(57)【要約】【課題】回転ディスクの高い摺動性を長期間に亘って保持できる電磁ディスクブレーキを提供する。【解決手段】電磁ディスクブレーキは、外周面にスプライン歯が形成された回転軸に外挿され、内周面に形成されたディスク歯がスプライン歯に噛合して、回転軸と一体回転し且つ回転軸の軸方向に摺動可能な回転ディスクと、回転ディスクを固定体に押圧する制動位置、及び回転ディスクへの押圧を解除する解除位置の間を移動可能なアマチュアと、アマチュアを制動位置に向けて付勢する付勢部材と、電流が供給されたときに付勢部材の付勢力に抗してアマチュアを制動位置から解除位置に移動させる電磁石と、スプライン歯の歯先に接触し得る位置で回転ディスクに固定された樹脂リングとを備え、樹脂リングの内径寸法Ｄ１は、ディスク歯の歯底円の直径Ｄ２より小さく、且つスプライン歯の歯先円の直径Ｄ３より大きい。【選択図】図６
2020197260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にスプライン歯が形成された回転軸に外挿され、内周面に形成されたディスク歯が前記スプライン歯に噛合して、前記回転軸と一体回転し且つ前記回転軸の軸方向に摺動可能な回転ディスクと、
前記回転ディスクを固定体に押圧する制動位置、及び前記回転ディスクへの押圧を解除する解除位置の間を、前記回転軸の軸方向に沿って移動可能なアマチュアと、
前記アマチュアを前記制動位置に向けて付勢する付勢部材と、
電流が供給されたときに前記アマチュアを電磁吸引して、前記付勢部材の付勢力に抗して前記アマチュアを前記制動位置から前記解除位置に移動させる電磁石と、
前記スプライン歯の歯先に接触し得る位置において、前記回転ディスクに固定された樹脂リングとを備え、
前記樹脂リングの内径寸法は、前記ディスク歯の歯底円の直径より小さく、且つ前記スプライン歯の歯先円の直径より大きいことを特徴とする電磁ディスクブレーキ。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁ディスクブレーキにおいて、
前記樹脂リングは、前記回転軸の軸方向における前記回転ディスクの一方側及び他方側の面それぞれに取り付けられていることを特徴とする電磁ディスクブレーキ。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁ディスクブレーキにおいて、
前記回転軸の軸方向における前記回転ディスクの一方側及び他方側の面には、前記樹脂リングを受け入れる円周溝が形成されていることを特徴とする電磁ディスクブレーキ。
【請求項４】
請求項１に記載の電磁ディスクブレーキにおいて、
前記樹脂リングは、前記回転ディスクに対して着脱可能であることを特徴とする電磁ディスクブレーキ。
【請求項５】
請求項４に記載の電磁ディスクブレーキにおいて、
前記樹脂リングは、周方向に離間した複数の位置において、ボルトによって前記回転ディスクに締結されていることを特徴とする電磁ディスクブレーキ。
【請求項６】
請求項１に記載の電磁ディスクブレーキにおいて、
前記樹脂リングは、前記回転ディスクより摩擦係数の低い樹脂で形成されていることを特徴とする電磁ディスクブレーキ。
【請求項７】
請求項１に記載の電磁ディスクブレーキにおいて、
前記樹脂リングは、
前記回転軸の停止時において、前記スプライン歯の歯先に接触し、
前記回転軸の回転時において、前記スプライン歯の歯先との接触圧が前記回転軸の停止時より小さいことを特徴とする電磁ディスクブレーキ。
【請求項８】
請求項１に記載の電磁ディスクブレーキと、
前記回転軸と、
前記回転軸を回転駆動するモータと、
エレベーターの乗りかごを昇降させるロープが掛け渡された状態で、前記回転軸と一体回転する網車とを備えることを特徴とするエレベーター用巻上機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベーター用巻上機を制動する電磁ディスクブレーキに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、回転軸上に軸方向にのみ摺動可能に係合された回転ディスクと、この回転ディスクをばね力で固定体に押圧するアマチュアと、このアマチュアをばね力に逆らって吸着する電磁石とを備えた電磁ディスクブレーキにおいて、回転軸に摺接する回転ディスクの内周面にコーティングを施した構成が開示されている。
