JP2024013857A - 電磁ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキの作動時に、可動部材と回転部材との接触による衝撃を確実に緩和させる。【解決手段】電磁ブレーキ装置１は、軸方向において回転部材２の一方側に隣接配置された可動板４と、複数のバネ６と、電磁石ユニット５とを備える。電磁石ユニット５は、内筒部５３と外筒部５４とを有するヨーク５１と、コイル５２と、外筒部５４と可動板４との軸方向における相対移動を規制する端面５４ｂと、を有する。端面５４ｂは、可動板４が磁力によってヨーク５１に引き寄せられた状態で、回転部材２の端面２２ａと、可動板４に形成された端面４ｂとを平行にするように構成されている。可動板４がヨーク５１に引き寄せられた状態で可動板４及びヨーク５１を含んで形成された磁路のうち、仮想平面Ｐよりも一方側に配置された第１磁路の磁気抵抗が、仮想平面Ｐよりも他方側に配置された第２磁路の磁気抵抗よりも大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、電磁ブレーキ装置に関する。

特許文献１には、所定の軸方向を回転軸方向として回転する円板（以下、回転部材）を制動する電磁ブレーキ装置が開示されている。電磁ブレーキ装置は、軸方向において回転部材と隣接配置された可動板（以下、可動部材）と、可動部材を軸方向において回転部材側に付勢するバネと、可動部材を軸方向において回転部材から離隔させるための電磁石とを備える。可動部材は磁性材料からなる。電磁石は、軸方向において可動部材を隔てて回転部材と反対側に配置されたヨークと、ヨークに収容されたコイルとを有する。コイルが通電されているとき、可動部材が磁気吸引力（以下、単に磁力）によってヨークに引き寄せられており、回転部材から離隔している。コイルへの通電が切られたとき、磁力が短時間で弱まる。バネによる付勢力が磁力よりも相対的に強くなったとき、可動部材が軸方向に移動して回転部材と接触することで、摩擦力によるブレーキが作動する。

ブレーキの作動時に可動部材と回転部材とが接触することによる衝撃の緩和を目的として、特許文献１に記載の可動部材のヨーク側の端部、及びヨークの可動部材側の端部には段差が形成されている。より詳しくは、可動部材の上記端部は、周方向において分割された２つの半リング状の端面（説明の便宜上、第１可動面及び第２可動面と呼ぶ）を有する。第２可動面は、軸方向において第１可動面よりもヨークから遠い側に配置されている。ヨークの上記端部も、同様に周方向において分割された２つの端面（説明の便宜上、第１ヨーク端面及び第２ヨーク端面と呼ぶ）を有する。第１ヨーク端面は軸方向において第１可動端面と対向し、第２ヨーク端面は軸方向において第２可動端面と対向する。第２可動端面と第２ヨーク端面との軸方向における距離は、第１可動端面と第１ヨーク端面との軸方向における距離よりも大きい。これにより、第２可動端面と第２ヨーク端面との間に作用する磁力が、第１可動端面と第１ヨーク端面との間に作用する磁力よりも弱くなる。これにより、コイルへの通電が切られた際に、可動部材のうち第２可動端面が形成された部分を、可動部材のうち第１可動端面が形成された部分よりも早く回転部材に接触させることが図られる。このように、可動部材の全面が回転部材に同時に接触することを回避し、可動部材を回転部材に徐々に接触させることで、衝撃の緩和が図られる。

特開昭６１－８８０３２号公報

コイルが通電されているときに、可動部材のうち軸方向において回転部材に近い側の端面（回転部材側端面）が、回転部材のうち回転部材側端面と対向する端面（可動部材側端面）と平行であれば、上述したように、可動部材を回転部材に徐々に接触させることができる。しかしながら、一般的には、電磁ブレーキ装置は、ブレーキのオンとオフとを確実に切り換えるため、電磁石による吸引力がバネによる付勢力と比べて非常に強くなるように設計される。このため、コイルへの通電が開始された際、第１可動端面が第１ヨーク端面に接触した後、第１可動端面と第２可動端面との境目部分を支点として第２可動端面が第２ヨーク端面側へ傾き、第２可動端面までもがヨークに完全に吸着される可能性がある。このとき、可動部材の回転部材側端面が、回転部材の可動部材側端面に対して傾いてしまう。このような状態でコイルへの通電が切られると、上述したように第２可動端面が第２ヨーク端面から早く離れるため、回転部材側端面が可動部材側端面と略平行に戻ったタイミングで、可動部材が回転部材に接触するおそれがある。この場合、結局は、可動部材の全面が回転部材に同時に接触してしまう。

