JP6255302B2 - 制動装置 - Google Patents

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Description

本発明は制動装置に関し、より詳細には運動する物体を摩擦を利用して停止又は減速させる装置に関する。
従来、運動する物体を摩擦を利用して停止又は減速させる装置が知られている。例えば、特開2011−012750号公報は、摩擦材を備えた軸受けと、該軸受けに挿通される軸と、該軸を一方向にのみ回転させる一方向クラッチとを備えた制動装置を開示している。この装置は、軸の正転時に、軸と軸受けとの間に摩擦を発生させるものである。しかしながら、軸と軸受けとの間の摩擦は、軸の逆転時にも発生する構成である。そのため、この装置は、一方向クラッチを用いて、軸の逆転を阻止している。この装置によれば、制御対象である物体(以下では、制御対象である物体のことを、単に「物体」という。)が一方向に回転したときだけ、物体の運動を停止又は減速させることができる。以下では、物体が一方向に回転したときにのみ物体の運動を停止又は減速させることができる性能のことを「一方向性」という。
しかしながら、従来の技術では、軸の回転方向を規制するために、一方向クラッチが必要であった。したがって、部品点数が多いので、必然的に組立工数も多くなり、その結果、製造コストが高いという問題があった。また、一方向クラッチに取り付けられる軸の寸法精度が高度であり、また、軸の表面硬さも要求されるため、軸の加工費が高くつくという問題もあった。さらに、一方向クラッチを備えることで装置の大型化を招くという問題もあった。
特開2011−012750号公報
本発明が解決しようとする課題は、ローターの回転方向を規制することなく一方向性を実現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、ハウジングと、該ハウジングの内部に設けられるローターと、該ローターと前記ハウジングとの間に設けられるブレーキシューと、該ブレーキシューと一緒に移動する第1突出部と、前記ローターの回転に伴って移動する第2突出部とを備え、第1突出部が前記ローターの正転時にのみ第2突出部に乗り上げ、それにより前記ブレーキシューと前記ハウジングとの間に、前記ローターの逆転時に発生し得る前記ブレーキシューと前記ハウジングとの間の摩擦よりも大きい摩擦を発生させる制動装置を提供する。
本発明は、第1突出部がローターの正転時にのみ第2突出部に乗り上げ、それによりブレーキシューとハウジングとの間に、前記ローターの逆転時に発生し得る前記ブレーキシューと前記ハウジングとの間の摩擦よりも大きい摩擦を発生させる構成である。したがって、本発明によれば、ローターの回転方向を規制することなく一方向性を実現し得る。また、本発明は、一方向クラッチが不要であるため、一方向クラッチを備えることによる諸問題をすべて解決することができる。
図1は、実施例1に係る制動装置の断面図である。 図2は、図1のA−A部断面図である。 図3は、ローターの平面図である。 図4は、制動装置の動作を説明するための部分断面図である。 図5は、制動装置の動作を説明するための部分断面図である。 図6は、制動装置の動作を説明するための部分断面図である。 図7は、実施例2に係る制動装置の断面図である。 図8は、図7のB−B部断面図である。 図9は、制動装置の動作を説明するための部分断面図である。 図10は、制動装置の動作を説明するための部分断面図である。 図11は、制動装置の動作を説明するための部分断面図である。
以下、本発明の実施例に基づいて本発明の実施形態をさらに具体的に説明するが、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。
図1に示したように、実施例1に係る制動装置は、ハウジング10、ローター20、ブレーキシュー30、第1突出部40及び第2突出部50を備えて構成される。
ハウジング10は、周壁11、底壁12、フランジ13及び蓋14を備えて構成される。周壁11は、図1に示したように、円筒形である。底壁12は、図2に示したように、周壁11の下端側を閉塞するように、周壁11と一体に成形されている。フランジ13は、図2に示したように、周壁11から外へ突き出すように、周壁11と一体に成形されている。蓋14は、図2に示したように、周壁11の上端側を閉塞するように、周壁11に取り付けられている。このハウジング10は、固定して使用される。ハウジング10を固定するためのボルトは、フランジ13に形成された穴13aに挿通される。
