JP4921319B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

Description

この発明は、巻上機等に用いられるブレーキ装置に関するものである。

従来の巻上機では、左右一対の電磁ブレーキがブレーキドラムの内周面に１８０°対向して配置されている。電磁ブレーキは、ブレーキドラムに内蔵された内部拡張型のブレーキ装置であり、電磁石の固定鉄心と可動鉄心からなり、可動鉄心にはブレーキシューが取付けられている。固定鉄心に内蔵したコイルに通電して可動鉄心を吸引することによって制動を解放する。

また、コイルへの通電を遮断して吸引を解除し、固定鉄心に内蔵したバネの力でブレーキシューをブレーキドラムに押付けることによって、巻上機を制動する。バネは、固定鉄心に設けた固定穴に挿入されて保持される。通常、バネは、対称な位置に２個挿入されている。

ブレーキシューには摩擦材が設けられ、ブレーキシューと可動鉄心とを１本、または２本の連結部材にて連結し、連結部材とブレーキシューとの連結は、球面座を介して、ブレーキシューに固着した板バネ片などのリテーナで弾発的に当接するように構成されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００２−３０３３４１号公報（段落００１３、図１） 特開２００７−２９０６号公報（段落００１３、図４）

上記従来のブレーキ装置によれば、連結部材だけでブレーキシューの回転トルクに耐えることが困難なため、ブレーキシューの両端に対向するトルク受け面を設ける必要があった。

また、ブレーキシューの両端とトルク受け面の隙間を数十μｍの相対位置精度で管理するため、加工コストが高くなるという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トルク受け面が不要になるだけでなく、連結部材そのものも不要にでき、安価で組立が容易なブレーキ装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係るブレーキ装置は、軸心を中心に回転する円筒状のブレーキドラムに内蔵され、上記ブレーキドラムの内周面に対応して上記軸心を中心に１８０°反対位置に配設され、環状の電磁コイルを備えた固定鉄心と上記固定鉄心に対して分離方向に常時弾発付勢するバネを介して対向する位置に配設された可動鉄心とを有する一対の電磁ブレーキ部、
上記ブレーキドラムの内周面に圧接可能なブレーキシュー、
上記ブレーキシューにおける上記ブレーキドラムの内周面を圧接する面に付設された摩擦材、
及び上記電磁ブレーキ部を固定するハウジングを有する内部拡張型のブレーキ装置において、
上記可動鉄心は、上記ブレーキシューと対向する面に平面部を形成し、
上記ブレーキシューは半円弧形状であり、その両端に上記可動鉄心の平面部と対向する平面部を備え、
上記ブレーキシューの両平面部と上記可動鉄心の平面部とをスペーサを介して当接させて、上記ブレーキシューと上記可動鉄心とを連結し、
さらに上記バネを、上記環状の電磁コイルの外側に設け、上記固定鉄心に上記バネを挿入する孔部が形成され、上記可動鉄心の上記孔部と対向する面に上記バネを受けるとともに上記孔部に摺動するバネ受け部が設けられ、
上記ブレーキシューの両平面部と上記可動鉄心の平面部とはスペーサを介して当接され、
上記可動鉄心と上記ブレーキシューとは、上記ブレーキシューの両平面部と上記可動鉄心の両平面部とを密着させる方向に付勢する弾発部材で連結され、
上記弾発部材は、上記可動鉄心及び上記ブレーキシューそれぞれに一体形成されたフックに取り付けられ、
上記ブレーキシューはその平面部と垂直な方向に長い長孔が軸中心から同心円周上に２個所形成され、上記ハウジングには軸中心から同心円周上に２本のボルトが固定され、上記ブレーキシューは、上記２本のボルトに上記２個所の長孔を挿入することによって上記ハウジングに取り付けられたものである。

