JP6343550B2 - 電磁ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、巻上機等に組み合わせて使用される電磁ブレーキ装置に関するものである。

巻上機等に組み合わせて使用される電磁ブレーキ装置の一例として、特許文献１の技術が知られている。特許文献１の電磁ブレーキ装置は、ドラムに摺接可能なブレーキシューと、このブレーキシューを支持するアマチュアと、このアマチュアを抑圧してブレーキシューを制動方向に付勢する制動ばねと、アマチュアを制動ばねの付勢力に抗して吸引しブレーキシューをドラムから離間させる電磁マグネットと、アマチュアに設けられ、その変位を案内するロッドとを備えた電磁ブレーキ装置であり、この構成により制動動作の適正化を図っている。この電磁ブレーキ装置では、ロッドにゴムリングを嵌め、アマチュアがゴムリングの外周部と摺動して案内されるようにし、制動動作のアマチュアの移動速度を円滑に抑制し、静音化を図るようになっている。

また、巻上機等に組み合わせて使用される電磁ブレーキ装置の他の一例として、特許文献２の技術が知られている。特許文献２では、アマチュア、及び電磁マグネットの両者の一方に設けられて他方に対向して配置された緩衝片と、一方に設けられて緩衝片の一方からの突出位置を変位させる変位機構とを備え、アマチュアが電磁マグネットに衝突する動作を緩衝片により緩衝し、衝突音を減少すると共に、変位機構によって緩衝片のアマチュアに対する位置を調整可能としている。

ＷＯ２０１１／００４５４３号公報 特開２００３−２０１０８０号公報

しかしながら、従来の電磁ブレーキ装置では、特許文献１に示されたように制動時のアマチュアの移動速度を摺動により円滑に抑制して静音効果を得るようにしているが、長期間の摺動により静音効果が低下し、衝突音が増大する場合がある。

本発明の目的は、制動時の衝突音などの騒音を長期間安定して抑制することができる電磁ブレーキ装置を提供することにある。

以上のことから本発明においては、被制動体に摺接可能なブレーキシューと、ブレーキシューを支持するアマチュアと、アマチュアを抑圧してブレーキシューを制動方向に付勢する複数本の制動ばねと、アマチュアを制動ばねの付勢力に抗して電磁吸引してブレーキシューを被制動体から離す方向に駆動する電磁マグネット本体とを備えた電磁ブレーキ装置であって、アマチュアの制動方向に圧縮ゴムを多層に積層して構成した積層型圧縮ゴムを設け、アマチュアが制動方向に移動するときに圧縮されて制動ばねの反力として作用することを特徴とする。

本発明の電磁ブレーキ装置によれば、電磁マグネット本体からアマチュアを引き離すストロークの増大に伴って、制動ばねに対する反力を積層型圧縮ゴムで発生するため、ブレーキシューを巻上機の被制動体に摺接させる際の速度を低下して衝突音を減少させることができ、制動時の静音効果を高めることができる。

本発明の一実施の形態による電磁ブレーキ装置の側面図。 図１の矢示Ｅからみた電磁ブレーキ装置の平面図。 電磁ブレーキ装置の制動ばね装置の吸引状態における断面図。 電磁ブレーキ装置の制動ばね装置の制動動作終期状態を示す断面図。 電磁ブレーキ装置の制動ばね装置の制動動作リミット動作状態を示す断面図。 図３の制動ばね装置の制動ばねと積層型圧縮ゴムのストローク特性を示す特性図。 本発明の他の実施の形態による電磁ブレーキ装置の要部を示す断面図。

