JP2019039447A - Electromagnetic brake - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電磁コイルの磁気吸引力によって、回転部材を制動させる電磁ブレーキに関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic brake that brakes a rotating member by a magnetic attractive force of an electromagnetic coil.
磁力によってトルクを伝達する係合機構の一例として電磁クラッチが特許文献１に記載されている。その電磁クラッチは、アーマチュアとロータと電磁コイルとを備え、そのアーマチュアとロータとを同一軸線上で軸線方向に対向して配置し、電磁コイルに通電することによりアーマチュアとロータとが摩擦係合されるように構成されている。具体的には、上記のアーマチュアおよびロータは、それぞれ低炭素鋼の磁性材料からなる磁性部材と、金属系の非磁性材料に摩擦係数を高める高硬質の添加剤を加えた非磁性部材とから構成されている。そして、摩擦係合させる際に、アーマチュアにおける磁性部とロータにおける非磁性部とが摩擦係合面になるように、ならびに、アーマチュアにおける非磁性部とロータにおける磁性部とが摩擦係合面になるように構成されている。つまり、アーマチュアとロータとにおいて、互いの磁性部と非磁性部とが上記の摩擦係合面を構成している。 Patent Document 1 discloses an electromagnetic clutch as an example of an engagement mechanism that transmits torque by magnetic force. The electromagnetic clutch includes an armature, a rotor, and an electromagnetic coil. The armature and the rotor are arranged opposite to each other in the axial direction on the same axis, and the armature and the rotor are frictionally engaged by energizing the electromagnetic coil. It is comprised so that. Specifically, each of the armature and the rotor is composed of a magnetic member made of a low carbon steel magnetic material and a nonmagnetic member obtained by adding a high-hardness additive that increases the friction coefficient to a metallic nonmagnetic material. Has been. When the friction engagement is performed, the magnetic part in the armature and the non-magnetic part in the rotor become the friction engagement surface, and the non-magnetic part in the armature and the magnetic part in the rotor become the friction engagement surface. It is configured as follows. That is, in the armature and the rotor, the magnetic part and the nonmagnetic part of each other constitute the friction engagement surface.
特許文献１に記載された電磁クラッチでは、上述したように摩擦係合面が、磁性部と非磁性部とによって構成されており、また非磁性部は、摩擦係数を高める高硬質の添加剤を含んでいる。そのため、電磁コイルに通電して係合させた際に、磁性部と非磁性部とにおける摩擦係数が高くなり、その結果、ロータからアーマチュアへの動力の伝達効率が向上する。しかしながら、この特許文献１に記載された電磁クラッチの構成では、硬度が低い低炭素鋼を材料とした磁性部と、高硬質の添加剤を加えた非磁性部とを軸線方向で対向させ、その状態でアーマチュアとロータとを摩擦係合させると、硬度が低い磁性部が先行して摩耗する。したがって、当初は摩擦係数が大きく、また摩擦接触の面積が大きいことにより動力の伝達効率が良いが、上記のように摩耗が進行すると、動力の伝達効率が次第に低下し、ついにはクラッチ機構のトルク容量が不足することがある。そのため、クラッチ機構の信頼性が低下するおそれがあり、例えば車両用の動力伝達装置に採用することは困難である。 In the electromagnetic clutch described in Patent Document 1, the friction engagement surface is composed of a magnetic part and a non-magnetic part as described above, and the non-magnetic part is made of a highly rigid additive that increases the friction coefficient. Contains. Therefore, when the electromagnetic coil is energized and engaged, the friction coefficient between the magnetic part and the non-magnetic part is increased, and as a result, the power transmission efficiency from the rotor to the armature is improved. However, in the configuration of the electromagnetic clutch described in Patent Document 1, a magnetic part made of low-carbon steel having a low hardness and a non-magnetic part to which a high-hardness additive is added are opposed in the axial direction. When the armature and the rotor are frictionally engaged with each other in this state, the magnetic part having low hardness is worn ahead. Therefore, initially, the friction coefficient is large and the friction contact area is large, so that the power transmission efficiency is good, but as the wear progresses as described above, the power transmission efficiency gradually decreases, and finally the torque of the clutch mechanism The capacity may be insufficient. Therefore, the reliability of the clutch mechanism may be reduced, and it is difficult to employ the clutch mechanism in, for example, a vehicle power transmission device.
この発明は上記の技術的課題に着目して創作されたものであり、係合面における摩耗バランスを向上させつつ、耐久性や信頼性に優れた電磁ブレーキを提供することを目的とするものである。 The present invention was created by paying attention to the above technical problem, and aims to provide an electromagnetic brake excellent in durability and reliability while improving the wear balance on the engagement surface. is there.