ローター20は、図1及び図2に示したように、ハウジング10の内部に設けられている。このローター20は、物体の運動に連動して回転する軸(図示せず。以下では、この軸のことを、単に「物体の軸」という。)に連結されて使用される。ローター20は、物体の軸が結合する穴20aを有する。物体の軸に結合されたローター20は、物体が一方向に運動したときに、ハウジング10内で正転(図1において、時計回り方向に回転)し、物体が逆方向に運動したときに、ハウジング10内で逆転(図1において、反時計回り方向に回転)する。
ローター20は、図3に示したように、第1の溝21及び第2の溝22を備えて構成される。第1の溝21は、ローター20の外周面20bから所定の深さを有する。第2の溝22は、第1の溝21の底面21aから所定の深さを有する。ここにいう「深さ」とは、径方向に沿った長さをいう。第2の溝22の底面22aには、半円形の溝23が形成されている。
ブレーキシュー30は、図1に示したように、ローター20とハウジング10との間に設けられている。ブレーキシュー30は、ゴム又はエラストマーで作られている。ローター20に形成された第1の溝21の中に配置されたブレーキシュー30は、ハウジング10の周壁11の内面11aに接する外面と、第1の溝21の底面21aに接する内面とを有する形状に成形されている。
ブレーキシュー30は、1箇所に設けられていればよい。しかしながら、そのような構成は、ブレーキシュー30の偏摩耗を生じさせるおそれがある。したがって、ブレーキシュー30は、複数箇所に等間隔で配設されることが好ましい。もっとも、ブレーキシュー30が2箇所に等間隔で配設された構成は、ブレーキシュー30が1箇所に設けられた構成よりも偏摩耗が生じ難いが、依然として偏摩耗が生じるおそれがある。したがって、ブレーキシュー30は、少なくとも3箇所に等間隔で配設されることが最も好ましい。本実施例では、図1に示したように、ブレーキシュー30が3箇所に、互いに120°の間隔を置いて配設されている。この構成によれば、ブレーキシュー30の偏摩耗を防止することができる。
第1突出部40は、図1に示したように、ブレーキシュー30と一緒に移動するように設けられている。第1突出部40は、ブレーキシュー30と一体に成形されものであっても良い。しかしながら、第1突出部40が回転不能である場合には、第1突出部40と第2突出部50との間の摩擦によって第1突出部40が摩耗しやすくなる。したがって、第1突出部40は、ブレーキシュー30と別個のものであり、それ自体が回転可能であることが好ましい。
第2突出部50は、図1に示したように、ローター20の回転に伴って移動するように設けられている。第2突出部50は、ローター20と一体に成形されたものであっても良い。しかしながら、第2突出部50が回転不能である場合には、第1突出部40と第2突出部50との間の摩擦によって第2突出部50が摩耗しやすくなる。したがって、第2突出部50は、ローター20と別個のものであり、それ自体が回転可能であることが好ましい。
第1突出部40及び第2突出部50は、回転しやすさ、及び耐摩耗性を考慮して、平行ピン及び鋼球の中から選択されることが好ましい。しかしながら、第1突出部40及び第2突出部50の一方又は両方が鋼球である場合には、互いに接触する面積が小さいので、両方が平行ピンの場合と比較して摩耗が生じやすい。平行ピン同士が接触する場合には、互いに接触する面積が大きいので、摩耗が生じ難い。したがって、第1突出部40及び第2突出部50は、どちらも平行ピンであることが好ましい。
本実施例で採用した第1突出部40は、平行ピンであり、ブレーキシュー30の内面に形成された半円形の溝31に填め込まれている。そして、第1突出部40の、ブレーキシュー30から突出した部分は、図1に示したように、第2の溝22の中に配置されている。本実施例で採用した第2突出部50も平行ピンである。この第2突出部50は、図1に示したように、第2の溝22の底面22aに形成された溝23に填め込まれている。
第1突出部40は、第2突出部50に、常時接触していることが好ましい。第1突出部40と第2突出部50が非接触の状態が存在し得る構成では、ローター20の正転時に、第2突出部50が第1突出部40に接触するまでに時間を要することになるため、応答性が悪くなるからである。また、第1突出部40と第2突出部50とが接触するときに衝突音が発生するからである。第1突出部40と第2突出部50が常に接した状態であれば、応答性が良好である。また、衝突音の発生も防止できる。
