JP2015098913A - Brake apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイルを励磁することによってアーマチュアを作動させて車輪を制動するブレーキ装置に関する。 The present invention relates to a brake device that operates an armature by exciting a coil to brake a wheel.
従来のブレーキ装置として、例えば特許文献1には、ブレーキ可動部材(アーマチュア)およびコイルからなるブレーキ本体と、永久磁石とからなるブレーキ装置が開示されている。このブレーキ装置では、コイルが励磁されていないときに、永久磁石がアーマチュアを拘束して制動力が発生する(ブレーキがかかる)。一方、このブレーキ装置では、コイルが励磁されたときに、電磁石による磁界が弱められてブレーキが解除される。 As a conventional brake device, for example, Patent Document 1 discloses a brake device including a brake main body including a brake movable member (armature) and a coil, and a permanent magnet. In this brake device, when the coil is not excited, the permanent magnet restrains the armature to generate a braking force (the brake is applied). On the other hand, in this brake device, when the coil is excited, the magnetic field by the electromagnet is weakened and the brake is released.
図4に、従来の別のブレーキ装置を示す。ブレーキ装置20は、車体10から突出した車軸11に回転自在に設けられた車輪12の回転を制動するものである。同図に示すように、ブレーキ装置20は、車体10側にボルト等により回転不能に固定されたコイル収容体21と、コイル収容体21に対向するように車輪12側に設けられたアーマチュア5と、アーマチュア5をコイル収容体21から遠ざかる方向に付勢する不図示の付勢手段(スプリング等)と、コイル収容体21に収容された制動/解放用コイル22と、制動/解放用コイル22を通電する電源部23とを備えている。
FIG. 4 shows another conventional brake device. The
電源部23は、図5に示すように、定電圧源Eと、Hブリッジを構成する4つのスイッチSWa〜SWdとを有している。そして、制動/解放用コイル22は、直列接続された2つのスイッチSWaおよびSWbの中点と、スイッチSWcおよびSWdの中点との間に接続されている。4つのスイッチSWa〜SWdは、不図示の制御部によってOFF(開)状態またはON(閉)状態とされる。
As illustrated in FIG. 5, the
4つのスイッチSWa〜SWdの全部がOFF状態とされているとき、制動/解放用コイル22には電流は流れない。この場合、アーマチュア5には付勢手段の付勢力Faのみが働くので、アーマチュア5とコイル収容体21との間にkが生じ、ブレーキは解除される(図6の時間t0〜t1参照)。一方、スイッチSWaおよびSWdがON状態とされ、他がOFF状態とされているとき、制動/解放用コイル22は、スイッチSWa→制動/解放用コイル22→スイッチSWdの向きに流れる電流によって励磁される。この場合、アーマチュア5には付勢力Faに加えて該付勢力Faよりも大きい反対向きの力Fbも働くので、アーマチュア5は付勢力Faに逆らってコイル収容体21側に引き寄せられる。そして、アーマチュア5とコイル収容体21との間の空隙がなくなることで、ブレーキがかかる(図6の時間t1〜t2参照)。
When all of the four switches SWa to SWd are in the OFF state, no current flows through the braking /
また、このブレーキ装置20は、ブレーキを解除した直後の一定時間の間に、スイッチSWbおよびSWcをON状態とし、かつ他をOFF状態とすることで、制動/解放用コイル22にスイッチSWc→制動/解放用コイル22→スイッチSWbの向きの電流を流して逆方向に励磁し、アーマチュア5に残留した磁束密度を0に戻すよう構成されている(図6の時間t2〜t3参照)。このブレーキ装置20によれば、制動/解放用コイル22を逆励磁する期間を設けたことにより、ブレーキを解除した後にアーマチュア5を確実に元の位置に戻し(解放し)、アーマチュア5とコイル収容体21とが擦れ合うのを防ぐことができる。
Further, the
しかしながら、この従来のブレーキ装置20は、4つのスイッチSWa〜SWdを精度良く同期制御するために、高価な制御部(例えばLSI)が必要になるという問題があった。また、この従来のブレーキ装置20は、制動/解放用コイル22を逆励磁させてアーマチュア5を解放する際に、制動時とは向きが異なるだけの強力な磁界が制動/解放用コイル22の周りに生じるので、アーマチュア5に残留した磁束密度がちょうど0になるように制動/解放用コイル22を逆励磁させる期間(図6の時間t2〜t3参照)を制御するのが困難であった。
However, the
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、高価な制御部を用いた高精度な制御を行わなくても、ブレーキ解除時にアーマチュアを確実に解放することができるブレーキ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem is that the armature can be reliably released when the brake is released without performing high-precision control using an expensive control unit. An object of the present invention is to provide a brake device that can be used.
