JPS6127986B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被駆動軸（出力軸）と駆動結合されて
いるクラツチ部材を、モーターの常時駆動されて
いる主駆動軸のフライホイールと又はブレーキシ
ユーと電磁的に結合し得る電気的クラツチ−ブレ
ーキモーターに係る。

このようなモーターに於て、クラツチ部材のク
ラツチ円板及びブレーキ円板を被駆動軸上に軸方
向に移動できるように設けクラツチ乃至はブレー
キマグネツトの磁気回路の一部分と成すことは既
知である。例えばドイツ特許出願公告第1613350
号公報においては、被駆動軸と同中心的に配置さ
れた環状巻線ケーシングの環内に、クラツチ円板
及びブレーキ円板を位置せしめ、クラツチ円板及
びブレーキ円板の周縁部分を導磁性材料で造り、
該部分がそれぞれ巻線ケーシングからフライホイ
ールへの磁路もしくは巻線ケーシングからブレー
キシユーへの磁路の一部をなすようになつてい
る。また特公昭49−18129号公報では、クラツチ
円板及びブレーキ円板の全体ではなく各円板のボ
ス部のみを環状巻線ケーシングの環内に位置せし
め、同ボス部を導磁性の材料で造り、これらのボ
ス部が巻線ケーシングからフライホイールへの磁
路又は巻線ケーシングからブレーキシユーへの磁
路の一部をなすようになつている。

しかしかかる構成では、クラツチ板及びブレー
キ板の少なくとも一部分を導磁性材料で造る必要
があり、このため被駆動軸側の質量、従つて慣性
モーメントが大きくなる欠点があつた。

上記のようなクラツチブレーキモーターを回転
速度調整装置或いは位置決め装置に用いる場合に
は、被駆動軸がモータの駆動軸と同じ速度で回転
される時間を本質的に短くすることそして被駆動
軸を完全に制動できる時間を短くして個々の駆動
がいかなる制御信号にも迅速に追従するようにす
ることが重要である。加えて、伝達されるエネル
ギーはクラツチ及びブレーキシステムの負荷に大
きく左右されるので、システムの動作中の熱の発
生をできるだけ少なくすることが望まれる。

本発明の目的はこれらの要求を既知の構造のモ
ーターよりも更によく満足させるモーターを提供
することにある。

上記の目的は、本発明により、クラツチ部材を
被駆動軸に相対回転も軸方向変位も不可能に設
け、フライホイールを主駆動軸上に軸方向に変位
可能に但し相対回転不可能に取付け、このフライ
ホイールを主駆動軸に関し軸方向に変位させるた
め主駆動軸に対して同心的に配設したフライホイ
ール調節体をモーターケーシングに回転不可能に
連結し但し軸方向に変位可能に設け、その場合前
記調節体がモーターケーシングに固定されたクラ
ツチマグネツトの接極子を形成し且つこの接極子
によりフライホイールがクラツチマグネツトの励
磁に際しクラツチ部材と摩擦係合せしめられるよ
うになし、そしてブレーキシユーを被駆動軸に対
して同心的に配設してモーターケーシングに回転
不可能に連結しかつモーターケーシングに関し軸
方向に変位可能に設け、前記ブレーキシユーがモ
ーターケーシングに固定されたブレーキマグネツ
トの接極子を形成するようにすることにより達せ
られる。

この構造に依りモーターの動作中に加速及び制
動すべき質量を特に小さく保つことが可能とな
る。またこのことにより運動の可速一制動エネル
ギーが最小になる。回転数調節駆動装置の場合に
於ては実際の回転数が基準の回転数に高い精度で
追従する。位置ぎめ駆動装置の場合には、短い停
止時間と結びついた高い停止精度が得られる。熱
の発生も比較的僅かである。フライホイール及び
ブレーキシユーの比較的大きな質量は、軸方向に
非常に短い距離（一般に数分の１mm）を移動する
だけであるので全体として小さな時定数が得られ
る。

