JP6684692B2 - 無励磁作動ブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、電源が遮断された状態でも、人為的にブレーキ解放できる無励磁作動ブレーキに関する。

特許文献１による無励磁作動ブレーキでは、電磁コイルとブレーキバネとアーマチャと固定鉄心とブレーキ板とが回転軸の軸方向に沿って配置され、全体がハウジングによってカバーされている。ハウジング及びアーマチャに雌ねじが、固定鉄心に挿通孔が設けられる。解放ボルトには、外側雄ねじと内側雄ねじとねじ操作部とが設けられている。解放ボルトは、回転軸の軸方向に沿って延びており、ねじ操作部がハウジングの側壁から外に突き出している。ハウジングの側壁に形成された雌ねじと解放ボルトの外側雄ねじとが螺合し、解放ボルトの内側雄ねじがアーマチャの雌ねじに螺合していくことで、ブレーキバネに抗してアーマチャが固定鉄心の方に引き戻されてブレーキバネによるブレーキが解放される。

特許文献２による無励磁作動ブレーキでは、ブレーキバネにより常時押圧されるアーマチャアと、アーマチャアと対向して配置されるブレーキ板と、アーマチャアとブレーキ板の間に配置されたブレーキディスクが回転軸の軸方向に沿って配置され、全体がハウジングによってカバーされている。さらに、解放ロッドを軸方向に変位させて、ブレーキ板とブレーキディスクの接触を解放する揺動式の解放レバーが、ハウジングの側壁に設けられている。このような無励磁作動ブレーキでも、ハウジングの側壁周辺に解放レバーを揺動させるために比較的大きなスペースが必要となる。

特開平７−３５１７６号公報 特願２００７−２０９１２３号公報

特許文献１による無励磁作動ブレーキでは、ハウジングの側壁周辺に解放ボルトを人為的に解放操作のためのスペースが必要となるので、回転軸が両側に延びているような構造では、そのスペースの確保が問題となる。また、解放ボルトを挿通させるための貫通孔を、固定鉄心に設ける必要があり、固定鉄心の形状が制限される。
特許文献２による無励磁作動ブレーキでも、ハウジングの側壁周辺に解放レバーを揺動させるために比較的大きなスペースが必要となる。
本発明の課題は、ブレーキ作用の対象となる回転軸の軸方向の両側におけるスペースの確保が困難であっても、容易に人為的にブレーキ解放可能な無励磁作動ブレーキを提供することである。

本発明による無励磁作動ブレーキは、回転軸を回転可能に収納するハウジングと、前記回転軸に相対回転不能に連結されたブレーキディスクと、前記回転軸の軸方向に沿って移動可能に配置されたアーマチャと、バネ付勢力によって前記アーマチャを前記ブレーキディスクに押し付けるブレーキバネと、電磁力によって前記アーマチャを前記ブレーキディスクから離脱させる電磁コイルと、前記回転軸の軸方向に沿って変位することによって前記アーマチャを前記ブレーキディスクから離脱させる軸方向変位部材と、前記回転軸の径方向に沿って変位することによって前記軸方向変位部材を前記回転軸の軸方向に沿って変位させる径方向変位部材と、前記ハウジングの前記径方向外側からの操作変位によって、前記径方向変位部材を前記回転軸の径方向に沿って変位させる人為操作部と、前記軸方向変位部材と前記径方向変位部材との接当領域に形成された、前記径方向変位部材の径方向変位を前記軸方向変位部材の軸方向変位に変換する変位変換カム機構と、を備え、前記変位変換カム機構は、前記径方向変位部材の先端に設けられた傾斜面と、前記軸方向変位部材に形成されるとともに前記傾斜面に接当するフォロア部とからなり、前記軸方向変位部材の軸方向先端は前記アーマチャに接当する。

この構成によれば、ハウジングの径方向外側に臨んでいる人為操作部を操作することで、径方向変位部材が径方向に変位し、軸方向変位部材が軸方向に変位する。この軸方向変位部材の軸方向変位によってアーマチャがブレーキディスクから離脱し、電磁コイルを励磁できない状況下においても、ブレーキが解放される。しかも、ブレーキを人為的に解放する操作ために必要なスペースは、ハウジングの径方向外側で人為操作部が臨んでいる箇所だけであり、回転軸の軸方向でのフリースペースは不要となる。したがって、この無励磁作動ブレーキは、無励磁作動ブレーキの軸方向両側に回転軸が延びるような伝動構造であっても、そのブレーキを人為的に解放する構造の装備が可能である。

