特開 2025-5717 電磁ブレーキ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025005717

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】電磁ブレーキ装置

(51)【国際特許分類】

   F16D 55/28 20060101AFI20250109BHJP

【ＦＩ】

F16D55/28 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023106018

(22)【出願日】2023-06-28

(71)【出願人】

【識別番号】000180025

【氏名又は名称】山洋電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】松山 理恵

【テーマコード（参考）】

3J058

【Ｆターム（参考）】

3J058AA43

3J058AA48

3J058AA53

3J058AA78

3J058AA88

3J058BA68

3J058CC07

3J058CC72

3J058CC77

3J058CD24

3J058DA32

3J058DD06

(57)【要約】

【課題】軽量な無励磁作動ブレーキを提供することを目的とする。
【解決手段】電磁ブレーキ装置３は、ヨーク３０と、ガイドピン２６と、アウタプレート２４と、インナプレート２５と、を有する。ヨーク３０の端面にはピン取付穴３８が周方向に複数設けられている。ヨーク３０の外周壁部３２は、各々ピン取付穴３８が設けられる厚肉部３２ｙと、厚肉部３２ｙの間に設けられる薄肉部３２ｘを有する。薄肉部３２ｘの外周面は、仮想円Ｏよりも径方向の内側に凹んでいる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻き線を収容するヨークと、
前記ヨークの端面に設けられたガイドピンと、
前記ガイドピンによって前記ヨークから離れた位置に固定されたアウタプレートと、
前記ヨークの端面と前記アウタプレートとの間に設けられたインナプレートと、を有し、
前記インナプレートは前記ガイドピンによって、回転軸線方向に移動可能かつ、回転不可能に固定されており、
前記ヨークの端面には、前記ガイドピンが取り付けられるピン取付穴が周方向に複数設けられており、
前記ヨークの外周壁部は、各々前記ピン取付穴が設けられる複数の厚肉部と、複数の前記厚肉部の周方向の間に設けられる薄肉部と、を有し、
前記薄肉部の外周面は、前記ピン取付穴の前記回転軸線から最も離れた点を結んでできる前記回転軸線を中心とした仮想円よりも径方向の内側に凹んでいる、電磁ブレーキ装置。

【請求項2】

前記ガイドピンは前記ヨークに接着、溶着、圧入、嵌合、または螺合されている、請求項１に記載の電磁ブレーキ装置。

【請求項3】

単一の前記厚肉部には複数の前記ピン取付穴が設けられている、請求項１に記載の電磁ブレーキ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁ブレーキ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、非通電時にモータに制動力を付与する電磁ブレーキ装置を有するブレーキ内蔵モータを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－３７２０７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで近年、特許文献１に記載のような電磁ブレーキ装置の軽量化が求められるようになっている。
そこで本開示は軽量な電磁ブレーキ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一側面に係る電磁ブレーキ装置は、
巻き線を収容するヨークと、
前記ヨークの端面に設けられたガイドピンと、
前記ガイドピンによって前記ヨークから離れた位置に固定されたアウタプレートと、
前記ヨークの端面と前記アウタプレートとの間に設けられたインナプレートと、を有し、
前記インナプレートは前記ガイドピンによって、回転軸線方向に移動可能かつ、回転不可能に固定されており、
前記ヨークの端面には、前記ガイドピンが取り付けられるピン取付穴が周方向に複数設けられており、
前記ヨークの外周壁部は、各々前記ピン取付穴が設けられる複数の厚肉部と、複数の前記厚肉部の周方向の間に設けられる薄肉部と、を有し、
前記薄肉部の外周面は、前記ピン取付穴の前記回転軸線から最も離れた点を結んでできる前記回転軸線を中心とした仮想円よりも径方向の内側に凹んでいる。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、軽量な電磁ブレーキ装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本開示に係る電磁ブレーキ装置を有するブレーキ内蔵モータの断面図である。

