WO2016104438A1 - 摩擦ブレーキ構造 - Google Patents

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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/14—Mechanical

Definitions

  • the present invention relates to a friction brake structure for a rotating electric machine such as a motor.
  • Fig. 6 shows the structure of a conventional motor friction brake.
  • a stator 101 and a rotor 102 are provided in a motor case 100 of the motor.
  • the rotor 102 is supported on the rotation shaft 103.
  • the rotating shaft 103 is supported by the output side bearing 106a and the non-output side bearing 106b.
  • a brake plate 104 is fixed to the rotating shaft 103.
  • a plurality of brake shoes 105 are arranged to face the brake plate 104.
  • the brake shoe 105 is inserted into a hole 108 formed in the axial direction of the bearing housing portion 107 in which the counter-output side bearing 106b is mounted.
  • the brake shoe 105 is slidably contacted with the brake plate 104 by being biased toward the brake plate 104 by the coil spring 109.
  • the coil spring 109 is supported by the spring pressing plate 110.
  • the brake shoe 105 is in sliding contact with the brake plate 104, so that a braking action and a holding torque when stopped are obtained.
  • an abnormal sound called a squealing of the brake may occur due to the rotation of the brake shoe as the brake plate rotates.
  • the present invention aims to reduce the occurrence of abnormal noise in the friction brake structure.
  • a brake plate fixed to a rotating shaft of a rotating electrical machine, an annular brake shoe disposed opposite to the brake plate, and a shaft
  • a brake shoe support plate that engages with a fixed portion of the rotating electrical machine so as to be movable in a direction, supports the brake shoe, and receives a biasing action so that the brake shoe slides on the brake plate.
  • a convex portion is provided on one of the surface of the brake shoe opposite to the sliding contact surface with the brake plate and the support surface of the brake shoe support plate, and an engaging portion that engages with the convex portion is provided on the other side. be able to.
  • the brake plate can be fixed to the rotating shaft at a position outside the non-output side bearing that supports the rotating shaft.
  • the outer diameter of the brake plate can be made smaller than the outer diameter of the counter-output side bearing, and the brake plate can be supported by the inner ring portion of the counter-output side bearing.
  • the outer diameter of the brake shoe can be made smaller than the outer diameter of the non-output side bearing.
  • the friction brake structure may further include a conical coil spring as a mechanism for imparting the biasing action to the brake shoe support plate.
  • the friction brake structure further includes a stopper for restricting the movement of the brake shoe support plate toward the brake plate in the axial direction when the axial thickness of the brake shoe becomes a predetermined value or less. It may be.
  • a friction brake structure includes a brake plate fixed to a rotating shaft of a rotating electrical machine, an annular brake shoe disposed opposite to the brake plate, and an axial movement.
  • a brake shoe support plate that engages with a fixed portion of the rotating electric machine as much as possible, supports the brake shoe, and receives a biasing action to slide the brake shoe against the brake plate.
  • the annular brake shoe is brought into sliding contact with the brake plate, and the brake shoe is prevented from rotating together with the brake plate, so that the rotational moment due to the frictional force of the brake shoe is suppressed, and the connection between the brake shoe and the brake plate is suppressed. It is possible not to change the spring constant of the formed part. As a result, it is possible to suppress the self-excited vibration of the brake shoe and reduce the occurrence of abnormal noise called brake squeal.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2. It is a disassembled perspective view of a friction brake structure. It is sectional drawing which shows the friction brake structure of the conventional motor.
  • FIG. 1 shows a state in which the brake plate 104 and the plurality of brake shoes 105 in the motor shown in FIG. 6 are viewed from the non-output side of the motor.
  • four brake shoes 105 provided at equal intervals in the circumferential direction are shown, and reference numerals 105 1 to 105 4 are assigned to distinguish them from each other.
  • the rotation direction of the brake plate 104 is indicated by an arrow A1.
  • Abnormal noise in the friction brake structure is a phenomenon classified as a coupled self-excited vibration.
