JP2017155761A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却液による冷却性能を維持しつつ、回転部材が冷却液を引き摺ることによる摩擦損失を低減することができるブレーキ装置を提供する。
【解決手段】ブレーキロータ９に形成された第１摩擦面９ａとブレーキステータ１０に形成された第２摩擦面１０ａとを摩擦係合させることにより回転軸６を制動するとともに、ケース３内に封入されるオイル２３でブレーキステータ９およびブレーキロータ１０を冷却するブレーキ装置１において、第１摩擦面９ａに、第２摩擦面１０ａに対向して開口するとともに、第１摩擦面９ａの内周側の端部と外周側の端部との間でオイル２３を流通させる第１冷却溝２１を形成し、第２摩擦面１０ａに、第１摩擦面９ａに対向して開口するとともに、第１冷却溝２１を流通するオイル２３の一部が流入する第２冷却溝２２を形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えばモータの出力軸（回転軸）を制動するブレーキ装置に関し、特に、オイルや水などの冷却液を用いて発熱部を冷却する湿式のブレーキ装置に関するものである。

特許文献１には、建設機械等のブレーキ容量の大きな車両に用いられる湿式のブレーキ装置に関する発明が記載されている。この特許文献１に記載されている湿式ブレーキ装置は、車軸に接続される回転ブレーキ板をピストンで押圧し、回転ブレーキ板を非回転ブレーキ板に接触させることによって車軸を制動するように構成されている。回転ブレーキ板は、ハウジング内で、回転ブレーキ板を潤滑および冷却するためのオイルに浸漬されている。回転ブレーキ板は、車軸に接続される円環板状のベース板部と、ベース板部の表面の一部にベース板部とほぼ同心円状に設けられた摩擦部とを有している。そして、回転ブレーキ板には、摩擦部の内周縁から外周縁まで径方向に連通するように、摩擦部とベース板部との２層に亘ってオイルが流通する油路が形成されている。

なお、特許文献２には、ブレーキ鳴きの発生を抑制することを目的としたベンチレーテッド型ディスクロータに関する発明が記載されている。この特許文献２に記載されたベンチレーテッド型ディスクロータには、径方向に放射状に延伸する複数の冷却フィンが形成されている。

特開２００９−２８１４９１号公報 特開２００８−９５９４１号公報

上記の特許文献1に記載されているような湿式のブレーキ装置は、乾式（空冷式）のブレーキ装置と比較して、ブレーキ装置の冷却性能を向上させることができる。その反面、湿式のブレーキ装置は、ブレーキロータなどの回転部材がオイル（冷却液）に浸漬されているため、回転部材が回転する際にオイルを引き摺ることによる摩擦損失が発生してしまう。このように、従来の湿式のブレーキ装置においては、冷却性能の維持と、摩擦損失の低減とを両立させるには、未だ改良の余地があった。

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、冷却液による冷却性能を維持しつつ、回転部材が冷却液を引き摺ることによる摩擦損失を低減することができるブレーキ装置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、所定の回転軸の回転方向に回転不可能なブレーキステータと、前記ブレーキステータと相対回転しかつ前記回転軸と一体回転するブレーキロータと、前記ブレーキステータおよび前記ブレーキロータを内部に収納するケースと、を備え、前記ブレーキロータの外縁部に形成された第１摩擦面と前記ブレーキステータに形成された第２摩擦面とを摩擦係合させることにより前記回転軸を制動するとともに、前記ケース内に封入される冷却液で前記ブレーキステータおよび前記ブレーキロータを冷却するブレーキ装置において、前記回転軸は、前記冷却液の浸入が可能な中空部を有し、前記冷却液は、少なくとも前記回転軸の一部を浸漬して前記中空部へ浸入するように前記ケース内に充填されており、前記第１摩擦面に、前記第２摩擦面に対向して開口するとともに、前記第１摩擦面の内周側の端部と外周側の端部との間で前記冷却液を流通させる第１冷却溝が形成され、前記回転軸および前記ブレーキロータに、前記中空部に浸入した前記冷却液を前記ブレーキロータの内部を通して前記第１冷却溝へ流通させる貫通流路が形成されていることを特徴とするものである。