以下、本発明の一実施の形態による電磁ブレーキ装置を図に基づいて説明する。

図１および図２は、電磁ブレーキ装置を示す側面図および平面図であり、図２は図１の矢示Ｅの方向から見た平面図である。

図１の側面図によれば電磁ブレーキ装置は、点線で内部構成を示す電磁コイル３０や磁極を有する電磁マグネット本体１と、この電磁マグネット本体１に対向して配置したアマチュア２と、このアマチュア２に支持されて巻上機のドラムなどの被制動体３１に摺接して制動することになるブレーキシュー３と、アマチュア２をブレーキシュー３の制動方向Ｓに付勢する複数本の図示しない制動ばねと、アマチュア２のストロークを案内する複数本のストローク調整カラー５と、アマチュアの移動速度を抑制する制動ばね装置４などを有して構成されている。なお３２は、電磁ブレーキ装置を巻上機に固定するための固定部であり、これにより電磁ブレーキ装置のブレーキシュー３と巻上機ドラムなどの被制動体３１が互いに対向する位置に配置される。

図１のＥ方向から見た平面図である図２によれば、固定部３２と本発明の主要部である制動ばね装置４が、電磁マグネット本体１の周囲に配置されている。

図３、図４、図５は制動ばね装置４の内部構成を図１のＫ１−Ｋ２断面で開いて示した図である。このうち図３は電磁マグネット本体１によってアマチュア２を磁気吸引している状態の制動ばね装置４の断面図、図４は制動ばね装置の制動動作終期状態を示す断面図、図５は制動ばね装置の制動動作リミット動作状態を示す断面図を示している。

まず制動ばね装置４の内部構成を、図３を参照して説明する。制動ばね装置４は、電磁マグネット本体１からアマチュア２までを貫通して形成された連通孔内に形成されている。連通孔は各部により径が相違しており、アマチュア２の部分には径Ｌ１の貫通孔Ｈ１，電磁マグネット本体１のアマチュア２側には径Ｌ２の貫通孔Ｈ２，電磁マグネット本体１の反アマチュア２側には径Ｌ３の貫通孔Ｈ３が形成されている。なお電磁マグネット本体１の中間部に肩部８を設けることで、貫通孔Ｈ２と貫通孔Ｈ３の間に段差を形成し、径Ｌ２の部分と径Ｌ３の部分を構成している。

このようにして、電磁マグネット本体１とアマチュア２が対向する部分には、軸方向に連続する一連の貫通孔Ｈが形成されており、そのうち電磁マグネット本体１に形成された部分では、アマチュア２側に内径（Ｌ２）の大きな貫通孔Ｈ２が形成され、また反アマチュア側には貫通孔Ｈ２よりも内径（Ｌ３）が小さい（Ｌ３）貫通孔Ｈ３が形成されている。両貫通孔Ｈ２，Ｈ３の径の差によって、境界部分には肩部８が形成されている。他方、アマチュア２の部分には径Ｌ１の貫通孔Ｈ１が形成されている。

これらの貫通孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３内には、電磁マグネット本体１の上面側（反アマチュア側）へ頭部を配置したボルト９が挿入されており、アマチュア２側に突出したボルト９の凸出側端部には調整ナット１０及び緩み止めナット１１が螺合されている。

そして一連の貫通孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のうち、中間の貫通孔Ｈ２内にはボルト９が挿入された状態の制動ばね１２が配置され、電磁マグネット本体１の上面側（反アマチュア側）の貫通孔Ｈ３内にはボルト９が挿入された状態の積層型圧縮ゴム１３が配置されている。

より詳細には、貫通孔Ｈ２内のアマチュア２側と肩部８近傍には、ボルト９が挿入された状態でばね座１５が配置されており、アマチュア２とばね座１５間に断面角状の制動ばね１２が配置されている。また、貫通孔Ｈ３内に配置した積層型圧縮ゴム１３は、ボルト９が挿入された複数枚のリング状受け部材１６と、各リング状受け部材１６間に配置したＯリングなどの複数の圧縮ゴム１７とを有して構成されている。一つのリング状受け部材１６と一つの圧縮ゴム１７とで一層が形成され、複数層がボルト９の軸方向に配置されて、多段構成の積層型圧縮ゴム１３となっている。

ボルト９、ワッシャ１４、積層型圧縮ゴム１３、リング状受け部材１６は、貫通孔Ｈ３内でボルト９の軸方向に移動可能な外径を有している。これに対してばね座１５は、貫通孔Ｈ２内でボルト９の軸方向に移動可能であるものの、貫通孔Ｈ３内へは進入できない外径を有している。