本発明の目的は、ブレーキの作動時に、可動部材と回転部材との接触による衝撃を確実に緩和させることである。

第１の発明の電磁ブレーキ装置は、所定の軸方向を回転軸方向として回転する回転部材を制動する電磁ブレーキ装置であって、前記軸方向において前記回転部材の一方側に隣接配置され、前記軸方向に移動可能に構成され、前記回転部材の前記軸方向における一方側の端に形成された端面に接触しているときに前記回転部材の回転を制動する、磁性材料で形成された可動部材と、前記可動部材を前記軸方向における他方側へ付勢する複数の付勢部材と、前記軸方向における前記一方側への磁力を前記可動部材に加えることが可能に構成された電磁石ユニットと、を備え、前記電磁石ユニットは、前記軸方向に延び且つ磁性材料で形成された筒状の内筒部と、前記内筒部の径方向における外側に配置され且つ磁性材料で形成された筒状の外筒部と、を有し、前記可動部材の前記軸方向における前記一方側に配置されたヨークと、前記径方向において前記内筒部の外側且つ前記外筒部の内側に配置され、電流が流れているときに前記可動部材及び前記ヨークを通る磁束を生成するように構成されたコイルと、前記外筒部に設けられ、前記回転部材の回転中心軸を含む所定の仮想平面の両側に配置され、前記可動部材の前記軸方向における前記一方側への移動を規制する規制部と、を有し、前記規制部は、前記可動部材が前記磁力によって前記ヨークに引き寄せられたときに、前記仮想平面の両側において前記可動部材と接触することにより、前記回転部材の前記端面と、前記可動部材に形成され前記回転部材の前記端面と前記軸方向において対向する対向面とを平行にするように構成され、前記可動部材が前記磁力によって前記ヨークに引き寄せられた状態で、前記可動部材及び前記ヨークを含んで形成された磁路のうち、前記仮想平面の一方側に配置された第１磁路の磁気抵抗が、前記仮想平面の他方側に配置された第２磁路の磁気抵抗よりも大きいことを特徴とする。

本発明では、コイルが通電されているとき（すなわち、コイルに電流が流れているとき）、可動部材が磁力によってヨークに引き寄せられる。この状態で、規制部によって、回転部材の軸方向における一方側の端面と、可動部材の対向面とを平行にすることができる。その上で、可動部材がヨークに引き寄せられた状態で、第１磁路の磁気抵抗が第２磁路の磁気抵抗よりも大きい。これにより、コイルへの通電が切られた際、可動部材のうち仮想平面よりも一方側に配置された部分（以下、第１部分）に作用する磁力が、可動部材のうち仮想平面よりも他方側に配置された部分（以下、第２部分）に作用する磁力よりも早く弱まる。このため、コイルへの通電が切られた際、第１部分が、第２部分よりも先にヨークから離れて回転部材に接触する。つまり、可動部材がわずかに傾いた状態で回転部材に接触する。その後、第２部分が第１部分よりも若干遅れて回転部材に接触する。このようにすることで、回転部材の回転を制動する際に、可動部材と回転部材との接触面積を徐々に大きくすることができる。したがって、ブレーキの作動時に、可動部材と回転部材との接触による衝撃を確実に緩和できる。

第２の発明の電磁ブレーキ装置は、前記第１の発明において、前記複数の付勢部材は、前記外筒部に収容され、且つ、前記可動部材の周方向において互いに異なる位置に配置され、前記規制部は、少なくとも、前記周方向において、前記複数の付勢部材のうち前記周方向において互いに隣り合う２つの付勢部材の間に配置されていることを特徴とする。

説明の便宜上、可動部材のうち、周方向において付勢部材が配置された位置に位置している部分を付勢部分と呼ぶ。可動部材のうち、周方向において付勢部材が配置されていない位置に位置している部分を非付勢部分と呼ぶ。コイルに電流が流れているときに、非付勢部分は、付勢部分と比べて強い力でヨークに引き寄せられるため、撓んでしまう可能性がある。本発明では、周方向において非付勢部分が配置された位置に規制部が設けられている。このため、可動部材がヨークに吸着されたとき等に、可動部材が撓むことを抑制できる。

第３の発明の電磁ブレーキ装置は、前記第２の発明において、前記規制部は、前記外筒部の全周に亘って設けられていることを特徴とする。

本発明では、可動部材がヨークに吸着されているときに可動部材が撓んでしまうことを効果的に防止できる。

第４の発明の電磁ブレーキ装置は、前記第１～第３のいずれかの発明において、前記複数の付勢部材は、前記仮想平面よりも前記一方側に配置された１以上の第１付勢部材と、前記仮想平面よりも前記他方側に配置された１以上の第２付勢部材と、を有し、前記可動部材が前記ヨークに引き寄せられた状態で、前記１以上の第１付勢部材による第１付勢力が、前記１以上の第２付勢部材による第２付勢力よりも強いことを特徴とする。

本発明では、コイルへの通電が切られた際、第１部分を第２部分よりも確実に早く回転部材に接触させることができる。

本実施形態に係る電磁ブレーキ装置を軸方向から見た図である。 （ａ）、（ｂ）は、図１のII-II線断面図である。 図１のIII-III線断面図である。 ヨークの内筒部の断面図である。 内筒部の斜視図である。 コイルへの通電が切られてから第１時間が経過した後の電磁ブレーキ装置の状態を示す説明図である。 図６に示す状態からさらに第２時間が経過した後の電磁ブレーキ装置の状態を示す説明図である。 変形例に係る電磁ブレーキ装置を軸方向から見た図である。

次に、本発明の実施形態に係る電磁ブレーキ装置１について説明する。説明の便宜上、図１の紙面垂直方向及び図２の紙面上下方向を軸方向と呼ぶ。軸方向は、後述する回転軸ＲＳ（図２参照）の回転軸方向である。回転軸ＲＳの径方向を単に径方向と呼ぶ。径方向は、電磁ブレーキ装置１全体の径方向と等しい。回転軸ＲＳの周方向を単に周方向と呼ぶ。周方向は、電磁ブレーキ装置１全体の周方向と等しい。

