JP2004060809A

JP2004060809A - 回転遮断装置

Info

Publication number: JP2004060809A
Application number: JP2002221594A
Authority: JP
Inventors: Takahide Saito; 齋藤　隆英
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】永久磁石１５を含むアプリケーション全体を大型化することなく、大きなブレーキ容量の信頼性の高い、コンパクトな回転遮断装置を得る。
【解決手段】外輪１０と入力軸２の対向面の一方に円筒面８を、他方にその円筒面８との間で楔空間を形成する複数のカム面３を形成し、その対向面間に設けた保持器５のポケットに、外輪１０と入力軸２の係合子であるローラ４を組み込み、保持器５に対して回転不能かつ軸方向に移動可能なアーマチュア７を設け、このアーマチュア７を永久磁石１５と電磁コイル１２の磁束制御により、フィールドコア１３に対して吸着・解除を行い、アーマチュア７をフィールドコア１３に吸着させることにより、アーマチュア７とフィールドコア１３との間で摩擦力を生じさせ、この摩擦力によって保持器５を回動させてローラ４を楔空間に押し込み、外輪１０と入力軸２とを締結するようにした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁コイルと永久磁石の磁束制御により、動力伝達経路上の動力の遮断を行う回転遮断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、動力伝達経路上において、動力の遮断を行う回転遮断装置として、無励磁作動型電磁ブレーキと総称されるものがある。
【０００３】
この無励磁作動型電磁ブレーキは、図４（ａ）に示すように、電磁コイル２１に通電しない状態（無励磁状態）で、電磁コイル２１の前面に配置された永久磁石２２の磁束２３によりアーマチュア２４を吸着して制動力が発生し、電磁コイル２１に通電した状態（励磁状態）では、図４（ｂ）に示すように、電磁コイル２１前面の永久磁石２２の磁束２３が電磁コイル２１の磁束２５により相殺され、励磁電流が一定以上に達すると、アーマチュア２４とマグネットアッセンブリ２６間の吸引力が消滅し、オートギャップ装置によりアーマチュア２４が開放され、制動力が作用しない状態、即ち、ブレーキが開放された状態となる。
【０００４】
このように、無励磁作動型電磁ブレーキは、通電オフ時（無励磁時）に永久磁石の力でブレーキが作用し、通電オンで電磁コイル２１の磁束２５が永久磁石２２の磁束２３を打ち消してブレーキを開放することができるため、無励磁時の保持ブレーキや停電時等の安全ブレーキに最適であり、電動車椅子の安全装置等に採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような無励磁作動型電磁ブレーキの制動力の大きさは、永久磁石２２の吸引力によるアーマチュア２４とマグネットアッセンブリ２６との接触面の摩擦力に依存する。
【０００６】
したがって、作動の信頼性をより向上させ、大きな制動力を得るためには、半径方向にサイズアップしてアーマチュア２４とマグネットアッセンブリ２６との間の接触面を大きくし、より大きな吸引力を発生し得る永久磁石を使用しなければならないという問題があった。
【０００７】
そこで、この発明は、電磁コイルと永久磁石の磁束制御により、動力伝達経路上の動力の遮断を行う回転遮断装置において、永久磁石を含むアプリケーション全体を大型化することなく、大きなブレーキ容量の信頼性の高い、コンパクトな回転遮断装置を得ようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために、外輪と入力軸の対向面の一方に円筒面を、他方にその円筒面との間で楔空間を形成する複数のカム面を形成し、その対向面間に設けた保持器のポケットに、外輪と入力軸の係合子であるローラを組み込み、保持器に対して回転不能かつ軸方向に移動可能なアーマチュアを設け、このアーマチュアを永久磁石と電磁コイルの磁束制御により、電磁コイルを収容するフィールドコアに対する吸着・解除を行い、アーマチュアをフィールドコアに吸着させることにより、アーマチュアとフィールドコアとの間で摩擦力を生じさせ、この摩擦力によって保持器を回動させてローラを楔空間に押し込み、外輪と入力軸とを締結するようにしたものである。
【０００９】
このように、外輪と入力軸の締結を、入力軸と外輪との間の楔空間に押し込まれるローラにより行うと、締結力の大きさは永久磁石の吸引力の大きさに依存しない。
【００１０】
したがって、永久磁石によってアーマチュアとフィールドコアとの間で生じさせる摩擦力の大きさは、ローラの保持器を楔空間に押し込む方向に回転させるだけの大きさでよいので、アプリケーション全体の軽量コンパクト化が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。
図１は、モータ１に、係合子としてローラ４を採用したブレーキユニット２０を設置した実施例であり、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面をそれぞれ示している。
【００１２】
モータ１の軸２の外周には、軸受１１を介して外輪１０が回動自在に設置されている。
【００１３】
