JP5792089B2 - 電磁ブレーキ装置及びこれを用いた力覚付与型回転入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁ブレーキ装置及びこれを用いた力覚付与型回転入力装置に関する。

従来、力覚付与型回転入力装置に用いられる電磁ブレーキ装置は、フープ状巻線を収納するケース型コア（ヨーク）と、ケース型コアに支持された回転軸に連結される被回転体と一体的に回転する摩擦板（アーマチュア：回転板）と、ケース型コアに回転軸を支持する軸受とを有しており、巻線への通電によりケース型コアに生じる電磁力で摩擦板を吸着して被回転体の回動を制止する（例えば、特許文献１参照。）。

電磁ブレーキ装置を用いた力覚付与型回転入力装置では、操作ノブ等の被回転体の回転角に応じて電磁ブレーキ装置が発生する電磁力を制御することにより、操作ノブがある程度の回転角まで操作されると、そこで一気に電磁ブレーキ装置を駆動して操作ノブの回転を阻止してロックを掛けることができる。これにより、操作者に対して回転方向への抵抗感（壁に突き当たった感触）を付与し、それ以上の回転ができないことを感覚的に伝えることができる。

特開２０１０−６２０７５号公報

しかし、従来の電磁ブレーキ装置は、回転軸をケース型コアに軸支するため、通常、ケース型コアと回転軸の間に軸受が配置された構成である。このためケース型コアの内部には、回転軸を挿通させる孔部を形成することに加え、別部材として軸受を配置する必要があるため、それだけ装置全体が径方向に大型化するという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑み、径方向への小型化を図ることができる電磁ブレーキ装置、及び、これを用いた力覚付与型回転入力装置を提供するものである。

本発明の電磁ブレーキ装置は、回転軸と、回転軸に直接又は他の部材を介して取り付けられて、回転軸と同心に回転される被回転体と、回転軸が挿通される第１孔部を有したリング状のヨークと、ヨークに形成された、第１孔部と同心でリング状をなす凹溝、凹溝の径方向内側に形成される内筒部、及び径方向外側に形成される外筒部と、凹溝に収納されたコイル部と、回転軸を挿通する第２孔部を中央に有して、被回転体とヨークとの間に配置された状態で被回転体に連結される摩擦板と、ヨークを固定する固定部材とを備え、内筒部は、摩擦板に向けて突設されて第２孔部に回転可能に挿入される突設軸部を有し、突設軸部は第1孔部と同心の外壁面を有しており、固定部材は、回転軸を回転可能に支持する支持部を有し、支持部は、ヨークに固定された状態において、第１孔部と同心の内壁面を有することを特徴とする。

本発明の電磁ブレーキ装置の構成によれば、回転軸が、ヨークの第1孔部と同心に回転可能に支持される。すなわち、回転軸の一側は、支持部における、第１孔部と同心の内壁面によって回転可能に支持されるので、第1孔部と同心に支持され回転される。一方、回転軸の他側は、回転軸の軸心と同心の被回転体が、第1孔部と同心の外壁面をもつ突設軸部に挿入される第２孔部を中央に有する摩擦板と連結されて一体回転するので、第1孔部と同心に支持され回転される。その結果、ヨーク内部に軸受のような別部材を設けることなく回転軸をスムーズに回転可能に支持することができるので、装置全体を径方向に小型化できる。また、軸受を装着するような製造工程を省略できるので、製造コストの低下を図ることができる。

また、本発明の電磁ブレーキ装置において、外筒部の端面とは、互いに接触されており、内筒部の端面とは、互いに摩擦板非接触状態に維持されるのに必要な距離が設定されていることが好ましい。

かかる構成によれば、コイル部への通電時に摩擦板がヨークに衝突する音が生じるのを防止できる効果を奏する。また、摩擦板とヨーク間の磁路が外筒部の端面側に集中するため、摩擦板の軸心から回転制止力が発生する箇所までの距離を大きく設定できるので、より大きい回転制止力（ブレーキトルク）を確保することができ、小型の電磁ブレーキ装置を適用できることから、装置全体の小型化を図ることができる。さらに、突設軸部と摩擦板との摩擦で生じる摩耗粉等が内筒部の端面と摩擦板との間に入り込んでも、操作感触が阻害される（ざらざらした操作感触になる）ことはない。

