JP5288420B2 - 無励磁ブレーキのカバー取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、無通電状態で制動トルクが作用する無励磁ブレーキのカバー取付構造に関する。

フォークリフト等の産業車両の中には、駆動軸に制動トルクを作用させるための無励磁ブレーキを備えるものがある(例えば特許文献１参照）。無励磁ブレーキは、無通電状態で制動トルクを作用し、通電状態で制動トルクを解除するものである（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

一般に無励磁ブレーキは、回転軸と一体に回転するローターと、このローターを挟み回転軸に制動トルクを作用させるアーマチュア及びプレートと、アーマチュアをローターに押し付けるスプリングとを備え、さらにスプリングの押し付け力に対抗してアーマチュアを吸引するコイルを備える。

コイルに通電しない状態（無通電状態）では、圧縮されたスプリングによりアーマチュアがローターを押し、ローターはアーマチュアとプレートとで挟まれて、その摩擦力によって回転軸が制動される。また、コイルに通電すると（通電状態）、コイルはスプリングの押し付け力を超えてアーマチュアを吸引し、ローターは回転フリーとなって回転軸が解放される。しかし、コイル等が故障して無通電状態が維持されてしまうと、スプリングの押し付け力によって回転軸を解放できない。

そこで、無通電状態を維持された場合であっても手動で解放するために、例えば特許文献２に記載されているように、解放レバーを差し込んでプレートとアーマチュアとの間を押し広げることがある。また、プレートに設けられたねじ穴にボルトをねじ込み、さらにスプリングの押し付け力に対抗して締め込むことで、アーマチュアをローターから離すこともある。

ボルトを使用して解放する場合、ボルトを取り付け及び取り外しするための作業スペースを確保しなければならず、装置全体の小型化の妨げになる。また、ボルトをプレートに付けっぱなしておくと作業はし易くなるが、手動解放しないときはアーマチュアと接触しないように間隙を設けておく必要がある。つまり、完全にねじ込んだ状態でボルトを維持できないため、車体の振動などによってボルトが緩んで脱落したり、制動不良の原因になったりしないようにする必要がある。

ところで、無励磁ブレーキが乾式の場合、摩擦面が水に濡れると制動トルクが低下するので、無励磁ブレーキを保護するカバーなどが必要となる。しかし、前述のように無励磁ブレーキを手動で解放するにはカバーをその都度取り外すことになり、大きな作業スペースと手間を要する。

特開２００２−２５５４９８号公報、図４等 特開２００５−６９３９１号公報

そこで本発明が解決しようとする課題は、カバーを取り外す必要がなく、ボルトを予め取り付けておくことで手動解放作業を容易に行うことができる無励磁ブレーキのカバー取付構造を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る無励磁ブレーキのカバー取付構造は、
制動対象となる装置に固定されるステーターと、
ステーターの外側に離間して設けられるプレートと、
ステーターとプレートとの間に配置される移動可能なアーマチュアと、
アーマチュアとプレートとの間に配置され、装置の回転軸と一体的に回転可能なローターと、アーマチュアをプレートへ向けて押し付ける複数のスプリングと、を備え、
ローターをアーマチュアとプレートで挟みつけて回転軸に制動をかける無励磁ブレーキのカバー取付構造であって、
プレートに、アーマチュアの移動方向と同じ方向に延設されたねじ穴を備えると共に、
プレートの外側に取り付けられるカバーと、
カバーの外側に取り付けられる１つのスペーサーと、ねじ穴に螺合される軸部と頭部とからなる複数のボルトと、を備え、
ねじ穴は、回転軸の軸方向から見て、アーマチュアを投影した範囲内で、かつローターを投影した範囲外となる位置に設けられ、
カバー及びスペーサーには、ボルトの軸部を通すことのできる貫通穴がねじ穴と同軸状に形成され、スペーサーの貫通穴は外部に連通されボルトの軸方向と垂直な方向に開口されたものであり、
ボルトは、スプリングと同一軸上に設けられており、外側から貫通穴を通して挿入されねじ穴に螺合されることで、頭部によってカバー及びスペーサーをプレートに押し付けて固定するものであり、軸部は、カバー及びスペーサーを固定した状態ではその先端とアーマチュアとの間に隙間が確保され、かつスペーサーを取り外した状態ではねじ込むことでその先端でアーマチュアを押して制動が解除される位置まで移動させることができる軸方向長さに形成される。

