JP4114352B2 - 電磁ブレーキ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電磁ブレーキに関し、特に、リーチ式フォークリフトの前輪に内蔵される電磁摩擦ブレーキに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リーチ式フォークリフトの前輪に内蔵される電磁ブレーキは、例えば、特開２００１−１５１４９４号明細書に開示されている。
この電磁ブレーキは、車体に固定されるヨークと、該ヨークに対向して車輪に取り付けられるアーマチュアとを備えており、アーマチュアが車軸に沿う方向に移動可能に配置されている。
【０００３】
このように構成された電磁ブレーキでは、ヨークに通電してアーマチュアを磁力によって吸着することにより、ヨークとアーマチュアとを高い圧力で接触させる。これにより、車輪から受けるトルクに抗する方向にアーマチュアに摩擦トルクを加えることができ、車輪を制動することが可能となる。
【０００４】
この場合において、アーマチュアは車輪に対して車軸に沿う方向に移動可能に配されながら、ヨーク側から受ける摩擦トルクを車輪に確実に伝達する必要がある。このため、アーマチュアと車輪との間には、相互に係合するスプライン継手が形成されている。スプライン継手によれば、アーマチュアは車軸方向にのみ移動することができ、かつ、アーマチュアと車輪とを回転方向に一体化することができる。また、かかるスプライン継手によれば、車軸の回りに周方向の全周にわたって形成された凹凸を係合させるので、ヨークの磁力によって吸着される際に、アーマチュアが傾くなどの不都合を生じることがない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかるスプライン継手は、その加工コストが高く、したがって、電磁ブレーキの製品コストを高くしてしまうという不都合がある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、ヨークからアーマチュアへ摩擦トルクの伝達・切り離しを確実に行うことができる、安価な電磁ブレーキを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、車輪に内蔵する電磁ブレーキであって、車体に固定されるヨークと、該ヨークに対向して車輪に取り付けられるアーマチュアとを備えるとともに、該アーマチュアと前記車輪との間に、車軸に沿う方向へのアーマチュアの移動を許容し、かつ、アーマチュアと車輪との周方向の相対移動を係止する係合手段と、アーマチュアを前記ヨークに常時接触状態に付勢する付勢手段とが設けられ、前記ヨークが、前記アーマチュアを前記ヨークに吸着させる磁束を発生させるコイルを備える電磁ブレーキを提案している。
【０００７】
この発明によれば、係合手段の作動により、アーマチュアが車軸に沿う方向に移動可能に配されるが、付勢手段の作動により、アーマチュアとヨークとが常時接触状態に保持される。
【０００８】
すなわち、ヨークを作動させて発生される磁力によりアーマチュアを吸着すると、ヨークとアーマチュアとの間の接触圧力が増大させられる結果、両者間の摩擦力が増大し、その摩擦トルクによってアーマチュアを取り付けている車輪が制動されることになる。また、ヨークの作動を停止して磁力を消滅させると、アーマチュアとヨークとの間の接触圧力が低下させられる結果、両者間の摩擦力が低下し、車輪の制動状態が解除される。
【０００９】
アーマチュアは、付勢手段の作動によって、常にヨークに接触した状態とされているので、ヨークの磁力が消滅したときにおいても、ヨークに対して傾くことがなく、ヨークに吸着されたときにはいつでも、常に同一の接触状態を再現することができる。
したがって、スプライン継手のような高価な構造を採用していなくても、簡易な係合手段と付勢手段との組合せからなる安価な構造により、安定した確実な制動を行うことが可能となる。
【００１０】
