JP2017145915A - ブレーキ付きモータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ軸を制動するブレーキ機構を内蔵するモータであって、モータおよびブレーキ機構を冷却する冷却構造を小型化することが可能なブレーキ付きモータを提供する。
【解決手段】駆動用モータ２と、駆動用モータ２のモータ軸９を制動するブレーキ機構３と、駆動用モータ２およびブレーキ機構３を収納するケース４とを備えたブレーキ付きモータ１において、モータ軸９に、冷却用のオイル２４が流入する中空部２０を形成し、中空部２０からモータ軸９と一体回転するブレーキロータ１２の内部を貫通してブレーキロータ１２の外縁部１２ｂで開口するとともに、モータ軸９およびブレーキロータ１２が回転する際に作用する遠心力により中空部２０から流入するオイル２４を外縁部１２ｂへ流通させる遠心流路２１と、外縁部１２ｂの開口部１２ｃから流出するオイル２４を中空部２０へ還流させる還流流路２２とを設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動力源として車両に搭載されるモータに関し、特に、モータ軸（出力軸）を制動するブレーキ機構を内蔵したブレーキ付きモータに関するものである。

特許文献１には、駆動力源として車両に搭載されるモータの搭載構造に関する発明が記載されている。この特許文献１に記載されている車両は、モータを駆動力源とする電気自動車である。その電気自動車の車体に、バッテリから電力が供給されて左右の駆動輪を駆動させるモータが、出力軸を車両前後方向に向けて配置されている。そして、モータの動力を左右の駆動輪に伝達する動力伝達装置、および、車体側に配置された駆動輪の制動装置を備えている。

なお、特許文献２には、電磁ブレーキ付きモータに関する発明が記載されている。この特許文献１に記載された電磁ブレーキ付きモータは、モータ軸（モータの回転軸）の一端に電磁ブレーキのブレーキロータが固定されている。電磁ブレーキは、モータ軸に固定されるブレーキロータ、および、ブレーキロータの摩擦板に対して接近および離隔が可能なアーマチュアと、アーマチュアを摩擦板側に押圧するばねと、ばねの押圧力よりも大きな吸引力でアーマチュアを吸引する電磁石とを備えたブレーキステータから構成されている。そして、電磁石に通電して電磁ブレーキを作動させることにより、ブレーキロータとブレーキステータとを摩擦係合させてモータ軸を制動するように構成されている。

特開２０１２−７６５０６号公報 特開２００８−２３６９９６号公報

上記のように、特許文献１には、モータを駆動力源とする車両において、駆動輪の制動装置を車体側に配置したいわゆるインボードブレーキの構成が記載されている。従来の車輪に装備される制動装置に代えて、特許文献１に記載されているようなインボードブレーキを採用することにより、車両のばね下荷重を軽減することができる。また、車体の設計自由度を高めることができる。

そのようなモータを駆動力源とする車両に対して、搭載する装置の小型・軽量化を図るために、モータとブレーキ機構とを一体化させることが考えられる。例えば、上記の特許文献２に記載されているようなブレーキ付きモータを用いることにより、車両の駆動力源と制動装置とを一式のユニットにして装置を小型化することができる。加えて、モータに内蔵したブレーキ機構で、車両のインボードブレーキを構成することができる。一方、そのようなブレーキ付きモータを車両に搭載する場合においても、従来の車両と同様に、モータおよびブレーキ機構をそれぞれ冷却するための冷却システムが必要となる。しかしながら、上記のようなブレーキ付きモータの冷却構造、および、その冷却構造を小型化する技術等については、未だ具体的に検討されていない。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、駆動力源として車両に搭載されるモータとモータに内蔵されるブレーキ機構とをそれぞれ冷却するための冷却構造を備え、かつ、その冷却構造を小型化することが可能なブレーキ付きモータを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、モータ軸からトルクを出力する駆動用モータと、前記モータ軸の回転方向に回転不可能なブレーキステータおよび前記ブレーキステータと相対回転するとともに前記モータ軸と一体回転するブレーキロータを有し、前記ブレーキロータと前記ブレーキステータとを摩擦係合させることにより前記モータ軸を制動するブレーキ機構と、前記駆動用モータおよび前記ブレーキ機構を収納するケースと、を備えたブレーキ付きモータにおいて、前記ケース内に、前記駆動用モータおよび前記ブレーキ機構を冷却する冷却媒体が封入され、前記モータ軸に、前記冷却媒体が流入する中空部が形成されており、前記中空部から前記ブレーキロータの内部を貫通して前記ブレーキロータの外縁部で開口するとともに、前記モータ軸および前記ブレーキロータが回転する際に作用する遠心力により前記中空部から流入する前記冷却媒体を前記外縁部へ流通させる遠心流路と、前記外縁部の開口部分から流出する前記冷却媒体を前記中空部へ還流させる還流流路とを備えていることを特徴とするものである。

また、この発明は、前記ケースの外部に配置されて前記冷却媒体を貯留するリザーバタンクを備え、前記還流流路が、前記外縁部の開口部分から前記ケースを貫通して前記リザーバタンクに接続するとともに、前記遠心力により前記外縁部の開口部分から流出する前記冷却媒体を前記リザーバタンク内に流入させる第１流路と、前記リザーバタンクの流出部から前記ケースを貫通して前記ケースの内部に接続するとともに、前記リザーバタンクから流出する前記冷却媒体を前記ケース内に流入させる第２流路とを有していることを特徴としている。

また、この発明は、前記外縁部が、前記ブレーキステータに対向し、前記モータ軸を制動する際に前記ブレーキステータと摩擦係合することを特徴としている。

そして、この発明は、記ブレーキ機構が、通電時に発生する磁気力を利用して前記ブレーキロータと前記ブレーキステータとを摩擦係合させる電磁ブレーキによって構成されていることを特徴としている。