この発明に係るブレーキ装置によれば、ブレーキシューの回転トルクを直接的に可動鉄心が受けるため、トルク受け面を設ける必要がない。

また、ブレーキシューが回転トルクを受けた場合、ブレーキシューには、ブレーキドラムの回転に食い込むような力が発生するため、ブレーキシューの摩擦力が大きくなり、大きな制動力を得ることができる。
さらに、バネを可動鉄心とブレーキシューの両端部と対向する位置に配置し、可動鉄心とブレーキシューの両端部との当接面近傍を押圧するようにしているので、制動状態において、可動鉄心は歪みによる変形を考慮する必要がなく、小型・軽量化できる。
さらに、ブレーキシューの両平面部と可動鉄心の平面部とはスペーサを介して当接し、 可動鉄心とブレーキシューとは、ブレーキシューの両平面部と可動鉄心の両平面部とを密着させる方向に付勢する弾発部材で連結し、弾発部材は、可動鉄心及びブレーキシューそれぞれに一体形成されたフックに取り付けられ、ブレーキシューはその平面部と垂直な方向に長い長孔が軸中心から同心円周上に２個所形成され、ハウジングには軸中心から同心円周上に２本のボルトが固定され、ブレーキシューは、２本のボルトに２個所の長孔を挿入することによってハウジングに取り付けられているため、組立が簡便であり、ブレーキシューの摩擦材と、ブレーキドラムの内周面とのギャップを、微小かつ等間隔に容易に調整することができ、ブレーキシューが最も良い位置に落ち着くセルフ・センタリング作用を有する。

また、電磁ブレーキの組立工程においても、従来では、ブレーキシューと可動鉄心に立設した連結部材の基端を可動鉄心のネジ孔に螺進調整自在に固定して、非制動状態におけるブレーキシューの摩擦材とブレーキドラムの内周面との隙間を調整していたのに対し、ブレーキシューと可動鉄心の間に配設されたスペーサの厚さを調整することにより、微小かつ等間隔に容易に調整でき、その調整にかかる手間と時間を大幅に削減することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明に係るブレーキ装置の実施の形態１を示す正面図で、一部断面を示している。図２は、図１の要部拡大断面図、図３は、図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。

図１に示したように、この実施の形態１のブレーキ装置は、巻上機等の軸を中心として回転できる円筒状のブレーキドラム１に内蔵され、ブレーキドラム１の内周面に対応して１８０°反対位置に一対を配設する。つまり、図１に示したように、一対の電磁ブレーキ部は、ブレーキドラム１の軸心点Ｃ（Ｏ）を通る中央区画基準線Ｌに対して線対称型に、または、軸心点Ｃ（Ｏ）を中心として１８０°回転対称として、配設されている。

各電磁ブレーキ部は、電磁石を構成する固定鉄心８と可動鉄心９とを有し、可動鉄心９は固定鉄心８に当接分離自在となっている。

また、各電磁ブレーキ部は半円弧形のブレーキシュー３を備え、ブレーキシュー３は内部拡張型の電磁ブレーキ装置として、径方向から、ブレーキドラム１の内周曲面１ａに圧接可能となっている。

固定鉄心８には、長方形または楕円形の電磁コイル５が嵌め込まれる凹溝が形成され、この凹溝に電磁コイル５が嵌め込まれて固着されている。

可動鉄心９は矩形板（帯板片）の中央部付近が凹んだ形状であり、電磁コイル５が励磁されれば固定鉄心８に吸着され、電磁コイル５が非励磁状態となれば固定鉄心８から分離する。その分離する方向に常時弾発付勢するバネ１４は、固定鉄心８の電磁コイル５が嵌め込まれる凹溝の外側に設けられた孔部６内に収納されている。なお、図１では、各固定鉄心８は一体に成型された一体型固定鉄心となっている。

これにより、固定鉄心８の電磁コイル５の嵌め込まれる凹溝の内側部（内極部）の面積が小さくでき、電磁コイルの周長が短くなるので、コイル使用量を削減でき、コストを低減できるだけでなく、コイル抵抗が減るため、電力消費量も低減できる。

図２に示したように、可動鉄心９には、バネ１４が収納されている孔部６と対向する位置に挿入孔７が設けられ、バネ１４との当接面を持ったバネ受け１５が挿入されている。挿入孔７の反対方向から可動鉄心９に挿入されているボルト１６は、バネ１４のバネ力を決めるための弾発力調整用であり、左右２個ずつ挿入されている。