（電磁ブレーキ装置の概要）
電磁ブレーキ装置１の概要について、図１～図２（ｂ）を参照しつつ説明する。図１は、軸方向において後述の固定板３側から電磁ブレーキ装置１を見た図である。図２（ａ）は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。より具体的には、図２（ａ）は、後述するコイル５２が通電されているとき（すなわち、コイル５２に電流が流れているとき）の電磁ブレーキ装置１の状態を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）と同様に、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。より具体的には、図２（ｂ）は、コイル５２に電流が流れていないときの電磁ブレーキ装置１の状態を示す図である。

電磁ブレーキ装置１は、回転軸ＲＳ（図２参照）の回転を制動することにより、回転軸ＲＳが接続された機器（不図示）の動作を停止させるための装置である。図１～図２（ａ）に示すように、電磁ブレーキ装置１は、回転部材２と、固定板３と、可動板４（本発明の可動部材）と、電磁石ユニット５と、複数のバネ６（本発明の付勢部材）とを備える。電磁ブレーキ装置１は、回転軸ＲＳに取り付けられた回転部材２を固定板３と可動板４とによって挟み込むことによりブレーキを作動させるように構成されている。より具体的には、電磁石ユニット５が可動板４を引き寄せて回転部材２から離隔させることにより、回転部材２の回転が可能となる。また、電磁石ユニット５が可動板４を引き寄せている状態が解除される（以下、「電磁石ユニット５が可動板４を釈放する」と称する）ことにより、可動板４が複数のバネ６によって回転部材２に押し付けられる（図２（ｂ）参照）。これにより、ブレーキが作動する。

（各構成要素）
次に、電磁ブレーキ装置１の各構成要素のより詳細について、図１～図３を参照しつつ説明する。図３は、コイル５２が通電されているときの、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。

回転部材２は、ハブ２１と、ディスク２２とを有する。ハブ２１は、回転軸ＲＳの先端部ＲＳ１に固定された略筒状の部分である。ハブ２１は、例えば公知のスプラインカラーである。ハブ２１は、例えばディスク２２の内周部と嵌合する嵌合部２１ａ（図１参照）を有する。ディスク２２は、径方向においてハブ２１の外側に配置された略円板状の部材である。ディスク２２の内周部は、ハブ２１の嵌合部２１ａと嵌合している。これにより、ディスク２２はハブ２１と一体回転可能となっている。或いは、ハブ２１及びディスク２２は、１つの部材によって形成されていても良い。

以下、説明の便宜上、図２（ａ）に示すように、軸方向における一方側及び他方側を定義する。図２（ａ）の紙面下側が、軸方向における一方側である。図２（ａ）の紙面上側が、軸方向における他方側である。図２（ｂ）において図示を省略するが、軸方向における一方側及び他方側の定義は、図２（ａ）と図２（ｂ）とで同じである。図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、ディスク２２の軸方向における一方側の端に、端面２２ａが形成されている。ディスク２２の軸方向における他方側の端に、端面２２ｂが形成されている。端面２２ａは、可動板４の端面４ｂ（後述）と接触可能に配置された面である。端面２２ｂは、固定板３の端面３ａ（後述）と接触可能に配置された面である。

固定板３は、例えば略円板状の部材である。図２（ａ）～図３に示すように、固定板３は、ディスク２２の軸方向における他方側に隣接配置されている。固定板３の軸方向における一方側の端に、端面３ａが形成されている。端面３ａは、ディスク２２の端面２２ｂと接触可能に配置された面である。図３に示すように、固定板３は、複数のボルトＢの軸がそれぞれ挿通される複数の挿通孔３ｂを有する。固定板３は、複数のボルトＢによって電磁石ユニット５に固定されている。

可動板４は、例えば略円板状の部材である。可動板４は、鉄などの磁性材料によって形成されている。図２（ａ）～図３に示すように、可動板４は、ディスク２２の軸方向における一方側に隣接配置されている。可動板４は、電磁石ユニット５の軸方向における他方側に隣接配置されている。可動板４は、回転軸ＲＳの径方向における外側に配置されている。可動板４の軸方向における一方側の端に、端面４ａが形成されている。端面４ａは、後述するヨーク５１に形成された端面５４ｂと接触可能に配置された面である。可動板４の軸方向における他方側の端に、端面４ｂ（本発明の対向面）が形成されている。端面４ｂは、ディスク２２の端面２２ａと接触可能に配置された面である。端面４ａと端面４ｂは略平行である。

図３に示すように、可動板４は、複数のカラーＣがそれぞれ挿通される複数の挿通孔４ｃを有する。各挿通孔４ｃは、可動板４を軸方向に貫通している。複数のカラーＣの各々は、軸方向に延びている。複数のカラーＣは、複数のボルトＢによって、固定板３と電磁石ユニット５との間にそれぞれ固定されている。可動板４は、複数のカラーＣによって軸方向に案内される。これにより、可動板４は、軸方向に移動可能である。より具体的には、可動板４は、ブレーキ解除位置（図２（ａ）参照）と、ブレーキ作動位置（図２（ｂ）参照）との間で移動可能である。ブレーキ解除位置は、可動板４が軸方向において電磁石ユニット５側に引き寄せられて吸着したときの可動板４の位置である。ブレーキ作動位置は、可動板４が電磁石ユニット５から釈放されてディスク２２に完全に押し当てられたときの可動板４の位置である。

電磁石ユニット５は、可動板４を吸着させたり釈放したりするためのユニットである。図２（ａ）～図３に示すように、電磁石ユニット５は、軸方向において可動板４の一方側に隣接配置されている。電磁石ユニット５は、ヨーク５１と、コイル５２とを有する。