この発明のブレーキ付きモータは、駆動用モータに、その駆動用モータのモータ軸（出力軸）を制動するブレーキ機構が内蔵されている。そのため、この発明のブレーキ付きモータを、例えば駆動力源として車両に搭載すれば、内蔵されるブレーキ機構によって車両の制動装置を構成することができる。すなわち、車両の制動装置を車体側に配置した、いわゆるインボードブレーキを構成することができる。したがって、車両のばね下荷重を軽減することができる。また、この発明のブレーキ付きモータでは、駆動用モータおよびブレーキ機構が、いずれも、ケース内に収納されている。ケース内には、冷却媒体が封入されている。したがって、駆動用モータおよびブレーキ機構は、共に、ケース内で冷却媒体によって冷却される。そして、この発明のブレーキ付きモータは、モータ軸が中空構造になっており、そのモータ軸の中空部とブレーキロータの外縁部との間に遠心流路が形成されている。また、遠心流路から流出した冷却媒体を再びモータ軸の中空部に戻すための還流流路が設けられている。したがって、モータ軸およびブレーキロータが回転することにより、モータ軸およびブレーキロータが遠心ポンプとして機能し、冷却媒体は中空部から外縁部へ向けて流動させられる。外縁部から流出した冷却媒体は、還流流路を通ってケース内に戻され、再びモータ軸の中空部に流入する。そのため、この発明のブレーキ付きモータによれば、ケース内の冷却媒体を還流させ、駆動用モータおよびブレーキ機構を共に効率よく冷却することができる。また、上記のような一式の冷却機構で、駆動用モータおよびブレーキ機構の両方を冷却することができる。そのため、装置の構造を簡素化し、かつ、小型・軽量化することができる。

また、この発明のブレーキ付きモータによれば、ケースの外部に冷却媒体を貯留するリザーバタンクが設置される。それとともに、リザーバタンクに対して冷却媒体を流入および流出させる還流流路も、ケースの外部に配置される。したがって、ケース内で駆動用モータおよびブレーキ機構を冷却することによって温度が上昇した冷却媒体は、ケースの外部の還流流路やリザーバタンク内を流通することにより、温度が低下した状態でケース内に戻される。そのため、冷却媒体によって駆動用モータおよびブレーキ機構を、より一層、効率よく冷却することができる。

また、この発明のブレーキ付きモータによれば、ブレーキロータの内部を流通した冷却媒体が流出する外縁部が、ブレーキステータと対向する位置に形成される。したがって、外縁部から流出する冷却媒体は、ブレーキステータにも接触し、その際にブレーキステータも冷却する。そのため、ブレーキロータおよびブレーキステータによって構成されるブレーキ機構を効果的に冷却することができる。

そして、この発明のブレーキ付きモータによれば、電磁力を利用して制動トルクを発生させる電磁ブレーキによってブレーキ機構が構成される。そのため、例えば、従来の制動装置で一般的に使用されているような油圧システムや、ブレーキキャリパのような反力受けとなる強度部材を省くことができる。したがって、従来の油圧式の制動装置などと比較して、装置の簡素化や小型・軽量化を図ることができる。

この発明のブレーキ付きモータの一例を説明するための断面図である。 この発明のブレーキ付きモータの他の例を説明するための断面図である。

この発明を、図を参照して具体的に説明する。図１に、この発明を適用したブレーキ付きモータの一例を示してある。図１に示すブレーキ付きモータ１は、主要な構成要素として、駆動用モータ２、ブレーキ機構３、駆動用モータ２ならびにブレーキ機構３を収納するケース４、パーキングブレーキ機構５、および、冷却機構６を備えている。

駆動用モータ２は、主に、車両の駆動力源として使用することが想定されていて、例えば、永久磁石式の同期モータ（ＰＭ）、あるいは、誘導モータ（ＩＭ）などによって構成されている。駆動用モータ２は、ステータ７、ロータ８、および、モータ軸９を備えている。ステータ７は、ケース４に固定されている。ロータ８は、ステータ７に対して相対回転が可能であり、モータ軸９と一体回転するように、モータ軸９に固定されている。モータ軸９は、駆動用モータ２の回転軸かつ出力軸であり、ロータ８と共に回転が可能なようにケース４に支持されている。図１に示す例では、モータ軸９およびロータ８は、モータ軸９の両端付近に配置された２つのベアリング１０，１１を介して、ケース４に支持されている。上記のステータ７およびロータ８は、ケース４の内部に収容されている。また、図１に示す例では、モータ軸９は、一方（図１の左側）の端部がケース４から突出しており、他方（図１の右側）の端部はケース４の内部に収容されている。

ブレーキ機構３は、所定の力を受けて作動して駆動用モータ２のモータ軸９を制動する。図１に示す例では、ブレーキ機構３は、通電されることにより作動してモータ軸９を制動する励磁作動型の電磁ブレーキによって構成されている。ブレーキ機構３は、ブレーキロータ１２、ブレーキステータ１３、および、制動用ソレノイド１４から構成されている。ブレーキ機構３は、制動用ソレノイド１４に通電することにより、ブレーキロータ１２とブレーキステータ１３とを摩擦係合させるように作動し、制動トルクを発生するように構成されている。ブレーキ機構３は、制動用ソレノイド１４への通電がない状態では、上記のように作動することなく、制動トルクを発生しない。

ブレーキロータ１２は、円板状の磁性体によって形成されている。ブレーキロータ１２は、モータ軸９と一体回転するように、モータ軸９に固定されている。ブレーキロータ１２のブレーキステータ１３と対向する面（図１の右側の面）の外周部分には、後述するブレーキステータ１３の摩擦面１３ａと接触して摩擦係合する摩擦面１２ａが形成されている。

ブレーキステータ１３は、円環状の磁性体によって形成されている。ブレーキステータ１３は、モータ軸９の軸線方向（図１の左右方向）に移動が可能であり、かつ、モータ軸９の回転方向には回転が不可能なように、ケース４内に組み込まれている。図１に示す例では、ブレーキステータ１３のブレーキロータ１２と対向しない面（図１の右側の面）の外周側部分に、複数のプッシュロッド１５が組み付けられている。プッシュロッド１５は、棒状あるいは管状に形成されており、それぞれ、ケース４の軸線方向に形成された複数の貫通孔１６に、摺動可能に挿入されている。プッシュロッド１５の一方（図１の左側）の端部は、ブレーキステータ１３に組み付けられている。例えば、ブレーキステータ１３の外周側部分に形成された複数のざぐり穴あるいは切り欠き部に、それぞれ、プッシュロッド１５の一方の端部がはめ込まれている。