上記の目的を達成するために、この発明は、回転ディスクと、前記回転ディスクの回転中心軸線上に前記回転ディスクに対向して設けられた固定ディスクと、前記回転ディスクを挟んで前記固定ディスクと反対側に設けられたアーマチュアと、前記固定ディスクを挟んで前記回転ディスクと反対側に設けられかつ電磁コイルが配置されたヨークとを備え、前記電磁コイルに通電することにより、前記アーマチュアが前記ヨーク側に吸引されて前記回転ディスクと前記固定ディスクとが接触させられることにより前記回転ディスクに制動力を作用させるように構成された電磁ブレーキにおいて、前記回転ディスクは、前記固定ディスクに摩擦接触する第１係合面を有し、前記固定ディスクは、前記回転ディスクに摩擦接触する第２係合面を有し、前記第１係合面は、第１磁性部と前記第１磁性部より表面硬度が高い第１非磁性部とを有し、前記第２係合面は、第２磁性部と前記第２磁性部より表面硬度が高い第２非磁性部とを有し、前記第１非磁性部と前記第２非磁性部とは前記回転中心軸線の方向で対向していることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a rotating disk, a fixed disk provided on the rotation center axis of the rotating disk so as to face the rotating disk, and the fixed disk sandwiching the rotating disk. An armature provided on the opposite side; and a yoke provided on the opposite side of the rotating disk with the fixed disk interposed therebetween and having an electromagnetic coil disposed thereon, and energizing the electromagnetic coil, whereby the armature is moved to the yoke In the electromagnetic brake configured to apply a braking force to the rotating disk by being attracted to the side and bringing the rotating disk and the fixed disk into contact with each other, the rotating disk frictionally contacts the fixed disk. And the fixed disk has a second engagement surface that is in frictional contact with the rotating disk. The first engagement surface includes a first magnetic portion and a first nonmagnetic portion having a surface hardness higher than that of the first magnetic portion, and the second engagement surface includes the second magnetic portion and the second magnetic portion. A second nonmagnetic part having a surface hardness higher than that of the part, wherein the first nonmagnetic part and the second nonmagnetic part are opposed to each other in the direction of the rotation center axis. .
また、この発明では、前記第２非磁性部は、前記第２非磁性部における表面硬度が更に高くなるように硬質化処理された第１硬質部を備えていてよい。 In the present invention, the second nonmagnetic portion may include a first hard portion that is hardened so that the surface hardness of the second nonmagnetic portion is further increased.
また、この発明では、前記アーマチュアは、前記回転ディスクに摩擦接触する第３係合面を有し、前記第３係合面は、第３磁性部を有し、前記第３磁性部のうち前記回転中心軸線の方向で前記第１非磁性部に対向する面は、表面硬度が高い第２硬質部であってよい。 According to the present invention, the armature has a third engagement surface that frictionally contacts the rotating disk, the third engagement surface has a third magnetic portion, and the third magnetic portion includes the third magnetic portion. The surface facing the first nonmagnetic portion in the direction of the rotation center axis may be a second hard portion having a high surface hardness.
また、この発明では、前記第１非磁性部は、円周方向で複数に分割されて構成されていてよい。 In the present invention, the first nonmagnetic portion may be divided into a plurality of portions in the circumferential direction.
また、この発明では、前記第１非磁性部および前記第２非磁性部は、非磁性材料がモールドされて成形されていてよい。 In the present invention, the first nonmagnetic part and the second nonmagnetic part may be formed by molding a nonmagnetic material.
また、この発明では、制動用モータと、前記制動用モータの出力トルクにより前記アーマチュアを前記ヨーク側に押圧する押圧プレートとを更に備え、前記電磁コイルの通電が停止した場合に、前記回転ディスクに前記制動力を作用させるパーキングブレーキとして機能してよい。 The present invention further includes a braking motor and a pressing plate that presses the armature against the yoke by the output torque of the braking motor, and when the energization of the electromagnetic coil is stopped, It may function as a parking brake that applies the braking force.
そして、この発明では、前記第１非磁性部は、Ｃｕをベースとした金属、Ｃｕをベースとした合金、Ｃｕをベースとした金属化合物、および、Ｃｕをベースとした金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種のマトリックスと、黒鉛、二硫化タングステン、窒化ホウ素、フッ化カルシウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の潤滑剤と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、ＭｇおよびＳｉからなる群のうち、一種の元素の炭化物、窒化物、酸化物、および、硫化物から選ばれる少なくとも一種の硬質粒子とを含み、前記マトリックスは、４０質量パーセント濃度以上から９０質量パーセント濃度以下であり、前記潤滑剤は、５質量パーセント濃度以上から３０質量パーセント濃度以下であり、前記硬質粒子は、５質量パーセント濃度以上から３０質量パーセント濃度以下であってよい。 In the present invention, the first non-magnetic portion is made of a group consisting of a metal based on Cu, an alloy based on Cu, a metal compound based on Cu, and an intermetallic compound based on Cu. At least one selected matrix, at least one lubricant selected from the group consisting of graphite, tungsten disulfide, boron nitride, calcium fluoride, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W And at least one hard particle selected from carbides, nitrides, oxides, and sulfides of one element of the group consisting of Al, Mg, and Si, and the matrix has a concentration of 40 mass percent or more. 90 mass percent concentration or less, and the lubricant is 5 mass percent concentration or more and 30 mass percent concentration or less, and the hard Child may from 5% strength by weight or more as a 30% strength by weight or less.