上記課題を解決するために、本発明に係るブレーキ装置は、車体から突出した車軸に回転自在に設けられた車輪の回転を制動するブレーキ装置であって、車体側に回転不能に設けられたコイル収容体と、コイル収容体に対向するように車輪側に設けられたアーマチュアと、アーマチュアをコイル収容体から遠ざかる方向に付勢する付勢手段と、コイル収容体内に収容された制動用コイルおよび解放用コイルと、制動用コイルおよび解放用コイルを通電させる電源部とを備え、制動用コイルおよび解放用コイルは、車軸を中心としたリング状を有し、かつ車軸の突出方向に沿って並んで配置され、電源部は、単一の定電圧源および該定電圧源によって通電されるコイルを切り替える手段を有し、電源部が制動用コイルを通電させると、付勢手段の付勢力に逆らってアーマチュアがコイル収容体側に引き寄せられ、電源部が解放用コイルを通電させると、制動用コイルを通電させた場合とは逆向きの電流が解放用コイルに流れることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a brake device according to the present invention is a brake device that brakes the rotation of a wheel that is rotatably provided on an axle that protrudes from a vehicle body, and is a coil that is provided on the vehicle body side so as not to rotate. A housing, an armature provided on a wheel side so as to face the coil housing, a biasing means for biasing the armature in a direction away from the coil housing, a braking coil housed in the coil housing, and a release And a power source for energizing the braking coil and the release coil, and the braking coil and the release coil have a ring shape centering on the axle and are arranged along the protruding direction of the axle. The power supply unit has a single constant voltage source and means for switching a coil energized by the constant voltage source, and when the power source unit energizes the braking coil, the energizing unit The armature is drawn toward the coil housing body against the urging force, and when the power supply unit energizes the release coil, a current in the direction opposite to that when the brake coil is energized flows through the release coil. .
上記ブレーキ装置は、制動用コイルが解放用コイルよりもアーマチュア側に配置されていることが好ましい。 In the brake device, it is preferable that the braking coil is disposed closer to the armature than the release coil.
また、上記ブレーキ装置は、解放用コイルの巻数が制動用コイルの巻数よりも少ないことが好ましく、さらに、解放用コイルの抵抗値が制動用コイルの抵抗値以上となるように、解放用コイルの線径が設定されていることが好ましい。 In addition, in the above brake device, the number of turns of the release coil is preferably smaller than the number of turns of the brake coil, and further, the release coil has a resistance value equal to or greater than the resistance value of the brake coil. It is preferable that the wire diameter is set.
本発明によれば、高価な制御部を用いた高精度な制御を行わなくても、ブレーキ解除時にアーマチュアを確実に解放することができるブレーキ装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it does not perform highly accurate control using an expensive control part, the brake device which can release an armature reliably at the time of brake release can be provided.