ヨーク５１は、軸方向に沿って延びた概ね筒状の部材である。ヨーク５１は、鉄などの磁性材料によって形成されている。ヨーク５１は、回転軸ＲＳの径方向における外側に配置されている。ヨーク５１は、内筒部５３と、外筒部５４と、円板部５５とを有する。内筒部５３、外筒部５４及び円板部５５によって、コイル５２が収容されるコイル収容溝５６が形成されている。本実施形態では、内筒部５３、外筒部５４及び円板部５５は１つの部材によって一体的に形成されている。但し、これには限られない。

内筒部５３は、回転軸ＲＳの径方向におけるすぐ外側に配置された略円筒状の部分である。説明の便宜上、外筒部５４の軸方向における一方側の端は、図２（ａ）、図２（ｂ）において二点鎖線で示されている。内筒部５３は、径方向における外側の端に形成された外周面５３ａを有する。外周面５３ａは、径方向において後述の内周面５４ａと対向するように配置されている。内筒部５３は、例えば、軸方向における他方側の端に形成されたリング収容溝５３ｂを有する。リング収容溝５３ｂは、内筒部５３の全周（すなわち、周方向における全域）に亘って延びている。リング収容溝５３ｂには、例えばＯリングＲがはめ込まれている。ＯリングＲは、可動板４とヨーク５１との接触時に生じる衝撃及び音を抑制するための緩衝部材である。なお、ＯリングＲは別の位置に設けられていても良い。リング収容溝５３ｂの代わりに、例えば外筒部５４の端面５４ｂ（後述）に不図示のリング収容溝が設けられていても良い。このような不図示のリング収容溝にＯリングＲが収容されていても良い。

外筒部５４は、内筒部５３の径方向における外側に配置された略円筒状の部分である。説明の便宜上、外筒部５４の軸方向における一方側の端は、図２（ａ）、図２（ｂ）において二点鎖線で示されている。外筒部５４は、径方向における内側の端に形成された内周面５４ａを有する。内周面５４ａは、径方向において、内筒部５３の外周面５３ａと離隔して配置され且つ外周面５３ａと対向するように配置されている。外筒部５４の軸方向における他方側の端には、端面５４ｂ（本発明の規制部）が形成されている。端面５４ｂは、可動板４の端面４ａと接触可能に配置されている。外筒部５４は、軸方向にそれぞれ延びた複数の螺合孔５４ｃを有する。複数の螺合孔５４ｃには、複数のボルトＢがそれぞれ螺合されている。外筒部５４は、軸方向にそれぞれ延びた複数のバネ収容孔５７を有する。複数のバネ収容孔５７の各々には、バネ６が収容されている。

円板部５５は、略円板状の部分である。円板部５５は、内筒部５３及び外筒部５４の軸方向における一方側に配置されている。説明の便宜上、円板部５５と内筒部５３との境界及び円板部５５と外筒部５４との境界は、図２（ａ）、図２（ｂ）において二点鎖線で示されている。円板部５５の上端には、上面５５ａが形成されている。上面５５ａは、径方向において内筒部５３の外周面５３ａと外筒部５４の内周面５４ａとの間に配置されている。上面５５ａは、外周面５３ａ及び内周面５４ａと接続されている。外周面５３ａ、内周面５４ａ及び上面５５ａによって、上述したコイル収容溝５６が形成されている。

コイル５２は、電流が流れているときに、可動板４及びヨーク５１を通る磁束を生成するように構成されている。コイル５２は、コイル収容溝５６内に配置されている。コイル５２は、周方向に巻かれている（図２（ａ）等における、コイル５２を示す記号を参照）。コイル５２は、不図示の電源に接続されている。コイル５２に電流が流れることによって生成される磁束は、例えば、内筒部５３、可動板４、外筒部５４及び円板部５５をこの順に通る（図示は省略する）。このように、磁束が通る磁路が、電磁石ユニット５の全周に亘って形成されている。

複数のバネ６は、可動板４を軸方向における他方側へ付勢するための付勢部材である。複数のバネ６の各々は、例えば公知の圧縮コイルバネである。複数のバネ６は、複数のバネ収容孔５７にそれぞれ収容されている。複数のバネ６は、例えば、周方向において略等間隔に配置されている。本実施形態では、６つのバネ６が６つのバネ収容孔５７（図１参照）に収容されている。

（電磁ブレーキ装置の動作の概略）
以上の構成を有する電磁ブレーキ装置１の動作の概略について説明する。コイル５２が通電されたとき、上記磁束によって可動板４とヨーク５１との間に磁力（磁気吸引力）が発生する。磁力がバネ６による付勢力（すなわち、弾性復元力。バネ荷重とも呼ばれる）よりも強くなったとき、可動板４が付勢力に抗って軸方向における一方側へ移動し、ヨーク５１に吸着される（図２（ａ）参照）。このとき、可動板４はブレーキ解除位置へ移動する。可動板４がブレーキ解除位置に位置しているとき、回転部材２は、軸方向において固定板３及び可動板４からわずかに離隔している。これにより、回転部材２及び回転軸ＲＳが回転可能となる。