【図2】図２は、ブレーキ機構を示す、図１の部分拡大図である。

【図3】図３は、ヨークを前方から見た図である。

【図4】図４は、変形例に係る電磁ブレーキ装置のヨークを前方から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。

【0009】

図１は、本開示に係る電磁ブレーキ装置３を有するブレーキ内蔵モータ１の断面図である。図１に示すように、ブレーキ内蔵モータ１は、モータ２と、電磁ブレーキ装置３と、モータ２および電磁ブレーキ装置３を覆うケース４とを有する。本開示のブレーキ内蔵モータ１は、非通電時にモータ２に制動力が作用する、電磁ブレーキ装置付きのブレーキ内蔵モータである。

【0010】

電磁ブレーキ装置３は、回転軸線Ａｘ方向に延びる回転軸部１０と、回転軸部１０に制動力を作用させるブレーキ機構２０と、ブレーキ機構２０を回転軸部１０に対して回転可能に支持する軸受５を有する。なお、以降の説明で、回転軸線Ａｘ方向について、図１の左方を前方Ｆ、図１の右方を後方Ｒと呼ぶことがある。

【0011】

図１において、電磁ブレーキ装置３はモータ２よりも後方に設けられている。回転軸部１０は、モータ２の出力軸２ａと接続されている。回転軸部１０は、モータ２とともに回転軸線Ａｘ回りに回転する。なお、回転軸部１０はモータ２の出力軸２ａと一体で構成されていてもよいし、回転軸部１０はモータ２の出力軸２ａと別部材であってもよい。また、回転軸部１０はモータ２の出力軸２ａとギアなどの動力伝達部材で接続されていてもよい。

【0012】

ブレーキ機構２０は、巻き線２１と、巻き線２１を収容するヨーク３０と、バネ２２を有する。
巻き線２１はヨーク３０内に配置され、コイルをなすように巻かれた銅線などの金属線である。巻き線２１は全体として略円筒状のコイルをなすように巻かれている。

【0013】

ヨーク３０は内部に巻き線２１が収容される収容部３７が設けられた金属製の部材である。ヨーク３０は有底円筒状の部材である。ヨーク３０は、円筒状の巻き線２１の内周を覆う内周壁部３１と、円筒状の巻き線２１の外周を覆う外周壁部３２と、円筒状の巻き線２１の回転軸線Ａｘのモータ２の反対側の端部を覆う端壁部３３と、を一体的に有している。

【0014】

内周壁部３１の内周側の貫通孔３４に回転軸部１０が貫通されている。回転軸部１０は、ヨーク３０に設けられた軸受５を介して、ヨーク３０に対して回転可能に支持されている。

【0015】

内周壁部３１と外周壁部３２と端壁部３３とで形成される内部の空間が収容部３７である。収容部３７は回転軸線Ａｘ方向の前方（モータ２側）に開口している。巻き線２１に通電されると、ヨーク３０は巻き線２１に生じる磁力線の磁気回路を構成する。ヨーク３０は、磁力の磁束密度を高めて磁力を増大させる。

【0016】

図２は、ブレーキ機構２０を示す、図１の部分拡大図である。図２に示したように、ブレーキ機構２０はさらに、摩擦部材２３と、アウタプレート２４と、インナプレート２５と、ガイドピン２６を有している。回転軸線Ａｘ方向について、前方から後方に向かって、アウタプレート２４、摩擦部材２３、インナプレート２５がこの順に配列されている。

【0017】

ガイドピン２６は、回転軸線Ａｘ方向に延びるピン２６ａと、ピン２６ａが挿通されているスリーブ２６ｂとを有する。ガイドピン２６の頭部２６ｃは、ヨーク３０の前方端面から前方に向かって突き出ている。ガイドピン２６の頭部２６ｃと反対側に位置する後方端部はヨーク３０に固定されている。ガイドピン２６は、ヨーク３０の収容部３７よりも径方向外側に位置する外周壁部３２に固定されている。複数のガイドピン２６は、ヨーク３０の外周壁部３２の前方端面３２ａに周方向に沿って設けられている。