径方向変位部材を棒状体に形成すれば、径方向変位部材が占める軸方向のスペースを小さくすることができる。さらに、人為操作部による操作が、その棒状体の長手中心軸周りの回転操作であれば、操作に必要なスペースも限定的なものとなる。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記径方向変位部材はねじ棒の本体部であり、前記人為操作部は前記ねじ棒の頭部であり、前記本体部は前記ハウジングに設けられた雌ねじ部を通じて前記ハウジングを貫通している。

上述したように、本発明による無励磁作動ブレーキは、人為的なブレーキ解放のための機構及びその操作のために、回転軸の径方向に沿ったわずかなスペースが必要となるだけであり、無励磁作動ブレーキの軸方向両側に別な機器を接続することが可能である。このような構成を採用した場合、無励磁作動ブレーキのハウジングは、接続する機器のハウジングで兼用することができる。例えば、無励磁作動ブレーキが電動モータとトランスミッションとの間に介装される場合には、無励磁作動ブレーキのハウジングは、電動モータハウジングまたはトランスミッションハウジングの一部で構成することができる。

本発明による無励磁作動ブレーキの一例を装備した電動草刈機の側面図である。 電動草刈機の平面図である。 電動草刈機の動力伝達機構を示す縦断面図である。 電動草刈機に装備された無励磁作動ブレーキの分解斜視図である。 無励磁作動ブレーキの断面図である。

次に、図面を用いて、本発明による無励磁作動ブレーキの一例を説明する。この無励磁作動ブレーキは、電動草刈機に搭載された動力伝達機構の構成要素として用いられている。図１は電動草刈機の側面図であり、図２は電動草刈機の平面図である。電動草刈機（以下単に草刈機と称する）は、左右一対の前輪１１と回転駆動される駆動車輪としての左右一対の後輪１２とによって対地支持された車体１０を備えている。車体１０は、左右一対のフレームレール２０を有している。前輪１１と後輪１２との間で、モーアユニット１３がリンク機構１４を介しフレームレール２０から吊り下げられている。車体１０の機体前後方向中央領域に運転部１５が形成されている。運転部１５には、運転座席１６が配置され、さらに運転座席１６の両側に左右一対の変速レバー１７が配置されている。車体１０の機体前後方向後方領域には、バッテリ１８が搭載されている。

左駆動ユニット３Ｌと右駆動ユニット３Ｒとが左右一対のフレームレール２０に支持されており、図２において点線で示されている。左駆動ユニット３Ｌは左側の後輪１２を駆動し、右駆動ユニット３Ｒは右側の後輪１２を駆動する。両者の構造は実質的に同じであるので、以後は、駆動ユニット３として、共通的に説明する。駆動ユニット３は、電動モータ３０とギヤ式のトランスミッション４０とから構成されている。

図３から明らかなように、電動モータ３０とトランスミッション４０との間に無励磁作動ブレーキ５が介装されている。この実施形態では、電動モータ３０の出力軸が、無励磁作動ブレーキ５の回転軸５０である。回転軸５０は、トランスミッション４０の入力軸４３とスリーブカップリング５２によって連結されている。

トランスミッション４０の入力軸４３に入力された動力は、複数の中間ギヤ４２を介して、トランスミッション４０の出力軸である後車軸４４に伝達される。左右一対の電動モータ３０は、それぞれ独立に可変速駆動制御される。これにより、左右の後輪１２の両方が同じまたはほぼ同じ速度で前進方向に駆動することで直進前進が作り出され、左右の後輪１２が同じまたはほぼ同じ速度で後進方向に駆動することで直進後進が作り出される。
さらに、左右の後輪１２の速度を互いに異ならせることで、車体１０を任意の方向に旋回移動させることができ、例えば、左右の後輪１２のいずれか一方を零速に近い低速にさせ、他方の後輪１２を高速で前進側あるいは後進側に操作することで小回り旋回させることができる。さらに、左右の後輪１２を互いに逆方向に駆動することで、車体１０を左右の後輪１２のほぼ中央部を旋回中心としてスピンターンさせることもできる。左右一対の前輪１１は、キャスタ輪に構成されて縦軸芯周りで向きを自由に変更することができるから、左右の後輪１２の駆動による走行方向に応じて向きが修正される。電動モータ３０に対する変速操作は左右一対の変速レバー１７によって行われる。変速レバー１７を前後中立位置に保持すると電動モータ３０が中立停止状態となり、変速レバー１７を中立位置から前方に操作することで前進変速が実現し、後方に操作することで後進変速が実現する。

