JP2014020539A - 制動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】制動装置を構成する主要な部品の形状を共通化して製造コストを削減する。
【解決手段】本発明は、筒状の周壁10と、周壁10の一端側に配置される第1端壁20と、周壁10の他端側に配置される第2端壁30と、周壁10、第1端壁20及び第2端壁30によって囲まれた作動室60と、作動室60において第1端壁20と第2端壁30との間に配置される回転板70と、作動室60に充填される磁気粘性流体80と、磁気粘性流体80に印加される磁場を発生させるコイル50とを備え、第1端壁20及び第2端壁30が磁場発生時に磁路を構成し、少なくとも第1端壁20と第2端壁30が同一の形状・大きさである制動装置を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、筒状の周壁10と、周壁10の一端側に配置される第1端壁20と、周壁10の他端側に配置される第2端壁30と、周壁10、第1端壁20及び第2端壁30によって囲まれた作動室60と、作動室60において第1端壁20と第2端壁30との間に配置される回転板70と、作動室60に充填される磁気粘性流体80と、磁気粘性流体80に印加される磁場を発生させるコイル50とを備え、第1端壁20及び第2端壁30が磁場発生時に磁路を構成し、少なくとも第1端壁20と第2端壁30が同一の形状・大きさである制動装置を提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は、磁気粘性流体を用いた制動装置に関する。
従来、磁気粘性流体を用いた制動装置として、特許第4695835号公報に開示された制動装置が知られている。この制動装置は、磁極片及びコイルを備えた磁界発生装置と、ロータと、磁界発生装置とロータとの間に充填される磁気粘性流体とを有して構成され、磁場を磁気粘性流体に印加し、それにより磁気粘性流体の剪断に対する抵抗が増加することを利用して、ロータの回転速度を減速させたり、その回転を停止させたりするものである。磁気粘性流体に印加される磁場は、コイルに電流を流すことによって発生させている。
しかしながら、この種の制動装置では、制動装置を構成する個々の部品が互いに異なる形状であるため、製造コストが高くつくという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、制動装置を構成する主要な部品の形状を共通化して製造コストを削減することである。
上記課題を解決するため、本発明は以下の制動装置を提供する。
1.筒状の周壁、該周壁の一端側に配置される第1端壁及び該周壁の他端側に配置される第2端壁によって囲まれた作動室と、該作動室において第1端壁と第2端壁との間に配置される回転板と、該作動室に充填される磁気粘性流体と、該磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるコイルとを備え、第1端壁及び第2端壁が磁場発生時に磁路を構成し、少なくとも第1端壁と第2端壁が同一の形状・大きさである制動装置。
2.前記周壁が単体の部品であり、第1端壁及び第2端壁のそれぞれが該周壁に取り付けられる単体の部品である前記1に記載の制動装置。
3.前記周壁が二分され、そのうちの一方と第1端壁が単体の部品として構成され、そのうちの他方と第2端壁が単体の部品として構成され、これらの部品が同一の形状・大きさである前記1に記載の制動装置。
4.第1端壁及び第2端壁のそれぞれが7g/cm3以上の高密度鉄系焼結金属からなる前記2に記載の制動装置。
5.前記各部品が7g/cm3以上の高密度鉄系焼結金属からなる前記3に記載の制動装置。
6.前記コイルが第1端壁及び第2端壁のそれぞれに取り付けられている前記1〜5のいずれか1に記載の制動装置。
7.前記回転板が複数設けられ、回転板同士の間に仕切り板が配置され、該仕切り板が磁場発生時に磁路を構成する前記1〜5のいずれか1に記載の制動装置。
1.筒状の周壁、該周壁の一端側に配置される第1端壁及び該周壁の他端側に配置される第2端壁によって囲まれた作動室と、該作動室において第1端壁と第2端壁との間に配置される回転板と、該作動室に充填される磁気粘性流体と、該磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるコイルとを備え、第1端壁及び第2端壁が磁場発生時に磁路を構成し、少なくとも第1端壁と第2端壁が同一の形状・大きさである制動装置。
2.前記周壁が単体の部品であり、第1端壁及び第2端壁のそれぞれが該周壁に取り付けられる単体の部品である前記1に記載の制動装置。