また、この発明は、前記第２摩擦面に、前記第１摩擦面に対向して開口するとともに、前記第１冷却溝を流通する前記冷却液の一部が流入する第２冷却溝が形成されていることを特徴としている。

また、この発明は、前記第１冷却溝および前記貫通流路が、それぞれ、前記ブレーキロータの回転中心軸線を中心として前記外周側へ放射状に延びるように複数形成されていることを特徴としている。

また、この発明は、前記ブレーキロータおよび前記ブレーキステータが、通電されることにより発生する磁気吸引力によって互いに吸着させられ、前記回転軸を制動するように構成されていることを特徴としている。

そして、この発明は、前記ケースが、前記回転軸を出力軸とするモータのモータケースを兼ねており、前記冷却液が、前記ケース内で、前記ブレーキステータおよび前記ブレーキロータを冷却するとともに、前記モータを潤滑および冷却する潤滑液を兼ねていることを特徴としている。

この発明のブレーキ装置によれば、ブレーキロータが回転する際には、回転するブレーキロータが遠心ポンプのように機能し、中空部に流入した冷却液が第１摩擦面の外周側まで圧送される。したがって、ケース内の中空部と第１摩擦面の外周側との間で、冷却液を還流させることができる。そのため、ケース内で冷却液を還流させ、ブレーキロータおよびブレーキステータを冷却液によって効果的に冷却することができる。さらに、ブレーキ装置の作動時（制動時）には、第１冷却溝は、第１摩擦面と第２摩擦面とが摩擦係合させられることにより、第２摩擦面によって溝の開口部分が遮蔽される。したがって、第１摩擦面と第２摩擦面とが完全に摩擦係合する直前の状態、すなわち、摩擦による発熱が大きくなる状態では、第１冷却溝が密閉された状態に近くなり、上記のような遠心ポンプの機能が向上する。そのため、冷却液によるブレーキロータおよびブレーキロータの冷却効果を向上させることができる。一方、ブレーキ装置の非作動時には、第１摩擦面と第２摩擦面とが離隔し、上記のような遠心ポンプの機能が低下する。そのため、ブレーキ装置の非作動時に、ブレーキロータと冷却液との間の摩擦抵抗を減少させ、その摩擦による損失を低減することができる。

また、この発明のブレーキ装置によれば、上記のような第１冷却溝に加えて、ブレーキステータに第２冷却溝が形成される。そのため、第１冷却溝から第２冷却溝へ流入する一部の冷却液により、ブレーキステータを効果的に冷却することができる。

また、この発明のブレーキ装置によれば、回転軸の中空部から放射状に延びる貫通流路および第１冷却溝により、中空部から第１摩擦面の外周側まで冷却液を効率よく流動させることができる。そのため、ブレーキロータおよびブレーキステータを冷却液によって一層効果的に冷却することができる。なお、この発明における放射状とは、例えば、「線状のものが中心から四方に出ているさま」、「中央の一点から四方八方へ放出すること」を意味している。したがって、ブレーキロータの回転中心軸線を中心としてブレーキロータの外周側へ放射状に延伸する貫通流路および第１冷却溝とは、例えば、外周側へ放射状に延伸する直線形状の貫通流路および第１冷却溝であってもよく、外周側へ放射状に延伸する曲線形状の貫通流路および第１冷却溝であってもよい。あるいは、外周側へ放射状に延伸する螺旋状の貫通流路および第１冷却溝であってもよい。また、貫通流路および第１冷却溝は、例えば、ブレーキロータの回転中心軸線を中心としてブレーキロータの外周側へ延伸する放射直線に対して所定の角度をもった直線形状または曲線形状もしくは螺旋状のような形状であってもよい。