  • a coupled system comprising a portion and the brake shoe 105 2 and the coil spring 109 of the brake plate 104 is shown in FIG. 2 a picture obtained by viewing from the direction of arrow Y in FIG.
  • Equation (1) is an equation of motion for the brake plate position
  • Equation (2) is an equation of motion for the brake shoe position
  • Equation (3) is an equation of motion for brake shoe rotation.
  • the integrand f (l) is a function representing a pressure between the brake plate 104 and the brake shoe 105 2.
  • l are coordinates in sliding surface 105a on the basis of the intersection Q of the axis and the sliding surface 105a of the brake shoe 105 2.
  • f (l) can be approximately expressed as follows.
  • the matrix in the above characteristic equation is a symmetric matrix, it will not be a self-excited vibration system, but it will be a self-excited vibration system if the elements in which the row number and column number are exchanged have different signs. It has been.
  • the components related to the rotation of the brake shoe are not symmetrical and may have different signs. That is, self-excited vibration in the rotational direction of the brake shoe occurs, which can cause abnormal noise.
  • Patent Document 1 describes that each brake shoe is fixed to an annular support.
  • the brake shoe may slightly rotate with the annular support as the brake plate rotates, and self-excited vibration may occur. As a result, abnormal sounds can occur.
  • the motor 1 has a motor case 10 as a casing.
  • a stator 11 and a rotor 12 are provided in the motor case 10.
  • the rotor 12 is supported by a rotating shaft 15 supported by the output side bearing 13 and the non-output side bearing 14.
  • the non-output side bearing 14 is attached to a bearing housing portion 10 a provided integrally with the motor case 10.
  • An axial hole 10b is formed in the bearing housing portion 10a so as to communicate with the outside of the motor case 10.
  • Hole 10b is oblong, the outer peripheral portion is formed of two planar portions 10b 1 and 10b 2 so as to face each other.
  • the hole 10b has a so-called D-cut shape.
  • An annular brake plate 20 is fixed to the rotary shaft 15 at a position outside the non-output side bearing 14.
  • the rotating shaft 15 passes through the hole 20a of the brake plate 20.
  • the brake plate 20 is also supported by the inner ring portion 14 a of the non-output side bearing 14.
  • the outer diameter of the brake plate 20 is smaller than the outer diameter of the non-output side bearing 14. The brake plate 20 rotates with the rotary shaft 15.
  • An annular brake shoe 30 is provided so as to face the brake plate 20.
  • the rotating shaft 15 passes through the hole 30a of the brake shoe 30.
  • the outer diameter of the brake shoe 30 is smaller than the outer diameter of the non-output side bearing 14.
  • four convex portions 30c are provided at equal intervals in the circumferential direction on the axial end surface 30b opposite to the axial end surface that is in sliding contact with the brake plate 20.
  • the material of the brake shoe 30 can be PPS (polyphenylene sulfide) resin, PTFE (polytetrafluoroethylene) resin, or the like.
  • the brake shoe 30 is supported by an annular brake shoe support plate 40 that is movable in the axial direction.
  • the rotary shaft 15 passes through a first hole 40a provided in the center of the brake shoe support plate 40.
  • the outer peripheral portion 40b of the brake shoe support plate 40, across the first hole 40a so as to face each other two planar portions 40b 1 and 40b 2 are formed.
  • the two flat portions 40b 1 and 40b 2 are provided to engage with the two flat portions 10b 1 and 10b 2 , respectively.
  • the brake shoe support plate 40 has a substantially oval so-called D-cut shape.
  • the brake shoe support plate 40 is provided with four second holes 40c that are respectively engaged with the four protrusions 30c at equal intervals in the circumferential direction.
  • the brake shoe 30 is fixed to the brake shoe support plate 40 by engaging each of the four second holes 40c with each of the four convex portions 30c.
  • a conical coil spring 50 is disposed on the outer axial end surface of the brake shoe support plate 40, that is, on the surface opposite to the support surface of the brake shoe 30.
  • the conical coil spring 50 is supported by a conical coil spring support plate 60 attached to the motor case 10 by screws 61.