3.前記周壁が二分され、そのうちの一方と第1端壁が単体の部品として構成され、そのうちの他方と第2端壁が単体の部品として構成され、これらの部品が同一の形状・大きさである前記1に記載の制動装置。
4.第1端壁及び第2端壁のそれぞれが7g/cm3以上の高密度鉄系焼結金属からなる前記2に記載の制動装置。
5.前記各部品が7g/cm3以上の高密度鉄系焼結金属からなる前記3に記載の制動装置。
6.前記コイルが第1端壁及び第2端壁のそれぞれに取り付けられている前記1〜5のいずれか1に記載の制動装置。
7.前記回転板が複数設けられ、回転板同士の間に仕切り板が配置され、該仕切り板が磁場発生時に磁路を構成する前記1〜5のいずれか1に記載の制動装置。
本発明の制動装置によれば、制動装置を構成する主要な部品、すなわち、磁場発生時に磁路を構成する部品のうち、少なくとも第1端壁と第2端壁が同一の形状・大きさであるため、製造コストを削減することが可能になる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明するが、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は、本発明の実施例1に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。この図に示したように、本実施例に係る制動装置は、筒状の周壁10と、周壁10の一端10a側に配置される第1端壁20と、周壁10の他端10b側に配置される第2端壁30と、周壁10、第1端壁20及び第2端壁30によって囲まれた作動室60と、作動室60において第1端壁20と第2端壁30との間に配置される回転板70と、作動室60に充填される磁気粘性流体80と、磁気粘性流体80に印加される磁場を発生させるコイル50とを有して構成されている。
周壁10は、軟磁性材料から成る単体の部品である。周壁10の一端10a付近の内径は、周壁10の中央部分の内径よりも大きくなるように設計されており、その結果として、一端10a付近の内周面10cと中央部分の内周面10dとの間には段差10eが形成されている。また、周壁10の他端10b付近の内径は、周壁10の中央部分の内径よりも大きくなるように設計されており、その結果として、他端10b付近の内周面10fと中央部分の内周面10dとの間にも段差10gが形成されている。段差10eは、第1端壁20の位置決めとして機能し、段差10gは、第2端壁30の位置決めとして機能している。第1端壁20と第2端壁30との間に形成される作動室60の容積は、この機能によって、一定に保たれている。
第1端壁20は、軟磁性材料から成る単体の部品である。第1端壁20は、中央に厚さ方向に貫通する穴20aを有する。穴20aは、後述する回転軸40の外径よりも僅かに大きい内径を有する。穴20aの内周面には、Oリング溝が形成されており、このOリング溝に取り付けられるOリング90によって、磁気粘性流体80の漏洩を防止している。
第1端壁20は、穴20aに回転軸40を通して、外周面20b付近を段差10eに載せた後、周壁10の一端10aをかしめることによって周壁10に取り付けられている。
第2端壁30は、第1端壁20と同様に、軟磁性材料から成る単体の部品である。また、第2端壁30は、第1端壁20と同一の形状・大きさである。第2端壁30は、第1端壁20と共通の金型を用いて製造することができるので、第1端壁と第2端壁が互いに異なる形状・大きさのものを製造する場合と比較して製造コストを削減することが可能になる。
第2端壁30は、穴30aに回転軸40を通して、外周面30b付近を段差10gに載せた後、周壁10の他端10bをかしめることによって周壁10に取り付けられている。なお、磁気粘性流体80の漏洩は、第2端壁30に形成されたOリング溝に取り付けられるOリング90によって防止されている。
本実施例に係る制動装置は、図1に示したように、作動室60を囲む周壁10、第1端壁20及び第2端壁30がハウジングとして機能している。したがって、さらにハウジングを設けなくても良いので、部品点数の削減による製造コストの削減が可能になる。
第1端壁20及び第2端壁30は、それぞれ、7g/cm3以上の高密度鉄系焼結金属からなることが好ましい。鉄系焼結金属は、他の焼結金属と比較して透磁率が高いからである。また、密度が7g/cm3未満の場合は、磁気粘性流体80が第1端壁20及び第2端壁30に浸透して漏洩するおそれがある。7g/cm3以上の高密度鉄系焼結金属からなる第1端壁20及び第2端壁30は、透磁率が高く、精密な成形が容易で、かつ磁気粘性流体80の漏洩を確実に防止できるという利点がある。
回転軸40は、非磁性材料から成る単体の部品である。本実施例に係る制動装置は、回転軸40が第1端壁20及び第2端壁30によって回転可能に支持されている。この構成によれば、回転軸40の軸受けを別途設ける必要がないので、部品点数の削減による製造コストの削減が可能になる。