この発明の電磁ブレーキによれば、回転ディスクと固定ディスクとは表面硬度が高い非磁性部同士を軸線方向で対向させて配置している。具体的には、この発明の電磁ブレーキは、電磁コイルが設けられたヨークと、回転ディスクと、固定ディスクと、アーマチュアとが同一軸線上に順に配置されている。そして、電磁コイルに通電することにより、アーマチュアがヨーク側に吸引されることにより回転ディスクをアーマチュアと固定ディスクとによって挟持して制動力が発生する。また、回転ディスクは固定ディスクに摩擦接触する第１係合面を有し、同様に固定ディスクは回転ディスクに摩擦接触する第２係合面を有する。そして、第１係合面は第１磁性部と第１磁性部より表面硬度が高い非磁性部とを有し、ならびに、第２係合面は第２磁性部と第２磁性部より表面硬度が高い非磁性部とを有する。つまり、第１係合面と第２係合面とはそれぞれ磁性部と磁性部より硬度が高い非磁性部とを備え、またそれら非磁性部同士が軸線方向で対向するように構成されている。そのため、上記の電磁コイルに通電してアーマチュアをヨーク側に吸引すると硬度が高い第１非磁性部と硬度が高い第２非磁性部とを摩擦接触させることができるから、制動力を発生させる際の係合面の摩耗を抑制することができる。 According to the electromagnetic brake of the present invention, the rotating disk and the fixed disk are arranged such that the nonmagnetic parts having high surface hardness are opposed to each other in the axial direction. Specifically, in the electromagnetic brake of the present invention, a yoke provided with an electromagnetic coil, a rotating disk, a fixed disk, and an armature are sequentially arranged on the same axis. Then, by energizing the electromagnetic coil, the armature is attracted to the yoke side, whereby the rotating disk is sandwiched between the armature and the fixed disk to generate a braking force. The rotating disk has a first engaging surface that frictionally contacts the fixed disk, and similarly, the fixed disk has a second engaging surface that frictionally contacts the rotating disk. The first engagement surface has a first magnetic portion and a nonmagnetic portion having a surface hardness higher than that of the first magnetic portion, and the second engagement surface has a surface hardness higher than that of the second magnetic portion and the second magnetic portion. And a high nonmagnetic part. That is, the first engaging surface and the second engaging surface are each provided with a magnetic part and a nonmagnetic part having a higher hardness than the magnetic part, and the nonmagnetic parts are opposed to each other in the axial direction. . Therefore, when the electromagnetic coil is energized and the armature is attracted to the yoke side, the first non-magnetic portion having high hardness and the second non-magnetic portion having high hardness can be brought into frictional contact. The wear of the engaging surface can be suppressed.
また、この発明によれば、上記の第２非磁性部は、表面硬度が更に高くなるように硬質化処理された第１硬質部を有する。そのため、上記の摩擦接触の際は、上述した第１非磁性部と硬質化処理された第１硬質部とが摩擦接触するため、より摩耗を抑制することができる。 Further, according to the present invention, the second nonmagnetic part has the first hard part hardened so that the surface hardness is further increased. Therefore, at the time of the above-described frictional contact, the first nonmagnetic portion and the hardened first hard portion are in frictional contact, so that wear can be further suppressed.
また、この発明によれば、アーマチュアが回転ディスクと対向して設けられ、そのアーマチュアは回転ディスクと摩擦接触する第３係合面を有する。またその第３係合面は第３磁性部を有し、その第３磁性部のうち上述した第１非磁性部に対向した面が、表面硬度が高くなるように硬質化処理された第２硬質部とされている。そのため、電磁コイルに通電してアーマチュアをヨーク側に吸引した際は、第２硬質部と第１非磁性部とが摩擦接触する。つまり、第１非磁性部および第２硬質部は共に硬度が高いから摩擦接触した際の係合面の摩耗をより抑制することができる。 According to the present invention, the armature is provided to face the rotating disk, and the armature has the third engagement surface that is in frictional contact with the rotating disk. The third engaging surface has a third magnetic portion, and a surface of the third magnetic portion facing the first nonmagnetic portion is hardened so that the surface hardness is increased. It is a hard part. Therefore, when the electromagnetic coil is energized and the armature is attracted to the yoke side, the second hard portion and the first nonmagnetic portion are in frictional contact. That is, since both the first non-magnetic portion and the second hard portion have high hardness, it is possible to further suppress the wear of the engaging surface when making frictional contact.
そして、このように係合面の摩耗を抑制することができるから、この電磁ブレーキにおけるトルク容量が低下あるいは不足することを抑制でき、その結果、電磁ブレーキの耐久性および信頼性を向上させることができる。 And since the wear of the engagement surface can be suppressed in this way, it is possible to suppress the torque capacity in this electromagnetic brake from being reduced or insufficient, and as a result, the durability and reliability of the electromagnetic brake can be improved. it can.
つぎに、この発明の実施形態を図を参照しつつ説明する。図１および図２は、この発明で対象とする電磁ブレーキ１の一例を示す図である。この発明の実施形態における電磁ブレーキ１は、例えばいわゆるインボードブレーキとして使用することができる。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing an example of an electromagnetic brake 1 targeted in the present invention. The electromagnetic brake 1 in the embodiment of the present invention can be used as a so-called inboard brake, for example.
