(57)【要約】【課題】ブレーキ力のバラツキを抑えて安定的に出力させる。【解決手段】シャフトに固定されたロータと、ロータの外周囲に配設されコイルを収容した環状のヨーク部と、ヨーク部とロータとの間の所定の隙間に封入された磁性粉末と、を備え、コイルへの通電により発生させた磁束で磁性粉末を結合させてシャフトにブレーキ力を付与する電磁パウダブレーキにおいて、ヨーク部は、周方向において、磁性材料により形成された磁性体部と、非磁性材料により形成された非磁性体部とを組み合わせて構成される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに固定されたロータと、前記ロータの外周囲に配設されコイルを収容した環状のヨーク部と、前記ヨーク部と前記ロータとの間の所定の隙間に封入された磁性粉末と、を備え、前記コイルへの通電により発生させた磁束で前記磁性粉末を結合させて前記シャフトにブレーキ力を付与する電磁パウダブレーキであって、
前記ヨーク部は、周方向において、磁性材料により形成された磁性体部と、非磁性材料により形成された非磁性体部とを組み合わせて構成される
電磁パウダブレーキ。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁パウダブレーキであって、
前記ヨーク部は、内周部の周方向における一部が前記磁性体部で構成されると共に残部が前記非磁性体部で構成され、
前記シャフトが鉛直方向に対して直交する向きで、且つ、前記磁性体部が前記非磁性体部よりも下方に位置する向きとなる状態で使用される
電磁パウダブレーキ。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁パウダブレーキであって、
前記磁性粉末は、前記コイルへ通電していない状態で、前記所定の隙間のうち前記磁性体部と前記ロータとの間の隙間を埋める程度の量が封入される
電磁パウダブレーキ。
【請求項４】
請求項２に記載の電磁パウダブレーキであって、
前記磁性粉末は、前記コイルへ通電していない状態で、前記磁性体部の領域を覆うように封入される
電磁パウダブレーキ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電磁パウダブレーキであって、
前記ヨーク部は、内周部の周方向における全領域に対し前記磁性体部の占める割合が５割以下である
電磁パウダブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁パウダブレーキに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電磁パウダブレーキとしては、シャフトに固定されたロータと、ロータの外周に所定の隙間を隔てて配設されコイルを収容した環状のヨークと、ロータとヨークとの隙間に封入された磁性粉末とを備え、コイルへの通電により発生させた磁束で磁性粉末を結合させてシャフトにブレーキ力を付与するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電磁パウダブレーキでは、ヨークの内周面やロータの外周面に周方向に溝を設けることで、磁性粉末の均一な分布を促し易くするものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実願平１−９０４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した電磁パウダブレーキでは、磁性粉末の均一な分布を促し易い構成ではあるものの、コイルへの通電に伴う磁束は周方向の全周に発生することから、ブレーキ力のバラツキを抑えるために、磁性粉末を周方向の全周に均一に分布させる必要がある。そのため、電磁パウダブレーキの使用開始前に、所定の慣らし条件で電磁パウダブレーキを運転させる慣らし運転を行うことが考えられる。しかしながら、隙間内での磁性粉末の挙動はコントロールし難く、適切な慣らし条件を設定するのは困難であり、慣らし運転を行ってもブレーキ力にバラツキが生じることがある。また、電磁パウダブレーキが用いられる対象物によっては慣らし運転自体を行うことが困難な場合もある。
【０００５】
本発明は、ブレーキ力のバラツキを抑えて安定的に出力させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電磁パウダブレーキは、シャフトに固定されたロータと、前記ロータの外周囲に配設されコイルを収容したヨーク部と、前記ヨーク部と前記ロータとの間の所定の隙間に封入された磁性粉末と、を備え、前記コイルへの通電により発生させた磁束で前記磁性粉末を結合させて前記シャフトにブレーキ力を付与する電磁パウダブレーキであって、前記ヨーク部は、周方向において、磁性材料により形成された磁性体部と、非磁性材料により形成された非磁性体部とを組み合わせて構成されることを要旨とする。