カバー及びスペーサーをボルトにより固定した状態で無励磁ブレーキが回転軸に制動をかけている場合、ボルトの軸部の根元、つまりスペーサーの外側面からアーマチュアの外側面までの寸法はスペーサー、カバー、プレート、及びローターの軸方向寸法を足し合わせたものとなる。従って、軸部の先端とアーマチュアとの間に隙間を確保するには、この合計した寸法より短くなるよう軸部の軸方向長さを設定すればよい。

また、制動が解除される位置にアーマチュアがある場合、カバーの外側面からアーマチュアの外側面までの寸法はカバー、プレート、ローターそれぞれの軸方向寸法、並びにローターとプレートとの隙間、ローターとアーマチュアとの隙間の軸方向寸法を足し合わせたものとなる。従って、ボルトでアーマチュアを制動が解除される位置まで移動させるには、この合計した寸法より長くなるよう軸部の軸方向長さを設定すればよい。

以上のようにボルトの軸方向長さを設定すると、スペーサーの軸方向寸法は、カバー及びスペーサーを固定した状態で回転軸に制動をかけている場合に、ボルトの先端とアーマチュアとの間に確保される隙間の軸方向寸法よりも大きくなる。そして、その差は少なくとも制動状態から制動が解除された状態となるまでアーマチュアが軸方向に移動する量よりも大きくなる。

上記の通り、本発明に係る無励磁ブレーキのカバー取付構造は、プレートの外側にカバーが取り付けられ、このカバーの外側にスペーサーが取り付けられる。通常の使用状態では、カバーとスペーサーとはプレートにボルトで固定されており、ボルトを締め付けることでボルト、カバー及びスペーサーを強固に固定できる。これにより、制動対象となる装置が振動してもボルト等が緩んで抜け落ちることがなく、カバーによって無励磁ブレーキを確実に保護することができる。また、ボルトがアーマチュアの移動やローターの回転を妨げることはなく、何ら問題なく無励磁ブレーキを使用することができる。

コイル等の故障によって手動で制動を解除する場合は、一度ボルトを緩めてスペーサーを抜き取り、その後、ボルトをねじ込むことで、ボルトの先端でアーマチュアをスプリングの押し付け力よりも大きな力でステーターへ向けて押し付ける。これにより、アーマチュアをローターから離してローターを回転フリーとし、制動トルクを解除させることができる。

ここで、スペーサーの貫通穴は開口した形状であるため、ボルトを完全に取り外さなくともボルトを緩めてスペーサーだけを抜き取ることができる。そして、スペーサーを抜き取ることで、スペーサーの軸方向寸法の分だけボルトをさらにねじ込めるようになる。つまり、カバーを取り外すことなく手動で無励磁ブレーキを解放することができる。また、作業スペースは必要であるが、ボルトの締め付け・緩めに必要なスペースは、ボルトの取り付け・取り外しに必要なスペースよりも小さい。加えて、当然のことながら、カバーは無励磁ブレーキの外形以上の大きさで製作する必要があるが、スペーサーはカバーとボルトとの間に挟むことが可能な大きさであればよいので、カバーよりも充分小さく製作することができる。したがって、スペーサーを抜き取ることができることと相まって、スペーサーの取り付け・取り外しに必要なスペースはカバーのそれよりも小さくできるので、装置全体の小型化を図ることができる。

なお、問題が解決した後、手動解放状態から通常の使用状態に戻すには、ボルトを緩めて元の位置にスペーサーを差し込み、再度ボルトを締め付けてカバー及びスペーサーを固定すればよい。この際もカバーを取り外す必要はなく、容易に作業を行うことができる。また、通常の使用状態ではスペーサーの取り付けが不可欠であるため、アーマチュアやローターを確認しなくとも、スペーサーを見れば無励磁ブレーキが使用できる状態にあるかどうかを判断することができる。

無励磁ブレーキを備えたモーターを示す斜視図。 無通電状態の無励磁ブレーキを示す断面図。 手動解放状態の無励磁ブレーキを示す断面図。 無励磁ブレーキのカバー等を示す側面図。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係る無励磁ブレーキのカバー取付構造について説明する。

図１及び図２の通り、本実施形態では、無励磁ブレーキの対象となる装置はモーター１５であり、モーター１５は回転軸１の軸方向に延設された円筒形状のハウジング１０を備える。ここで、モーター１５はフォークリフト等を駆動するものであり、無励磁ブレーキはモーター１５の回転軸（駆動軸）１に制動トルクを作用させるために使用される。

