JP2021046930A - Braking device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制動装置に関する。 The present invention relates to a braking device.
例えば特開2017−112673号公報には、電磁力による電磁ブレーキと、制動用モータ及び推力発生機構によるブレーキと、を備えた電磁ブレーキ付きモータが記載されている。この構成によれば、電磁ブレーキへの通電が無くなり、電磁ブレーキによる制動トルクを得られなくなる場合であっても、推力発生機構の押圧部材がブレーキステータを押圧し、ブレーキステータとブレーキロータとを摩擦係合させることによって、制動トルクを保持することができる。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-12673 describes a motor with an electromagnetic brake including an electromagnetic brake by an electromagnetic force, a braking motor, and a brake by a thrust generating mechanism. According to this configuration, even when the electromagnetic brake is not energized and the braking torque due to the electromagnetic brake cannot be obtained, the pressing member of the thrust generating mechanism presses the brake stator and rubs the brake stator and the brake rotor. By engaging, the braking torque can be maintained.
上記の電磁ブレーキ付きモータでは、ブレーキステータと押圧部材とが、ケースに設けられた共通のガイド機構(例えばプッシュロッド又はスプライン嵌合によるガイド機構)に対して係合している。この構成では、ガイド機構が作動不良(例えば粉塵の詰まりや変形による固着等)を起こした場合、両方のブレーキ動作に対して悪影響が出てしまう。つまり、上記電磁ブレーキ付きモータには、冗長性の面で改良の余地がある。 In the above-mentioned motor with an electromagnetic brake, the brake stator and the pressing member are engaged with a common guide mechanism provided in the case (for example, a push rod or a guide mechanism by spline fitting). In this configuration, if the guide mechanism malfunctions (for example, clogging with dust or sticking due to deformation), both braking operations are adversely affected. That is, there is room for improvement in the above-mentioned motor with an electromagnetic brake in terms of redundancy.
本発明の目的は、電磁ブレーキと、推力発生機構によるブレーキとの2系統のブレーキを備えた制動装置であって、冗長性の維持・向上が可能な制動装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a braking device including two types of brakes, an electromagnetic brake and a brake by a thrust generating mechanism, which can maintain and improve redundancy.
本発明の制動装置は、ケースに固定されるステータ、前記ステータに相対回転可能なロータ、及び前記ロータと一体回転して前記ロータとともに前記ケースに回転可能に支持されるモータ軸を有する駆動用モータと、前記モータ軸と一体回転するブレーキロータ、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、通電させることにより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制動用ソレノイドを有する電磁ブレーキと、回転運動を直線運動に変換し、前記モータ軸の軸方向に前記ブレーキステータを移動させ、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推力を発生し、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て前記モータ軸を制動した状態を保持することが可能な推力発生機構と、前記推力発生機構に前記推力を発生させるためのトルクを付与する制動用モータと、を備える制動装置において、前記モータ軸の軸方向をモータ軸方向とし、前記ロータの周方向をロータ周方向とすると、前記推力発生機構は、前記推力に応じて前記モータ軸方向に前記ブレーキステータを押圧する押圧部材を備え、前記押圧部材は、前記モータ軸方向に移動が可能であり、かつ、前記ロータ周方向へは回転が不可能なように、前記ケース内に組み込まれ、前記ケース及び前記押圧部材には、前記押圧部材が前記ケースに対して前記モータ軸方向に相対移動可能に、前記ケースと前記押圧部材とを前記ロータ周方向に係合させる第1ガイド部が形成され、前記押圧部材及び前記ブレーキステータには、前記ブレーキステータが前記押圧部材に対して前記モータ軸方向に相対移動可能に、前記押圧部材と前記ブレーキステータとを前記ロータ周方向に係合させる第2ガイド部が形成されている。 The braking device of the present invention is a driving motor having a stator fixed to a case, a rotor that can rotate relative to the stator, and a motor shaft that rotates integrally with the rotor and is rotatably supported by the case together with the rotor. An electromagnetic brake having a brake rotor that rotates integrally with the motor shaft, a brake stator that cannot rotate in the rotation direction of the motor shaft, and a braking solenoid that frictionally engages the brake rotor and the brake stator by energizing. Then, the rotary motion is converted into a linear motion, the brake stator is moved in the axial direction of the motor shaft, a thrust force is generated to frictionally engage the brake rotor and the brake stator, and the brake rotor and the brake stator are generated. Braking including a thrust generating mechanism capable of holding the state in which the motor shaft is braked by frictionally engaging with the brake, and a braking motor for applying a torque for generating the thrust to the thrust generating mechanism. In the device, when the axial direction of the motor shaft is the motor axial direction and the circumferential direction of the rotor is the rotor circumferential direction, the thrust generating mechanism presses the brake stator in the motor axial direction in response to the thrust. A member is provided, and the pressing member is incorporated in the case so that the pressing member can move in the motor axial direction and cannot rotate in the rotor circumferential direction, and is incorporated into the case and the pressing member. The first guide portion for engaging the case and the pressing member in the rotor circumferential direction is formed so that the pressing member can move relative to the case in the motor axial direction, and the pressing member and the pressing member are formed. The brake stator is formed with a second guide portion that engages the pressing member and the brake stator in the rotor circumferential direction so that the brake stator can move relative to the pressing member in the motor axial direction. There is.
