JP4418231B2 - 可変ばね定数の緩衝部材を備えた圧縮ばね型電磁ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１及び９の上位概念部分に記載の機械的ブレーキ構成部分の騒音防止ないし静寂化をなす構成、すなわち、回転体の正確な位置づけならびに安全制動を果す零電流作動の圧縮ばね型電磁ブレーキ装置、クラッチブレーキアセンブリあるいは他の一般的な安全／保持ブレーキ装置に関する。

摩擦ブレーキなどの機械的ブレーキ装置は振動を生じる傾向にあり、その結果、とりわけ問題となるのは機械的構成部分の相互の衝突により発生する騒音である。又、この衝突ならびに振動により、機械的構成部分が損傷を受ける問題もある。いずれにしても、このような騒音は、その近くにいる作業員等にとって不快なものである。

このブレーキ装置が劇場とかエレベータシステムで使用される場合には、極めて頻繁に作動する状態でも静粛であることが必要とされる。これは、ここでは詳述されない特別の電磁回路に加えて、機械的性質を有し磁束に影響を及ぼす特別の静粛化手段を要する。

電磁ブレーキ装置及びクラッチ装置において、２種類の望ましくない騒音があり、これらは明確に区分される。すなわち、第１の騒音は、「引込み時騒音」（pull−in noise）である。この騒音はアーマチュアがバックプレートと接触するように引込まれて、スチール材料どうしの衝突により発生する。アーマチュアの引込みは、例えば、励磁されたソレノイド（ブレーキ用アーマチュアコイル）によりなされる。第２の騒音は、「解放時騒音」（drop−out noise）である。この騒音はアーマチュアが励磁から解放され、例えば、ばねの付勢力で摩擦プレートに向って押されてブレーキ動作時に発生する。すなわち、第２の騒音はソレノイドが回路から切り離され、消磁されるとすぐに発生する。

このような騒音を防止ないし静粛化させる公知装置においては、オーリングを介挿するか、あるいはディスクばねを使用したものが見られるが、しかし、これらは硬くなって時間とともにその有効性を失う傾向がある。又、他の静粛化装置も見られるが、再調整が簡単に出来ないものであったり、あるいは実際の状況に適合した静粛化をなす構成を有しないものであった。従って、静粛化装置の再調整を簡単に出来るシステムが必要とされている。

ドイツデザイン誌「デア・コンストルクチューア（Der Konstrukteur）」１９９１年６月号に所載の記事「ばね力ブレーキを備えたクールな停止装置」により、整流器を介して電磁解放ブレーキへの直流の供給手段が知られている。又、ドイツ実用新案ＤＥ−ＧＭ １８８９２５７から、この種ブレーキにバッファー形ボディの回路構成を付与することが知られている。

日本特許の抄録、Ｍ−１３４３、１９９２年１２月、１６巻 ５６９号からソレノイドのハウジングの環状溝内にブレーキ装置の長手方向に沿う中心軸に対して同心状態でオーリングを配して機械的衝突時の発生騒音を静粛化する構成が公知である。ここにおいては、オーリングがハウジング面から若干突出して対向するアーマチュアプレートに接触するとともに該アーマチュアプレートの引込み時に圧縮される。この２つの同心配置のオーリングのアセンブリでは、より強い力が生じた場合には、不十分であり、又、通常、解放時の騒音の静粛効果はない。

本願出願人に係る国際出願公開ＷＯ９８／２１４９６では、弾性リング、特にオーリングを用いた機械的ブレーキ装置の静粛化構成が更に提案されている。ここにおいて、弾性リングが衝撃及び振動の緩衝のために、他の機械的部材に対向する一方の機械的部材に設けた凹所に配置されている。この構成において、複数のオーリングがブレーキ装置の長手方向に沿う中心軸に対して同心に配置され、オーリングの内側はこれらオーリングを案内する堅めの可撓性プレートによって満たされるようになっている。しかし、この公知の解決構成においても、引込み時騒音ならびに解放時騒音の全ての状況における発生騒音を防止し静粛化するには未だ不十分である。