プッシュロッド１５は、いずれも、ケース４の貫通孔１６に挿入されていることから、モータ軸９の軸線方向にのみ移動が可能であり、モータ軸９の回転方向およびその他の方向へは移動が不可能になっている。したがって、上記のようなプッシュロッド１５が、少なくとも２本、ブレーキステータ１３に組み付けられていることにより、ブレーキステータ１３は、モータ軸９の回転方向における回転が規制されている。すなわち、プッシュロッド１５は、モータ軸９の回転方向におけるブレーキステータ１３の回転を規制するトルク受け機構としての機能を備えている。

なお、ブレーキステータ１３とプッシュロッド１５とのはめあいは、所定のクリアランスを有するすきまばめでもよい。あるいは、しまりばめ、または、ねじ締結もしくは溶接や接着等の締結方法により、ブレーキステータ１３とプッシュロッド１５とを一体に固定してもよい。ブレーキステータ１３とプッシュロッド１５とを一体に固定する場合は、それらブレーキステータ１３およびプッシュロッド１５は、プッシュロッド１５が貫通孔１６内を摺動しつつ、モータ軸９の軸線方向で一体となって前後動する。そのため、プッシュロッド１５に、モータ軸９の軸線方向におけるブレーキステータ１３の前後動を整えるスライド機構あるいはガイド機構としての機能を兼備させることができる。

ブレーキステータ１３のブレーキロータ１２と対向する面（図１の左側の面）の外周側部分、すなわち、ブレーキステータ１３の前述の摩擦面１２ａに対向する部分には、摩擦面１２ａと接触して摩擦係合する摩擦面１３ａが形成されている。

制動用ソレノイド１４は、固定磁極として機能するブレーキロータ１２、鉄心（図示せず）に巻かれたコイル１４ａ、および、コイル１４ａと共に可動磁極として機能するブレーキステータ１３から構成されている。コイル１４ａは、ブレーキステータ１３と共に軸線方向に移動可能なように、ブレーキステータ１３に固定されている。コイル１４ａは、所定の電圧が印加されることによって磁気吸引力を発生し、ブレーキステータ１３と共にブレーキロータ１２側へ吸着されるように構成されている。したがって、このブレーキ機構３は、コイル１４ａに通電してブレーキロータ１２とブレーキステータ１３とを吸着させることにより、摩擦面１２ａと摩擦面１３ａとを摩擦係合させ、モータ軸９を制動することができる。なお、図１では示していないが、コイル１４ａへの通電を遮断した場合に、摩擦面１２ａと摩擦面１３ａとの接触を避けるためのリターンスプリングを設けることもできる。

パーキングブレーキ機構５は、ブレーキステータ１３をモータ軸９の軸線方向でブレーキロータ１２側へ押圧する軸力を発生するとともに、ブレーキステータ１３とブレーキロータ１２とを摩擦係合させてモータ軸９を制動した状態を保持することが可能な作動装置である。パーキングブレーキ機構５は、前述のブレーキ機構３の制動用ソレノイド１４に対する通電が遮断された場合であっても、ブレーキステータ１３とブレーキロータ１２とを摩擦係合させてモータ軸９を制動した状態を保持することが可能なように構成されている。図１に示す例では、パーキングブレーキ機構５は、送りねじ機構１７、押圧部材１８、および、制動用モータ１９から構成されている。

押圧部材１８は、カップ状に形成されて制動用モータ１９を覆うカバー部材１８ａ、および、カバー部材１８ａの開口部分に形成されたフランジ部材１８ｂから構成されている。カバー部材１８ａの底部の径方向における中央部分には、送りねじ機構１７の雌ねじ部１７ａが形成されている。

制動用モータ１９は、モータ軸９の軸線方向で、駆動用モータ２に隣接し、ケース４の外側（図１の右側）に配置され、ケース４に固定されている。フランジ部材１８ｂの外周側部分には、複数のざぐり穴あるいは切り欠き部が形成されており、それぞれ、上記の複数のプッシュロッド１５の他方（図１の右側）の端部がはめ込まれている。

制動用モータ１９の出力軸１９ａの外周面には、送りねじ機構１７の雄ねじ部１７ｂが形成されている。押圧部材１８は、モータ軸９の軸線方向で、制動用モータ１９の外側（図１の右側）から制動用モータ１９を覆うように配置されている。そして、押圧部材１８のカバー部材１８ａに形成された雌ねじ部１７ａに、制動用モータ１９の出力軸１９ａに形成された雄ねじ部１７ｂがねじ込まれており、それによって送りねじ機構１７が構成されている。

送りねじ機構１７の雌ねじ部１７ａおよび雄ねじ部１７ｂは、例えば、ボールねじ、あるいは、台形ねじや角ねじによって形成されている。送りねじ機構１７は、制動用モータ１９によって出力軸１９ａすなわち雄ねじ部１７ｂを所定の回転方向（正転方向）へ回転させることにより、押圧部材１８をモータ軸９の軸線方向で駆動用モータ２へ近付ける方向（図１の左側）へ前進移動させる軸力を発生する。また、送りねじ機構１７は、制動用モータ１９によって雄ねじ部１７ｂを正転方向と反対方向（逆転方向）へ回転させることにより、押圧部材１８をモータ軸９の軸線方向で駆動用モータ２から遠ざける方向（図１の右側）へ後退移動させる軸力を発生する。

したがって、パーキングブレーキ機構５は、上記のような送りねじ機構１７を用いて、モータ軸９を制動することができる。具体的には、制動用モータ１９によって送りねじ機構１７へ正転方向のトルクを付与することにより、押圧部材１８を前進移動させ、ブレーキステータ１３をブレーキロータ１２へ向けて押圧することができる。すなわち、パーキングブレーキ機構５によってモータ軸９を制動することができる。一方、制動用モータ１９によって送りねじ機構１７へ逆転方向のトルクを付与することにより、押圧部材１８を後退移動させ、ブレーキロータ１２へ向けてブレーキステータ１３を押圧していた力を解くことができる。すなわち、このパーキングブレーキ機構５によるモータ軸９の制動を解除することができる。

