JP6194204B2 - 電磁ドラムブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、エレベータの巻上機などに用いられる電磁ドラムブレーキに関するものである。

エレベータの巻上機は、回転するドラムを制動し、回転することができない状態に保持するために、電磁ドラムブレーキを備えている。従来のこの種の電磁ドラムブレーキは、電磁コイルが収容されたフィールドコアと、このフィールドコアにガイド部材を介して接離可能に保持されたアーマチュアと、このアーマチュアをフィールドコアとは反対側に付勢する制動ばねなどを備えている。

フィールドコアは、巻上機の外側部分にボルトによって固定されている。ガイド部材は、アーマチュアの移動方向をアーマチュアがフィールドコアに対して進退する方向に規制している。アーマチュアにおけるフィールドコアとは反対側には、ブレーキパッドが取付けられている。このアーマチュアは、電磁コイルに通電されている状態で制動ばねのばね力に抗してフィールドコアに磁気によって吸着される。この状態においては、ブレーキパッドがドラムから離れ、制動、保持力が解除される。電磁コイルへの通電が絶たれると、アーマチュアが制動ばねのばね力でフィールドコアから離され、ブレーキパッドがドラムに押し付けられてブレーキ力が発生する。

ブレーキパッドは、ドラムに押し付けられることによって、摩擦によりドラムの回転方向に押される。ここでは、このようなブレーキパッドをドラムの回転方向に押す力を単に接線力という。ブレーキパッドが接線力を受けると、アーマチュア用のガイド部材や、フィールドコア固定用のボルトに大きな剪断力が作用する。これらの部材は、大きな剪断力に耐えうる剛性を有するものが用いられている。すなわち、これらの部材は、他の種類のブレーキに用いられているものと比べると、太く、強固なもの、言い換えれば大型のものが用いられている。このため、従来の巻上機用の電磁ドラムブレーキは、他の種類のブレーキと比べて大型なものであった。

電磁ドラムブレーキが制動時に剪断力を受けるという不具合を解消した電磁ドラムブレーキとしては、例えば特許文献１に記載されているものがある。この特許文献１に開示されている電磁ドラムブレーキのブレーキパッドは、ドラムの回転方向にスライド可能に構成されている。このブレーキパッドの側方には、接線力で押されたブレーキパッドの移動を規制する壁が設けられている。このため、この壁が接線力を受けるから、電磁ドラムブレーキのアーマチュアやフィールドコアに剪断力が作用することを防ぐことができる。

特許第５２１６７９７号公報

特許文献１に開示された電磁ドラムブレーキでは、アーマチュアがフィールドコアに磁気によって吸着されている非制動状態でブレーキパッドをアーマチュアに対して固定することができないという問題があった。アーマチュアがフィールドコアに吸着されている非制動状態は、巻上機が運転可能な状態である。巻上機が運転されるときは、振動がブレーキパッドにも伝達される。