【０００３】
より具体的には、回転ディスクは、回転軸上に固定されたスプラインハブの外周に軸方向にのみ移動可能に係合されている。すなわち、スプラインハブは、外周部にスプライン歯が形成されている。また、回転ディスクの内径部には、ディスク歯が形成されている。そして、ディスク歯をスプライン歯に噛合させることで、回転ディスクは、回転軸上を軸方向には移動できると共に、周方向には係合して回転軸と共に回転するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４４８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特許文献１に記載の電磁ディスクブレーキは、回転ディスクのディスク歯に底摩擦材でコーティングを施している。しかしながら、回転ディスクのディスク歯とスプラインハブのスプライン歯との噛合は高い精度をもって行われるものであり、回転ディスクが自重で僅かであるが落ちたときに、ディスク歯のスプライン歯への噛み込みが深くなり、軸方向の動きが悪くなるという課題がある。また、コーティングは経年的に剥がれてしまい、動きが悪くなる傾向がある。
【０００６】
本発明の目的は、回転ディスクの高い摺動性を長期間に亘って保持することのできる電磁ディスクブレーキ、及びこのような電磁ディスクブレーキを搭載したエレベーター用巻上機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、外周面にスプライン歯が形成された回転軸に外挿され、内周面に形成されたディスク歯が前記スプライン歯に噛合して、前記回転軸と一体回転し且つ前記回転軸の軸方向に摺動可能な回転ディスクと、前記回転ディスクを固定体に押圧する制動位置、及び前記回転ディスクへの押圧を解除する解除位置の間を、前記回転軸の軸方向に沿って移動可能なアマチュアと、前記アマチュアを前記制動位置に向けて付勢する付勢部材と、電流が供給されたときに前記アマチュアを電磁吸引して、前記付勢部材の付勢力に抗して前記アマチュアを前記制動位置から前記解除位置に移動させる電磁石と、前記スプライン歯の歯先に接触し得る位置において、前記回転ディスクに固定された樹脂リングとを備え、前記樹脂リングの内径寸法は、前記ディスク歯の歯底円の直径より小さく、且つ前記スプライン歯の歯先円の直径より大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
前記構成の電磁ディスクブレーキによれば、回転ディスクの高い摺動性を長期間に亘って保持することができる。なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】エレベーターの概略構成図である。
【図２】本実施形態に係るエレベーター用巻上機及び電磁ディスクブレーキの概略構成図である。
【図３】回転ディスク及び樹脂リングの分解図である。
【図４】回転ディスクに樹脂リングを取り付けた状態の側面図である。
【図５】回転ディスクに樹脂リングを取り付けた状態の正面図である。
【図６】樹脂リングの内径寸法Ｄ１、ディスク歯の歯底円の直径Ｄ２、スプライン歯の歯先円の直径Ｄ３の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下、本明細書において、同一機能を有するものは、特に断らない限り、同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
まず、図１を参照して、本実施形態に係るエレベーター１０の構成を説明する。図１は、エレベーター１０の概略構成図である。図１に示すように、エレベーター１０は、乗りかご１１と、カウンタウエイト１２と、エレベーター用巻上機２０とを主に備える。
【００１２】
乗りかご１１は、建物に設けられた昇降路１３内を上下方向に移動し、各階床に設けられた乗り場１４で停止するように制御される。乗りかご１１は、乗客を収容する内部空間を有する箱型の乗り物である。また、乗りかご１１は、ドア１５を有する。乗りかご１１が乗り場１４で停止した状態でドア１５が開放されると、乗客が乗りかご１１に乗降することができる。
【００１３】
カウンタウエイト１２は、乗りかご１１との重量バランスをとって、乗りかご１１を昇降させるエレベーター用巻上機２０の負荷を軽減させるためのウエイトである。すなわち、カウンタウエイト１２は、乗りかご１１と同等の重量を有する。