なお、この発明では、アーマチュアとヨークとが常に接触状態に保持されるので、両者の摩耗を低減するために、ヨークが非作動の状態では、その接触圧力が限りなくゼロに近いものとなるように、付勢手段の付勢力を調節しておくことが好ましい。なお、アーマチュア等の摩耗を予め見込んで、そのような摩耗があってもヨークへの密着状態を維持できる程度の極微小の接触圧力を生じるように付勢手段の付勢力を調節しておいてもよい。
付勢手段は、例えば、コイルばね、板ばね等、任意のものでよい。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載された電磁ブレーキにおいて、前記係合手段が、前記車輪またはアーマチュアのいずれか一方に、車軸から半径方向に所定の距離をあけた位置に固定された、車軸に平行な少なくとも１本のピンと、前記車輪またはアーマチュアの他方に形成され、前記ピンを摺動可能に嵌合させる嵌合孔とを備える電磁ブレーキを提案している。
【００１２】
この発明によれば、車輪またはアーマチュアのいずれか一方に固定されたピンと、該ピンを嵌合させる嵌合孔とを相互に嵌合状態に配しているので、アーマチュアが車軸に沿う方向に移動させられるときには、ピンと嵌合孔とを摺動させることにより、アーマチュアの移動が案内される。
【００１３】
また、アーマチュアがヨークに吸着されたときには、ヨークとアーマチュアとの間の摩擦力が増大し、その摩擦トルクによってアーマチュアを取り付けている車輪が制動されることになる。また、ヨークの作動を停止して磁力を消滅させると、アーマチュアとヨークとの間の接触圧力が低下させられる結果、両者間の摩擦力が低下し、車輪の制動状態が解除される。
【００１４】
この場合において、アーマチュアには付勢手段が設けられているので、この付勢手段の作動により、該アーマチュアとヨークとが常時接触状態に保持される。したがって、この発明によれば、極めて安価な構成によって、安定した確実な制動を行うことが可能となる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の電磁ブレーキにおいて、前記嵌合孔が前記アーマチュアに設けられた非貫通孔である電磁ブレーキを提案している。この発明によれば、ピンおよび該ピンを嵌合させる嵌合孔が、アーマチュアとヨークとの接触面から離隔される。その結果、アーマチュアとヨークとの接触により発生する摩耗粉が、ピンと嵌合孔との間に入り込むことが防止され、耐久的に安定した制動動作を達成することが可能となる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の電磁ブレーキにおいて、前記係合手段が、前記車輪またはアーマチュアのいずれか一方に、車軸から半径方向に所定の距離をあけた位置に固定された、車軸に平行な少なくとも１本のキーと、前記車輪またはアーマチュアの他方に形成され、前記キーを摺動可能に嵌合させるキー溝とを備える電磁ブレーキを提案している。
【００１７】
この発明は、請求項１の発明が、ピンと嵌合孔とを摺動させることによりアーマチュアの移動を案内しているのに対し、キーとキー溝とを摺動させることによりアーマチュアの移動を案内するようにしたものである。
この発明によれば、請求項１の発明と同様に、安価な構造で、安定した制動動作を達成することが可能となる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の電磁ブレーキにおいて、前記アーマチュアの車軸に沿う方向への移動が軸受により支持されている電磁ブレーキを提案している。
この発明によれば、アーマチュアの車軸方向に沿う移動が軸受によって円滑に支持されるので、制動動作をさらに安定させることが可能となる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、車輪に内蔵する電磁ブレーキであって、車体に取り付けられるヨークと、該ヨークに対向して車輪に固定されるアーマチュアとを備えるとともに、前記ヨークと前記車体との間に、車軸に沿う方向へのヨークの移動を共用し、かつ、ヨークと車体との周方向の相対移動を係止する係合手段と、前記ヨークを前記アーマチュアに常時接触状態に付勢する付勢手段が設けられ、前記ヨークが、前記アーマチュアを前記ヨークに吸着させる磁束を発生させるコイルを備える。
