(57)【要約】【課題】高価な制御部を用いた高精度な制御を行わなくても、ブレーキ解除時にアーマチュアを確実に解放することができるブレーキ装置を提供する。【解決手段】ブレーキ装置１は、車体１０側に回転不能に設けられたコイル収容体２と、これに対向するように車輪１２側に設けられたアーマチュア５と、アーマチュア５をコイル収容体２から遠ざかる方向に付勢する付勢手段と、コイル収容体２内に収容された制動用コイル３および解放用コイル４と、電源部７とを備える。電源部７は、単一の定電圧源および該定電圧源によって通電されるコイルを切り替える手段を有する。電源部７が制動用コイル３を通電させると、付勢手段の付勢力Ｆａに逆らってアーマチュア５がコイル収容体２側に引き寄せられ、電源部７が解放用コイル４を通電させると、制動用コイル３を通電させた場合とは逆向きの電流が解放用コイル４に流れる。【選択図】図１
2015098913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体から突出した車軸に回転自在に設けられた車輪の前記回転を制動するブレーキ装置であって、
前記車体側に回転不能に設けられたコイル収容体と、
前記コイル収容体に対向するように前記車輪側に設けられたアーマチュアと、
前記アーマチュアを前記コイル収容体から遠ざかる方向に付勢する付勢手段と、
前記コイル収容体内に収容された制動用コイルおよび解放用コイルと、
前記制動用コイルおよび前記解放用コイルを通電させる電源部と、
を備え、
前記制動用コイルおよび前記解放用コイルは、前記車軸を中心としたリング状を有し、かつ前記車軸の突出方向に沿って並んで配置され、
前記電源部は、単一の定電圧源および該定電圧源によって通電されるコイルを切り替える手段を有し、
前記電源部が前記制動用コイルを通電させると、前記付勢手段の付勢力に逆らって前記アーマチュアが前記コイル収容体側に引き寄せられ、前記電源部が前記解放用コイルを通電させると、前記制動用コイルを通電させた場合とは逆向きの電流が前記解放用コイルに流れる
ことを特徴とするブレーキ装置。
【請求項２】
前記制動用コイルが、前記解放用コイルよりも前記アーマチュア側に配置さ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。
【請求項３】
前記解放用コイルの巻数が、前記制動用コイルの巻数よりも少ないことを特徴とする請求項１または２に記載のブレーキ装置。
【請求項４】
前記解放用コイルの抵抗値が前記制動用コイルの抵抗値以上となるように、前記解放用コイルの線径が設定されていることを特徴とする請求項３に記載のブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルを励磁することによってアーマチュアを作動させて車輪を制動するブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のブレーキ装置として、例えば特許文献１には、ブレーキ可動部材（アーマチュア）およびコイルからなるブレーキ本体と、永久磁石とからなるブレーキ装置が開示されている。このブレーキ装置では、コイルが励磁されていないときに、永久磁石がアーマチュアを拘束して制動力が発生する（ブレーキがかかる）。一方、このブレーキ装置では、コイルが励磁されたときに、電磁石による磁界が弱められてブレーキが解除される。
【０００３】
図４に、従来の別のブレーキ装置を示す。ブレーキ装置２０は、車体１０から突出した車軸１１に回転自在に設けられた車輪１２の回転を制動するものである。同図に示すように、ブレーキ装置２０は、車体１０側にボルト等により回転不能に固定されたコイル収容体２１と、コイル収容体２１に対向するように車輪１２側に設けられたアーマチュア５と、アーマチュア５をコイル収容体２１から遠ざかる方向に付勢する不図示の付勢手段（スプリング等）と、コイル収容体２１に収容された制動／解放用コイル２２と、制動／解放用コイル２２を通電する電源部２３とを備えている。
【０００４】