本発明によれば、第1ガイド部が押圧部材の移動をガイドし、第1ガイド部とは別の第2ガイド部がブレーキステータの移動をガイドする。この構成によれば、電磁ブレーキが作動した場合、第1ガイド部のガイドなしに、第2ガイド部のガイド機能によりブレーキステータが押圧部材18に対して相対移動する。一方、推力発生機構が作動した場合、第2ガイド部のガイドなしに、第1ガイド部のガイド機能により、押圧部材がケースに対して相対移動し、ブレーキステータを押圧する。
According to the present invention, the first guide portion guides the movement of the pressing member, and the second guide portion separate from the first guide portion guides the movement of the brake stator. According to this configuration, when the electromagnetic brake is activated, the brake stator moves relative to the pressing
したがって、第2ガイド部が固着等により失陥した場合でも、推力発生機構が作動することで、押圧部材は、第1ガイド部にガイドされつつ移動する。この際、ブレーキステータは、押圧部材に押されて押圧部材とともに移動する。このため、第2ガイド部の状態(正常又は失陥)は、推力発生機構の作動による押圧部材及びブレーキステータの移動に影響しない。また、第1ガイド部が失陥した場合でも、電磁ブレーキが作動することで、ブレーキステータは、第2ガイド部にガイドされつつ移動する。この際、押圧部材は移動しないため、第1ガイド部の状態は電磁ブレーキの作動に影響しない。 Therefore, even if the second guide portion is lost due to sticking or the like, the thrust generating mechanism operates to move the pressing member while being guided by the first guide portion. At this time, the brake stator is pushed by the pressing member and moves together with the pressing member. Therefore, the state of the second guide portion (normal or failed) does not affect the movement of the pressing member and the brake stator due to the operation of the thrust generating mechanism. Further, even if the first guide portion is lost, the brake stator moves while being guided by the second guide portion by operating the electromagnetic brake. At this time, since the pressing member does not move, the state of the first guide portion does not affect the operation of the electromagnetic brake.
このように、本発明によれば、第1ガイド部の状態にかかわらず電磁ブレーキにより制動力を発生させることができ、第2ガイド部の状態にかかわらず推力発生機構により制動力を発生させることができる。つまり、本発明によれば、冗長性の維持・向上が可能となる。 As described above, according to the present invention, the braking force can be generated by the electromagnetic brake regardless of the state of the first guide portion, and the braking force is generated by the thrust generating mechanism regardless of the state of the second guide portion. Can be done. That is, according to the present invention, it is possible to maintain and improve redundancy.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。また、説明に用いる各図は概念図であり、適宜部材(例えばシール部材等)が省略されている。図2は、図1の点線で囲まれた部分の拡大図である。制動装置の全体構成については、特開2017−112673号公報の記載を適宜引用して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, parts that are the same or equal to each other are designated by the same reference numerals in the drawings. Further, each diagram used for explanation is a conceptual diagram, and members (for example, seal members and the like) are appropriately omitted. FIG. 2 is an enlarged view of the portion surrounded by the dotted line in FIG. The overall configuration of the braking device will be described with reference to the description of JP-A-2017-112673 as appropriate.
