JP2014020539A

JP2014020539A - 制動装置

Info

Publication number: JP2014020539A
Application number: JP2012162888A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Yamada; 大輔山田
Original assignee: Fuji Latex Co Ltd; Somic Ishikawa KK
Current assignee: Fuji Latex Co Ltd; Somic Ishikawa KK
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】制動装置を構成する主要な部品の形状を共通化して製造コストを削減する。
【解決手段】本発明は、筒状の周壁１０と、周壁１０の一端側に配置される第１端壁２０と、周壁１０の他端側に配置される第２端壁３０と、周壁１０、第１端壁２０及び第２端壁３０によって囲まれた作動室６０と、作動室６０において第１端壁２０と第２端壁３０との間に配置される回転板７０と、作動室６０に充填される磁気粘性流体８０と、磁気粘性流体８０に印加される磁場を発生させるコイル５０とを備え、第１端壁２０及び第２端壁３０が磁場発生時に磁路を構成し、少なくとも第１端壁２０と第２端壁３０が同一の形状・大きさである制動装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気粘性流体を用いた制動装置に関する。

従来、磁気粘性流体を用いた制動装置として、特許第４６９５８３５号公報に開示された制動装置が知られている。この制動装置は、磁極片及びコイルを備えた磁界発生装置と、ロータと、磁界発生装置とロータとの間に充填される磁気粘性流体とを有して構成され、磁場を磁気粘性流体に印加し、それにより磁気粘性流体の剪断に対する抵抗が増加することを利用して、ロータの回転速度を減速させたり、その回転を停止させたりするものである。磁気粘性流体に印加される磁場は、コイルに電流を流すことによって発生させている。

しかしながら、この種の制動装置では、制動装置を構成する個々の部品が互いに異なる形状であるため、製造コストが高くつくという問題があった。

特許第４６９５８３５号公報

本発明が解決しようとする課題は、制動装置を構成する主要な部品の形状を共通化して製造コストを削減することである。

上記課題を解決するため、本発明は以下の制動装置を提供する。
１．筒状の周壁、該周壁の一端側に配置される第１端壁及び該周壁の他端側に配置される第２端壁によって囲まれた作動室と、該作動室において第１端壁と第２端壁との間に配置される回転板と、該作動室に充填される磁気粘性流体と、該磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるコイルとを備え、第１端壁及び第２端壁が磁場発生時に磁路を構成し、少なくとも第１端壁と第２端壁が同一の形状・大きさである制動装置。
２．前記周壁が単体の部品であり、第１端壁及び第２端壁のそれぞれが該周壁に取り付けられる単体の部品である前記１に記載の制動装置。
３．前記周壁が二分され、そのうちの一方と第１端壁が単体の部品として構成され、そのうちの他方と第２端壁が単体の部品として構成され、これらの部品が同一の形状・大きさである前記１に記載の制動装置。
４．第１端壁及び第２端壁のそれぞれが７ｇ／ｃｍ^３以上の高密度鉄系焼結金属からなる前記２に記載の制動装置。
５．前記各部品が７ｇ／ｃｍ^３以上の高密度鉄系焼結金属からなる前記３に記載の制動装置。
６．前記コイルが第１端壁及び第２端壁のそれぞれに取り付けられている前記１〜５のいずれか１に記載の制動装置。
７．前記回転板が複数設けられ、回転板同士の間に仕切り板が配置され、該仕切り板が磁場発生時に磁路を構成する前記１〜５のいずれか１に記載の制動装置。

本発明の制動装置によれば、制動装置を構成する主要な部品、すなわち、磁場発生時に磁路を構成する部品のうち、少なくとも第１端壁と第２端壁が同一の形状・大きさであるため、製造コストを削減することが可能になる。

図１は、本発明の実施例１に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。図２は、本発明の実施例２に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。図３は、本発明の実施例３に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。図４は、本発明の実施例４に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明するが、本発明の技術的範囲は以下の説明の内容に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。この図に示したように、本実施例に係る制動装置は、筒状の周壁１０と、周壁１０の一端１０ａ側に配置される第１端壁２０と、周壁１０の他端１０ｂ側に配置される第２端壁３０と、周壁１０、第１端壁２０及び第２端壁３０によって囲まれた作動室６０と、作動室６０において第１端壁２０と第２端壁３０との間に配置される回転板７０と、作動室６０に充填される磁気粘性流体８０と、磁気粘性流体８０に印加される磁場を発生させるコイル５０とを有して構成されている。