上記外輪１０の内径面は、円筒面８に形成され、これに対応するよう軸２に設けた大径部の外径面は、所定の間隔をおいて複数の平坦なカム面３に形成されている。各カム面３は、外輪１０の円筒面８との間で円周方向の両側が狭幅になる楔状空間を形成している。前記軸２の大径部の外径面と外輪１０の円筒面８の間には、軸２に回転自在に支持された保持器５が収容されている。この保持器５には、周方向にカム面３と同じ数のポケットが形成され、その各ポケットに係合子としてのローラ４が組み込まれている。ローラ４は、軸２の各カム面３に対してそれぞれ１個ずつ組み込まれており、保持器５によって周方向に所定量移動すると、カム面３と円筒面８の間の楔空間に噛み込み、外輪１０と軸２が一体化するようになっている。
【００１４】
上記保持器５と軸２の間には、保持器５を、ローラ４が楔空間に噛み込まない中立位置に弾性的に保持するスイッチばね６が設けられ、このスイッチばね６により、軸２と外輪１０は締結されず、空転が可能な状態となる。
【００１５】
軸２と外輪１０の間には、電磁コイル１２が組み込まれている。この電磁コイル１２は、外輪１０の端部から一部が外側に突出する固定部９に嵌合固定されたフィールドコア１３内に収容されている。
【００１６】
フィールドコア１３の内側面には、フィールドコア１３に対して隙間を空けて対向し、保持器５に対して回転不能で、かつ軸方向に移動可能に係合するアーマチュア７を設けている。
上記フィールドコア１３の背面側、即ち、アーマチュア７と対向する面と反対側の面には、永久磁石１５が一体に取り付けられ、電磁コイル１２に電流を印加しない状態で、図３（ａ）に示すように、永久磁石１５の磁束１７により、アーマチュア７がフィールドコア１３の端面に吸着し、アーマチュア７とフィールドコア１３の端面間に摩擦力が発生し、この摩擦力がスイッチばね６の弾性保持力に打ち勝つと、保持器５がアーマチュア７と共に回転し、ローラ４がカム面３と円筒面８の間の楔空間に噛み込み、外輪１０と軸２が一体的に結合する。このとき、外輪１０に静止部材を固定していれば、軸２は外輪１０の静止部材によりブレーキがかかることになる。
【００１７】
一方、電磁コイル１２に対し、上記永久磁石１５の磁束１７を打ち消す方向の電流を印加すると、図１、図３（ｂ）に示すように、電磁コイル１２の磁束１８と永久磁石１５の磁束１７とが打ち消し合い、フィールドコア１３とアーマチュア７との間の吸着が解除され、スイッチばね６の弾性保持力により、ローラ４がカム面３と円筒面８の間の楔空間に噛み込まない中立位置に保持器５とともに戻り、軸２は外輪１０によってブレーキをかけられることなく回転する。電磁コイル１２に電流を印加して、フィールドコア１３とアーマチュア７との間の吸着力を解除した際に、アーマチュア７がフィールドコア１３の端面から離れるように、アーマチュア７と入力軸２との間には、波ばね１９を設けている。
【００１８】
また、アーマチュア７に伝達される上記永久磁石１５の磁束１７と電磁コイル１２の磁束１８が、外輪１０もしくは電磁コイル１２の内径側に位置する軸受１１に漏れないようにするために、外輪１０に、半径方向孔１６を設け、電磁コイル１２の内側に、アルミ合金や銅等の非磁性材からなるスリーブ１４を設けている。
【００１９】
【発明の効果】
この発明によれば、以上のように、アーマチュアとフィールドコアとの間で摩擦力を生じさせ、この摩擦力によって保持器を回動させてローラを楔空間に押し込み、外輪と入力軸とを締結するようにしたので、アーマチュアとフィールドコアとの間で生じさせる摩擦力は、ローラの保持器を楔空間に押し込む方向に回転させるだけの大きさでよく、アプリケーション全体の軽量コンパクト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る回転遮断装置の実施形態の全体を示す部分縦断正面図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａの縦断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂの縦断面図である。
【図３】（ａ）は電磁コイルに電流を印加しない場合におけるアーマチュアの作動状態を示す部分断面図、（ｂ）は電磁コイルに電流を印加した場合におけるアーマチュアの作動状態を示す部分断面図である。
【図４】（ａ）は従来の無励磁作動型電磁ブレーキのブレーキ作動状態を示す部分断面図、（ｂ）は従来の無励磁作動型電磁ブレーキのブレーキ解除状態を示す部分断面である。
【符号の説明】
１　モータ
２　軸
３　カム面
４　ローラ
５　保持器
６　スイッチばね
７　アーマチュア
８　円筒面
９　固定部
１０　外輪
１１　軸受
１２　電磁コイル
１３　フィールドコア
１４　スリーブ
１５　永久磁石
１６　半径方向孔
１７　磁束
１８　磁束
１９　波ばね

Claims

外輪と入力軸の対向面の一方に円筒面を、他方にその円筒面との間で楔空間を形成する複数のカム面を形成し、その対向面間に設けた保持器のポケットに、外輪と入力軸の係合子であるローラを組み込み、保持器に対して回転不能かつ軸方向に移動可能なアーマチュアを設け、このアーマチュアを永久磁石と電磁コイルの磁束制御により、電磁コイルを収容するフィールドコアに対する吸着・解除を行い、アーマチュアをフィールドコアに吸着させることにより、アーマチュアとフィールドコアとの間で摩擦力を生じさせ、この摩擦力によって保持器を回動させてローラを楔空間に押し込み、外輪と入力軸とを締結するようにした回転遮断装置。
電磁コイルと永久磁石とを一体とした請求項１記載の回転遮断装置。
外輪に半径方向孔を設け、電磁コイル内径面に非磁性材のスリーブを設けて磁束漏れを防止した請求項１又は２記載の回転遮断装置。