その電磁ブレーキ１は、電磁力を利用して制動力を生じさせる装置であって、図１および図２に示す例では、回転板であるインナーディスク２と固定板であるアウターディスク３とを電磁力によって摩擦接触させることにより制動力を発生させるように構成されている。摩擦接触させる手段として図１に示す例では、電磁コイル（以下、単にコイルと記す）４と、ヨークとして機能するケース５と、その電磁力によって吸引されるアーマチュア６とを備えている。
The electromagnetic brake 1 is a device that generates a braking force by using an electromagnetic force. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the
具体的に説明すると、上記のインナーディスク２、アウターディスク３、ならびに、アーマチュア６は、ケース５の内部に収容されている。ケース５は、図１に示すように、全体として円筒形状に形成され、円筒状をなす基体部５ａの一方の側面に複数の突出部５ｂが形成されている。これら突出部５ｂは、基体部５ａの外周部から軸線方向に突出した腕状の部分であり、図１および図２に示す例では、円周方向に等間隔に６本形成されている。また、インナーディスク２、アウターディスク３、ならびに、アーマチュア６は、それら突出部５ｂの内周側に、回転中心軸線の方向（以下、軸線方向と記す）で同一軸線上に並んで収容されている。
More specifically, the
インナーディスク２は、図１および図３に示すように、前記突出部５ｂを繋ぐ円の内径より小径の円盤状でかつ環状の部材であり、軸線方向でケース５の基体部５ａ側に位置するアウターディスク３と対向して設けられている。また、このインナーディスク２は、図１および図３に示すように磁性材料からなる磁性部７と非磁性材料からなる非磁性部８とから構成されている。具体的には、磁性部７は、その磁性材料が例えば低炭素鋼（Ｓ１０Ｃ）であって、また非磁性部８は、特に硬質で耐熱性が高い摩擦材料から構成され、例えば銅系の焼結材が用いられる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
そして、その非磁性部８は、インナーディスク２における所定の位置で帯状をなすように埋め込まれている。つまり、非磁性材料がインナーディスク２にモールドされている。また、インナーディスク２は、軸線方向の一方側で後述するアウターディスク３に摩擦接触する係合面９を有し、ならびに、軸線方向の他方側で後述するアーマチュア６に摩擦接触する係合面９を有する。なお、図３に示す例では、磁性部における係合面を符号（９ａ）で示し、非磁性部における係合面を符号（９ｂ）で示す。そして、このインナーディスク２は、磁性部７における摩擦係合する係合面９ａの有効半径（平均有効半径）より、非磁性部８における摩擦係合する係合面９ｂの有効半径の方が大きくなるように構成されている。なお、インナーディスク２が、この発明の実施形態における「回転ディスク」に相当し、磁性部７が、この発明の実施形態における「第１磁性部」に相当し、非磁性部８が、この発明の実施形態における「第１非磁性部」に相当し、上記の係合面９が、この発明の実施形態における「第１係合面」に相当する。
The
なお、この発明の実施形態では、図３に示すように非磁性部８における非磁性体が円周方向で４つに分割されたリング形状あるいは円弧状になっている。さらに、インナーディスク２の表面のうち非磁性部８同士の間の部分には、半径方向に向けて延びているスリット状の溝部１０が形成されている。この溝部１０は、オイルの逃がし溝であって、例えば摩擦係合する際に、オイルをこの溝部１０から半径方向外側に逃がすことにより係合力を向上させ、また冷却することができる。なお、インナーディスク２の内周側には、ケース５の基体部５ａと突出部５ｂの内周側に設けられたハット形状のハブ１１と連結するスプライン部１２が形成されている。
In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the nonmagnetic material in the
アウターディスク３は、図１および図４に示すように、インナーディスク２と同様の円盤状でかつ環状の部材であって、そのインナーディスク２と同様の外径あるいはその外径が僅かに大きくなるように構成されている。また、回転しないようにケース５の突出部５ｂの内周側に組み込まれ、その突出部５ｂに嵌まる溝部１３がアウターディスク３の外周側に形成され、その溝部１３によってアウターディスク３の回転を阻止している。また、このアウターディスク３は、図１および図４に示すように磁性材料からなる磁性部１４とその磁性部１４より表面硬度が高く、かつ非磁性材料からなる非磁性部１５とによって構成されている。具体的には、磁性部１４はその磁性材料が、例えば低炭素鋼（Ｓ１０Ｃ）であって、また非磁性部１５は非磁性材料が、例えばステンレス鋼である。そして、非磁性部１５は、全体として磁性部１４からなるアウターディスク３に、非磁性材料がリング状に埋めこまれている。つまり、非磁性材料がアウターディスク３にモールドされている。そして、その非磁性部１５は、上述したインナーディスク２の非磁性部８と軸線方向で対向して配置され、さらにその非磁性部１５の表面硬度が高くなるように硬質化処理されている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
