JP2017180662A - 電磁ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動を行わずに、複数の制動部材のばらつきによる制動力の伝達遅れ防止。
【解決手段】被制動体に対して進退自在に配置されたブレーキシュー８と、ブレーキシューに連結されて移動自在に配置された可動子５と、電磁コイル１を収納する固定子３と、固定子に装着されて復元力を可動子に付与する複数の制動部材２と、を備えたネガティブ型電磁ブレーキ装置であって、固定子のうち可動子との第１の対向面に形成された２以上の第１の凹部又は可動子のうち固定子との第２の対向面に形成された２以上の第２の凹部に、それぞれ弾性体９Ａｆ，９Ｂｆが装着され、各弾性体は、第１の凹部又は第２の凹部の端面からの突出量が可動子の動作変位以下に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被制動体に対する制動力を制御するための電磁ブレーキ装置に関するものである。

電磁ブレーキは、固定子と、固定子に備えられた電磁コイルと複数の制動ばね及び可動子から構成されている。可動子には、被制動体に接触し摩擦力により被制動体を停止するブレーキライニングが備えられている。電磁ブレーキでは、その開放時には、電磁コイルに電力を供給して可動子を電磁的に吸引してブレーキライニングを被制動体から離間する。一方、制動時には、電磁コイルの電力供給を遮断し、制動ばねの復元力によってブレーキライニングを被制動体であるブレーキドラムもしくはディスクに押付けて制動をかける。電磁ブレーキの応答性が悪い場合、被制動体が動き出しても、ブレーキライニングを引き離すことができず、ブレーキライニングと被制動体が接触した状態で、被制動体が動作を開始する。これにより、ブレーキライニングが摩耗する。逆に、被制動体にブレーキライニングを押し付ける動作では、押し付けるまでの時間が遅くなることで、制動までの時間が長くなる。よって、制動距離が伸びる可能性がある。

電磁ブレーキの応答性の悪化の原因のひとつとして、動作時の可動子の傾きがあげられる。可動子は、固定子の接触面と平行に離間することが望ましいが、傾きを生じながら離間することがある。原因は、制動ばねの製造誤差や圧縮量のばらつきにより復元力が異なるためである。可動子が傾いて動作をすると、傾きにより可動子の一端が固定子に近接した状態となる。この時、可動子のうち固定子に近接した側は、電磁力により固定子に吸引される。そのため、制動ばねによる押し付ける力が減少し、制動力の伝達に遅れが生じる。制動力の伝達が遅れると、特にエレベータでは、非常制動時の運転に影響する。即ち、非常制動時は、乗客の乗っている乗りかごの過速状態を検出して、即座に制動力を伝達することが求められており、被制動体に制動力が伝わる時間が長くなると、かごが規定の距離内で非常停止ができなくなる可能性がある。

そこで、制動部材の姿勢制御を行う技術として、特許文献１、２に記載のものがある。特許文献１では、「シュー７を弾性部材１１ｂによって弾性的に支承して姿勢制御を行う」と記載されている。シュー７の側面に弾性体（板ばね）を押し付けることでシュー７の姿勢を安定状態にする構造となっている。特許文献２では、「２３は可動鉄蓋１６に固定され、磁石枠１９に摺動自在に貫通している可動ピンである。」と記載されている。可動部である可動鉄蓋１６を、固定部である磁石枠１９に対して可動ピン２３で摺動することで、可動鉄蓋１６を直線方向にガイドして、可動鉄蓋１６の姿勢を安定状態にする構造となっている。

特開２００７−２９２２５３号公報 特許第３７８７８６２号公報

特許文献１に記載の電磁ブレーキ装置では、シュー７の側面に弾性体（板ばね）を押し付けることで、シュー７の姿勢を制御している。また、特許分文献２では、可動鉄蓋１６を直線方向にガイドして、可動鉄蓋１６の姿勢を制御している。よって、特許文献１ではシュー７と弾性部材１１ｂの間で摺動による摩耗が発生する。特許文献２では可動ピン２３と可動鉄蓋１６の間で摺動による摩耗が発生する。そのため、制動部材を定期的に点検してり、交換したりすることが必要となる、という課題があった。

