JP6014367B2

JP6014367B2 - 制動装置

Info

Publication number: JP6014367B2
Application number: JP2012116282A
Authority: JP
Inventors: 志村　良太; 良太志村; 山田　大輔; 大輔山田
Original assignee: Fuji Latex Co Ltd; Somic Ishikawa KK
Current assignee: Fuji Latex Co Ltd; Somic Ishikawa KK
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2032-05-22
Also published as: JP2013242013A; US20150136548A1; US9410588B2; WO2013175829A1

Description

本発明は、磁気粘性流体を用いた制動装置に関する。

従来、非可動体と、非可動体の内部で回転可能な可動体と、可動体と非可動体との間に充填される磁気粘性流体と、磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるコイルとを備えた制動装置が知られている。

この種の制動装置は、磁場を磁気粘性流体に印加し、それにより磁気粘性流体の剪断応力が増加することを利用して、可動体の回転速度を減速させたり、その回転を停止させたりするものである。磁気粘性流体に印加される磁場は、コイルに電流を流すことによって発生させている。

しかしながら、この種の制動装置において、より大きな制動力を発生させるためには、可動体の回転中心からより離れた位置で、磁気粘性流体の剪断応力を発生させることと、磁気粘性流体を挟んで互いに向き合う面の面積が大きいことが必要とされる。例えば、特許第４６９５８３５号公報には、磁気粘性流体を用いた制動装置が開示されているが、この制動装置は、そのような構造になっていない。従って、大きな制動力を発生させることが困難であった。

特許第４６９５８３５号公報

本発明が解決しようとする課題は、より大きな制動力を発生させることが可能な制動装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は以下の制動装置を提供する。
１．周壁及び端壁を有するハウジングと、該ハウジングの内部に設けられるコイル保持部と、該コイル保持部に保持されるコイルと、前記周壁の内周面と、該内周面に対して平行な前記コイル保持部の外周面との間に形成される第１作動室と、前記端壁と前記コイル保持部との間に形成される第２作動室と、前記第１作動室の内部に設けられるロータと、前記第２作動室の内部に設けられ、前記ロータとともに回転するプレートと、前記第１作動室及び前記第２作動室の内部に充填される磁気粘性流体とを備え、前記周壁の内周面が、前記ハウジングの内部において、前記ロータの回転中心から径方向に最も離れた位置にあり、前記ロータが、前記周壁の内周面との間に隙間を有する外周面と、前記コイル保持部の外周面との間に隙間を有する内周面とを有する円筒形であり、前記周壁、前記端壁、前記ロータ及び前記プレートが軟磁性体であり、前記磁気粘性流体の剪断応力が前記ロータの外周面及び内周面、並びに前記プレートの両面に作用する制動装置。
２．前記１に記載の制動装置であって、前記周壁及び前記コイル保持部が７ｇ／ｃｍ^３以上の密度を有する鉄系焼結金属で形成されている制動装置。

本発明の制動装置では、ハウジングの周壁の内周面が、ハウジングの内部において、ロータの回転中心から径方向に最も離れた位置にある。また、第１作動室がハウジングの周壁の内周面と、その内周面に対して平行なコイル保持部の外周面との間に形成される。つまり、第１作動室は、ハウジングの内部において、最も外側に存在している。一方、ロータは、第１作動室の内部に設けられ、また、ハウジングの周壁の内周面との間に隙間を有する外周面と、コイル保持部の外周面との間に隙間を有する内周面とを有する円筒形である。第１作動室の内部には、磁気粘性流体が充填されるため、磁気粘性流体を挟んで互いに向き合う面には、ハウジングの周壁の内周面とロータの外周面だけでなく、コイル保持部の外周面とロータの内周面も含まれる。従って、磁気粘性流体を挟んで互いに向き合う面の面積をより大きくすることが可能である。その上、磁気粘性流体の剪断応力は、ロータの外周面及び内周面に作用する。よって、本発明の制動装置によれば、より大きな制動力を発生させることが可能になる。

図１は、本発明の実施例に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明するが、本発明の技術的範囲は以下の説明の内容に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。この図に示したように、本実施例に係る制動装置は、ハウジング１０、コイル保持部２０、コイル３０、第１作動室４０、第２作動室５０、ロータ６０、プレート７０及び磁気粘性流体８０を有して構成されている。