また突設軸部は、先端にかけて先細形状となる傾斜面を有することが好ましい。
かかる構成によれば、コイル部への通電時に突設軸部と摩擦板との間に磁束集中が発生するのを防止して、外筒部の端面側に磁路を集中させることができるので、摩擦板に対する回転制止力を大きくすることができる。

本発明の電磁ブレーキ装置において、内筒部の突設軸部の根元から凹溝に至るまでの平坦部に凹部が形成されていることが好ましい。
かかる構成によれば、突設軸部との外壁面摩擦板（第２孔部）の内壁面との間で発生した摩耗粉を凹部に溜めることができるので、他所へ摩耗粉が移動することによる不具合の発生（操作感触の悪化、回転抵抗の増加等）を防止することができる。

また、支持部は、摩擦板に向けて固定部材から突設され、ヨークには、摩擦板と対向する面と反対側の面に、支持部が嵌入される第３孔部が第１孔部に連設されていてもよい。
かかる構成であれば、高さ方向のサイズを小さくすることができる。

また本発明の別の一態様によれば、上述の電磁ブレーキ装置を備えた力覚付与型回転入力装置を実現できる。

本発明の力覚付与型回転入力装置によれば、径方向への小型化を図ることができる。

一実施形態の電磁ブレーキ装置を用いた力覚付与型の回転入力装置の全体的な斜視図である。 電磁ブレーキ装置の概略的な分解斜視図である。 電磁ブレーキ装置の一部と操作ノブを除く回転入力装置の概略的な分解斜視図である。 電磁ブレーキ装置を用いた回転入力装置全体の概略的な縦断面図である。 ヨークコアからアーマチュアを分離させた状態で示した分解斜視図である。 回転入力装置の要部を示す平面図である。 回転入力装置の回路構成を説明するための概略的なブロック図である。 図４に示す回転入力装置の変形例の要部を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施形態の電磁ブレーキ装置１００を用いた力覚付与型の回転入力装置（以下、単に回転入力装置と称する）１０の全体的な構成を示す斜視図である。電磁ブレーキ装置１００は、回転入力装置１０において力覚（操作感覚）を付与する用途に適している。また力覚付与型の回転入力装置１０は、例えば、カーエアコンシステムの入力装置として使用され、車室内のインストルメントパネルやセンターコンソールに設置される。

回転入力装置１０は、回転操作部として操作ノブ１２を有しており、操作ノブ１２が電磁ブレーキ装置１００の回転軸６６（図１には示されない）に連結されている。操作者が操作ノブ１２を回転させてカーエアコンシステムの動作条件を選択すると、電磁ブレーキ装置１００によって力覚が付与される。

図２は、操作ノブ１２を除く回転入力装置１０及び電磁ブレーキ装置１００の概略的な分解斜視図である。図３は、電磁ブレーキ装置１００の一部と操作ノブ１２を除く回転入力装置１０の概略的な分解斜視図である。なお図３では、分解斜視図の視線方向は図２と異なっている。また図４は、電磁ブレーキ装置１００を用いた回転入力装置１０全体の概略的な縦断面図である。

図４の縦断面図に示されているように、電磁ブレーキ装置１００は、主に摩擦板としてのアーマチュア５２、ソレノイドユニット５８及びハウジング６８から構成されている。アーマチュア５２は、後述するように、操作ノブ１２の回転に連動して操作ノブ１２と同心に回転する。またソレノイドユニット５８は、磁性材料からなるアーマチュア５２を通電時に発生する磁束で吸引し、摩擦力で回転制動力を発生させるものである。電磁ブレーキ装置１００で発生させた回転制動力は、様々な構成部品（詳細は後述）を介して操作ノブ１２の操作者に対して力覚を付与する。なおハウジング６８は、ソレノイドユニット５８のヨークコア６０（ヨーク）を固定している。

電磁ブレーキ装置１００は、ヨークコア６０を有しており、このヨークコア６０は、図２に示されるように、全体としてリング形状をなしている。ヨークコア６０はその中心位置に第１孔部としての回転軸孔部６０ｂを有しており、この回転軸孔部６０ｂに回転軸６６が挿通される。なお、回転軸６６は回転入力装置１０の構成部分であるため、その詳細は後述する。