本発明は、上記従来における諸問題に鑑みなされたもので、その目的は引込み時騒音のみならず解放時騒音をも極めて簡単な手段によって減少させることができ、該手段は変化状態に「同調」（tuning）するように再調整が問題なく可能である静粛化の構成を備えた圧縮ばね型電磁ブレーキ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明によれば、上記目的は、特許請求の範囲の独立請求項１及び９記載の特徴構成により達成される。第１の具体的構成において、請求項１に記載の通り、第１の複数の緩衝部材に加えて、顕著に、より低いばね定数ならびに、より高い延伸性を有する第２の複数の緩衝部材が設けられ、これによって、第２の複数の緩衝部材は解放状態、すなわち、摩擦プレートの制動動作の間においてアーマチュアプレートに緩衝作用を付与する。第２の具体的構成において、請求項９に記載の通り、中心配置の中央の緩衝部材の面が２つの異なる部分を有し、その一方の部分は軸方向により大きく突出しているが、比較的柔軟であり、他方の部分は軸方向への突出度合が小さいとともに比較的柔軟性のない構成である。

上記２つの形式の緩衝部材は、例えば止めねじないしグルーブねじなどで軸方向に沿って調整して、アーマチュアプレートとバックプレートの間の区域面内で緩衝部材の面位置をセットすることができる。

引込み時騒音と解放時騒音を静粛化するために設けられる複数の機械的部材は相互に適合するようにされ、一方が他方に対して同調するようにして引込み時騒音と解放時騒音の両方の最適な静粛化を成し得る選択された異なるばね定数を有するように構成される。この調整には当該ブレーキ装置の設置時のセッティング及びテストなしに成し得る。

本発明の他の具体的構成は、従属請求項２〜８及び１０以降の記載から理解されるであろう。

図１において、中央にハブが参照番号なしで示され、その外周には軸方向に沿いスプライン溝が形成され、これと対応して摩擦プレート４の内周にもスプライン溝が形成されて相互に係合している。この摩擦プレート４の両側には、摩擦ライニング６が設けられている。当該ブレーキ装置のハブは、図示されていない制動を要する装置あるいは機械のシャフトに取着されている。

摩擦プレート４から軸方向に沿って内方にはアーマチュアプレート２が軸方向にスライド可能に、かつ、ブレーキハウジング内で回転方向には移動不能に配置されている。このアーマチュアプレート２は当該ブレーキ装置の長手方向に沿う中央軸心に対して同心状態におかれるとともにハブ上に配置された摩擦プレート４を案内するハブの部分を把持する態様となっている。摩擦プレート４とは反対側のアーマチュアプレート２の側にはバックプレート１が配置されている。このバックプレート１内には同心配置のソレノイド３が組込まれているとともに複数のコイルばね５が周方向に均一に分散配置されている。

上述した構成部分は、零電流作動の圧縮ばね型電磁ブレーキ装置の一般的構成部分であるが、当該装置は更にバックプレート１内に設けた２つの異なった別個の静粛化手段をなす静粛化構成部を備える。これら２つの静粛化構成部は、主として実質的に注目すべき異なるばね定数によって相互に異なるものとして、峻別される。図１において参照番号７，８，９で示された静粛化構成部は、緩衝部材をなす２つのピン７，７ａを含み、これらのピンはバックプレート１に形成されたドリル孔内に挿着されている。このドリル孔は長手方向に沿う中心軸と平行である。ピン７，７ａは止めねじないしグルーブねじ９によってその挿着位置が調整される。一方のピン７は黄銅又は非磁性スチールよりなり、他方のピン７ａはスチール又はそれと同様のものからなる。又、これら２つのピン７，７ａを分ける中間層８はプラスチックよりなる。漂遊磁束障害を防止する抗磁性ないし反磁性材料よりなるピン７はアーマチュアプレート２と対向しており、グルーブねじ９の調整によりアーマチュアプレート２に向ってドリル孔から軸方向にバックプレート１の対向面より若干突出した位置におかれる。これによって、アーマチュアプレート２は、この突出したピン７に当接することにより、ソレノイド３の励磁時にその衝撃が緩衝される。すなわち、引込み時騒音が静粛化される。