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るブレーキ装置の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a brake device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に、本発明に係るブレーキ装置を示す。ブレーキ装置1は、車体10から突出した車軸11に回転自在に設けられた車輪12の回転を制動するものである。同図に示すように、ブレーキ装置1は、車体10側にボルト等により回転不能に固定されたコイル収容体2と、コイル収容体2に対向するように車輪12側に設けられたアーマチュア5と、アーマチュア5をコイル収容体2から遠ざかる方向に付勢する不図示の付勢手段(スプリング等)と、コイル収容体2に収容された制動用コイル3および解放用コイル4と、制動用コイル3および解放用コイル4を通電する電源部7とを備えている。
FIG. 1 shows a brake device according to the present invention. The brake device 1 brakes the rotation of a
コイル収容体2は、車軸11を通すための中空部を有するリング状の部材であり、その内部には2つのリング状収容空間が設けられている。図1に示すように、これら2つの収容空間は車軸11の突出方向に沿って並んで設けられており、アーマチュア5に近い方の収容空間に制動用コイル3が収容され、他方に解放用コイル4が収容されている。2つの収容空間は、適当な仕切りで仕切られていてもよいし、連続していてもよい。
The coil housing 2 is a ring-shaped member having a hollow portion through which the
アーマチュア5は、車軸11を通すための中空部を有するリング状の部材であり、鉄等の磁性体材料からなる。アーマチュア5の直径はコイル収容体2の直径にほぼ等しい。
The
アーマチュア5は、車軸11を中心とした円上に等角度間隔に配列された複数の突起5aを有している。また、車輪12は、車軸11を中心とした円上に等角度間隔に配列された複数の貫通孔12aを有している。図1に示すように、各突起5は貫通孔12aに差し込まれており、車輪12が回転するとそれに伴ってアーマチュア5も回転するようになっている。逆に言えば、アーマチュア5の回転が止められると、車輪12の回転も止まる。
The
前述の通り、アーマチュア5は、不図示の付勢手段(スプリング等)によってコイル収容体2から遠ざかる方向に常時付勢されている。このため、アーマチュア5に他の力が働かない限り、アーマチュア5は車輪12に張り付いた状態を維持する。このとき、アーマチュア5とコイル収容体2の間には僅かな空隙6が生じる。
As described above, the
制動用コイル3は、上述の収容空間内において車軸11を中心とした円を描くように巻回されている。解放用コイル4も、上述の収容空間内において車軸11を中心とした円を描くように巻回されている。ただし、解放用コイル4は、制動用コイル3とは逆の方向に巻回されている。
The
制動用コイル3は、解放用コイル4よりも強力な磁界を発生させる必要がある。このため、制動用コイル3の巻数は、解放用コイル4の巻数よりも多くなっている。また、解放用コイル4は、制動用コイル3よりも巻数が少ないことを考慮して、線径が制動用コイル3の線径よりも小さくなっている。これにより、解放用コイル4の抵抗値は、制動用コイル3の抵抗値以上となっている。このような構成にする理由については、後で説明する。
The
電源部7は、図2に示すように、単一の定電圧源Eと、2つのスイッチSW1およびSW2とを有している。制動用コイル3は定電圧源EとスイッチSW1との間に接続され、解放用コイル4は定電圧源EとスイッチSW2との間に接続されている。スイッチSW1およびSW2は、不図示の制御部によってOFF(開)状態またはON(閉)状態とされる。スイッチSW1およびSW2は、少なくとも一方がOFF状態とされる。言い換えると、本発明では、スイッチSW1およびSW2が同時にON状態とされることはない。
As shown in FIG. 2, the
スイッチSW1およびSW2がOFF状態とされているとき、制動用コイル3および解放用コイル4には電流は流れない。この場合、アーマチュア5には付勢手段の付勢力Faのみが働くので、アーマチュア5とコイル収容体2との間に空隙6が生じ、ブレーキは解除される(図3の時間t0〜t1参照)。
When the switches SW1 and SW2 are in the OFF state, no current flows through the
スイッチSW1がON状態とされ、スイッチSW2がOFF状態とされているとき、制動用コイル3は、制動用コイル3→スイッチSW1の向きに流れる電流によって励磁される。この場合、アーマチュア5には付勢力Faに加えて該付勢力Faよりも大きい反対向きの力Fbも働くので、アーマチュア5は付勢力Faに逆らってコイル収容体2側に引き寄せられる。そして、アーマチュア5とコイル収容体2との間の空隙6がなくなることで、ブレーキがかかる(図3の時間t1〜t2参照)。
When the switch SW1 is in the ON state and the switch SW2 is in the OFF state, the
スイッチSW2がON状態とされ、スイッチSW1がOFF状態とされているとき、解放用コイル4は、解放用コイル4→スイッチSW2の向きに流れる電流によって励磁される(図3の時間t2〜t3参照)。前述の通り、制動用コイル3および解放用コイル4は巻回方向が逆である。このため、解放用コイル4が励磁されることにより生じる磁界の方向は、制動用コイル3が励磁されることにより生じる磁界の方向に対して正反対となる。解放用コイル4による磁界は、アーマチュア5に残留した磁束密度を0に戻す。
