(57)【要約】【課題】  制動時及び吸引時に発生する騒音を十分に低減させることができる電磁ブレーキ装置を得る。【解決手段】  電磁コイルが巻装された固定鉄心と、この固定鉄心との間に設けられた制動バネに付勢されて制動力を発生させ、固定鉄心に吸引されて制動を解放する可動鉄心と、固定鉄心及び可動鉄心の対向する一方の端面からその一部が突出するように設けられ、可動鉄心の吸引時に固定鉄心及び可動鉄心の対向する他方の端面に接触して、固定鉄心及び可動鉄心の衝突力を低減させる弾性部とを備え、弾性部は、固定鉄心及び可動鉄心の対向する一方の端面からの突出量が互いに異なる第１弾性体と第２弾性体とを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁コイルが巻装された固定鉄心と、この固定鉄心との間に設けられた制動バネに付勢されて制動力を発生させ、前記固定鉄心に吸引されて制動を解放する可動鉄心と、前記固定鉄心及び前記可動鉄心の対向する一方の端面からその一部が突出するように設けられ、前記可動鉄心の吸引時に前記固定鉄心及び前記可動鉄心の対向する他方の端面に接触して、前記固定鉄心及び前記可動鉄心の衝突力を低減させる弾性部とを備え、前記弾性部は、前記固定鉄心及び前記可動鉄心の対向する一方の端面からの突出量が互いに異なる第１弾性体と第２弾性体とを有することを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項２】
弾性部は、固定鉄心及び可動鉄心の対向する一方の端面に設けられた複数の凹部にそれぞれ設けられるとともに、前記可動鉄心の吸引時、前記固定鉄心及び前記可動鉄心の対向する端面同士が接触することを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ装置。
【請求項３】
ブレーキ制動時、第２弾性体よりも突出量の大きい第１弾性体と固定鉄心及び可動鉄心の対向する他方の端面との間には、所定の間隙が形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁ブレーキ装置。
【請求項４】
第１弾性体及び第２弾性体は、円柱状を呈することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の電磁ブレーキ装置。
【請求項５】
弾性部は、可動鉄心の吸引時における高さの変形量が、制動時における高さの０．０５〜０．１５であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の電磁ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁ブレーキ装置の騒音の低減に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無励磁作動形電磁ブレーキ装置において発生する騒音は、主に、ブレーキライニングが制動バネの付勢力によってブレーキドラム等の制動面に衝突する際に発生する制動時の騒音と、可動鉄心が固定鉄心の電磁吸引力に吸引されることによって固定鉄心に衝突する際に発生する吸引時の騒音とにより構成される。そして、上記吸引時の騒音を低減させる従来技術として、固定鉄心と可動鉄心との対向する端面の何れか一方に環状溝からなる断面コ字状の凹部を設け、この凹部に前記端面より突出する突出部を備えた断面が円形である環状の弾性体を埋設したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２１９５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の電磁ブレーキ装置では、固定鉄心と可動鉄心とが衝突する際の衝突力を低減させる弾性体として、断面が円形を呈する単一のものが使用されている。かかる弾性体は、圧縮量と反力との関係が直線的になるため、可動鉄心が固定鉄心に衝突する際の衝突力を十分に低減させることができず、衝突音が大きくなるという問題が生じていた。