【００２０】
この発明は、請求項１の発明が、アーマチュアを可動としているのに対し、ヨークを可動として、ヨークと車体との間に係合手段と付勢手段とを設けたものである。
この発明によれば、請求項１の発明と同様に、安価な構造で、安定した制動動作を達成することが可能となる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の電磁ブレーキにおいて、前記係合手段が、前記車体またはヨークのいずれか一方に、車軸から半径方向に所定の距離をあけた位置に固定された、車軸に平行な少なくとも１本のピンと、前記車体またはヨークの他方に形成され、前記ピンを摺動可能に嵌合させる嵌合孔とを備える電磁ブレーキを提案している。
【００２２】
この発明は、請求項２の発明が、アーマチュアと車輪との間にピンと嵌合孔とからなる係合手段を設けているのに対し、請求項５の電磁ブレーキにおいてヨークと車体との間の係合手段をピンと嵌合孔とにより構成したものである。
この発明によれば、請求項２の発明と同様に、安価な構造で、安定した制動動作を達成することが可能となる。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の電磁ブレーキにおいて、前記嵌合孔が、前記ヨークに設けられた非貫通孔である電磁ブレーキを提案している。
この発明によれば、請求項３に係る発明と同様に、ピンおよび嵌合孔を、ヨークとアーマチュアとの摺動面から離隔して、耐久的に安定した制動動作を達成することが可能となる。
【００２４】
請求項９に係る発明は、請求項６に記載の電磁ブレーキにおいて、前記係合手段が、前記車体またはヨークのいずれか一方に、車軸から半径方向に所定の距離をあけた位置に固定された、車軸に平行な少なくとも１本のキーと、前記車体またはヨークの他方に形成され、前記キーを摺動可能に嵌合させるキー溝とを備える電磁ブレーキを提案している。
【００２５】
この発明は、請求項７の発明が、ピンと嵌合孔とを摺動させることによりヨークの移動を案内しているのに対し、キーとキー溝とを摺動させることによりヨークの移動を案内するようにしたものである。
この発明によれば、請求項７の発明と同様に、安価な構造で、安定した制動動作を達成することが可能となる。
【００２６】
請求項１０に係る発明は、請求項６から請求項９のいずれかに記載の電磁ブレーキにおいて、前記ヨークの車軸に沿う方向への移動が軸受により支持されている電磁ブレーキを提案している。
この発明によれば、アーマチュアの車軸方向に沿う移動が軸受によって円滑に支持されるので、制動動作をさらに安定させることが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態に係る電磁ブレーキついて、図面を参照して説明する。
図１に示されるように、本実施形態に係る電磁ブレーキ１、リーチ式フォークリフトの車輪に内蔵される前輪用電磁摩擦ブレーキであって、車体２に固定されるヨーク３と、該ヨーク３に対向して車輪４に取り付けられるアーマチュア５とを備えている。
【００２８】
前記ヨーク３は、車体２のフレームに固定された磁性部材６と該磁性部材６に巻き付けられたコイル７とからなり、車軸８の外周を取り囲む円環状に形成されている。前記アーマチュア５は、磁性材料からなる板材であって、リング板状に形成され、前記ヨーク３の車軸８方向の一側面に対向して配置されている。
【００２９】
このアーマチュア５には、板厚方向に形成された断面円形の嵌合孔９が設けられている。この嵌合孔９は、車軸８に平行に配されている。また、この嵌合孔９は、アーマチュア５のヨーク３とは反対側の側面に開口し、ヨーク３側の側面まで到達しない非貫通孔である。
【００３０】
上記嵌合孔９には、丸棒状のピン１０が摺動可能に嵌合している。このピン１０は、車輪４のホイール側面に形成された固定孔１１に圧入等されることにより固定されている。これらピン１０および嵌合孔９により、アーマチュア５の軸線方向への移動を許容しかつ車輪４との間の周方向の相対移動を禁止する係合手段が構成されている。
【００３１】