電源部２３は、図５に示すように、定電圧源Ｅと、Ｈブリッジを構成する４つのスイッチＳＷａ〜ＳＷｄとを有している。そして、制動／解放用コイル２２は、直列接続された２つのスイッチＳＷａおよびＳＷｂの中点と、スイッチＳＷｃおよびＳＷｄの中点との間に接続されている。４つのスイッチＳＷａ〜ＳＷｄは、不図示の制御部によってＯＦＦ（開）状態またはＯＮ（閉）状態とされる。
【０００５】
４つのスイッチＳＷａ〜ＳＷｄの全部がＯＦＦ状態とされているとき、制動／解放用コイル２２には電流は流れない。この場合、アーマチュア５には付勢手段の付勢力Ｆａのみが働くので、アーマチュア５とコイル収容体２１との間にｋが生じ、ブレーキは解除される（図６の時間ｔ０〜ｔ１参照）。一方、スイッチＳＷａおよびＳＷｄがＯＮ状態とされ、他がＯＦＦ状態とされているとき、制動／解放用コイル２２は、スイッチＳＷａ→制動／解放用コイル２２→スイッチＳＷｄの向きに流れる電流によって励磁される。この場合、アーマチュア５には付勢力Ｆａに加えて該付勢力Ｆａよりも大きい反対向きの力Ｆｂも働くので、アーマチュア５は付勢力Ｆａに逆らってコイル収容体２１側に引き寄せられる。そして、アーマチュア５とコイル収容体２１との間の空隙がなくなることで、ブレーキがかかる（図６の時間ｔ１〜ｔ２参照）。
【０００６】
また、このブレーキ装置２０は、ブレーキを解除した直後の一定時間の間に、スイッチＳＷｂおよびＳＷｃをＯＮ状態とし、かつ他をＯＦＦ状態とすることで、制動／解放用コイル２２にスイッチＳＷｃ→制動／解放用コイル２２→スイッチＳＷｂの向きの電流を流して逆方向に励磁し、アーマチュア５に残留した磁束密度を０に戻すよう構成されている（図６の時間ｔ２〜ｔ３参照）。このブレーキ装置２０によれば、制動／解放用コイル２２を逆励磁する期間を設けたことにより、ブレーキを解除した後にアーマチュア５を確実に元の位置に戻し（解放し）、アーマチュア５とコイル収容体２１とが擦れ合うのを防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１３０３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、この従来のブレーキ装置２０は、４つのスイッチＳＷａ〜ＳＷｄを精度良く同期制御するために、高価な制御部（例えばＬＳＩ）が必要になるという問題があった。また、この従来のブレーキ装置２０は、制動／解放用コイル２２を逆励磁させてアーマチュア５を解放する際に、制動時とは向きが異なるだけの強力な磁界が制動／解放用コイル２２の周りに生じるので、アーマチュア５に残留した磁束密度がちょうど０になるように制動／解放用コイル２２を逆励磁させる期間（図６の時間ｔ２〜ｔ３参照）を制御するのが困難であった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、高価な制御部を用いた高精度な制御を行わなくても、ブレーキ解除時にアーマチュアを確実に解放することができるブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係るブレーキ装置は、車体から突出した車軸に回転自在に設けられた車輪の回転を制動するブレーキ装置であって、車体側に回転不能に設けられたコイル収容体と、コイル収容体に対向するように車輪側に設けられたアーマチュアと、アーマチュアをコイル収容体から遠ざかる方向に付勢する付勢手段と、コイル収容体内に収容された制動用コイルおよび解放用コイルと、制動用コイルおよび解放用コイルを通電させる電源部とを備え、制動用コイルおよび解放用コイルは、車軸を中心としたリング状を有し、かつ車軸の突出方向に沿って並んで配置され、電源部は、単一の定電圧源および該定電圧源によって通電されるコイルを切り替える手段を有し、電源部が制動用コイルを通電させると、付勢手段の付勢力に逆らってアーマチュアがコイル収容体側に引き寄せられ、電源部が解放用コイルを通電させると、制動用コイルを通電させた場合とは逆向きの電流が解放用コイルに流れることを特徴とする。
【００１１】
上記ブレーキ装置は、制動用コイルが解放用コイルよりもアーマチュア側に配置されていることが好ましい。
【００１２】