また、この発明のブレーキ装置によれば、ブレーキロータおよびブレーキステータが、磁気吸引力によって互いに吸着するように構成される。すなわち、この発明のブレーキ装置が、通電されることによって作動して回転軸を制動する電磁ブレーキによって構成される。そのため、例えば、従来のブレーキ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、従来の油圧式のブレーキ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。

そして、この発明のブレーキ装置によれば、ブレーキロータおよびブレーキステータを収容するケースと、モータのロータやステータおよびコイルなどを収納するモータケースとが兼用される。すなわち、この発明のブレーキ装置が、回転軸を出力軸（モータ軸）とするモータに内蔵される。また、ブレーキ装置を冷却する冷却液と、モータを冷却および潤滑する潤滑液とが兼用される。そのため、モータケース内で、ブレーキ装置およびモータの両方を冷却液によって効果的に冷却することができる。したがって、冷却効果および効率が良好なブレーキ装置内蔵型のモータを構成することができる。

この発明のブレーキ装置の一例を説明するための断面図である。 図１に示すブレーキ装置におけるブレーキロータの詳細な形状を説明するための図である。 図１に示すブレーキ装置におけるブレーキステータの詳細な形状を説明するための図である。 図３に示すブレーキステータの他の例を説明するための図である。

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装置の一例を示してある。図１に示すブレーキ装置１は、ブレーキ内蔵型のモータ２におけるブレーキ機構として、モータ２の構成要素と共に、ケース３内に収納されている。すなわち、ケース３は、モータ２の構成要素を収納するモータケースと、ブレーキ装置１の構成要素を収納するケースとを兼ねるように構成されている。

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る駆動用モータである。モータ２は、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。モータ２は、ステータ４、ロータ５、および、モータ軸６を備えている。ステータ４は、ケース３に固定されている。ロータ５は、ステータ４に対して相対回転が可能であり、モータ軸６と一体回転するように、モータ軸６に固定されている。モータ軸６は、モータ２の回転軸かつ出力軸であり、ロータ５と共に回転が可能なようにケース３に支持されている。図１に示す例では、モータ軸６およびロータ５は、モータ軸６の両端付近に配置された２つのベアリング７，８を介して、ケース３に支持されている。上記のステータ４およびロータ５は、ケース３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６は、一方（図１の左側）の端部がケース３から突出しており、他方（図１の右側）の端部はケース３の内部に収容されている。

ブレーキ装置１は、所定の力を受けて作動して所定の回転軸を制動する。図１に示す例では、ブレーキ装置１は、所定の回転軸として、上記のモータ２におけるモータ軸６を制動するように構成されている。そして、通電されることにより作動してモータ軸６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。具体的には、ブレーキ装置１は、ブレーキロータ９、ブレーキステータ１０、および、制動用ソレノイド１１から構成されている。ブレーキ装置１は、制動用ソレノイド１１に通電することにより、ブレーキロータ９とブレーキステータ１０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。ブレーキ装置１は、制動用ソレノイド１１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９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９は、モータ軸６と一体回転するように、モータ軸６に固定されている。ブレーキロータ９のブレーキステータ１０と対向する面（図１の右側の面）の外縁部９ｂには、後述するブレーキステータ１０の第２摩擦１０ａと接触して摩擦係合する第１摩擦面９ａが形成されている。

ブレーキステータ１０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１０は、モータ軸６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６の回転方向には回転が不可能なように、ケース３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１０のブレーキロータ９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１２が組み付けられている。プッシュロッド１２は、棒状あるいは管状に形成されており、それぞれ、ケース３の軸線方向に形成された複数の貫通孔１３に、摺動可能に挿入されている。プッシュロッド１２の一方（図１の左側）の端部は、ブレーキステータ１０に組み付けられている。例えば、ブレーキステータ１０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１２の一方の端部がはめ込まれている。

プッシュロッド１２は、いずれも、ケース３の貫通孔１３に挿入されていることから、モータ軸６の軸線方向にのみ移動が可能であり、モータ軸６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１２が、少なくとも２本、ブレーキステータ１０に組み付けられていることにより、ブレーキステータ１０は、モータ軸６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１２は、モータ軸６の回転方向におけるブレーキステータ１０の回転を規制するトルク受けとして機能している。