一方、コイル５２への通電が切られたとき、上記磁力が短時間で弱まる。バネ６による付勢力が磁力よりも相対的に強くなったとき、可動板４がヨーク５１から離隔する（すなわち、電磁石ユニット５から釈放される）。このとき、可動板４は付勢力によってブレーキ作動位置へ移動する。可動板４が回転部材２に押し付けられると、回転部材２が固定板３と可動板４とによって挟み込まれる。これにより、ディスク２２の端面２２ａと可動板４の端面４ｂとの間に摩擦力が作用し、且つ、ディスク２２の端面２２ｂと固定板３の端面３ａとの間に摩擦力が作用する。これにより、回転部材２及び回転軸ＲＳの回転が制動される（すなわち、ブレーキが作動する）。

ここで、可動板４がブレーキ作動位置からブレーキ解除位置へ移動する際には、上述したＯリングＲによって衝撃等を緩和できる。しかし、可動板４がブレーキ解除位置からブレーキ作動位置へ移動する際の衝撃を緩和することを目的として、軸方向において回転部材２と可動板４との間にＯリング等の緩衝部材を設けることはできない。その理由は、緩衝部材が設けられると、ディスク２２の端面２２ａと可動板４の端面４ａとの接触面積が減少してしまうためである。この場合、回転部材２及び回転軸ＲＳを制動するために必要な摩擦力が得られなくなるおそれがある。

そこで、ブレーキの作動時に、可動板４と回転部材２との接触による衝撃を確実に緩和させるため、電磁ブレーキ装置１は、さらに以下のように構成されている。

（電磁ブレーキ装置の詳細構成）
電磁ブレーキ装置１の詳細構成（特に、ヨーク５１の詳細構成）について、図１～図５を参照しつつ説明する。図４は、ヨーク５１の内筒部５３の断面図である。図５は、内筒部５３の斜視図である。図５においては、リング収容溝５３ｂの図示を省略している。

概要として、ヨーク５１は、所定の仮想平面Ｐ（図１、図２（ａ）、図２（ｂ）及び図４を参照）を挟んで互いに反対側に形成された２つの磁路の磁気抵抗が、互いに異なるように構成されている。仮想平面Ｐとは、軸方向に平行であり、且つ、ヨーク５１の径方向における略中心を通る所定の仮想的な平面である。仮想平面Ｐは、回転部材２の回転中心軸を含む。２つの磁路は、説明の便宜上、仮想平面Ｐによって仮想的に２つに分割された磁路である。すなわち、２つの磁路は、必ずしも部材等によって分割されたものではない。以下、仮想平面Ｐと垂直な方向を所定方向とする（図１、図２（ｂ）及び図４参照）。説明の便宜上、図１、図２（ｂ）及び図４において、紙面右側を所定方向における一方側と定義し、紙面左側を所定方向における他方側と定義する。図示は省略するが、図２（ａ）における所定方向の定義も、図１等における所定方向の定義と同じである。

以下、説明の便宜上、電磁ブレーキ装置１のうち、仮想平面Ｐよりも所定方向における一方側に配置された部分を一方側部分と呼ぶ。電磁ブレーキ装置１のうち、仮想平面Ｐよりも所定方向における一方側に配置された部分を他方側部分と呼ぶ。

図２に示すように、可動板４は、仮想平面Ｐを挟んで可動板部４Ｒと可動板部４Ｌとに便宜上分割される。可動板部４Ｒ（第１部分とも呼ぶことができる）は、電磁ブレーキ装置１の一方側部分に含まれる。可動板部４Ｌ（第２部分とも呼ぶことができる）は、電磁ブレーキ装置１の他方側部分に含まれる。

図４及び図５に示すように、内筒部５３は、円筒を斜めに切った形状を有する（図４及び図５参照）。内筒部５３の軸方向における他方側の端部には、端面５３ｃが形成されている。端面５３ｃは、例えば、全体として概ねリング状である。端面５３ｃは、全体として所定方向に対して傾いている。言い換えると、軸方向における位置が一定である仮想的な面を仮想端面５３ｃＶとしたとき（図４及び図５参照）、端面５３ｃは、仮想端面５３ｃＶに対して傾いている。

図４及び図５に示すように、内筒部５３は、仮想平面Ｐを挟んで内筒部５３Ｒと内筒部５３Ｌとに便宜上分割される。内筒部５３Ｒは、電磁ブレーキ装置１の一方側部分に含まれる。内筒部５３Ｌは、電磁ブレーキ装置１の他方側部分に含まれる。内筒部５３Ｒの軸方向における他方側の端面を端面５３Ｒｃと呼ぶ。内筒部５３Ｌの軸方向における他方側の端面を端面５３Ｌｃと呼ぶ。端面５３Ｒｃの軸方向における位置と、端面５３Ｌｃの軸方向における位置は、互いに異なる。より具体的には、軸方向において、端面５３Ｒｃの所定方向における一方側の端は、端面５３Ｌｃの所定方向における他方側の端よりも一方側に位置している（図４に示す距離Ｄを参照）。これにより、可動板４がブレーキ解除位置に位置しているとき、端面５３Ｒｃと端面４ａとの間に形成される隙間の大きさの平均値が、端面５３Ｌｃと端面４ａとの間に形成される隙間の大きさの平均値よりも大きい。したがって、可動板４がブレーキ解除位置に位置しているとき、一方側部分において、他方側部分と比べて磁束が通りにくい。言い換えると、仮想平面Ｐよりも所定方向における一方側において形成される磁路（以下、第１磁路と呼ぶ）の磁気抵抗が、仮想平面Ｐよりも所定方向における他方側において形成される磁路（以下、第２磁路と呼ぶ）の磁気抵抗と比べて大きい。