また、上記ブレーキ装置は、解放用コイルの巻数が制動用コイルの巻数よりも少ないことが好ましく、さらに、解放用コイルの抵抗値が制動用コイルの抵抗値以上となるように、解放用コイルの線径が設定されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高価な制御部を用いた高精度な制御を行わなくても、ブレーキ解除時にアーマチュアを確実に解放することができるブレーキ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るブレーキ装置および該装置が備えられた車輪の断面図である。
【図２】図１に示すブレーキ装置に備えられた電源部の回路図である。
【図３】図１に示すブレーキ装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】従来のブレーキ装置および該装置が備えられた車輪の断面図である。
【図５】図４に示すブレーキ装置に備えられた電源部の回路図である。
【図６】図４に示すブレーキ装置の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るブレーキ装置の実施形態について説明する。
【００１６】
図１に、本発明に係るブレーキ装置を示す。ブレーキ装置１は、車体１０から突出した車軸１１に回転自在に設けられた車輪１２の回転を制動するものである。同図に示すように、ブレーキ装置１は、車体１０側にボルト等により回転不能に固定されたコイル収容体２と、コイル収容体２に対向するように車輪１２側に設けられたアーマチュア５と、アーマチュア５をコイル収容体２から遠ざかる方向に付勢する不図示の付勢手段（スプリング等）と、コイル収容体２に収容された制動用コイル３および解放用コイル４と、制動用コイル３および解放用コイル４を通電する電源部７とを備えている。
【００１７】
コイル収容体２は、車軸１１を通すための中空部を有するリング状の部材であり、その内部には２つのリング状収容空間が設けられている。図１に示すように、これら２つの収容空間は車軸１１の突出方向に沿って並んで設けられており、アーマチュア５に近い方の収容空間に制動用コイル３が収容され、他方に解放用コイル４が収容されている。２つの収容空間は、適当な仕切りで仕切られていてもよいし、連続していてもよい。
【００１８】
アーマチュア５は、車軸１１を通すための中空部を有するリング状の部材であり、鉄等の磁性体材料からなる。アーマチュア５の直径はコイル収容体２の直径にほぼ等しい。
【００１９】
アーマチュア５は、車軸１１を中心とした円上に等角度間隔に配列された複数の突起５ａを有している。また、車輪１２は、車軸１１を中心とした円上に等角度間隔に配列された複数の貫通孔１２ａを有している。図１に示すように、各突起５は貫通孔１２ａに差し込まれており、車輪１２が回転するとそれに伴ってアーマチュア５も回転するようになっている。逆に言えば、アーマチュア５の回転が止められると、車輪１２の回転も止まる。
【００２０】
前述の通り、アーマチュア５は、不図示の付勢手段（スプリング等）によってコイル収容体２から遠ざかる方向に常時付勢されている。このため、アーマチュア５に他の力が働かない限り、アーマチュア５は車輪１２に張り付いた状態を維持する。このとき、アーマチュア５とコイル収容体２の間には僅かな空隙６が生じる。
【００２１】
制動用コイル３は、上述の収容空間内において車軸１１を中心とした円を描くように巻回されている。解放用コイル４も、上述の収容空間内において車軸１１を中心とした円を描くように巻回されている。ただし、解放用コイル４は、制動用コイル３とは逆の方向に巻回されている。
【００２２】
制動用コイル３は、解放用コイル４よりも強力な磁界を発生させる必要がある。このため、制動用コイル３の巻数は、解放用コイル４の巻数よりも多くなっている。また、解放用コイル４は、制動用コイル３よりも巻数が少ないことを考慮して、線径が制動用コイル３の線径よりも小さくなっている。これにより、解放用コイル４の抵抗値は、制動用コイル３の抵抗値以上となっている。このような構成にする理由については、後で説明する。