ハウジング１０は、周壁１１、端壁１２及び底壁１３を有して構成されている。周壁１１は、軟磁性体であり、その形状は、円筒形である。端壁１２は、軟磁性体であり、周壁１１の一方の端部に接着剤を用いて接着されている。底壁１３は、非磁性材料から成り、周壁１１の他方の端部に接着剤を用いて接着されている。接着剤の例としては、エポキシ系接着剤が挙げられる。接着剤の使用は、結合部からの磁気粘性流体８０の漏洩を防止できるという利点がある。なお、周壁１１と端壁１２を一体に成形することも可能である。また、底壁１３を磁性材料で構成し、周壁１１と底壁１３を一体に成形することも可能である。

端壁１２の中央には、軸受け９０の一方の端部が挿通される穴が形成されている。軸受け９０は、軟磁性体であり、軸と結合する穴を有する。本実施例では、軸は、制動装置によって制御される物体の構成要素であり、制動装置の構成要素ではない。なお、軸受け９０に代えて軸を採用し、この軸を制動装置によって制御される物体に結合させるように構成することもできる。

底壁１３の中央には、コイル保持部２０の一部が挿通される穴が形成されている。コイル保持部２０は、軟磁性体であり、接着剤を用いて底壁１３に固定されている。接着剤の例としては、エポキシ系接着剤が挙げられる。接着剤の使用は、結合部からの磁気粘性流体８０の漏洩を防止できるという利点がある。コイル保持部２０の中央には、軸受け９０が挿通される穴が形成されている。

コイル保持部２０は、筒部２１と、筒部２１を挟んで外側に張り出したフランジ部２２ａ，２２ｂとを有する。コイル３０は、筒部２１とフランジ部２２ａ，２２ｂで囲まれた空間に配置され、コイル保持部２０によって保持される。コイル３０には、コイル３０に電流を流すためのリード線（図示せず）が接続されている。

第１作動室４０は、ハウジング１０の周壁１１の内周面と、該内周面に対して平行なコイル保持部２０の外周面（フランジ部２２ａ，２２ｂの外周面）との間に形成される。ハウジング１０の周壁１１の内周面は、ハウジング１０の内部において、ロータ６０の回転中心から径方向に最も離れた位置にある。つまり、第１作動室４０は、ハウジング１０の内部において、最も外側に存在している。

第１作動室４０の内部には、ロータ６０が設けられている。ロータ６０は、軟磁性体であり、その形状は、ハウジング１０の周壁１１の内周面との間に隙間を有する外周面と、コイル保持部２０の外周面との間に隙間を有する内周面とを有する円筒形である。ロータ６０は、プレート７０を介して軸受け９０に接続されている。この構成によれば、制動装置によって制御される物体の軸が回転し、それに伴い軸受け９０が回転する時には、ロータ６０とプレート７０が一緒に回転する。プレート７０は、軟磁性体であり、端壁１２とコイル保持部２０との間に形成される第２作動室５０の内部に設けられている。第１作動室４０と第２作動室５０は連通している。ロータ６０は、接着剤を用いてプレート７０に固定されている。接着剤の例としては、エポキシ系接着剤が挙げられる。なお、ロータ６０とプレート７０を一体に成形することも可能である。また、非磁性材料から成る軸受け９０及びプレート７０を採用することもできる。この場合、端壁１２も非磁性材料から成るものを用いることができる。この構成によれば、制動力は、主として第１作動室４０で発生することになる。

磁気粘性流体８０は、合成油等の流体中に強磁性粒子を分散させた懸濁液であり、無磁場の状態では液状であるが、磁場を印加すると分散していた粒子が互いに連結して架橋構造を形成し、磁場強度に応じて剪断応力が増加する性質を有するものである。磁気粘性流体８０は、第１作動室４０の内部及び第２作動室５０の内部に充填される。すなわち、磁気粘性流体８０は、ロータ６０と周壁１１との間の隙間、ロータ６０とコイル保持部２０との間の隙間、プレート７０と端壁１２との間の隙間及びプレート７０とコイル保持部２０との間の隙間に充填される。本実施例では、第２作動室５０からの磁気粘性流体８０の漏洩を防止するために、Ｏリング１００が配設されている。