周壁１０は、軟磁性材料から成る単体の部品である。周壁１０の一端１０ａ付近の内径は、周壁１０の中央部分の内径よりも大きくなるように設計されており、その結果として、一端１０ａ付近の内周面１０ｃと中央部分の内周面１０ｄとの間には段差１０ｅが形成されている。また、周壁１０の他端１０ｂ付近の内径は、周壁１０の中央部分の内径よりも大きくなるように設計されており、その結果として、他端１０ｂ付近の内周面１０ｆと中央部分の内周面１０ｄとの間にも段差１０ｇが形成されている。段差１０ｅは、第１端壁２０の位置決めとして機能し、段差１０ｇは、第２端壁３０の位置決めとして機能している。第１端壁２０と第２端壁３０との間に形成される作動室６０の容積は、この機能によって、一定に保たれている。

第１端壁２０は、軟磁性材料から成る単体の部品である。第１端壁２０は、中央に厚さ方向に貫通する穴２０ａを有する。穴２０ａは、後述する回転軸４０の外径よりも僅かに大きい内径を有する。穴２０ａの内周面には、Ｏリング溝が形成されており、このＯリング溝に取り付けられるＯリング９０によって、磁気粘性流体８０の漏洩を防止している。

第１端壁２０は、穴２０ａに回転軸４０を通して、外周面２０ｂ付近を段差１０ｅに載せた後、周壁１０の一端１０ａをかしめることによって周壁１０に取り付けられている。

第２端壁３０は、第１端壁２０と同様に、軟磁性材料から成る単体の部品である。また、第２端壁３０は、第１端壁２０と同一の形状・大きさである。第２端壁３０は、第１端壁２０と共通の金型を用いて製造することができるので、第１端壁と第２端壁が互いに異なる形状・大きさのものを製造する場合と比較して製造コストを削減することが可能になる。

第２端壁３０は、穴３０ａに回転軸４０を通して、外周面３０ｂ付近を段差１０ｇに載せた後、周壁１０の他端１０ｂをかしめることによって周壁１０に取り付けられている。なお、磁気粘性流体８０の漏洩は、第２端壁３０に形成されたＯリング溝に取り付けられるＯリング９０によって防止されている。

本実施例に係る制動装置は、図１に示したように、作動室６０を囲む周壁１０、第１端壁２０及び第２端壁３０がハウジングとして機能している。したがって、さらにハウジングを設けなくても良いので、部品点数の削減による製造コストの削減が可能になる。

第１端壁２０及び第２端壁３０は、それぞれ、７ｇ／ｃｍ^３以上の高密度鉄系焼結金属からなることが好ましい。鉄系焼結金属は、他の焼結金属と比較して透磁率が高いからである。また、密度が７ｇ／ｃｍ^３未満の場合は、磁気粘性流体８０が第１端壁２０及び第２端壁３０に浸透して漏洩するおそれがある。７ｇ／ｃｍ^３以上の高密度鉄系焼結金属からなる第１端壁２０及び第２端壁３０は、透磁率が高く、精密な成形が容易で、かつ磁気粘性流体８０の漏洩を確実に防止できるという利点がある。

回転軸４０は、非磁性材料から成る単体の部品である。本実施例に係る制動装置は、回転軸４０が第１端壁２０及び第２端壁３０によって回転可能に支持されている。この構成によれば、回転軸４０の軸受けを別途設ける必要がないので、部品点数の削減による製造コストの削減が可能になる。

コイル５０は、周壁１０の内周面１０ｄに接するように配置されている。コイル５０には、リード線１００が接続されている。コイル５０は、コイルボビン１１０に巻かれているが、コイルボビンなしでコイル５０を配置してもよい。

磁気粘性流体８０は、合成油等の流体中に強磁性粒子を分散させた懸濁液であり、無磁場の状態では液状であるが、磁場を印加すると分散していた粒子が互いに連結して架橋構造を形成し、磁場強度に応じて剪断応力が増加する性質を有するものである。磁気粘性流体８０は、第１端壁２０と回転板４０との間の隙間及び第２端壁３０と回転板４０との間の隙間に充填されている。