【００２３】
電源部７は、図２に示すように、単一の定電圧源Ｅと、２つのスイッチＳＷ１およびＳＷ２とを有している。制動用コイル３は定電圧源ＥとスイッチＳＷ１との間に接続され、解放用コイル４は定電圧源ＥとスイッチＳＷ２との間に接続されている。スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、不図示の制御部によってＯＦＦ（開）状態またはＯＮ（閉）状態とされる。スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、少なくとも一方がＯＦＦ状態とされる。言い換えると、本発明では、スイッチＳＷ１およびＳＷ２が同時にＯＮ状態とされることはない。
【００２４】
スイッチＳＷ１およびＳＷ２がＯＦＦ状態とされているとき、制動用コイル３および解放用コイル４には電流は流れない。この場合、アーマチュア５には付勢手段の付勢力Ｆａのみが働くので、アーマチュア５とコイル収容体２との間に空隙６が生じ、ブレーキは解除される（図３の時間ｔ０〜ｔ１参照）。
【００２５】
スイッチＳＷ１がＯＮ状態とされ、スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態とされているとき、制動用コイル３は、制動用コイル３→スイッチＳＷ１の向きに流れる電流によって励磁される。この場合、アーマチュア５には付勢力Ｆａに加えて該付勢力Ｆａよりも大きい反対向きの力Ｆｂも働くので、アーマチュア５は付勢力Ｆａに逆らってコイル収容体２側に引き寄せられる。そして、アーマチュア５とコイル収容体２との間の空隙６がなくなることで、ブレーキがかかる（図３の時間ｔ１〜ｔ２参照）。
【００２６】
スイッチＳＷ２がＯＮ状態とされ、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態とされているとき、解放用コイル４は、解放用コイル４→スイッチＳＷ２の向きに流れる電流によって励磁される（図３の時間ｔ２〜ｔ３参照）。前述の通り、制動用コイル３および解放用コイル４は巻回方向が逆である。このため、解放用コイル４が励磁されることにより生じる磁界の方向は、制動用コイル３が励磁されることにより生じる磁界の方向に対して正反対となる。解放用コイル４による磁界は、アーマチュア５に残留した磁束密度を０に戻す。
【００２７】
ここで、解放用コイル４の巻数を制動用コイル３の巻数よりも少なくしたのは、アーマチュア５を解放する際に、アーマチュア５を付勢力Ｆａに逆らってコイル収容体２側に引き寄せる程の強力な磁界が必要とされないからである。巻数を少なくすることは、部材コストおよび重量の点でメリットがある。
【００２８】
また、解放用コイル４の線径を制動用コイル３の線径よりも小さくしたのは、巻数を少なくしたことにより低下した抵抗分を補って、解放用コイル４の抵抗値を制動用コイル３の抵抗値以上とするためである。こうすることにより、過電流が流れて解放用コイル４が焼損するのを防ぐことができる。なお、定電圧源Ｅを制動用コイル３のための定電圧源Ｅ１と解放用コイル４のための定電圧源Ｅ２に分け、定電圧源Ｅ２の出力電圧を定電圧源Ｅ１の出力電圧より低く設定しても、解放用コイル４の焼損は防がれる。しかしながら、電源部７に２つの定電圧源Ｅ１およびＥ２を備えることはコスト上昇を招くので、好ましくない。
【００２９】
以上のように、本発明に係るブレーキ装置１では、同期制御すべきスイッチの数が従来のブレーキ装置２０よりも少ないので、高価な制御部が必要になることはない。また、本発明に係るブレーキ装置１では、巻数の少ない解放用コイル４を励磁させることにより生じさせた比較的弱い磁界によってアーマチュア５を解放するので、アーマチュア５に残留した磁束密度をちょうど０にするのが容易である。
【００３０】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、種々の変形例が存在することは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３１】
