib的突起部Ic交替处于位于与电力产生用线圈8相对的位置的状态(参照图2A和图3)和位于彼此相邻的电力产生用线圈8之间的位置的状态(参照图2B)。
[0087]在突起部Ic位于与电力产生用线圈8相对的位置时，自永磁铁3到达了制动鼓I的磁通的一部分在突起部Ic集中，并自突起部Ic朝向电力产生用线圈8泄漏，而到达电力产生用线圈8(参照图3中的空白箭头)。该到达了电力产生用线圈8的磁通在贯穿电力产生用线圈8并到达了线圈支承构件9之后，贯穿相邻的电力产生用线圈8并通过与其相对的突起部Ic而返回制动鼓1(参照图3中的阴影箭头)。也就是说，隔着制动鼓I，在永磁铁3与电力产生用线圈8之间也产生磁路。
[0088]相对于此，如图2B所示，在突起部Ic位于彼此相邻的电力产生用线圈8之间的位置时，突起部Ic和电力产生用线圈8未相对。因此，自永磁铁3到达了制动鼓I的磁通不会自突起部Ic泄漏，即使泄漏，泄漏量也较少。也就是说，永磁铁3与电力产生用线圈8之间的磁路被切断。
[0089]这样，在制动时，磁通通过制动鼓I的端面Ib的突起部Ic而反复贯穿电力产生用线圈8，贯穿电力产生用线圈8的磁场变动。由此，在电力产生用线圈8中流动因电磁感应而产生的感应电流，从而能够获得电力。
[0090]这样，根据第I实施方式的带电力产生功能的减速装置，在制动时，能够在制动鼓I的内周面上始终产生涡流，而能够稳定地确保制动力。与此同时，能够使电力产生用线圈8产生感应电流，而能够产生电力。电力产生用线圈8所产生的感应电流通过从减速装置中引出的电导线被回收，并能够作为电力存储在蓄电池中。回收到蓄电池中的电力能够用作安装于大型车辆的各种电气设备的动力源。在HEV和EV的大型车辆的情况下，回收到蓄电池中的电力还能够用作推进用电动马达的动力源。
[0091]另外，在第I实施方式的带电力产生功能的减速装置中，不用为了附加电力产生功能而设置新的永磁铁。即，利用用于产生作为基本功能的制动力的磁铁(永磁铁3)，仅设置电力产生用线圈8即可。因此，能够将部件个数的增加抑制到最小限度。
[0092]另外，由于电力产生用线圈8固定于车辆的非旋转部，因此，从电力产生用线圈8中引出的电导线的配置的构造变得简单。另外，由于永磁铁3与制动鼓I之间的磁路的产生以及永磁铁3与电力产生用线圈8之间的磁路的产生限定于制动时，因此，不会在非制动时妨碍旋转轴1的顺畅的旋转。
[0093]电力产生用线圈8与制动鼓I的突起部Ic之间的间隙越小则越优选，但在实用上为Imm?2mm左右。这是因为，若该间隙过小，则可能导致电力产生用线圈8和突起部Ic不经意地接触而破损。另一方面是因为，若该间隙过大，则在制动时不会有效地在永磁铁3与电力产生用线圈8之间产生磁路。
[0094]另外，优选的是，制动鼓I的突起部Ic单体的沿着圆周方向的宽度设为与电力产生用线圈8单体的宽度大致相同。这是为了有效地产生通过突起部Ic而贯穿电力产生用线圈8的磁通的变动。
[0095]另外，优选的是，制动鼓I的突起部Ic单体的突出高度设为5_?1mm左右。这是因为，若该突出高度过低，则不会有效地产生通过突起部Ic而贯穿电力产生用线圈8的磁通的变动。另一方面是因为，若该突出高度过高，则在制动时不会有效地在永磁铁3与电力产生用线圈8之间产生磁路。
[0096]突起Ic单体的形状没有特殊限定，但优选是将矩形的平面组合而成的大致长方体形状。
[0097]第2实施方式