図２及び図４に示されているように、ヨークコア６０には、回転軸孔部６０ｂの周囲にリング状をなす凹溝６０ａが形成されている。ヨークコア６０には、この凹溝６０ａを挟んで径方向の内外両側に、内筒部をなす内側ヨーク部６０ｃと外筒部をなす外側ヨーク部（外筒部）６０ｄとがそれぞれ形成されている。このうち内側ヨーク部６０ｃは比較的肉厚の円筒形状をなしており、外側ヨーク部６０ｄは比較的薄肉の円筒形状をなしている。内側ヨーク部６０ｃ及び外側ヨーク部６０ｄは互いに同心形状であり、中心は回転軸孔部６０ｂの中心軸線（図示していない）と一致している。

ソレノイドユニット５８はコイル（コイル部）６４を有しており、コイル６４はヨークコア６０の凹溝６０ａ内に収容されている。なお、コイル６４の巻線中心は回転軸６６の回転中心に略一致している。ヨークコア６０は軟磁性材料で構成されている。

ハウジング６８は、上ケース７０及び下ケース７２からなる。上ケース７０は軟磁性材料で構成されている。なお上ケース７０は、ヨークコア６０を固定する固定部材に相当する。

図５は、ヨークコア６０からアーマチュア５２を分離させた状態で示した分解斜視図である。アーマチュア５２は、全体として円盤形状をなしており、その中央に第２孔部としての挿通孔部５２ａが形成されている。回転入力装置１０の完成状態では、回転軸孔部６０ｂ（第１孔部）と挿通孔部５２ａ（第２孔部）とが同心であり、挿通孔部５２ａ内には上記の回転軸６６が挿通される。アーマチュア５２はヨークコア６０に対向して配置され、図４の下側の面が外側ヨーク部６０ｄの端面に接触する。

ヨークコア６０の内側ヨーク部６０ｃには、アーマチュア５２に向けて突設するように突設軸部６１が形成されている。突設軸部６１は、回転軸孔部６０ｂと同心の外壁面を有し、挿通孔部５２ａに回転可能に嵌入される。

図４に示されているように、突設軸部６１は挿通孔部５２ａに嵌入された状態で、アーマチュア５２を回転可能に支持している。この状態でアーマチュア５２は、様々な他の構成部品（詳細は後述）を介して回転軸６６に連結されている。

回転軸６６の一側（図４の下方側）は、回転軸孔部６０ｂ（第１孔部）と同心に支持されて回転される。すなわち、回転軸６６の一側は、回転軸孔部６０ｂと同心に形成された挿入孔部６０ｅ（第３孔部）に嵌入された支持部７０ａの内壁面によって回転可能に支持されるので、回転軸孔部６０ｂと同心に支持され回転される。ここで支持部７０ａは、上ケース７０の上面（ヨークコア６０と接する面）から突設軸部６１の突出方向に向けて突出して形成されている。挿入孔部６０eは、回転軸孔部６０ｂよりも大きな径と、支持部７０ａの外周部分を挿入可能な長さとを有し、回転軸孔部６０ｂと連設されるようハウジング６８側に形成される。

回転軸６６の他側（図４の上方側）もまた回転軸孔部６０ｂと同心に支持されて回転される。すなわち、回転軸６６の軸心と同心に回転される後述するアウターギヤ４２（被回転体）が、回転軸孔部６０ｂ（第１孔部）と同心に回転される後述するアーマチュア５２（摩擦板）と連結されているので、回転軸６６の他側は、回転軸孔部６０ｂと同心に支持され回転される。なおアウターギヤ４２は、図６に示すように、後述するプラネタリキャリア１４と同心に公転するプラネタリギヤ２８を介して、回転軸６６を同心に固定するサンギヤ３０と噛合しているので、回転軸６６と同心に回転される。アーマチュア５２は、図４に示すように、その中央部に形成された挿通孔部５２ａ（第２孔部）に、回転軸孔部６０ｂ（第１孔部）と同心の外壁面をもつ突設軸部６１が嵌通されているので、回転軸孔部６０ｂと同心に支持され回転される。