【０００８】
本発明の電磁パウダブレーキでは、ヨーク部は、周方向において磁性体部と非磁性体部とを組み合わせて構成される。このため、磁性粉末を均一に分布させるべき範囲を磁性体部とロータとの隙間に絞ることができるから、ヨーク部の周方向の全周を磁性体部で構成するものに比して、磁性粉末の分布のバラツキを抑え易いものとなる。したがって、ブレーキ力のバラツキを抑えて安定的に出力させることができる。
【０００９】
本発明の電磁パウダブレーキにおいて、前記ヨーク部は、内周部の周方向における一部が前記磁性体部で構成されると共に残部が前記非磁性体部で構成され、前記シャフトが鉛直方向に対して直交する向きで、且つ、前記磁性体部が前記非磁性体部よりも下方に位置する向きとなる状態で使用されるものとしてもよい。こうすれば、コイルへ通電していない状態で磁性粉末は重力によって隙間内を下方に移動するから、磁性粉末が磁性体部との隙間に位置し易いものとなる。このため、磁性体部との隙間に磁性粉末を分布させるための慣らし運転を行わなくても、ブレーキ力を安定的に出力させることができる。
【００１０】
本発明の電磁パウダブレーキにおいて、前記磁性粉末は、前記コイルへ通電していない状態で、前記所定の隙間のうち前記磁性体部と前記ロータとの間の隙間を埋める程度の量が封入されるものとしてもよい。あるいは、本発明の電磁パウダブレーキにおいて、前記磁性粉末は、前記コイルへ通電していない状態で、前記磁性体部の領域を覆うように封入されるものとしてもよい。これらのようにすれば、磁性体部の領域で確実にブレーキ力を出力させることができる。また、電磁パウダブレーキの使用中に磁性粉末が隙間内で移動しても、磁性体部とロータとの隙間にある磁性粉末の量が大きく減少するのを抑えることができるから、磁性粉末の均一な分布を維持してブレーキ力のバラツキを確実に抑えることができる。
【００１１】
本発明の電磁パウダブレーキにおいて、前記ヨーク部は、内周部の周方向における全領域に対し前記磁性体部の占める割合が５割以下であるものとしてもよい。こうすれば、磁性粉末の分布のバラツキを抑える構成を比較的容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電磁パウダブレーキ１０を備える車両の外観斜視図である。
【図２】電磁パウダブレーキ１０の構成図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】電磁パウダブレーキ１０の分解斜視図である。
【図５】電磁パウダブレーキ１０の要部を示す断面斜視図である。
【図６】電磁パウダブレーキ１０に生じる磁束の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１４】
図１は電磁パウダブレーキ１０を備える車両の外観斜視図であり、図２は電磁パウダブレーキ１０の構成図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は電磁パウダブレーキ１０の分解斜視図であり、図５は電磁パウダブレーキ１０の要部を示す断面斜視図である。
【００１５】
図１に示す車両は、車体１と、上端部が左右のヒンジ機構４を介して車体１の後部に取り付けられヒンジ機構４を支点として上下方向に回動可能な跳ね上げ式のバックドア２とを備えており、左右のヒンジ機構４の一方に電磁パウダブレーキ１０が設けられている。電磁パウダブレーキ１０は、ヒンジ機構４のヒンジ軸に、回転軸であるシャフト１２が接続されており、コイル通電により発生させた磁束によって磁性粉体を結合（磁気吸着）させることでシャフト１２を介してヒンジ機構４の回動に所定のブレーキ力を作用させる。なお、図１の車両がバックドア２を自動で開閉する自動開閉装置を備えるものなどとしてもよい。
【００１６】
電磁パウダブレーキ１０は、図２〜図４に示すように、シャフト１２と一体回転するロータ１４と、ロータ１４の径方向外側に嵌合されコイル１６が巻回されるコイルボビン１８と、コイルボビン１８に巻回されたコイル１６を軸方向の両側から挟むように配置される一対のインナヨーク２０と、コイル１６およびインナヨーク２０の外周に配置されケースとしても機能する円筒状のアウタヨーク３０とを備える。この電磁パウダブレーキ１０は、インナヨーク２０とアウタヨーク３０とが、コイルボビン１８に券回されたコイル１６を内部に収容するように構成されており、ロータ１４とインナヨーク２０との間の環状の隙間（所定の隙間）に、磁性粉体としてのパウダＰが封入されている（図３参照）。
【００１７】