【0018】

ピン２６ａは、スリーブ２６ｂを挿通している。ガイドピン２６の頭部２６ｃはスリーブ２６ｂを介してヨーク３０の前方端面３０ａから離間した位置に固定されている。ガイドピン２６はヨーク３０へ、接着、溶着、圧入、嵌合、または螺合などの固定手段で固定される。

【0019】

アウタプレート２４は、回転軸線Ａｘと交差する径方向に延びる板状の部材である。アウタプレート２４はリング状でもあり、アウタプレート２４の径方向中心に設けられた貫通孔に回転軸部１０が貫通されている。アウタプレート２４は、ガイドピン２６の頭部２６ｃとスリーブ２６ｂとの間に挟み込まれて固定されている。アウタプレート２４は、スリーブ２６ｂを介して、ヨーク３０の前方端面３０ａから離れた位置に固定されている。つまり、アウタプレート２４はヨーク３０に対して移動不能である。

【0020】

摩擦部材２３は回転軸線Ａｘと交差する径方向に延びる板状の部材である。摩擦部材２３もリング状でもあり、摩擦部材２３の径方向中心に設けられた貫通孔に回転軸部１０が貫通されている。摩擦部材２３は、アウタプレート２４との間に摩擦力を生じさせる、高い摩擦係数の表面を有する部材である。摩擦部材２３は、例えば金属製の本体と、本体の表面に貼り付けたセラミックスなどからなる高摩擦材とで構成することができる。

【0021】

摩擦部材２３の外周面はガイドピン２６のスリーブ２６ｂよりも径方向内側に位置している。径方向について、摩擦部材２３はスリーブ２６ｂと回転軸部１０との間に位置している。

【0022】

摩擦部材２３の内周面には回転軸線Ａｘ方向に延びる嵌合溝２３ａが設けられている。この嵌合溝２３ａは、回転軸部１０に固定されたハブ部材２７の外周面に設けられた嵌合部２７ａと対応する形状となっている。このため、摩擦部材２３は回転軸部１０に対して、回転軸線Ａｘ方向については移動可能であるが、回転軸線Ａｘ回りには回転不可能である。つまり、摩擦部材２３は回転軸部１０の回転に伴って回転する。

【0023】

インナプレート２５は、回転軸線Ａｘと交差する径方向に延びる板状の部材である。インナプレート２５はリング状でもあり、インナプレート２５の内周孔には回転軸部１０が貫通している。インナプレート２５の外周部には、各々ガイドピン２６のスリーブ２６ｂに対応する形状の凹部が設けられている。つまりインナプレート２５は、スリーブ２６ｂによって回転軸線Ａｘ回りの回転が阻止されている。このため、インナプレート２５は摩擦部材２３と同様に、回転軸線Ａｘ方向について移動可能であるが、回転軸線Ａｘ回りには回転不可能である。

【0024】

図１に戻り、バネ２２は、ヨーク３０の前方端面に開口したバネ収容部３５に収容されている。バネ２２は、例えばコイルスプリングである。バネ２２は、圧縮された状態でバネ収容部３５に収容されている。バネ２２は、インナプレート２５を摩擦部材２３に押し付ける弾性復元力をインナプレート２５に作用させている。

【0025】

図２に示したように、軸受５は、ブレーキ機構２０のヨーク３０を、回転軸部１０に対して回転軸線Ａｘ回りに回転可能に支持している。軸受５は、内輪５１と、外輪５２と、転動体５３とを有する。内輪５１は、回転軸部１０に固定されている。外輪５２は、ヨーク３０に固定されている。ヨーク３０は、軸受５の外輪５２が固定される軸受固定部３６を有している。図示の例では、軸受固定部３６はヨーク３０の内周壁部３１の後方端部に設けられている。
なお、回転軸線Ａｘ方向の前方側に位置するモータ側軸受は、モータ２の出力軸２ａをケース４に対して回転可能に支持している。