【００１４】
エレベーター用巻上機２０は、一端が乗りかご１１に接続され、他端がカウンタウエイト１２に接続されたロープ１６を巻き上げることによって、乗りかご１１を昇降させる。図２は、エレベーター用巻上機２０及び電磁ディスクブレーキ３０の概略構成図である。図１及び図２に示すように、エレベーター用巻上機２０は、ロープ１６が掛け渡された状態で回転する網車２１と、網車２１と一体回転する回転軸２２と、制御装置（図示省略）の指示に従って回転軸２２を回転駆動するモータ２３と、回転軸２２を制動する電磁ディスクブレーキ３０とを主に備える。
【００１５】
そして、網車２１を第１方向（図１の反時計回り）に回転させると、乗りかご１１が上昇し、カウンタウエイト１２が降下する。一方、網車２１を第１方向と反対の第２方向（図１の時計回り）に回転させると、乗りかご１１が降下し、カウンタウエイト１２が上昇する。また、電磁ディスクブレーキ３０によって回転軸２２の回転が制動されると、乗りかご１１及びカウンタウエイト１２が停止する。
【００１６】
回転軸２２には、スプラインハブ２４が外挿されている。スプラインハブ２４は、回転軸２２と一体回転する。また、スプラインハブ２４の外周面には、周方向に離間した複数のスプライン歯２５が形成されている。すなわち、回転軸２２の外周面には、間接的にスプライン歯２５が形成されている。但し、スプライン歯２５が形成されたスプラインハブ２４を回転軸２２に外挿することに代えて、回転軸２２の外周面に直接スプライン歯２５が形成されていてもよい。
【００１７】
電磁ディスクブレーキ３０は、モータ２３によって回転駆動された回転軸２２を、制御装置の指示に従って制動する。電磁ディスクブレーキ３０は、回転ディスク３１と、固定体３２と、アマチュア３３と、電磁石３４と、筐体３５とを主に備える。なお、図２の例では、回転ディスク３１及び固定体３２を２個ずつ設けたが、回転ディスク３１及び固定体３２の個数はこれに限定されない。
【００１８】
回転ディスク３１は、円盤形状の外形を呈する。回転ディスク３１は、例えば、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣ４５０）によって形成される。回転ディスク３１の内周面には、周方向に離間した複数のディスク歯３６が形成されている。回転ディスク３１は、スプライン歯２５の位置において、回転軸２２（すなわち、スプラインハブ２４）に外挿される。このとき、スプライン歯２５とディスク歯３６とは互いに噛合する。
【００１９】
その結果、回転軸２２の回転は噛合するスプライン歯２５及びディスク歯３６によって回転ディスク３１に伝達され、回転軸２２と回転ディスク３１とは一体回転する。一方、回転ディスク３１は、回転軸２２の軸方向に摺動（スライド）することができる。すなわち、回転軸２２と回転ディスク３１とは、スプライン結合されている。
【００２０】
固定体３２及びアマチュア３３は、円盤形状の外形を呈する。固定体３２及びアマチュア３３は、回転軸２２の軸方向に離間した位置において、回転軸２２に外挿される。但し、固定体３２及びアマチュア３３は、回転軸２２と一体回転せず、筐体３５に支持されている。
【００２１】
また、回転ディスク３１と、固定体３２及びアマチュア３３とは、回転軸２２の軸方向において交互に配置されている。そして、固定体３２及びアマチュア３３の回転ディスク３１に対面する面は、摩擦係数の高いブレーキライニングを構成している。さらに、固定体３２及びアマチュア３３は、回転軸２２の軸方向に沿って移動可能に構成されている。
【００２２】
より詳細には、アマチュア３３は、制動位置及び解除位置の間を、回転軸２２の軸方向に沿って移動する。そして、制動位置のアマチュア３３は、固定体３２に対して回転ディスク３１を押圧する。これにより、固定体３２及びアマチュア３３によって回転ディスク３１が挟圧されて、回転ディスク３１（すなわち、回転軸２２）の回転が制動される。一方、解除位置のアマチュア３３は、回転ディスク３１への押圧を解除する。これにより、回転ディスク３１、固定体３２、及びアマチュア３３が回転軸２２の軸方向に離間して、回転ディスク３１（すなわち、回転軸２２）の回転が許容される。
【００２３】
