(57)【要約】【課題】確実に回転軸に対してブレーキを掛けることが可能であり、且つ簡単な構成の回転軸のブレーキ装置を提供する。【解決手段】ブレーキ装置（１０）は、回転軸（１１０）に固定され、回転軸（１１０）とともに回転するリング状の永久磁石（７０）と、回転軸（１１０）の軸線方向の一方側から永久磁石（７０）に対面するように固定されるリング状のヒステリシス材（２０）と、他方側から永久磁石（７０）に対面するように固定されるリング状のヨーク材（３０）と、ヒステリシス材（２０）の外周縁部とヨーク材（３０）の外周縁部とを連結し、永久磁石（７０）を収容する円筒体（５０）とを備える。このような構成により、ヒステリシストルクと摩擦トルクの両方が回転軸（１１０）の回転にブレーキを掛けるため、回転軸（１１０）に対して確実にブレーキを掛けることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固定されて前記回転軸とともに回転する第１磁性部材と、
前記回転軸の軸線方向一方側から前記第１磁性部材に対面し、前記第１磁性部材に対して相対回転可能に配置され、前記第１磁性部材との間でヒステリシストルクを発生する第２磁性部材と、
前記第１磁性部材および前記第２磁性部材のうちのいずれか一方は永久磁石で、いずれか他方はヒステリシス材であり、
前記回転軸の軸線方向他方側から前記永久磁石に対面し、前記永久磁石に対して相対回転可能に配置され、前記永久磁石との間で磁力吸着による摩擦トルクを発生するヨーク材とを備える、回転軸のブレーキ装置。
【請求項２】
前記永久磁石は、軸線方向の両側から前記ヨーク材を挟むように前記回転軸に固定される第１および第２永久磁石を含み、
前記ヒステリシス材は、前記第１永久磁石に対面するように固定される第１ヒステリシス材と、
前記第２永久磁石に対面するように固定される第２ヒステリシス材とを含む、請求項１に記載の回転軸のブレーキ装置。
【請求項３】
前記永久磁石と前記ヨーク材との間に両者の摩擦力を高めるコーティング層をさらに備える、請求項１または２に記載の回転軸のブレーキ装置。
【請求項４】
前記コーティング層はウレタン塗膜である、請求項３に記載の回転軸のブレーキ装置。
【請求項５】
前記コーティング層はシリコーン塗膜である、請求項３に記載の回転軸のブレーキ装置。
【請求項６】
前記永久磁石、前記ヒステリシス材および前記ヨーク材は、それぞれ前記回転軸を包囲するリング形状を有し、
前記ヒステリシス材の外周縁部と前記ヨーク材の外周縁部とを連結する円筒体をさらに備える、請求項１〜５のいずれかに記載の回転軸のブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転軸のブレーキ装置であって、特に、回転軸の回転時にヒステリシストルクおよび摩擦トルクを発生させることにより回転軸に対してブレーキを掛ける、回転軸のブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ドアを開閉するときドアの移動にブレーキを掛けて停止させるため、ダンパーなどのブレーキ装置を設けることがよく知られていた。このようなブレーキ装置が、例えば特開平５−１５５２５３号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、自動車のラッゲージドアのヒンジアーム２に、このヒンジアーム２に沿ってスライド可能にスライダ１０をガイドさせ、このスライダ１０に、一方の端部がボデー側にヒンジされたガス式ステーダンパ３の他方の端部をヒンジさせるとともに、モータ２１を利用したスライドアクチュエータ２０を付属させ、手動スイッチ３５の操作でモータ２１を作動させることにより、スライダ１０を移動させてステーダンパ３を回動させ、ヒンジアーム２を昇降調整させるという点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１５５２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来から知られているダンパーなどのブレーキ装置は上記のように構成されていた。しかしながら、特許文献１に記載のブレーキ装置は構成が複雑であるという問題があった。