また、制動時には、制動バネの反力と弾性体の反力とによって可動鉄心が制動面に衝突するため、比較的大きな衝突音が発生するといった問題もあった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、制動時及び吸引時に発生する騒音を十分に低減させることができる電磁ブレーキ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電磁ブレーキ装置は、電磁コイルが巻装された固定鉄心と、この固定鉄心との間に設けられた制動バネに付勢されて制動力を発生させ、固定鉄心に吸引されて制動を解放する可動鉄心と、固定鉄心及び可動鉄心の対向する一方の端面からその一部が突出するように設けられ、可動鉄心の吸引時に固定鉄心及び可動鉄心の対向する他方の端面に接触して、固定鉄心及び可動鉄心の衝突力を低減させる弾性部とを備え、弾性部は、固定鉄心及び可動鉄心の対向する一方の端面からの突出量が互いに異なる第１弾性体と第２弾性体とを有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、電磁コイルが巻装された固定鉄心と、この固定鉄心との間に設けられた制動バネに付勢されて制動力を発生させ、固定鉄心に吸引されて制動を解放する可動鉄心と、固定鉄心及び可動鉄心の対向する一方の端面からその一部が突出するように設けられ、可動鉄心の吸引時に固定鉄心及び可動鉄心の対向する他方の端面に接触して、固定鉄心及び可動鉄心の衝突力を低減させる弾性部とを備え、弾性部は、固定鉄心及び可動鉄心の対向する一方の端面からの突出量が互いに異なる第１弾性体と第２弾性体とを有する構成としたことで、制動時及び吸引時に発生する騒音を十分に低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電磁ブレーキ装置の要部正面図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は図１におけるＢ部斜視図、図４は図１におけるＢ部側面図、図５は図１におけるＢ部拡大図である。図１乃至図５において、１は電磁ブレーキ装置の基体（図示せず）に対して回動自在に設けられた円筒状を呈するブレーキドラムであり、円筒部の内周面に制動面が形成されている。２は基体に設けられてブレーキドラム１の円筒内部に配置された固定鉄心、３はこの固定鉄心２に巻装されて固定鉄心２の端面２ａ側に設けられた電磁コイル、４は固定鉄心２の端面２ａに対向する端面４ａを有し、端面２ａ及び４ａの平行状態を維持したまま端面２ａ及び４ａ間距離が変更できるように移動自在に設けられた可動鉄心、５は可動鉄心４の反固定鉄心２側に配置されるとともに、長さ調整用のボルト６を介して可動鉄心４に設けられたブレーキシュー、７はブレーキシュー５に設けられ、ブレーキドラム１の制動面に対向するように配置された複数のブレーキライニングである。
【００１０】
また、８は固定鉄心２と可動鉄心４との間に設けられ、ブレーキライニング７をブレーキドラム１の制動面に押圧させて制動力を発生させるために、可動鉄心４を反固定鉄心２側に常時付勢する制動バネである。なお、制動バネ８の一端部が固定鉄心２の端面２ａに形成された凹部２ｂ内に、また、他端部が可動鉄心４の端面４ａに凹部２ｂに対抗するように形成された凹部４ｂ内に配置されることにより、可動鉄心４の吸引時、固定鉄心２と可動鉄心４との対向する端面２ａ及び４ａ同士が接触することができるように構成されている。また、上記可動鉄心４は、直方体状を呈している。そして、長方形状を呈する端面４ａには、その四隅部に凹部４ｃが形成されており、各凹部４ｃに、固定鉄心２と可動鉄心４との衝突力を低減させる弾性部９がそれぞれ設けられている。
【００１１】
上記各弾性部９は、製作容易な円柱状を呈する４つのゴム等からなる第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄにより構成される。この第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄは、それぞれ異なる高さを有しており、第１弾性体９ａの高さをｈ１、第２弾性体９ｂの高さをｈ２、第３弾性体９ｃの高さをｈ３、第４弾性体９ｄの高さをｈ４とすると、ｈ１＞ｈ２＞ｈ３＞ｈ４の関係を有している。また、弾性部９が設けられた凹部４ｃの深さをｈ０とすると、ｈ４＞ｈ０の関係を有する。したがって、第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄの各一端部が凹部４ｃの底面に固定されることにより、第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄの各他端部は、可動鉄心４の端面４ａよりも固定鉄心２側に突出し、その突出量は、第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄ毎に異なっている。