When the switch SW2 is turned on and the switch SW1 is turned off, the
ここで、解放用コイル4の巻数を制動用コイル3の巻数よりも少なくしたのは、アーマチュア5を解放する際に、アーマチュア5を付勢力Faに逆らってコイル収容体2側に引き寄せる程の強力な磁界が必要とされないからである。巻数を少なくすることは、部材コストおよび重量の点でメリットがある。
Here, the number of turns of the
また、解放用コイル4の線径を制動用コイル3の線径よりも小さくしたのは、巻数を少なくしたことにより低下した抵抗分を補って、解放用コイル4の抵抗値を制動用コイル3の抵抗値以上とするためである。こうすることにより、過電流が流れて解放用コイル4が焼損するのを防ぐことができる。なお、定電圧源Eを制動用コイル3のための定電圧源E1と解放用コイル4のための定電圧源E2に分け、定電圧源E2の出力電圧を定電圧源E1の出力電圧より低く設定しても、解放用コイル4の焼損は防がれる。しかしながら、電源部7に2つの定電圧源E1およびE2を備えることはコスト上昇を招くので、好ましくない。
Also, the reason why the wire diameter of the
以上のように、本発明に係るブレーキ装置1では、同期制御すべきスイッチの数が従来のブレーキ装置20よりも少ないので、高価な制御部が必要になることはない。また、本発明に係るブレーキ装置1では、巻数の少ない解放用コイル4を励磁させることにより生じさせた比較的弱い磁界によってアーマチュア5を解放するので、アーマチュア5に残留した磁束密度をちょうど0にするのが容易である。
As described above, in the brake device 1 according to the present invention, since the number of switches to be synchronously controlled is smaller than that of the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、種々の変形例が存在することは言うまでもない。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications exist.
1 ブレーキ装置
2 コイル収容体
3 制動用コイル
4 解放用コイル
5 アーマチュア
5a 突起
6 空隙
7 電源部
10 車体
11 車軸
12 車輪
12a 貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brake device 2
4つのスイッチSWa〜SWdの全部がOFF状態とされているとき、制動/解放用コイル22には電流は流れない。この場合、アーマチュア5には付勢手段の付勢力Faのみが働くので、アーマチュア5とコイル収容体21との間に空隙が生じ、ブレーキは解除される(図6の時間t0〜t1参照)。一方、スイッチSWaおよびSWdがON状態とされ、他がOFF状態とされているとき、制動/解放用コイル22は、スイッチSWa→制動/解放用コイル22→スイッチSWdの向きに流れる電流によって励磁される。この場合、アーマチュア5には付勢力Faに加えて該付勢力Faよりも大きい反対向きの力Fbも働くので、アーマチュア5は付勢力Faに逆らってコイル収容体21側に引き寄せられる。そして、アーマチュア5とコイル収容体21との間の空隙がなくなることで、ブレーキがかかる(図6の時間t1〜t2参照)。
When all of the four switches SWa to SWd are in the OFF state, no current flows through the braking /
上記課題を解決するために、本発明に係るブレーキ装置は、車体から突出した車軸に回転自在に設けられた車輪の回転を制動するブレーキ装置であって、車体側に回転不能に設けられたコイル収容体と、コイル収容体に対向するように車輪側に設けられたアーマチュアと、アーマチュアをコイル収容体から遠ざかる方向に付勢する付勢手段と、コイル収容体内に収容された制動用コイルおよび解放用コイルと、制動用コイルおよび解放用コイルを通電させる電源部とを備え、制動用コイルおよび解放用コイルは、車軸を中心としたリング状を有し、かつ車軸の突出方向に沿って並んで配置され、電源部は、単一の定電圧源および該定電圧源によって通電されるコイルを切り替える手段を有し、電源部が制動用コイルを通電させると、付勢手段の付勢力に逆らってアーマチュアがコイル収容体側に引き寄せられ、電源部が解放用コイルを通電させると、制動用コイルを通電させた場合とは逆向きの電流が解放用コイルに流れ、制動用コイルの残留磁束による磁界を弱める逆方向の磁界が生じることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a brake device according to the present invention is a brake device that brakes the rotation of a wheel that is rotatably provided on an axle that protrudes from a vehicle body, and is a coil that is provided on the vehicle body side so as not to rotate. A housing, an armature provided