【0026】

ブレーキ内蔵モータ１は、モータ２を作動させている通常状態では、巻き線２１にも電力が供給されている。巻き線２１に通電された状態では、巻き線２１により電磁力が生じている。この電磁力により、バネ２２の弾性復元力に抗して、インナプレート２５がヨーク３０に引き寄せられている。この状態では、インナプレート２５と摩擦部材２３、および、摩擦部材２３とアウタプレート２４との間に隙間が生じており、各々の部材間に摩擦力が生じない。つまり、ブレーキ内蔵モータ１の通常状態では、ブレーキ機構２０による制動力が生じていない。

【0027】

モータ２への通電が遮断された場合など、巻き線２１への通電が絶たれた非通電状態では、巻き線２１に電磁力が作用しない。このため、バネ２２の弾性復元力によりインナプレート２５は摩擦部材２３をアウタプレート２４に押し付ける。このため、インナプレート２５と摩擦部材２３、および、摩擦部材２３とアウタプレート２４との間に摩擦力が生じている。つまり、非通電状態では、ブレーキ機構２０により制動力が生じる。

【0028】

図３は、ヨーク３０を前方から見た図である。図３に示したように、ヨーク３０を前方から見ると、径方向内側から外側に向かって、径方向中央部に回転軸部１０が挿通される貫通孔３４、内周壁部３１、収容部３７、外周壁部３２が設けられている。図示の例では、内周壁部３１にバネ収容部３５が設けられ、外周壁部３２にガイドピン２６が取り付けられるピン取付穴３８が設けられている。６つのバネ収容部３５が、内周壁部３１に周方向に沿って等間隔に設けられている。内周壁部３１の肉厚（径方向寸法）は周方向に沿って一定である。

【0029】

外周壁部３２の肉厚（径方向寸法）は周方向に沿って一定ではない。外周壁部３２は、複数の薄肉部３２ｘと、隣接する薄肉部３２ｘの間に設けられ薄肉部３２ｘよりも肉厚の大きな複数の厚肉部３２ｙとを有している。図示の例では、外周壁部３２は、３つの薄肉部３２ｘと、３つの厚肉部３２ｙを有している。１つの厚肉部３２ｙには、２つのピン取付穴３８が設けられている。２つのピン取付穴３８は周方向に配列されている。ピン取付穴３８は、周方向に等間隔に設けられていない。厚肉部３２ｙに設けられた隣接するピン取付穴３８の間隔Ｒ１は、薄肉部３２ｘで隔てられたピン取付穴３８の間隔Ｒ２よりも短い。

【0030】

図３には、回転軸線Ａｘから最も離れたピン取付穴３８の点を結んでできる回転軸線Ａｘを中心とした仮想円Ｏを示している。薄肉部３２ｘの外周面３２ｚは、この仮想円Ｏよりも内側に位置している。図示した例では、薄肉部３２ｘの外周面の回転軸線Ａｘからの距離は、ピン取付穴３８の中心軸の回転軸線Ａｘからの距離と等しい。これに対して、厚肉部３２ｙの外周面３２ｚはこの仮想円Ｏよりも外側に位置している。
このように本開示の電磁ブレーキ装置３（電磁ブレーキ装置）によれば、薄肉部３２ｘの外周面３２ｚは、ピン取付穴３８の回転軸線Ａｘから最も離れた点を結んでできる回転軸線Ａｘを中心とした仮想円Ｏよりも径方向の内側に凹んでいる。

