特許 5778205 無励磁作動形ブレーキ用ロータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5778205

(24)【登録日】2015年7月17日

(45)【発行日】2015年9月16日

(54)【発明の名称】無励磁作動形ブレーキ用ロータ

(51)【国際特許分類】

   F16D 65/12 20060101AFI20150827BHJP

   F16D 55/00 20060101ALI20150827BHJP

   F16D 121/16 20120101ALN20150827BHJP

【ＦＩ】

   F16D65/12 R

   F16D55/00 B

   F16D65/12 H

   F16D121:16

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-82532(P2013-82532)

(22)【出願日】2013年4月10日

(65)【公開番号】特開2014-206183(P2014-206183A)

(43)【公開日】2014年10月30日

【審査請求日】2015年2月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000176992

【氏名又は名称】三木プーリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001379

【氏名又は名称】特許業務法人 大島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 立弥

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 誠

【審査官】 莊司 英史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−０３９０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６４−００９４６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０４−０２７２２６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５９−１１６６４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０３９５６５４８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ ６５／１２

Ｆ１６Ｄ ５５／００

Ｆ１６Ｄ １２１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸嵌合孔を備えた金属製の芯板と、
前記芯板の外周にインサートモールドされ、前記芯板の外周より径方向外方に延在する樹脂製のディスク部と、
前記ディスク部の盤面に貼着されたライニング部材と
を有する無励磁作動形ブレーキ用ロータ。

【請求項2】

前記ライニング部材は前記ディスク部の盤面に接着剤によって貼着され、前記盤面には前記接着剤が入り込む少なくとも一つの窪み部が形成されている請求項１に記載の無励磁作動形ブレーキ用ロータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は無励磁作動形ブレーキに用いられるロータ（摩擦板）に関する。

【背景技術】

【0002】

無励磁作動形電磁ブレーキ用のロータとして、中心部に軸嵌合孔を備えたロータ本体の全体がステンレス鋼製の芯板により構成され、芯板の外周近傍の両面に摩擦材（ライニング部材）が接着剤によって貼り付けられたもの（従来例１）や、中心部に軸嵌合孔を備えたステンレス鋼製の芯板に合成樹脂製の摩擦材を直接にインサート成形したもの（従来例２）や、中心部に軸嵌合孔を備えたプリプレグ基材と当該プリプレグ基材の両面の全体に一体成形された摩擦材とによる３層構造のもの（従来例３）が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−２６４８０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来例１のものは、ロータ本体の中心部分から最外周に至る全体がステンレス鋼製の芯板によって構成されているため、重くてイナーシャが大きいロータになり、空転時の摩擦材の摩耗が激しいものになる。

【0005】

従来例２のものは、芯板を小径化するほど、ロータの軽量化が図られるが、ロータ外周側は摩擦材のみの構成になるため、十分な強度、耐久性を確保することが難しくなり、摩擦材の材質、種類の選択の自由度が制限されるものになる。摩擦材としてレジンモールド摩擦材が使用されれば、強度を確保できるが、レジンモールド摩擦材の使用量が多いことにより材料経済性が悪くなる。

【0006】

従来例３のものは、プリプレグ基材が芯板となって金属製の芯体を用いないから、ロータの軽量化が図られるが、軸嵌合孔部分の強度、耐久性を確保することが難しいものになる。

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、無励磁作動形ブレーキ用ロータにおいて、十分な強度、耐久性を確保することと軽量化とを両立することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明による無励磁作動形ブレーキ用ロータ（１０）は、軸嵌合孔（１６）を備えた金属製の芯板（１２）と、前記芯板（１２）の外周にインサートモールドされ、前記芯板（１２）の外周より径方向外方に延在する樹脂製のディスク部（２２）と、前記ディスク部（２２）の盤面（２２Ｃ）に貼着されたライニング部材（２６）とを有する。

【0009】

この構成によれば、軸嵌合孔（１６）を有して高い機械的強度が必要なロータ中心側は金属製の芯板（１２）によって構成され、中心部分に比して高い機械的強度を必要としないライニング貼着部であるロータ外周側のディスク部（２２）が樹脂化されていることにより、ロータボデー（１１）の全体が金属で構成される場合に比してロータボデーの重量を低減することができる。これにより、無励磁作動形ブレーキ用ロータ（１０）において、十分な強度、耐久性を確保することと軽量化とが両立する。