on a wheel side so as to face the coil housing, a biasing means for biasing the armature in a direction away from the coil housing, a braking coil housed in the coil housing, and a release And a power source for energizing the braking coil and the release coil, and the braking coil and the release coil have a ring shape centering on the axle and are arranged along the protruding direction of the axle. The power supply unit has a single constant voltage source and means for switching a coil energized by the constant voltage source, and when the power source unit energizes the braking coil, the energizing unit Armature is attracted to the coil housing side against the biasing force, when the power supply unit to energize the release coil, a current in the opposite direction flows in the release coil and when to energize the brake coil, the brake coil field in the opposite direction of weakening the magnetic field due to the residual magnetic flux is characterized Rukoto occur.
Claims (4)
前記車体側に回転不能に設けられたコイル収容体と、
前記コイル収容体に対向するように前記車輪側に設けられたアーマチュアと、
前記アーマチュアを前記コイル収容体から遠ざかる方向に付勢する付勢手段と、
前記コイル収容体内に収容された制動用コイルおよび解放用コイルと、
前記制動用コイルおよび前記解放用コイルを通電させる電源部と、
を備え、
前記制動用コイルおよび前記解放用コイルは、前記車軸を中心としたリング状を有し、かつ前記車軸の突出方向に沿って並んで配置され、
前記電源部は、単一の定電圧源および該定電圧源によって通電されるコイルを切り替える手段を有し、
前記電源部が前記制動用コイルを通電させると、前記付勢手段の付勢力に逆らって前記アーマチュアが前記コイル収容体側に引き寄せられ、前記電源部が前記解放用コイルを通電させると、前記制動用コイルを通電させた場合とは逆向きの電流が前記解放用コイルに流れる
ことを特徴とするブレーキ装置。 A brake device for braking the rotation of a wheel rotatably provided on an axle protruding from a vehicle body,
A coil housing provided in a non-rotatable manner on the vehicle body side;
An armature provided on the wheel side so as to face the coil container;
Biasing means for biasing the armature in a direction away from the coil housing;
A braking coil and a release coil housed in the coil housing body;
A power supply for energizing the brake coil and the release coil;
With
The brake coil and the release coil have a ring shape centered on the axle, and are arranged side by side along the protruding direction of the axle,
The power supply unit has a single constant voltage source and means for switching a coil energized by the constant voltage source,
When the power supply unit energizes the braking coil, the armature is drawn toward the coil housing body against the urging force of the urging means, and when the power supply unit energizes the release coil, A brake device, wherein a current in a direction opposite to that when a coil is energized flows through the release coil.
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