モーターケーシングは、主駆動軸のための第１
のベヤリングケースと、そして前記被駆動軸のた
めの第２のベヤリングケースとを用意し、第２の
ベヤリングケースを第１のベヤリングケースと同
軸的に且つ軸方向に離して第１のベヤリングケー
スに固定するのが、モーターの組立及び保守上有
利である。フライホイール調節体はモーターの主
駆動軸のベヤリングケースと回転不可能に結合す
るのが有利である。またブレーキシユーはモータ
ーの被駆動軸のベヤリングケースと回転不可能に
結合するのが有利である。

被駆動軸と固く結合されているクラツチ部材は
基本的には一体の構成部分として構成される。し
かしながら被駆動軸と相対回転不可能にかつ変位
不可能に結合されているクラツチ円板及びブレー
キ板を設けるのが好ましい。

フライホイール調節体及びブレーキシユーはこ
れ等を担持しているケーシング部分に対してボー
ル案内部を介して軸方向に移動可能にするのが有
利である。この構造の案内部は摩擦が特に僅少で
雑音が少なく実際上損失がない。フライホイール
調節体の軸方向の移動をフライホイールに伝達す
るためには両構成部分の間に座したベヤリングが
適しており、同ベヤリングは永久磁石によつて保
持されていると有利である。上記の代りにラジア
ル兼アキシアルベヤリングも設けられ得る。

本発明の更に他の構成に於てクラツチ−及び
（又は）ブレーキ板が冷却空気用空所を要する翼
車として構成されている。この構成法を採ること
により、クラツチ−ブレーキ材を、クラツチ−ブ
レーキユニツトの作用効果を強めるのに利用し得
る。

クラツチ−ブレーキマグネツトはクラツチ部材
を同心的に取囲んでいると目的に合致する。特に
クラツチ−及びブレーキ板の間に座している空気
案内板により冷却気流はクラツチ−及びブレーキ
マグネツトの内側を通過し従つて同時に空気の熱
を排出する働きをする。

クラツチマグネツト及びブレーキマグネツトは
特にねじリングを介してベヤリングケースに対し
て軸方向に移動可能である。このことにより調節
が特に簡単である。萬一摩擦ライニングが摩耗し
た場にはいつでも容易に修復できる。

クラツチ部材は磁気回路の一部をなしていない
ので、同部材は非磁性軽量材料例えば軽金属又は
合成樹脂より作成し得る。

クラツチ−ブレーキ板は特に潤滑剤が含浸され
たコルクより成る摩擦ライニングを担持する一方
フライホイール乃至はブレーキシユーのクラツチ
のブレーキ面は焼結金属、ブロンズ及び（又は）
合成樹脂のような、例えばコルクに対して鉄より
もより良好な摩擦関係を有する材料によつてライ
ニングされていると目的に合致する。

ブレーキシユーには特にリブが設けられてい
る。これにより良好な冷却効果が得られる一方、
慣性質量が高い機械的強度をそこなうことなく減
少される。

被駆動軸を支承するためには特に対をなしてい
るアンギユラーコンタクトボールベヤリングが適
する。

以下本発明を添付の実施例に関する図面に就き
詳細に説明する。

第１図に於て、１は図には詳細に示されていな
い三相又は単相交流モーターの常時回転している
主駆動軸を示し、該軸の一端は歯がきざまれた案
内部分２を担持している。案内部分２の上にはフ
ライホイール３が座しており同ホイールには案内
部分２の歯５に相応する内側の歯６が設けられて
いる。特に鋳鉄により作製されているフライホイ
ール３には外周方向に配分された一連の冷却空気
溝７が設けられておりそのモーター側の正面に永
久磁石８を収容している。本発明による電気的ク
ラツチ・ブレーキモーターのモーターケーシング
は、上記主駆動軸のための第１のベアリングケー
ス１１と後述する被駆動軸２８のための第２のベ
ヤリングケース２６とからなる。主駆動軸１はボ
ールベアリングケース１０内で回転し、このボー
ルベアリングは上述せる第１のベヤリングケース
１１内に装着されている。第１のベヤリングケー
ス１１とフライホイール３との間に強磁石材料よ
り作製されたフライホイールの調節体１３のボス
１２があり上記の調節体はリング状の部分１４に
依つてフライホイール同心的に取囲んでいる。調
節体１３はフライホイール３にベヤリング１５を
介して支持されており同ベヤリングは永久磁石８
により保持されている。