緩衝部材をなすピン７，７ａ、中間層８及びグルーブねじ９よりなる第１の静粛化構成部は、本願の冒頭に記載した本願出願人に係る国際出願公開ＷＯ９８／２１４９６に開示の構成と同様に得られる。この第１の静粛化構成部は比較的高いばね定数を有する。すなわち、これは、参照番号９−１２で示す複数の緩衝部材をなす部材よりなる他の第２の静粛化構成部と比べて少なくとも急勾配のばね定数の特性を有する。この第２の静粛化構成部９−１２は相当に低いばね定数を有し、浅い勾配の特性をもつ。これは、アーマチュアプレート２の衝撃緩衝のために当該ブレーキ装置の引込み動作ならびに解放動作に際して、及び制動の間にアーマチュアプレート２の移動に追従するのを必要とされる。緩衝部材ないしダンパーをなす中間層８のために、ピン７は公称の空隙に至るまでアーマチュアプレート２に追従できる。静粛化の作用に加えて、ダンパー８は、後述するように緩衝部材１１，１２の早期のセッティングを避ける作用も果す。

２つの異なる第１及び第２の静粛化構成部がバックプレート１の周囲に幾重にも設けられている。すなわち、これら２つの静粛化構成部は周囲に交互に分配した態様で対称状態で配置される。

参照番号９−１２で示す緩衝部材よりなる第２の静粛化構成部は、漂遊磁束障害を防止する黄銅又は非磁性スチールよりなる抗磁性ないし反磁性のピン１０を有し、このピン１０は軸方向に沿って比較的長尺に構成されている。ピン１０に対しては、弾性作用をなすプラスチックプレート１１を含むオーリング１２を介して止めねじないしグルーブねじ９により押圧力が付与される。この押圧力は、ねじ９の位置に応じて調整できる。図からわかるように、ピン１０は、ソレノイド３が回路から切り離されて消磁されると、コイルばね５の付勢によりアーマチュアプレート２が、摩擦ライニング６を有する摩擦プレート４に向って移動するのに伴い、これに追従することができる。従って、ピン１０はアーマチュアプレート２が解放動作をする移動の間、ならびにその後の制動動作においても該アーマチュアプレート２に接触状態を保ってこのプレート２から騒音を生じさせる振動を吸収して良好な緩衝効果を発揮する。このようにピン１０を含む第２の静粛化構成部は、それ自体に高い弾性ないし延伸性があり、ピン１０をシフトないし移動させることができるので、アーマチュアプレート２が図１に示すように解放時に摩擦プレート４に向って１ｍｍの数十分の一の範囲、変位移動した場合、該ピン１０は、このアーマチュアプレート２の解放動作に直接的に追従できる。更に、アーマチュアプレート２が摩擦プレート４と接触した図１に示す左方位置にあって制動状態にあるとき、第２の静粛化構成部がこの制動を積極的に維持する効果をも発揮する。

緩衝部材１１，１２はゴム又はプラスチック材料よりなり、引込み時の騒音を静粛化する作用を主として果すが、解放時の騒音の静粛化の作用も有する。これは、アーマチュアプレート２がダンパーの接触によって遅れて引かれるからである。

緩衝部材をなすプラスチック中間層８は引込み時の騒音の静粛化の作用をなすとともに、いくらか堅いセッティング、すなわち設置スペースを満たすことによる、より険しい特性によって緩衝部材１１，１２の早期の疲労を回避する効果も発揮する。

図２に示す本発明の他の実施例は、図１に示す実施例とは、以下の点において相違する。すなわち、第２の実施例では、２つの異なる静粛化構成部、すなわち、その一方は参照番号８，９の緩衝部材を有し、他方は参照番号９，１１，１２の緩衝部材を有するが、バックプレート１に設けられるのではなく、アーマチュアプレート２に設けられる。従って、この構成では、この静粛化構成部はバックプレート１の対向面に作用して第１の実施例で説明したと同様の機能を果す。すなわち、適宜のプラスチックよりなる緩衝部材８は図２に示す他の緩衝部材１１，１２よりも極めて高いばね定数を有する構成である。緩衝部材１１，１２は制動後においてもバックプレート１の面に継続して接した状態を維持し、これによって解放時の騒音の静粛化を果す。