【００１２】
なお、図５は、ブレーキ制動時の状態を示したものであり、最大高さｈ１を有する第１弾性体９ａの先端部と固定鉄心２の端面２ａとの間には、所定の間隙が形成されている。即ち、端面２ａ及び４ａ間距離をギャップδとすると、δＭＡＸ＋ｈ０＞ｈ１の関係式が成立する。
【００１３】
次に、ブレーキ制動時の図５の状態から、制動を解放する際の動作について説明する。ブレーキ制動時、制動バネ８によって付勢された可動鉄心４が反固定鉄心２側に移動することにより、ブレーキライニング７がブレーキドラム１の制動面に接触して、ブレーキライニング７とブレーキドラム１の制動面との間に、制動のための摩擦力が発生する。かかる状態においては、上述の通り、弾性部９と固定鉄心２との間には、所定の間隙が形成されている。
【００１４】
ここで、固定鉄心２に巻装された電磁コイル３に電圧が印加されると、固定鉄心２に電磁吸引力Ｆｃが発生して可動鉄心４を吸引する。そして、可動鉄心４が固定鉄心２側に移動する。ここで、ギャップδが、δ＞ｈ１−ｈ０の関係式を満たす場合（以下、「ギャップδ０」という）、即ち、第１弾性体９ａが固定鉄心２の端面２ａに接触するまでは、可動鉄心４には、電磁吸引力Ｆｃから制動バネ８の反力Ｆｓを差し引いたＦｃ−Ｆｓの力が作用する。
【００１５】
また、可動鉄心４が固定鉄心２側に移動して、δ＝ｈ１−ｈ０の位置に達すると、第１弾性体９ａの先端部が固定鉄心２の端面２ａに接触し、その後、可動鉄心４は、第１弾性体９ａを圧縮させながら固定鉄心２側に移動する。ここで、第１弾性体９ａのみが固定鉄心２に接触している場合、即ち、ギャップδが、ｈ１−ｈ０＞δ＞ｈ２−ｈ０の関係式を満たす場合（以下、「ギャップδＡ」という）、可動鉄心４には、電磁吸引力Ｆｃから制動バネ８の反力Ｆｓと弾性係数Ｋ１である第１弾性体９ａの反力Ｆ１とを差し引いたＦｃ−（Ｆｓ＋Ｆ１）の力が作用する。
【００１６】
また、可動鉄心４がさらに固定鉄心２側に移動して、δ＝ｈ２−ｈ０の位置に達すると、第２弾性体９ｂの先端部が固定鉄心２の端面２ａに接触し、その後、可動鉄心４は、第１弾性体９ａ及び第２弾性体９ｂを圧縮させながら固定鉄心２側に移動する。ここで、第１弾性体９ａ及び第２弾性体９ｂが固定鉄心２に接触している場合、即ち、ギャップδが、ｈ２−ｈ０＞δ＞ｈ３−ｈ０の関係式を満たす場合（以下、「ギャップδＢ」という）、可動鉄心４には、電磁吸引力Ｆｃから制動バネ８の反力Ｆｓと第１弾性体９ａの反力Ｆ１と弾性係数Ｋ２である第２弾性体９ｂの反力Ｆ２とを差し引いたＦｃ−（Ｆｓ＋Ｆ１＋Ｆ２）の力が作用する。
【００１７】
また、可動鉄心４がさらに固定鉄心２側に移動して、δ＝ｈ３−ｈ０の位置に達すると、第３弾性体９ｃの先端部が固定鉄心２の端面２ａに接触し、その後、可動鉄心４は、第１乃至第３弾性体９ａ乃至９ｃを圧縮させながら固定鉄心２側に移動する。ここで、第１乃至第３弾性体９ａ乃至９ｃが固定鉄心２に接触している場合、即ち、ギャップδがｈ３−ｈ０＞δ＞ｈ４−ｈ０の関係式を満たす場合（以下、「ギャップδＣ」という）、可動鉄心４には、電磁吸引力Ｆｃから、上記反力Ｆｓ、Ｆ１、Ｆ２と弾性係数Ｋ３である第３弾性体９ｃの反力Ｆ３とを差し引いたＦｃ−（Ｆｓ＋Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）の力が作用する。
【００１８】