バネ１４は可動鉄心とブレーキシュー３の両端部と対向する位置に配置し、バネ１４は可動鉄心９とブレーキシュー３の両端部との当接面近傍を押圧するようにしているので、制動状態において、可動鉄心９は歪みによる変形を考慮する必要がなく、非制動時の吸着力のみを考慮した形状にでき、小型・軽量化できる。

また、バネ受け１５は、その円筒面と孔部６が摺動自在に挿入されているため、可動鉄心９が固定鉄心８に当接分離する際のガイドピンとしての機能も果たしている。バネ受け１５の円筒面にＯリング１７を取り付けているので、摺動音を低減することができる。

ブレーキドラム１を制動するブレーキシュー３は、その外周曲面に矩形扁平状のパッド部を有し、このパッド部に、ブレーキドラム１の内周面１ａに直接接触（摺接・圧接）自在の略蒲鉾形の摩擦材（ライニング材）１３が付設されている。ブレーキシュー３と可動鉄心９とは、ブレーキシュー３の内周面及び可動鉄心９の外周面に固定されたフック１１を介して弾発部材１０によって相互に連結されている。

弾発部材１０は、スペーサ１８を介して、ブレーキシュー３の両端の平面部を可動鉄心９の平面部へ径方向に密着保持している。これにより、電磁コイル５への励磁・非励磁による可動鉄心の固定鉄心への吸着・解放動作に、ブレーキシュー３が遅れることなく、可動鉄心９に追従した動作を行うことができる。この場合、スペーサ１８は必ずしも必要としないが、後述のように、スペーサ１８によってブレーキドラム１と摩擦材１３の隙間を調節できるという利点がある。

なお、図１及び図３に示すように、ブレーキシュー３は、ブレーキ支持部材であるハウジング２に、長孔４を介して、取付ボルト１２で固定されずに取り付けられている。これにより、ブレーキ制動時に、ブレーキシュー３がブレーキドラム軸心方向Ｃ（Ｏ）へ位置ずれすることなく押圧方向にスライドでき、かつ、可動鉄心９が周方向にも微動することができ、ブレーキシュー３の位置が、ある程度自由に動けるため、ブレーキドラム内周面１ａにならって、最も良い位置にブレーキシュー３が落ち着くセルフ・センタリング作用があり、スペーサ１８によって、ブレーキドラム１と摩擦材１３の隙間だけを調整すれば済むという組立の簡便さがある。

なお、可動鉄心９の長手方向端面に形成された平面部は必ずしも凹形状にする必要はないが、スペーサ１８を使用する場合、図２に示したように、可動鉄心９の長手方向両端に形成された平面部を凹形状にしておけば、スペーサ１８を凹形状の溝３ａの底面にブレーキドラム１の軸心方向Ｃ（Ｏ）から挿入し易い。また、スペーサ１８は凹形状の溝３ａの底面に配設されているので、中央区画基準線Ｌに平行な方向への位置ずれがなく、挿入後は、スペーサ固定ボルト１９にて可動鉄心９に固着することにより、ブレーキドラム１の軸心方向Ｃ（Ｏ）へ位置ずれしないようにもできる。

また、スペーサ１８は、その厚さを変更することで、ブレーキの非制動状態におけるブレーキシュー３の摩擦材１３と、ブレーキドラム１の内周面１ａとのギャップを、微小かつ等間隔に容易に調整することができ、その調整にかかる手間と時間を大幅に削減することができる。

図４は、この実施の形態１におけるブレーキ制動時の荷重の経路を示す正面図である。 図４に示したように、ブレーキドラム３が回転方向２１へ回転しているときに、ブレーキシュー３は、回転方向２１に回転トルクを受ける。従来は、その回転トルクに対向するようにブレーキシュー３の両端部には、トルク受け面が設けられていた。この実施の形態では、図４に示したように、回転トルクからの荷重は、矢印２２のように半円弧形ブレーキシュー３を通り、スペーサ１８から可動鉄心９へ流れ、バネ１４によって受け止められる。このため、トルク受け面を設ける必要がない。

また、図４に示したように、ブレーキシュー３が回転トルク２１を受けた場合、ブレーキシューには、ドラムの回転に食い込むような力（面圧分布２３）が発生するため、ブレーキシューの摩擦力が大きくなり、大きな制動力を得ることができる。この作用を自己サーボ効果（倍力効果）といい、ブレーキドラム１を、より確実に制動することができる。