  • the brake shoe support plate 40 receives the urging action of the conical coil spring 50 to bring the brake shoe 30 into sliding contact with the brake plate 20.
  • the stopper 10c is provided so as to do this.
  • the stopper 10 c has a brake shoe support plate 40 toward the axial brake plate 20. It is provided to regulate the movement of
  • the brake shoe 30 is fixed to the brake shoe support plate 40, and the brake shoe support plate 40 can move in the axial direction and cannot rotate about the axis. Therefore, when the motor 1 is driven, the rotation of the rotation shaft 15 can be braked without the brake shoe 30 rotating with the rotation of the rotation shaft 15 and the brake plate 20. When the drive of the motor 1 is stopped, the rotation of the rotary shaft 15 can be quickly stopped by the braking force by the brake shoe 30. At the time of this stop, a fixed holding force is obtained with respect to the rotating shaft 15. In this way, a braking action during driving and a holding torque during stopping are obtained.
  • An annular brake shoe 30 capable of ensuring a sliding contact area is brought into sliding contact with the brake plate 20 to prevent the brake shoe 30 from rotating together with the brake plate 20. Therefore, the rotational moment due to the frictional force of the brake shoe 30 can be suppressed, and the spring constant of the coupled portion of the brake shoe 30 and the brake plate 20 can be prevented from changing.
  • the first term on the right side represents a restoring force that generates a simple vibration, and this coefficient is a spring constant generally referred to. Since the tilt angle ⁇ is included in the term after the second term, according to the related art shown in FIG. 6, the same effect as that in which the spring constant is changed is generated.
  • the self-excited vibration of the brake shoe 30 is suppressed, and abnormal noise called squealing of the brake is generated. Can be reduced.
  • equation (7) The effect of reducing the occurrence of abnormal noise will be described in relation to equation (7). Since it is difficult to handle the three-variable expression (7) as it is, determination of stability is considered with two variables with reduced elements. Suppose the equation can be expressed as: In this equation, it is known that when the product of non-diagonal elements is negative, a self-excited vibration system is obtained.
  • the brake shoe 30 is annular, it is possible to secure a sliding contact area, so that the brake shoe 30 can be prevented from rotating together with the brake plate 20. That is, unlike the prior art shown in FIG. 6, the tilt angle ⁇ is zero or infinitely close to zero.
  • equation (7) considering the part excluding the equation of motion for brake shoe rotation, In equation (9), the product of the two off-diagonal elements is positive and does not form a self-excited vibration system. Therefore, according to the above embodiment, it is possible to reduce the occurrence of abnormal brake sound.
  • the tilt angle ⁇ is generated, so it is included in the non-diagonal element Can take both positive and negative values. Therefore, the product of two off-diagonal elements may be negative. That is, according to the prior art, self-excited vibration is generated, and there is a possibility that abnormal noise of the brake is generated.
  • the brake shoe 30 gradually wears due to friction with the brake plate 20, and the axial thickness of the brake shoe 30 decreases. With this decrease, the brake shoe support plate 40 receiving the urging force of the conical coil spring 50 moves to the brake plate 20 side. The brake shoe support plate 40 eventually hits the stopper 10c, and further movement toward the brake plate 20 is restricted by the stopper 10c. As the wear of the brake shoe 30 further progresses, the brake shoe 30 does not come into sliding contact with the brake plate 20. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of sparks due to sliding contact in a state where wear has progressed to some extent.
  • the above-described restriction is not necessary, and the conical coil spring has a free height that allows a sufficient biasing force to be obtained until the brake shoe support plate 40 hits the stopper part 10c. 50 can be selected. Therefore, a stable braking force can be obtained until the brake shoe support plate 40 contacts the stopper 10c.
  • the brake plate 104 is provided on the inner side in the axial direction when viewed from the non-output side bearing 106b.
  • the brake shoe 105 is disposed on the radially outer side of the counter-output side bearing 106b so as not to interfere with the counter-output side bearing 106b. Accordingly, the outer diameter of the brake plate 104 becomes relatively large. That is, the brake shoe 105 comes into sliding contact with the brake plate 104 at a position relatively away from the axis of the rotating shaft 103. Inevitably, the peripheral speed of the sliding contact portion is relatively high.