コイル50は、周壁10の内周面10dに接するように配置されている。コイル50には、リード線100が接続されている。コイル50は、コイルボビン110に巻かれているが、コイルボビンなしでコイル50を配置してもよい。
磁気粘性流体80は、合成油等の流体中に強磁性粒子を分散させた懸濁液であり、無磁場の状態では液状であるが、磁場を印加すると分散していた粒子が互いに連結して架橋構造を形成し、磁場強度に応じて剪断応力が増加する性質を有するものである。磁気粘性流体80は、第1端壁20と回転板40との間の隙間及び第2端壁30と回転板40との間の隙間に充填されている。
回転板70は、回転軸40の回転に伴って回転し得るように設けられている。回転板70は、軟磁性材料から成る単体の部品である。回転板70は、所定の厚さを有する円形の板状体であり、中央に回転軸40が挿通される穴を有する。回転板70が第1端壁20又は第2端壁30に接触しないようにするため、また、回転板70と第1端壁20との間の隙間及び回転板70と第2端壁30との間の隙間を一定の大きさに維持するために、回転軸40と回転板70との結合部分にスペーサ120が設けられている。
上記のように構成される制動装置によれば、リード線100を介してコイル50に電流を供給すると、コイル50が磁場を発生させる。この磁場は、周壁10、第1端壁20、第2端壁30及び回転板70がそれぞれ磁気を帯びた状態となることにより強められて磁気粘性流体80に印加される。この際、第1端壁20及び第2端壁30は、磁路(磁束の通り路)を構成する。磁気粘性流体80は、磁場強度に応じて剪断応力が増加する性質を有するため、回転板70の回転速度を減速させたり、回転板70の回転を停止させたりする制動力も磁場強度が高くなるにしたがって大きくなる。磁場強度は、コイル50に供給される電流の大きさに比例して増大する。
本実施例に係る制動装置は、図1に示したように、第1端壁20が、回転板70の表面70aの大部分と磁気粘性流体80を介して向き合う内面20cを有する。また、第2端壁30も第1端壁20と同様に、回転板70の裏面70bの大部分と磁気粘性流体80を介して向き合う内面30cを有する。そのため、たとえ電流値が小さくても、回転板70の両面70a,70bに、より大きな剪断抵抗を与えることができるので、回転軸40の回転運動に対して、より大きい制動力を付与することが可能である。
図2は、本発明の実施例2に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。この図に示したように、本実施例に係る制動装置は、回転板が複数設けられ、かつ回転板同士の間に仕切り板130が設けられている点で、実施例1に係る制動装置と異なる。
回転板の数は任意に設定することができる。本実施例では、2つの回転板(以下、それぞれを第1回転板71及び第2回転板72という。)が第1端壁20と第2端壁30との間に配置されている。
仕切り板130は、第1回転板71と第2回転板72との間に配置され、支持部材140を介して第1端壁20と第2端壁30との間に固定されている。仕切り板130は、軟磁性材料から成る単体の部品である。
第1回転板71が第1端壁20に接触しないようにするため、また、第1回転板71と第1端壁20との間の隙間を一定の大きさに維持するために、第1回転板71と回転軸40との結合部分に第1スペーサ121が設けられている。
また、仕切り板130が第1回転板71に接触しないようにするため、また、仕切り板130と第1回転板71との間の隙間を一定の大きさに維持するために、第1回転板71と回転軸40との結合部分に第2スペーサ122が設けられている。
また、仕切り板130が第2回転板72に接触しないようにするため、また、仕切り板130と第2回転板72との間の隙間を一定の大きさに維持するために、第2回転板72と回転軸40との結合部分に第3スペーサ123が設けられている。
さらに、第2回転板72が第2端壁30に接触しないようにするため、また、第2回転板72と第2端壁30との間の隙間を一定の大きさに維持するために、第2回転板72と回転軸40との結合部分に第4スペーサ124が設けられている。
上記のように構成される制動装置によれば、リード線100を介してコイル50に電流を供給すると、コイル50が磁場を発生させる。この磁場は、周壁10、第1端壁20、第2端壁30、第1回転板71、第2回転板72及び仕切り板130がそれぞれ磁気を帯びた状態となることにより強められて磁気粘性流体80に印加される。この際、第1端壁20、第2端壁30及び仕切り板130は、磁路(磁束の通り路)を構成する。磁気粘性流体80は、磁場強度に応じて剪断応力が増加する性質を有するため、第1回転板71及び第2回転板72の回転速度を減速させたり、第1回転板71及び第2回転板72の回転を停止させたりする制動力も磁場強度が高くなるにしたがって大きくなる。磁場強度は、コイル50に供給される電流の大きさに比例して増大する。