したがって、回転軸６６はヨークコア６０の回転軸孔部６０ｂ（第１孔部）の軸心と同心に回転可能に支持される。このように本実施形態の電磁ブレーキ装置１００では、ヨークコア６０と回転軸６６との間に軸受のような部品を設けることなく、回転軸６６をスムーズに回転可能に支持することができるので、装置全体を径方向に小型化できる。また、軸受を装着するような製造工程を省略できるので、製造コストの低下を図ることができる。

また図４に示されているように、アーマチュア５２はヨークコア６０に対向して配置されるが、このときアーマチュア５２と外側ヨーク部６０ｄの端面との間の距離Ｃ１は０ｍｍに設定されて両者は接触状態となる。
一方、アーマチュア５２と内側ヨーク部６０ｃの端面との間の距離Ｃ２はゼロ寸法より大きく設定されており（Ｃ１＜Ｃ２）、このためアーマチュア５２と内側ヨーク部６０ｃの端面とは非接触状態に維持されている。

したがって、コイル６４の通電時に磁束が発生すると、アーマチュア５２とヨークコア６０間における磁束が、内側ヨーク部６０ｃの端面側に比べて外側ヨーク部６０ｄの端面側に多く集中するので、アーマチュア５２は外側ヨーク部６０ｄの端面に強く吸着される。したがって、アーマチュア５２の軸心から回転制止力が発生する箇所までの距離を長く設定できるため、同一サイズの電磁ブレーキ装置１００であっても大きい回転制止力（ブレーキトルク）を得ることができるので、装置全体の小型化を図ることができる。また、このときの磁力でアーマチュア５２が外側ヨーク部６０ｄの端面に吸着されても、元々の両者間の距離Ｃ１がゼロ寸法であるため、アーマチュア５２の衝突音が発生するようなこともない。

また、アーマチュア５２の回転時には、挿通孔部５２ａの内周面と突設軸部６１の外周面とが接触して擦れ合って生じた摩耗粉が、アーマチュア５２と内側ヨーク部６０ｃの端面との間（ゼロ寸法よりも大きい距離Ｃ２の隙間）に移動しても、操作感覚が阻害されにくい。

突設軸部６１は、先端にかけて先細形状となる傾斜面６１ａを有している。このため突設軸部６１が挿通孔部５２ａに挿入された状態で、傾斜面６１ａと挿通孔部５２ａの内周面との間の箇所に適度なエアギャップ（空隙）が形成され、コイル６４の通電時に当該箇所での磁束の集中が緩和される。したがって、コイル６４への通電時に、突設軸部６１とアーマチュア５２との間に磁束が集中するのを防止でき、外側ヨーク部（外筒部）６０ｄの端面側に磁束を集中させることができるので、アーマチュア５２に対する回転制止力を大きくすることができる。

また内側ヨーク部６０ｃには、突設軸部６１の根元から凹溝６０ａに至るまでの平坦部６１ｂにリング状の凹部６１ｃが形成されている。このような凹部６１ｃは、突設軸部６１の外壁面とアーマチュア５２の挿通孔部５２ａ内周面との間で発生した摩耗粉を凹部６１ｃに溜めることがきるので、摩耗粉が他の箇所へ移動することによる不具合の発生（操作感触の悪化、回転抵抗の増加等）を防止することができる。ここで凹部６１ｃは、周方向に点在する複数の凹部であってもよい。

次に、図２から図６に基づいて電磁ブレーキ装置１００を用いた回転入力装置１０について説明する。なお図６は、操作ノブ１２及び一部の構成部品を除いて、回転入力装置１０を示す平面図である。

操作ノブ１２には、遊星歯車（プラネタリギヤ）２８を回転可能に支持する遊星歯車支持体としてのプラネタリキャリア１４が、操作ノブ１２と同心かつ一体的に回転するように連結されている。
具体的には、操作ノブ１２は、プラネタリキャリア１４に連結される連結軸部１６を有する。プラネタリキャリア１４は、円板部１８の操作ノブ１２側の面から突出される連結筒部２０と、円板部１８の操作ノブ１２とは反対側の面から突出される歯車軸部２２及び回転軸部２４とを有する。