(第1実施形態の全体構成)
第1実施形態の制動装置1は、図1及び図2に示すように、駆動用モータ2と、電磁ブレーキ3と、駆動用モータ2及び電磁ブレーキ3を収容するケース4と、推力発生機構5と、制動用モータ6と、を備えている。説明において、モータ軸23の軸方向を「モータ軸方向」と称し、ロータ22の周方向を「ロータ周方向」と称する。なお、ロータ周方向は、モータ軸23の周方向と同じである。
(Overall configuration of the first embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the braking device 1 of the first embodiment includes a
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21、ロータ22、および、モータ軸23を備えている。ステータ21は、ケース4に固定されている。ロータ22は、ステータ21に対して相対回転可能であり、モータ軸23と一体回転するように、モータ軸23に固定されている。モータ軸23は、駆動用モータ2の回転軸(出力軸)であり、ロータ22と共に回転可能なようにケース4に支持されている。ステータ21およびロータ22は、ケース4の内部に収容されている。
The
電磁ブレーキ3は、通電されることにより作動してモータ軸23を制動する励磁作動型の電磁ブレーキである。電磁ブレーキ3は、ブレーキロータ12、ブレーキステータ13、及び、制動用ソレノイド14を備えている。電磁ブレーキ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。電磁ブレーキ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、制動トルクは発生しない。
The
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23と一体回転するように、モータ軸23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と対向する面の外周側部分(後述する係合部122)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。
The
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、アーマチュアとも呼ばれる。ブレーキステータ13は、モータ軸方向に移動が可能であり、かつ、モータ軸23の回転方向へは回転不可能なように、ケース4内に組み込まれている。ブレーキステータ13のブレーキロータ12と対向する面の内周側部分には、摩擦面13aが形成されている。ブレーキステータ13には、摩擦面13aを構成する摩擦部材(ライニング)が組み込まれている。
The
制動用ソレノイド14は、固定磁極として機能するヨーク141、ヨーク141に固定されたコイル142、および、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142は、ヨーク141が形成する凹部内に配置されている。コイル142は、所定の電流が供給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をブレーキロータ12側へ吸着させるように構成されている。このように、制動用ソレノイド14は、コイル142と、コイル142への通電により磁気回路の一部を構成するヨーク141と、を備えている。
The
また、図1及び図2に示す例において、ケース4の内部には、サブブレーキステータ130が、ブレーキステータ13にブレーキロータ12を介して対向配置されている。サブブレーキステータ130は、ヨーク141の内周側にてケース4に固定されている。サブブレーキステータ130のブレーキロータ12に対向する面には摩擦面130aが形成されている。サブブレーキステータ130には、摩擦面130aを構成する摩擦部材(ライニング)が組み込まれている。サブブレーキステータ130は、磁性体または非磁性体で形成されている。また、ブレーキロータ12の摩擦面130aに対向する面には、摩擦面12bが形成されている。
Further, in the examples shown in FIGS. 1 and 2, a
また、図1及び図2の例によれば、ブレーキロータ12は、ボス部121と、係合部122とから構成されている。ボス部121は、モータ軸23と一体回転するように、モータ軸23に固定されている。係合部122は、円環状の磁性体によって形成されている。係合部122の内周面に形成されたスプライン穴と、ボス部121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、ボス部121に係合部122が組み込まれている。ボス部121と係合部122とは、ロータ周方向に係合している。したがって、係合部122は、モータ軸23およびボス部121と一体回転し、かつ、モータ軸23およびボス部121に対してモータ軸方向に相対移動が可能となる。
Further, according to the examples of FIGS. 1 and 2, the
ブレーキステータ13及びサブブレーキステータ130は、ブレーキロータ12の係合部122を挟んで配置されている。制動動作では、電磁力又は推力によりブレーキステータ13が前進移動し、ブレーキステータ13と係合部122が当接した後、係合部122がブレーキステータ13に押されてブレーキステータ13とともに前進移動する。そして、係合部122は、サブブレーキステータ130と当接して、ブレーキステータ13とサブブレーキステータ130との両方に摩擦係合する。なお、係合部122は、ブレーキステータ13に押されていない状態では、サブブレーキステータ130から離間する。また、サブブレーキステータ130は構成から除いてもよく、この場合、ブレーキロータ12は、スプライン嵌合でない構成、例えば一体成型品で構成される。
The
電磁ブレーキ3は、コイル142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、摩擦面12aと摩擦面13aとを摩擦係合させ、さらに本例では摩擦面12bと摩擦面130aとも摩擦係合させ、モータ軸23を制動するように構成されている。
The