このため、ブレーキパッドがアーマチュアに対して僅かでも動くことが可能であると、巻上機の運転時に振動し、接線力を受ける壁や、ドラムなどに不必要に接触するおそれがある。ブレーキパッドが振動しながら上述した壁に当たると、騒音が生じる。また、回転しているドラムにブレーキパッドが接触すると、ブレーキパッドの摩耗が促進されてしまうし、摩擦によって発熱するおそれもある。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、アーマチュアがフィールドコアに磁気によって吸着されている非制動状態でブレーキパッドの移動が規制されるとともに、制動時にアーマチュア用ガイド部材やフィールドコア固定用ボルトに剪断力が作用することがない電磁ドラムブレーキを提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る電磁ドラムブレーキは、被制動部材としての円筒状のドラムの近傍に位置する支持部材に固定されたフィールドコアと、前記フィールドコアに収容された電磁コイルと、前記フィールドコアにガイド部材によって保持された状態で前記フィールドコアと前記ドラムとの間に位置付けられ、前記電磁コイルが通電されることにより前記フィールドコアに磁気によって吸着されるアーマチュアと、前記フィールドコアと前記アーマチュアとの間に設けられ、前記アーマチュアを前記ドラムに向けて付勢する制動ばねと、前記アーマチュアと前記ドラムとの間に前記ドラムの回転方向へ移動自在に配設され、前記支持部材に形成された開口部に挿入されて前記ドラムの外周面と対向するブレーキパッドと、前記ブレーキパッドが前記ドラムに押し付けられて摩擦により前記ドラムの回転方向に押されるときの前記ブレーキパッドの移動方向を規制する構造と、前記ブレーキパッドに固定され、前記ブレーキパッドを磁気吸着力によって前記アーマチュアに接触状態で保持させる永久磁石とを備え、前記ブレーキパッドは、前記電磁コイルへの通電が絶たれた状態で前記ドラムの外周面に前記制動ばねのばね力で押し付けられ、前記開口部の内壁によって移動が規制されるまで前記永久磁石の磁気吸着力に抗して前記ドラムとの摩擦によりドラムの回転方向に移動するものであり、前記ブレーキパッドにおける前記アーマチュアと対向する端部には、アーマチュアに向けて開口する凹部が形成され、前記永久磁石は、前記凹部の中に収容されて固定されているものである。

本発明は、前記発明において、前記ブレーキパッドの両側部には、前記ブレーキパッドが前記ドラムの回転方向に押されるときの前記ブレーキパッドの移動方向に延びる凹溝が形成され、前記アーマチュアには、前記凹溝に一部が挿入される板部材が固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、ブレーキパッドがアーマチュアに永久磁石の磁気吸着力によって吸着される。このため、電磁コイルが通電されてアーマチュアがフィールドコアに磁気によって吸着されている状態で、ブレーキパッドがアーマチュアに固定される。したがって、本発明による電磁ドラムブレーキにおいては、非制動状態で回転するドラムにブレーキパッドが接触して摩耗したり発熱することがないとともに、支持部材との接触により騒音が生じることもない。

この電磁ドラムブレーキにおいて、電磁コイルへの通電が絶たれ、アーマチュアが制動ばねのばね力で押されてフィールドコアから離間すると、ブレーキパッドがドラムに接触する。このブレーキパッドは、ドラムとの摩擦によりドラムの回転方向に押され、アーマチュアに対して移動する。そして、このブレーキパッドは、支持部材に接触することにより移動が規制される。

このため、ブレーキパッドをドラムの回転方向に押す力が支持部材によって受けられるから、アーマチュアを保持するガイド部材や、フィールドコアを支持部材に固定するボルトに剪断力が作用することはない。
したがって、本発明によれば、非制動状態でブレーキパッドが不必要にドラムに接触したり騒音が生じることがなく、しかも、制動時に剪断力が伝達されることがなく小型化が可能な電磁ドラムブレーキを提供することができる。

本発明に係る電磁ドラムブレーキの正面図である。図１は、電磁ドラムブレーキが巻上機の壁部材に取付けられている状態で描いてある。 本発明に係る電磁ドラムブレーキの断面図である。 図２におけるIII−III線断面図である。 非制動状態にある電磁ドラムブレーキの正面図である。 電磁コイルの通電が絶たれたときの電磁ドラムブレーキの正面図である。 ブレーキパッドの移動が壁部材によって規制されたときの電磁ドラムブレーキの正面図である。 制動時の電磁ドラムブレーキの要部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明に係る電磁ドラムブレーキの一実施の形態を図１〜図７によって詳細に説明する。
図１に示す電磁ドラムブレーキ１は、エレベータ用巻上機２に取付けられている。この巻上機２は、被制動部材としての円筒状のドラム３と、このドラム３の近傍に位置する壁部材４とを備えている。ドラム３は、図１の紙面と直交する方向を軸線方向として図１において時計方向に回転する。壁部材４は、ドラム３の外周面と対向する位置に設けられている。この実施の形態においては、この壁部材４によって、請求項１記載の発明でいう「支持部材」が構成されている。