  • the amount of wear of the brake shoe is proportional to the value of the product PV of the contact pressure P [MPa] generated by the spring biasing force F and the peripheral speed V [m / s] on the sliding contact surface of the brake shoe.
  • the peripheral speed V is greater than a certain value, the wear amount is large regardless of P. As a result, it is difficult to extend the braking force life in FIG.
  • the outer diameter of the brake plate 20 and the outer diameter of the brake shoe 30 are both smaller than the outer diameter of the non-output-side bearing 14. Therefore, the slidable contact portion is relatively close to the axial center of the rotating shaft 15, and an increase in the peripheral speed V at the slidable contact portion can be suppressed.
  • the brake shoe 30 is annular and the sliding contact area is secured. , P can also be suppressed. As a result, the value of the product PV can be reduced and the life of the braking force can be extended.
  • conical coil spring 50 instead of the conical coil spring 50, an arbitrary urging mechanism such as a normal coil spring or an elastic mechanism may be provided.
  • the second hole portion 40c may be an engaging portion that engages with the convex portion 30c, and any of a shape that protrudes from the support surface of the brake shoe support plate 40 to the opposite surface and a shape that is recessed without protruding. Good. Furthermore, the convex portion 30 c may be provided in the brake shoe support plate 40, and the second hole portion 40 c may be provided in the brake shoe 30.
  • the brake shoe support plate 40 is not limited to the bearing housing portion 10a that is a fixed portion in the motor 1 that does not move even when the motor 1 is driven, and may be engaged with another fixed portion.
  • the friction brake structure can be provided in a rotating electric machine other than the motor 1.

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Abstract