また、ピン１０の周囲には、車輪４のホイール側面とアーマチュア５との間に挟まれる圧縮コイルばね１２（付勢手段）が配置されている。この圧縮コイルばね１２は、非常に弱い弾発力によってアーマチュア５をヨーク３の側面に向けて付勢することにより、アーマチュア５を、極微小の接触圧力でヨーク３に押し付けている。これにより、アーマチュア５とヨーク３とは、両者間に空隙を形成することなく常に接触させられるようになっている。なお、アーマチュア５とヨーク３との常時接触状態を保つためには、圧縮ばね１２の付勢力が非常に小さくても十分である。
【００３２】
このように構成された本実施形態に係る電磁ブレーキ１の作用について以下に説明する。
まず、フォークリフトが走行しているとき、すなわち、車輪４が回転しているときには、車輪４のホイールに固定されているピン１０も車輪４とともに回転する。アーマチュア５は、嵌合孔９にピン１０を嵌合させることにより、ピン１０に係合している。ピン１０は車軸８から半径方向に所定の距離をあけた位置に配置されているので、車輪４の回転トルクがピン１０および嵌合孔９を介してアーマチュア５に伝達され、アーマチュア５も車輪４とともに回転する。
【００３３】
このとき、アーマチュア５はコイルばね１２によってヨーク３の側面に接触するように付勢されているので、アーマチュア５の側面は、ヨーク３の側面に対して摩擦させられている。コイルばね１２の押圧力は極微小に設定されているので、アーマチュア５とヨーク３とが摩擦させられても、その摩耗は少なく抑えられている。
【００３４】
次に、本実施形態に係る電磁ブレーキ１により車輪４の制動を行う場合について説明する。
車輪４の制動を行う場合には、ヨーク３のコイル７に通電することにより、ヨーク３に磁束を発生させる。これにより、ヨーク３がアーマチュア５を吸着する磁力が増大し、アーマチュア５がヨーク３に引き寄せられる。
【００３５】
アーマチュア５は、該アーマチュア５に設けられた嵌合孔９にピン１０をすきま嵌めさせることにより、車軸８に沿う方向に移動可能に配されているので、ヨーク３からの吸着力が発生すると、アーマチュア５がヨーク３側に移動して、アーマチュア５とヨーク３との間の接触圧力が増大する。その結果、両者間の摩擦力が増大する。そして、その摩擦力によりアーマチュア５に加えられる摩擦トルクが、車輪４から受ける回転トルクより大きいときに車輪４の回転速度が減速させられる。
【００３６】
この場合において、本実施形態に係る電磁ブレーキ１によれば、アーマチュア５は、制動開始前においてもヨーク３に接触状態に配されているので、ピン１０と嵌合孔９という比較的簡易な案内手段によってもアーマチュア５がヨーク３に対して傾いたりする不都合が発生しない。したがって、制動動作が行われるときには、アーマチュア５とヨーク３とは常に同一の条件で接触させられることになり、常に安定した制動を行うことができる。
【００３７】
また、嵌合孔９を非貫通孔とすることにより、ピン１０および嵌合孔９がアーマチュア５とヨーク３との摺動面からアーマチュア５によって離隔された位置に配置されるので、アーマチュア５とヨーク３との間の摩擦による摩耗粉が、ピン１０と嵌合孔９との隙間に入り込む不都合を回避することができる。
【００３８】
このように、本実施形態に係る電磁ブレーキ１によれば、簡易な構造によって、耐久的に安定した制動動作を得ることができ、コストを削減することができるという効果を奏する。
【００３９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の形態をとることができる。
第１に、ピン１０の数は１本でも複数本でもよいが、コイルばね１２によるアーマチュア５のヨーク３への押し付けをバランス良く行うには、周方向に等間隔をあけて２本または３本のピン１０を配置することが好ましい。
【００４０】
第２に、ピン１０、コイルばね１２の材質は、任意のものでよい。例えば、鉄鋼、非磁性の合金等であってもよい。
第３に、付勢手段は、コイルばね１２以外にも、板ばね、皿ばね等の任意のばね、または、ゴム等の弾性体であってもよい。
【００４１】