上記したハウジング１０の周壁１１及びコイル保持部２０は、７ｇ／ｃｍ^３以上の密度を有する鉄系焼結金属で形成されることが好ましい。鉄系焼結金属は、他の焼結金属と比較して透磁率が高いからである。また、ハウジング１０の周壁１１及びコイル保持部２０を焼結金属で形成する場合に、それらの密度が７ｇ／ｃｍ^３未満では、磁気粘性流体８０がハウジング１０の周壁１１及びコイル保持部２０を介して漏洩するおそれが高いからである。それらの密度が７ｇ／ｃｍ^３以上であれば、磁気粘性流体８０の漏洩を確実に防止できる。

本実施例で採用したロータ６０及びプレート７０は、軟磁性体である。この構成によれば、コイル３０への通電を止めた後に、ロータ６０及びプレート７０に磁化が残存しないので、ロータ６０及びプレート７０を自由に回転させることが可能になる。

上記のように構成される制動装置は、ロータ６０及びプレート７０の回転中に、リード線を介してコイル３０に電流を供給すると、磁場が発生し、この磁場は、磁気粘性流体８０に印加される。それにより、磁気粘性流体８０の剪断応力が生じて、ロータ６０及びプレート７０の回転速度を減速させたり、ロータ６０及びプレート７０の回転を停止させたりすることができる。

本実施例に係る制動装置では、第１作動室４０は、ハウジング１０の内部において、最も外側に存在している。一方、ロータ６０は、第１作動室４０の内部に設けられ、また、ハウジング１０の周壁１１の内周面との間に隙間を有する外周面と、コイル保持部２０の外周面との間に隙間を有する内周面とを有する円筒形である。第１作動室４０の内部には、磁気粘性流体８０が充填されるため、磁気粘性流体８０を挟んで互いに向き合う面には、ハウジング１０の周壁１１の内周面とロータ６０の外周面だけでなく、コイル保持部２０の外周面とロータ６０の内周面も含まれる。従って、磁気粘性流体８０を挟んで互いに向き合う面の面積を大きくすることが可能である。この構成によれば、磁気粘性流体８０の剪断応力は、ロータ６０の外周面及び内周面に作用するため、大きな制動力を発生させることができる。

また、本実施例に係る制動装置では、端壁１２とコイル保持部２０との間に第２作動室５０が形成され、第２作動室５０の内部にロータ６０とともに回転するプレート７０が設けられ、プレート７０と端壁１２との隙間及びプレート７０とコイル保持部２０との隙間にも磁気粘性流体８０が充填されている。この構成によれば、磁気粘性流体８０を挟んで互いに向き合う面には、プレート７０の一面と端壁１２の底面、及びプレート７０の他面とコイル保持部２０の一面が含まれる。従って、磁気粘性流体８０を挟んで互いに向き合う面の面積をさらに大きくすることが可能である。また、磁気粘性流体８０の剪断応力がプレート７０の両面に作用するため、さらに大きな制動力を発生させることができる。

１０ハウジング
１１周壁
１２端壁
１３底壁
２０コイル保持部
２１筒部
２２ａ，２２ｂフランジ部
３０コイル
４０第１作動室
５０第２作動室
６０ロータ
７０プレート
８０磁気粘性流体
９０軸受け
１００Ｏリング

Claims

周壁及び端壁を有するハウジングと、
該ハウジングの内部に設けられるコイル保持部と、
該コイル保持部に保持されるコイルと、
前記周壁の内周面と、該内周面に対して平行な前記コイル保持部の外周面との間に形成される第１作動室と、
前記端壁と前記コイル保持部との間に形成される第２作動室と、
前記第１作動室の内部に設けられるロータと、
前記第２作動室の内部に設けられ、前記ロータとともに回転するプレートと、
前記第１作動室及び前記第２作動室の内部に充填される磁気粘性流体とを備え、
前記周壁の内周面が、前記ハウジングの内部において、前記ロータの回転中心から径方向に最も離れた位置にあり、
前記ロータが、前記周壁の内周面との間に隙間を有する外周面と、前記コイル保持部の外周面との間に隙間を有する内周面とを有する円筒形であり、
前記周壁、前記端壁、前記ロータ及び前記プレートが軟磁性体であり、
前記磁気粘性流体の剪断応力が前記ロータの外周面及び内周面、並びに前記プレートの両面に作用する制動装置。
前記周壁及び前記コイル保持部が７ｇ／ｃｍ^３以上の密度を有する鉄系焼結金属で形成されている請求項１に記載の制動装置。