操作ノブ１２の連結軸部１６とプラネタリキャリア１４の連結筒部２０とはタッピングスクリュー等で結合される。
歯車軸部２２は、回転軸部２４の周りに１２０°間隔にて同心円上に配置されている。歯車軸部２２には、プラネタリキャリア１４の径方向の内方及び外方にカット面２２ａが形成されており、プラネタリギヤ２８がプラネタリキャリア１４の径方向に変位できる範囲を拡大することができる。かかる構成によって、もし、操作ノブ１２の回転中心に対して遊星歯車機構を構成する各回転部材の回転中心が偏心した場合であっても、プラネタリギヤ２８の回転が阻害されないので、操作ノブ１２のスムーズな回転操作を実現することができる。

各歯車軸部２２には、プラネタリギヤ（遊星歯車）２８が回転可能にそれぞれ支持されている。
図６に示すように、３つのプラネタリギヤ２８は、被回転体としてのアウターギヤ４２に形成された内歯列４２ａと、第１回転体の一部をなす回転基板であるサンギヤ（太陽歯車）３０に形成された外歯列３０ａとにそれぞれ噛合されている。これらプラネタリギヤ２８、サンギヤ３０及びアウターギヤ４２が遊星歯車機構を構成している。

図４に示すように、サンギヤ３０（回転基板）の中央の軸孔３０ｂの図中下側には、前述する回転基板とともに第１回転体の一部をなす回転軸６６が同心に固設され、軸孔３０ｂの図中上側には、プラネタリキャリア１４の回転軸部２４が回転可能に挿入されている。したがって、回転軸６６は、操作ノブ１２に対して同心かつ間接的に回転するように設けられており、アウターギヤ４２に対しても同心かつ間接的に回転するように設けられている。また、アウターギヤ４２は略リング状をなしており、回転軸６６に対し同心で回転可能である。

図６に示すように、サンギヤ３０は、３つの外歯列３０ａの間に、各外歯列３０ａよりも径方向外方に突出している突出基部３２を有する。各突出基部３２には凹部３４がそれぞれ形成されている。各凹部３４は、サンギヤ３０の径方向に延びており、径方向外方に向けて開口している。

各凹部３４には、プランジャ３６と圧縮コイルばね３８とがそれぞれ配置されている。プランジャ３６は、後述するカム部としての凹カム部４４に弾接されるように、圧縮コイルばね３８によって外方へ向けて常時付勢されている。

プランジャ３６は、圧縮コイルばね３８を外挿する軸部３６ａを有する。
凹部３４は、径方向において外方の凹部分３４ａが内方の凹部分３４ｂよりも幅広くなるように段差を介して形成されている。プランジャ３６は、外方の凹部分３４ａに往復動可能に摺接される。凹部３４の開口の両側には、径方向外方に向けて突出する突起４０が形成されている。突起４０は、後述する遊びの角度範囲を規制するものである。

図６に示すように、アウターギヤ４２の内側面には、各突出基部３２に配設されたプランジャ３６の先端部が当接する、カム部としての３つの凹カム部４４が形成されている。

各凹カム部４４は、プランジャ３６の先端部が弾性的に当接して摺接するカム面４６を有している。カム面４６は、中央の谷部４６ａとその両側を挟んだ１対の傾斜面４６ｂとからなり、サンギヤ３０の回転中心からカム面４６までの距離が、カム面４６の中央で最も長く、両端に向けて徐々に短くなるように設定されている。

カム面４６の両側には、各傾斜面４６ｂの傾きよりも大きな傾きをもち、突起４０の側壁と対向する規制面４８が形成されている。もし、アウターギヤ４２が回転制止された場合、プランジャ３６の両側に位置する規制面４８は、アウターギヤ４２に対しサンギヤ３０（操作ノブ１２・プラネタリキャリア１４）が回転可能な角度範囲を規定する。例えば、サンギヤ３０が一方向へ回転される場合、プランジャ３６の先端が谷部４６ａに係合する状態から、突起４０の側面と規制面４８とが衝当される状態までの角度範囲において、サンギヤ３０はアウターギヤ４２に対して回転可能である。この角度範囲が遊びに相当する。なお、サンギヤ３０を他方向へ回転する場合も同様に遊びを有する。かかる構成によれば、回転阻止された操作ノブ１２に大きな力がかかっても、各構成部材に破損を生じることなく操作ノブ１２の回転を確実に制止できるので、信頼性の高い回転入力装置１０を提供することができる。