【0031】

ヨーク３０は鋳鉄などで構成され、金属製の比較的重たい部材である。本発明者は、電磁ブレーキ装置３の軽量化の検討に当たり、この重たいヨーク３０について着目した。
本開示の電磁ブレーキ装置３のヨーク３０は、巻き線２１に生じる磁力を高める第一の機能と、ガイドピン２６を支持する第二の機能とを有する。第一の機能については、内周壁部３１の肉厚は巻き線２１に生じる磁束密度を高めるためにある程度の肉厚が求められるが、外周壁部３２については肉厚はそれほど求められない。そこで、外周壁部３２の肉厚を薄くすることでヨーク３０の軽量化を図ることを検討した。第二の機能については、肉厚を薄くするとガイドピン２６を支持する機能が損なわれる可能性があるが、外周壁部３２にはガイドピン２６が設けられない部位もあることに着目した。そこで本発明者は、外周壁部３２のガイドピン２６が設けられない部位の肉厚を薄くするという着想を得て、本発明を完成させた。
本開示の電磁ブレーキ装置３によれば、ヨーク３０の外周壁部３２のうち、厚肉部３２ｙによりガイドピン２６の取り付け強度を確保しつつ、ピン取付穴３８が設けられない薄肉部３２ｘの肉厚を薄くすることにより、ヨーク３０を軽量化できた。

【0032】

また本開示の電磁ブレーキ装置３においては、単一の厚肉部３２ｙに複数のピン取付穴３８が設けられている。単一の厚肉部３２ｙに集中的に複数のピン取付穴３８が設けられているので、単一の厚肉部３２ｙに単一のピン取付穴３８を設ける場合に比べて、厚肉部３２ｙの個数を抑制しやすい。これにより、薄肉部３２ｘによってヨーク３０の軽量化を図りやすい。

【0033】

図４は、本開示の変形例に係る電磁ブレーキ装置３のヨーク３０Ａを前方から見た図である。図４に示した例においては、ヨーク３０Ａの外周壁部は、４つの厚肉部３２ｙと、４つの薄肉部３２ｘとを有している。本例では、一つの厚肉部３２ｙに２つのピン取付穴３８が設けられ、ヨーク３０Ａは８つのピン取付穴３８を有している。
本例においても、薄肉部３２ｘの外周面３２ｚは、ピン取付穴３８の回転軸線Ａｘから最も離れた点を結んでできる回転軸線Ａｘを中心とした仮想円Ｏよりも径方向の内側に凹んでいる。このため、ヨーク３０が軽量になり、軽量な電磁ブレーキ装置３が提供される。

【0034】

以上、本開示の実施形態について説明をしたが、本開示の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本開示の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

【0035】

なお、上述した説明では、バネ収容部３５は内周壁部３１に設けられた例を説明したが、バネ収容部３５は外周壁部３２に設けられていてもよい。バネ収容部３５が外周壁部３２に設けられる場合、バネ収容部３５も厚肉部３２ｙに設けることが好ましい。

【0036】

また、上述した説明では、摩擦部材２３が高摩擦材を有する部材であると説明したが、本開示はこれに限られない。摩擦部材２３が高摩擦材を有さず、アウタプレート２４やインナプレート２５のうち摩擦部材２３と接触する部位に高摩擦材が貼り付けられていてもよい。摩擦部材２３がアウタプレート２４やインナプレート２５の少なくとも一方と接触して摩擦力を生じさせる構成となっていればよい。

【符号の説明】

【0037】

１ ブレーキ内蔵モータ
２ モータ
２ａ 出力軸
３ 電磁ブレーキ装置
４ ケース
５ 軸受
１０ 回転軸部
２０ ブレーキ機構
２１ 巻き線
２２ バネ
２３ 摩擦部材
２３ａ 嵌合溝
２４ アウタプレート
２５ インナプレート
２６ ガイドピン
２６ａ ピン
２６ｂ スリーブ
２６ｃ 頭部
２７ ハブ部材
３０ ヨーク
３０ａ ヨークの前方端面
３１ 内周壁部
３２ 外周壁部
３２ａ 外壁部の前方端面
３２ｘ 薄肉部
３２ｙ 厚肉部
３２ｚ 薄肉部の外周面
３３ 端壁部
３３ａ 端壁部の内面
３４ 貫通孔
３５ バネ収容部
３６ 軸受固定部
３７ 収容部
５１ 内輪
５２ 外輪
５３ 転動体
５５ モータ側軸受
Ａｘ 回転軸線
Ｏ 仮想円

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】