図２の通り、本実施形態の無励磁ブレーキは、主にステーター１１と、ステーター１１の外側に設けられるプレート４と、ステーター１１とプレート４との間に配置されるアーマチュア３と、このアーマチュア３とプレート４との間に配置されるローター２と、アーマチュア３をプレート４へ向けて押し付けるスプリング５とからなる。また、プレート４には、後述するようにカバー７が取り付けられ、このカバー７とハウジング１０とによって無励磁ブレーキ全体が覆われる構造となっている。

ステーター１１は回転軸１を囲うように環状に形成されており、その内部にコイル６を備える。また、ステーター１１はモーター１５（ハウジング１０の外側面）に固定され、コイル６は図示しない電源に接続されてこの電源から電力を供給される。プレート４は円盤状に形成されており、その内側面がステーター１１の外側面から所定の距離に保たれるようステーター１１に固定されている。そして、このプレート４にはねじ穴４ａが設けられている。アーマチュア３はプレート４とほぼ同じ外径の円盤状に形成されており、ステーター１１とプレート４との間で回転軸１の軸方向へ移動可能に設けられている。ローター２はプレート４やアーマチュア３よりも外径が一回り小さな円盤状に形成されており、プレート４とアーマチュア３との間に配置されると共に、回転軸１に固定されることにより回転軸１と一体に回転可能となっている。スプリング５は圧縮バネで構成されており、ステーター１１とアーマチュア３との間で、回転軸１の軸方向に延設されている。これによりスプリング５がアーマチュア３をプレート４へ向けて押し付けるようになっている。

なお、ステーター１１、プレート４、アーマチュア３、及びローター２は回転軸１の軸方向から見て同心円状に配置され、スプリング５は回転軸１の軸方向から見て同一円上に等間隔（本実施形態では１２０°間隔）で配置されている。また、ねじ穴４ａは、アーマチュア３の外径よりもねじ径の分以上小さく、かつローター２の外径よりもねじ径の分以上大きな同一円上に等間隔（本実施形態では１２０°間隔）で配置されている。このようにアーマチュア３の外縁とローター２の外縁との間にねじ穴４ａを設けることで、無励磁ブレーキ本来の機能を損なうことなく、手動解放を行うことができるようにしている。

コイル６に通電しない状態（無通電状態）では、アーマチュア３はスプリング５の押し付け力によってプレート４側へ押し付けられ、ローター２はアーマチュア３とプレート４とで挟まれる。その際の摩擦力によって、回転軸１に制動トルクが作用する。このとき、ステーター１１とアーマチュア３との間には隙間３ａが形成され、この隙間３ａによってアーマチュア３は移動可能となる。

そして、コイル６に通電すること（通電状態）で、アーマチュア３はスプリング５の押し付け力を超える力でステーター１１に吸引される。ここで、前述の通り隙間３ａだけアーマチュア３がステーター１１側へ移動することから、同じ分だけローター２側に隙間が形成されることになる。その結果、ローター２はアーマチュア３及びプレート４から離れて回転フリーになり、回転軸１の制動トルクが解除される。

さて、図１及び図２の通り、本実施形態の無励磁ブレーキは、プレート４の外側に取り付けられるカバー７と、カバー７の外側に取り付けられるスペーサー９とを備える。ハウジング１０は無励磁ブレーキを取り付ける側の端部が円筒状に形成されており、ここにカバー７をはめ込むことで、カバー７がハウジング１０と共に無励磁ブレーキの制動トルクを作用させる部分（ローター２、アーマチュア３、及びプレート４）を覆うように構成されている。また、カバー７とスペーサー９はボルト８によって固定され、このボルト８は、後述するように無励磁ブレーキの手動解放にも使用される。なお、本実施形態では、カバー７とハウジング１０でローター２やアーマチュア３を覆うようにしているが、カバー７のみで覆うようにしてもよい。

カバー７は円筒部と、この円筒部の一端を塞ぐ円盤部とからなり、円筒部をハウジング１０の端部に嵌め込む構造となっている。円盤部には取付座が内側（円筒部と同じ側）に向かって突設されており、カバー７の円筒部を完全に嵌め込むと、取付座がプレート４に接触するようになっている。これにより、カバー７をプレート４に固定することができる。そして、この取付座の内側面から円盤部の外側面まで貫通して貫通穴7ａが設けられている。貫通穴７ａは、カバー7をハウジング１０に嵌め込んだ状態で、プレート４のねじ穴４ａと同一軸上となるよう配置され、ねじ穴４ａ（ボルト８）のねじ径以上の外径で形成されている。