本発明に係る制動ばね装置４は、上記の構成とされている。次に各作動状態における制動ばね装置４の各部部品の位置関係と、この結果として果たす機能、役割について説明する。このように構成された制動ばね装置４は、ボルト９の軸方向に、アマチュア２側に配置された制動ばね１２と、ばね座１５と、このばね座１５の反制動ばね側に配置された積層型圧縮ゴム１３とが配置され、見かけ上は制動ばね１２だけの構成のようである。

この構成によれば、アマチュア２が電磁マグネット本体１に電磁吸引された図３の状態では、ばね座１５は肩部８に接触しており、制動ばね１２は圧縮により付勢された状態になっている。また、積層型圧縮ゴム１３は初期の組み立て状態によって適度の付勢力を与えておくことができる。図３の状態では、電磁マグネット本体１の電磁吸引力ＧＤが他の諸量に比して強大であるため、アマチュア２が電磁マグネット本体１に電磁吸引された状態になっている。そしてブレーキシュー３と巻上機の被制動体の間は、非接触状態が維持されている。

これに対し、電磁マグネット本体１が無励磁状態とされて、電磁吸引が解かれた図４の初期状態では、電磁吸引力ＧＤが０となり、他方制動ばね１２が圧縮により付勢された状態を解放するために、制動方向Ｓの押圧力Ｇ１２が発生し、ボルト９を軸方向の制動方向Ｓに押し下げ始める。

これに対し積層型圧縮ゴム１３側についてみると、図３の状態で制動ばね１２からの積層型圧縮ゴム１３への圧縮力は、ばね座１５と肩部８の接触によって与えられないように規制されている。また、アマチュア２を制動側に駆動すると、ある時点でばね座１５を肩部８から引き離すことができる。

この初期状態では積層型圧縮ゴム１３により、ボルト９を軸方向の制動方向Ｓに押し下げる力に対抗する反力Ｇ１３が生じる。制動方向Ｓの押圧力Ｇ１２と反力Ｇ１３では、押圧力Ｇ１２が勝るために結果的には制動方向Ｓに押し下げることにはなるが、直接押し下げ力がブレーキシュー３に与えられるわけではなく、反力Ｇ１３により緩和された押しつけがブレーキシュー３に作用する。これにより、ブレーキシュー３と被制動体３１の接触は、直接衝突する形ではなく、反力Ｇ１３により緩和されたソフトな接触が実現される。

図５の最終リミット動作状態では電磁マグネット本体１とアマチュア２が完全に離間する。この状態では制動ばね装置４は、アマチュア２のストロークが増加した場合、圧縮ゴム１７が過圧縮状態となり、制動ばね１２の押圧力Ｇ１２を相殺することで制動トルクが低下してしまうが、制動トルクが一定値以下に低下するのを機械的に防止するリミッタ機能を備えている。

図６は、制動ばね１２と積層型圧縮ゴム１３のストローク特性を示している。図６における縦軸は制動ばね１２と積層型圧縮ゴム１３による荷重、横軸はアマチュア２またはブレーキシュー３のストロークを示し、横軸の左方端は、電磁マグネット本体１によってアマチュア２が磁気吸引された吸引位置を示している。特性線１８は制動ばね１２のストローク特性を、また特性線１９は積層型圧縮ゴム１３のストローク特性を示している。

図６に示した左端の吸引位置Ａは、図３の状態を表している。このとき制動ばね１２は圧縮状態にあり、図３に示すように制動ばね１２の軸方向の一方側端は、アマチュア２に対してアマチュア２を制動方向Ｓに駆動するよう押圧力Ｇ１２を作用させ、軸方向の他方側の端はばね座１５を介して肩部８で位置規制されている。これに対して積層型圧縮ゴム１３は、図３のばね座１５が肩部８に接触して位置規制されているため、制動ばね１２の付勢力が直接作用することはない。従って、積層型圧縮ゴム１３には組み立て状態で付与された付勢力が発生するだけであり、図６に示した吸引位置Ａでは、制動ばね１２よりも小さな発生荷重となっている。