回転板７０は、回転軸４０の回転に伴って回転し得るように設けられている。回転板７０は、軟磁性材料から成る単体の部品である。回転板７０は、所定の厚さを有する円形の板状体であり、中央に回転軸４０が挿通される穴を有する。回転板７０が第１端壁２０又は第２端壁３０に接触しないようにするため、また、回転板７０と第１端壁２０との間の隙間及び回転板７０と第２端壁３０との間の隙間を一定の大きさに維持するために、回転軸４０と回転板７０との結合部分にスペーサ１２０が設けられている。

上記のように構成される制動装置によれば、リード線１００を介してコイル５０に電流を供給すると、コイル５０が磁場を発生させる。この磁場は、周壁１０、第１端壁２０、第２端壁３０及び回転板７０がそれぞれ磁気を帯びた状態となることにより強められて磁気粘性流体８０に印加される。この際、第１端壁２０及び第２端壁３０は、磁路（磁束の通り路）を構成する。磁気粘性流体８０は、磁場強度に応じて剪断応力が増加する性質を有するため、回転板７０の回転速度を減速させたり、回転板７０の回転を停止させたりする制動力も磁場強度が高くなるにしたがって大きくなる。磁場強度は、コイル５０に供給される電流の大きさに比例して増大する。

本実施例に係る制動装置は、図１に示したように、第１端壁２０が、回転板７０の表面７０ａの大部分と磁気粘性流体８０を介して向き合う内面２０ｃを有する。また、第２端壁３０も第１端壁２０と同様に、回転板７０の裏面７０ｂの大部分と磁気粘性流体８０を介して向き合う内面３０ｃを有する。そのため、たとえ電流値が小さくても、回転板７０の両面７０ａ，７０ｂに、より大きな剪断抵抗を与えることができるので、回転軸４０の回転運動に対して、より大きい制動力を付与することが可能である。

図２は、本発明の実施例２に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。この図に示したように、本実施例に係る制動装置は、回転板が複数設けられ、かつ回転板同士の間に仕切り板１３０が設けられている点で、実施例１に係る制動装置と異なる。

回転板の数は任意に設定することができる。本実施例では、２つの回転板（以下、それぞれを第１回転板７１及び第２回転板７２という。）が第１端壁２０と第２端壁３０との間に配置されている。

仕切り板１３０は、第１回転板７１と第２回転板７２との間に配置され、支持部材１４０を介して第１端壁２０と第２端壁３０との間に固定されている。仕切り板１３０は、軟磁性材料から成る単体の部品である。

第１回転板７１が第１端壁２０に接触しないようにするため、また、第１回転板７１と第１端壁２０との間の隙間を一定の大きさに維持するために、第１回転板７１と回転軸４０との結合部分に第１スペーサ１２１が設けられている。

また、仕切り板１３０が第１回転板７１に接触しないようにするため、また、仕切り板１３０と第１回転板７１との間の隙間を一定の大きさに維持するために、第１回転板７１と回転軸４０との結合部分に第２スペーサ１２２が設けられている。

また、仕切り板１３０が第２回転板７２に接触しないようにするため、また、仕切り板１３０と第２回転板７２との間の隙間を一定の大きさに維持するために、第２回転板７２と回転軸４０との結合部分に第３スペーサ１２３が設けられている。

さらに、第２回転板７２が第２端壁３０に接触しないようにするため、また、第２回転板７２と第２端壁３０との間の隙間を一定の大きさに維持するために、第２回転板７２と回転軸４０との結合部分に第４スペーサ１２４が設けられている。

上記のように構成される制動装置によれば、リード線１００を介してコイル５０に電流を供給すると、コイル５０が磁場を発生させる。この磁場は、周壁１０、第１端壁２０、第２端壁３０、第１回転板７１、第２回転板７２及び仕切り板１３０がそれぞれ磁気を帯びた状態となることにより強められて磁気粘性流体８０に印加される。この際、第１端壁２０、第２端壁３０及び仕切り板１３０は、磁路（磁束の通り路）を構成する。磁気粘性流体８０は、磁場強度に応じて剪断応力が増加する性質を有するため、第１回転板７１及び第２回転板７２の回転速度を減速させたり、第１回転板７１及び第２回転板７２の回転を停止させたりする制動力も磁場強度が高くなるにしたがって大きくなる。磁場強度は、コイル５０に供給される電流の大きさに比例して増大する。