【０００６】
この発明は上記した問題点に鑑みてなされたものであり、確実に回転軸に対してブレーキを掛けることが可能であり、且つ簡単な構成の回転軸のブレーキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る回転軸のブレーキ装置は、回転軸に固定されて回転軸とともに回転する第１磁性部材と、回転軸の軸線方向一方側から第１磁性部材に対面し、第１磁性部材に対して相対回転可能に配置され、第１磁性部材との間でヒステリシストルクを発生する第２磁性部材と、第１磁性部材および第２磁性部材のうちのいずれか一方は永久磁石で、いずれか他方はヒステリシス材であり、回転軸の軸線方向他方側から永久磁石に対面し、永久磁石に対して相対回転可能に配置され、永久磁石との間で磁力吸着による摩擦トルクを発生するヨーク材とを備える。
【０００８】
好ましくは、永久磁石は、軸線方向の両側からヨーク材を挟むように回転軸に固定される第１および第２永久磁石を含み、ヒステリシス材は、第１永久磁石に対面するように固定される第１ヒステリシス材と、第２永久磁石に対面するように固定される第２ヒステリシス材とを含む。
【０００９】
好ましくは、永久磁石とヨーク材との間に両者の摩擦力を高めるコーティング層をさらに備える。
【００１０】
さらに好ましくは、コーティング層はウレタン塗膜である。
【００１１】
好ましくは、コーティング層はシリコーン塗膜である。
【００１２】
好ましくは、永久磁石、ヒステリシス材およびヨーク材は、それぞれ回転軸を包囲するリング形状を有し、ヒステリシス材の外周縁部とヨーク材の外周縁部とを連結する円筒体をさらに備える。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る回転軸のブレーキ装置は、回転軸に固定されて回転軸とともに回転する第１磁性部材と、第１磁性部材との間でヒステリシストルクを発生する第２磁性部材と、永久磁石との間で磁力吸着による摩擦トルクを発生するヨーク材とを備え、第１磁性部材および第２磁性部材のうちのいずれか一方は永久磁石で、いずれか他方は永久磁石に対して相対回転可能に配置されるヒステリシス材である構成とした。
【００１４】
その結果、ヒステリシストルクと摩擦トルクの両方で回転軸の回転に対してブレーキを掛けることができるため、確実に回転軸に対してブレーキを掛けることが可能であり、且つ簡単な構成の回転軸のブレーキ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る回転軸のブレーキ装置の軸線方向の断面図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態に係る回転軸のブレーキ装置の軸線方向の断面図である。
【図３】この発明の第３の実施の形態に係る回転軸のブレーキ装置の軸線方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（１）第１の実施の形態
図１は、この発明の第１の実施の形態に係る回転軸のブレーキ装置の軸線方向の断面図である。図１を参照して、ブレーキ装置１０は、回転軸１１０の回転にブレーキを掛けるための装置である。回転軸１１０の軸線方向の一方側端部（図中上側）は、移動部材１００に固定され、他方側端部（図中下側）は図示しない駆動用のシャフトに接続される。すなわち、駆動用のシャフトにより回転軸１１０が回転し、この回転軸１１０の回転に伴って移動部材１００が回転する。
【００１７】
ブレーキ装置１０は、回転軸１１０に固定され、回転軸１１０とともに回転するリング状の永久磁石７０（「第１磁性部材」に該当）と、回転軸１１０の軸線方向の一方側（図中上側）から永久磁石７０に対面するように固定されるリング状のヒステリシス材２０（「第２磁性部材」に該当）と、軸線方向の他方側（図中下側）から永久磁石７０に対面するように固定されるリング状のヨーク材３０と、ヒステリシス材２０の外周縁部とヨーク材３０の外周縁部とを連結し、永久磁石７０を収容する円筒体５０とを備える。なお、永久磁石７０は、上面および下面の各々において多数の極、例えば２つのＮ極およびＳ極を有することが好ましい。