周方向に配分されたいくつかの例えば三つのボ
ール案内１６は調節体１３と第１のベヤリングケ
ース１１との間を回転不能に結合する働きをし同
時に調節体１３が軸方向に限られた移動運動する
のを可能ならしめる。図１にはその１つしか示さ
れていないボール案内１６は案内ボルト１８を有
し同ボルトはねじ１９を介して第１のベヤリング
ケース１１と結合されている。案内ボルト１８は
ボールブツシユ２０に依つて包まれており同ジツ
シユの中でいくつかのボール２１が自由に回転で
きるように支持されている。ボール２１は、案内
ボルト１８の軸の回りで軸方向ならびに外周方向
に配分されており、しかも一方においてはボルト
外面に他方においてはベヤリングブツシユ２２の
内面に接しており、同ジツシユは調節体１３の部
分１４において軸方向に設けた開口部２３の中に
圧入されている。

周方向に配分されたねじ２５を介して、第１の
ベアリングケース１１が更に第２のベアリングケ
ース２６と結合されており、同ケースのボス２７
の中で被駆動軸２８が平軸受２９並びにアンギユ
ラーコンタクトボールベヤリング３０を介して支
持されている。既載のボール案内１６と同様に構
成されたボール案内３２がリング状のブレーキシ
ユー３４の開口部３３の中に挿入されている。こ
れ等のボール案内はブレーキシユー３４と第２の
ベヤリングケース２６との間を回転不可能に結合
する働きをし同時にブレーキシユーの軸方向の限
定された移動を可能ならしめる。

被駆動軸２８の内方の端とクラツチ部材３５が
回転及び移動固定的に結合されており同部材はク
ラツチ板３６並びにブレーキ板３７を有してい
る。両板３６及び３７は空所３８，３９乃至４
０，４１を有する翼車として構成されている。両
板の間に導風板４２がある。クラツチ及びブレー
キ板３６及び３７は相互に逆の側の正面に摩擦ラ
イニング４３及び４４を担持し同ライニングは特
に潤滑剤が含浸されたコルクよりなる。摩擦ライ
ニング４３及び４４はクラツチライニング４５及
びブレーキライニング４６と対向している。ライ
ニング４５及び４６は焼結金属、ブロンズ及び
（又は）適当な合成樹脂より作製されフライホイ
ール３もしくはブレーキシユー３４上に設けられ
ている。

第１および第２のベヤリングケース１１及び２
６は相互に対向している正面側にねじリング４８
乃至は４９を担持し同リングの中にクラツチマグ
ネツト５０乃至はブレーキマグネツト５１がねじ
込まれている。両マグネツトは同じ半径を有する
クラツチ板３６乃至はブレーキ板３７を同心的に
取囲む電磁石であり、そのコイルは５２及び５３
に示されている。図示の実施形態においては、ク
ラツチ板３６及びブレーキ板３７は、被駆動軸２
８と図示された様にキー固定されており、且つ被
駆動軸の内側の端の上にねじ固定されたナツト５
４により軸方向に移動しないように固定されてい
る。しかしながら相対回転不能及び移動不能な結
合は他の方法によつても得られることは当然であ
る。

運転中コイル５２にも５３にも電流がない場合
には、フライホイール３は主駆動軸１と一緒に回
転するが、被駆動軸２８は連行されない。コイル
５２に電圧が掛るとクラツチマグネツト５０が調
節体１３を第１図で右方に引きつけ、これにベヤ
リング１５を介してフライホイール３が連行され
る。フライホイールはそのクラツチライニング４
５によつてクラツチ板３６の摩擦ライニング４３
に押圧される。被駆動軸２８は主駆動軸１の回転
数迄加速される。