しかし、制動時に電磁マグネット本体１によるアマチュア２の磁気吸引が解かれると、図４に示すようにアマチュア２およびブレーキシュー３が下方へ駆動され始め、アマチュア２が下方へ移動する分だけアマチュア２とばね座１５間の距離が拡大して制動ばね１２が伸び、その圧縮量が減少することから、図６の特性線１８に示すように制動ばね１２の荷重は徐々に低下する。

これに対して、積層型圧縮ゴム１３は、まだばね座１５側の位置は制動ばね１２によって規制されているものの、ボルト９の上方側端部が下降することによって圧縮され、圧縮ゴム１７の特性に従って増大する。この積層型圧縮ゴム１３の蓄勢力は制動ばね１２に対して反力Ｇ１３として作用する。

しかし、図４に示した状態よりもさらにストロークが増大して、図６のストロークＦに達すると、積層型圧縮ゴム１３の反力Ｇ１３と制動ばね１２の押圧力Ｇ１２とがつり合う。この状態では、積層型圧縮ゴム１３と制動ばね１２が互いに相殺し、見かけ上、制動ばね装置４のばね力が０になる。

従って、図５に示すようにばね座１５は制動ばね１２と積層型圧縮ゴム１３との間で位置が固定され、その後のストロークの増大に伴って制動ばね１２と、ばね座１５及び積層型圧縮ゴム１３がボルト９およびアマチュア２の制動動作と連動するようになる。このため、ばね座１５と肩部８間には徐々に拡大するギャップＧが形成されることになり、これ以降、積層型圧縮ゴム１３が圧縮されることはないので、積層型圧縮ゴム１３でブレーキ動作を妨げるような過圧縮力を発生することは無い。この結果、制動トルクの低下は抑制される。

図６に示したように、制動ばね１２と積層型圧縮ゴム１３との構成および特性を適宜組み合わせると、アマチュア２の制動方向Ｓへの移動量が例えば０．６ｍｍの最大ストロークＢを越え、ブレーキシュー３側の許容摩耗量１．０ｍｍの最大摩耗量Ｃを越えてから、ストロークＦに達するようにできる。従って、アマチュア２の最大ストロークＢと、ブレーキシュー３側の最大摩耗量Ｃとを考慮しても、ストロークＦまで同様に効果を得ることができる。

このような構成の電磁ブレーキ装置によれば、圧縮ゴム１７を多層に積層した積層型圧縮ゴム１３を使用しているため、ある程度のストロークを確保しながら、制動ばね１２に対して反力を与えることができ、ブレーキシュー３を巻上機の被制動体に摺接させる際の速度を低下して衝突音を減少させることができ、制動時の静音効果を高めることができる。また圧縮ゴム１７を圧縮方向で使用しているため、圧縮ゴム１７の反力を長期にわたって安定して得ることができる。しかも、小さなストロークで望ましい反力を得ることができるので小型に構成することができる。

尚、上記実施の形態では、電磁マグネット本体１に径小の貫通孔Ｈ３と径大の貫通孔Ｈ２とを形成し、これら貫通孔Ｈ２，Ｈ３の径差によって肩部８を形成したが、他の方法でばね座１５を受ける肩部８を形成しても良い。

図７は、本発明の他の実施の形態による電磁ブレーキ装置の要部断面図であり、電磁マグネット本体１によってアマチュア２を磁気吸引している状態を示している。先の実施の形態では、制動ばね１２と積層型圧縮ゴム１３とを一体にして制動ばね装置４を構成したが、本実施の形態では制動ばね１２と積層型圧縮ゴム１３とを分離して配置した構成とし、図７は積層型圧縮ゴム１３の構成を示している。

電磁マグネット本体１とアマチュア２が対向する部分には、軸方向に連続する一連の貫通孔Ｈ１，Ｈ３が形成されており、一連の貫通孔Ｈ１，Ｈ３のうち電磁マグネット本体１の上方部に形成された部分は、他の部分よりも内径（Ｌ３）の大きな貫通孔Ｈ３が形成されている。