本実施例に係る制動装置は、図2に示したように、仕切り板130が、第1回転板71の裏面71bの大部分と磁気粘性流体80を介して向き合う表面130a及び第2回転板72の表面72aの大部分と磁気粘性流体80を介して向き合う裏面130bを有する。そのため、たとえ電流値が小さくても、第1回転板71の両面71a,71b及び第2回転板72の両面72a,72bに、より大きな剪断抵抗を与えることができるので、回転軸40の回転運動に対して、より大きい制動力を付与することが可能である。
本実施例に係る制動装置も、磁場発生時に磁路を構成する第1端壁20及び第2端壁30が同一の形状・大きさであるため、製造コストを削減することが可能である。
図3は、本発明の実施例3に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。この図に示したように、本実施例に係る制動装置は、筒状の周壁が二分され、そのうちの一方(以下、第1周壁10Aという。)と第1端壁20が単体の部品Aとして構成され、そのうちの他方(以下、第2周壁10Bという。)と第2端壁30が単体の部品Bとして構成され、これらの部品A及びBが同一の形状・大きさである点で、実施例1に係る制動装置と異なる。
部品Aは、第1周壁10Aと第1端壁20とが一体に成形された成形品である。部品Bは、第2周壁10Bと第2端壁30とが一体に成形された成形品である。これらの部品A及びBは、同一の形状・大きさであるため、共通の金型を用いて製造することができる。したがって、両者が互いに異なる形状・大きさであるものを製造する場合と比較して製造コストを削減することが可能になる。
第1周壁10Aと第2周壁10Bは、接着剤を用いて結合されている。接着剤の例としては、エポキシ系接着剤が挙げられる。接着剤の使用は、結合部からの磁気粘性流体80の漏洩を防止できるという利点がある。
部品A及び部品Bは、それぞれ、7g/cm3以上の高密度鉄系焼結金属からなることが好ましい。鉄系焼結金属は、他の焼結金属と比較して透磁率が高いからである。また、密度が7g/cm3未満の場合は、磁気粘性流体80が部品A及び部品Bに浸透して漏洩するおそれがある。7g/cm3以上の高密度鉄系焼結金属からなる部品A及び部品Bは、透磁率が高く、精密な成形が容易で、かつ磁気粘性流体80の漏洩を確実に防止できるという利点がある。
上記のように構成される制動装置によれば、リード線100を介してコイル50に電流を供給すると、コイル50が磁場を発生させる。この磁場は、第1周壁10A及び第1端壁20を含んで構成される部品A、第2周壁10B及び第2端壁30を含んで構成される部品B並びに回転板70がそれぞれ磁気を帯びた状態となることにより強められて磁気粘性流体80に印加される。この際、部品A及び部品Bは、磁路(磁束の通り路)を構成する。磁気粘性流体80は、磁場強度に応じて剪断応力が増加する性質を有するため、回転板70の回転速度を減速させたり、回転板70の回転を停止させたりする制動力も磁場強度が高くなるにしたがって大きくなる。
本実施例に係る制動装置は、図3に示したように、第1端壁20が、回転板70の表面70aの大部分と磁気粘性流体80を介して向き合う内面20cを有する。また、第2端壁30も第1端壁20と同様に、回転板70の裏面70bの大部分と磁気粘性流体80を介して向き合う内面30cを有する。そのため、たとえ電流値が小さくても、回転板70の両面70a,70bに、より大きな剪断抵抗を与えることができるので、回転軸40の回転運動に対して、より大きい制動力を付与することが可能である。
本実施例に係る制動装置は、第1周壁10Aが第1端壁20と一体に成形され、第2周壁10Bが第2端壁30と一体に成形されているので、周壁が単体の部品である実施例1に係る制動装置よりも部品点数を少なくすることができるという利点がある。
図4は、本発明の実施例4に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。この図に示したように、本実施例に係る制動装置は、コイルが第1端壁20及び第2端壁30のそれぞれに取り付けられている点で、実施例1に係る制動装置と異なる。
本実施例で採用した周壁10は、非磁性材料から成る単体の部品である。第1端壁20は、軟磁性材料から成る単体の部品であり、その内面20cにコイル50aを取り付けるための環状の溝20dを有する。第1端壁20は、周壁10の一方の端部10aに接着剤を用いて接着されている。第2端壁30は、軟磁性材料から成る単体の部品であり、その内面30cにコイル50bを取り付けるための環状の溝30dを有する。第2端壁30は、周壁10の他方の端部10bに接着剤を用いて接着されている。接着剤の例としては、エポキシ系接着剤が挙げられる。接着剤の使用は、結合部からの磁気粘性流体80の漏洩を防止できるという利点がある。