次に、外筒部５４の形状の詳細について説明する。外筒部５４の端面５４ｂは、外筒部５４の全周に亘って設けられている。言い換えると、端面５４ｂは、少なくとも、周方向において、複数のバネ６のうち周方向において互いに隣り合う任意の２つのバネ６の間に配置されている。さらに、端面５４ｂの軸方向における位置は、外筒部５４の全周に亘って略一定である。つまり、端面５４ｂの軸方向における位置は、仮想平面Ｐの両側において略同じである。これにより、可動板４がブレーキ解除位置に移動したとき、可動板４の端面４ａは、外筒部５４の端面５４ｂと略全周に亘って確実に接触する。このため、可動板４がブレーキ解除位置に位置しているとき、可動板４の端面４ｂをディスク２２の端面２２ａと略平行にすることができる。

複数のバネ収容孔５７のうち、仮想平面Ｐよりも所定方向における一方側に配置されたバネ収容孔５７をバネ収容孔５７Ｒと呼ぶ（図２（ａ）、図２（ｂ）参照）。複数のバネ収容孔５７のうち、仮想平面Ｐよりも所定方向における他方側に配置されたバネ収容孔５７をバネ収容孔５７Ｌと呼ぶ（図２（ａ）、図２（ｂ）参照）。本実施形態では、複数の（より具体的には３つの）バネ収容孔５７Ｒ、及び複数の（より具体的には３つの）バネ収容孔５７Ｌが設けられている（図１参照）。複数のバネ収容孔５７Ｒは、軸方向において複数のバネ収容孔５７Ｌよりも浅い。言い換えると、バネ収容孔５７Ｒの軸方向における一方側の端に形成された底面は、バネ収容孔５７Ｌの軸方向における一方側の端に形成された底面よりも、軸方向における他方側に配置されている。複数のバネ収容孔５７Ｒの軸方向における深さは、例えば略等しい。複数のバネ収容孔５７Ｌの軸方向における深さは、例えば略等しい。また、バネ収容孔５７Ｒに収容されたバネ６をバネ６Ｒ（本発明の第１付勢部材）と呼ぶ。バネ収容孔５７Ｌに収容されたバネ６をバネ６Ｌ（本発明の第２付勢部材）と呼ぶ。バネ６Ｒの数とバネ６Ｌの数は等しい。バネ６Ｒの自由高さとバネ６Ｌの自由高さは、例えば略等しい。バネ６Ｒのバネ定数とバネ６Ｌのバネ定数は、例えば略等しい。以上により、可動板４がブレーキ解除位置に位置しているとき、バネ６Ｒの変形量はバネ６Ｌの変形量よりも大きい。このため、可動板４がブレーキ解除位置に位置しているとき、複数のバネ６Ｒによる付勢力（以下、第１付勢力）は、複数のバネ６Ｌによる付勢力（以下、第２付勢力）よりも強い。第１付勢力は、複数のバネ６Ｒの各々のバネ荷重（弾性復元力）の和である。第２付勢力は、複数のバネ６Ｌの各々のバネ荷重の和である。

（電磁ブレーキ装置の動作の詳細）
以上の構成を有する電磁ブレーキ装置１の動作の詳細について説明する。まず、コイル５２に電流が流れているとき、可動板４は、上述したようにブレーキ解除位置に位置している（図２（ａ）参照）。このとき、可動板４の端面４ａが、周方向における略全域に亘ってヨーク５１の外筒部５４の端面５４ｂに接触している。このため、可動板４がブレーキ解除位置に位置しているとき、可動板４の端面４ｂは、ディスク２２の端面２２ａと略平行である。ここで、上述した構成によって、電磁ブレーキ装置１の一方側部分は、電磁ブレーキ装置１の他方側部分と比べて以下の性質を有する。すなわち、一方側部分に形成される第１磁路の磁気抵抗は、他方側部分に形成される第２磁路の磁気抵抗よりも大きい。これにより、一方側部分において可動板４（可動板部４Ｒ）とヨーク５１との間に発生する磁力は、他方側部分において可動板４（可動板部４Ｌ）とヨーク５１との間に発生する磁力よりも弱い。また、一方側部分における、複数のバネ６Ｒによる第１付勢力は、他方側部分における、複数のバネ６Ｌによる第２付勢力よりも強い。

電磁ブレーキ装置１は、以上のような性質を有するため、コイル５２への通電が切られた後に、可動板４が図６及び図７に示すように動作する。図６は、コイル５２への通電が切られてから所定の第１時間が経過した後の電磁ブレーキ装置１の状態を示す説明図である。図７は、図６に示す状態からさらに所定の第２時間が経過した後の電磁ブレーキ装置１の状態を示す説明図である。第１時間及び第２時間のいずれも、ごく短い時間である。

まず、コイル５２への通電が切られたとき、上述したように可動板４とヨーク５１との間に発生していた磁力が弱まる。例えば、コイル５２への通電が切られてから第１時間が経過したとき、一方側部分において可動板部４Ｒとヨーク５１との間に作用している磁力が、バネ６Ｒの付勢力よりも弱くなる。つまり、バネ６Ｒの付勢力が、一方側部分における磁力よりも相対的に強くなる。一方、このとき、上述した電磁ブレーキ装置１の性質より、他方側部分において可動板部４Ｌとヨーク５１との間に作用している磁力は、バネ６Ｌの付勢力よりもまだ強い。このため、可動板４のうち、可動板部４Ｒのみが、可動板部４Ｌと比べて先にヨーク５１から釈放される（図６の矢印参照）。そして、可動板４の端面４ｂのうち、所定方向において仮想平面Ｐよりも一方側に配置された部分が、ディスク２２の端面２２ａのうち所定方向における一方側の端に当接する（図６参照）。つまり、端面４ｂは、端面２２ａに対して傾いた状態で、端面２２ａの一部にのみ接触する。