コイル５２の電流が遮断され代りにブレーキマ
グネツト５１が励磁されると直ちに磁力の作用の
もとで、第１図でブレーキシユー３４が左方に移
動する。ブレーキライニング４６とブレーキ板３
７の摩擦ライニング４４との間に摩擦結合が生じ
る。被駆動軸２８が制動される。

クラツチ及びブレーキマグネツト５０及び５１
に交互に又は間欠的に給電する代りにクラツチ及
びブレーキの励磁を重畳させて作動させることも
できるが、この様な駆動方法は熱が発生するため
に好ましくないことは当然である。

常時回転しているフライホイール３は冷却空気
通路７を有するために翼車の作用をし、５６で示
す冷却気流を吸込む。冷却気流５６は第２のベヤ
リングケース２６の開口部５７を通つてクラツチ
ブレーキ系の中に入り、第２のベヤリングケース
２６のリブ５８，５９とブレーキシユー３４との
間の自由スペースを横断し、ブレーキシユー３４
の中央開口部６０並びにブレーキ板３７の空所４
１を通つて同板の中に入る。

ここに於て冷却気流は導風板４２によつて半径
方向外方に案内され空所４０に入る。次に冷却気
流はクラツチ及びブレーキマグネツト５０及び５
１の内側を通過し、最後にクラツチ板３６の空所
３８及び３９、フライホイール３の冷却空気通路
７、調節体１３のリング部分１４の中の開口部６
１並びに第１のベヤリングケース１１の開口部６
２を通つてモーターから外に出る。クラツチが投
入されている状態においては冷却気流はクラツチ
−ブレーキ板の翼車作用に依つて更に強化され
る。

ねじリング４８及び４９に依つて装置は容易に
調節される。この際破損は生じ得ない。空気間隙
が大き過ぎる場合にはクラツチ作用が緩慢にな
る。小さ過ぎる場合にはスラストベヤリングが磁
力を吸収してクラツチが作動しない。