電磁ドラムブレーキ１は、ドラム３を径方向の一方と他方とから挟む位置に配置されている。これらの電磁ドラムブレーキ１は、図２に示すように、それぞれ壁部材４に固定用ボルト５によって固定されている。なお、図２は、ドラム３を省略して描いてある。壁部材４における電磁ドラムブレーキ１が取付けられる部分には、ドラム３の外周面が露出する開口部６が形成されている。電磁ドラムブレーキ１は、この開口部６に後述するブレーキパッド７が挿入される状態で壁部材４に取付けられている。

電磁ドラムブレーキ１は、図２および図３に示すように、壁部材４に固定用ボルト５によって固定されたフィールドコア１１と、このフィールドコア１１と壁部材４との間に位置するアーマチュア１２とを備えている。フィールドコア１１は、ドラム３の回転方向に長い角柱状に形成されている。アーマチュア１２は、ドラム３の回転方向に長い長方形の板によって形成されている。

固定用ボルト５は、フィールドコア１１の四隅部分と、アーマチュア１２の四隅部分とを貫通し、壁部材４にねじ込まれている。すなわち、この電磁ドラムブレーキ１は、４本の固定用ボルト５によって壁部材４に固定されている。各固定用ボルト５におけるフィールドコア１１から突出した部分は、円筒状のカラー１３に挿通されている。このカラー１３は、アーマチュア１２に形成された貫通孔１４に挿入されており、フィールドコア１１と壁部材４との間に挟まれている。カラー１３の外周面とアーマチュア１２（貫通孔１４の孔壁面）との間には、予め定めた隙間ｄが形成されている。この実施の形態においては、固定用ボルト５とカラー１３とによって、請求項１記載の発明でいう「ガイド部材」が構成されている。

フィールドコア１１は、電磁コイル１５と複数の制動ばね１６とを備えている。電磁コイル１５は、通電されることによりフィールドコア１１とアーマチュア１２とを通る磁気回路（図示せず）を形成するものである。この電磁コイル１５は、フィールドコア１１に形成された凹部１１ａ（図２参照）に収容され、フィールドコア１１に対して絶縁された状態で固定されている。この凹部１１ａは、アーマチュア１２に向けて開口している。

制動ばね１６は、圧縮コイルばねによって構成されている。この制動ばね１６は、フィールドコア１１とアーマチュア１２との間に設けられ、アーマチュア１２をドラム３に向けて付勢している。また、この制動ばね１６は、４本の固定用ボルト５の近傍を含む複数の位置それぞれ配置されている。上述した電磁コイル１５が通電されることにより、アーマチュア１２が制動ばね１６のばね力に抗してフィールドコア１１に磁気によって吸着される。

アーマチュア１２におけるドラム３と対向する端部には、図３に示すように、後述するブレーキパッド７を取付けるための凹部１７が形成されているとともに、一対の板部材１８が取付けられている。この凹部１７は、ドラム３に向けて開口するとともにアーマチュア１２の長手方向（図３の紙面と直交する方向）に延びている。この凹部１７の断面形状は、ブレーキパッド７が移動自在に嵌合する形状に形成されている。

板部材１８は、電磁ドラムブレーキ１が巻上機２に組み付けられる以前にブレーキパッド７がアーマチュア１２から脱落することを防ぐためのものである。この板部材１８は、アーマチュア１２の長手方向に長く形成されており、凹部１７の両側に配置されている。この板部材１８は、ブレーキパッド７の両側部に形成された凹溝１９に一部が挿入される状態でアーマチュア１２に重ねられ、取付用ボルト２０によってアーマチュア１２に固定されている。ブレーキパッド７の凹溝１９の溝幅は、板部材１８の厚みより充分に広く形成されている。

ブレーキパッド７は、アーマチュア１２とドラム３との間に位置付けられ、壁部材４の開口部６に挿入されてドラム３の外周面と対向している。このブレーキパッド７は、ドラム３の回転方向に長い角柱状に形成されている。この実施の形態によるブレーキパッド７は、図２に示すように、壁部材４に形成された開口部６の内壁６ａから微小なクリアランスＤだけ離間している。
このブレーキパッド７におけるアーマチュア１２と対向する一側部には、図３に示すように、永久磁石２１が設けられている。この永久磁石２１は、ブレーキパッド７をアーマチュア１２に密着させるためのもので、円柱状に形成されている。この実施の形態による永久磁石２１は、図２に示すように、ブレーキパッド７の長手方向の中央に設けられ、ブレーキパッド７の凹部２２内に収容されて固定されている。