[0098]图4是表示本发明的第2实施方式的带电力产生功能的涡流式减速装置的结构例的、沿轴线方向的纵剖视图。图5A?图5C是将第2实施方式的减速装置的主要部位沿着与轴线方向垂直的方向剖切时的剖视图。在这些附图中，图5A和图5B表示制动时的分别不同的一瞬间的状态。图5C表示非制动时的一瞬间的状态。图6是将第2实施方式的减速装置局部放大了的立体图。这些附图所示的第2实施方式的减速装置以所述第I实施方式的减速装置的结构为基本，但是，电力产生用线圈的设置位置以及制动鼓的形状与所述第I实施方式不同。
[0099]具体而言，在制动鼓I的轴线方向上的两端部中的敞开的端部ld、即不存在用于支承制动鼓I的转子支承构件6的一侧的端部Id设有多个缺口部le。该缺口部Ie用于显现电力产生功能。这些缺口部Ie沿着圆周方向等间隔配置。如图5A?图5C所示，缺口部Ie的配置与永磁铁3的配置角度相一致。
[0100]另外，以自外周面侧与制动鼓I的带缺口的端部Id的区域相对的方式设置有多个电力产生用线圈8。这些电力产生用线圈8沿着以旋转轴10为中心的圆周方向等间隔配置。如图5A?图5C以及图6所示，电力产生用线圈8的配置与永磁铁3的配置角度相一致。
[0101]另外，在第2实施方式的减速装置中，制动鼓I的带缺口的端部Id的外径小于除该端部Id以外的部分的外径。也就是说，制动鼓I的带缺口的端部Id的外周面下降一个台阶而形成有凹形的空间，上述的电力产生用线圈8收纳在该凹形空间内。该方式在即使设置有电力产生用线圈8也能够抑制装置整体的大型化这方面是有用的。
[0102]以下，说明这样的结构的第2实施方式的带电力产生功能的减速装置的动作。在非制动时，如图5C所示，与所述第I实施方式相同，各开关板4维持为跨在彼此相邻的永磁铁3之间的状态。该情况下，在永磁铁3与制动鼓I之间未产生磁路，因此，不产生制动力，也不产生电力。此时，制动鼓I的除带缺口的端部Id以外的部分的状态与所述图2C所示的状态(只是不存在突起部Ic)相同。
[0103]另一方面，在制动时，如图5A和图5B所示，与所述第I实施方式相同地，使磁铁保持环2旋转。由此，各开关板4维持为与各永磁铁3相重叠的状态，永磁铁3的圆周方向上的位置和电力产生用线圈8的圆周方向上的位置一致。此时，制动鼓I的除带缺口的端部Id以外的部分的状态与所述图2A和图2B所示的状态(只是不存在突起部Ic)相同。
[0104]该情况下，在制动鼓I的除带缺口的端部Id以外的部分中，与所述第I实施方式相同地，如所述图2A和图2B中的实线箭头所示，来自永磁铁3的磁通在贯穿与其相对的开关板4并到达了制动鼓I之后，贯穿相邻的开关板4并到达与该相邻的开关板4相对的永磁铁3，并通过磁铁保持环2返回。也就是说，在永磁铁3与制动鼓I之间产生磁路。
[0105]在该制动时的状态下，永磁铁3与制动鼓I之间产生磁路，并且，在永磁铁3与制动鼓I之间产生相对的旋转速度差。因此，制动鼓I的内周面处的磁场变动。通过该磁场的变动，在制动鼓I的内周面上产生涡流。根据基于涡流与来自永磁铁3的磁通密度之间的相互作用的弗莱明左手定则，对与旋转轴10—体旋转的制动鼓I产生与旋转方向相反的朝向的制动力(参照所述图2A和图2B中的全黑箭头)。
[0106]但是，在第2实施方式的减速装置的情况下，在制动鼓I的带缺口的端部Id的区域内，由于存在缺口部le，因此，涡流的产生区域较小。因此，相比于第I实施方式的减速装置，制动力下降。
[0107]在此，在制动时，永磁铁3和电力产生用线圈8以在圆周方向上的位置一致的状态静止，相对于此，制动鼓I旋转。因此，制动鼓I的端部Id(在缺口部Ie的形成中残留的凸部分)交替处于位于与电力产生用线圈8相对的位置的状态(参照图5A)和位于彼此相邻的电力产生用线圈8之间的位置的状态(参照图5B和图6)。