一連の貫通孔Ｈ１，Ｈ３内にはアマチュア２側に頭部を配置してアマチュア２が制動方向Ｓへ移動するときに連動するように連結したボルト９が挿入されている。貫通孔Ｈ３内には積層型圧縮ゴム１３が配置され、この積層型圧縮ゴム１３の中心部に挿入されたボルト９の上方端、つまり自由端側は、貫通孔Ｈ３からさらに突出しており、その端部にはワッシャ１４を介して調整ナット１０及び緩み止めナット１１が螺合されている。ここで、図３に示した制動ばね１２はボルト９とは異なる他の位置に配置されている。

貫通孔Ｈ３内に配置した積層型圧縮ゴム１３は、ボルト９が挿入された複数枚のリング状受け部材１６と、各リング状受け部材１６間に配置したＯリングなどの圧縮ゴム１７とを有して構成されている。一つのリング状受け部材１６と一つの圧縮ゴム１７とで一層が形成され、複数層がボルト９の軸方向に配置されて、多段構成の積層型圧縮ゴム１３となっている。この積層型圧縮ゴム１３のうち最も下方側に位置する層のリング状受け部材１６は、貫通孔Ｈ３の下方側端部に形成された肩部８で位置規制され、図示の位置よりも下方側へ移動することが阻止されている。

この構成によれば、アマチュア２が電磁マグネット本体１へ電磁吸引された図示の状態で、積層型圧縮ゴム１３は先の実施の形態の場合と同様に多少圧縮されていて図７の吸引位置で少しの反力を発生していても良いし、丁度自由長であっても良いし、一方、アマチュア２およびボルト９が下方へ移動する動作初期には空動きするようにギャップＧ０が形成されていても良い。また、圧縮ゴム１７の層の数も考慮してストロークに対する反力を選定することもできる。これらは、積層型圧縮ゴム１３が図示しない制動ばね１２に対して反力となるタイミングを決定しながら、図６のＦ点を決定することになる。

このような構成の積層型圧縮ゴム１３は、電磁マグネット本体１からアマチュア２が解放され、図示しない制動ばねによってアマチュア２が下方に駆動されると、上述したタイミングで制動ばねに対して反力として作用する。このとき積層型圧縮ゴム１３は、ボルト９の軸方向に多層構造であるため、ある程度のストロークを確保しながら、制動ばねに対して反力を与えることができ、先の実施の形態の場合と同様にブレーキシュー３を巻上機の被制動体に摺接させる際の速度を低下して衝突音を減少させることができ、制動時の静音効果を高めることができる。

Ｏリングなどの圧縮ゴムの用い方としては、外周面を固定部である電磁マグネット本体１に摺接させ、このときの接触抵抗を制動ばね１２に対して反力となるようにすることも考えられるが、このような構成の場合、摺接によって圧縮ゴムが摩耗して反力が変化してしまう。しかし、上述したように多層の圧縮ゴム１７を使用し、それを圧縮方向で使用しているため、圧縮ゴム１７の反力を長期にわたって安定して得ることができる。しかも、小さなストロークで望ましい反力を得ることができるので小型に構成することができる。

以上説明した本発明の一実施例では、被制動体に摺接可能なブレーキシューと、ブレーキシューを支持するアマチュアと、アマチュアを抑圧してブレーキシューを制動方向に付勢する複数本の制動ばねと、アマチュアを制動ばねの付勢力に抗して電磁吸引してブレーキシューを被制動体から離す方向に駆動する電磁マグネット本体とを備えた電磁ブレーキ装置において、アマチュアが制動方向に移動するときに圧縮されて制動ばねの反力として作用する、アマチュアの制動方向に圧縮ゴムを多層に積層して構成した積層型圧縮ゴムを設けている。