本発明の目的は、摺動を行わずに、複数の制動部材のばらつきによる制動力の伝達遅れを防止することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、被制動体に対して進退自在に配置されたブレーキシューと、前記ブレーキシューに連結されて移動自在に配置された可動子と、前記可動子と相対向した配置されて電磁コイルを収納する固定子と、前記固定子と前記可動子とを結ぶ部材であって、前記固定子に装着されて復元力を前記可動子に付与する複数の制動部材と、を備え、前記電磁コイルの励磁時に、前記電磁コイルの電磁力により、前記各制動部材の復元力に抗して、前記可動子を前記固定子側に吸引して、前記ブレーキシューを前記被制動体から離し、前記電磁コイルの非励磁時に、前記各制動部材の復元力により、前記可動子を前記固定子から離れる方向に移動させると共に、前記ブレーキシューを前記被制動体に押圧させて、前記被制動体に制動力を付与する電磁ブレーキ装置であって、前記固定子のうち前記可動子との第１の対向面に形成された２以上の第１の凹部又は前記可動子のうち前記固定子との第２の対向面に形成された２以上の第２の凹部に、それぞれ弾性体が装着され、前記各弾性体は、前記第１の凹部又は前記第２の凹部の端面からの突出量が前記可動子の動作変位以下に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、摺動を行わずに、複数の制動部材のばらつきによる制動力の伝達遅れを防止することができる。

本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の制動時の正面断面図である。 本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の制動時の要部正面断面図である。 本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の制動時の側面断面図である。 本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の非制動時の正面断面図である。 本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の非制動時の要部正面断面図である。 本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の非制動時の動作を説明するための要部側面断面図である。 本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の制動時の動作を説明するための要部側面断面図である。 本発明の第１実施例を示す弾性体の固定方法を説明するための要部側面断面図である。 本発明の第２実施例を示す電磁ブレーキ装置の制動時の要部正面断面図である。 本発明の第３実施例を示す電磁ブレーキ装置の制動時の要部正面断面図である。

図１は、本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の制動時の正面断面図であり、図２は、本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の制動時の要部正面断面図である。図１と図２において、電磁ブレーキ装置は、コイル（電磁コイル）１と、一対の制動ばね２と、固定子３と、可動子５と、ブレーキシュー８と、４個の弾性体９Ａｆ、９Ｂｆ（一部のみ図示）を備えて構成される。コイル１は、固定子３の凹部３ａ内に収納された状態で固定子３に固定されている。固定子３は、可動子５と相対向した配置されてコイル１を収納する。コイル１は、制動時に非励磁状態にあり、コイル１から電磁力は発生していない。各制動ばね２は、上部側が固定子３の穴（図示せず）内に収納され、下部側が固定子３の下部側から突出して可動子５に接触している。この際、各制動ばね２は、固定子３と可動子５とを結ぶ部材であって、固定子３に装着されて、復元力（ばね力）を可動子５に付与している。即ち、各制動ばね２は、制動部材として、その復元力（ばね力）で可動子５を下方に押圧している。可動子５は、略立方体形状に形成され、固定子３と相対向した配置されている。この可動子５の下部側にはブレーキシュー８が固定されている。即ち、可動子５は、ブレーキシュー８に連結されて移動自在に配置されている。ブレーキシュー８は、固定部６とブレーキライニング７から構成され、ブレーキドラム（被制動体）４に対して進退自在に配置されている。即ち、ブレーキシュー８は、フレーム１０の壁面１０ａに沿って上下動可能に配置されている。ブレーキライニング７は、円盤状に形成されたブレーキドラム（被制動体）４に押圧されている。即ち、制動状態となる制動時には、制動ばね２の押圧力が可動子５とブレーキライニング７を介してブレーキドラム４に作用することで、ブレーキドラム４に連結された綱車（図示せず）を制動している。この際、電磁ブレーキ装置は、コイル１の非励磁時に、各制動ばね２の復元力により、可動子５を固定子３から離れる方向に移動させて、ブレーキシュー８をブレーキドラム（被制動体）４に押圧させて、ブレーキドラム（被制動体）４に制動力を付与している。