具体的にその硬質化処理について説明すると、図５に示すようにアウターディスク３は、インナーディスク２と摩擦接触する係合面１６を有し、磁性部１４とインナーディスクの磁性部７とが摩擦接触する面が係合面１６ａとされ、非磁性部１５とインナーディスクの非磁性部８とが摩擦接触する面が係合面１６ｂとされている。そして、その係合面１６ｂの表面１７、すなわちインナーディスク２の非磁性部８との摺動部分に周辺材料の表面硬さより硬度が高くなるように、硬質化処理がされている。その硬質化処理は、非磁性材料における硬質化処理であって、例えば、セラミック溶射によって行う。このセラミック溶射は、セラミックの粉末を例えばプラズマ溶射によって基材に衝突させて成膜する表面処理の方法であって、特に耐摩耗性および耐熱性に優れ、ならびに、硬度を高めることができる。なお、この硬質化処理はセラミック溶射に限られないものの、磁路あるいは磁路抵抗に影響しないものを選定して行われる。また、このアウターディスク３が、この発明の実施形態における「固定ディスク」に相当し、上記のインナーディスク２と摩擦接触して係合する係合面１６が、この発明の実施形態における「第２係合面」に相当する。そして、上述したアウターディスク３における磁性部１４が、この発明の実施形態における「第２磁性部」に相当し、アウターディスク３における非磁性部１５が、この発明の実施形態における「第２非磁性部」に相当し、硬質化処理を行った表面１７が、この発明の実施形態における「第１硬質部」に相当する。
Specifically, the hardening process will be described. As shown in FIG. 5, the
アーマチュア６は、図１および図６に示すように軸線方向でインナーディスク２を挟んでアウターディスク３と反対側に設けられた円環状の部材であって、軸線方向に移動が可能であり、かつ、回転しないようにケース５の突出部５ｂの内周側に組み込まれている。また、ケース５の突出部５ｂに嵌まる溝部１８がアーマチュア６の外周側に形成され、その溝部１８によってアーマチュア６の回転を阻止している。このアーマチュア６は、図６に示すように、磁性材料からなる磁性部１９から構成され、その磁性部１９における磁性材料は、例えば低炭素鋼（Ｓ１０Ｃ）である。また、上記のアウターディスク３と同様に、インナーディスク２の非磁性部８に軸線方向で対向した面が、硬質化処理されている。
The
具体的にその硬質化処理について説明すると、図５に示すようにアーマチュア６は、インナーディスク２に摩擦接触する係合面２０を有し、磁性部１９のうちインナーディスクの磁性部７と摩擦接触する面が係合面２０ａとされ、磁性部１９のうちインナーディスク２の非磁性部８と摩擦接触する面が係合面２０ｂとされている。そして、その係合面２０ｂの表面２１、すなわちインナーディスク２の非磁性部８との摺動部分に周辺材料の表面硬さより硬度が高くなるように、硬質化処理がされている。アーマチュア６は上述したように磁性体からなるため、硬質化処理は、磁性材料によって行われ、この硬質化処理は、例えば、タングステンカーバイト溶射によって行われる。このタングステンカーバイト溶射は、超硬合金（タングステンカーバイト）の粉末を例えばガス溶射によって高速度で基材に衝突させて成膜する表面処理の方法であって、特に耐摩耗性および素材との密着性に優れ、ならびに、均一に硬度を高めることができる。なお、この硬質化処理はタングステンカーバイト溶射に限られないものの、磁路あるいは磁路抵抗に影響しないものを選定して行われる。
Specifically, the hardening process will be described. As shown in FIG. 5, the
すなわち、インナーディスク２の非磁性部８は、上述したように硬質な銅系の焼結材から構成されており、その非磁性部８の軸線方向の一方側と他方側とでそれぞれ対向したアウターディスク３との摺動部分、ならびに、アーマチュア６との摺動部分を、上記の硬質化処理を行うように構成されている。なお、インナーディスク２と摩擦接触して係合する係合面２０が、この発明の実施形態における「第３係合面」に相当し、またアーマチュア６における磁性部１９が、この発明の実施形態における「第３磁性部」に相当し、アーマチュア６に対して硬質化処理を行った表面２１が、この発明の実施形態における「第２硬質部」に相当する。なお、図１に示すピン２２は、アーマチュア６およびアウターディスク３の円周方向での位置決めをする部材である。
That is, the
さらに、図１に示すように、上記のアーマチュア６を挟んでインナーディスク２と反対側に、プレッシャープレート（押圧プレート）２３が設けられている。このプレッシャープレート２３は、軸線方向でケース５の基体部５ａ側に向けて移動可能に、かつ回転しないようにケース５の突出部５ｂの内周側に組み込まれている。また、図１に示すように、送りねじ機構２４およびその送りねじ機構２４を作動させる制動用モータ２５を備えている。つまり、上記のプレッシャープレート２３、および、送りねじ機構２４、ならびに、制動用モータ２５でパーキングブレーキ機構２６を構成している。具体的には、このパーキングブレーキ機構２６は、制動用モータ２５によって送りねじ機構２４に所定の回転方向（正転方向とする）のトルクを付与することにより、プレッシャープレート２３およびアーマチュア６をケース５の基体部５ａ側に押圧して、アーマチュア６とアウターディスク３とでインナーディスク２を挟持して摩擦接触させることで制動力を発生させる。一方、制動用モータ２５によって送りねじ機構２４へ逆転方向のトルクを付与することにより、プレッシャープレート２３を後退移動させ、ケース５側へ向けてアーマチュア６を押圧していた力を解くことができる。
Further, as shown in FIG. 1, a pressure plate (pressing plate) 23 is provided on the opposite side of the
なお、図２に示すように、プレッシャープレート２３の中央部には、孔２７が４つ形成されており、これは電磁ブレーキ１において冷却用のオイルを供給および排出をしてそのオイルを循環させるためのポートである。
As shown in FIG. 2, four
そして、軸線方向で上記のプレッシャープレートを挟んでアーマチュアの反対側には、Ｃリング（止め輪）２８が設けられている。具体的には、Ｃリング２８は、ケース５の基体部５ａの内周側に設けられ、かつプレッシャープレート２３の円周方向のほぼ全周に沿って配置されている。このＣリング２８によって、上述したインナーディスク２、アウターディスク３、アーマチュア６、プレッシャープレート２３の各部材を所定の位置に保持し、また軸線方向で抜け出ることを防止している。また、Ｃリング２８の両端に孔２８ａ、２８ｂが形成され、例えばこの孔２８ａ、２８ｂを利用してＣリング２８の径を一時的に小さくすることによりケース５における突出部５ｂの内周側にこのＣリング２８を挿入し、その位置で弾性力によってＣリング２８の大きさを復元させることで、突出部５ｂの内周側に設けた溝２９に係合させることができる。なお、このケース５の突出部５ｂにおけるの溝２９の溝幅や溝の深さは、ケース５の剛性などに影響を与えない範囲で適宜設定される。