上記のように構成される制動装置は、以下のように動作する。すなわち、ローター20が正転したときは、ローター20の回転に伴って第2突出部50が図1において時計回り方向(以下では、この方向を「制動方向」という。)に移動する。このとき、第1突出部40は、ブレーキシュー30の外面がハウジング10の周壁11の内面11aと面接触し、それにより、ブレーキシュー30がローター20の始動と同時に制動方向に動かないため、第2突出部50に乗り上げる。また、ブレーキシュー30は、第1突出部40と周壁11との間で圧縮され変形する。その結果、ブレーキシュー30は、ブレーキシュー30の弾性力によって周壁11の内面11aを押しながら制動方向に移動することになるため、ブレーキシュー30とハウジング10との間に物体の運動を停止又は減速させる摩擦が発生する。
ローター20の正転時に、第1突出部40が第2突出部50に乗り上げる程度は、ローター20の回転力に比例しているので、ブレーキシュー30とハウジング10との間に発生する摩擦の大きさは、ローター20の回転力に比例して変化することになる。すなわち、ローター20の回転力が小さいときは、図4に示したように、第1突出部40が第2突出部50にさほど乗り上げない(乗り上げる程度が低い)ため、ブレーキシュー30の弾性力も小さくなり、したがって、ブレーキシュー30とハウジング10との間に発生する摩擦が小さい。一方、ローター20の回転力が大きいときは、図5に示したように、第1突出部40が第2突出部50に大きく乗り上げる(乗り上げる程度が高い)ため、ブレーキシュー30の弾性力も大きくなり、したがって、ブレーキシュー30とハウジング10との間に発生する摩擦が大きい。
ローター20が逆転したときは、ローター20に形成された第2の溝22の側壁面22bが第1突出部40を図1において反時計回り方向(以下では、この方向を「非制動方向」という。)へ押す。しかし、このとき、第2突出部50がローター20の回転に伴って非制動方向に移動するため、第1突出部40は、図6に示したように、第2突出部50に乗り上げることがない。したがって、ブレーキシュー30の弾性力が発生しないので、ブレーキシュー30とハウジング10との間に物体の運動を停止又は減速させるほどの摩擦は発生しない。
本実施例に係る制動装置は、上記したように、第1突出部40がローター20の正転時にのみ第2突出部50に乗り上げ、それによりブレーキシュー30とハウジング10との間に、ローター20の逆転時に発生し得るブレーキシュー30とハウジング10との間の摩擦よりも大きい摩擦を発生させる構成である。したがって、この制動装置によれば、ローター20の回転方向を規制することなく一方向性を実現し得る。また、この制動装置は、一方向クラッチが不要であるため、部品点数が非常に少ない。そのため、組立工数も非常に少なく、製造コストが低いという利点がある。また、この制動装置は、構成が簡素であり、かつ一方向クラッチを必要としないため、装置の小型化を実現し得る。
図7及び図8に示したように、実施例2に係る制動装置は、ブレーキシュー30を支持する支持材60をさらに備えて構成される点で、実施例1に係る制動装置と異なる。
支持材60は、ローター20とブレーキシュー30との間に設けられる。支持材60の内面60aは、ローター20に形成された第1の溝21の底面21aに接している。ローター20の始動前において、支持材60の外面60bとハウジング10の周壁11の内面11aとの間には、隙間が形成されている。支持材60の外面60bには、ブレーキシュー30を設置するための溝61が形成され、支持材60の内面60aには、第1突出部40が填め込まれる溝62が形成されている。この支持材60は、ブレーキシュー30よりも変形し難い材料、例えば、ブレーキシュー30よりも弾性率が低いゴム、エラストマー又は金属で作られている。
支持材60は、第1突出部40が第2突出部50を乗り越えることを防止する機能を有する。すなわち、第2突出部50に乗り上げた第1突出部40が、ローター20の正常範囲を超える回転力によって第2突出部50を乗り越える事態が発生した場合には、もはや摩擦による制動力が発生しなくなるため、これを防止する必要性がある。本実施例に係る制動装置は、ローター20の正転時において、ローター20の正常範囲を超える回転力によって第1突出部40が第2突出部50を乗り越えようとしても、図10に示したように、支持材60の外面60bがハウジング10の周壁11に当接することにより、ブレーキシュー30の更なる変形を抑制するため、第1突出部40が第2突出部50を乗り越えることを効果的に防止することができる。