図１の通り、スペーサー９は所定幅の１つのプレート部材である。本実施形態では、３つのボルト８が回転軸１の軸方向から見て正三角形の各頂点の位置となるよう均等に配置されており、スペーサー９は中央に空間を有する三角形に形成されている。スペーサー９には貫通穴９ａが設けられており、図４の通り、貫通穴９ａはプレート４のねじ穴４ａと同一軸上となるよう配置されている。また、スペーサー９には切欠き部２０が設けられている。切欠き部２０は、ボルト８の軸方向と直交する方向に延設され、貫通穴９ａと連通されている。これにより貫通穴９ａは外部に連通され、開口している。また、各切欠き部２０は同一方向に延設されており、貫通穴９ａの外径、及び切欠き部２０の幅はねじ穴４ａ（ボルト８）のねじ径以上の大きさで形成されている。

ボルト８は、ねじが形成されている軸部と、その一端に形成されている頭部とで構成されている。そして、ボルト８の軸部が貫通穴９ａ，貫通穴７ａを通じてねじ穴４ａにねじ込まれると、頭部がカバー７とスペーサー９とをプレート４に押し付けて固定する。そのため、ボルト８の頭部は、貫通穴９ａ，貫通穴７ａの外径や切欠き部２０の幅よりも一回り大きく形成されている。

また、各穴の位置は、前述の通りアーマチュア３の外径よりもねじ径分以上小さく、かつローター２の外径よりもねじ径分以上大きな同一円上にある。そのため、ボルト８の軸部の延長上にアーマチュア３があるので、ねじ込んで行くことでボルト８をアーマチュア３に当てることができる。一方、ボルト８の軸部の延長上にローター２はないので、ボルト８をどこまでねじ込んでもローター２に接触することがなく、ボルト８はローター２の動作を妨げない。

図２の通り、通常時、無通電状態では、ボルト８の軸部の先端とアーマチュア３の外側面との間に隙間３ｂが形成され、この隙間３ｂによってボルト８はアーマチュア３による制動トルクの付加を妨げない。つまり、ボルト８の軸部の軸方向長さは、ボルト８が通される部分での、スペーサー９、カバー７、プレート４、及びローター２の軸方向寸法を足し合わせたものより短く設定される。また、後述するようにアーマチュア３を制動が解除される位置まで移動させるために、ボルト８の軸部の軸方向長さは、ボルト８が通される部分での、カバー７、プレート４、ローター２の軸方向寸法、並びにローター２とプレート４との隙間、ローター２とアーマチュア３との隙間の軸方向寸法を足し合わせたものより長く設定される。

このようにボルト８の軸部の軸方向長さを設定すると、スペーサー９の厚み９ｂは、隙間３ｂよりも大きく形成されることになる。そして、厚み９ｂと隙間３ｂとの差は、制動状態から制動が解除された状態となるまでアーマチュア３が軸方向に移動する量よりも大きくなる。

次に、手動で制動トルクを解除する手順について説明する。無励磁ブレーキは、無通電状態ではスプリング５がアーマチュア３を常に押し付ける。そのため、故障時などコイル６に通電できない状態では、必要の有無にかかわらず、ローター２はアーマチュア３とプレート４とで挟まれた状態に維持され、回転軸１に制動トルクが作用する。そこで、コイル６に通電できないが回転軸１を回転させる必要がある場合、例えば故障したフォークリフト等を若干距離だけ移動させる場合には、下記の通り、ボルト８及びスペーサー９を使って、ローター２及び回転軸1を解放する。

前述の通り、スペーサー９の各貫通穴９ａは切欠き部２０により同一方向に開口しているため、ボルト８を緩めて、スペーサー９を切欠き部２０に沿ってスライドさせて取り外すことができる。こうしてスペーサー９を取り外すと、ボルト８の頭部とカバー７との間にスペーサー９の厚み９ｂ分の間隙が形成されるので、この間隙分だけボルト８をねじ込む余裕ができる。スペーサー９を取り外してボルト８をねじ込んで行くと、ボルト８の軸部の先端がアーマチュア３の外側面に当たる。そこから、スプリング５の押し付け力に対抗してボルト８をさらにねじ込み、図３の通り、ローター２がアーマチュア３及びプレート４から離れて回転フリーになるまでボルト８をねじ込む。これにより、回転軸１が解放される。