A C ring (retaining ring) 28 is provided on the opposite side of the armature across the pressure plate in the axial direction. Specifically, the
また、上述したケース５の外周側には、コイル４に通電させるリード線３０が設けられ、そのリード線３０からの通電によりアーマチュア６をケース５の基体部５ａ側に吸引する。つまりこのケース５は、上述したようにヨークとしての機能を兼ね備えているから、少なくとも一部に磁性材料を含んだ磁性体により構成されている。また、このケース５は、所定の図示しない固定部にボルト等の締結部材３１によって固定されている。なお、ケース５の内周側に位置するハブ１１には、インナーディスク２の制動を介して制動させられる回転軸３２が連結されている。
Further, a
つぎに、この発明の実施形態における電磁ブレーキ１の作用について説明する。上記のように構成された電磁ブレーキ１は、コイル４に通電することにより、軸線方向でアーマチュア６をケース５の基体部５ａ側に吸引する磁路が形成される。そして、コイル４で発生する磁気吸引力によってアーマチュア６がケース５の基体部５ａ側に吸引させられることにより、インナーディスク２がアーマチュア６とアウターディスク３とに挟持され摩擦係合し、制動力が発生する。つまり、インナーディスク２とアウターディスク３とが摩擦接触し、同様に、インナーディスク２とアウターディスク３とが摩擦接触することで制動力が発生する。また、この発明の実施形態では、インナーディスク２の非磁性部８は磁性部７より硬質な材料から構成され、また同様に、アウターディスク３の非磁性部１５は、磁性部１４より硬質な材料から構成されている。そして、それらインナーディスク２における非磁性部８とアウターディスク３における非磁性部１５とが軸線方向で対向して配置されている。そのため、コイル４に通電させて摩擦接触した際は、硬質な部位同士を接触させることができるから係合面９，１６の摩耗を抑制することができる。
Next, the operation of the electromagnetic brake 1 in the embodiment of the present invention will be described. The electromagnetic brake 1 configured as described above forms a magnetic path that attracts the
さらに、上記のアウターディスク３の非磁性部１５は表面硬度が高くなるようにセラミック溶射によって硬質化処理されている。また同様に、インナーディスク２を挟んでアウターディスク３と反対側で対向するアーマチュア６の係合面２０も表面硬度が高くなるようにタングステンカーバイト溶射によって硬質化処理されている。つまり、インナーディスク２の非磁性部８に対向した両面が硬質化処理されている。またそれらの硬質化処理は、耐摩耗性や耐熱性に優れている。そのため、アウターディスク３とアーマチュア６とがそれぞれインナーディスク２と摩擦接触した際の、係合面１６，２０の摩耗や焼き付きをより抑制することができる。言い換えれば、硬質な部位同士を接触させることができるから、摩耗が促進されることを抑制することができる。
Further, the
また、このようにアーマチュア６とアウターディスク３を硬質化処理することで、インナーディスク２の非磁性部８における係合面９に面圧を集中させ、またその面圧を均一にすることができるから、摩耗する面が偏ったり、あるいは摩耗バランスが低下することを抑制もしくは回避することができる。また、このように硬質化処理された箇所に面圧を集中させることができるから、その周辺材料における摩耗をも抑制することができる。言い換えれば、係合時においても摩擦形態が変化しないから、十分なトルク容量を確保することができる。
Further, by hardening the
また、この発明の実施形態における電磁ブレーキ１によれば、上述したように、非磁性部８，１５における有効半径が、磁性部７，１４における平均した有効半径より大きくなるように構成されているから、非磁性部８，１５において主体的に摩擦力を発生させることができ、その結果、制動力を効果的に発生させ、制動効率を向上させることができる。
Moreover, according to the electromagnetic brake 1 in the embodiment of the present invention, as described above, the effective radius in the
そして、このようにインナーディスク２の非磁性部８に対向したそれぞれの面を硬質化処理することで、各磁性部７，１４，１９における各係合面が摩擦接触によって摩耗した場合であっても、非磁性部８，１５で主体的に摩擦力を発生させることができるから、トルク容量が不足することを抑制もしくは回避することができ、その結果、この電磁ブレーキ１の耐久性および信頼性を向上させることができる。
Then, the respective surfaces of the
なお、この発明の実施形態における電磁ブレーキ１は、上述したように、パーキングブレーキ機構２６を備えているため、例えばコイル４への通電が遮断あるいは停止された場合であっても、制動用モータ２５の出力トルクによってプレッシャープレート２３をアーマチュア６と共にケース５の基体部５ａ側へ移動させインナーディスク２ならびに回転軸３２に制動力を作用させることができる。