その後、さらに第２時間が経過したとき、可動板部４Ｌとヨーク５１との間に作用している磁力が、バネ６Ｌの付勢力よりも弱くなる。つまり、バネ６Ｌの付勢力が、他方側部分における磁力よりも相対的に強くなる。これにより、可動板部４Ｌもヨーク５１から釈放される（図７の矢印参照）。これにより、可動板４は、図６において端面２２ａに接触した部分を支点として、端面４ｂの端面２２ａに対する傾きが小さくなるように移動する。言い換えると、端面４ｂが、端面２２ａのうち所定方向における一方側の端から他方側の端へかけて徐々に接触する。

以上のようにして、コイル５２への通電が切られたとき、端面４ｂが端面２２ａに少しずつ接触する。つまり、コイル５２への通電が切られたとき、可動板４と回転部材２との接触面積が徐々に大きくなる。これにより、可動板４がディスク２２に接触したときの衝撃及び音が抑制される。

以上のように、コイル５２に電流が流れているとき、可動板４が磁力によってヨーク５１に引き寄せられる。この状態で、外筒部５４の端面５４ｂによって、回転部材２（ディスク２２）の軸方向一方側の端面２２ａと、可動板４の端面４ｂとを略平行にすることができる。その上で、可動板４がヨーク５１に引き寄せられた状態で、第１磁路の磁気抵抗が第２磁路の磁気抵抗よりも大きい。これにより、コイル５２への通電が切られた際、可動板部４Ｒに作用する磁力が、可動板部４Ｌに作用する磁力よりも早く弱まる。このため、コイル５２への通電が切られた際、可動板部４Ｒが、可動板部４Ｌよりも先にヨーク５１から離れて回転部材２に接触する。つまり、可動板４が所定方向からわずかに傾いた状態で回転部材２に接触する。その後、可動板部４Ｌが可動板部４Ｒよりも若干遅れて回転部材２に接触する。このようにすることで、回転部材２の回転を制動する際に、可動板４と回転部材２との接触面積を徐々に大きくすることができる。したがって、ブレーキの作動時に、可動板４と回転部材２との接触による衝撃を確実に緩和できる。

また、端面５４ｂは、少なくとも、周方向において、複数のバネ６のうち周方向において互いに隣り合う任意の２つのバネ６の間に配置されている。可動板４のうち、周方向においてバネ６が配置されていない位置に位置している部分は、コイル５２が通電されているときにヨーク５１側へ比較的強い力で引き寄せられるため、撓んでしまう可能性がある。この点、本実施形態では、上述した位置に端面５４ｂが設けられているため、可動板４がヨーク５１に吸着されたとき等に可動板４が撓んでしまうことを抑制できる。

また、端面５４ｂは、外筒部５４の全周に亘って設けられている。したがって、可動板４がヨーク５１に吸着されているときに可動板４が撓んでしまうことを効果的に抑制できる。

また、複数のバネ６Ｒによる第１付勢力は、複数のバネ６Ｌによる第２付勢力よりも強い。これにより、コイルへの通電が切られた際、可動板部４Ｒを可動板部４Ｌよりも確実に早く回転部材２に接触させることができる。

次に、前記実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

（１）前記実施形態において、バネ６Ｒの変形量がバネ６Ｌの変形量よりも大きくなるようにバネ収容孔５７Ｒ及びバネ収容孔５７Ｌが構成されているものとした。より具体的には、複数のバネ収容孔５７Ｒは、軸方向において複数のバネ収容孔５７Ｌよりも浅いものとした。また、複数のバネ収容孔５７Ｒの軸方向における深さが略等しく、複数のバネ収容孔５７Ｌの軸方向における深さが略等しいものとした。しかしながら、これには限られない。まず、複数のバネ収容孔５７Ｒの軸方向における深さは、所定方向における位置に応じて互いに異なっていても良い。例えば、所定方向において仮想平面Ｐから最も遠いバネ収容孔５７Ｒは、当該最も遠いバネ収容孔５７Ｒよりも所定方向において仮想平面Ｐに近いバネ収容孔５７Ｒと比べて、軸方向においてさらに浅くても良い。同様に、複数のバネ収容孔５７Ｌの軸方向における深さも、所定方向における位置に応じて互いに異なっていても良い。例えば、所定方向において仮想平面Ｐから最も遠いバネ収容孔５７Ｌは、当該最も遠いバネ収容孔５７Ｌよりも所定方向において仮想平面Ｐに近いバネ収容孔５７Ｌと比べて、軸方向においてさらに深くても良い。

或いは、複数のバネ収容孔５７Ｒは、軸方向において複数のバネ収容孔５７Ｌよりも浅くなくても良い。すなわち、軸方向において、バネ収容孔５７Ｒの一方側の端に形成された底面は、バネ収容孔５７Ｌの一方側の端に形成された底面と略同じ位置に配置されていても良い。この場合、例えば以下のようにして、複数のバネ６Ｒによる第１付勢力を、複数のバネ６Ｌによる第２付勢力よりも強くしても良い。第１の例として、バネ６Ｒのバネ定数がバネ６Ｌのバネ定数よりも大きくても良い。第１の例によって、簡単な構造で、第１付勢力を第２付勢力よりも強くすることができる。第２の例として、図８に示すように、複数のバネ６Ｒの数が、複数のバネ６Ｌの数よりも多くても良い。