また、送りねじ機構１７は、直線運動を回転運動に変換する場合の送りねじの逆効率が、回転運動を直線運動に変換する場合の送りねじの正効率よりも低く設定されている。すなわち、送りねじ機構１７は、雄ねじ部１７ｂを正転方向へ回転させ、雌ねじ部１７ａおよび雌ねじ部１７ａが形成された押圧部材１８を前進移動させる場合の正効率よりも、雌ねじ部１７ａおよび雌ねじ部１７ａが形成された押圧部材１８を後退移動させ、雄ねじ部１７ｂを逆転方向へ回転させる場合の逆効率が低くなるように構成されている。したがって、送りねじ機構１７でブレーキステータ１３を前進方向へ押圧し、モータ軸９を制動した状態を容易に保持することができる。そのため、制動用モータ１９によって送りねじ機構１７を作動させ、モータ軸９を制動した状態で、前述のブレーキ機構３の制動用ソレノイド１４および制動用モータ１９に対する通電が遮断された場合であっても、送りねじ機構１７によるモータ軸９の制動状態を容易に保持することができる。

前述したように、このブレーキ付きモータ１は、駆動力源として車両に搭載されることを想定している。その場合、駆動用モータ２は、高負荷および高回転数で回転することによって温度が上昇する。また、ブレーキ機構３は、制動時の摩擦によって発熱する。そのため、このブレーキ付きモータ１は、ケース４内に収納されている駆動用モータ２およびブレーキ機構３を、共に、冷却媒体を用いて冷却するための冷却機構６が設けられている。

冷却機構６は、冷却媒体でケース４内の駆動用モータ２およびブレーキ機構３を冷却するシステムであって、モータ軸９の中空部２０、遠心流路２１、還流流路２２、および、リザーバタンク２３などから構成されている。冷却媒体としては、水やオイルなどの液体、あるいは、空気や不活性ガスなどの気体を用いることができる。図１に示す例では、冷却媒体として、駆動用モータ２およびブレーキ機構３を冷却するとともに、駆動用モータ２の潤滑油としても機能するオイル２４が用いられている。オイル２４は、少なくとも駆動用モータ２の稼働時にも中空部２０に浸入するように、ケース４内に充填されている。

中空部２０は、駆動用モータ２のモータ軸９の内部に形成されている。すなわち、モータ軸９は、全長方向の一部が中空軸に形成されており、その中空に刳り抜かれた部分が中空部２０となっている。中空部２０は、先端側（図１の左側）がモータ軸９の内部で閉じており、後端側（図１の右側）が開口している。図１に示す例では、中空部２０の開口部２０ａから、ケース４内に封入されているオイル２４が中空部２０へ浸入するように構成されている。

モータ軸９のブレーキロータ１２が固定されている部分に、中空部２０の内周面からモータ軸９の外周面まで貫通する貫通孔２０ｂが形成されている。貫通孔２０ｂは、ブレーキロータ１２に形成された後述する遠心流路２１と接続している。したがって、貫通孔２０ｂは、ブレーキロータ１２に形成される遠心流路２１の本数に対応して、モータ軸９の周方向に所定のピッチで複数形成されている。

ブレーキロータ１２に遠心流路２１が形成されている。遠心流路２１は、上記のように、貫通孔２０ｂに接続されており、貫通孔２０ｂとの接続部分から、ブレーキロータ１２の内部を貫通して、ブレーキロータ１２の外縁部１２ｂで開口するように形成されている。外縁部１２ｂは、ブレーキロータ１２の外周側でブレーキステータ１３と対向する部分であって、前述の摩擦面１２ａが形成されている部分である。

遠心流路２１は、ブレーキロータ１２の円周方向に所定のピッチで複数形成されている。貫通孔２０ｂとの接続部分から外縁部１２ｂの開口部１２ｃへ向けて流路が放射状に延びるように、複数の遠心流路２１が形成されている。また、遠心流路２１は、遠心流路２１に対応して外縁部１２ｂの表面（すなわち、摩擦面１２ａ）に放射状に形成された溝１２ｄによって、開口部１２ｃからブレーキロータ１２の最外周部まで延伸されている。

上記のようにケース４内には、冷却用のオイル２４が封入されている。オイル２４は、中空部２０に浸入している。したがって、駆動用モータ２が稼動する場合、すなわち、ロータ８ならびにモータ軸９およびブレーキロータ１２が回転する場合には、中空部２０内のオイル２４は、中空部２０の内周面側に流動するように遠心力の影響を受ける。中空部２０には、貫通孔２０ｂを経由して遠心流路２１が接続されている。そのため、中空部２０内で遠心力の影響を受けたオイル２４は、貫通孔２０ｂから遠心流路２１内に流入する。遠心流路２１が形成されているブレーキロータ１２もモータ軸９と一体に回転するので、遠心流路２１内に流入したオイル２４は、さらに大きな遠心力の影響を受け、遠心流路２１内を外縁部１２ｂの開口部１２ｃへ向けて流動する。開口部１２ｃから流出したオイル２４は、上記のように外縁部１２ｂに形成された溝１２ｄを伝って流動し、ブレーキロータ１２の外周側へ流出する。すなわち、オイル２４は、ケース４内で、ブレーキロータ１２の最外周部から放射状に飛散する。また、上記のように遠心力の作用によって中空部２０からオイル２４が外周側へ流動することにより、中空部２０が負圧になる。そのため、中空部２０の外部に介在しているオイル２４は、負圧となった中空部２０内に吸引される。すなわち、上記のような中空部２０を有するモータ軸９、および、遠心流路２１や溝１２ｄを有するブレーキロータ１２が、いわゆる遠心ポンプとして機能する。したがって、モータ軸９およびブレーキロータ１２が回転することにより、それらモータ軸９およびブレーキロータ１２が遠心ポンプとして機能し、ケース４と冷却機構６との間でオイル２４が循環する。

なお、図１に示す例では、ブレーキステータ１３の摩擦面１３ａに、上記のようにブレーキロータ１２の摩擦面１２ａに形成された溝１２ｄに対応する溝１３ｂが形成されている。すなわち、ブレーキステータ１３の摩擦面１３ａには、ブレーキロータ１２の溝１２ｄに対応する放射状の溝１３ｂが形成されている。このように、ブレーキステータ１３側にもオイル２４を流動させる溝１３ｂを設けることにより、オイル２４によるブレーキステータ１３の冷却効果を高めることができる。