また、電磁パウダブレーキ１０は、この他に、シャフト１２を支持する２つのベアリング２４と、シャフト１２の外周面に摺接し外部へのパウダＰの漏出を防止する２つのシール部材２６と、ベアリング２４とシール部材２６とを保持する段付きの内径部を有する円環状の２つの保持部材２８とを備える。これらは、スペーサ３２とスナップリング３４とにより、軸方向の移動が規制されている。
【００１８】
コイルボビン１８は、ロータ１４の外径に対し所定の隙間をもった内径で環状に形成された環状部１８ａと、環状部１８ａの両縁から軸方向外側に向かうにつれて径（内径および外径）が大きくなるテーパ状に形成されたテーパ状部１８ｂとにより構成されている。コイルボビン１８は、環状部１８ａや各テーパ状部１８ｂの外周面にコイル１６が券回されており、各テーパ状部１８ｂの内周面がそれぞれインナヨーク２０を受ける受け面として機能する。
【００１９】
インナヨーク２０は、例えば鉄などの磁性を有する磁性材料により形成された磁性体部２１（グレーで図示）と、樹脂やアルミニウムなどの磁性を有さない非磁性材料により形成された非磁性体部２２との２つの部材を組み合わせて構成されている。非磁性体部２２は、周方向の一部に部分的に切り欠かれた切欠２２ａが形成されており、磁性体部２１がその切欠２２ａに嵌め込まれるように組み合わされることで、インナヨーク２０を構成する。このように、インナヨーク２０は、周方向の一部が磁性体部２１で構成され、残りが非磁性体部２２で構成されており、本実施形態では周方向における全周の領域に対して磁性体部２１の占める割合が１／４程度となっている。なお、磁性体部２１と非磁性体部２２とが組み合わされたインナヨーク２０（図４参照）は、テーパ状部１８ｂの内周面に沿ったテーパ状のテーパ状部２０ａと、テーパ状部２０ａの縁から一定の径（テーパ状部２０ａの最大径）で環状に延在する環状部２０ｂとを有する。
【００２０】
アウタヨーク３０は、軸方向の一端側から径方向外側に延出するフランジ部３１を有しており、このフランジ部３１に等角度間隔で複数（例えば４つ）の貫通孔３１ａが形成されている。電磁パウダブレーキ１０は、これらの貫通孔３１ａに挿通される取付ネジなどを介してヒンジ機構４に取り付けられる。電磁パウダブレーキ１０は、図２，図３に示すように、シャフト１２が鉛直方向に対して直交する向きで、且つ、周方向において磁性体部２１が非磁性体部２２よりも下方に位置する向きとなる状態で、ヒンジ機構４に取り付けられて使用されるものとする。また、電磁パウダブレーキ１０を図２に示す状態とした場合において、パウダＰが磁性体部２１の領域を覆うように、図２のラインＬ程度の位置まで封入されている。即ち、パウダＰはロータ１４とインナヨーク２０との隙間のうちロータ１４と磁性体部２１との隙間を十分に埋めるように封入されている。なお、コイル１６に通電していない非通電状態において、パウダＰは重力によって磁性体部２１とロータ１４との隙間に留まるものとなる。
【００２１】
次に、こうして構成された電磁パウダブレーキ１０の動作について説明する。バックドア２の制御装置は、電磁パウダブレーキ１０のコイル１６に通電することによりヒンジ機構４の回動に所定のブレーキ力を作用させる。制御装置は、例えば、バックドア２の開閉操作が行われている際に比較的弱い電流を通電させることで弱めのブレーキ力を作用させ続けたり、所定の保持条件が成立した際に比較的強い電流を通電させることで強めのブレーキ力を作用させてバックドア２の位置を保持したりする。所定の保持条件は、例えば図示しないスイッチなどを介してユーザによりバックドア２の保持指示がなされた場合に成立するものとしたり、図示しない障害物検知センサなどを介してバックドア２の開閉中に障害物を検知した場合に成立するものなどとしたりすることができる。また、バックドア２の保持中に、図示しないスイッチなどを介してユーザによりバックドア２の解除指示がなされた場合に保持を解除するものなどとすることができる。
【００２２】
ここで、図６は電磁パウダブレーキ１０に生じる磁束の一例を示す説明図である。図６（ａ）は電磁パウダブレーキ１０の上部側の磁束のイメージを点線で示し、図６（ｂ）は電磁パウダブレーキ１０の下部側の磁束のイメージを点線で示す。上述したように、インナヨーク２０は、上部側に非磁性体部２２が位置し下部側に磁性体部２１が位置する向きで使用されるから、上部側では下部側に比べて磁気抵抗が大きくなる。このため、上部側で発生する磁束は下部側で発生する磁束に比べて小さくなり、ブレーキ力に寄与する磁束は殆ど下部側の磁性体部２１の配置箇所で発生する磁束となる。また、パウダＰは、電磁パウダブレーキ１０の作動中に、一部がロータ１４の回転によって巻き上げられることがあるが、本実施形態では上部側の磁束が小さいため、上部側で殆ど滞留することなく重力によって下部側に戻り易いものとなる。また、インナヨーク２０の全周を磁性体部で構成するものでは、上部側の磁束による磁気吸引によってもパウダＰが上方に移動することがあるが、上部側の磁束が小さい本実施形態では、そのような移動も殆ど起きないものとなる。したがって、電磁パウダブレーキ１０の運転中もパウダＰの殆どは下部側に位置することになる。もとより、パウダＰが磁性体部２１を覆う程度の量を封入するから、パウダＰの一部が移動しても、磁性体部２１とロータ１４との隙間を埋めるパウダＰが不足するのを防止することができる。