【0010】

本発明による無励磁作動形ブレーキ用ロータ（１０）は、好ましくは、前記ライニング部材（２６）は前記ディスク部（２２）の盤面（２２Ｃ）に接着剤によって貼着され、前記盤面（２２Ｃ）には前記接着剤が入り込む少なくとも一つの窪み部（２２Ｄ）が形成されている。

【0011】

この構成によれば、窪み部（２２Ｄ）内に入り込んで硬化した接着剤は、盤面（２２Ｃ）に対するライニング部材（２６）の回転方向の耐剥離強度を高める効果を生じる。

【発明の効果】

【0012】

本発明による無励磁作動形ブレーキ用ロータによれば、軸嵌合孔を備えた芯板は金属製で、芯板の外周より径方向外方に延在してライニング部材を貼着されるディスク部は樹脂製であるから、十分な強度、耐久性を確保することと軽量化とが両立する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明による無励磁作動形ブレーキ用ロータのロータボデーの一つの実施形態を示す正面図。

【図2】図１の線II-IIに沿った拡大断面図に相当する無励磁作動形ブレーキ用ロータの断面図。

【図3】本実施形態による無励磁作動形ブレーキ用ロータの部分的拡大斜視図。

【図4】（Ａ）は本実施形態によるロータを組み込まれた無励磁作動形ブレーキのブレーキ締結状態を示す断面図、（Ｂ）は同じくブレーキ解放状態を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明による無励磁作動形ブレーキ用ロータの一つの実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。

【0015】

無励磁作動形ブレーキ用ロータ（以下、ロータ）１０は、円環状の芯板１２を有する。芯板１２は、ステンレス鋼等の金属製のものであり、内周面にスプライン部１４を形成された軸嵌合孔（中心孔）１６を中心部に有する。芯板１２の外周には半円形の拡大部１８が周方向に等間隔に複数個形成されている。各拡大部１８の部分には芯板１２を板厚方向に貫通した貫通孔２０が形成されている。

【0016】

芯板１２の外周にはディスク部２２が射出成形によって芯板１２に一体に設けられている。ディスク部２２は、フェノール樹脂等の熱硬化性の硬質樹脂製であり、芯板１２の外周にインサートモールドによって円環状に成形され、芯板１２と板厚方向（軸線方向）に重複する円環内方部２２Ａと、芯板１２の外周より径方向外方に延在する円環外方部２２Ｂとを一体に有する。

【0017】

円環内方部２２Ａはディスク部２２を芯板１２に結合する結合代である。ディスク部２２を構成する樹脂は円環内方部２２Ａにおいて芯板１２の各貫通孔２０内に充填されている。これにより、芯板１２とディスク部２２との結合強度、特にロータ回転方向の係合強度が向上する。また、芯板１２の外周縁は拡大部１８によって凹凸形状になっており、この凹凸形状に倣ってディスク部２２がインサートモールドされていることによっても、芯板１２とディスク部２２とのロータ回転方向の係合強度が向上する。これらのことにより、ディスク部２２が芯板１２に対してロータ回転方向に剥離しないことの信頼性が向上する。このことは、無励磁作動形ブレーキ用のロータ１０にとって重要な事項である。

【0018】

円環外方部２２Ｂの両盤面２２Ｃには接着剤層２４によってライニング部材２６が貼着されている。ライニング部材２６はディスク部２２を構成する樹脂より摩擦特性に優れた材料によって構成されている。ライニング部材２６として好適なものとして、熱硬化性樹脂を基材としてガラス繊維や金属繊維あるいは炭素繊維を配合されたレジンモールド摩擦材が挙げられる。

【0019】

本実施形態では、レジンモールド摩擦材等の摩擦材はライニング部材２６を構成するだけの使用量でよいので、ディスク部２２とライニング部材２６との全体を摩擦材によって一体成形する場合よりも、摩擦材の使用量が少なくて済み、材料経済性の高騰を招くことがない。このことは、ディスク部２２が安価なフェノール樹脂で構成されることにより顕著なものになる。

【0020】

ライニング部材２６の基材と、ディスク部２２を構成する樹脂と、接着剤層２４を構成する接着剤とは、同種同系の樹脂で構成されていることが、接着相性に関して好ましい。例えば、ライニング部材２６の基材とディスク部２２とがフェノール樹脂製で、接着剤層２４を構成する接着剤が、強い凝集力と高い極性とを持つフェノール樹脂系の接着剤であることが好ましい。これにより、接着剤層２４による盤面２２Ｃに対するライニング部材２６の貼着について高い強度および信頼性が得られる。