図３に示す本発明の第３の実施例は、アーマチュアプレート２が生じさせる騒音を静粛化するために異なるばね定数のセッティングによる構成の点では前の実施例と同様である。しかし、第３の実施例では、この目的のために単一の円環状をした中心配置の可撓性部材１３が静粛化構成部をなす緩衝部材として用いられる。この構成の詳細部分は図４に示されている。この可撓性部材１３は図２に示すと同様にアーマチュアプレート２の対向面に配置することもできるが、この実施例ではバックプレート１に設置した態様で示してある。可撓性部材１３は、アーマチュアプレート２と対向するバックプレート１の面を若干越えた状態におかれた大面域部分をなす平坦面部１３ａとその中間位置において球体状に設けられた小面域部分をなす球状突起部１３ｂよりなる。図４は、この可撓性部材１３とアーマチュアプレート２との関係を示し、アーマチュアプレート２が消磁されて解放動作をなす際に、この突起部１３ｂが該プレート２に追従し、これによって解放時の騒音が静粛化される。他方、アーマチュアプレート２がソレノイド３の励磁によって引込まれたとき、図４に示すアーマチュアプレート２は、右方に移動しながら球状突起部１３ｂを押して平たくして、遂には平坦面部１３ａに接触することとなる。すなわち、この状態では完全に平坦化された突起部１３ｂ及び平坦面部１３ａの双方の面に接触する。これにより、この可撓性部材１３のばね定数は実質的に注目すべき程度に顕著に高まるので、吸込み時の騒音を効果的に静粛化することができる。

図３及び４で示す可撓性部材１３は、図２の構成のようにアーマチュアプレート２の側に配置してバックプレート１の対向面に作用させる構成も可能である。又、この可撓性部材１３は、ねじ等の適宜の手段で軸方向に移動調整する構成も可能であるが、その図示は省略してある。

図１及び２に示すブレーキ装置において、その上半分の部分Ａでは主として解放時の騒音を静粛化する態様を、又、下半分の部分Ｂでは引込み時の騒音を静粛化する態様を示している。

引込み時の騒音の静粛化の動作において、図１の下半分の部分Ｂに示すように、アーマチュアプレート２が堅いプラスチック材料よりなる中間層８を含む抗磁性のピン７に対して当接するが、バックプレート１に対しては完全な接触には至らない。この堅い緩衝部材７，８の緩衝作用は、止めねじないしグルーブねじによって再調整可能である。

解放時の騒音の静粛化の動作において、アーマチュアプレート２の解放動作に伴い抗磁性のピン１０も、弾性のあるプラスチックプレート１１により案内されたオーリング１２により一緒に移動する。この場合においても、グルーブねじ９を介して静粛化構成部の緩衝の度合は再調整可能である。

同調の動作について、これは解放時の騒音及び引込み時の騒音を静粛化する両方の構成部において、双方の適宜の調整によって最適の静粛化がなされるように相互に細かく同調の操作が求められる。

本発明に係る新規な静粛化構成部をバックプレートに設けたブレーキ装置の断面図であり、その上半分の部分にＡ、下半分の部分にＢを付して示す。 本発明に係る新規な静粛化構成部をアーマチュアプレートに設けた他の構成のブレーキ装置の断面図であり、その上半分の部分にＡ、下半分の部分にＢを付して示す。 本発明に係る新規な静粛化構成部を備えた更に他の構成のブレーキ装置の断面図であり、その上半分の部分にＡを付してアーマチュアプレートが電磁的に引込まれた状態を示し、その下半分の部分にＢを付してアーマチュアプレートが圧縮ばねにより押されて解放状態ないしは制動状態にあることを示し、更に、上半分の部分Ａにおいて、ソレノイドに電流が供給されて励磁され、又、下半分の部分Ｂにおいてソレノイドへの通電が断たれて消磁された状態を示す。 図３に示す下半分の部分の一部拡大図である。

符号の説明

１ バックプレート／ソレノイド支持プレート
２ アーマチュアプレート
３ ソレノイド
４ 摩擦プレート
５ コイルばね
６ 摩擦ライニング
７ 黄銅又は非磁性スチールの抗磁性ピン
７ａ スチール等のピン
８ プラスチック中間層／ダンパー
９ 止めねじ／グルーブねじ
１０ 抗磁性ピン
１１ プラスチックプレート
１２ オーリング
１３ 適宜のプラスチックよりなる可撓性中央緩衝部材
１３ａ 平坦面部（大面域部分）
１３ｂ 球状突起部（小面域部分）

Claims (11)