【００１８】
永久磁石７０、ヒステリシス材２０、ヨーク材３０、および円筒体５０の各々は、上記した通りリング状であり、自身を軸線方向に貫通する孔を有する。これらの孔が連なって、ブレーキ装置１０全体を軸線方向に貫通する孔１８を形成する。そして、この実施の形態のブレーキ装置１０は、この孔１８に回転軸１１０を挿入される態様で設けられる。
【００１９】
上記した通り、永久磁石７０は、回転軸１１０の回転に伴って一体的に回転する。一方、ヒステリシス材２０、ヨーク材３０、および円筒体５０は、回転軸１１０の回転に伴って回転しないよう、公知の廻り止め手段で固定される。
【００２０】
以上のように構成することで、回転する永久磁石７０と固定されるヒステリシス材２０との間で、回転軸１１０の回転時にヒステリシストルクが発生する。また、永久磁石７０の下面とヨーク材３０の上面とが磁力吸着により接触し、この状態で永久磁石７０が回転すると、永久磁石７０とヨーク材３０との間で摩擦力が発生する。つまりは、回転する永久磁石７０と固定されるヨーク材３０との間で、回転軸１１０の回転時に摩擦トルクが発生する。
【００２１】
以上の通りであるため、ヒステリシストルクと摩擦トルクの両方が回転軸１１０の回転にブレーキを掛けるため、回転軸１１０に対して確実にブレーキを掛けることが可能となる。
【００２２】
なお、図示するように、永久磁石７０とヒステリシス材２０との間には空隙を設けて接触しないようにすることが好ましい。こうすることにより、永久磁石７０とヒステリシス材２０との間で摩耗が生じなくなるため、ブレーキ装置１０全体としての耐久性が高くなる。なお、この空隙の回転軸１１０の軸方向における寸法は、限りなく零に近いことが好ましい。こうすることにより、永久磁石７０とヒステリシス材２０との間で発生するヒステリシストルクをより大きくすることができる。
【００２３】
（２）第２の実施の形態
次に、この発明の第２の実施の形態に係るブレーキ装置について説明する。上記した第１の実施の形態のブレーキ装置１０は、回転軸１１０の回転に伴って、永久磁石７０が回転し、ヒステリシス材２０、およびヨーク材３０は回転しないように構成されたが、この第２の実施の形態では、逆に、回転軸１１０の回転に伴って、ヒステリシス材２０、およびヨーク材３０が回転し、永久磁石７０が回転しないように構成される。
【００２４】
図２は、この発明の第２の実施の形態に係る回転軸のブレーキ装置の軸線方向の断面図である。なお、図１で説明した回転軸のブレーキ装置１０と同一の部分には同じ参照番号を付し、同様となる説明は省略する。図２を参照して、この実施の形態に係るブレーキ装置１０は、回転軸１１０に固定され、回転軸１１０とともに回転するボビン型部材６０を備える。ここで、ボビン型部材６０は、回転軸１１０を包囲する孔６８を有する円筒部６１と、この円筒部６１の軸線方向の上端部および下端部において水平方向に延在する上壁部６２および下壁部６３とを有する。上璧部６２および下壁部６３は、中央に円筒部６１の孔６８を有するリング状である。そして、この実施の形態のブレーキ装置１０は、ボビン型部材６０の孔６８に回転軸１１０を挿入される態様で設けられる。
【００２５】
ボビン型部材６１の上壁部６２の下面にはリング状のヨーク材３０が固着されるとともに、下壁部６３の上面にはリング状のヒステリシス材２０（ここでは、「第１磁性部材」に該当）が固着される。そして、ブレーキ装置１０の外部に設けられる側壁１２０に、リング状の永久磁石７０（ここでは、「第２磁性部材」に該当）の外周が固着される。この永久磁石７０は、ボビン型部材６０の上壁６２と下壁６３との間において、回転軸１１０およびボビン型部材６０の円筒部６１を包囲するとともに、上面がヨーク材３０の下面と接触し、下面が空隙を設けた状態でヒステリシス材２０と対面するように固着される。
【００２６】