還流流路２２は、上記のように中空部２０から遠心流路２１を通って開口部１２ｃから流出するオイル２４を、再び中空部２０へ還流させるための流路である。還流流路２２は、第１流路２２ａ、および、第２流路２２ｂから構成されている。また、還流流路２２の途中に、リザーバタンク２３が設けられている。リザーバタンク２３は、還流流路２２を流動するオイル２４を一時的に貯留するオイルタンクである。リザーバタンク２３は、ケース４の外側に設置されている。

第１流路２２ａは、開口部１２ｃから流出するオイルをリザーバタンク２３内に流入させる流路である。第１流路２２ａは、一端がケース４を貫通する貫通孔４ａに接続され、他端がリザーバタンク２３の流入口２３ａに接続されている。貫通孔４ａは、ケース４の外周部で、ケース４のブレーキロータ１２の外周面と対向する位置に形成されている。すなわち、貫通孔４ａは、上記のようにブレーキロータ１２の最外周部から放射状に飛散するオイル２４の一部が流入する位置に形成されている。なお、図１に示す例のように、第１流路２２ａの途中に、オイルクーラ２５を設けることもできる。上記のようにリザーバタンク２３をケース４の外側に設けること、また、例えばオイルクーラ２５を設けることにより、ケース４内で駆動用モータ２およびブレーキ機構３を冷却することによって上昇したオイル２４の温度を、ケース４の外部で確実に低下させることができる。そのため、オイル２４による冷却効果を高めることができる。

第２流路２２ｂは、リザーバタンク２３から流出するオイルをケース４内に流入させる流路である。第２流路２２ｂは、一端がリザーバタンク２３の流出口２３ｂに接続され、他端がケース４を貫通する貫通孔４ｂに接続されている。貫通孔４ｂは、上記の貫通孔４ａとは異なる所定の位置に形成されている。例えば、ブレーキロータ１２の最外周部から放射状に飛散するオイル２４の影響を受けないケース４の側端部に形成されている。また、貫通孔４ｂは、このブレーキ付きモータ１の使用状態における鉛直方向で、リザーバタンク２３の流出口２３ｂよりも下方に形成される。リザーバタンク２３の上面の一部が大気に開放される構成であれば、重力を利用して、流出口２３ｂから貫通孔４ｂへオイル２４を流動させることができる。なお、リザーバタンク２３が、例えばばねや弾性部材の弾性力等を利用して流出口２３ｂからオイル２４を吐出することができる構成であれば、ブレーキ付きモータ１の使用状態における鉛直方向で、リザーバタンク２３の流出口２３ｂよりも上方に、貫通孔４ｂを形成することもできる。あるいは、貫通孔４ｂよりも下方に吐出口２３ａが位置するように、リザーバタンク２３を配置することもできる。

なお、プッシュロッド１５と貫通孔１６との間、および、ケース４における制動用モータ６の取り付け部分は、それぞれ、パッキンやＯリングなどのシール材によってシールされている。図１に示す例では、プッシュロッド１５と貫通孔１６との間の隙間が、Ｏリング２６によってシールされている。また、ケース４と制動用モータ６との取り付け部分の隙間が、Ｏリング２７によってシールされている。したがって、オイル２４を封入するケース４内は、液密が保たれている。

上記のように、このブレーキ付きモータ１は、冷却機構６を備えている。すなわち、モータ軸９が中空構造になっており、そのモータ軸９の中空部２０とブレーキロータ１２の外縁部１２ｂとの間に遠心流路２１が形成されている。また、遠心流路２１から流出したオイル２４を再び中空部２０に戻すための還流流路２２が設けられている。そのため、ケース４内で中空部２０に流入したオイル２４は、モータ軸９およびブレーキロータ１２が回転することにより、遠心力の影響を受けて遠心流路２１に流入し、外縁部１２ｂに形成された開口部１２ｃから外周側に向かって流出する。すなわち、モータ軸９およびブレーキロータ１２が遠心ポンプとして機能し、オイル２４を中空部２０から外縁部１２ｂへ向けて流動させる。外縁部１２ｂから流出したオイル２４は、還流流路２２を通ってケース４内に戻され、再び中空部２０に流入する。したがって、このブレーキ付きモータ１によれば、ケース４内のオイル２４を還流させ、駆動用モータ２およびブレーキ機構３を共に冷却することができる。そのため、駆動用モータ２およびブレーキ機構３を効率よく冷却することができる。また、上記のような一式の冷却機構６で、駆動用モータ２およびブレーキ機構３の両方を冷却することができる。そのため、装置の構造を簡素化し、かつ、小型・軽量化することができる。

図２に、この発明を適用したブレーキ付きモータの他の例を示してある。図２に示すブレーキ付きモータ１０１は、前述の図１に示すブレーキ付きモータ１と同様に、主要な構成要素として、駆動用モータ１０２、ブレーキ機構１０３、駆動用モータ１０２ならびにブレーキ機構１０３を収納するケース１０４、パーキングブレーキ機構１０５、および、冷却機構１０６を備えている。この図２に示すブレーキ付きモータ１０１では、ケース１０４が、モータ用ケース１０４ａとブレーキ用ケース１０４ｂとに分かれて構成されている。図２に示す例では、モータ用ケース１０４ａの軸線方向における一方（図２の右側）に、ブレーキ用ケース１０４ｂが組み付けられることにより、ケース１０４が構成されている。

駆動用モータ１０２は、前述の駆動用モータ２と同様に、ステータ１０７、ロータ１０８、および、モータ軸１０９から構成されている。ステータ１０７は、モータ用ケース１０４ａに固定されている。ロータ１０８は、ステータ１０７に対して相対回転が可能であり、モータ軸１０９と一体回転するように、モータ軸１０９に固定されている。モータ軸１０９は、駆動用モータ１０２の回転軸であり、ロータ１０８と共に回転が可能なようにモータ用ケース１０４ａに支持されている。また、モータ軸１０９は、中空軸構造となっており、内部に後述する中空部１２０が形成されている。