[0108]在制动鼓I的端部Id的区域内，如图5A所示，在端部Id位于与电力产生用线圈8相对的位置时，自永磁铁3贯穿开关板4的磁通进一步贯穿端部ld，并到达电力产生用线圈8。该到达了电力产生用线圈8的磁通在贯穿电力产生用线圈8并到达了线圈支承构件9之后，贯穿相邻的电力产生用线圈8并贯穿与其相对的端部ld，而进一步贯穿开关板4并返回与其相对的永磁铁3 ο也就是说，在永磁铁3与电力产生用线圈8之间也产生磁路。
[0109]相对于此，如图5B所示，在端部Id位于彼此相邻的电力产生用线圈8之间的位置时、即缺口部Ie位于与电力产生用线圈8相对的位置时，端部Id和电力产生用线圈8不相对。因此，永磁铁3与电力产生用线圈8之间的磁路被切断。
[0110]这样，在制动时，磁通通过制动鼓I的带缺口的端部Id而反复贯穿电力产生用线圈8，而使贯穿电力产生用线圈8的磁场变动。由此，在电力产生用线圈8中流动因电磁感应而产生的感应电流，而能够获得电力。
[0111]因而，第2实施方式的带电力产生功能的减速装置也能够获得与所述第I实施方式相同的效果。
[0112]电力产生用线圈8与制动鼓I的带缺口的端部Id之间的间隙越小则越优选，但在实用上优选为Imm?2mm左右。这是因为，若该间隙过小，则可能导致电力产生用线圈8和带缺口的端部Id不经意地接触而破损。另一方面是因为，若该间隙过大，则在制动时，不会有效地在永磁铁3与电力产生用线圈8之间产生磁路。
[0113]另外，优选的是，制动鼓I的端部Id(在缺口部Ie的形成中残留的凸部分)单体的沿着圆周方向的宽度与电力产生用线圈8单体的宽度大致相同。这是为了有效地产生通过制动鼓I的端部Id并贯穿电力产生用线圈8的磁通的变动。
[0114]另外，优选的是，制动鼓I的带缺口的端部Id的沿径向的厚度为3mm?1mm左右。这是因为，若该厚度过薄，则不会有效地产生通过端部Id并贯穿电力产生用线圈8的磁通的变动。另一方面是因为，若该厚度过厚，则在制动时，不会有效地在永磁铁3与电力产生用线圈8之间产生磁路。
[0115]带缺口的端部Id单体的形状没有特殊限定，但优选为将矩形的平面组合而成的大致长方体形状。
[0116]此外，本发明并不限定于上述的实施方式，在不偏离本发明的主旨的范围内，能够进行各种变更。例如，在上述的实施方式中，为了利用旋转开关机构在制动与非制动之间切换，为使磁铁保持环2相对于开关板4旋转的结构，但只要是开关板4和磁铁保持环2相对旋转，也可以设定为使开关板4旋转的结构。
[0117]另外，在上述的实施方式中，作为用于产生制动力还产生电力的磁铁，使用了永磁铁，但还能够将该永磁铁替换为成为电磁铁的励磁用线圈(包含铁芯)。也就是说，本发明还能够应用于鼓式且电磁铁方式的减速装置。在电磁铁方式的减速装置的情况下，制动与非制动之间的切换不需要旋转开关机构。该情况下，形成为如下结构:包含开关板4而去除开关板保持环5，并将磁铁保持环2固定于定子支承构件7。这是因为，制动与非制动之间的切换能够通过电流相对于励磁用线圈的供给和非供给来进行。
[0118]实施例
[0119]为了确认本发明的效果，实施了下述的实施例1、2的制动试验。
[0120]实施例1
[0121]在实施例1中，以所述图1、图2A?图2C以及图3所示的第I实施方式的减速装置的结构为前提。即，以在制动鼓的端面设有突起部且与该端面的区域相对地设置有电力产生用线圈的结构为前提。突起部的高度设为约2mm。作为电力产生用线圈，使用在铁芯上缠绕了十匝电导线而成的绕组线圈，设置32个该绕组线圈并将它们串联地连接起来。该电导线的电阻值设为约0.37 Ω。