ブレーキステータ１０のブレーキロータ９と対向する面（図１の左側の面）の外縁部１０ｂ、すなわち、ブレーキステータ１０の前述の第１摩擦面９ａに対向する部分には、第１摩擦面９ａと接触して摩擦係合する第２摩擦面１０ａが形成されている。なお、図１に示す例では、上記の第１摩擦面９ａおよび第２摩擦面１０ａは、それぞれ、ブレーキステータ１０とブレーキロータ９とが互いに直接接触する接触面となっている。すなわち、ブレーキパッドやライニング等の摩擦材は用いられていない。したがって、第１摩擦面９ａおよび第２摩擦面１０ａは、それぞれ、ブレーキステータ１０およびブレーキロータ９の本体部分と同一の磁性体（例えば、鋼や鋳鉄等の励磁可能な硬質の金属材料）によって形成されている。

制動用ソレノイド１１は、固定磁極として機能するブレーキロータ９、鉄心（図示せず）に巻かれたコイル１１ａ、および、コイル１１ａと共に可動磁極として機能するブレーキステータ１０から構成されている。コイル１１ａは、ブレーキステータ１０と共に軸線方向に移動可能なように、ブレーキステータ１０に固定されている。コイル１１ａ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１０と共にブレーキロータ９側へ吸着されるように構成されている。したがって、このブレーキ装置１は、コイル１１ａに通電してブレーキロータ９とブレーキステータ１０とを吸着させることにより、第１摩擦面９ａと第２摩擦面１０ａとを摩擦係合させ、モータ軸６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１１ａへの通電を遮断した場合に、第１摩擦面９ａと第２摩擦面１０ａ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。

なお、モータ２は、前述したように駆動力源として車両に搭載されることを想定している。そのため、モータ２には、パーキングブレーキ機構１４が設けられている。パーキングブレーキ機構１４は、ブレーキステータ１０をモータ軸６の軸線方向でブレーキロータ９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１０とブレーキロータ９とを摩擦係合させてモータ軸６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１４は、ブレーキ装置１の制動用ソレノイド１１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１０とブレーキロータ９とを摩擦係合させてモータ軸６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１４は、送りねじ機構１５、押圧部材１６、および、制動用モータ１７から構成されている。

押圧部材１６は、カップ状に形成されて制動用モータ１７を覆うカバー部材１６ａ、および、カバー部材１６ａの開口部分に形成されたフランジ部材１６ｂから構成されている。カバー部材１６ａの底部の径方向における中央部分には、送りねじ機構１５の雌ねじ部１５ａが形成されている。

制動用モータ１７は、モータ軸６の軸線方向で、モータ２に隣接してケース３の外側（図１の右側）に配置され、ケース３に固定されている。フランジ部材１６ｂ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１２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１７の出力軸１７ａの外周面には、送りねじ機構１５の雄ねじ部１５ｂが形成されている。押圧部材１６は、モータ軸６の軸線方向で、制動用モータ１７の外側（図１の右側）から制動用モータ１７を覆うように配置されている。そして、押圧部材１６のカバー部材１６ａに形成された雌ねじ部１５ａに、制動用モータ１７の出力軸１７ａに形成された雄ねじ部１５ｂがねじ込まれており、それによって送りねじ機構１５が構成されている。

送りねじ機構１５の雌ねじ部１５ａおよび雄ねじ部１５ｂ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１５は、制動用モータ１７によって出力軸１７ａすなわち雄ねじ部１５ｂ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１６をモータ軸６の軸線方向で駆動用モータ２へ近付ける方２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１５は、制動用モータ１７によって雄ねじ部１５ｂ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１６をモータ軸６の軸線方向でモータ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、制動用モータ１７によって送りねじ機構１５へ正転方向のトルクを付与することにより、押圧部材１６を前進移動させ、ブレーキステータ１０をブレーキロータ９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１４によってモータ軸６を制動することができる。一方、制動用モータ１７によって送りねじ機構１５へ逆転方向のトルクを付与することにより、押圧部材１６を後退移動させ、ブレーキロータ９へ向けてブレーキステータ１０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１４によるモータ軸６の制動を解除することができる。