Since the electromagnetic brake 1 according to the embodiment of the present invention includes the
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述した実施形態では、インナーディスク２に硬質な非磁性材料がモールドされているものの、これに代えてアウターディスク３に硬質な非磁性材料をモールドしてもよい。さらに、上述した実施形態では、タングステンカーバイトやセラミックによって溶射して硬質化処理を行ったものの、この硬質化処理は、この例に限られない。つまり、上記の非磁性材料のモールドや硬質化処理は、摩擦係合させる際に、硬質な部位同士を摩擦接触させ摩擦力を発生させることができるように構成されていれば、その構成は、要求されるトルク容量等によって適宜変更されてよい。また、インナーディスク２における非磁性部８は、図３に示したように４つに分割されたリング形状から構成されているものの、この構成は４つに限られず、少なくとも複数に分割されて構成されていればよい。
The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described example, and may be appropriately changed within the scope of achieving the object of the present invention. In the embodiment described above, a hard nonmagnetic material is molded on the
なお、インナーディスク２における非磁性部８は、上述したように例えば銅系の焼結材からなり、マトリックス（母材）と潤滑剤と硬質粒子とを含んで構成されている。これを具体的に説明すると、先ず、マトリックスは、インナーディスク２あるいはアウターディスク３を構成する基となる材料であって、例えばＣｕ（銅）をベースとした金属、Ｃｕをベースとした合金、Ｃｕをベースとした金属化合物、および、Ｃｕをベースとした金属間化合物からなる群のうち少なくともいずれか一種のマトリックスが用いられる。潤滑剤は、摺動面の保護、摩擦、摩耗の低減のために粉体や被膜として用いられるものであって、例えば、黒鉛（グラファィト）、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、フッ化カルシウムからなる群のうち少なくともいずれか一種の潤滑剤が用いられる。なお、フッ化カルシウムは、特に焼き付き防止のために用いられる。硬質粒子は、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハニウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タンブラン）、Ａｌ（アルミニウムウ）、Ｍｇ（マグネシウム）、および、Ｓｉ（ケイ素、シリコン）からなる群のうち、一種の元素の炭化物、窒化物、酸化物、および、硫化物から選択される少なくとも一種の硬質粒子である。
As described above, the
そして、これらを焼結して構成する。その割合は、マトリックスは４０質量パーセント濃度以上から９０質量パーセント濃度以下であり、また前記潤滑剤は、５質量パーセント濃度以上から３０質量パーセント濃度以下であり、さらに前記硬質粒子は、５質量パーセント濃度以上から３０質量パーセント濃度以下で構成される。また、好ましくは焼結温度が７５０℃〜１１００℃、焼結時間が０．５時間〜２時間、雰囲気ガス（ワークを直接加熱せず、充填したガスを加熱することで熱処理を行う際の炉に入れるガス）が不活性ガス（Ａｒガス）、ならびに、焼結圧力が０．１〜５ＭＰａの条件である。 And these are sintered and comprised. The proportion of the matrix is 40 mass percent or more and 90 mass percent or less, the lubricant is 5 mass percent or more and 30 mass percent or less, and the hard particles are 5 mass percent concentration. It is comprised from the above to 30 mass percent concentration or less. Preferably, the sintering temperature is 750 ° C. to 1100 ° C., the sintering time is 0.5 hours to 2 hours, and the atmosphere gas (a furnace for performing heat treatment by heating the filled gas without directly heating the workpiece) Gas) is an inert gas (Ar gas), and the sintering pressure is 0.1 to 5 MPa.
１…電磁ブレーキ、 ２…インナーディスク、 ３…アウターディスク、 ４…コイル、 ５…ケース、 ５ａ…基体部、 ５ｂ…突出部、 ６…アーマチュア、 ７，１４，１９…磁性部、 ８，１５…非磁性部、 ９，１６，２０…係合面、 １７…第１硬質部、 ２１…第２硬質部、 ２３…プレッシャープレート、 ２５…制動用モータ、 ２６…パーキングブレーキ機構、 Ｏ…回転中心軸線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electromagnetic brake, 2 ... Inner disk, 3 ... Outer disk, 4 ... Coil, 5 ... Case, 5a ... Base | substrate part, 5b ... Projection part, 6 ... Armature, 7, 14, 19 ... Magnetic part, 8, 15 ...