また、可動鉄心４がさらに固定鉄心２側に移動して、δ＝ｈ４−ｈ０の位置に達すると、第４弾性体９ｄの先端部が固定鉄心２の端面２ａに接触し、その後、可動鉄心４は、第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄを圧縮させながら固定鉄心２側に移動する。ここで、第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄが固定鉄心２に接触している場合、即ち、ｈ４−ｈ０＞δ＞０の関係式を満たす場合（以下、「ギャップδＤ」という）、可動鉄心４には、電磁吸引力Ｆｃから、上記反力Ｆｓ、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３と弾性係数Ｋ４である第４弾性体９ｄの反力Ｆ４とを差し引いたＦｃ−（Ｆｓ＋Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４）の力が作用する。
【００１９】
そして、可動鉄心４が、δ＝０の位置に達することにより、可動鉄心４が固定鉄心２に衝突する。なお、図６はこの発明の実施の形態１における電磁ブレーキ装置の動作を説明するための図、図７はこの発明の実施の形態１における電磁ブレーキ装置の各部に作用する吸引力及び反力を説明するための図であり、図６はギャップδと弾性部９の反力との関係を示している。図６及び図７において、弾性部９全体の反力Ｆ０は、上述の通り、固定鉄心２に接触する第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄの組合せによって決定される。即ち、弾性部９は、各ギャップδＡ乃至δＤ毎に、それぞれ全体として異なる弾性係数を有し、弾性部９全体の反力Ｆ０は、ギャップδとの関係において４つの傾きを有することとなる。そして、弾性部９の反力Ｆ０は、ギャップδが０に近づくに従って増加する割合（傾き）が大きくなり、第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄが全て固定鉄心２に接触しているδＤの範囲では、その傾きが急激に増加する。
【００２０】
したがって、電磁吸引力Ｆｃに抗して可動鉄心４に作用する全反力Ｆは、可動鉄心４が固定鉄心２に衝突する際に最大となり、可動鉄心４と固定鉄心２との衝突音を効果的に且つ十分に低減させることが可能となる。また、ブレーキ解放時において、弾性部９の反力Ｆ０は、弾性部９が単一の弾性体で構成されている場合と異なり段階的に増加するため、可動鉄心４に作用する吸引力は段階的に低下する。このため、可動鉄心の吸引時間が長くならずに短時間で制動を解放することが可能となる。なお、吸引時に固定鉄心２の端面２ａと可動鉄心４の端面４ａとが接触するように制動バネ８及び弾性部９を構成しているため、電磁ブレーキ装置全体を小型化することが可能となり、例えば、機械室レスエレベータに使用される薄型巻上機のように、小型化が必要なものにも容易に対応することができる。
【００２１】
次に、可動鉄心４の吸引時の状態から、ブレーキドラム１の回動を制動させる際の動作について説明する。可動鉄心４の吸引時、固定鉄心２に発生する電磁吸引力Ｆｃにより、可動鉄心４が固定鉄心２に吸引されて、端面２ａ及び４ａ同士が接触した状態となっている。かかる状態においては、上述の通り、弾性部９の第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄは、全て圧縮されて凹部４ｃ内に配置されている。
【００２２】
ここで、電磁コイル３に印加されていた電圧が遮断されると、それまで発生していた電磁吸引力Ｆｃが消滅して、可動鉄心４が、制動バネ８と弾性部９との反力によって反固定鉄心２側に移動する。即ち、可動鉄心４は、ブレーキライニング７がブレーキドラム１の制動面に接触する方向に移動する。ここで、ギャップδＤの範囲では、可動鉄心４は、制動バネ８の反力Ｆｓと第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄによる弾性部９の反力Ｆ０とによって付勢される。
【００２３】
そして、可動鉄心４が反固定鉄心２側に移動してδ＝ｈ４−ｈ０の位置に達すると、第４弾性体９ｄが固定鉄心２の端面２ａから離れ、その後、可動鉄心４は、ギャップδＣの範囲において、制動バネ８の反力Ｆｓと第１乃至第３弾性体９ａ乃至９ｃによる弾性部９の反力Ｆ０に付勢されて、反固定鉄心２側に移動する。また、可動鉄心４がさらに反固定鉄心２側に移動してδ＝ｈ３−ｈ０の位置に達すると、第３弾性体９ｃが端面２ａから離れ、その後、可動鉄心４は、ギャップδＢの範囲において、制動バネ８の反力Ｆｓと第１弾性体９ａ及び第２弾性体９ｂによる弾性部９の反力Ｆ０に付勢されて、反固定鉄心２側に移動する。また、可動鉄心４がさらに反固定鉄心２側に移動してδ＝ｈ２−ｈ０の位置に達すると、第２弾性体９ｂが端面２ａから離れ、その後、可動鉄心４は、ギャップδＡの範囲において、制動バネ８の反力Ｆｓと第１弾性体９ａによる弾性部９の反力Ｆ０に付勢されて、反固定鉄心２側に移動する。