電磁ブレーキ3には、コイル142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31が設けられている。これにより、初期状態(2系統いずれのブレーキも作動していない状態)において、ブレーキステータ13はブレーキロータ12から離間し、ブレーキステータ13が押圧部材18に接近する(例えば当接する)。サブブレーキステータ130も、初期状態ではブレーキロータ12から離間している。ブレーキロータ12、ブレーキステータ13、サブブレーキステータ130、および、制動用ソレノイド14は、ケース4の内部に収容されている。
The
制動装置1は、電磁ブレーキ3の制動用ソレノイド14に対する通電が無くなった場合であっても、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23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。そのために、制動装置1には、推力発生機構5および制動用モータ6が設けられている。
The braking device 1 can maintain the state in which the
推力発生機構5は、回転運動を直線運動に変換してブレーキステータ13をモータ軸方向のブレーキロータ12側へ押圧する推力を発生すると共に、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23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。第1実施形態の推力発生機構5は、一例として、送りねじ機構17を用いて構成されている。
The
具体的には、推力発生機構5は、送りねじ機構17、および、押圧部材18を備えている。押圧部材18は、円板状(円環状ともいえる)に形成されている。押圧部材18は、モータ軸方向に移動が可能であり、かつ、モータ軸23の回転方向(ロータ周方向)へ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。
Specifically, the
第1実施形態の押圧部材18は、ケース4内部に形成されたスプライン穴と、押圧部材18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、ケース4に組み込まれている。したがって、押圧部材18は、推力発生機構5によってモータ軸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13を押圧するように構成されている。
The pressing
押圧部材18の径方向における中央部分(内周部)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6は、モータ軸方向で、押圧部材18に隣接し、ケース4の外側に配置されてケース4に固定されている。制動用モータ6は、推力発生機構5に推力を発生させるためのトルクを付与する装置である。
A
制動用モータ6の出力軸6a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。出力軸6aは、制動用モータ6のケース(図示せず)のモータ軸方向における一方に突出し、制動用モータ6がケース4に固定されることにより、ケース4の内部に進入している。そして、押圧部材18に形成された雌ねじ部17aに、制動用モータ6の出力軸6a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。
A male screw portion 17b of the
送りねじ機構17は、制動用モータ6によって出力軸6aすなわち雄ねじ部17bを正転方向(所定回転方向)へ回転させることにより、押圧部材18をモータ軸方向で前進方向へ移動させる軸力(推力)を発生する。また、送りねじ機構17は、制動用モータ6によって雄ねじ部17bを逆転方向(所定回転方向の反対方向)へ回転させることにより、押圧部材18をモータ軸方向で後退方向へ移動させる軸力を発生させる。
The
したがって、推力発生機構5は、上記のような送りねじ機構17を用いて、制動用モータ6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、送りねじ機構17で前進方向の推力を発生し、押圧部材18を前進方向へ移動させることができる。その結果、ブレーキステータ13をモータ軸方向でブレーキロータ12へ向けて移動させ、ブレーキロータ12とブレーキステータ13とを摩擦係合させてモータ軸23を制動することができる。また、制動用モータ6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を後退方向へ移動させ、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、この推力発生機構5によるモータ軸23の制動を解除することができる。
Therefore, the
(第1ガイド部)
制動装置1は、さらに、第1ガイド部8と、第2ガイド部9と、を備えている。具体的に、ケース4及び押圧部材18には、押圧部材18がケース4に対してモータ軸方向に相対移動可能に、ケース4と押圧部材18とをロータ周方向に係合させる第1ガイド部8が形成されている。第1ガイド部8は、押圧部材18のみをガイドするように構成されている。
(1st guide part)
The braking device 1 further includes a
具体例として、図2及び図3に示すように、第1ガイド部8は、ケース4に設けられスプライン穴を形成する第1係合部81、及び押圧部材18の外周面に設けられスプライン軸を形成する第1被係合部82で構成されている。第1被係合部82は、第1係合部81に対してロータ周方向に係合する。第1ガイド部8は、押圧部材18とケース4とで形成され、ブレーキステータ13とケース4との間には形成されていない。
As a specific example, as shown in FIGS. 2 and 3, the
第1係合部81は、ケース4に一体的に固定された環状部材であって、内周面にモータ軸方向に延びるスプライン穴が形成されている。第1係合部81は、ケース4の内部において、例えばケース4の一部からモータ軸方向に突出するように設けられている。なお、第1係合部81は、ケース4の内周面と一体に、すなわちケース4の内周面にスプライン穴を形成することで構成されてもよい。
The first engaging
第1被係合部82は、押圧部材18の外周面から突出し、モータ軸方向に延びるスプライン軸を形成する部位である。第1係合部81と第1被係合部82とが係合し、スプライン穴とスプライン軸とがスプライン嵌合する。第1係合部81及び第1被係合部82は、押圧部材18が可動範囲内で最大限前進移動した場合でも係合状態を保持するように形成されている。