Claims (7)
前記回転ディスクは、前記固定ディスクに摩擦接触する第１係合面を有し、
前記固定ディスクは、前記回転ディスクに摩擦接触する第２係合面を有し、
前記第１係合面は、第１磁性部と前記第１磁性部より表面硬度が高い第１非磁性部とを有し、
前記第２係合面は、第２磁性部と前記第２磁性部より表面硬度が高い第２非磁性部とを有し、
前記第１非磁性部と前記第２非磁性部とは前記回転中心軸線の方向で対向している
ことを特徴とする電磁ブレーキ。 A rotating disk, a fixed disk provided on the rotation center axis of the rotating disk so as to face the rotating disk, an armature provided on the opposite side of the fixed disk across the rotating disk, and the fixed disk A yoke provided on the opposite side of the rotating disk with an electromagnetic coil interposed therebetween, and energizing the electromagnetic coil, whereby the armature is attracted to the yoke side, and the rotating disk and the fixed disk In an electromagnetic brake configured to apply a braking force to the rotating disk by being brought into contact with
The rotating disk has a first engagement surface in frictional contact with the fixed disk;
The fixed disk has a second engagement surface in frictional contact with the rotating disk;
The first engagement surface has a first magnetic part and a first nonmagnetic part having a surface hardness higher than that of the first magnetic part,
The second engagement surface includes a second magnetic part and a second nonmagnetic part having a surface hardness higher than that of the second magnetic part,
The electromagnetic brake according to claim 1, wherein the first nonmagnetic portion and the second nonmagnetic portion are opposed to each other in the direction of the rotation center axis.
前記第２非磁性部は、前記第２非磁性部における表面硬度が更に高くなるように硬質化処理された第１硬質部を備えている
ことを特徴とする電磁ブレーキ。 The electromagnetic brake according to claim 1,
The electromagnetic brake according to claim 1, wherein the second nonmagnetic portion includes a first hard portion that is hardened so that the surface hardness of the second nonmagnetic portion is further increased.
前記アーマチュアは、前記回転ディスクに摩擦接触する第３係合面を有し、
前記第３係合面は、第３磁性部を有し、
前記第３磁性部のうち前記回転中心軸線の方向で前記第１非磁性部に対向する面は、表面硬度が高い第２硬質部である
ことを特徴とする電磁ブレーキ。 The electromagnetic brake according to claim 1 or 2,
The armature has a third engagement surface in frictional contact with the rotating disk;
The third engagement surface has a third magnetic part,
A surface of the third magnetic portion facing the first nonmagnetic portion in the direction of the rotation center axis is a second hard portion having a high surface hardness.
前記第１非磁性部は、円周方向で複数に分割されて構成されている
ことを特徴とする電磁ブレーキ。 The electromagnetic brake according to any one of claims 1 to 3,
The electromagnetic brake according to claim 1, wherein the first nonmagnetic portion is divided into a plurality of portions in a circumferential direction.
前記第１非磁性部および前記第２非磁性部は、非磁性材料がモールドされて成形されている
ことを特徴とする電磁ブレーキ。 In the electromagnetic brake according to any one of claims 1 to 4,
The first nonmagnetic portion and the second nonmagnetic portion are formed by molding a nonmagnetic material.
制動用モータと、前記制動用モータの出力トルクにより前記アーマチュアを前記ヨーク側に押圧する押圧プレートとを更に備え、
前記電磁コイルの通電が停止した場合に、前記回転ディスクに前記制動力を作用させるパーキングブレーキとして機能する
ことを特徴とする電磁ブレーキ。 The electromagnetic brake according to any one of claims 1 to 5,
A braking motor; and a pressing plate that presses the armature against the yoke by the output torque of the braking motor;
An electromagnetic brake that functions as a parking brake that applies the braking force to the rotating disk when energization of the electromagnetic coil is stopped.
前記第１非磁性部は、Ｃｕをベースとした金属、Ｃｕをベースとした合金、Ｃｕをベースとした金属化合物、および、Ｃｕをベースとした金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種のマトリックスと、黒鉛、二硫化タングステン、窒化ホウ素、フッ化カルシウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の潤滑剤と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、ＭｇおよびＳｉからなる群のうち、一種の元素の炭化物、窒化物、酸化物、および、硫化物から選ばれる少なくとも一種の硬質粒子とを含み、
前記マトリックスは、４０質量パーセント濃度以上から９０質量パーセント濃度以下であり、
前記潤滑剤は、５質量パーセント濃度以上から３０質量パーセント濃度以下であり、
前記硬質粒子は、５質量パーセント濃度以上から３０質量パーセント濃度以下である
ことを特徴とする電磁ブレーキ。 The electromagnetic brake according to any one of claims 1 to 6,
The first nonmagnetic part is at least one matrix selected from the group consisting of Cu-based metals, Cu-based alloys, Cu-based metal compounds, and Cu-based intermetallic compounds. And at least one lubricant selected from the group consisting of graphite, tungsten disulfide, boron nitride, and calcium fluoride, and Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Al, Mg, and Si A group consisting of at least one hard particle selected from carbides, nitrides, oxides, and sulfides of one element.
The matrix is from 40 percent by weight to 90 percent by weight;
The lubricant is not less than 5 mass percent concentration and not more than 30 mass percent concentration,
The electromagnetic brake according to claim 1, wherein the hard particles have a concentration of 5 mass percent to 30 mass percent.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2017159460A JP2019039447A (en) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | Electromagnetic brake |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115698533A (en) * | 2020-07-27 | 2023-02-03 | 株式会社台煐凡佳德 | Non-contact non-load power transmission device |
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2017
- 2017-08-22 JP JP2017159460A patent/JP2019039447A/en active Pending
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