第４に、上記実施形態では、コイルばね１２をピン１０の周囲に配置することとしたが、これに代えて、ピン１０とは異なる位置に配置してもよい。
第５に、ピン１０の外面または嵌合孔９の内面に摺動を良好に行うための表面処理を施したり、図示しないスライドベアリングや任意の材質のブッシュを挿入することにしてもよい。
【００４２】
第６に、上記実施形態では、アーマチュア５を可動として、ヨーク３を車体２に固定することとしたが、これに代えて、図２に示されるように、ヨーク３を可動としてもよい。また、アーマチュア５を車輪４に固定するか、車輪４のフレームを磁性材料により構成しておくことにより、アーマチュア５を省略してヨーク３と車輪４のフレームとを摩擦させることにしてもよい。この場合、ヨーク３のアーマチュア５とは反対側の側面にピン１０を圧入等によって固定し、車体２に嵌合孔９を設ければよい。
【００４３】
なお、図２中、符号１６，１７，１８は、ヨークの移動を案内するブラケット、キーおよびキー溝である。また、符号１９は、ピン１０側とアーマチュア５側とを密封状態に離隔するＯリングである。図２では、ピン１０、キー１７およびＯリング１９を全て有する場合について開示しているが、ピン１０のみ，キー１７のみ、キー１７とＯリング１９の組合せ、ピン１０とＯリング１９の組合せを採用してもよい。また、ブラケット１６を用いることなく、車体２にキー１７を直接取り付けることにしてもよい。
【００４４】
第７に、上記実施形態では、嵌合孔９を非貫通孔としたが、アーマチュア５とヨーク３との間の摩擦による摩耗粉の侵入を回避できる手段が施されるならば、貫通孔としてもよいことは言うまでもない。
第８に、図３に示されるように、車輪４とヨーク３との間、ヨーク３とアーマチュア５との間、および、車輪４のフレームと車軸８との間等の各間隙に、フェルト、Ｏリング等の任意のシール部材１３を配して、水、ベアリング１４の油や塵埃がヨーク３とアーマチュア５との摩擦面に侵入するのを防ぐこととしてもよい。
【００４５】
第９に、図４に示されるように、アーマチュア５の背面に制振鋼板や防振ゴム等の任意の制振部材１５を接合しておいてもよい。このように構成することにより、ブレーキの鳴き音や摩擦音を軽減することができる。
第１０に、上記実施形態では、係合手段として、ピン１０と嵌合孔９との嵌合により、アーマチュア５またはヨーク３の移動を案内することとしたが、これとともに、またはこれに代えて、図示しないキーとキー溝とによりアーマチュア５の移動を案内することにしてもよい。このようにすることにより、ピン１０に代えた場合には、ピン１０と同様の効果を、ピン１０とキーとを併用した場合には、さらに安定したアーマチュア５の案内を行うことができる。
【００４６】
なお、キーとキー溝とによりアーマチュア５またはヨーク３の軸方向の移動を案内させる場合には、アーマチュア５またはヨーク３の内径に嵌合するスライドベアリングや摺動用ブッシュなどの軸受（図示略）によって、軸方向の円滑な摺動を支持することにしてもよい。ブッシュの材質は、非鉄金属、非金属等任意の材質でよい。
【００４７】
第１１に、上記実施形態においては、係合手段として、ピン１０と嵌合孔９、キーとキー溝を例として挙げたが、これに代えて、図５に示されるように、板バネ２０のみにより、または、図６に示されるようにＵ字断面の弾性部材２１のみによって、係合手段および付勢手段を構成してもよい。これによれば、板バネ２０または弾性部材２１によって、アーマチュア５がヨーク３に常時接触するように付勢され、かつ、車輪４に対して相対回転しないように保持されることになる。また、板バネ２０や弾性部材２１によれば、設置スペースが少なくて済むという利点がある。
【００４８】
これと同様にして、ヨークを可動とする場合には、ヨークに板バネ２０または弾性部材２１を取り付けることにしてもよい。なお、板バネ２０、弾性部材２１は、弾発力を発生する任意の材質で構成することができ、全周にわたる円環状に形成されていても、周方向に分割されていても、あるいは、周方向に部分的に設けられていてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る電磁ブレーキによれば、スプライン継手のような高価な構造を採用することなく、係合手段と付勢手段との組合せからなる安価な構造を用いて、耐久的に安定した制動動作を達成することができる。したがって、製品のコストを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る電磁ブレーキを車輪に取り付けた状態を示す縦断面図である。