以上のように構成することで、回転するヒステリシス材２０と固定される永久磁石７０との間で、回転軸１１０の回転時にヒステリシストルクが発生する。また、ヨーク材３０の下面と永久磁石７０の上面とが磁力吸着により接触し、この状態でヨーク材３０が回転すると、ヨーク材３０と永久磁石７０との間で摩擦力が発生する。つまりは、回転するヨーク材３０と固定される永久磁石７０との間で、回転軸１１０の回転時に摩擦トルクが発生する。
【００２７】
なお、この実施の形態では、回転軸１１０に固定され、回転軸１１０とともに回転するボビン型部材６０にヒステリシス材２０およびヨーク材３０を固着することにより、回転軸１１０とともにヒステリシス材２０およびヨーク材３０を回転させたが、その他の方法により、ヒステリシス材２０およびヨーク材３０を回転させてもよい。
【００２８】
（３）第３の実施の形態
図３は、この発明の第３の実施の形態に係る回転軸のブレーキ装置の軸線方向の断面図である。なお、２つの永久磁石７０、２つのヒステリシス材２０、および２つのコーティング層を備えることを除いて、図１で説明した回転軸のブレーキ装置１０と同様であるため、同一の部分には同じ参照番号を付し、同様となる説明は省略する。
【００２９】
図３を参照して、この発明の第３の実施の形態に係るブレーキ装置１０は、軸線方向の両側からヨーク材３０を挟むように回転軸１１０に固定される２つの永久磁石、すなわち、第１永久磁石７０ａおよび第２永久磁石７０ｂを備える。また、図１で説明したブレーキ装置１０と同様に、第１永久磁石７０ａおよび第２永久磁石７０ｂの各々とヨーク材３０とは磁力吸着により接触し、この状態で回転軸１１０の回転に伴って第１永久磁石７０ａおよび第２永久磁石７０ｂが回転すると、第１永久磁石７０ａの下面とヨーク材３０の上面、および第２永久磁石の上面とヨーク材３０の下面との間で摩擦力が発生する。
【００３０】
この実施の形態では、２つの永久磁石７０とヨーク材３０との間で発生する摩擦力の大きさを調整するため、ヨーク材３０の上面および下面の各々に、ポリウレタンを組成とする素材をコーティングし、コーティング層４０ａ，４０ｂを設ける。
【００３１】
なお、このウレタンで形成されるコーティング層４０は、厚みが５〜５０μｍの範囲であることが好ましい。これは、コーティング層４０の厚みを小さくすると、永久磁石７０とヨーク材３０との間で発生する吸着力が大きくなる一方でコーティング層４０の摩擦係数が小さくなり、コーティング層４０の厚みを大きくすると、コーティング層４０の摩擦係数が大きくなる一方で永久磁石７０とヨーク材３０との間で発生する吸着力が小さくなるためである。
【００３２】
上記のように構成することで、回転軸１１０の回転時において、第１永久磁石７０ａと第１ヒステリシス材２０ａとの間でヒステリシストルクが発生することに加えて、第２永久磁石７０ｂと第２ヒステリシス材２０ｂとの間でもヒステリシストルクが発生する。さらに、第１永久磁石７０ａと第１コーティング層４０ａとの間で摩擦トルクが発生することに加えて、第２永久磁石７０ｂと第２コーティング層４０ｂとの間でも摩擦トルクが発生する。
【００３３】
すなわち、回転軸１１０の回転時において、図１を用いて説明したブレーキ装置１０よりも大きなヒステリシストルクおよび摩擦トルクを発生させることができるため、回転軸１１０に対してより確実にブレーキを掛けることが可能となる。
【００３４】
ここで、上記した第１の実施の形態に係るブレーキ装置１０の有効性を確かめるため、発明者が行った実験について説明する。発明者は、従来から知られている回転軸の回転時にヒステリシストルクを発生させることにより回転軸に対してブレーキを掛ける装置、および摩擦トルクを発生させることにより回転軸の回転に対してブレーキを掛ける装置において、ブレーキが十分に掛かっていないことに着目した。
【００３５】
そこで、発明者は、試行錯誤の末、回転軸の回転時に、ヒステリシストルクおよび摩擦トルクの両方を発生させることにより、回転軸の回転に対してブレーキを掛けるという構成にすることにより、確実に回転軸の回転にブレーキが掛かることを確かめた。実験条件は以下の通りである。