また、フレーム１０は、ブレーキシュー８が移動する際のガイドとして機能し、固定部６が、フレーム１０の壁面１０ａに接触することで、ブレーキドラム４から、ブレーキドラム４の接線方向（ブレーキライニング７の中心とブレーキドラム４との接続点を接点する接線の方向）の力を受ける。また、弾性体９Ａｆ、９Ｂｆは、例えば、略立方体形状に形成されたゴムで構成され、上部側が、固定子３の下部側の四隅に形成された４個の凹部（図示せず）の中のいずれかの凹部内に収納され、下部側が、凹部から突出されている。この際、各弾性体９Ａｆ、９Ｂｆの突出量（固定子３の下部側端面からの突出量）は、可動子５の動作変位以下に設定されている。即ち、制動時に、各弾性体９Ａｆ、９Ｂｆが可動子５に接触しないように、各弾性体９Ａｆ、９Ｂｆの突出量が、可動子５の動作変位以下に設定されている。

図３は、本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の制動時の側面断面図である。図３において、紙面左右方向（図１の紙面垂直方向）には、ブレーキシュー８が移動する際のガイドとなるものがなく、ブレーキシュー８に傾きを発生する可能性がある（なお、図１では、紙面左右方向には、ブレーキドラム４からの接線方向の力を受けるための壁面１０ａがあり、同時に、この壁面１０ａが、ブレーキシュー８のガイドの役割を果たしている。）。このため、ブレーキシュー８が移動する際に、可動子５の中心とブレーキシュー８の中心とを結ぶ仮想の中心線と交差する水平線を基準に、ブレーキシュー８が上又は下に傾いたことを考慮して、固定子３の下部側には、仮想の中心線を基準に、複数の弾性体９Ｂｆ、９Ｂｂがそれぞれ左右に分かれて配置されている（４個の弾性体のうち２個のみ図示）。ブレーキシュー８の傾きの発生の原因は、複数の制動ばね２により、可動子５とブレーキシュー８をブレーキドラム４に押し付けることにある。複数の制動ばね２の各々の押し付ける力が、不均一となっている場合に傾きが発生する。不均一となる原因は、制動ばね２自体の製造公差、固定子３に設けられた制動ばね２を格納する穴の加工公差による圧縮量のばらつきが考えられる。

図４は、本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の非制動時の正面断面図であり、図５は、本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の非制動時の要部正面断面図である。図４と図５において、電磁ブレーキ装置は、その非制動時には、コイル１に電圧が印加され、固定子３が磁化される。固定子３が磁化されと、可動子５は、固定子３側へ吸引され、ブレーキライニング７がブレーキドラム４から離間され、押圧力が解除される。ブレーキシュー８が移動する、紙面左右方向には、ブレーキドラム４から接線方向の力を受けるための壁面１０ａがあり、同時に、壁面１０ａがガイドの役割を果たしている。この際、電磁ブレーキ装置は、コイル１の励磁時に、コイル１の電磁力により、各制動ばね２の復元力に抗して、可動子５を固定子３側に吸引して、ブレーキシュー８をブレーキドラム（被制動体）４から離している。

図６は、本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の非制動時の動作を説明するための要部側面断面図であり、図７は、本発明の第１実施例を示す電磁ブレーキ装置の制動時の動作を説明するための要部側面断面図である。図６および図７において、図中の矢印の大きさが作用点での力の大きさを表すものとする。ここで、制動ばね２の復元力ｆ１、ｆ２（ｆ１＞ｆ２）がばらついた場合の、可動子５の制動状態から非制動状態への遷移動作について説明を行う。以下、制動状態から非制動状態の遷移動作を釈放動作と称する。電磁力Ｆ１、Ｆ２は、固定子３および可動子５の端面に分布して作用するが、各図では、左右端に作用する合力を記載している。