（２）前記までの実施形態において、複数のバネ６Ｒによる第１付勢力が、複数のバネ６Ｌによる第２付勢力よりも強いものとした。しかしながら、これには限られない。第１付勢力と第２付勢力は、略同じでも良い。

（３）電磁ブレーキ装置１が備えるバネ６の数及びボルトＢの数は、上述したものに限られない。バネ６の数及びボルトＢの数は、電磁ブレーキ装置１の仕様に応じて適切に設定される。

（４）前記までの実施形態において、外筒部５４の端面５４ｂが、全周（周方向における全域）に亘って形成されているものとした。また、端面５４ｂの軸方向における位置が、全周に亘って略一定であるものとした。しかしながら、これには限られない。上述したように、少なくとも、周方向において、複数のバネ６のうち互いに隣り合う任意の２つのバネ６の間に、可動板４の軸方向における移動を規制する複数の規制部が設けられていても良い。この場合、複数の規制部の軸方向における位置は、略同じである。或いは、複数の規制部は、必ずしも周方向において隣り合う２つのバネ６の間に配置されていなくても良い。

（５）前記までの実施形態において、第１磁路の磁気抵抗を第２磁路の磁気抵抗よりも大きくするために、内筒部５３が円筒を斜めに切った形状を有しているものとした。しかしながら、これには限られない。例えば、内筒部５３の端面５３Ｒｃ及び端面５３Ｌｃが、階段状に形成されていても良い。つまり、端面５３Ｒｃ及び端面５３Ｌｃが、仮想平面Ｐに関して非対称に形成されていても良い。また、内筒部５３に加えて、或いは内筒部５３の代わりに、可動板４の端面４ａの形状が仮想平面Ｐに関して非対称に形成されていても良い。また、軸方向において端面５３ｃと端面４ａとの間に形成された隙間に、何らかの非磁性部材が配置されていても良い。以上のように、第１磁路の磁気抵抗を第２磁路の磁気抵抗よりも大きくするために、どのような手段が設けられていても良い。

１ 電磁ブレーキ装置
２ 回転部材
４ 可動板（可動部材）
４ｂ 端面（対向面）
５ 電磁石ユニット
６ バネ（付勢部材）
６Ｌ バネ（第２付勢部材）
６Ｒ バネ（第１付勢部材）
２２ａ 端面
５１ ヨーク
５２ コイル
５３ 内筒部
５４ 外筒部
５４ｂ 端面（規制部）
Ｐ 仮想平面

Claims (4)

1. 所定の軸方向を回転軸方向として回転する回転部材を制動する電磁ブレーキ装置であって、
   前記軸方向において前記回転部材の一方側に隣接配置され、前記軸方向に移動可能に構成され、前記回転部材の前記軸方向における一方側の端に形成された端面に接触しているときに前記回転部材の回転を制動する、磁性材料で形成された可動部材と、
   前記可動部材を前記軸方向における他方側へ付勢する複数の付勢部材と、
   前記軸方向における前記一方側への磁力を前記可動部材に加えることが可能に構成された電磁石ユニットと、を備え、
   前記電磁石ユニットは、
   前記軸方向に延び且つ磁性材料で形成された筒状の内筒部と、前記内筒部の径方向における外側に配置され且つ磁性材料で形成された筒状の外筒部と、を有し、前記可動部材の前記軸方向における前記一方側に配置されたヨークと、
   前記径方向において前記内筒部の外側且つ前記外筒部の内側に配置され、電流が流れているときに前記可動部材及び前記ヨークを通る磁束を生成するように構成されたコイルと、
   前記外筒部に設けられ、前記回転部材の回転中心軸を含む所定の仮想平面の両側に配置され、前記可動部材の前記軸方向における前記一方側への移動を規制する規制部と、を有し、
   前記規制部は、前記可動部材が前記磁力によって前記ヨークに引き寄せられたときに、前記仮想平面の両側において前記可動部材と接触することにより、前記回転部材の前記端面と、前記可動部材に形成され前記回転部材の前記端面と前記軸方向において対向する対向面とを平行にするように構成され、
   前記可動部材が前記磁力によって前記ヨークに引き寄せられた状態で、前記可動部材及び前記ヨークを含んで形成された磁路のうち、前記仮想平面の一方側に配置された第１磁路の磁気抵抗が、前記仮想平面の他方側に配置された第２磁路の磁気抵抗よりも大きいことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
2. 前記複数の付勢部材は、前記外筒部に収容され、且つ、前記可動部材の周方向において互いに異なる位置に配置され、
   前記規制部は、少なくとも、前記周方向において、前記複数の付勢部材のうち前記周方向において互いに隣り合う２つの付勢部材の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ装置。
3. 前記規制部は、前記外筒部の全周に亘って設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電磁ブレーキ装置。
4. 前記複数の付勢部材は、前記仮想平面よりも前記一方側に配置された１以上の第１付勢部材と、前記仮想平面よりも前記他方側に配置された１以上の第２付勢部材と、を有し、
   前記可動部材が前記ヨークに引き寄せられた状態で、前記１以上の第１付勢部材による第１付勢力が、前記１以上の第２付勢部材による第２付勢力よりも強いことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の電磁ブレーキ装置。

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