【００３６】
測定器としてテンションメーターを使用し、静止した状態の回転軸の先端部を押して、回転を開始させるのに必要なトルク（ｇｆｃｍ）を計測した。図１のブレーキ装置１０において、上側（ヒステリシス材２０の位置）に設ける部材を「板１」、下側（ヨーク材３０の位置）に設ける部材を「板２」として、板１と板２に設けるヒステリシス材とヨーク材の組み合わせの各種（実施例１、比較例１、および比較例２）を比較した。なお、ヨーク材の永久磁石と接触する面において、ウレタンで形成されるコーティング層をコーティングする場合としない場合とを計測した。
【００３７】
測定結果は表１に示した通りである。なお、表１では、ヒステリシス材を「ヒス」、ヨーク材を「ヨーク」と省略して表記してある。また、比較例１はヨーク材がないため、コーティング層が有る場合を計測していない。
【００３８】
この実験結果から、回転軸の回転にブレーキを掛けるとき、従来から知られているヒステリシストルクまたは摩擦トルクのいずれか一方を発生させる構成と比較して、ヒステリシストルクおよび摩擦トルクの両方を発生させる構成のほうが、より確実に回転軸の回転にブレーキを掛けられることを確認できた。
【００３９】
【表１】
2015132356.tif 000003
【００４０】
次に、上記した第３の実施の形態に係るブレーキ装置１０の有効性を確かめるため、同様の実験を行った。図３のブレーキ装置１０において、上側（第１ヒステリシス材２０ａの位置）に設ける部材を「板１」、中間（ヨーク材３０の位置）に設ける部材を「板２」、下側（第２ヒステリシス材２０ｂの位置）に設ける部材を「板３」として、板１〜板３に設けるヒステリシス材とヨーク材の組み合わせの各種（実施例２〜実施例７）を比較した。なお、この実験においても、ヨーク材の永久磁石と接触する面において、ウレタンで形成されるコーティング層をコーティングする場合としない場合とを計測した。
【００４１】
測定結果は表２に示した通りである。なお、表２でも表１と同様に、ヒステリシス材を「ヒス」、ヨーク材を「ヨーク」と省略して表記してある。この実験結果から、回転軸の回転にブレーキを掛けるとき、２つの永久磁石を設ける構成とした場合、図３で説明した第３の実施の形態と同じ構成、すなわち、板１および板３をヒステリシス材、板２をヨーク材とした実施例５の構成が、最も確実に回転軸の回転にブレーキを掛けられることを確認できた。
【００４２】
【表２】
2015132356.tif 000004
【００４３】
なお、上記した第３の実施の形態では、コーティング層４０ａ，４０ｂは、ヨーク材３０の上面および下面の各々にコーティングして設けられる場合について説明したが、これに限らず、永久磁石７０ａの下面および永久磁石７０ｂの上面にコーティングして設けられてもよい。また、ヨーク材３０の上面および下面、並びに永久磁石７０ａの下面および永久磁石７０ｂの上面の全てにコーティングして設けられてもよい。
【００４４】
なお、上記した第３の実施の形態では、２つの永久磁石７０を設ける場合について説明したが、これに限らず、３つの永久磁石７０を設けるように構成してもよい。具体的には、例えば、上記した第３の実施の形態のブレーキ装置１０の第１ヒステリシス材２０ａの軸線方向の上部に空隙を設けた状態で対面させて第３永久磁石７０ｃを設ける。さらに、この第３永久磁石７０ｃの軸線方向の上部に接触した状態で対面させて第３コーティング層４０ｃを介して第２ヨーク材３０ｂを設ける。さらに、第１ヒステリシス材２０ａの外周縁部と第２ヨーク材３０ｂの外周縁部とを連結し、第３永久磁石７０ｃを収容する円筒体５０ｃを設ける。
【００４５】
上記のような構成とすることで、回転軸１１０の回転時に発生するヒステリシストルクおよび摩擦トルクをより大きくできるため、回転軸１１０に対してより確実にブレーキを掛けることが可能となる。
【００４６】