本実施例に係る制動装置は、図２に示したように、仕切り板１３０が、第１回転板７１の裏面７１ｂの大部分と磁気粘性流体８０を介して向き合う表面１３０ａ及び第２回転板７２の表面７２ａの大部分と磁気粘性流体８０を介して向き合う裏面１３０ｂを有する。そのため、たとえ電流値が小さくても、第１回転板７１の両面７１ａ，７１ｂ及び第２回転板７２の両面７２ａ，７２ｂに、より大きな剪断抵抗を与えることができるので、回転軸４０の回転運動に対して、より大きい制動力を付与することが可能である。

本実施例に係る制動装置も、磁場発生時に磁路を構成する第１端壁２０及び第２端壁３０が同一の形状・大きさであるため、製造コストを削減することが可能である。

図３は、本発明の実施例３に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。この図に示したように、本実施例に係る制動装置は、筒状の周壁が二分され、そのうちの一方（以下、第１周壁１０Ａという。）と第１端壁２０が単体の部品Ａとして構成され、そのうちの他方（以下、第２周壁１０Ｂという。）と第２端壁３０が単体の部品Ｂとして構成され、これらの部品Ａ及びＢが同一の形状・大きさである点で、実施例１に係る制動装置と異なる。

部品Ａは、第１周壁１０Ａと第１端壁２０とが一体に成形された成形品である。部品Ｂは、第２周壁１０Ｂと第２端壁３０とが一体に成形された成形品である。これらの部品Ａ及びＢは、同一の形状・大きさであるため、共通の金型を用いて製造することができる。したがって、両者が互いに異なる形状・大きさであるものを製造する場合と比較して製造コストを削減することが可能になる。

第１周壁１０Ａと第２周壁１０Ｂは、接着剤を用いて結合されている。接着剤の例としては、エポキシ系接着剤が挙げられる。接着剤の使用は、結合部からの磁気粘性流体８０の漏洩を防止できるという利点がある。

部品Ａ及び部品Ｂは、それぞれ、７ｇ／ｃｍ^３以上の高密度鉄系焼結金属からなることが好ましい。鉄系焼結金属は、他の焼結金属と比較して透磁率が高いからである。また、密度が７ｇ／ｃｍ^３未満の場合は、磁気粘性流体８０が部品Ａ及び部品Ｂに浸透して漏洩するおそれがある。７ｇ／ｃｍ^３以上の高密度鉄系焼結金属からなる部品Ａ及び部品Ｂは、透磁率が高く、精密な成形が容易で、かつ磁気粘性流体８０の漏洩を確実に防止できるという利点がある。

上記のように構成される制動装置によれば、リード線１００を介してコイル５０に電流を供給すると、コイル５０が磁場を発生させる。この磁場は、第１周壁１０Ａ及び第１端壁２０を含んで構成される部品Ａ、第２周壁１０Ｂ及び第２端壁３０を含んで構成される部品Ｂ並びに回転板７０がそれぞれ磁気を帯びた状態となることにより強められて磁気粘性流体８０に印加される。この際、部品Ａ及び部品Ｂは、磁路（磁束の通り路）を構成する。磁気粘性流体８０は、磁場強度に応じて剪断応力が増加する性質を有するため、回転板７０の回転速度を減速させたり、回転板７０の回転を停止させたりする制動力も磁場強度が高くなるにしたがって大きくなる。

本実施例に係る制動装置は、図３に示したように、第１端壁２０が、回転板７０の表面７０ａの大部分と磁気粘性流体８０を介して向き合う内面２０ｃを有する。また、第２端壁３０も第１端壁２０と同様に、回転板７０の裏面７０ｂの大部分と磁気粘性流体８０を介して向き合う内面３０ｃを有する。そのため、たとえ電流値が小さくても、回転板７０の両面７０ａ，７０ｂに、より大きな剪断抵抗を与えることができるので、回転軸４０の回転運動に対して、より大きい制動力を付与することが可能である。

本実施例に係る制動装置は、第１周壁１０Ａが第１端壁２０と一体に成形され、第２周壁１０Ｂが第２端壁３０と一体に成形されているので、周壁が単体の部品である実施例１に係る制動装置よりも部品点数を少なくすることができるという利点がある。

図４は、本発明の実施例４に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。この図に示したように、本実施例に係る制動装置は、コイルが第１端壁２０及び第２端壁３０のそれぞれに取り付けられている点で、実施例１に係る制動装置と異なる。