ブレーキ機構１０３は、前述のブレーキ機構３と同様に、通電されることにより作動してモータ軸１０９を制動する励磁作動型の電磁ブレーキによって構成されている。ブレーキ機構１０３は、ブレーキロータ１１２、ブレーキステータ１１３、および、制動用ソレノイド１１４を備えている。ブレーキ機構１０３は、制動用ソレノイド１１４に通電することにより、ブレーキロータ１１２とブレーキステータ１１３とを摩擦接触させるように作動し、制動トルクを発生するように構成されている。ブレーキ機構１０３は、制動用ソレノイド１１４への通電がない状態では、上記のように作動することなく、制動トルクを発生しない。

ブレーキロータ１１２は、前述のブレーキロータ１２と同様に、円板状の磁性体によって形成されている。ブレーキロータ１１２は、モータ軸１０９と一体回転するように、モータ用ケース１０４ａから突出したモータ軸１０９に固定されている。ブレーキロータ１１２のブレーキステータ１１３と対向する面（図２の右側の面）の外周部分には、後述するブレーキステータ１１３の摩擦面１１３ａと接触して摩擦係合する摩擦面１１２ａが形成されている。また、このブレーキロータ１１２にも、後述する遠心流路１２１が形成されている。

ブレーキステータ１１３は、前述のブレーキステータ１３と同様に、円環状の磁性体によって形成されている。ブレーキステータ１１３は、モータ軸１０９の軸線方向（図２の左右方向）に移動が可能であり、かつ、モータ軸１０９の回転方向へは回転が不可能なように、ブレーキ用ケース１０４ｂ内に組み込まれている。図２に示す例では、ブレーキ用ケース１０４ｂの内周面に形成されたスプライン穴とブレーキステータ１１３の外周面に形成されたスプライン軸とがスプライン嵌合するように、ブレーキ用ケース１０４ｂにブレーキステータ１１３が組み込まれている。

制動用ソレノイド１１４は、前述の制動用ソレノイド１４と同様に、固定磁極として機能するブレーキロータ１１２、鉄心（図示せず）に巻かれたコイル１１４ａ、および、コイル１１４ａと共に可動磁極として機能するブレーキステータ１１３から構成されている。コイル１１４ａは、ブレーキステータ１１３と共に軸線方向に移動可能なように、ブレーキステータ１１３に固定されている。コイル１１４ａは、所定の電圧が印加されることによって磁気吸引力を発生し、ブレーキステータ１１３と共にブレーキロータ１１２側へ吸着されるように構成されている。

パーキングブレーキ機構１０５は、回転運動を直線運動に変換してブレーキステータ１１３をモータ軸１０９の軸線方向でブレーキロータ１１２側へ押圧する軸力を発生するとともに、ブレーキステータ１１３とブレーキロータ１１２とを摩擦係合させてモータ軸１０９を制動した状態を保持することが可能な作動装置である。パーキングブレーキ機構１０５は、前述のブレーキ機構１０３の制動用ソレノイド１１４に対する通電が遮断された場合であっても、ブレーキステータ１１３とブレーキロータ１１２とを摩擦係合させてモータ軸１０９を制動した状態を保持することが可能なように構成されている。図２に示す例では、パーキングブレーキ機構１０５は、送りねじ機構１１７、押圧プレート１１８、および、制動用モータ１１９から構成されている。

押圧プレート１１８は、円板状に形成されている。押圧プレート１１８は、モータ軸１０９の軸線方向に移動が可能であり、かつ、モータ軸１０９の回転方向へは回転が不可能なように、ブレーキ用ケース１０４ｂ内に組み込まれている。図２に示す例では、ブレーキ用ケース１０４ｂの内周面に形成されたスプライン穴と押圧プレート１１８の外周面に形成されたスプライン軸とがスプライン嵌合するように、ブレーキ用ケース１０４ｂに押圧プレート１１８が組み込まれている。したがって、押圧プレート１１８は、パーキングブレーキ機構１０５によってモータ軸１０９の軸線方向で前進移動させられることにより、ブレーキステータ１１３に接触し、ブレーキステータ１１３を押圧するように構成されている。

押圧プレート１１８の径方向における中央部分には、送りねじ機構１１７の雌ねじ部１１７ａが形成されている。制動用モータ１１９は、モータ軸１０９の軸線方向で、押圧プレート１１８に隣接し、ブレーキ用ケース１０４ｂすなわちケース１０４の外側（図２の右側）に配置されてケース１０４に固定されている。

制動用モータ１１９の出力軸１１９ａの内周面には、送りねじ機構１１７の雄ねじ部１１７ｂが形成されている。出力軸１１９ａは、制動用モータ１１９のケース（図示せず）の軸線方向における一方（図２の左側）に突出し、制動用モータ１１９がケース１０４に固定されることにより、ケース１０４の内部に進入している。そして、押圧プレート１１８に形成された雌ねじ部１１７ａに、制動用モータ１１９の出力軸１１９ａに形成された雄ねじ部１１７ｂがねじ込まれており、それによって送りねじ機構１１７が構成されている。

送りねじ機構１１７は、前述の送りねじ機構１８と同様に、制動用モータ１１９によって出力軸１１９ａすなわち雄ねじ部１１７ｂを正転方向へ回転させることにより、押圧プレート１１８をモータ軸１０９の軸線方向で前進移動させる前進方向（図２の左方向）の軸力を発生する。また、送りねじ機構１１７は、制動用モータ１１９によって雄ねじ部１１７ｂを逆転方向へ回転させることにより、押圧プレート１１８をモータ軸１０９の軸線方向で後退移動させる後退方向（図２の右方向）の軸力を発生する。

したがって、パーキングブレーキ機構１０５は、上記のような送りねじ機構１１７を用いて、制動用モータ１１９によって送りねじ機構１１７へ正転方向のトルクを付与することにより、押圧プレート１１８を前進移動させ、ブレーキロータ１１２とブレーキステータ１１３とを摩擦係合させてモータ軸１０９を制動することができる。一方、制動用モータ１１９によって送りねじ機構１１７へ逆転方向のトルクを付与することにより、押圧プレート１１８を後退移動させ、このパーキングブレーキ機構１０５によるモータ軸１０９の制動を解除することができる。