第1端壁20と第2端壁30は、図4に示したように、同一の形状・大きさであるため、共通の金型を用いて製造することができる。したがって、両者が互いに異なる形状・大きさであるものを製造する場合と比較して製造コストを削減することが可能になる。
上記のように構成される制動装置によれば、リード線100aを介してコイル50aに電流を供給すると、コイル50aが磁場を発生させる。この磁場は、第1端壁20及び回転板70がそれぞれ磁気を帯びた状態となることにより強められて第1端壁20と回転板70との間に充填された磁気粘性流体80に印加される。この際、第1端壁20は、磁路(磁束の通り路)を構成する。磁気粘性流体80の剪断抵抗は、回転板70の表面70aに作用し、それにより、回転板70の回転速度を減速させたり、回転板70の回転を停止させたりすることができる。
一方、リード線100bを介してコイル50bに電流を供給すると、コイル50bが磁場を発生させる。この磁場は、第2端壁30及び回転板70がそれぞれ磁気を帯びた状態となることにより強められて第2端壁30と回転板70との間に充填された磁気粘性流体80に印加される。この際、第2端壁30は、磁路(磁束の通り路)を構成する。磁気粘性流体80の剪断抵抗は、回転板70の裏面70bに作用し、それにより、回転板70の回転速度を減速させたり、回転板70の回転を停止させたりすることができる。
このように、本実施例に係る制動装置によれば、コイル50aとコイル50bに同時に電流を供給すれば、回転板70の両面70a,70bに磁気粘性流体の剪断抵抗を与えることができる。また、コイル50a又はコイル50bだけに電流を供給して、制動力を調節することも可能である。
10 周壁
10A 第1周壁
10B 第2周壁
20 第1端壁
30 第2端壁
40 回転軸
50 コイル
60 作動室
70 回転板
71 第1回転板
72 第2回転板
80 磁気粘性流体
90 Oリング
100,100a,100b リード線
110 コイルボビン
120 スペーサ
121 第1スペーサ
122 第2スペーサ
123 第3スペーサ
124 第4スペーサ
130 仕切り板
140 支持部材
10A 第1周壁
10B 第2周壁
20 第1端壁
30 第2端壁
40 回転軸
50 コイル
60 作動室
70 回転板
71 第1回転板
72 第2回転板
80 磁気粘性流体
90 Oリング
100,100a,100b リード線
110 コイルボビン
120 スペーサ
121 第1スペーサ
122 第2スペーサ
123 第3スペーサ
124 第4スペーサ
130 仕切り板
140 支持部材
Claims (7)
- 筒状の周壁、該周壁の一端側に配置される第1端壁及び該周壁の他端側に配置される第2端壁によって囲まれた作動室と、該作動室において第1端壁と第2端壁との間に配置される回転板と、該作動室に充填される磁気粘性流体と、該磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるコイルとを備え、第1端壁及び第2端壁が磁場発生時に磁路を構成し、少なくとも第1端壁と第2端壁が同一の形状・大きさである制動装置。
- 前記周壁が単体の部品であり、第1端壁及び第2端壁のそれぞれが該周壁に取り付けられる単体の部品である請求項1に記載の制動装置。
- 前記周壁が二分され、そのうちの一方と第1端壁が単体の部品として構成され、そのうちの他方と第2端壁が単体の部品として構成され、これらの部品が同一の形状・大きさである請求項1に記載の制動装置。
- 第1端壁及び第2端壁のそれぞれが7g/cm3以上の高密度鉄系焼結金属からなる請求項2に記載の制動装置。
- 前記各部品が7g/cm3以上の高密度鉄系焼結金属からなる請求項3に記載の制動装置。
- 前記コイルが第1端壁及び第2端壁のそれぞれに取り付けられている請求項1〜5のいずれか1に記載の制動装置。
- 前記回転板が複数設けられ、回転板同士の間に仕切り板が配置され、該仕切り板が磁場発生時に磁路を構成する請求項1〜5のいずれか1に記載の制動装置。
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JP2012162888A JP2014020539A (ja) | 2012-07-23 | 2012-07-23 | 制動装置 |
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