また、送りねじ機構１５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１５は、雄ねじ部１５ｂを正転方向へ回転させ、雌ねじ部１５ａおよび雌ねじ部１５ａが形成された押圧部材１６を前進移動させる場合の正効率よりも、雌ねじ部１５ａおよび雌ねじ部１５ａが形成された押圧部材１６を後退移動させ、雄ねじ部１５ｂ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１５でブレーキステータ１０を前進方向へ押圧し、モータ軸６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１７によって送りねじ機構１５を作動させ、モータ軸６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１１および制動用モータ１７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１５によるモータ軸６の制動状態を容易に保持することができる。

上記のようにブレーキロータ９ならびにブレーキステータ１０および制動用ソレノイド１１から構成されるブレーキ装置１は、制動時の摩擦によって発熱する。そのため、このブレーキ装置１は、ケース３内に収納されているブレーキロータ９およびブレーキステータ１０を、冷却液（オイル）によって効果的に冷却することができるように構成されている。図１に示す例では、ケース３内に収納されているブレーキ装置１の構成要素（主に、ブレーキロータ９およびブレーキステータ１０）、および、モータ２の構成要素を、共に、冷却液を用いて冷却するための冷却機構１８が設けられている。

冷却機構１８は、冷却液でケース３内のブレーキ装置１およびモータ２を冷却するシステムであって、モータ軸６の中空部１９、貫通流路２０、第１冷却溝２１、および、第２冷却溝２２などから構成されている。冷却液としては、水あるいはオイルなどを用いることができる。図１に示す例では、冷却液として、ブレーキ装置１およびモータ２を冷却するとともに、モータ２の潤滑油としても機能するオイル２３が用いられている。オイル２３は、少なくともモータ軸６の一部を浸漬して、後述するモータ軸６の中空部１９に浸入するように、ケース３内に充填されている。また、少なくともモータ２の稼働時にも中空部１９に浸入するように、ケース３内に充填されている。

中空部１９は、モータ２のモータ軸６の内部に形成されている。すなわち、モータ軸６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１９となっている。中空部１９は、先端側（図１の左側）がモータ軸６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１９の後端側の開口部１９ａから、ケース３内に封入されているオイル２３が中空部１９へ浸入するように構成されている。

モータ軸６のブレーキロータ９が固定されている部分に、中空部１９の内周面からモータ軸６の外周面まで貫通する貫通孔１９ｂが形成されている。貫通孔１９ｂは、ブレーキロータ９に形成された後述する貫通流路２０と接続している。したがって、貫通孔１９ｂは、ブレーキロータ９に形成される貫通流路２０の本数に対応して、モータ軸６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９の内部に、貫通流路２０が形成されている。貫通流路２０は、上記のように、貫通孔１９ｂに接続されており、貫通孔１９ｂとの接続部分から、ブレーキロータ９の内部を貫通して、ブレーキロータ９の外縁部９ｂで開口するように形成されている。外縁部９ｂは、ブレーキロータ９の外周側でブレーキステータ１０と対向する部分であって、前述の第１摩擦面９ａが形成されている部分である。

貫通流路２０は、ブレーキロータ９の円周方向に所定のピッチで複数形成されている。具体的には、図２に示すように、貫通流路２０は、ブレーキロータ９およびモータ軸６の回転中心軸線ＡＬを中心として第１摩擦面９ａの外周側（外縁部９ｂ側）へ放射状に延びるように複数形成されている。貫通流路２０は、外縁部９ｂの開口部９ｃで第１冷却溝２１と接続している。

ブレーキロータ９の第１摩擦面９ａに、第１冷却溝２１が形成されている。第１冷却溝２１は、上記のように、ブレーキロータ９の外縁部９ｂで、貫通流路２０の開口部９ｃに接続されている。すなわち、第１冷却溝２１内の底部に、貫通流路２０の開口部９ｃが形成されている。第１冷却溝２１は、第２摩擦面１０ａに対向して開口するとともに、第１摩擦面９ａの内周側の端部と第１摩擦面９ａの外周側の端部との間でオイル２３を流通させる流通溝である。