摩擦ブレーキ構造における異常音の発生を低減する。摩擦ブレーキ構造は、回転電機（１）の回転軸（１５）に固定されたブレーキ板（２０）と、該ブレーキ板に対向して配置されている環状のブレーキシュー（３０）と、軸方向に移動可能なように前記回転電機の固定部に係合し、前記ブレーキシューを支持するとともに付勢作用を受けて前記ブレーキシューを前記ブレーキ板に摺接させるブレーキシュー支持板（４０）とを備えたことを特徴とする。

Description

摩擦ブレーキ構造
　本発明は、モータなどの回転電機のための摩擦ブレーキ構造に関する。
　従来のモータの摩擦ブレーキ構造を図６に示している。モータのモータケース１００内には、固定子１０１と回転子１０２が設けられている。回転子１０２は回転軸１０３に支持されている。回転軸１０３は、出力側軸受１０６ａ及び反出力側軸受１０６ｂに支持されている。回転軸１０３にはブレーキ板１０４が固定されている。このブレーキ板１０４に対向するように複数のブレーキシュー１０５が配設されている。ブレーキシュー１０５は、反出力側軸受１０６ｂを装着したベアリングハウジング部１０７の軸方向に穿設された穴１０８に挿入されている。ブレーキシュー１０５は、コイルスプリング１０９によってブレーキ板１０４の方向に付勢されていることにより、ブレーキ板１０４に摺接している。コイルスプリング１０９は、スプリング押え板１１０に支持されている。
　このような摩擦ブレーキ構造によれば、ブレーキシュー１０５がブレーキ板１０４に摺接していることにより、制動作用と停止時の保持トルクが得られる。
　そして、複数個の前記ブレーキシューを環状の支持体に固定した点が特許文献１に記載されている。
特開平１１－８９１７３号公報
　従来の摩擦ブレーキ構造においては、ブレーキ板の回転に伴ってブレーキシューも回転することにより、ブレーキの鳴きと呼ばれる異常音が発生する場合がある。
　本発明は、かかる問題点に鑑み、摩擦ブレーキ構造における異常音の発生を低減することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、回転電機の回転軸に固定されたブレーキ板と、該ブレーキ板に対向して配置されている環状のブレーキシューと、軸方向に移動可能なように前記回転電機の固定部に係合し、前記ブレーキシューを支持するとともに付勢作用を受けて前記ブレーキシューを前記ブレーキ板に摺接させるブレーキシュー支持板とを備えたことを特徴とする摩擦ブレーキ構造が提供される。
　前記ブレーキシューにおける前記ブレーキ板との摺接面と反対側の面と、前記ブレーキシュー支持板の支持面との一方に凸部を設け、他方に前記凸部に係合する係合部を設けることができる。
　前記ブレーキ板を、前記回転軸を支持する反出力側軸受よりも外側の位置において前記回転軸に固定することができる。
　前記ブレーキ板の外径を、前記反出力側軸受の外径より小さくすることができるとともに、前記ブレーキ板が前記反出力側軸受の内輪部に支持されているものとすることができる。
　前記ブレーキシューの外径を、前記反出力側軸受の外径より小さくすることができる。
　前記摩擦ブレーキ構造は、前記付勢作用を前記ブレーキシュー支持板に付与する機構として円錐コイルばねを更に備えていてもよい。
　前記摩擦ブレーキ構造は、前記ブレーキシューの軸方向の厚さが一定値以下になった場合に、前記ブレーキシュー支持板の、軸方向前記ブレーキ板側への移動を規制する当て止め部を更に備えていてもよい。
　本発明の一実施形態による摩擦ブレーキ構造は、上述の如く、回転電機の回転軸に固定されたブレーキ板と、該ブレーキ板に対向して配置されている環状のブレーキシューと、軸方向に移動可能なように前記回転電機の固定部に係合し、前記ブレーキシューを支持するとともに付勢作用を受けて前記ブレーキシューを前記ブレーキ板に摺接させるブレーキシュー支持板とを備えたことを特徴とする。
　このように、環状のブレーキシューをブレーキ板に摺接させ、かつブレーキシューがブレーキ板とともに回転しないようにしたことにより、ブレーキシューの摩擦力による回転モーメントを抑制し、ブレーキシューとブレーキ板の連成部のばね定数を変化させないようにすることができる。その結果、ブレーキシューの自励振動を抑制し、ブレーキの鳴きと呼ばれる異常音の発生を低減することができる。
反出力側から見たブレーキ板及びブレーキシューの配置を示す説明図である。 摩擦ブレーキ構造における連成系を示す説明図である。（Ａ）はブレーキシューが回転していない状態を示している。（Ｂ）はブレーキシューが回転した状態を示している。 本発明の一実施形態によるモータの摩擦ブレーキ構造の断面図である。 図２の部分拡大図である。 摩擦ブレーキ構造の分解斜視図である。 従来のモータの摩擦ブレーキ構造を示す断面図である。
　［異常音の発生原理］
　発明者はまず、異常音の発生原理に関して検討を行った。以下に詳細を説明する。