[0122]作为本发明例，使用这样的结构的制动装置实施制动试验，测量了制动力和感应电压。这些测量在旋转轴的转速为3600rpm、2400rpm、1800rpm、1200rpm、600rpm以及Orpm的时刻进行。
[0123]另外，为了调查附加电力产生功能对制动力产生的影响，作为比较例，如图7所示，使用在制动鼓I的端面Ib未设置突起部也未设有电力产生用线圈的制动装置。然后，与上述相同地实施制动试验，并测量了制动力。
[0124]根据这些测量结果评价了制动力和产生电力。关于制动力，在比较例的制动试验中，将旋转轴的转速为3600rpm时的制动力(620Nm)设为基准的“I”，并利用相对于该基准的比率进行了评价。另外，关于产生电力，在本发明例的制动试验中，将旋转轴的转速为3600rpm时的感应电压(1V)设为基准的“I”，并利用相对于该基准的比率进行评价。
[0125]图8是作为实施例1的试验结果而总结了制动力的特性的图。图9是作为实施例1的试验结果而总结了感应电压的特性的图。如图8所示，可知:制动力在本发明例(第I实施方式)的减速装置和比较例的减速装置中大致相同。由此，可以说，第I实施方式的减速装置能够确保与未附加有电力产生功能的制动装置相同程度的制动力。另外，如图9所示，可知:本发明例(第I实施方式)的减速装置能够有效地产生电力。
[0126]实施例2
[0127]在实施例2中，以所述图4、图5A?图5C以及图6所示的第2实施方式的减速装置的结构为前提。即，以在制动鼓的端部设有缺口部且自外周面侧与该带缺口的端部的区域相对地设置有电力产生用线圈的结构为前提。
[0128]缺口部的深度以将制动鼓的轴线方向上的全长设为100%的比率变更为三个水平(本发明例I?3)。具体而言，缺口部的深度在本发明例I中设为约15.6%，本发明例2中设为约21.4%，在本发明例3中设为约27.2%。作为电力产生用线圈，使用在与本发明例I?3各自的缺口部的深度相对应的大小的铁芯上缠绕十匝电导线而成的绕组线圈，设置32个该绕组线圈并将它们串联连接起来。该电导线的电阻值在本发明例I中设为约0.31 Ω，在本发明例2中设为约0.38Ω，在本发明例3中设为约0.44Ω。
[0129]使用这样的结构的制动装置并实施制动试验，测量了制动力和感应电压。这些测量与所述实施例1时相同，在旋转轴的转速为3600rpm、2400rpm、1800rpm、1200rpm、600rpm以及Orpm的时刻进行。
[0130]根据这些测量结果评价了制动力和产生电力。关于制动力，与所述实施例1时相同，在该比较例的制动试验中，将旋转轴的转速为3600rpm时的制动力(620Nm)设为基准的“I”，并利用相对于该基准的比率进行了评价。另外，关于产生电力，在所述实施例1中的本发明例的制动试验中，将旋转轴的转速为3600rpm时的感应电压(1V)设为基准的“I”，并利用相对于该基准的比率进行了评价。
[0131]图10是作为实施例2的试验结果而总结了制动力的特性的图。如图10所示，可知:本发明例I?3(第2实施方式)的减速装置的制动力相比于比较例的减速装置虽然有略微下降，但仍为相同程度。因此，可以说，第2实施方式的减速装置能够确保与未附加有电力产生功能的制动装置相同程度的制动力。另外，制动力的下降与设于制动鼓的端部的缺口部的深度相对应。