第１冷却溝２１は、貫通流路２０に対応して、ブレーキロータ９の円周方向に所定のピッチで複数形成されている。具体的には、図２に示すように、第１冷却溝２１は、回転中心軸線ＡＬを中心として第１摩擦面９ａの外周側へ放射状に延びるように複数形成されている。第１冷却溝２１の内周側の端部および外周側の端部は、それぞれ、外縁部９ｂ（第１摩擦面９ａ）の内周面および外周面で開口している。したがって、ケース３内に充填されているオイル２３が、第１冷却溝２１の内周側の端部から外周側の端部へ流動することが可能なように構成されている。

ブレーキステータ１０の第２摩擦面１０ａに、第２冷却溝２２が形成されている。第２冷却溝２２は、第１摩擦面９ａに対向して開口するとともに、第１冷却溝２１を流通するオイル２３の一部が流入するように構成されている。図１に示す例では、第２冷却溝２２は、上記の第１冷却溝２１に対応して、ブレーキステータ１０の円周方向に所定のピッチで複数形成されている。具体的には、図３に示すように、第２冷却溝２２は、回転中心軸線ＡＬを中心として第２摩擦面１０ａの外周側へ放射状に延びるように複数形成されている。

なお、上記のように、第２冷却溝２２が第１冷却溝２１に対応して放射状に複数形成される場合、第２冷却溝２２は、溝幅が第１冷却溝２１の溝幅よりも狭くなるように形成される。それにより、ブレーキ装置１を作動して第１摩擦面９ａと第２摩擦面１０ａとを摩擦係合させる際に、第１冷却溝２１の開口部分のエッジと第２冷却溝２２の開口部分のエッジとの干渉を抑制することができる。

また、ブレーキステータ１０の第２冷却溝２２は、例えば、図４に示すように構成することもできる。図４に示す例では、ブレーキステータ１０の第２摩擦面１０ａに、第２冷却溝１００が形成されている。第２冷却溝１００は、第１摩擦面９ａに対向して開口するとともに、第１冷却溝２１を流通するオイル２３の一部が流入するように構成されている。図４に示す例では、第２冷却溝１００は、円環状に形成されているブレーキステータ１０と同心円状で径が異なる所定の位置に、複数形成されている。ブレーキステータ１０に形成する第２冷却溝は、第１冷却溝２１から流入するオイル２３を、第１摩擦面９ａとの摩擦係合の際に発熱する第２摩擦面１０ａに、第１冷却溝２１から流入するオイル２３を効果的に流通させる機能を有していればよい。したがって、ブレーキステータ１０の第２冷却溝は、上記のような第２冷却溝２２や第２冷却溝１００以外にも、例えば、第２摩擦面１０ａに格子状に形成された溝でもよい。あるいは、第２摩擦面１０ａに渦巻き状もしくは螺旋状に形成された溝であってもよい。

上記のようにケース３内には、冷却用のオイル２３が封入されている。オイル２３は、中空部１９に浸入している。したがって、モータ２が稼動する場合、すなわち、モータ軸６およびブレーキロータ９が回転する場合には、中空部１９内のオイル２３は、中空部１９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１９には、貫通孔１９ｂを経由して貫通流路２０が接続されている。そのため、中空部１９内で遠心力の影響を受けたオイル２３は、貫通孔１９ｂから貫通流路２０内に流入する。貫通流路２０が形成されているブレーキロータ９もモータ軸６と一体に回転するので、貫通流路２０内に流入したオイル２３は、さらに大きな遠心力の影響を受け、貫通流路２０内を外縁部９ｂの開口部９ｃへ向けて流動する。