凹部２２は、アーマチュア１２に向けて開口する凹陥部２２ａと、この凹陥部２２ａの開口縁から凹陥部２２ａ内に向けて突出する突条２２ｂ（カシメ片）とによって形成されている。凹陥部２２ａは、永久磁石２１が嵌合する形状に形成されている。
このように永久磁石２１を内蔵したブレーキパッド７は、アーマチュア１２に永久磁石２１の磁気吸着力によって密着する状態で保持される。

このブレーキパッド７におけるドラム３と対向する他側部には、摩擦部材２３が固着されている。この摩擦部材２３は、回転するドラム３に接触することにより摩擦抵抗が生じるものである。この摩擦部材２３におけるドラム３と対向する摩擦面２３ａは、ドラム３の外周面に倣う凹曲面状に形成されている。

このように構成された電磁ドラムブレーキ１は、電磁コイル１５に通電されることによって非制動状態になる。すなわち、この非制動状態においては、図４に示すように、アーマチュア１２が制動ばね１６のばね力に抗してフィールドコア１１に磁気によって吸着される。このとき、アーマチュア１２には、ブレーキパッド７が永久磁石２１の磁気吸着力によって吸着されている。このため、ブレーキパッド７は、電磁コイル１５が通電された非制動状態において、ドラム３から離間し、アーマチュア１２に密着した状態で保持される。このようにブレーキパッド７がドラム３から離間することにより、ドラム３が回転可能になる。

このため、この電磁ドラムブレーキ１においては、非制動状態で回転するドラム３にブレーキパッド７の摩擦部材２３が接触することはないし、ブレーキパッド７が壁部材４に接触することもない。したがって、ブレーキパッド７の摩擦部材２３がドラム３との接触により摩耗したり発熱することがないし、ブレーキパッド７と壁部材４との接触により騒音が生じることもない。

電磁コイル１５への通電が絶たれると、図５に示すように、アーマチュア１２が制動ばね１６のばね力によってフィールドコア１１から離間し、ブレーキパッド７の摩擦部材２３がドラム３の外周面に押し付けられる。摩擦部材２３が回転中のドラム３に接触すると、ブレーキパッド７が上述した接線力によってドラム３の回転方向に押される。このときアーマチュア１２は、制動ばね１６のばね力でドラム３の回転方向への移動が規制されているので、この接線力が加えられたブレーキパッド７のみが永久磁石２１の磁気吸着力に抗してアーマチュア１２の凹部１７に沿ってドラム３の回転方向に移動する。

ドラム３の回転方向へのブレーキパッド７の移動は、図６および図７に示すように、ブレーキパッド７の長手方向の一端が開口部６の内壁６ａに当たるまで行われる。すなわち、ブレーキパッド７は、アーマチュア１２に接触した状態で、開口部６の内壁６ａによって移動が規制されるまでドラム３との摩擦によりドラム３の回転方向に移動する。
ブレーキパッド７は、壁部材４によってドラム３の回転方向への移動が規制された状態で、制動ばね１６のばね力によってドラム３に押し付けられる。このようにブレーキパッド７がドラム３に接触することにより、ドラム３の回転が制動される。

この制動状態においては、ブレーキパッド７をドラム３の回転方向に押す接線力が壁部材４によって受けられるから、アーマチュア１２を保持するカラー１３や固定用ボルト５に剪断力が作用することはない。このため、この実施の形態による固定用ボルト５は、上述した剪断力が作用することがないために、制動時に制動ばね１６の反力を受けることが可能な最小限の強度を有するものが用いられている。この固定用ボルト５は、上述した剪断力を受けるボルトと比べると、細く形成することができ、フィールドコア１１やアーマチュア１２の小型化を図ることができるものである。