The first engaged
図3に示すように、スプライン軸は、押圧部材18の外周面において、ロータ周方向に間隔を空けて(ここでは等間隔に)複数設けられている。第1係合部81が形成するスプライン穴も、スプライン軸に対応して複数設けられている。押圧部材18の外周部において、複数の凹部と凸部が係合している。押圧部材18は、内周面に雌ねじ部17aが形成された中央部180と、中央部180の外周面に設けられた、複数のスプライン軸を形成する第1被係合部82と、により構成されているといえる。
As shown in FIG. 3, a plurality of spline shafts are provided on the outer peripheral surface of the pressing
制動用モータ6が正転方向に駆動されると、初期位置にある(初期状態の)押圧部材18が、第1ガイド部8によりモータ軸方向にガイドされつつ、前進移動する。つまり、押圧部材18は、第1ガイド部8にガイドされて、ケース4に対してモータ軸方向に相対移動する。ブレーキステータ13は、第1ガイド部8にガイドされる押圧部材18に押されつつ押圧部材18と一体的に前進移動し、ブレーキロータ12に当接して摩擦係合する。この際、ブレーキステータ13が受けるトルクは、後述する第2ガイド部9を介して押圧部材18に伝わり、第1ガイド部8で受ける。つまり、第1ガイド部8は、押圧部材18のガイド機能と、制動中にトルクを受けるトルク受け機能とを有している。なお、押圧部材18の後退移動時も、押圧部材18は、第1ガイド部8によりモータ軸方向にガイドされる。この際、ブレーキステータ13は、第2ガイド部9にガイドされつつリターンスプリング31の付勢力により後退移動する。
When the
(第2ガイド部)
押圧部材18及びブレーキステータ13には、ブレーキステータ13が押圧部材18に対してモータ軸方向に相対移動可能に、押圧部材18とブレーキステータ13とをロータ周方向に係合させる第2ガイド部9が形成されている。第2ガイド部9は、ブレーキステータ13のみをガイドするように構成されている。
(2nd guide part)
A
第1実施形態の第2ガイド部9は、押圧部材18のブレーキステータ13側の端面からモータ軸方向に突出する第2係合部91、及びブレーキステータ13の押圧部材18側の端面に凹部を形成する第2被係合部92で構成されている。第2被係合部92は、第2係合部91に対してロータ周方向に係合する。
The
第2係合部91は、押圧部材18のうち、棒状(例えば円柱状又は角柱状)に形成された部位である。第2被係合部92は、ブレーキステータ13のうち、第2係合部91の挿入が可能な凹部を形成している部位である。例えば図3に示すように、第2係合部91が円柱状である場合、第2被係合部92が形成する凹部の内径(図3の点線参照)は、第2係合部91の外径より大きい。第2係合部91及び第2被係合部92は、ブレーキステータ13と押圧部材18とが可動範囲内で最大限離間した場合でも係合状態が保てるように形成されている。第2係合部91は、押圧部材18に周方向に複数形成されている。また、第2被係合部92は、第2係合部91に対応して設けられている。
The second engaging
制動用ソレノイド14が通電され電磁ブレーキ3が機能した場合、初期位置にある(初期状態の)ブレーキステータ13が第2ガイド部9によりモータ軸方向にガイドされつつ、電磁力によりブレーキロータ12側に吸引され、前進移動する。この際、押圧部材18は移動せず、ブレーキステータ13は、第2ガイド部9にガイドされて押圧部材18に対してモータ軸方向に相対移動する。そして、ブレーキステータ13は、ブレーキロータ12に当接して摩擦係合する。電磁ブレーキ3が停止されると、ブレーキステータ13は、リターンスプリング31の付勢力により、第2ガイド部9にモータ軸方向にガイドされつつ後退移動する。
When the
(第1実施形態の効果)
第1実施形態によれば、第1ガイド部8が押圧部材18の移動をガイドし、第1ガイド部8とは別の第2ガイド部9がブレーキステータ13の移動をガイドする。この構成によれば、電磁ブレーキ3が作動した場合、第1ガイド部8のガイドなしに、第2ガイド部9のガイド機能によりブレーキステータ13が押圧部材18に対して相対移動する。一方、推力発生機構5が作動した場合、第2ガイド部9のガイドなしに、第1ガイド部8のガイド機能により、押圧部材18がケース4に対して相対移動し、ブレーキステータ13を押圧する。
(Effect of the first embodiment)
According to the first embodiment, the
したがって、第2ガイド部9が固着等により失陥した場合でも、推力発生機構5が作動することで、押圧部材18は、第1ガイド部8にガイドされつつ移動する。この際、ブレーキステータ13は、押圧部材18に押されて押圧部材18とともに移動する。このため、第2ガイド部9の状態(正常又は失陥)は、推力発生機構5の作動による押圧部材18及びブレーキステータ13の移動に影響しない。また、第1ガイド部8が失陥した場合でも、電磁ブレーキ3が作動することで、ブレーキステータ13は、第2ガイド部9によりガイドされつつ移動する。この際、押圧部材18は移動しないため、第1ガイド部8の状態は電磁ブレーキ3の作動に影響しない。
Therefore, even if the
このように、第1実施形態によれば、第1ガイド部8の状態にかかわらず電磁ブレーキ3により制動力を発生させることができ、第2ガイド部9の状態にかかわらず推力発生機構5により制動力を発生させることができる。つまり、第1実施形態によれば、冗長性の維持・向上が可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the braking force can be generated by the
(第1実施形態の他の形態)
第1ガイド部8及び第2ガイド部9の構成は、上記実施形態に限られない。例えば、第1ガイド部8は、スプライン嵌合の構造に限らず、第2ガイド部9のように、モータ軸方向に延びる棒状部(凸部)と、それに係合する穴形成部(凹部)とで構成されてもよい。この場合、押圧部材18に凸部及び凹部のうちの一方が形成され、ケース4に凸部及び凹部のうちの他方が形成される。この構成であっても、上記実施形態同様、第1ガイド部8は、第2ガイド部9から独立しており、且つガイド機能とトルク受け機能とを発揮することができる。ここで、凸部は、モータ軸方向に突出してもよいし、スプライン軸のように径方向(ロータ径方向)に突出してもよい。凹部は、凸部の突出方向に対応して、凸部に係合するように設けられる。