開口部９ｃから流出したオイル２３は、上記のように外縁部９ｂ（第１摩擦面９ａ）に形成された第１冷却溝２１を伝って流動し、ブレーキロータ９の外周側へ流出する。すなわち、オイル２３は、ケース３内で、ブレーキロータ９の最外周部から放射状に飛散する。また、第１冷却溝２１が第２摩擦面１０ａに対向して開口していることから、第１冷却溝２１内を流動するオイル２３の一部は、第２摩擦面１０ａに形成された第２冷却溝２２（または第２冷却溝１００）内に流入する。したがって、第１摩擦面９ａおよび第２摩擦面１０ａは、それぞれ、オイル２３が第１冷却溝２１および第２冷却溝２２（または第２冷却溝１００）を流動する際に、オイル２３によって冷却される。

また、上記のように遠心力の作用によって中空部１９からオイル２３が外周側へ流動することにより、中空部１９が負圧になる。そのため、中空部１９の外部に介在しているオイル２３は、負圧となった中空部１９内に吸引される。すなわち、上記のような中空部１９を有するモータ軸６、および、貫通流路２０や第１冷却溝２１を有するブレーキロータ９が、いわゆる遠心ポンプとして機能する。

ブレーキロータ９から飛散したオイル２３は、重力の影響を受けてケース３内で落下するとともに、上記のように中空部１９内に吸引される。そして、中空部１９に浸入したオイル２３は、再び、遠心力を受け、貫通流路２０および第１冷却溝２１を経由してブレーキロータ９から飛散する。したがって、このブレーキ装置１は、モータ軸６およびブレーキロータ９が回転することにより、それらモータ軸６およびブレーキロータ９を遠心ポンプとして機能させ、ケース３内でオイル２３を還流させることができる。

なお、プッシュロッド１２と貫通孔１３との間、および、ケース３における制動用モータ１７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１２と貫通孔１３との間の隙間が、Ｏリング２４によってシールされている。また、ケース３と制動用モータ６との取り付け部分の隙間が、Ｏリング２５によってシールされている。したがって、オイル２３を封入するケース３内は液密が保たれている。

なお、貫通流路２０および第１冷却溝２１は、図２に示したような放射状かつ直線状に延伸する形状以外にも、例えば、放射方向に対して所定の角度で傾斜して延伸する直線形状でもよい。あるいは、放射方向に対して螺旋状に延伸する曲線形状でもよい。例えば船舶のスクリューや航空機のプロペラに類似した形状であってもよい。要は、貫通流路２０および第１冷却溝２１は、モータ軸６およびブレーキロータ９が回転する際に、上記のような遠心ポンプとして機能する形状であればよい。

以上のように、このブレーキ装置１では、ブレーキロータ９の第１摩擦面９ａに第１冷却溝２１が形成されている。第１冷却溝２１は、第１摩擦面９ａの内周側と外周側との間を連通している。したがって、ブレーキロータ９が回転する際には、遠心力の作用によって第１摩擦面９ａの内周側から外周側へオイル２３が流動する。すなわち、回転するモータ軸６およびブレーキロータ９が遠心ポンプのように機能し、第１摩擦面９ａの内周側から外周側へ向けてオイル２３が圧送される。そのため、ブレーキロータ９の主要な発熱部となる第１摩擦面９ａを、内周側から外周側に亘ってオイル２３によって冷却することができる。

また、このブレーキ装置１では、ブレーキステータ１０の第２摩擦面１０ａに第２冷却溝２２（または１００）が形成されている。第２冷却溝２２（または１００）は、第１摩擦面９ａすなわち第１冷却溝２１に対して開口し、第１冷却溝２１からオイル２３が流入するように構成されている。そのため、第２冷却溝２２（または１００）に流入したオイル２３によって第２摩擦面１０ａを冷却することができる。