電動モータ３０のモータハウジング３１の側端とトランスミッション４０のトランスミッションハウジング４１の側端とが、無励磁作動ブレーキ５の配置領域で突合せ接続されている。このため、モータハウジング３１の側端部分とトランスミッションハウジング４１の側端部分が無励磁作動ブレーキ５のブレーキハウジング（単にハウジングとも称する）５１を作り出している。ブレーキハウジング５１は、回転軸５０を回転可能に収納している。

次に、図４と図５とを用いて、無励磁作動ブレーキ５の構造と、人為操作によるブレーキ解放の構造とを説明する。無励磁作動ブレーキ５は、固定コア５３と、アーマチャ５４と、保持板５６と、ブレーキディスク５５とからなる。固定コア５３は、ブレーキハウジング５１に固定されており、回転軸５０と同軸状に配置された電磁コイル５３１とブレーキバネ５３２とを備えている。ブレーキディスク５５は、回転軸５０に相対回転不能に連結されたボス部を有する円板であり、その両面に摩擦部が形成されている。アーマチャ５４は、回転軸５０と同軸状に配置され、軸方向に移動可能なリング板であり、電磁コイル５３１の非励磁時にはブレーキバネ５３２のバネ付勢力によってブレーキディスク５５に押し付けられ、電磁コイル５３１の励磁時にはバネ付勢力を上回る電磁力によってブレーキディスク５５から離脱される。保持板５６は、回転軸５０と同軸状に配置されたリング板であり、３つの周方向に分配された連結ロッド５７によって固定コア５３に連結されている。連結ロッド５７はアーマチャ５４の軸方向移動のガイドロッド及び回転防止ロッドとしても機能するため、アーマチャ５４の外周に設けられた凹部に係入している。

この実施形態において、回転軸５０の径方向からの人為的操作によるブレーキ解放のための構成要素は、軸方向変位部材６０と、径方向変位部材６１と、人為操作部６２と、ねじ受け台６３である。軸方向変位部材６０は、スリーブカップリング５２の外周に形成されたスプラインに係合するリング板部６０１と、リング板部６０１の端面から軸方向に延びている押圧ロッド６０２とからなる。押圧ロッド６０２は、保持板５６に設けられた貫通孔５６１を通り抜け、さらにブレーキディスク５５を通り過ぎてアーマチャ５４の端面まで延びている。押圧ロッド６０２の軸方向先端はアーマチャ５４の端面に接当することができる。リング板部６０１が、スリーブカップリング５２の軸方向、つまり回転軸５０の軸方向に沿って変位することで、押圧ロッド６０２の先端はアーマチャ５４に接当し、アーマチャ５４を固定コア５３側に変位させる。その結果、アーマチャ５４はブレーキディスク５５から離脱し、ブレーキが解放される。

径方向変位部材６１は、ブレーキハウジング５１に設けられた貫通孔を通って回転軸５０の径方向に変位する棒状体である。径方向変位部材６１は、雄ねじが形成された細長い円柱状の本体部６１１と、この本体部６１１の一端に形成された円錐体部６１２からなる。ブレーキハウジング５１の径方向外側からの操作変位によって、径方向変位部材６１を径方向に沿って変位させる人為操作部６２は、本体部６１１の他端に形成された六角形頭部である。つまり、この実施形態では、人為操作部６２と径方向変位部材６１とは一体的に構成されており、実質的には先端を円錐状に加工されたボルトである。本体部６１１を安定よくねじ受けするために、雌ねじ部６２０を形成したねじ受け台６３がブレーキハウジング５１の外壁面に設けられている。人為操作部６２を回動することにより、本体部６１１は、ねじ受け台６３によるねじ送りにより径方向に変位する。なお、この雌ねじ部６２０はブレーキハウジング５１の壁体に直接形成してもよい。

図５に示されているように、径方向変位部材６１の円錐体部６１２の円錐面は、軸方向変位部材６０のリング板部６０１の周縁に接当する傾斜面として機能する。円錐体部６１２の円錐面がリング板部６０１の周縁に接当した状態で、円錐体部６１２が回転軸５０の軸心方向に変位するとリング板部６０１には回転軸５０の軸方向でアーマチャ５４に向かう変位が生じ、押圧ロッド６０２がアーマチャ５４を固定コア５３の方に変位させる。円錐体部６１２の円錐面とリング板部６０１の周縁とは、カム面とカムフォロア部として機能する。つまり、軸方向変位部材６０と径方向変位部材６１との接当領域である、円錐体部６１２の円錐面とリング板部６０１の周縁とによって、径方向変位部材６１の径方向変位を前記軸方向変位部材の軸方向変位に変換する変位変換カム機構が作り出されている。