(Other forms of the first embodiment)
The configuration of the
第2ガイド部9も、押圧部材18に凸部及び凹部のうちの一方が形成され、ブレーキステータ13に凸部及び凹部のうちの他方が形成される。例えば、ブレーキステータ13に第2被係合部92として凸部が形成され、押圧部材18に第2係合部として凹部が形成されてもよい。また、上記同様に、凸部は、モータ軸方向に突出してもよいし、スプライン軸のように径方向(ロータ径方向)に突出してもよい。凹部は、凸部の突出方向に対応して、凸部に係合するように設けられる。
In the
また、凸部の形成は、押圧部材18又はブレーキステータ13に一体的に形成されてもよく、あるいは押圧部材18又はブレーキステータ13に設けられた凹部に棒状部材を組み込んで形成されてもよい。また、推力発生機構5は、例えばラックとピニオンにより構成されてもよい。
Further, the convex portion may be formed integrally with the pressing
(第2実施形態)
第2実施形態の制動装置は、第1実施形態の構成に対して断熱層71、72が追加されたものである。したがって、以下、主に追加された構成について説明する。第2実施形態の説明において、第1実施形態の説明及び図面を参照することができる。
(Second Embodiment)
The braking device of the second embodiment is the one in which the
図4及び図5に示すように、第2実施形態のブレーキステータ13は、ヨーク141及びコイル142に対向配置された第1部位131と、ブレーキロータ12に対向配置された第2部位132と、第1部位131と第2部位132との間に配置された第1断熱層(「断熱層」に相当する)71と、を備えている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
第1部位131は、磁性体(例えば鉄などの磁性体金属)で形成されている。第2部位132は、非磁性体(例えばアルミニウムなどの非磁性体金属)で形成されている。第2部位132の熱伝導性は、第1部位131の熱伝導性よりも低い。また、サブブレーキステータ130も、第2部位132同様、例えば磁性体に対して熱伝導性が相対的に低い非磁性体で形成されている。なお、第2部位132のライニング部分(摩擦部材)は、第2部位132の他の部位とは別の非磁性体で形成されてもよい。
The
第1断熱層71は、円筒状の断熱材であって、第1部位131と第2部位132とを接続している。第1断熱層71は、第1部位131の内周面及び第2部位132の外周面に固定(例えば接着等)されている。図4の例の第1断熱層71は、第1部位131と第2部位132とを完全に分離するように、ブレーキステータ13のモータ軸方向全域に配置されている。本例では、第1部位131の内周面全域及び第2部位132の外周面全域に第1断熱層71が配置されている。
The first
ここで、ロータ22の径方向(モータ軸23、ブレーキステータ13、及び押圧部材18等の径方向と同じ)を「ロータ径方向」と称すると、第1断熱層71は、第1ガイド部8及び第2ガイド部9よりもロータ径方向内側に配置されている。換言すると、第1ガイド部8及び第2ガイド部9は、第1断熱層71よりもロータ径方向外側に位置している。第2ガイド部9の第2被係合部92は、第1部位131に設けられている。
Here, when the radial direction of the rotor 22 (the same as the radial direction of the
また、ヨーク141の内周面とサブブレーキステータ130の外周面との間には、第2断熱層72が配置されている。第2断熱層72は、円筒状の断熱材であって、ケース4、サブブレーキステータ130、及びヨーク141の少なくとも1つに固定(例えば接着等)されている。図4の例の第2断熱層72は、ヨーク141とサブブレーキステータ130とを完全に分離するように、少なくともサブブレーキステータ130のモータ軸方向全域に配置されている。なお、サブブレーキステータ130がない構成(1つのブレーキステータ13とブレーキロータ12とで摩擦係合させる構成)では、第2断熱層72は省略することができる。
Further, a second
(第2実施形態の効果)
ブレーキ付きモータである制動装置1は、例えばインボードブレーキとして用いられることが想定される。この場合、制動装置1は車両ボディの内側に配置されるため、空気流による冷却が機能しにくく、別途、摩擦熱を冷却する手段が必要になる。したがって、制動装置1をインボードブレーキとして用いる場合、例えば、冷却オイルを用いた公知の油冷システムが追加される(例えば特開2017−145915号公報参照)。しかしながら、油冷システムが追加されると、装置が大型化してしまう。また、油冷システムを用いると、オイルによる引きずりが発生するおそれがある。
(Effect of the second embodiment)
It is assumed that the braking device 1 which is a motor with a brake is used as, for example, an inboard brake. In this case, since the braking device 1 is arranged inside the vehicle body, cooling by the air flow is difficult to function, and a separate means for cooling the frictional heat is required. Therefore, when the braking device 1 is used as an inboard brake, for example, a known oil cooling system using cooling oil is added (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-145915). However, when an oil cooling system is added, the size of the device becomes large. In addition, if an oil cooling system is used, dragging due to oil may occur.