【００２４】
そして、可動鉄心４が、δ＝ｈ１−ｈ０の位置に達することにより、第１弾性体９ａが固定鉄心２の端面２ａから離れ、弾性部９全体が固定鉄心２から離れることとなる。したがって、ギャップδ０の範囲においては、可動鉄心４は、制動バネ８の反力Ｆｓのみに付勢されて、反固定鉄心２側に移動する。そして、ブレーキライニング７がブレーキドラム１の制動面に押圧されて、ブレーキライニング７とブレーキドラム１の制動面との間に制動のための摩擦力が発生する。かかる構成を有することにより、ブレーキライニング７がブレーキドラム１の制動面に接触する際の付勢力は、制動バネ８の反力Ｆｓのみと小さくなり、ブレーキライニング７とブレーキドラム１の制動面との衝突音を十分に低減することが可能となる。
【００２５】
なお、ゴムに対して１００万回以上の繰り返し圧縮荷重が作用する場合、ゴムの耐久性（寿命）を考慮すると、ゴムの歪（変形量）は、一般的に１５％以下となることが望ましい。それ以上の変形量を伴う繰り返し圧縮荷重がゴムに作用すると、ゴムの耐久性を著しく低下させてしまい、亀裂の発生から破壊へと繋がる可能性が大幅に高くなるからである。また、ゴムのヘタリが加速して反力が低下することにより、期待したゴム反力を得ることができないといった問題も生じ得る。したがって、弾性部９に繰り返し圧縮荷重が作用する本電磁ブレーキ装置においては、第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄの突出量を調整することにより、可動鉄心４の吸引時における第１乃至第４弾性体９ａ乃至９ｄの高さの変形量が、制動時における高さの０．１５以下（望ましくは０．０５〜０．１５）となるように構成することで、各弾性体９ａ乃至９ｄの耐久性を向上させることも可能である。なお、弾性部９の反力は非線形性を有するため、弾性部９の変形量が上記範囲内（微小変形範囲内）であっても、可動鉄心４が固定鉄心２に接触する際に所望の反力を得ることが可能となる。
【００２６】
また、この発明の実施の形態１においては、弾性部９が可動鉄心４に設けられているが、固定鉄心２の端面２ａに凹部を形成し、この凹部に弾性部９を配置するようにしても同様の効果を奏することができる。また、弾性部９が互いに高さの異なる２つ以上の弾性体を備えることにより、反力Ｆ０を段階的に構成して、この発明と同様の効果を奏することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態１における電磁ブレーキ装置の要部正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるＢ部斜視図である。
【図４】図１におけるＢ部側面図である。
【図５】図１におけるＢ部拡大図である。
【図６】この発明の実施の形態１における電磁ブレーキ装置の動作を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態１における電磁ブレーキ装置の各部に作用する吸引力及び反力を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ブレーキドラム
２  固定鉄心
２ａ、４ａ  端面
２ｂ、４ｂ、４ｃ  凹部
３  電磁コイル
４  可動鉄心
５  ブレーキシュー
６  ボルト
７  ブレーキライニング
８  制動バネ
９  弾性部
９ａ  第１弾性体
９ｂ  第２弾性体
９ｃ  第３弾性体
９ｄ  第４弾性体
【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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【図７】
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