JP6018510B2

JP6018510B2 - 制動装置

Info

Publication number: JP6018510B2
Application number: JP2013010870A
Authority: JP
Inventors: 正明瀧井; 志村　良太; 良太志村; 山田　大輔; 大輔山田
Original assignee: Somic Ishikawa KK
Current assignee: Somic Ishikawa KK
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2033-01-24
Also published as: JP2014142016A

Description

本発明は、磁気粘性流体を用いた制動装置に関する。

従来、可動体と、非可動体と、両者の間に充填される磁気粘性流体と、磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるコイルとを備えた制動装置が知られている。この種の制動装置は、コイルに電流を流すことによって発生する磁場を磁気粘性流体に印加し、それにより磁気粘性流体の剪断応力が増加することを利用して、可動体の回転速度を減速させたり、その回転を停止させたりするものである。この種の制動装置は、制動時に熱を発するが、その熱の温度が異常に上昇すると、異常過熱による部品の変形や磁気粘性流体の機能低下等の様々な不具合が生じていた。

特許第４６９５８３５号公報

本発明が解決しようとする課題は、異常過熱による不具合を未然に防止し得る制動装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は、可動体を有し、該可動体の回転運動を磁気粘性流体の剪断応力を利用して制動させ得る制動装置において、前記磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるためのコイルと、前記磁気粘性流体と接する周面を有し、前記コイルを保持する保持部材と、該保持部材と前記コイルとの間に介在するように配置される温度センサと、前記コイルに接続されるリード線と前記温度センサのケーブルの両方を外部に引き出すための１つの引出口とを有する制動装置を提供する。

本発明の制動装置は、磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるためのコイルと、該コイルを保持する保持部材と、該保持部材と前記コイルとの間に介在するように配置される温度センサとを備えている。従って、温度センサによって、コイル及び保持部材の温度を測定し得る。その上、本発明の制動装置は、保持部材が、磁気粘性流体と接する周面を有するので、制動時において可動体と磁気粘性流体との間に生じる熱が保持部材に直接伝わるようになっている。従って、本発明の制動装置によれば、制動時に発生する熱の温度を的確に検出することが可能で、それにより、異常過熱による不具合を未然に防止することが可能になる。

図１は、本発明の実施例に係る制動装置の斜視図である。図２は、本発明の実施例に係る制動装置の断面図である。図３は、本発明の実施例に係る制動装置の分解斜視図である。図４は、温度センサの出力を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明するが、本発明の技術的範囲は以下の説明の内容に限定されるものではない。

本発明の実施例に係る制動装置は、ハウジング１０、可動体２０、第１の内壁３０、第２の内壁４０、コイル５０、磁気粘性流体６０及び温度センサ７０を有して構成されている。

ハウジング１０は、本体１１と蓋１２とを有して構成されている（図１、図２及び図３参照）。本体１１は、非磁性材料から成り、筒状の周壁１１ａと、周壁１１ａの一端側を塞ぐ円盤状の端壁１１ｂと、端壁１１ｂから外側に張り出したフランジ１１ｃとを有して構成されている（図１、図２及び図３参照）。端壁１１ｂには、第１の穴１１ｄ及び第２の穴１１ｅが形成されている（図１及び図２参照）。第１の穴１１ｄは、端壁１１ｂの中央において、端壁１１ｂを貫通するように形成されている（図１及び図２参照）。第２の穴１１ｅは、端壁１１ｂの所定位置において、端壁１１ｂを貫通するように形成されている（図１及び図２参照）。フランジ１１ｃには、固定具が挿通される穴１１ｆが形成されている（図１、図２及び図３参照）。蓋１２は、非磁性材料から成り、本体１１の周壁１１ａに取り付けられる（図２参照）。

可動体２０は、回転軸２１、ロータ２２及び連結部２３を有して構成されている（図２及び図３参照）。回転軸２１は、非磁性材料から成り、制御対象物（図示せず）が結合するための穴２１ａを有している（図２及び図３参照）。連結部２３は、非磁性材料から成り、回転軸２１と一体に形成されている（図２及び図３参照）。連結部２３は、回転軸２１とロータ２２の間にあって、両者を連結する役割を果たしている。ロータ２２は、軟磁性材料から成り、筒状の本体２２ａと、本体２２ａの端部から内側に突出した端壁２２ｂとを有して構成されている（図２及び図３参照）。ロータ２２は、端壁２２ｂを連結部２３に接着することによって回転軸２１と一緒に回転するように構成されている（図２参照）。

第１の内壁３０は、本発明の「保持部材」に相当する部品である。第１の内壁３０は、軟磁性材料から成り、回転軸２１が挿通される穴３１ａを有する筒部３１と、筒部３１の両側からそれぞれ外側に張り出したフランジ部３２，３３とを有して構成されている（図２及び図３参照）。フランジ部３２，３３の外周面は、本発明の「磁気粘性流体と接する周面」に相当する（図２参照）。第１の内壁３０は、ハウジング１０の本体１１を構成する端壁１１ｂに接着されている（図２参照）。