[0132]图11是作为实施例2的试验结果而总结了感应电压的特性的图。如图11所示，可知:关于本发明例I?3(第2实施方式)的减速装置的感应电压制动力，相比于所述实施例1中的本发明例的减速装置，设于制动鼓的端部的缺口部的深度较浅的情况(本发明例I)下感应电压制动力较小，缺口部的深度较深的情况(本发明例2、3)下感应电压制动力较大。由此，可以说，第2实施方式的减速装置根据缺口部的深度能够比第I实施方式更有效地产生电力。
[0133]产业上的可利用性
[0134]本发明的带电力产生功能的涡流式减速装置作为包含HEV和EV在内的所有的车辆的辅助制动器极为有用。
[0135]附图标记说明
[0136]1、制动鼓；Ia、散热片；Ib、端面；Ic、突起部；Id、端部；Ie、缺口部;2、磁铁保持环；
3、永磁铁;4、开关板;5、开关板保持环;6、转子支承构件;7、定子支承构件;8、电力产生用线圈;9、线圈支承构件;10、旋转轴。
【主权项】
1.一种带电力产生功能的涡流式减速装置，其中， 该带电力产生功能的涡流式减速装置包括: 制动构件，其为圆筒状，固定于车辆的旋转轴； 磁铁保持构件，其为强磁性材料的磁铁保持构件，配置于所述制动构件的内侧，该磁铁保持构件以与所述制动构件的内周面相对的方式沿着圆周方向等间隔地保持多个磁铁；以及 制动切换机构，其在制动时切换成在所述磁铁与所述制动构件之间产生磁路的状态，在非制动时切换成不产生所述磁路的状态， 在所述制动构件的轴线方向上的端面上沿着圆周方向等间隔地设有多个突起部，以与所述制动构件的所述端面的设有所述突起部的区域相对的方式在所述车辆的非旋转部上沿着圆周方向等间隔地设置有多个电力产生用线圈， 在制动时，所述磁铁的圆周方向上的位置与所述电力产生用线圈的圆周方向上的位置一 Sc ο2.—种带电力产生功能的涡流式减速装置，其中， 该带电力产生功能的涡流式减速装置包括: 制动构件，其为圆筒状，固定于车辆的旋转轴； 磁铁保持构件，其为强磁性材料的磁铁保持构件，配置于所述制动构件的内侧，该磁铁保持构件以与所述制动构件的内周面相对的方式沿着圆周方向等间隔地保持多个磁铁；以及 制动切换机构，其在制动时切换成在所述磁铁与所述制动构件之间产生磁路的状态，在非制动时切换成不产生所述磁路的状态， 在所述制动构件的轴线方向上的端部沿着圆周方向等间隔地设有多个缺口部， 以自外周面侧与所述制动构件的所述端部的设有所述缺口部的区域相对的方式在所述车辆的非旋转部上沿着圆周方向等间隔地设置有多个电力产生用线圈， 在制动时，所述磁铁的圆周方向上的位置与所述电力产生用线圈的圆周方向上的位置一 Sc ο3.根据权利要求2所述的带电力产生功能的涡流式减速装置，其中， 所述制动构件的设有所述缺口部的所述端部的外径小于除该端部以外的部分的外径。4.根据权利要求1?3中任一项所述的带电力产生功能的涡流式减速装置，其中， 所述磁铁为永磁铁， 所述永磁铁配置为磁极的朝向为径向且沿着圆周方向相邻的永磁铁彼此的磁极交替不同。5.根据权利要求4所述的带电力产生功能的涡流式减速装置，其中，作为所述制动切换机构，在所述制动构件的内周面与所述永磁铁之间的间隙内，以与所述永磁铁的配置角度一致的方式沿着圆周方向等间隔地设有多个强磁性材料的开关板，所述开关板构成为能够相对于所述磁铁保持构件相对地沿着圆周方向旋转，且在制动时维持为与所述永磁铁相重叠的状态，在非制动时维持为跨在彼此相邻的所述永磁铁之间的状态。
【文档编号】H02K49/02GK105993119SQ201580008485
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月5日
【发明人】今西宪治, 山口博行, 楞川祥太郎, 藤田卓也, 野上裕
【申请人】新日铁住金株式会社