一方、インボードブレーキにおいて、油冷システムを用いず、摩擦熱が十分に冷却できないと、構成部材に熱変形が発生するおそれがある。構成部材に熱変形が発生した場合、ガイド機構の固着や、制動用ソレノイド14(磁気回路)の機能低下が発生しやすくなる。磁気回路の構成は、各寸法が厳密に設計されている。このように、摩擦熱による構成部材の変形が、ガイド機能及び磁気回路の機能を低下させ、冗長性を低下させる要因となる。 On the other hand, in the inboard brake, if the frictional heat cannot be sufficiently cooled without using the oil cooling system, the constituent members may be thermally deformed. When thermal deformation occurs in the constituent members, the guide mechanism is likely to be stuck and the function of the braking solenoid 14 (magnetic circuit) is likely to be deteriorated. Each dimension of the magnetic circuit configuration is strictly designed. As described above, the deformation of the constituent members due to the frictional heat is a factor that lowers the guide function and the function of the magnetic circuit, and lowers the redundancy.
ここで、第2実施形態によれば、制動装置1に第1断熱層71及び第2断熱層72が設けられているため、摩擦係合により発生した熱が、ヨーク141及び第1部位131で構成される磁気回路に伝わりにくくなる。これにより、磁気回路の構成部材の熱変形が抑制され、磁気回路の機能低下が抑制される。つまり、第2実施形態によれば、電磁ブレーキ3の機能が維持され、装置の大型化及び引きずりを抑制しつつ、冗長性が維持・向上させることができる。
Here, according to the second embodiment, since the braking device 1 is provided with the first
さらに、第2実施形態によれば、第2部位132として非磁性体が用いられている。つまり、設計者は、第1部位131よりも熱伝導性が低い材料を第2部位132として採用することができる。これにより、摩擦熱の磁気回路側への伝わりがさらに抑制される。
Further, according to the second embodiment, a non-magnetic material is used as the
さらに、第2実施形態では、第2ガイド部9が第1断熱層71よりもロータ径方向外側に位置している。このため、第1断熱層71により熱のロータ径方向外側への移動がカットされ、第2ガイド部9の構成部材の熱変形が抑制される。つまり、第2ガイド部9のガイドが維持され、冗長性が維持・向上される。
Further, in the second embodiment, the
また、第1ガイド部8も第1断熱層71よりもロータ径方向外側に位置しているため、上記同様の原理で第1ガイド部8のガイド機能も維持される。第1ガイド部8及び第2ガイド部9の少なくとも一方が第1断熱層71よりもロータ径方向外側に位置している構成により、少なくとも一方のガイド機能が維持され、冗長性が向上する。なお、装置の大型化が許容される場合、油冷システム等の冷却構造と第2実施形態の構成とを組み合わせてもよい。これにより、より確実に冗長性が確保される。
Further, since the
(第2実施形態の他の形態)
断熱層71、72を備える構成は、上記実施形態に限られない。例えば、断熱層71、72は、一部に空気層(隙間)を含んでもよい。空気層は、断熱性能を有する。また、第1断熱層71は、ブレーキステータ13のモータ軸方向の一部に配置されてもよい。これによっても、摩擦熱が磁気回路に伝達することが抑制される。このように、第1断熱層71は、第2部位132外周面のうちモータ軸方向の少なくとも一部をカバーするように配置される。なお、第2部位132外周面のモータ軸方向の一部に第1断熱層71を配置する場合、第1断熱層71は、ブレーキステータ13のブレーキロータ12側の端面からモータ軸方向(図1の右方向)に延びるように配置されることが好ましい。摩擦熱の発生する側で断熱することで、熱の伝わりを抑えることができる。
(Other forms of the second embodiment)
The configuration including the
第2断熱層72も、第1断熱層71同様、サブブレーキステータ130のモータ軸方向の一部に配置されてもよい。これによっても、摩擦熱が磁気回路に伝達することが抑制される。このように、第2断熱層72は、サブブレーキステータ130外周面のうちモータ軸方向の少なくとも一部をカバーするように配置される。なお、サブブレーキステータ130外周面のモータ軸方向の一部に第2断熱層72を配置する場合、第2断熱層72は、サブブレーキステータ130のブレーキロータ12側の端面からモータ軸方向(図1の左方向)に延びるように配置されることが好ましい。摩擦熱の発生する側で断熱することで、熱の伝わりを抑えることができる。
Like the first
また、第1ガイド部8及び/又は第2ガイド部9は、第1断熱層71のロータ径方向内側に配置されてもよい。これによっても、少なくとも磁気回路の構成要素の熱変形は抑制される。また、第2部位132及び/又はサブブレーキステータ130は、磁性体で形成されてもよい。また、第1実施形態及び第2実施形態の制動装置1は、インボードブレーキに限られず、駆動用モータとその制動機能が必要な場所に適宜配置することができる。
Further, the
1…制動装置、12…ブレーキロータ、13…ブレーキステータ、131…第1部位、132…第2部位、14…制動用ソレノイド、141…ヨーク、142…コイル、18…押圧部材、2…駆動用モータ、21…ステータ、22…ロータ、23…モータ軸、5…推力発生機構、6…制動用モータ、71…第1断熱層(断熱層)、8…第1ガイド部、9…第2ガイド部。 1 ... Brake device, 12 ... Brake rotor, 13 ... Brake stator, 131 ... 1st part, 132 ... 2nd part, 14 ... Braking solenoid, 141 ... Yoke, 142 ... Coil, 18 ... Pressing member, 2 ... For driving Motor, 21 ... Solenoid, 22 ... Rotor, 23 ... Motor shaft, 5 ... Thrust generation mechanism, 6 ... Braking motor, 71 ... First heat insulating layer (heat insulating layer), 8 ... 1st guide, 9 ... 2nd guide Department.