【0021】

盤面２２Ｃには、複数個の窪み部２２Ｄが周方向に等間隔をおいて形成されている。窪み部２２Ｄは、ディスク部２２の射出成形時に同時成形されるものであり、深さが０．１〜０．３ｍｍ程度で、盤面２２Ｃの径方向寸法より少し小さい直径の円形をもって盤面２２Ｃに開口している。

【0022】

盤面２２Ｃに接着剤を塗布した後に盤面２２Ｃに対してライニング部材２６を少し円周方向に動かすことにより、窪み部２２Ｄに接着剤がなじむように入り込み、余剰の接着剤を回収する。接着剤層２４の接着剤と共に窪み部２２Ｄ内で硬化した接着剤は、盤面２２Ｃに対するライニング部材２６の回転方向の耐剥離強度を高める効果を奏する。また、窪み部２２Ｄでは、他の部分に比して接着剤層が厚くなることにより、盤面２２Ｃに対するライニング部材２６の接着強度も向上する。

【0023】

上述したように、本実施形態のロータ１０では、異種材料による芯板１２とディスク部２２とによってロータボデー１１が構成される。ロータボデー１１は、軸嵌合孔１６（スプライン部１４）を有して高い機械的強度が必要なロータ中心側をステンレス鋼製の芯板１２によって構成され、中心部分に比して高い機械的強度を必要としないライニング貼着部であるロータ外周側のディスク部２２を樹脂化されていることにより、ロータボデー１１の全体がステンレス鋼で構成される場合に比して、ロータボデー１１の質量を１／２程度まで低減することができる。これにより、ロータ１０において、十分な強度、耐久性を確保することと軽量化とが両立する。

【0024】

ロータボデー１１の軽量化により、ロータ１０のイナーシャが小さくなり、空転時のライニング部材２６の摩耗が低減する。特に、ロータ１０を縦置き（垂直置き）する無励磁作動形ブレーキに用いた場合、空転時のライニング部材２６の摩耗が従来品より低減し、ロータ１０の寿命が格段に向上する。また、ライニング部材２６の摩耗が低減することにより、摩耗粉の発生が少なくなり、環境性能が改善される。

【0025】

なお、このロータ１０のイナーシャの低減は、ロータボデー１１の外周側を樹脂化、つまり軽量化されていることにより、顕著なものになる。

【0026】

ディスク部２２を構成する樹脂がフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂であることにより、摩擦熱、環境温度に対して、更には、ロータ１０の無励磁作動形ブレーキでの使用においての電磁コイル部の自己発熱による高温化に対して高い熱耐久性を確保することができる。特に、フェノール樹脂の使用により、安価にして優れた機械的性能と熱的性能とを得ることができる。

【0027】

電磁ブレーキにおいては、制動作用時にロータ１０に生じる微振動に起因して「鳴き音」と呼ばれる耳障りな音が発生することがある。このことに対して、本実施形態では、ライニング貼着部であるディスク部２２が金属よりヤング率が低いフェノール樹脂によって構成されていることにより、制動作用時の微振動が抑制され、「鳴き音」が低減する。

【0028】

本実施形態では、ディスク部２２はインサートモールドによって芯板１２の外周に成形されているから、ディスク部２２を芯板１２に対して精度よく成形することができる。このことにより、ディスク部２２およびライニング部材２６の薄肉化が可能になり、ロータ１０を用いた無励磁作動形ブレーキの薄型化を促進することができる。

【0029】

芯板１２をなす金属板に接着剤によって樹脂製のライニング部材を貼り付けると、ロータ廃棄時の材料種別毎の分別において、金属板とライニング部材とを分離することが困難である。このことに対して、本実施形態では、ディスク部２２はインサートモールドによって芯板１２の外周に成形され、ディスク部２２にライニング部材２６が接着剤によって貼り付けられており、ロータ廃棄時における芯板１２とディスク部２２との分離はディスク部２２の円環内方部２２Ａの破壊によって比較的容易に行うことができるから、ライニング部材２６を貼り付けられているディスク部２２がなす樹脂部品と芯板１２がなす金属部品とを比較的容易に分別することができる。