ここで、凹カム部４４、プランジャ３６及び圧縮コイルばね３８は、復帰手段を構成しており、アウターギヤ４２（第２回転体）及びサンギヤ３０(第１回転体)間に介設されている。アウターギヤ４２が回転制止されていないときには、プランジャ３６が凹カム部４４の谷部４６ａに係止されており、サンギヤ３０とアウターギヤ４２とが仮固定されている。したがって、操作ノブ１２を回転させると、サンギヤ３０とアウターギヤ４２とが一体的に回転される。

また、アウターギヤ４２が回転制止されているときには、操作ノブ１２をアウターギヤ４２が回転制止されるまで回転した方向に回転させることによって、アウターギヤ４２に対してサンギヤ３０が所定位置から他の位置へと回転され、プランジャ３６の先端がカム面４６の谷部４６ａから規制面４８へ向けて傾斜面４６ｂを上るように移動して、操作ノブ１２への回転力に対して抗力（壁感触となる力）を生じる。その際、プラネタリギヤ２８が自公転され、プラネタリキャリア１４に対してサンギヤ３０が増速回転される。その後、操作ノブ１２への力を除くか、又は、操作ノブ１２を逆方向に回転させると、アウターギヤ４２に対してサンギヤ３０が他の位置から所定位置へと戻されつつ操作ノブ１２を元の位置に戻すと共に、プラネタリギヤ２８が自公転され、プラネタリキャリア１４に対してサンギヤ３０が増速回転される。ここで抗力は、プランジャ３６の先端がカム面４６の谷部４６ａから規制面４８へと移動するとき圧縮される圧縮コイルばね３８の弾発力によって生じる。一方、操作ノブ１２を元の位置へと戻す力は、圧縮状態の圧縮コイルばね３８が伸長しようとして傾斜面４６ｂを付勢する力によって生じる。

図４に示すように、アウターギヤ４２は、プラネタリキャリア１４とアーマチュア５２との間に介設される。また、アウターギヤ４２は、その外周部から図中上方へ延設された３つの係合突起５０を有する。各係合突起５０の先端には径方向内方に突出する爪部５０ａが形成され、それら爪部５０ａが、円板部１８（プラネタリキャリア１４）の上面に形成された切欠１８ａにそれぞれ係合される。

上述の遊びを確保するために、切欠１８ａの周方向の幅は、係合突起５０の爪部５０ａの幅よりも広く形成されている。したがって、アウターギヤ４２とプラネタリキャリア１４とは、遊びの少なくとも２倍に応じた角度範囲で相対的に回転可能である。

アウターギヤ４２は、アウターギヤ４２からアーマチュア５２（摩擦板）に向けて突設された連結突起５４が、アーマチュア５２に形成された連結孔５６に挿入されており、図６に示すように、ネジ５９によってアーマチュア５２に螺着されている。かかる構成により、アウターギヤ４２は、軸方向へは移動せずに周方向においてのみアーマチュア５２と一体的に回転する。したがって、アウターギヤ４２は、アーマチュア５２がソレノイドユニット５８によって吸引されると、軸方向に変位せずに回転停止される。

電磁ブレーキ装置１００において、ソレノイドユニット５８のコイル６４に電流を流すと、アーマチュア５２は、コイル６４に生じる磁力によってヨークコア６０に吸引されて、磁力に応じた接触圧にてヨークコア６０（外側ヨーク部６０ｄの端面）に当接する。この状態で操作ノブ１２を回転させると、その接触圧によって、アーマチュア５２とヨークコア６０との間に生じる摩擦力、すなわち、アウターギヤ４２の回転を制止する力が生じる。

サンギヤ３０の軸孔３０ｂに固設された回転軸６６は、図４に示すように、ヨークコア６０の回転軸孔部６０ｂとハウジング６８を構成する上ケース７０の中心孔とを貫通して、その先端がハウジング６８内に存する。このように回転軸６６を構成することによって、後述する回転検出手段（磁石７６・磁気センサ７８）を適宜設定でき、配置の自由度を高めることができる。

回転軸６６の先端に螺子７５で固設されたバックヨーク７４には、磁石７６が固定されている。なおバックヨーク７４や磁石７６は、ハウジング６８の内部に収容されている。

下ケース７２に取り付けた回路基板８０上には、磁石７６と対向するように、磁気センサ７８（例えばＧＭＲセンサ）が設置されている。磁気センサ７８は、回路基板８０に取り付けたコネクタ８２を介して、回転軸６６の回転に応じた信号を外部に出力する。ここで、磁石７６、及び、磁気センサ７８が回転検出手段を構成している。