例えば、図６および７において、紙面右側の制動ばね２の復元力ｆ２よりも紙面左側の制動ばね２の復元力ｆ１（ｆ１＞ｆ２）が大きい場合、釈放動作では、コイル１の電源を遮断し、コイル１を非励磁状態にすることで、固定子３と可動子５との間に発生する電磁力Ｆ１、Ｆ２をなくそうとする。しかし、電磁力Ｆ１、Ｆ２は、即座にゼロにならず徐々に低減する。導体である固定子３および可動子５に磁界の変化が発生することで、電磁誘導により磁界の変化を妨げる磁束が発生する。電磁力Ｆ１、Ｆ２は、磁束の二乗に比例する。つまり、磁束の変化が妨げられることで電磁力Ｆ１、Ｆ２の低減が遅くなることになる。電磁力Ｆ１、Ｆ２が制動ばね２の復元力ｆ１、ｆ２を下回ったところで、可動子５が動作を開始する。複数の制動ばね２の復元力ｆ１、ｆ２が均一であれば、可動子５は、ブレーキドラム４に向かって並行に動作する。しかし、各制動ばね２の復元力ｆ１、ｆ２にはばらつきがある。よって、制動ばね２の復元力ｆ１の大きい側から、可動子５が固定子３から離れることになり、ブレーキシュー８と可動子５に傾きが発生する。ブレーキシュー８と可動子５に傾きが発生すると、弾性体９Ｂｂに可動子５の一端が近接することになる（図７）。この時、電磁力Ｆ１、Ｆ２の特性上、固定子３と可動子５の隙間が小さい方が電磁力は大きくなる（Ｆ２＞Ｆ１）。よって、さらに傾きやすい状態となる。また、図７の右端の電磁力Ｆ２が十分に低減するまで、可動子５が固定子３から離間しないため、制動力の伝達が遅れる。しかし、弾性体９Ｂｆ、９Ｂｂの復元力Ｆａ、Ｆｂが電磁力Ｆ１、Ｆ２に対して、可動子５に作用する（図６）。可動子５が傾いた状態になると、弾性体９Ｂｂのみが可動子５により圧縮された状態となり、弾性体９Ｂｂの復元力Ｆｂが可動子５に作用する。これにより、可動子５の右端側での電磁力Ｆ２の釣り合いが図７と比較して、弾性体９Ｂｂの復元力Ｆｂの分、早くなることで制動力の伝達が早まる。よって、各制動ばね２の復元力ｆ１、ｆ２にばらつきがあっても、各制動ばね２のばらつきによる制動力の伝達遅れを防止することができる。結果として、電磁ブレーキ装置の応答性を向上させることができる。

図８は、本発明の第１実施例を示す弾性体の固定方法を説明するための要部側面断面図である。図８において、弾性体９Ｂｂは、固定子３下部側に形成された穴（凹部）３ｂ内に挿入されて固定される。弾性体９Ｂｂの材料としては、コイルばね、ゴムなどを利用することができる。この固定方法としては、ゴムを穴３ｂ内にはめ込む方法、接着剤による固定の他、ゴムの中央に穴をあけてボルトで固定することでより強固な固定が可能となる。また、ゴムが脱落しないように、穴３ｂに溝などを設けることで、より強固な固定が可能である。

本実施例によれば、摺動を行わずに、複数の制動ばね２のばらつきによる制動力の伝達遅れを防止することができる。また、本実施例によれば、摺動部をなくすことで摩耗による部品の交換をなくし、簡易な構造で、電磁ブレーキ装置の応答性を向上させることができる。さらに、非常制動時に、ブレーキドラム４に対する制動力の伝達が早まるので、かごを規定の距離内で非常停止させることができる。

図９は、本発明の第２実施例を示す電磁ブレーキ装置の制動時の要部正面断面図である。本実施例は、弾性体に皿ばねを用いた例を示す。図９において、固定子３の下部側端面には、凹部３ｃが形成されている。凹部３ｃには、皿ばね１１と、固定ボルト１２と、調整シム１３が挿入され、皿ばね１１の下端が固定子３の端面（凹部３ｃの端面）から突出するように配置されている。皿ばね１１は、固定ボルト１２により、調整シム１３を介して固定子３に固定されている。この際、皿ばね１１と固定子３の間に、調整機構としての調整シム１３を入れることで、皿ばね１１の突出量（固定子３下部側端面からの突出量）を調整することができる。この際、皿ばね１１の突出量は、可動子５の動作変位以下に設定される。なお、皿ばね１１でなく、例えば、中空の円筒ゴムを用いて同様に調整シム１３により突出量を調整することも可能である。小型で高弾性率な皿ばねを利用することで、固定子３および可動子５の端面の省スペース化を図ることができる。

本実施例によれば、第１実施例と同様の効果を奏することができる共に、弾性体に皿ばねを用いているので、制動ばねのばらつきによる制動力の伝達遅れを、第１実施例よりも確実に防止することができる。