　図６に示したモータにおけるブレーキ板１０４及び複数のブレーキシュー１０５を該モータの反出力側から見た様子を図１に示している。同図において、周方向等間隔に設けられた４個のブレーキシュー１０５を示しており、それらを互いに区別するために符号１０５１～１０５４を付している。また、ブレーキ板１０４の回転方向を矢印Ａ１により示している。
　摩擦ブレーキ構造における異常音は、連成系の自励振動に分類される現象である。ブレーキ板１０４の一部分とブレーキシュー１０５２とコイルスプリング１０９とを含む連成系を、図１の矢印Ｙの方向から見た様子を図２に示している。同図におけるブレーキ板１０４の弾性をｋＢとし、ブレーキ板１０４の質量をｍＢとし、ブレーキ板１０４の位置をｘＢとする。また、ブレーキシュー１０５２の弾性をｋとし、ブレーキシュー１０５２の質量をｍＳとし、ブレーキシュー１０５２の位置をｘＳとする。さらに、コイルスプリング１０９の弾性をｋＳとする。同図におけるφは、ブレーキ板１０４が回転し、ブレーキ板１０４の一部分が矢印Ａ２の方向に移動したことによるブレーキシュー１０５２の倒れ角を示している。加えて、ブレーキシュー１０５２の慣性モーメントをＪＳとし、ブレーキ板１０４とブレーキシュー１０５２の摩擦係数をμとし、ブレーキシュー１０５２の重心Ｇから摺接面１０５ａまでの距離をｌ０とし、時間をｔとする。また、ブレーキ板１０４とブレーキシュー１０５２の接触面積をＡとし、ブレーキシュー１０５２の重心Ｇ周りの回転に関するばね定数をｋφとする。平衡点近傍でのこれらの量の間には次の関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　式（１）はブレーキ板位置についての運動方程式であり、式（２）はブレーキシュー位置についての運動方程式であり、式（３）はブレーキシュー回転についての運動方程式である。
　ここで、被積分関数ｆ（ｌ）はブレーキ板１０４とブレーキシュー１０５２との間の圧力を表現する関数である。ｌは、ブレーキシュー１０５２の軸線と摺接面１０５ａとの交点Ｑを基準とした摺接面１０５ａにおける座標である。ｆ（ｌ）は、近似的に次のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　これらをまとめると、次の連立方程式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　この連立方程式のラプラス変換による特性方程式は次式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　ただし、Ｓはラプラス演算子である。
　一般に、上記特性方程式における行列が対称行列である場合は自励振動系とはならないが、行番号と列番号を入れ替えた要素同士が異符号となる場合には自励振動系となることが知られている。ここに示した場合では、ブレーキシューの回転に関する成分は対称ではなく、異符号となる可能性がある。すなわち、ブレーキシューの回転方向の自励振動が起こり、異常音の原因となりうる。
　上述したように、特許文献１には、各ブレーキシューが環状の支持体に固定されている点が記載されている。この場合、ブレーキシューは、ブレーキ板の回転に伴って環状の支持体との間で微小回転し、自励振動が発生する可能性がある。その結果、異常音が発生しうる。
　［実施形態］
　これまでに述べた異常音の発生原理を踏まえて、本発明の一実施形態を以下に説明する。
　図３～図５に示しているように、モータ１は筐体としてのモータケース１０を有している。モータケース１０内には固定子１１と回転子１２が設けられている。回転子１２は、出力側軸受１３及び反出力側軸受１４に支持された回転軸１５によって支持されている。
　反出力側軸受１４は、モータケース１０に一体に設けられたベアリングハウジング部１０ａに装着されている。ベアリングハウジング部１０ａには、モータケース１０の外部に連通するように軸方向の穴部１０ｂが穿設されている。穴部１０ｂは略長円形であり、外周部には、互いに向かい合うように２つの平面部１０ｂ１及び１０ｂ２が形成されている。このように、穴部１０ｂはいわゆるＤカット形状とされている。
　回転軸１５には、反出力側軸受１４よりも外側の位置において環状のブレーキ板２０が固定されている。ブレーキ板２０の穴部２０ａを回転軸１５が貫通している。ブレーキ板２０はまた、反出力側軸受１４の内輪部１４ａによって支持されている。ブレーキ板２０の外径は、反出力側軸受１４の外径よりも小さい。このブレーキ板２０は、回転軸１５とともに回転する。