本実施例で採用した周壁１０は、非磁性材料から成る単体の部品である。第１端壁２０は、軟磁性材料から成る単体の部品であり、その内面２０ｃにコイル５０ａを取り付けるための環状の溝２０ｄを有する。第１端壁２０は、周壁１０の一方の端部１０ａに接着剤を用いて接着されている。第２端壁３０は、軟磁性材料から成る単体の部品であり、その内面３０ｃにコイル５０ｂを取り付けるための環状の溝３０ｄを有する。第２端壁３０は、周壁１０の他方の端部１０ｂに接着剤を用いて接着されている。接着剤の例としては、エポキシ系接着剤が挙げられる。接着剤の使用は、結合部からの磁気粘性流体８０の漏洩を防止できるという利点がある。

第１端壁２０と第２端壁３０は、図４に示したように、同一の形状・大きさであるため、共通の金型を用いて製造することができる。したがって、両者が互いに異なる形状・大きさであるものを製造する場合と比較して製造コストを削減することが可能になる。

上記のように構成される制動装置によれば、リード線１００ａを介してコイル５０ａに電流を供給すると、コイル５０ａが磁場を発生させる。この磁場は、第１端壁２０及び回転板７０がそれぞれ磁気を帯びた状態となることにより強められて第１端壁２０と回転板７０との間に充填された磁気粘性流体８０に印加される。この際、第１端壁２０は、磁路（磁束の通り路）を構成する。磁気粘性流体８０の剪断抵抗は、回転板７０の表面７０ａに作用し、それにより、回転板７０の回転速度を減速させたり、回転板７０の回転を停止させたりすることができる。

一方、リード線１００ｂを介してコイル５０ｂに電流を供給すると、コイル５０ｂが磁場を発生させる。この磁場は、第２端壁３０及び回転板７０がそれぞれ磁気を帯びた状態となることにより強められて第２端壁３０と回転板７０との間に充填された磁気粘性流体８０に印加される。この際、第２端壁３０は、磁路（磁束の通り路）を構成する。磁気粘性流体８０の剪断抵抗は、回転板７０の裏面７０ｂに作用し、それにより、回転板７０の回転速度を減速させたり、回転板７０の回転を停止させたりすることができる。

このように、本実施例に係る制動装置によれば、コイル５０ａとコイル５０ｂに同時に電流を供給すれば、回転板７０の両面７０ａ，７０ｂに磁気粘性流体の剪断抵抗を与えることができる。また、コイル５０ａ又はコイル５０ｂだけに電流を供給して、制動力を調節することも可能である。

１０周壁
１０Ａ第１周壁
１０Ｂ第２周壁
２０第１端壁
３０第２端壁
４０回転軸
５０コイル
６０作動室
７０回転板
７１第１回転板
７２第２回転板
８０磁気粘性流体
９０Ｏリング
１００，１００ａ，１００ｂリード線
１１０コイルボビン
１２０スペーサ
１２１第１スペーサ
１２２第２スペーサ
１２３第３スペーサ
１２４第４スペーサ
１３０仕切り板
１４０支持部材

Claims

筒状の周壁、該周壁の一端側に配置される第１端壁及び該周壁の他端側に配置される第２端壁によって囲まれた作動室と、該作動室において第１端壁と第２端壁との間に配置される回転板と、該作動室に充填される磁気粘性流体と、該磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるコイルとを備え、第１端壁及び第２端壁が磁場発生時に磁路を構成し、少なくとも第１端壁と第２端壁が同一の形状・大きさである制動装置。
前記周壁が単体の部品であり、第１端壁及び第２端壁のそれぞれが該周壁に取り付けられる単体の部品である請求項１に記載の制動装置。
前記周壁が二分され、そのうちの一方と第１端壁が単体の部品として構成され、そのうちの他方と第２端壁が単体の部品として構成され、これらの部品が同一の形状・大きさである請求項１に記載の制動装置。
第１端壁及び第２端壁のそれぞれが７ｇ／ｃｍ^３以上の高密度鉄系焼結金属からなる請求項２に記載の制動装置。
前記各部品が７ｇ／ｃｍ^３以上の高密度鉄系焼結金属からなる請求項３に記載の制動装置。
前記コイルが第１端壁及び第２端壁のそれぞれに取り付けられている請求項１〜５のいずれか１に記載の制動装置。
前記回転板が複数設けられ、回転板同士の間に仕切り板が配置され、該仕切り板が磁場発生時に磁路を構成する請求項１〜５のいずれか１に記載の制動装置。