一方、再び制動トルクを作用させ得る状態に戻すには、まず、ボルト８を緩めて、ボルト８の頭部がカバー７から、スペーサー９の厚み９ｂを超えて離れるようにする。そうして、ボルト８の頭部とカバー７との間にスペーサー９を挿入し、各切欠き部２０にボルト８が嵌るようにする。ボルト８が貫通穴９ａの位置にくるようにスペーサー９をスライドさせてからボルト８を締め付け、カバー７とスペーサー９をプレート４に固定する。

このように、カバー７を取り外す必要がなく、カバー7よりも小さなスペーサー９をスライドさせて取り外すだけなので、少ない作業スペースで手動解放作業を行うことができる。また、予めボルト８を取り付けているので、ボルト８を探したり別の作業場から搬入したりする手間がかからず、速やかに作業を開始することができる。また、通常時では、スペーサー７と共にきつく締め込まれているので、モーター１５や車体の振動で抜け落ちることがない。さらに、スペーサー７を利用することで、手動解放を容易に行うことができる。もちろん、カバー７及びハウジング１０により無励磁ブレーキを確実に保護し、性能の低下など不具合の発生を防ぐことができる。

本実施形態では、ボルト８は、スプリング５と同一軸上に設けられている。これにより、ボルト８を１つずつ締め込む際に、それぞれのスプリング５の押し付け力に同軸上に対抗することができるので、スプリング５の押し付け力を適切に防いで、均等にボルト８を締め込むことができる。なお、ボルト８をスプリング５と同一軸上に設けられない場合でも、より近い位置に配置することが望ましく、均等な力が作用するようにすることが望ましい。また、本実施形態では、作業手間を少なくするために１つのスペーサー９で構成されているが、複数のスペーサー９が各ボルト８のそれぞれに設けられていてもよい。こうすれば、各スペーサー９をより小型化することができる。

１ 回転軸
２ ローター
３ アーマチュア
３ａ ボルトの先とアーマチュアとの隙間
３ｂ ステーターとアーマチュアとの隙間
４ プレート
４ａ ねじ穴
５ スプリング
６ コイル
７ カバー
８ ボルト
９ スペーサー
１１ ステーター

Claims (1)

1. 制動対象となる装置に固定されるステーターと、前記ステーターの外側に離間して設けられるプレートと、前記ステーターと前記プレートとの間に配置される移動可能なアーマチュアと、前記アーマチュアと前記プレートとの間に配置され、前記装置の回転軸と一体的に回転可能なローターと、前記アーマチュアを前記プレートへ向けて押し付ける複数のスプリングと、を備え、前記ローターを前記アーマチュアと前記プレートで挟みつけて前記回転軸に制動をかける無励磁ブレーキのカバー取付構造であって、
   前記プレートに、前記アーマチュアの移動方向と同じ方向に延設されたねじ穴を備えると共に、前記プレートの外側に取り付けられるカバーと、前記カバーの外側に取り付けられる１つのスペーサーと、前記ねじ穴に螺合される軸部と頭部とからなる複数のボルトと、を備え、
   前記ねじ穴は、前記回転軸の軸方向から見て、前記アーマチュアを投影した範囲内で、かつ前記ローターを投影した範囲外となる位置に設けられ、
   前記カバー及び前記スペーサーには、前記ボルトの軸部を通すことのできる貫通穴が前記ねじ穴と同軸状に形成され、前記スペーサーの貫通穴は外部に連通され前記ボルトの軸方向と垂直な方向に開口されたものであり、
   前記ボルトは、前記スプリングと同一軸上に設けられており、外側から前記貫通穴を通して挿入され前記ねじ穴に螺合されることで、前記頭部によって前記カバー及び前記スペーサーを前記プレートに押し付けて固定するものであり、前記軸部は、前記カバー及び前記スペーサーを固定した状態ではその先端と前記アーマチュアとの間に隙間が確保され、かつ前記スペーサーを取り外した状態ではねじ込むことでその先端で前記アーマチュアを押して制動が解除される位置まで移動させることができる軸方向長さに形成される
   ことを特徴とする無励磁ブレーキのカバー取付構造。

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