このような構成によれば、電磁マグネット本体からアマチュアを引き離すストロークの増大に伴って、制動ばねに対する反力を積層型圧縮ゴムで発生するため、ブレーキシューを巻上機の被制動体に摺接させる際の速度を低下して衝突音を減少させることができ、制動時の静音効果を高めることができる。また圧縮ゴムを圧縮方向で使用しているため、ゴムを摺動させてアマチュア移動速度を抑制する場合と比べ、静音効果を長期にわたって安定して得ることができる。しかも、小さなストロークで望ましい反力を得ることができるので小型に構成することができる。

また本発明の他の一実施例では、上述の構成に加えて、電磁吸引方向に伸びてアマチュアと電磁マグネット本体を貫通する貫通孔と、貫通孔内に挿入したボルトと、電磁マグネット本体を貫通する貫通孔の途中に形成した肩部とを設け、アマチュアと肩部間でボルトが挿入された状態で制動ばねを配置し、積層型圧縮ゴムは、肩部の反制動ばね側でボルトが挿入された状態で多層の前記圧縮ゴムを配置している。

このような構成によれば、ボルトの軸上に制動ばねと積層型圧縮ゴムとを直列的に配置した簡単な構成、つまり、これまでの制動ばね単体のような構成と比べて大幅にサイズアップすることなく、ストロークの増大に伴って制動ばねに対する反力を積層型圧縮ゴムで発生することができる。

また本発明の他の一実施例では、上述の構成に加えて、制動ばねの肩部側にばね座を配置し、ブレーキシューによって被制動体を制動するストローク中に、アマチュアとボルトの移動によってばね座と前記肩部との間にギャップを形成している。

このような構成によれば、ストロークが過大になったとしても電磁マグネット本体からアマチュアを引き離してブレーキシューによって被制動体を制動するストローク中に、ばね座と肩部との間にギャップを形成するため、制動ばねに対する反力となる積層型圧縮ゴムが過剰な反力、つまり過圧縮が発生するのを簡単に防止することができる。

１：電磁マグネット
２：アマチュア
３：ブレーキシュー
４：制動ばね装置
５：ストローク調整カラー
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３：貫通孔
８：肩部
９：ボルト
１０：調整ナット
１１：緩み止めナット
１２：制動ばね
１３：積層型圧縮ゴム
１４：ワッシャ
１５：ばね座
１６：リング状受け部材
１７：圧縮ゴム
１８：制動ばねのストローク特性
１９：積層型圧縮ゴム１３のストローク特性
３０：電磁コイル
３１：被制動体
３２：固定

Claims (2)

1. 被制動体に摺接可能なブレーキシューと、該ブレーキシューを支持するアマチュアと、該アマチュアを抑圧して前記ブレーキシューを制動方向に付勢する複数本の制動ばねと、前記アマチュアを前記制動ばねの付勢力に抗して電磁吸引して前記ブレーキシューを前記被制動体から離す方向に駆動する電磁マグネット本体とを備えた電磁ブレーキ装置であって、
   前記アマチュアの制動方向に圧縮ゴムを多層に積層して構成した積層型圧縮ゴムを設け、前記アマチュアが制動方向に移動するときに圧縮されて前記制動ばねの反力として作用するとともに、
   前記電磁吸引の方向に伸びて前記アマチュアと電磁マグネット本体を貫通する貫通孔を形成し、該貫通孔内に挿入したボルトと、前記電磁マグネット本体を貫通する貫通孔の途中に形成した肩部とを設け、前記アマチュアと前記肩部間に前記ボルトが挿入された状態で前記制動ばねを配置し、前記積層型圧縮ゴムは、前記肩部の反制動ばね側で前記ボルトが挿入された状態で多層の前記圧縮ゴムを配置したことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
2. 請求項１に記載の電磁ブレーキ装置であって、
   前記制動ばねの前記肩部側にばね座を配置し、前記ブレーキシューによって前記被制動体を制動するストローク中に、前記アマチュアと前記ボルトの移動によって前記ばね座と前記肩部との間にギャップを形成するようにしたことを特徴とする電磁ブレーキ装置。

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