【図２】 図１の電磁ブレーキの変形例を示す、一部を破断した縦断面図である。
【図３】 図１の電磁ブレーキの他の変形例を示す、一部を破断した縦断面図である。
【図４】 図１の電磁ブレーキのさらに他の変形例を示す、一部を破断した縦断面図である。
【図５】 図１の電磁ブレーキのさらに他の変形例を示す、一部を破断した縦断面図である。
【図６】 図５と同様の他の変形例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 電磁ブレーキ
２ 車体
３ ヨーク
４ 車輪
５ アーマチュア
８ 車軸
９ 嵌合孔（係合手段）
１０ ピン（係合手段）
１２ コイルばね（付勢手段）

Claims (10)

1. 車輪に内蔵する電磁ブレーキであって、
   車体に固定されるヨークと、該ヨークに対向して車輪に取り付けられるアーマチュアとを備えるとともに、
   該アーマチュアと前記車輪との間に、車軸に沿う方向へのアーマチュアの移動を許容し、かつ、アーマチュアと車輪との周方向の相対移動を係止する係合手段と、
   アーマチュアを前記ヨークに常時接触状態に付勢する付勢手段とが設けられ、
   前記ヨークが、前記アーマチュアを前記ヨークに吸着させる磁束を発生させるコイルを備える電磁ブレーキ。
2. 前記係合手段が、前記車輪またはアーマチュアのいずれか一方に、車軸から半径方向に所定の距離をあけた位置に固定された、車軸に平行な少なくとも１本のピンと、前記車輪またはアーマチュアの他方に形成され、前記ピンを摺動可能に嵌合させる嵌合孔とを備える請求項１に記載の電磁ブレーキ。
3. 前記嵌合孔が、前記アーマチュアに設けられた非貫通孔である請求項２記載の電磁ブレーキ。
4. 前記係合手段が、前記車輪またはアーマチュアのいずれか一方に、車軸から半径方向に所定の距離をあけた位置に固定された、車軸に平行な少なくとも１本のキーと、前記車輪またはアーマチュアの他方に形成され、前記キーを摺動可能に嵌合させるキー溝とを備える請求項１に記載の電磁ブレーキ。
5. 前記アーマチュアの車軸に沿う方向への移動が軸受により支持されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の電磁ブレーキ。
6. 車輪に内蔵する電磁ブレーキであって、
   車体に取り付けられるヨークと、該ヨークに対向して車輪に固定されるアーマチュアとを備えるとともに、
   前記ヨークと前記車体との間に、車軸に沿う方向へのヨークの移動を共用し、かつ、ヨークと車体との周方向の相対移動を係止する係合手段と、
   前記ヨークを前記アーマチュアに常時接触状態に付勢する付勢手段が設けられ、
   前記ヨークが、前記アーマチュアを前記ヨークに吸着させる磁束を発生させるコイルを備える電磁ブレーキ。
7. 前記係合手段が、前記車体またはヨークのいずれか一方に、車軸から半径方向に所定の距離をあけた位置に固定された、車軸に平行な少なくとも１本のピンと、前記車体またはヨークの他方に形成され、前記ピンを摺動可能に嵌合させる嵌合孔とを備える請求項６に記載の電磁ブレーキ。
8. 前記嵌合孔が、前記ヨークに設けられた非貫通孔である請求項７に記載の電磁ブレーキ。
9. 前記係合手段が、前記車体またはヨークのいずれか一方に、車軸から半径方向に所定の距離をあけた位置に固定された、車軸に平行な少なくとも１本のキーと、前記車体またはヨークの他方に形成され、前記キーを摺動可能に嵌合させるキー溝とを備える請求項６に記載の電磁ブレーキ。
10. 前記ヨークの車軸に沿う方向への移動が軸受により支持されている請求項６から請求項９のいずれかに記載の電磁ブレーキ。

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