さらに、このブレーキ装置１の作動時には、第１冷却溝２１は、第１摩擦面９ａと第２摩擦面１０ａとが摩擦係合するように接近することにより、第２摩擦面１０ａによって第１冷却溝２１の開口部分がほぼ遮蔽される。その結果、第１冷却溝２１がほぼ密閉された状態になり、上記のようなモータ軸６およびブレーキロータ９による遠心ポンプの機能が向上する。そのため、このブレーキ装置１によれば、ブレーキ装置１の作動時（すなわち制動時）に、第１冷却溝２１を流動するオイル２３の流量や流動圧を増大させて、オイル２３によるブレーキロータ９の冷却効果を向上させることができる。また、第１冷却溝２１から第２冷却溝２２（または１００）へ流入するオイル２３の流量や流動圧も増大させることができ、オイル２３によるブレーキステータ１０の冷却効果を向上させることができる。

一方、ブレーキ装置１の非作動時には、第１摩擦面９ａと第２摩擦面１０ａとが離隔し、上記のようなモータ軸６およびブレーキロータ９による遠心ポンプの機能が低下する。その結果、ブレーキロータ９とオイル２３との間の摩擦抵抗が減少する。そのため、このブレーキ装置１によれば、ブレーキ装置の非作動時（すなわち非制動時）に、ブレーキロータ９とオイル２３との間の摩擦抵抗を減少させ、その摩擦による損失を低減することができる。

１…ブレーキ装置、 ２…モータ、 ３…ケース、 ６…モータ軸（回転軸）、 ９…ブレーキロータ、 ９ａ…第１摩擦面、 ９ｂ…外縁部、 １０…ブレーキステータ、 １０ａ…第２摩擦面、 １１…制動用ソレノイド、 １８…冷却機構、 １９…中空部、 ２０…貫通流路、 ２１…第１冷却溝、 ２２，１００…第２冷却溝、 ２３…オイル（冷却液）、 ＡＬ…回転中心軸線。

Claims (5)

1. 所定の回転軸の回転方向に回転不可能なブレーキステータと、前記ブレーキステータと相対回転しかつ前記回転軸と一体回転するブレーキロータと、前記ブレーキステータおよび前記ブレーキロータを内部に収納するケースと、を備え、前記ブレーキロータの外縁部に形成された第１摩擦面と前記ブレーキステータに形成された第２摩擦面とを摩擦係合させることにより前記回転軸を制動するとともに、前記ケース内に封入される冷却液で前記ブレーキステータおよび前記ブレーキロータを冷却するブレーキ装置において、
   前記回転軸は、前記冷却液の浸入が可能な中空部を有し、
   前記冷却液は、少なくとも前記回転軸の一部を浸漬して前記中空部へ浸入するように前記ケース内に充填されており、
   前記第１摩擦面に、前記第２摩擦面に対向して開口するとともに、前記第１摩擦面の内周側の端部と外周側の端部との間で前記冷却液を流通させる第１冷却溝が形成され、
   前記回転軸および前記ブレーキロータに、前記中空部に浸入した前記冷却液を前記ブレーキロータの内部を通して前記第１冷却溝へ流通させる貫通流路が形成されている
   ことを特徴とするブレーキ装置。
2. 請求項１に記載のブレーキ装置において、
   前記第２摩擦面に、前記第１摩擦面に対向して開口するとともに、前記第１冷却溝を流通する前記冷却液の一部が流入する第２冷却溝が形成されていることを特徴とするブレーキ装置。
3. 請求項１または２に記載のブレーキ装置において、
   前記第１冷却溝および前記貫通流路は、それぞれ、前記ブレーキロータの回転中心軸線を中心として前記外周側へ放射状に延伸するように複数形成されていることを特徴とするブレーキ装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のブレーキ装置において、
   前記ブレーキロータおよび前記ブレーキステータは、通電されることにより発生する磁気吸引力によって互いに吸着させられ、前記回転軸を制動するように構成されていることを特徴とするブレーキ装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のブレーキ装置において、
   前記ケースは、前記回転軸を出力軸とするモータのモータケースを兼ねており、
   前記冷却液は、前記ケース内で、前記ブレーキステータおよび前記ブレーキロータを冷却するとともに、前記モータを潤滑および冷却する潤滑液を兼ねている
   ことを特徴とするブレーキ装置。

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