図１０は、本発明の第３実施例を示す電磁ブレーキ装置の制動時の要部正面断面図である。本実施例は、弾性体に皿ばねを用い、可動子の一部に保護部材を用いたものであり、他の構成は、第２実施例と同様である。図１０において、可動子５のうち皿ばね１１と相対向する面であって、皿ばね１１と接触する端面には、凹部（図示せず）が形成され、この凹部内には、皿ばね１１よりも硬度の高い（硬度の硬い）保護部材１４が収納されている。この際、可動子５の端面に、保護部材１４の外形と略同形状の凹部を設けて配することで、保護材１４のずれを防止することができる。固定子３および可動子５に使用される材料の硬度が、弾性体、例えば、皿ばね１１よりも低い場合、固定子３および可動子５の端面が摩耗する。皿ばね１１を使用して固定子３もしくは可動子５の端面が摩耗して端面が窪むと、皿ばね１１の圧縮量が変動し十分な復元力が得られなくなる。そこで、本実施例では、硬度が皿ばね１１よりも高（硬い）い保護部材１２を可動子５に配することで、可動子５の端面が摩耗するのを抑制し、皿ばね１１の特性を長期的に維持することとしている。

本実施例によれば、第２実施例と同様の効果を奏することができると共に、第２実施例よりも皿ばね１１の特性を長期的に維持することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、４個の弾性体を、固定子３の下部側の四隅に配置する代わりに、固定子３の下部側であって、弾性体９Ａｆと弾性体９Ｂｆとの間の領域に少なくとも２個の弾性体を配置することもできる。また、固定子３のうち可動子５との対向面に形成された２以上の第１の凹部に各弾性体を装着する代わりに、可動子５のうち固定子３との対向面に２以上の第２の凹部を形成し、各第２の凹部にそれぞれ弾性体を装着することもできる。この際、各弾性体は、第２の凹部の端面からの突出量が可動子５の動作変位以下に設定される。また、この場合、固定子３の可動子５との対向面（第１の対向面）のうち、可動子５の凹部（第２の凹部）に装着された弾性体との対向面に、弾性体より硬度の硬い保護部材１４を装着することもできる。上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ コイル、２ 制動ばね、３ 固定子、４ ブレーキドラム、５ 可動子、６ ブレーキライニング固定部、７ ブレーキライニング、８ ブレーキシュー、９Af、９Bf、９Bb 弾性体、１０ フレーム、１０ａ 壁面、１１ 皿ばね、１２ 固定ボルト、１３ 調整シム、１４ 保護部材

Claims (3)

1. 被制動体に対して進退自在に配置されたブレーキシューと、前記ブレーキシューに連結されて移動自在に配置された可動子と、前記可動子と相対向した配置されて電磁コイルを収納する固定子と、前記固定子と前記可動子とを結ぶ部材であって、前記固定子に装着されて復元力を前記可動子に付与する複数の制動部材と、を備え、前記電磁コイルの励磁時に、前記電磁コイルの電磁力により、前記各制動部材の復元力に抗して、前記可動子を前記固定子側に吸引して、前記ブレーキシューを前記被制動体から離し、前記電磁コイルの非励磁時に、前記各制動部材の復元力により、前記可動子を前記固定子から離れる方向に移動させると共に、前記ブレーキシューを前記被制動体に押圧させて、前記被制動体に制動力を付与する電磁ブレーキ装置であって、
   前記固定子のうち前記可動子との第１の対向面に形成された２以上の第１の凹部又は前記可動子のうち前記固定子との第２の対向面に形成された２以上の第２の凹部に、それぞれ弾性体が装着され、前記各弾性体は、前記第１の凹部又は前記第２の凹部の端面からの突出量が前記可動子の動作変位以下に設定されていることを特徴とする電磁ブレーキ装置。
2. 請求項１に記載の電磁ブレーキ装置において、
   前記各弾性体は、それぞれ皿ばねで構成され、
   前記皿ばねは、前記皿ばねの突出量を調整するための調整機構を介して前記第１の凹部又は前記第２の凹部に固定されていることを特徴とする電磁ブレーキ装置。
3. 請求項１又は２に記載の電磁ブレーキ装置において、
   前記可動子の第２の対向面のうち前記第１の凹部に装着された弾性体との対向面又は前記前記固定子の第１の対向面のうち前記第２の凹部に装着された弾性体との対向面に、前記弾性体より硬度の硬い保護部材が装着されていることを特徴とする電磁ブレーキ装置。

Images