上述したような、無励磁作動ブレーキ５の構造と、人為操作によるブレーキ解放の構造とにより、電磁コイル５３１が励磁できなくても、ブレーキハウジング５１の径方向外側から人為操作部６２を用いて棒状の径方向変位部材６１を回動するだけで、アーマチャ５４がブレーキディスク５５から離脱され、ブレーキが解放される。

〔別実施の形態〕（１）上述した実施形態では、人為操作部６２は、径方向変位部材６１の頭部を形成し、径方向変位部材６１の本体部６１１より大きな断面（六角形断面）を有していたが、人為操作部６２が本体部６１１と同じ断面形状を有し、その端面に六角穴などの操作穴を設けた構成としてもよい。
（２）上述した実施形態では、ブレーキハウジング５１は、モータハウジング３１の一部とトランスミッションハウジング４１の一部を兼用していたが、独自にハウジングを形成し、ブレーキハウジング５１及びトランスミッションハウジング４１と連結する構成を採用してもよい。
（３）上述した実施形態では、変位変換カム機構は、径方向変位部材６１に形成された傾斜面（円錐面）と当該傾斜面に接当する軸方向変位部材６０の周縁から構成された。これに代えて、軸方向変位部材６０に傾斜面を形成してもよいし、径方向変位部材６１と軸方向変位部材６０の両方に傾斜面を形成してもよい。

本発明は、人為的にブレーキ解放できる無励磁作動ブレーキに適用可能である。

３０ ：電動モータ
３１ ：モータハウジング
４０ ：トランスミッション
４１ ：トランスミッションハウジング
５０ ：回転軸
５１ ：ブレーキハウジング
５２ ：スリーブカップリング
５３ ：固定コア
５３１ ：電磁コイル
５３２ ：ブレーキバネ
５４ ：アーマチャ
５５ ：ブレーキディスク
５６ ：保持板
５６１ ：貫通孔
５７ ：連結ロッド
６０ ：軸方向変位部材
６０１ ：リング板部
６０２ ：押圧ロッド
６１ ：径方向変位部材
６１１ ：本体部
６１２ ：円錐体部
６２ ：人為操作部
６２０ ：雌ねじ部
６３ ：ねじ受け台

Claims (3)

1. 回転軸を回転可能に収納するハウジングと、
   前記回転軸に相対回転不能に連結されたブレーキディスクと、
   前記回転軸の軸方向に沿って移動可能に配置されたアーマチャと、
   バネ付勢力によって前記アーマチャを前記ブレーキディスクに押し付けるブレーキバネと、
   電磁力によって前記アーマチャを前記ブレーキディスクから離脱させる電磁コイルと、
   前記回転軸の軸方向に沿って変位することによって前記アーマチャを前記ブレーキディスクから離脱させる軸方向変位部材と、
   前記回転軸の径方向に沿って変位することによって前記軸方向変位部材を前記回転軸の軸方向に沿って変位させる径方向変位部材と、
   前記ハウジングの前記径方向外側からの操作変位によって、前記径方向変位部材を前記径方向に沿って変位させる人為操作部と、
   前記軸方向変位部材と前記径方向変位部材との接当領域に形成された、前記径方向変位部材の径方向変位を前記軸方向変位部材の軸方向変位に変換する変位変換カム機構と、を備え、
   前記変位変換カム機構は、前記径方向変位部材の先端に設けられた傾斜面と、前記軸方向変位部材に形成されるとともに前記傾斜面に接当するフォロア部とからなり、前記軸方向変位部材の軸方向先端は前記アーマチャに接当する無励磁作動ブレーキ。
2. 前記径方向変位部材はねじ棒の本体部であり、前記人為操作部は前記ねじ棒の頭部であり、前記本体部は前記ハウジングに設けられた雌ねじ部を通じて前記ハウジングを貫通している請求項１に記載の無励磁作動ブレーキ。
3. 請求項１または２に記載の無励磁作動ブレーキを備えた動力伝達機構であって、
   前記無励磁作動ブレーキは、電動モータとトランスミッションとの間に介装され、前記ハウジングは、前記電動モータのモータハウジングまたは前記トランスミッションのトランスミッションハウジングの一部である動力伝達機構。

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