第２図による実施形態と第１図に依る実施形態
との違いは単に、調節体１３のボス１２とフライ
ホイール３との間のベヤリング１５及び同ベヤリ
ングに配置された永久磁石８の代りに、調節体１
３に取付けられたラジアル兼アキシヤルベヤリン
グ６５が設けられている点にある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のモーターのクラツチ−ブレー
キユニツトの長手方向断面図、第２図は変形され
た実施形態の長手方向断面図で、被駆動軸及び該
被駆動軸を保持しているベヤリングケース並びに
ブレーキクラツチマグネツトは省略されている。 １……主駆動軸、３……フライホイール、１３
……フライホイール調節体、２８……被駆動軸、
１６，３２……ボール案内部、３４……ブレーキ
シユー、３５……クラツチ部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被駆動軸と駆動連結されているクラツチ部材
   を、選択的に、モーターの常時駆動されている主
   駆動軸のフライホイールと又はブレーキシユーと
   電磁的に結合可能な電気的クラツチ・ブレーキモ
   ーターに於て、前記クラツチ部材３５が非磁性軽
   量材料よりなりかつ前記被駆動軸２８に相対回転
   も軸方向変位も不可能に設けられ、前記フライホ
   イール３を前記主駆動軸１上に軸方向に変位可能
   に但し相対回転不可能に取付け、このフライホイ
   ール３を主駆動軸１に関し軸方向に変位させるた
   め主駆動軸１に対して同心的に配設したフライホ
   イール調節体１３をモーターケーシング１１，２
   ６に回転不可能に連結し但し軸方向に変位可能に
   設け、その場合前記調節体がモーターケーシング
   に固定されたクラツチマグネツト５０の接極子を
   形成し、且つこの接極子によりフライホイールが
   クラツチマグネツトの励磁に際しクラツチ部材３
   ５と係合せしめられるようになし、そして前記ブ
   レーキシユー３４を被駆動軸２８に対して同心的
   に配設してモーターケーシング１１，２６に回転
   不可能に連結しかつモーターケーシングに関し軸
   方向に変位可能に設け、前記ブレーキシユーがモ
   ーターケーシングに固定されたブレーキマグネツ
   ト５１の接極子を形成するようにすることを特徴
   とするモーター。 ２ 前記モーターケーシングは、前記主駆動軸の
   ための第１のベヤリングケース１１と、前記被駆
   動軸のための第２のベヤリングケース２６とから
   成り、前記第２のベヤリングケースは前記第１の
   ベヤリングケースと同軸的に且つ軸方向に離れて
   前記第１のベヤリングケースに固定されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のモ
   ーター。 ３ フライホイール調節体１３がモーターの主駆
   動軸のベヤリングケース１１と回転不可能に結合
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載のモーター。 ４ ブレーキシユー３４がモーターの被駆動軸の
   ベヤリングケース２６と回転不可能に結合されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項より
   第３項までのいずれか１つに記載のモーター。 ５ 被駆動軸２８と相対回転不可能にかつ移動不
   可能に結合されているクラツチ部材３５が、クラ
   ツチ板３６及びブレーキ板３７を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項より第４項ま
   でのいずれか１つに記載のモーター。 ６ フライホイール調節体１３及びブレーキシユ
   ー３４が、これ等を担持しているケーシング部分
   １１，２６に対して、ボール案内部１６，３２を
   介して軸方向に変位可能であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項より第５項までのいずれか
   １つに記載のモーター。 ７ フライホイール調節体１３の軸方向の移動を
   フライホイール３に伝達するために、両構成部分
   の間にスラストベヤリング１５が設けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項より第６
   項までのいずれか１つに記載のモーター。 ８ スラストベヤリング１５が永久磁石８に依つ
   て保持されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第７項に記載のモーター。 ９ フライホイール調節体１３の軸方向移動をフ
   ライホイール３に伝達するために、両構成部分の
   間にラジアル兼アキシアルベヤリング６５が設け
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項より第６項までのいずれか１つに記載のモータ
   ー。 １０ クラツチ板又ブレーキ板３６，３７が冷却
   空気用空所３８，３９；４０，４１を有する翼車
   として構成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第５項より第９項までのいずれか１つに記
   載のモーター。 １１ クラツチマグネツト５０およびブレーキマ
   グネツト５１がクラツチ部材３５を同心的に取囲
   んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   より第１０項までのいずれか１つに記載のモータ
   ー。 １２ 導風板４２が設けられており、同板により
   冷却気流がクラツチマグネツト５０およびブレー
   キマグネツト５１の内側を通過することを特徴と
   する特許請求の範囲第１０項又は第１１項のいず
   れか１つに記載のモーター。 １３ 導風板４２がクラツチ板３６とブレーキ板
   ３７の間に座していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１１項に記載のモーター。 １４ クラツチマグネツト５０とブレーキマグネ
   ツト５１が、ねじリング４８，４９を介してベヤ
   リングケース１１，２６に対して軸方向に調節可
   能であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   より第１３項までのいずれか１つに記載のモータ
   ー。 １５ フライホイール３のクラツチ面およびブレ
   ーキシユー３４のブレーキ面に、焼結金属、ブロ
   ンズ又は合成樹脂が被覆されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項より第１４項までのい
   ずれか１つに記載のモーター。 １６ クラツチ板３６及びブレーキ板３７が、潤
   滑剤の含浸されたコルクより成る摩擦ライニング
   ４３，４４を担持していることを特徴とする特許
   請求の範囲第５項より第１５項までのいずれか１
   つに記載のモーター。 １７ ブレーキシユー３４にリブ５９が設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項よ
   り第１６項までのいずれか１つに記載のモータ
   ー。 １８ 被駆動軸２８が、対を成しているアンギユ
   ラコンタクトボールベヤリング３０に支承されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項より
   第１７項までのいずれか１つに記載のモーター。