なお、上ケース７０には、図２に示すように、２つの固定用突起８４が外方に突設されている。これら固定用突起８４を利用して、ハウジング６８は、インストルメントパネルやセンターコンソール等に固定される。

図７は、回転入力装置１０の回路構成を説明するための概略的なブロック図である。
図７に示すように回転入力装置１０は、回転入力装置１０の動作を制御する制御手段としての制御部８６を有する。制御部８６は、例えばＭＣＵ（マイクロコンピュータ）によって構成され、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリ等を有する。
制御部８６は、磁気センサ７８（回転検出手段）と、カーエアコンのメインコントローラ８８と、コイル６４（制動手段）に電流を流す電源部９０とに接続され、磁気センサ７８の出力に基づいてカーエアコンのメインコントローラ８８を制御する。

制御部８６は、例えば、コイル６４に電流が流されてアーマチュア５２とともにアウターギヤ４２が回転制止されているときに、磁気センサ７８の出力に基づいて操作ノブ１２の回転方向が逆転したと判断すると、コイル６４に供給される電流を停止するように制御して、ソレノイドユニット５８の駆動を解除する。なお、操作ノブ１２が操作範囲を越えていない場合には、制御部８６はコイル６４に電流を供給しない。

本実施形態における電磁ブレーキ装置１００の構成によれば、ヨークコア６０内部に軸受等を配置する必要がなく、電磁ブレーキ装置１００全体を径方向に小型化でき、製造コストの低下を実現することができる。

また、上述した電磁ブレーキ装置を用いた力覚付与型回転入力装置１０の構成によれば、アウターギヤ４２が回転阻止された状態において、操作者が、操作ノブ１２を所定位置から他の位置へと回転すると、操作ノブ１２に抗力（壁感触）が付与されつつ、操作ノブ１２とプラネタリキャリア１４とが一体的に回転されてプラネタリギヤ２８が自公転され、プラネタリキャリア１４に対して回転軸６６がプラネタリキャリア１４と同方向に増速回転される。その後、操作ノブ１２への力を除くか又は操作ノブ１２を逆方向に回転すると、操作ノブ１２が他の位置から所定位置へと戻されつつ、操作ノブ１２とプラネタリキャリア１４とが一体的に逆方向に回転されてプラネタリギヤ２８が自公転され、プラネタリキャリア１４に対して回転軸６６がプラネタリキャリア１４と同方向に増速回転される。このように、プラネタリキャリア１４に対して回転軸６６が増速回転されるので、操作範囲を越えて回転する操作ノブ１２を逆方向に回転する角度がたとえ小さくても、回転軸６６の回転角度及び回転方向の変化を回転検出手段によって確実に検出できる。

本発明は、上述した一実施形態に限定されることはなく、上述した一実施形態に適宜変更を加えた形態も含む。
例えば、上述した一実施形態では、ハウジング６８の支持部７０ａがヨークコア６０（内側ヨーク部６０ｃ）内部に設置されているが、ハウジング６８内に支持部７０ａが設置されていてもよい。

一実施形態では、突設軸部６１に傾斜面６１ａを形成しているが、ヨークコア６０の形状やアーマチュア５２の形状により、内側ヨーク部６０ｃとアーマチュア５２との近接箇所に磁束の集中が生じにくい場合は、突設軸部６１に傾斜面６１ａを設けなくてもよい。

また上述した一実施形態では、回転軸６６の回転角度を検出するためにＧＭＲセンサが用いられていたが、ホールセンサを用いてもよい。また、回転角検出手段として光学式のものを用いてもよい。
上述した一実施形態では、規制面４８がアウターギヤ４２に設けられ、突起４０がサンギヤ３０に設けられていたけれども、これらの配置関係は逆であってもよい。