したがって、この実施の形態によれば、非制動状態でブレーキパッド７が不必要にドラム３に接触したり騒音が生じることがなく、しかも、制動時に剪断力が伝達されることがなく小型化が可能な電磁ドラムブレーキを提供することができる。

この実施の形態において、ブレーキパッド７におけるアーマチュア１２と対向する端部には、アーマチュア１２に向けて開口する凹部２２が形成されている。永久磁石２１は、この凹部２２の中に収容されて固定されている。
このため、永久磁石２１がブレーキパッド７に収容されるから、永久磁石２１の磁束は、アーマチュア１２におけるブレーキパッド７側の表面近傍を通るようになる。

すなわち、電磁コイル１５の磁束が永久磁石２１の磁束によって干渉され難いから、アーマチュア１２がフィールドコア１１に磁気によって強固に吸着され、かつブレーキパッド７がアーマチュア１２に磁気によって強固に吸着される。
したがって、この実施の形態によれば、２種類の磁力部材（電磁コイル１５と永久磁石２１）を備えているにもかかわらず、動作の信頼性が高い電磁ドラムブレーキを提供することができる。

この実施の形態によるアーマチュア１２には、ブレーキパッド７の移動方向を規制する凹部１７が形成されている。しかし、ブレーキパッド７の移動方向を規制するためには、アーマチュア１２に凹部１７を設ける代わりに、アーマチュア１２から突出する板状の案内部材（図示せず）を設けることができる。この案内部材は、ブレーキパッド７を両側から挟む位置に設けることが望ましい。

１…電磁ドラムブレーキ、３…ドラム、４…壁部材（支持部材）、５…固定用ボルト、６…開口部、７…ブレーキパッド、１１…フィールドコア、１２…アーマチュア、１３…カラー、１５…電磁コイル、１６…制動ばね、２１…永久磁石、２２…凹部、ｄ…隙間。

Claims (2)

1. 被制動部材としての円筒状のドラムの近傍に位置する支持部材に固定されたフィールドコアと、
   前記フィールドコアに収容された電磁コイルと、
   前記フィールドコアにガイド部材によって保持された状態で前記フィールドコアと前記ドラムとの間に位置付けられ、前記電磁コイルが通電されることにより前記フィールドコアに磁気によって吸着されるアーマチュアと、
   前記フィールドコアと前記アーマチュアとの間に設けられ、前記アーマチュアを前記ドラムに向けて付勢する制動ばねと、
   前記アーマチュアと前記ドラムとの間に前記ドラムの回転方向へ移動自在に配設され、前記支持部材に形成された開口部に挿入されて前記ドラムの外周面と対向するブレーキパッドと、
   前記ブレーキパッドが前記ドラムに押し付けられて摩擦により前記ドラムの回転方向に押されるときの前記ブレーキパッドの移動方向を規制する構造と、
   前記ブレーキパッドに固定され、前記ブレーキパッドを磁気吸着力によって前記アーマチュアに接触状態で保持させる永久磁石とを備え、
   前記ブレーキパッドは、前記電磁コイルへの通電が絶たれた状態で前記ドラムの外周面に前記制動ばねのばね力で押し付けられ、前記開口部の内壁によって移動が規制されるまで前記永久磁石の磁気吸着力に抗して前記ドラムとの摩擦によりドラムの回転方向に移動するものであり、
   前記ブレーキパッドにおける前記アーマチュアと対向する端部には、アーマチュアに向けて開口する凹部が形成され、
   前記永久磁石は、前記凹部の中に収容されて固定されていることを特徴とする電磁ドラムブレーキ。
2. 請求項１記載の電磁ドラムブレーキにおいて、
   前記ブレーキパッドの両側部には、前記ブレーキパッドが前記ドラムの回転方向に押されるときの前記ブレーキパッドの移動方向に延びる凹溝が形成され、
   前記アーマチュアには、前記凹溝に一部が挿入される板部材が固定されていることを特徴とする電磁ドラムブレーキ。

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