本実施例に係る制動装置は、ローター20の回転力が正常範囲内である場合には、実施例1に係る制動装置と同様に動作する。すなわち、ローター20が正転したときは、ローター20の回転に伴って第2突出部50が制動方向に移動する。このとき、第1突出部40は、ブレーキシュー30の外面がハウジング10の周壁11の内面11aと面接触し、それにより、ブレーキシュー30がローター20の始動と同時に制動方向に動かないため、図9に示したように、第2突出部50に乗り上げる。また、ブレーキシュー30は、支持材60と周壁11との間で圧縮され変形する。その結果、ブレーキシュー30は、ブレーキシュー30の弾性力によって周壁11の内面11aを押しながら制動方向に移動することになるため、ブレーキシュー30とハウジング10との間に物体の運動を停止又は減速させる摩擦が発生する。
一方、ローター20が逆転したときは、ローター20に形成された第2の溝22の側壁面22bが第1突出部40を非制動方向へ押す。しかし、このとき、第2突出部50がローター20の回転に伴って非制動方向に移動するため、第1突出部40は、図11に示したように、第2突出部50に乗り上げることがない。したがって、ブレーキシュー30の弾性力が発生しないので、ブレーキシュー30とハウジング10との間に物体の運動を停止又は減速させるほどの摩擦は発生しない。
本実施例に係る制動装置は、上記したように、第1突出部40がローター20の正転時にのみ第2突出部50に乗り上げ、それによりブレーキシュー30とハウジング10との間に、ローター20の逆転時に発生し得るブレーキシュー30とハウジング10との間の摩擦よりも大きい摩擦を発生させる構成である。したがって、この制動装置によれば、ローター20の回転方向を規制することなく一方向性を実現し得る。また、この制動装置は、実施例1に係る制動装置と同様に、一方向クラッチが不要であるため、部品点数が非常に少ない。そのため、組立工数も非常に少なく、製造コストが低いという利点がある。また、この制動装置は、構成が簡素であり、かつ一方向クラッチを必要としないため、装置の小型化を実現し得る。
10 ハウジング
11 周壁
11a 周壁の内面
12 底壁
13 フランジ
13a 穴
14 蓋
20 ローター
20a 穴
20b ローターの外周面
21 第1の溝
21a 第1の溝の底面
22 第2の溝
22a 第2の溝の底面
22b 第2の溝の側壁面
23 溝
30 ブレーキシュー
31 溝
40 第1突出部
50 第2突出部
60 支持材
60a 支持材の内面
60b 支持材の外面
61 溝
62 溝

Claims (9)

  1. ハウジングと、該ハウジングの内部に設けられるローターと、該ローターと前記ハウジングとの間に設けられるブレーキシューと、該ブレーキシューと一緒に移動する第1突出部と、前記ローターの回転に伴って移動する第2突出部とを備え、第1突出部が前記ローターの正転時にのみ第2突出部に乗り上げ、それにより前記ブレーキシューと前記ハウジングとの間に、前記ローターの逆転時に発生し得る前記ブレーキシューと前記ハウジングとの間の摩擦よりも大きい摩擦を発生させる制動装置。
  2. 前記ローターの正転時において前記ブレーキシューと前記ハウジングとの間に発生する摩擦の大きさが前記ローターの回転力に比例して変化する請求項1に記載の制動装置。
  3. 前記ブレーキシューを支持し、かつ第1突出部が第2突出部を乗り越えることを防止する支持材を備える請求項1に記載の制動装置。
  4. 前記ローターが、該ローターの外周面から所定の深さを有する第1の溝と、第1の溝の底面から所定の深さを有する第2の溝とを有して構成され、前記ブレーキシューが第1の溝の中に配置され、第1突出部が第2の溝の中に配置されている請求項1に記載の制動装置。
  5. 第1突出部が第2突出部に常時接触している請求項1に記載の制動装置。
  6. 前記ブレーキシューが複数箇所に等間隔で配設されている請求項1に記載の制動装置。
  7. 前記ブレーキシューが少なくとも3箇所に配設されている請求項6に記載の制動装置。
  8. 第1突出部及び第2突出部が回転可能である請求項1に記載の制動装置。
  9. 第1突出部及び第2突出部が平行ピンである請求項1に記載の制動装置。
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