なお、本実施形態における電磁ブレーキ装置１００の構成として、回転軸６６とアウターギヤ４２(被回転体)との間に遊星歯車機構を介設させた構成(図４)について説明したが、遊星歯車機構を用いない構成、すなわち、アーマチュアと一体的に回転する被回転体と操作ノブとが、プラネタリギヤを介さずに、直接または間接的に連結された構成であってもよい。図８は、図４に示す回転入力装置１０の変形例の要部を示す縦断面図であり、変形例に示すように、例えば、回転軸６６を同心に保持する回転軸保持部９０に形成された凹状部９０ａに、操作ノブ１２に連結された連結基部９１から下方に突設した下方突設部９１ａを挿入した構成であってもよい。ここで被回転体としての外側回転基部９２は、プランジャ３６に当接するカム面４４を有しており、また、図示されていないが、アーマチュア５２と一体回転するように連結されている。なお図８において、図４に示す部材と共通する部材については、主たる部材を除いて省略するとともに、その説明についても省略している。

最後に、本発明はカーエアコンシステムのための回転入力装置に好適であるが、これ以外の機器、例えば、カーオーディオシステムやカーナビゲーションシステム等の車載機器にも好適であり、また、パーソナルコンピュータ等にも適用可能であることは勿論である。

１０ 力覚付与型の回転入力装置
１２ 操作ノブ（回転操作部）
１４ プラネタリキャリア（遊星歯車支持体）
２２ 歯車軸部
２２ａ カット面
２８ プラネタリギヤ
３０ サンギヤ（第１回転体：回転基板）
３０ａ 外歯列
３６ プランジャ
３８ 圧縮コイルばね
４０ 突起
４２ アウターギヤ（第２回転体）
４２ａ 内歯列
４４ 凹カム部
４６ カム面
４６ａ 谷部
４６ｂ 傾斜面
４８ 規制面
５２ アーマチュア（摩擦板）
５２ａ 挿通孔部（第２孔部）
５８ ソレノイドユニット
６０ ヨークコア（ヨーク）
６０ａ 凹溝
６０ｂ 回転軸孔部（第１孔部）
６０ｃ 内側ヨーク部（内筒部）
６０ｄ 外側ヨーク部（外筒部）
６１ 突設軸部
６１ａ 傾斜面
６１ｃ 凹部
６４ コイル（コイル部）
６６ 回転軸（第１回転体）
６８ ハウジング
７０ａ 支持部
７４ 磁石（回転検出手段）
７６ バックヨーク
７８ 磁気センサ（回転検出手段）
８６ 制御部（制御手段）

Claims (6)

1. 回転軸と、
   該回転軸に直接又は他の部材を介して取り付けられて、該回転軸の軸心と同心に回転される被回転体と、
   前記回転軸が挿通される第１孔部を有したリング状のヨークと、
   該ヨークに形成された、前記第１孔部と同心でリング状をなす凹溝、該凹溝の径方向内側に形成される内筒部、及び径方向外側に形成される外筒部と、
   前記凹溝に収納されたコイル部と、
   前記回転軸を挿通する第２孔部を中央に有して、前記被回転体と前記ヨークとの間に配置された状態で前記被回転体に連結される摩擦板と、
   前記ヨークを固定する固定部材とを備え、
   前記内筒部は、前記摩擦板に向けて突設されて前記第２孔部に回転可能に挿入される突設軸部を有し、
   該突設軸部は、前記第１孔部と同心の外壁面を有しており、
   前記固定部材は、前記回転軸を回転可能に支持する支持部を有し、
   該支持部は、前記ヨークに固定された状態において、前記第１孔部と同心の内壁面を有し、該内壁面によって前記回転軸を支持することを特徴とする電磁ブレーキ装置。
2. 前記外筒部の端面と前記摩擦板とは、互いに接触されており、
   前記内筒部の端面と前記摩擦板は、互いに非接触状態に維持されるのに必要な距離が設定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. 前記突設軸部は、先端にかけて先細形状となる傾斜面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁ブレーキ装置。
4. 前記内筒部の前記突設軸部の根元から前記凹溝に至るまでの平坦部に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁ブレーキ装置。
5. 前記支持部は、前記摩擦板に向けて前記固定部材から突設され、前記ヨークには、前記摩擦板と対向する面と反対側の面に、前記支持部が嵌入される第３孔部が前記第1孔部と連設されて形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電磁ブレーキ装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁ブレーキ装置を備えたことを特徴とする力覚付与型回転入力装置。

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