１    ブレーキ装置
２    コイル収容体
３    制動用コイル
４    解放用コイル
５    アーマチュア
５ａ    突起
６    空隙
７    電源部
１０    車体
１１    車軸
１２    車輪
１２ａ    貫通孔
【図１】
2015098913.tif 000003
【図２】
2015098913.tif 000004
【図３】
2015098913.tif 000005
【図４】
2015098913.tif 000006
【図５】
2015098913.tif 000007
【図６】
2015098913.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月27日(2014.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
車体から突出した車軸に回転自在に設けられた車輪の前記回転を制動するブレーキ装置であって、
前記車体側に回転不能に設けられたコイル収容体と、
前記コイル収容体に対向するように前記車輪側に設けられたアーマチュアと、
前記アーマチュアを前記コイル収容体から遠ざかる方向に付勢する付勢手段と、
前記コイル収容体内に収容された制動用コイルおよび解放用コイルと、
前記制動用コイルおよび前記解放用コイルを通電させる電源部と、
を備え、
前記制動用コイルおよび前記解放用コイルは、前記車軸を中心としたリング状を有し、かつ前記車軸の突出方向に沿って並んで配置され、
前記電源部は、単一の定電圧源および該定電圧源によって通電されるコイルを切り替える手段を有し、
前記電源部が前記制動用コイルを通電させると、前記付勢手段の付勢力に逆らって前記アーマチュアが前記コイル収容体側に引き寄せられ、前記電源部が前記解放用コイルを通電させると、前記制動用コイルを通電させた場合とは逆向きの電流が前記解放用コイルに流れ、前記制動用コイルの残留磁束による磁界を弱める逆方向の磁界が生じる
ことを特徴とするブレーキ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
４つのスイッチＳＷａ〜ＳＷｄの全部がＯＦＦ状態とされているとき、制動／解放用コイル２２には電流は流れない。この場合、アーマチュア５には付勢手段の付勢力Ｆａのみが働くので、アーマチュア５とコイル収容体２１との間に空隙が生じ、ブレーキは解除される（図６の時間ｔ０〜ｔ１参照）。一方、スイッチＳＷａおよびＳＷｄがＯＮ状態とされ、他がＯＦＦ状態とされているとき、制動／解放用コイル２２は、スイッチＳＷａ→制動／解放用コイル２２→スイッチＳＷｄの向きに流れる電流によって励磁される。この場合、アーマチュア５には付勢力Ｆａに加えて該付勢力Ｆａよりも大きい反対向きの力Ｆｂも働くので、アーマチュア５は付勢力Ｆａに逆らってコイル収容体２１側に引き寄せられる。そして、アーマチュア５とコイル収容体２１との間の空隙がなくなることで、ブレーキがかかる（図６の時間ｔ１〜ｔ２参照）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係るブレーキ装置は、車体から突出した車軸に回転自在に設けられた車輪の回転を制動するブレーキ装置であって、車体側に回転不能に設けられたコイル収容体と、コイル収容体に対向するように車輪側に設けられたアーマチュアと、アーマチュアをコイル収容体から遠ざかる方向に付勢する付勢手段と、コイル収容体内に収容された制動用コイルおよび解放用コイルと、制動用コイルおよび解放用コイルを通電させる電源部とを備え、制動用コイルおよび解放用コイルは、車軸を中心としたリング状を有し、かつ車軸の突出方向に沿って並んで配置され、電源部は、単一の定電圧源および該定電圧源によって通電されるコイルを切り替える手段を有し、電源部が制動用コイルを通電させると、付勢手段の付勢力に逆らってアーマチュアがコイル収容体側に引き寄せられ、電源部が解放用コイルを通電させると、制動用コイルを通電させた場合とは逆向きの電流が解放用コイルに流れ、制動用コイルの残留磁束による磁界を弱める逆方向の磁界が生じることを特徴とする。