1. ソレノイド（３）と周囲に均一に分散配置された複数のコイルばね（５）とを含むバックプレート（１）と、制動を受けるシャフトのハブ上にある摩擦プレート（４）と、該摩擦プレート（４）又はバックプレート（１）の面と接触するようにソレノイド（３）又はコイルばね（５）により軸方向にスライド可能に、かつ、回転方向には移動不能に配置されたアーマチュアプレート（２）と、バックプレート（１）の該面に当接したときに該アーマチュアプレート（２）の引込み時の騒音を減少するためにアーマチュアプレート（２）とバックプレート（１）の対向面間で特定のばね定数を発揮するとともに周囲に均一に分散配置された第１の複数の緩衝部材（７，８）とを備えた圧縮ばね型電磁ブレーキ装置において、
   周囲に均一に分散配置されるとともに前記第１の緩衝部材よりも低いばね定数ならびに、より高い延伸性を有する第２の複数の緩衝部材（９−１２）を備え、これら第２の緩衝部材（９−１２）がアーマチュアプレート（２）の解放時において該アーマチュアプレート（２）又はバックプレート（１）の対向面に継続して接触し、制動動作の間、アーマチュアプレート（２）の解放時の騒音を静粛化することを特徴とする圧縮ばね型電磁ブレーキ装置。
2. 第１及び第２の複数の緩衝部材がバックプレート（１）に配置されるとともにアーマチュアプレート（２）の対向面に作用してなる請求項１に記載の圧縮ばね型電磁ブレーキ装置。
3. 第１及び第２の複数の緩衝部材がアーマチュアプレート（２）に配置されるとともにバックプレート（１）の対向面に作用してなる請求項１に記載の圧縮ばね型電磁ブレーキ装置。
4. 第１及び第２の複数の緩衝部材（７，８；９−１２）の一方がアーマチュアプレート（２）に、他方がバックプレート（１）に、あるいは、その逆のプレートに配置されるとともに対向面に作用してなる請求項1に記載の圧縮ばね型電磁ブレーキ装置。
5. アーマチュアプレート（２）とバックプレート（１）の間の区域面内にある緩衝部材（７，８，１０，１１，１２）の面位置は、グルーブねじ（９）の手段により再調整可能である請求項1ないし４のいずれか１に記載の圧縮ばね型電磁ブレーキ装置。
6. 緩衝部材（１１，１２）がゴム又はプラスチック材料よりなる請求項1ないし５のいずれか１に記載の圧縮ばね型電磁ブレーキ装置。
7. 緩衝部材がスチールより形成されるとともに、コイルばね、又はディスクばねの形態で構成されてなる請求項1ないし５のいずれか１に記載の圧縮ばね型電磁ブレーキ装置。
8. 緩衝部材（７，８，９又は９−１２）が、漂遊磁束障害を防止する抗磁性材料よりなるピン（７，１０）で構成されてなる請求項1ないし５のいずれか１に記載の圧縮ばね型電磁ブレーキ装置。
9. ソレノイド（３）と均一に分散配置された複数のコイルばね（５）とを含むバックプレート（１）と、制動を受けるシャフトのハブ上にある摩擦プレート（４）と、該摩擦プレート（４）又はバックプレート（１）の面と接触するようにソレノイド（３）又はコイルばね（５）により軸方向にスライド可能に、かつ、回転方向には移動不能に配置されたアーマチュアプレート（２）と、少なくとも１つの中心配置の可撓性緩衝部材（１３）とを備え、該可撓性部材の面はアーマチュアプレート（２）とバックプレート（１）の面との間の区域面に配置されてなる圧縮ばね型電磁ブレーキ装置において、
   前記可撓性緩衝部材（１３）の面は、引込み時の騒音を減少するために引込まれたアーマチュアプレート（２）に接触する大面域部分（１３a）と、解放時の騒音を減少するために解放されたアーマチュアプレート（２）の対向面に継続して接触する軸対向に突出した小面域部分（１３ｂ）とに分けられてなることを特徴とする圧縮ばね型電磁ブレーキ装置。
10. アーマチュアプレートとバックプレートとの区域面内にある緩衝部材（１３）の面位置は、グルーブねじ（９）等の手段により再調整可能である請求項９に記載の圧縮ばね型電磁ブレーキ装置。
11. 前記大面域部分（１３ａ）は、該アーマチュアプレート（２）と対向する該バックプレート（１）の面を若干越えた状態におかれた平坦面部で構成するとともに、前記小面域部分（１３ｂ）は該平坦面部の中間位置において球面状に設けられた球状突起部で構成してなる請求項９又は１０に記載の圧縮ばね型電磁ブレーキ装置。

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