【００２３】
これらのことから、電磁パウダブレーキ１０の運転中であっても、磁性体部２１とロータ１４との隙間をパウダＰで埋めて当該隙間におけるパウダＰの分布を均一にすることができるから、下部側で発生する磁束のバラツキを抑えてブレーキ力を安定的に出力することができる。このため、電磁パウダブレーキ１０の慣らし運転などを必要とすることなく、ブレーキ力を安定させることができる。なお、本実施形態の構成では非磁性体部２２における磁束が小さくなることで、インナヨーク２０の全周を磁性体部で構成するものに比して電磁パウダブレーキ１０の体格に対するブレーキ力が小さなものとなる。ただし、インナヨーク２０の全周を磁性体部で構成しても、パウダＰの挙動をコントロールして全周に均一に分布させるのは困難であり、ブレーキ力にバラツキが生じることがある。そのため、ブレーキ力のバラツキ範囲の下限においても、十分なブレーキ力を確保できるように、体格を大きくせざるを得ない場合もある。本実施形態では、ブレーキ力が小さくなったとしても安定的に出力することができるため、必要とされるブレーキ力から磁性体部２１の必要範囲を適切に定めて、適切な体格に設計することが可能となる。また、パウダＰの量は、コイル１６に通電していない非通電状態での回転抵抗と、通電状態の結合により生じる必要なブレーキ力とのバランスなどを考慮しつつ、磁性体部２１とロータ１４との隙間を埋める以上の量などに定めることができる。ここで、インナヨーク２０の全周を磁性体部で構成するものにおいて、パウダＰを全周に均一に分布させるためには、通常は電磁パウダブレーキ１０の慣らし運転が必要となる。このような慣らし運転として、例えばコイル１６に所定電流を通電した状態で数分程度の継続運転がなされるため、バックドア２に電磁パウダブレーキ１０が用いられるものでは慣らし運転の実施が困難である。本実施形態では、慣らし運転をしなくてもブレーキ力を安定させることができるから、慣らし運転が不要となるメリットがある。さらに、インナヨーク２０に樹脂などの非磁性体部２２が含まれることにより、全周を磁性体部で構成するものに比して電磁パウダブレーキ１０の軽量化を図ることもできる。なお、電磁パウダブレーキ１０の上下方向が規制されることになるが、これについては、電磁パウダブレーキ１０の取付時に作業者が向きを確認することで比較的容易に対応可能である。
【００２４】
以上説明した電磁パウダブレーキ１０では、インナヨーク２０が周方向において磁性体部２１と非磁性体部２２とを組み合わせて構成されるから、パウダＰを均一に分布させるべき範囲を磁性体部２１とロータ１４との隙間に絞ることができる。このため、インナヨーク２０の全周を磁性体部で構成するものに比してパウダＰの分布のバラツキを抑えるのが容易となり、ブレーキ力のバラツキを抑えて安定的に出力させることができる。
【００２５】
また、電磁パウダブレーキ１０は、磁性体部２１が非磁性体部２２よりも下方に位置する向きで使用されるから、非通電状態でパウダＰが重力によって磁性体部２１とロータ１４との隙間に位置し易いから慣らし運転を不要とすることができる。
【００２６】
また、非通電状態で磁性体部２１とロータ１４との隙間を埋める程度にパウダＰが封入されるから、当該隙間においてパウダＰが均一に分布するものとなり、電磁パウダブレーキ１０の使用中に当該隙間におけるパウダＰの量が不足するのを抑えることができる。したがって、ブレーキ力のバラツキをより確実に抑えることができる。
【００２７】
また、インナヨーク２０は、周方向における全周の領域に対して磁性体部２１の占める領域の割合が１／４程度であるから、非通電状態の回転抵抗と通電状態のブレーキ力とのバランスをとりやすく、パウダＰの分布のバラツキを抑える構成を容易に実現することができる。
【００２８】
上述した実施形態では、磁性体部２１の占める領域の割合が１／４程度としたが、これに限られず、１／２程度以下や１／３程度以下などの５割以下とするものなどとしてもよい。５割以下であれば、パウダＰの分布のバラツキを抑える構成を容易に実現することができる。また、５割を超えると、均一に分布させるために封入すべきパウダＰの量が多くなり、非通電状態の回転抵抗の増加などの懸念がある。また、シャフト１２にパウダＰが入り込み、耐久性低下などの信頼性の懸念もある。よって、上限を５割以下とすることが好ましい。