【0030】

図４は上述のロータ１０を組み込まれた無励磁作動形ブレーキの一つの実施形態を示している。

【0031】

この電磁ブレーキは、円環形状のステータ５０と、ステータ５０の一方の端面側にカラー部材５２を挟んでボルト５４によってステータ５０に固定された固定プレート５６と、ステータ５０と固定プレート５６との間にボルト５４の軸線方向に移動可動に配置された可動アーマチュア５８とを有する。可動アーマチュア５８は外周部に形成された凹部５９によってカラー部材５２に係合していることにより回り止めされている。

【0032】

ステータ５０の一方の端面がなす磁極面５０Ａは可動アーマチュア５８の一方の端面がなす磁極面５８Ａに正対し、固定プレート５６の一方の端面がなす摩擦面５６Ａは可動アーマチュア５８の他方の端面がなす摩擦面５８Ｂに正対している。

【0033】

ステータ５０には磁極面５０Ａを選択的に磁気吸着面とする円環形状の電磁コイル６０が埋設されている。ステータ５０と可動アーマチュア５８との間には、可動アーマチュア５８を磁極面５０Ａより離れる方向、つまり固定プレート５６の側に付勢する圧縮コイルばねによるトルクスプリング６２が設けられている。

【0034】

固定プレート５６と可動アーマチュア５８との間にはロータ１０がボルト５４の軸線方向に移動可動に配置されている。ロータ１０の一方の側のライニング部材２６の表面は固定プレート５６の摩擦面５６Ａに正対し、ロータ１０の他方の側のライニング部材２６の表面は可動アーマチュア５８の摩擦面５８Ｂに正対している。ロータ１０のスプライン部１４にはロータハブ部材６４がスプライン係合している。

【0035】

電磁コイル６０に通電が行われていない状態では、図４（Ａ）に示されているように、可動アーマチュア５８は、ステータ５０側に磁気吸引されることはなく、トルクスプリング６２のばね力によって磁極面５８Ａがステータ５０の磁極面５０Ａより離間し、摩擦面５８Ｂと摩擦面５６Ａとの間にロータ１０を挟み込む。これにより、ロータ１０の一方の側のライニング部材２６の表面が固定プレート５６の摩擦面５６Ａに摩擦係合すると共に、ロータ１０の他方の側のライニング部材２６の表面が可動アーマチュア５８の摩擦面５８Ｂに摩擦係合し、摩擦力によってロータ１０を回転不能にする制動作用状態、つまりブレーキ締結状態が得られる。

【0036】

電磁コイル６０に通電が行われると、図４（Ｂ）に示されているように、可動アーマチュア５８がステータ５０側に磁気吸引され、トルクスプリング６２のばね力に抗して可動アーマチュア５８の磁極面５８Ａがステータ５０の磁極面５０Ａに磁気吸着される。これにより、固定プレート５６と可動アーマチュア５８とによるロータ１０の挟み込みが解除され、ロータ１０が固定プレート５６および可動アーマチュア５８に対して自由に回転できるブレーキ解放状態になる。

【0037】

このブレーキ解放状態でロータ１０が回転することは空転動作と呼ばれ、この空転動作においてライニング部材２６が固定プレート５６あるいは可動アーマチュア５８に接触しながら回転することにより生じるライニング部材２６の摩耗は空転摩耗と呼ばれている。この空転摩耗はロータボデー１１の軽量化によって格段に低減する。

【0038】

以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

【0039】

たとえば、窪み部２２Ｄは必須でなく、ライニング部材２６を貼着される一方の側の盤面２２Ｃにディスク部２２の射出成形時のゲート痕が残る場合には、それとは反対側の盤面２２Ｃにのみ窪み部２２Ｄが設けられてもよい。また、本発明によるロータは、無励磁作動形ブレーキ以外の電磁ブレーキや電磁クラッチにも同様に適用することができる。

【符号の説明】

【0040】

１０ 無励磁作動形ブレーキ用ロータ（ロータ）
１１ ロータボデー
１２ 芯板
１４ スプライン部
１６ 軸嵌合孔
２２ ディスク部
２２Ｃ 盤面
２２Ｄ 窪み部
２４ 接着剤層
２６ ライニング部材
５０ ステータ
５６ 固定プレート
５８ 可動アーマチュア
６０ 電磁コイル
６２ トルクスプリング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】