また、送りねじ機構１１７は、前述の送りねじ機構１８と同様に、送りねじの正効率よりも、送りねじの逆効率が低くなるように構成されている。したがって、送りねじ機構１１７でブレーキステータ１１３を前進方向へ押圧し、モータ軸１０９を制動した状態を容易に保持することができる。そのため、制動用モータ１１９によって送りねじ機構１１７を作動させ、モータ軸１０９を制動した後に、電磁ブレーキ１０３の制動用ソレノイド１１４および制動用モータ１１９に対する通電が止められた場合であっても、送りねじ機構１１７によるモータ軸１０９の制動状態を容易に保持することができる。

このブレーキ付きモータ１０１は、ケース１０４内に収納されている駆動用モータ１０２およびブレーキ機構１０３を、共に、冷却媒体を用いて冷却するための冷却機構１０６が設けられている。

冷却機構１０６は、前述の冷却機構６と同様に、冷却媒体でケース１０４内の駆動用モータ１０２およびブレーキ機構１０３を冷却するシステムであって、モータ軸１０９の中空部１２０、遠心流路１２１、還流流路１２２、および、リザーバタンク１２３などから構成されている。図２に示す例でも、冷却媒体として、駆動用モータ１０２およびブレーキ機構１０３を冷却するとともに、駆動用モータ１０２の潤滑油としても機能するオイル１２４が用いられている。オイル１２４は、少なくとも駆動用モータ１０２の稼働時にモータ軸１０９を浸漬するように、ケース１０４内に充填されている。

中空部１２０は、駆動用モータ１０２のモータ軸１０９の内部に形成されている。すなわち、モータ軸１０９は、全長方向の一部が中空軸に形成されており、その中空に刳り抜かれた部分が中空部１２０となっている。図２に示す例では、中空部１２０は、先端側（図２の左側）がモータ軸１０９の内部で閉じている。後端側（図２の右側）は、中空部１２０を形成するための加工後に、例えばプラグボルトのような栓部材１０９ａによって閉じられている。また、中空部１２０の内周面からモータ軸１０９の外周面まで貫通する流入孔１２０ａが形成されている。この流入孔１２０ａは、後述する貫通孔１２０ｂとは異なる位置に形成されている。図２に示す例では、モータ軸１０９の軸線方向におけるロータ１０８の取り付け部分の両端を外れた２箇所に形成されている。すなわち、流入孔１２０ａは、ケース１０４内に充填されるオイル１２４がモータ軸１０９の外周面から流入孔１２０ａを通って中空部１２０へ流入することが可能な位置に形成されている。したがって、この図２に示す例では、中空部１２０の流入孔１２０ａから、ケース１０４内に封入されているオイル１２４が中空部１２０へ流入するように構成されている。

モータ軸１０９のブレーキロータ１１２が固定されている部分に、中空部１２０の内周面からモータ軸１０９の外周面まで貫通する貫通孔１２０ｂが形成されている。貫通孔１２０ｂは、ブレーキロータ１１２に形成された後述する遠心流路１２１と接続している。したがって、貫通孔１２０ｂは、ブレーキロータ１１２に形成される遠心流路１２１の本数に対応して、モータ軸１０９の周方向に所定のピッチで複数形成されている。

ブレーキロータ１１２に遠心流路１２１が形成されている。遠心流路１２１は、上記のように、貫通孔１２０ｂに接続されており、貫通孔１２０ｂとの接続部分から、ブレーキロータ１１２の内部を貫通して、ブレーキロータ１１２の外縁部１１２ｂで開口するように形成されている。外縁部１１２ｂは、ブレーキロータ１１２の外周側でブレーキステータ１１３と対向する部分であって、前述の摩擦面１１２ａが形成されている部分である。

遠心流路１２１は、ブレーキロータ１１２の円周方向に所定のピッチで複数形成されている。貫通孔１２０ｂとの接続部分から外縁部１１２ｂの開口部１１２ｃへ向けて流路が放射状に延びるように、複数の遠心流路１２１が形成されている。また、遠心流路１２１は、遠心流路１２１に対応して外縁部１１２ｂの表面（すなわち、摩擦面１１２ａ）に放射状に形成された溝１１２ｄによって、開口部１１２ｃからブレーキロータ１１２の最外周部まで延伸されている。

上記のようにケース１０４内には、冷却用のオイル１２４が封入されている。オイル１２４は、ケース１０４内でモータ軸１０９を浸漬させている。したがって、駆動用モータ１０２が稼動する場合、すなわち、ロータ１０８ならびにモータ軸１０９およびブレーキロータ１１２が回転する場合には、中空部１２０内に介在している介在物（空気もしくはオイル１２４、または、それら両方）は、中空部１２０の内周面側に流動するように遠心力の影響を受ける。中空部１２０には、貫通孔１２０ｂを経由して遠心流路１２１が接続されている。そのため、中空部１２０内で遠心力の影響を受けた上記の介在物は、貫通孔１２０ｂから遠心流路１２１内に流入する。このように、中空部１２０内の介在物が遠心流路１２１側へ流入することにより、中空部１２０が負圧になる。その場合、上記のようにケース１０４内でモータ軸１０９がオイル１２４に浸漬しているため、オイル１２４は、前述の流入孔１２０ａを通って、負圧となった中空部１２０内に吸引される。

一方、上記のようにモータ軸１０９が回転することにより遠心流路１２１側へ流入したオイル１２４は、遠心流路１２１が形成されているブレーキロータ１１２もモータ軸１０９と一体に回転していることから、さらに大きな遠心力の影響を受け、遠心流路１２１内を外縁部１１２ｂの開口部１１２ｃへ向けて流動する。開口部１１２ｃから流出したオイル１２４は、上記のように外縁部１１２ｂに形成された溝１１２ｄを伝って流動し、ブレーキロータ１１２の外周側へ流出する。すなわち、オイル１２４は、ケース１０４内で、ブレーキロータ１１２の最外周部から放射状に飛散する。