【００２９】
実施形態では、非通電状態で磁性体部２１とロータ１４との隙間を埋める程度の量のパウダＰが封入されるものとしたが、これに限られず、非通電状態で磁性体部２１とロータ１４との隙間を埋める程度よりも多い量、例えば下部側の半周分の隙間を埋める程度のパウダＰが封入されていてもよい。あるいは、磁性体部２１とロータ１４との隙間を埋めるよりも若干少ない量のパウダＰが封入されるものなどとしてもよい。
【００３０】
実施形態では、インナヨーク２０は一部が磁性体部２１で残部が非磁性体部２２で構成され、磁性体部２１が非磁性体部２２よりも下方に位置する向きとなる状態で使用されるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、インナヨーク２０が複数の磁性体部と複数の非磁性体部とを周方向に組み合わせて構成されるものなどとしてもよい。そのようにする場合、周方向における全周の領域に対して磁性体部の領域の合計割合が５割以下であるものなどとすればよい。また、例えば周方向における下半分の領域において磁性体部が７割以上の領域を占めるなど、下半分の領域において磁性体部の占める領域が非磁性体部の占める領域よりも多くなるものとすればよい。そのようにする場合、下半分の領域における鉛直線上に非磁性体部が位置するなど、下方に位置する領域が非磁性体部となるものなどとしてもよい。
【００３１】
実施形態では、インナヨーク２０の非磁性体部２２とコイルボビン１８とを別部品として構成するものとしたが、これに限られず、非磁性体部２２とコイルボビン１８とを樹脂などを用いて一体成形することで、一部品として構成するものなどとしてもよい。
【００３２】
実施形態では、インナヨーク２０とアウタヨーク３０とにより構成されるヨーク部のうち、内周部に位置するインナヨーク２０を磁性体部２１と非磁性体部２２とを組み合わせて構成するものとしたが、これに限られず、外周部に位置するアウタヨーク３０も磁性体部と非磁性体部とを組み合わせて構成するものなどとしてもよい。また、ヨーク部は、ロータ１４の外周囲に配設されコイル１６を収容可能な環状のものであればよく、インナヨークとアウタヨークの２つの部品で構成されるものに限られない。
【００３３】
実施形態では、車両のバックドア２に電磁パウダブレーキ１０を用いるものを例示したが、これに限られず、車両のスイングドアやスライドドアなど車両の他のドアに用いるものとしてもよい。また、車両のドアに用いるものに限られず、他の用途に電磁パウダブレーキ１０を用いるものとしてもよい。
【００３４】
本実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。本実施形態では、シャフトが「シャフト１２」に相当し、ロータ１４が「ロータ」に相当し、コイル１６が「コイル」に相当し、インナヨーク２０とアウタヨーク３０とが「ヨーク部」に相当し、パウダＰが「磁性粉末」に相当し、インナヨーク２０の磁性体部２１が「磁性体部」に相当し、非磁性体部２２が「非磁性体部」する。また、インナヨーク２０が「ヨーク部の内周部」に相当する。
【００３５】
なお、本実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、本実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、本実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３６】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、電磁パウダブレーキの製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  車体、２  バックドア、４  ヒンジ機構、１０  電磁パウダブレーキ、１２  シャフト、１４  ロータ、１６  コイル、１８  コイルボビン、１８ａ  環状部、１８ｂ  テーパ状部、２０  インナヨーク、２０ａ  テーパ状部、２０ｂ  環状部、２１  磁性体部、２２  非磁性体部、２２ａ  切欠、２４  ベアリング、２６  シール部材、２８  保持部材、３０  アウタヨーク、３１  フランジ部、３１ａ  貫通孔、３２  スペーサ、３４  スナップリング、Ｌ  ライン、Ｐ  パウダ。
【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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