なお、３つの永久磁石７０の各々について、回転軸１１０の軸線方向の一方側から対面するようにヒステリシス材２０を設けるようにし、且つ軸線方向の他方側から対面するようにヨーク材３０を設けるようにした、その他の構成のブレーキ装置１０であってもよい。例えば、上記した第３の実施の形態のブレーキ装置１０の第２ヒステリシス材２０ｂの軸線方向の下部に上記した構成と同様にして、第３永久磁石７０ｃ、第３コーティング層４０ｃ、第２ヨーク材３０ｂを設けるようにしてもよい。
【００４７】
なお、３つ以上の永久磁石７０を設けるように構成してもよい。このようにする場合、上記した３つの永久磁石７０を備える場合と同様に、３つ以上の永久磁石７０の各々について、回転軸１１０の軸線方向の一方側から対面するようにヒステリシス材２０を設けるようにし、且つ軸線方向の他方側から対面するようにヨーク材３０を設けるようにする。
【００４８】
なお、上記した第３の実施の形態では、コーティング層４０がウレタンで形成される場合について説明したが、これに限らず、シリコーンで形成されてもよい。なお、コーティング層４０をシリコーンで形成する場合、厚みを５〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。また、コーティング層４０は、ヨーク材３０と比較して摩擦係数の大きいその他の物質で形成されてもよい。また、コーティング層４０を設けず、永久磁石７０とヨーク材３０とが磁力吸着により直接接触した状態で、回転軸１１０の回転時に発生する摩擦トルクを用いて、ブレーキを掛けるようにしてもよい。
【００４９】
なお、上記した実施の形態では、永久磁石７０は、上面および下面の各々において２つのＮ極およびＳ極を有する場合について説明したが、これに限らず、１つのＮ極およびＳ極を有してもよいし、３つ以上のＮ極およびＳ極を有してもよい。また、上面全てがＮ極、下面全てがＳ極であってもよいし、その逆であってもよい。
【００５０】
なお、上記した第１〜第３の実施の形態では、永久磁石７０、ヒステリシス材２０、およびヨーク材３０が、回転軸１１０を包囲するリング状である場合について説明したが、これに限らず、回転軸１１０を包囲するための孔を有した外周が矩形の形状のものであってもよい。また、回転軸１１０を包囲する形状であれば、その他の形状であってもよい。
【００５１】
なお、上記した第１〜第３の実施の形態では、円筒体５０が、ヒステリシス材２０の外周縁部とヨーク材３０の外周縁部とを連結し、永久磁石７０を収容する場合について説明したが、これに限らず、ヒステリシス材２０、ヨーク材３０、および永久磁石７０の全てを収容する筐体の形状であってもよい。このようにする場合、円筒体５０はリング状の上壁と下壁を有する。そして、第１の実施の形態では、円筒体５０のリング状の上壁の下面にヒステリシス材２０を固着するとともに、リング状の下壁の上面にヨーク材３０を固着してもよい。また、第３の実施の形態では、円筒体５０のリング状の上壁の下面、およびリング状の下壁の上面の各々にヒステリシス材２０を固着するとともに、側壁の軸線方向の中央付近にヨーク材３０を固着してもよい。
【００５２】
以上のように構成された回転軸のブレーキ装置１０は、簡単な構成であるため、コンパクトに形成することができる。これにより、様々な態様の移動部材１００に適用することが可能となる。例えば、ラップトップパソコンのディスプレイの開閉、ＣＤを出し入れするための部材の開閉、ロボットの関節部分の曲げ伸ばし、カメラシャッターの開閉などへの適用が考えられる。
【００５３】
以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示する実施の形態のものに限定されない。図示された実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  ブレーキ装置、１８，６８  孔、２０  ヒステリシス材、３０  ヨーク材、４０  コーティング層、５０  円筒体、６０  ボビン型部材、６１  円筒部、６２  上壁部、６３  下壁部、７０  永久磁石、１００  移動部材、１１０  回転軸、１２０  側壁。
【図１】
2015132356.tif 000005
【図２】
2015132356.tif 000006
【図３】
2015132356.tif 000007