還流流路１２２は、上記のように中空部１２０から遠心流路１２１を通って開口部１１２ｃから流出するオイル１２４を、再び中空部１２０へ還流させるための流路である。還流流路１２２は、第１流路１２２ａ、および、第２流路１２２ｂから構成されている。また、還流流路１２２の途中に、リザーバタンク１２３が設けられている。リザーバタンク１２３は、還流流路１２２を流動するオイル１２４を一時的に貯留するオイルタンクである。リザーバタンク１２３は、ケース１０４の外側に設置されている。

第１流路１２２ａは、開口部１１２ｃから流出するオイルをリザーバタンク１２３内に流入させる流路である。第１流路１２２ａは、一端がケース１０４を貫通する貫通孔１０４ａに接続され、他端がリザーバタンク１２３の流入口１２３ａに接続されている。貫通孔１０４ａは、ケース１０４の外周部で、ケース１０４のブレーキロータ１１２の外周面と対向する位置に形成されている。すなわち、貫通孔１０４ａは、上記のようにブレーキロータ１１２の最外周部から放射状に飛散するオイル１２４の一部が流入する位置に形成されている。したがって、モータ軸１０９およびブレーキロータ１１２が回転することにより、それらモータ軸１０９およびブレーキロータ１１２が遠心ポンプとして機能し、ケース１０４と冷却機構１０６との間でオイル１２４が循環する。

なお、図２に示す例のように、第１流路１２２ａの途中に、オイルクーラ１２５を設けることもできる。上記のようにリザーバタンク１２３をケース１０４の外側に設けること、また、例えばオイルクーラ１２５を設けることにより、ケース１０４内で駆動用モータ１０２およびブレーキ機構１０３を冷却することによって上昇したオイル１２４の温度を、ケース１０４の外部で確実に低下させることができる。そのため、オイル１２４による冷却効果を高めることができる。

第２流路１２２ｂは、リザーバタンク１２３から流出するオイルをケース１０４内に流入させる流路である。第２流路１２２ｂは、一端がリザーバタンク１２３の流出口１２３ｂに接続され、他端がケース１０４を貫通する貫通孔１０４ｂに接続されている。貫通孔１０４ｂは、上記の貫通孔１０４ａとは異なる所定の位置に形成されている。例えば、ブレーキロータ１１２の最外周部から放射状に飛散するオイル１２４の影響を受けない位置に形成されている。また、貫通孔１０４ｂは、このブレーキ付きモータ１０１の使用状態における鉛直方向で、リザーバタンク１２３の流出口１２３ｂよりも下方に形成される。リザーバタンク１２３の上面の一部が大気に開放される構成であれば、重力を利用して、流出口１２３ｂから貫通孔１０４ｂへオイル１２４を流動させることができる。なお、リザーバタンク１２３が、例えばばねや弾性部材の弾性力等を利用して流出口１２３ｂからオイル１２４を吐出することができる構成であれば、ブレーキ付きモータ１０１の使用状態における鉛直方向で、リザーバタンク１２３の流出口１２３ｂよりも上方に、貫通孔１０４ｂを形成することもできる。あるいは、貫通孔１０４ｂよりも下方に吐出口１２３ａが位置するように、リザーバタンク１２３を配置することもできる。

１，１０１…ブレーキ付きモータ、 ２，１０２…駆動用モータ、 ３，１０３…ブレーキ機構、 ４，１０４…ケース、 ６，１０６…冷却機構、 ９，１０９…モータ軸、 １２，１１２…ブレーキロータ、 １２ｂ，１１２ｂ…外縁部、 １２ｃ，１１２ｃ…開口部、 １３，１１３…ブレーキステータ、 １４，１１４…制動用ソレノイド、 １７，１１７…送りねじ機構、 １９，１１９…制動用モータ、 ２０，１２０…中空部、 ２１，１２０…遠心流路、 ２２，１２２…還流流路、 ２２ａ，１２２ａ…第１流路、 ２２ｂ，１２２ｂ…第２流路、 ２３，１２３…リザーバタンク、 ２４，１２４…オイル（冷却媒体）。

Claims (4)

1. モータ軸からトルクを出力する駆動用モータと、前記モータ軸の回転方向に回転不可能なブレーキステータおよび前記ブレーキステータと相対回転するとともに前記モータ軸と一体回転するブレーキロータを有し、前記ブレーキロータと前記ブレーキステータとを摩擦係合させることにより前記モータ軸を制動するブレーキ機構と、前記駆動用モータおよび前記ブレーキ機構を収納するケースと、を備えたブレーキ付きモータにおいて、
   前記ケース内に、前記駆動用モータおよび前記ブレーキ機構を冷却する冷却媒体が封入され、
   前記モータ軸に、前記冷却媒体が流入する中空部が形成されており、
   前記中空部から前記ブレーキロータの内部を貫通して前記ブレーキロータの外縁部で開口するとともに、前記モータ軸および前記ブレーキロータが回転する際に作用する遠心力により前記中空部から流入する前記冷却媒体を前記外縁部へ流通させる遠心流路と、
   前記外縁部の開口部分から流出する前記冷却媒体を前記中空部へ還流させる還流流路とを備えている
   ことを特徴とするブレーキ付きモータ。
   
2. 請求項１に記載のブレーキ付きモータにおいて、
   前記ケースの外部に配置されて前記冷却媒体を貯留するリザーバタンクを備え、
   前記還流流路は、前記外縁部の開口部分から前記ケースを貫通して前記リザーバタンクに接続するとともに、前記遠心力により前記外縁部の開口部分から流出する前記冷却媒体を前記リザーバタンク内に流入させる第１流路と、前記リザーバタンクの流出部から前記ケースを貫通して前記ケースの内部に接続するとともに、前記リザーバタンクから流出する前記冷却媒体を前記ケース内に流入させる第２流路とを有している
   ことを特徴とするブレーキ付きモータ。
   
3. 請求項１または２に記載のブレーキ付きモータにおいて、
   前記外縁部は、前記ブレーキステータに対向し、前記モータ軸を制動する際に前記ブレーキステータと摩擦係合することを特徴とするブレーキ付きモータ。
   
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のブレーキ付きモータにおいて、
   前記ブレーキ機構は、通電時に発生する磁気力を利用して前記ブレーキロータと前記ブレーキステータとを摩擦係合させる電磁ブレーキによって構成されていることを特徴とするブレーキ付きモータ。

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