第２の内壁４０は、軟磁性材料から成る筒状体である。第２の内壁４０は、その外周面がハウジング１０の本体１１を構成する周壁１１の内周面に接する程の外径を有し、また、その内周面が、第１の内壁３０の外周面（フランジ部３２，３３の外周面）との間に所定の空間を形成する程の内径を有している（図２参照）。

コイル５０は、第１の内壁３０の筒部３１に巻き付けられ、第１の内壁３０によって保持されている（図２参照）。コイル５０には、コイル５０に電流を流すためのリード線５１が接続されている（図１、図２及び図３参照）。

磁気粘性流体６０は、第１の内壁３０と第２の内壁４０との間に形成される空間（室８０）に充填されている（図２参照）。磁気粘性流体６０は、合成油等の流体中に強磁性粒子を分散させた懸濁液であり、無磁場の状態では液状であるが、磁場を印加すると分散していた粒子が互いに連結して架橋構造を形成し、磁場強度に応じて剪断応力が増加する性質を有するものである。磁気粘性流体６０が充填される室８０には、ロータ２２が配置される（図２参照）。磁気粘性流体６０の漏洩を防止するために、蓋１２と回転軸２１との間及び第１の内壁３０と回転軸２１との間にＯリング９１，９２が配置されている（図２参照）

温度センサ７０は、第１の内壁３０（第１の内壁３０の筒部３１）とコイル５０との間に介在するように配置されている（図２参照）。温度センサ７０のケーブル７１は、端壁１１ｂに形成された穴１１ｅを通って外部に引き出されている（図１及び図２参照）。リード線５１とケーブル７１は、異なる引出口から外部に引き出されても良いが、その場合、配線のまとまりが悪くなるという問題が生じる。本実施例では、温度センサ７０が、第１の内壁３０とコイル５０との間に介在するように配置されていることから、リード線５１とケーブル７１の両方を１つの引出口（穴１１ｅ）から外部に引き出すことが可能になり、配線をひとまとめにできるという利点がある。

上記のように構成される制動装置によれば、コイル５０に電流を流さないときは、室８０内が無磁場の状態となる。従って、ロータ２２に作用する磁気粘性流体６０の剪断応力は小さいので、可動体２０は実質的抵抗を受けることなく回転し得る。

一方、コイル５０に電流を流したときは、コイル５０の周囲に磁場が発生し、第１の内壁３０、ロータ２２及び第２の内壁４０が磁化する。また、その磁場が磁気粘性流体６０に印加され、ロータ２２に作用する磁気粘性流体６０の剪断応力が増大する。それにより、可動体２０の回転運動に抵抗が付与され、可動体２０の回転速度が減速し、或いは可動体２０の回転が停止する。ここで、本実施例では、ロータ２２の厚さを薄く（外径と内径との差を小さく）することによって、第１の内壁３０及びロータ２２だけでなく、第２の内壁４０も磁路を構成するように構成されている。従って、本実施例の制動装置は、ロータ２２の内周面のみならず、ロータ２２の外周面にも磁気粘性流体６０の剪断応力が作用するので、ロータ２２の内周面にのみ磁気粘性流体６０の剪断応力が作用する構成よりも大きな制動力を発生させることができる。

制動時においてロータ２２と磁気粘性流体６０との間に発生する熱は、コイル５０の表面からコイル５０の全体に伝わるとともに、磁気粘性流体６０と接する第１の内壁３０のフランジ部３２，３３の外周面から第１の内壁３０の全体に伝わって、コイル５０及び第１の内壁３０を加温する。コイル５０及び第１の内壁３０の温度は、制動時に発生する熱の温度として温度センサ７０によって測定される。図４は、温度センサ７０の出力を示すグラフである。このグラフに示されるように、温度が上昇するに従って温度センサ７０から出力される電圧が大きくなるので、この電圧値を温度に換算することができる。温度センサ７０を用いて制動時に発生する熱の温度を監視することによって、異常過熱を検出することができる。従って、本実施例の制動装置によれば、異常過熱による不具合を未然に防止することが可能になる。

また、本実施例の制動装置によれば、温度センサ７０が、第１の内壁３０だけでなく、コイル５０にも接するように配置されているため、温度センサ７０によってコイル５０の温度を測定し、それにより、過電流によるコイル５０の異常過熱も検出し得る。

１０ハウジング
１１ハウジングの本体
１１ａ周壁
１１ｂ端壁
１１ｃフランジ
１１ｄ第１の穴
１１ｅ第２の穴
１１ｆ穴
１２蓋
２０可動体
２１回転軸
２１ａ穴
２２ロータ
２２ａロータの本体
２２ｂ端壁
２３連結部
３０第１の内壁（保持部材）
３１筒部
３１ａ穴
３２，３３フランジ部
４０第２の内壁
５０コイル
５１リード線
６０磁気粘性流体
７０温度センサ
８０室
９１，９２Ｏリング

Claims

可動体を有し、該可動体の回転運動を磁気粘性流体の剪断応力を利用して制動させ得る制動装置において、前記磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるためのコイルと、前記磁気粘性流体と接する周面を有し、前記コイルを保持する保持部材と、該保持部材と前記コイルとの間に介在するように配置される温度センサと、前記コイルに接続されるリード線と前記温度センサのケーブルの両方を外部に引き出すための１つの引出口とを有する制動装置。