電磁石３４は、回転軸２２の軸方向において、アマチュア３３に対面して配置されている。また、電磁石３４は、筐体３５に支持されて、軸方向に移動不能に固定されている。そして、電磁石３４は、複数のコイルバネ（付勢部材）３７と、コイル３８とを収容している。
【００２４】
複数のコイルバネ３７は、電磁石３４のアマチュア３３に対面する面に形成された凹部に収容されている。複数のコイルバネ３７は、電磁石３４の周方向に離間して配置されている。そして、複数のコイルバネ３７は、一端がアマチュア３３に当接し、他端が電磁石３４に当接している。その結果、複数のコイルバネ３７は、アマチュア３３を制動位置に向けて（換言すれば、電磁石３４から離間する向きに）付勢している。
【００２５】
コイル３８は、電磁石３４に巻回されると共に、制御装置に接続されている。そして、制御装置がコイル３８に電流を供給すると、電磁石３４に磁力が生じて、アマチュア３３を電磁吸引する。その結果、コイル３８に電流が供給された電磁石３４は、コイルバネ３７の付勢力に抗してアマチュア３３を制動位置から解除位置に移動させる。
【００２６】
すなわち、電磁ディスクブレーキ３０は、コイル３８に電流が供給されていないとき、コイルバネ３７の付勢力によってアマチュア３３を制動位置に保持し、固定体３２及びアマチュア３３によって回転ディスク３１を挟圧することによって、回転軸２２の回転を制動する。一方、電磁ディスクブレーキ３０は、コイル３８に電流が供給されているとき、コイルバネ３７の付勢力に抗してアマチュア３３を解除位置に保持し、固定体３２及びアマチュア３３を回転ディスク３１から離間させることによって、回転軸２２の回転を許容する。
【００２７】
次に、図３〜図６を参照して、回転ディスク３１の詳細及び回転ディスク３１に取り付けられる樹脂リング３９について説明する。図３は、回転ディスク３１及び樹脂リング３９の分解図である。図４は、回転ディスク３１に樹脂リング３９を取り付けた状態の側面図である。図５は、回転ディスク３１に樹脂リング３９を取り付けた状態の正面図である。図６は、樹脂リング３９の内径寸法Ｄ１、ディスク歯３６の歯底円の直径Ｄ２、スプライン歯２５の歯先円の直径Ｄ３の関係を示す図である。
【００２８】
回転ディスク３１の中央には、厚み方向に貫通する貫通孔３１ａが形成されている。この貫通孔３１ａは、回転軸２２を受け入れる。また、回転軸２２の軸方向における回転ディスク３１の一方側及び他方側の面それぞれには、円周溝３１ｂ、３１ｃが形成されている。円周溝３１ｂ、３１ｃは、貫通孔３１ａの径方向外側において、各々が周方向に連続している。また、貫通孔３１ａと円周溝３１ｂ、３１ｃとは、径方向において連続している。さらに、円周溝３１ｂ、３１ｃの内部には、周方向に離間した複数のボルト穴３１ｄが形成されている。
【００２９】
回転ディスク３１の円周溝３１ｂ、３１ｃには、樹脂リング３９が取り付けられる。樹脂リング３９は、回転ディスク３１より摩擦係数の低い材料、例えば、ポリテロラフロロエチレン等の低摩擦合成樹脂で形成される。樹脂リング３９には、周方向に離間した複数のボルト穴３９ａが形成されている。ボルト穴３９ａは、円周溝３１ｂ、３１ｃに樹脂リング３９を取り付けたときに、回転ディスク３１のボルト穴３１ｄに連通する位置に形成されている。
【００３０】
樹脂リング３９の外形寸法は、円周溝３１ｂ、３１ｃの外形寸法と同一である。そして、樹脂リング３９を円周溝３１ｂ、３１ｃに嵌め込んで、連通するボルト穴３１ｄ、３９ａにボルト４０を螺合させることによって、樹脂リング３９が回転ディスク３１に締結（固定）される。すなわち、樹脂リング３９は、回転ディスク３１に着脱可能に構成されている。但し、回転ディスク３１に樹脂リング３９を取り付ける方法は、ボルト４０に限定されない。
【００３１】
一方、図５及び図６に示すように、樹脂リング３９の内径寸法Ｄ１は、ディスク歯３６の歯底円の直径Ｄ２より小さく、且つスプライン歯２５の歯先円の直径Ｄ３のより大きい。すなわち、Ｄ３＜Ｄ１＜Ｄ２が成立する。これにより、樹脂リング３９を取り付けた状態の回転ディスク３１を回転軸２２（スプラインハブ２４）に外挿すると、樹脂リング３９は、スプライン歯２５の歯先に接触し得る位置に配置される。そして、スプライン歯２５、ディスク歯３６、及び樹脂リング３９には、以下の関係が成立する。
【００３２】