Claims (4)
前記モータ軸と一体回転するブレーキロータ、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、通電させることにより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制動用ソレノイドを有する電磁ブレーキと、
回転運動を直線運動に変換し、前記モータ軸の軸方向に前記ブレーキステータを移動させ、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推力を発生し、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て前記モータ軸を制動した状態を保持することが可能な推力発生機構と、
前記推力発生機構に前記推力を発生させるためのトルクを付与する制動用モータと、
を備える制動装置において、
前記モータ軸の軸方向をモータ軸方向とし、前記ロータの周方向をロータ周方向とすると、
前記推力発生機構は、前記推力に応じて前記モータ軸方向に前記ブレーキステータを押圧する押圧部材を備え、
前記押圧部材は、前記モータ軸方向に移動が可能であり、かつ、前記ロータ周方向へは回転が不可能なように、前記ケース内に組み込まれ、
前記ケース及び前記押圧部材には、前記押圧部材が前記ケースに対して前記モータ軸方向に相対移動可能に、前記ケースと前記押圧部材とを前記ロータ周方向に係合させる第1ガイド部が形成され、
前記押圧部材及び前記ブレーキステータには、前記ブレーキステータが前記押圧部材に対して前記モータ軸方向に相対移動可能に、前記押圧部材と前記ブレーキステータとを前記ロータ周方向に係合させる第2ガイド部が形成されている制動装置。 A stator fixed to the case, a rotor that can rotate relative to the stator, and a drive motor that has a motor shaft that rotates integrally with the rotor and is rotatably supported by the case together with the rotor.
An electromagnetic brake having a brake rotor that rotates integrally with the motor shaft, a brake stator that cannot rotate in the rotation direction of the motor shaft, and a braking solenoid that frictionally engages the brake rotor and the brake stator by energizing the motor shaft.
The rotary motion is converted into a linear motion, the brake stator is moved in the axial direction of the motor shaft, a thrust force is generated to frictionally engage the brake rotor and the brake stator, and the brake rotor and the brake stator are brought together. A thrust generating mechanism capable of frictionally engaging to maintain the braked state of the motor shaft,
A braking motor that applies torque to generate the thrust to the thrust generation mechanism, and
In the braking device equipped with
Assuming that the axial direction of the motor shaft is the motor axial direction and the circumferential direction of the rotor is the rotor circumferential direction,
The thrust generation mechanism includes a pressing member that presses the brake stator in the motor axial direction in response to the thrust.
The pressing member is incorporated in the case so that it can move in the motor axial direction and cannot rotate in the rotor circumferential direction.
The case and the pressing member are formed with a first guide portion that engages the case and the pressing member in the rotor circumferential direction so that the pressing member can move relative to the case in the motor axial direction. Being done
A second guide for engaging the pressing member and the brake stator in the rotor circumferential direction so that the brake stator can move relative to the pressing member in the motor axial direction. A braking device in which a part is formed.
前記ブレーキステータは、前記ヨーク及び前記コイルに対向配置された第1部位と、前記ブレーキロータに対向配置された第2部位と、前記第1部位と前記第2部位との間に配置された断熱層と、を備える請求項1に記載の制動装置。 The braking solenoid includes a coil and a yoke that forms a part of a magnetic circuit by energizing the coil.
The brake stator is a heat insulating component arranged between a first portion arranged to face the yoke and the coil, a second portion arranged to face the brake rotor, and the first portion and the second portion. The braking device according to claim 1, further comprising a layer.
前記第2部位は、非磁性体で形成されている請求項2に記載の制動装置。 The first part is made of a magnetic material and is made of a magnetic material.
The braking device according to claim 2, wherein the second portion is made of a non-magnetic material.
前記第1ガイド部及び前記第2ガイド部の少なくとも一方は、前記断熱層よりもロータ径方向外側に位置している請求項2又は3に記載の制動装置。 When the radial direction of the rotor is the radial direction of the rotor,
The braking device according to claim 2 or 3, wherein at least one of the first guide portion and the second guide portion is located outside the heat insulating layer in the radial direction of the rotor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019171170A JP2021046930A (en) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | Braking device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2023151418A1 (en) * | 2022-02-10 | 2023-08-17 | 纳恩博(北京)科技有限公司 | Hub electric motor and scooter having same |
-
2019
- 2019-09-20 JP JP2019171170A patent/JP2021046930A/en active Pending
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