実施の形態２．
図５は、この発明係るブレーキ装置の実施の形態２を示す要部拡大正面図である。上記実施の形態１では、可動鉄心９の外周面とブレーキシュー３の内周面に固着されたフック１１によって、弾発部材１０が取り付けられている。この実施の形態２では、図５に示したように、可動鉄心９、及び、ブレーキシュー３に一体的に形成されたホルダー部２０によって、フック１１に相当する部分が構成されている。

この実施の形態２によれば、上記実施の形態１よりも、さらに、生産性が向上するとともに、部品点数が減るためコスト低減を図ることができる。

この発明に係るブレーキ装置の実施の形態１を示す正面図である。本発明の実施の形態１におけるブレーキ装置を示す一部断面正面図である。 図１の要部拡大断面図である。 図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。 実施の形態１におけるブレーキ制動時の荷重の経路を示す正面図である。 この発明係るブレーキ装置の実施の形態２を示す要部拡大正面図である

符号の説明

１ ブレーキドラム、１ａ 内周面、２ ハウジング、３ ブレーキシュー、
３ａ 凹形状の溝、４ 長孔、５ 電磁コイル、６ 孔部、７ 挿入孔、８ 固定鉄心、９ 可動鉄心、１０ 弾発部材、１１ フック、１２ 取付ボルト、
１３ 摩擦材（ライニング材）、１４ バネ、１５ バネ受け、
１６ 弾発力調整ボルト、１７ Ｏリング、１８ スペーサ、
１９ スペーサ固定ボルト、２０ ホルダー部、２１ 回転方向、
２２ 回転トルクからの荷重を示す矢印、２３ 面圧分布、
Ｃ（Ｏ） ブレーキドラム軸心、Ｌ 中央区画基準線。

Claims (3)

1. 軸心を中心に回転する円筒状のブレーキドラムに内蔵され、上記ブレーキドラムの内周面に対応して上記軸心を中心に１８０゜反対位置に配設され、環状の電磁コイルを備えた固定鉄心と上記固定鉄心に対して分離方向に常時弾発付勢するバネを介して対向する位置に配設された可動鉄心とを有する電磁ブレーキ部、
   上記ブレーキドラムの内周面に圧接可能なブレーキシュー、
   上記ブレーキシューにおける上記ブレーキドラムの内周面を圧接する面に付設された摩擦材、
   及び上記電磁ブレーキ部を固定するハウジングを有する内部拡張型のブレーキ装置において、
   上記可動鉄心は、上記ブレーキシューと対向する面に平面部を形成し、
   上記ブレーキシューは半円弧形状であり、その両端に上記可動鉄心の平面部と対向する平面部を備え、
   上記ブレーキシューの両平面部と上記可動鉄心の平面部とを当接させて、上記ブレーキシューと上記可動鉄心とを連結し、
   さらに上記バネを、上記環状の電磁コイルの外側に設け、上記固定鉄心に上記バネを挿入する孔部が形成され、上記可動鉄心の上記孔部と対向する面に上記バネを受けるとともに上記孔部に摺動するバネ受け部が設けられ、
   上記ブレーキシューの両平面部と上記可動鉄心の平面部とはスペーサを介して当接され、
   上記可動鉄心と上記ブレーキシューとは、上記ブレーキシューの両平面部と上記可動鉄心の両平面部とを密着させる方向に付勢する弾発部材で連結され、
   上記弾発部材は、上記可動鉄心及び上記ブレーキシューそれぞれに一体形成されたフックに取り付けられ、
   上記ブレーキシューはその平面部と垂直な方向に長い長孔が軸中心から同心円周上に２個所形成され、上記ハウジングには軸中心から同心円周上に２本のボルトが固定され、上記ブレーキシューは、上記２本のボルトに上記２個所の長孔を挿入することによって上記ハウジングに取り付けられていることを特徴とするブレーキ装置。
2. 上記可動鉄心の平面部に凹形状の溝が形成され、上記スペーサは上記凹形状の溝にはめ込まれていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ装置。
3. 上記バネ受け部の上記孔部に摺動する部分にＯリングが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のブレーキ装置。

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