まず、回転軸２２が停止しているとき、回転ディスク３１の中心位置は、自重によって回転軸２２の中心位置より下方に位置する。このとき、樹脂リング３９の内周面とスプライン歯２５の歯先とが接触し、スプライン歯２５の歯先とディスク歯３６の歯底とが離間する。一方、スプライン歯２５及びディスク歯３６の歯面（側面）同士は、接触していてもよいし、離間していてもよい。
【００３３】
次に、回転軸２２を回転させると、一体回転する回転軸２２及び回転ディスク３１の中心位置が一致する。このとき、スプライン歯２５及びディスク歯３６の歯面同士が接触して、回転軸２２の回転トルクを回転ディスク３１に伝達する。一方、樹脂リング３９の内周面とスプライン歯２５の歯先とは、接触していてもよいし、離間していてもよい。但し、回転軸２２が回転しているときの樹脂リング３９の内周面とスプライン歯２５の歯先との接触圧は、回転軸２２が停止しているときより小さい。
【００３４】
上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。
【００３５】
上記の実施形態によれば、回転軸２２の停止時において、樹脂リング３９の内周面とスプライン歯２５の歯先とが接触するので、ディスク歯３６がスプライン歯２５に深く食い込むことを防止できる。そして、樹脂リング３９の摩擦係数は回転ディスク３１より低い。その結果、例えばアマチュア３３を制動位置から解除位置に移動させた際に、回転軸２２（スプラインハブ２４）上を回転ディスク３１がスムーズに摺動できる。
【００３６】
また、上記の実施形態によれば、回転軸２２の回転時において、樹脂リング３９の内周面とスプライン歯２５の歯先との接触圧が、回転軸２２が停止しているときより小さくなる。その結果、樹脂リング３９の摩耗が低減されるので、従来のようにディスク歯３６にコーティングを施す場合と比較して、長期間に亘って高い摺動性を維持することができる。
【００３７】
但し、樹脂製の樹脂リング３９の寿命は、金属製の回転ディスク３１と比較すると短い。そこで上記の実施形態のように、回転ディスク３１に対して樹脂リング３９を着脱可能とすることにより、樹脂リング３９の交換が容易になる。その結果、電磁ディスクブレーキ３０を長寿命化することができる。但し、樹脂リング３９は回転ディスク３１に固定されていてもよい。
【００３８】
また、上記の実施形態によれば、回転軸２２の軸方向における回転ディスク３１の一方側及び他方側の面それぞれに樹脂リング３９を取り付けた。すなわち、回転ディスク３１は、一対の樹脂リング３９によって挟まれた状態になっている。これにより、回転軸２２の軸方向に離間した２箇所で、樹脂リング３９の内周面とスプライン歯２５の歯先とを接触させることができるので、回転軸２２（スプラインハブ２４）上において、回転ディスク３１をより安定して摺動させることができる。
【００３９】
但し、樹脂リング３９の具体的な構成は、前述の例に限定されない。他の例として、樹脂リングは、回転ディスク３１に内挿される円筒形状であってもよい。また、この樹脂リングは、ディスク歯３６に対応する位置に貫通孔が形成されていてもよい。すなわち、この例における樹脂リングは、ディスク歯３６の歯先を露出させ且つ歯底を覆うように、回転ディスク３１の内周面に内挿されている。このような構成の樹脂リングでも前述の作用効果を得ることができる。
【００４０】
尚、本発明は、上述した実施例に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。またある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０：エレベーター、１１：乗りかご、１２：カウンタウエイト、１３：昇降路、１４：乗り場、１５：ドア、１６：ロープ、２０：エレベーター用巻上機、２１：網車、２２：回転軸、２３：モータ、２４：スプラインハブ、２５：スプライン歯、３０：電磁ディスクブレーキ、３１：回転ディスク、３１ａ：貫通孔、３１ｂ，３１ｃ：円周溝、３１ｄ、３９ａ：ボルト穴、３２：固定体、３３：アマチュア、３４：電磁石、３５：筐体、３６：ディスク歯、３７：コイルバネ（付勢部材）、３８：コイル、３９：樹脂リング、４０：ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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