　このブレーキ板２０に対向するようにして環状のブレーキシュー３０が設けられている。ブレーキシュー３０の穴部３０ａを回転軸１５が貫通している。ブレーキシュー３０の外径は、反出力側軸受１４の外径よりも小さい。ブレーキシュー３０において、ブレーキ板２０に摺接する軸方向端面と反対の軸方向端面３０ｂには、４個の凸部３０ｃが周方向等間隔に設けられている。ブレーキシュー３０の材質は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂などが利用できる。
　ブレーキシュー３０は、軸方向に移動可能な環状のブレーキシュー支持板４０に支持されている。ブレーキシュー支持板４０の中心に設けられた第１穴部４０ａを回転軸１５が貫通している。
　ブレーキシュー支持板４０の外周部４０ｂには、第１穴部４０ａを挟んで互いに向かい合うように２つの平面部４０ｂ１及び４０ｂ２が形成されている。この２つの平面部４０ｂ１及び４０ｂ２はそれぞれ、前記２つの平面部１０ｂ１及び１０ｂ２と係合するように設けられている。このように、ブレーキシュー支持板４０は、略長円形のいわゆるＤカット形状とされている。ブレーキシュー支持板４０の２つの平面部４０ｂ１及び４０ｂ２と前記２つの平面部１０ｂ１及び１０ｂ２とがそれぞれ係合していることにより、ブレーキシュー支持板４０は軸方向に移動可能かつ軸周りに回転不可能とされている。
　さらに、ブレーキシュー支持板４０には、４個の前記凸部３０ｃにそれぞれ係合する４個の第２穴部４０ｃが周方向等間隔に設けられている。４個の凸部３０ｃの各々に４個の第２穴部４０ｃの各々が係合していることにより、ブレーキシュー３０はブレーキシュー支持板４０に固定されている。
　ブレーキシュー支持板４０の外側の軸方向端面、すなわちブレーキシュー３０の支持面と反対側の面には、円錐コイルばね５０が配設されている。この円錐コイルばね５０は、ねじ６１によりモータケース１０に取り付けられた円錐コイルばね支持板６０に支持されている。ブレーキシュー支持板４０は、円錐コイルばね５０の付勢作用を受けて、ブレーキシュー３０をブレーキ板２０に摺接させている。
　さらに、ブレーキシュー支持板４０において第２穴部４０ｃの径方向外側の外周縁部４０ｄと反出力側軸受１４との間には、ベアリングハウジング部１０ａの穴部１０ｂの内壁から径方向内側に突出するように当て止め部１０ｃが設けられている。当て止め部１０ｃは、ブレーキ板２０との摺接に起因した磨耗によりブレーキシュー３０の軸方向の厚さが一定値以下になった場合に、軸方向ブレーキ板２０側へのブレーキシュー支持板４０の移動を規制するために設けられている。
　［作用及び効果］
　上述したように、ブレーキシュー３０はブレーキシュー支持板４０に固定されており、該ブレーキシュー支持板４０は軸方向に移動可能かつ軸周りに回転不可能とされている。そのため、モータ１の駆動時は、回転軸１５及びブレーキ板２０の回転に伴ってブレーキシュー３０が回転してしまうことなく、回転軸１５の回転を制動することができる。モータ１の駆動を停止させると、ブレーキシュー３０による制動力により、迅速に回転軸１５の回転を止めることができる。この停止時においては回転軸１５に関し一定の保持力が得られる。このように、駆動時における制動作用及び停止時における保持トルクが得られる。
　摺接面積の確保が可能な環状のブレーキシュー３０をブレーキ板２０に摺接させることにより、ブレーキシュー３０がブレーキ板２０とともに回転しないようにしている。そのため、ブレーキシュー３０の摩擦力による回転モーメントを抑制し、ブレーキシュー３０とブレーキ板２０の連成部のばね定数を変化させないようにすることができる。
　ここで、連成振動を表す式（４）～（６）の各々において、右辺第１項は単振動を発生させる復元力を表現しており、この係数が一般に言われるばね定数である。第２項より後の項に倒れ角φが含まれていることにより、図６に示した従来技術によれば、ばね定数が変化したことと同じ効果が発生する。
　上記実施形態によれば、ブレーキシュー３０とブレーキ板２０の連成部のばね定数を変化させないようにすることで、ブレーキシュー３０の自励振動を抑制し、ブレーキの鳴きと呼ばれる異常音の発生を低減することができる。
　この異常音発生の低減効果を式（７）との関係で説明する。３変数の式（７）をこのまま扱うのは困難なため、要素を減らした２変数で安定性の判別を考える。方程式が以下のように表現できるとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　この方程式において非対角要素の積が負となると自励振動系となることが知られている。
　上記実施形態によれば、ブレーキシュー３０が環状であることにより、摺接面積の確保が可能なため、ブレーキシュー３０がブレーキ板２０とともに回転してしまうことを抑えることができる。つまり、図６に示した従来技術とは異なり、倒れ角φがゼロであるか又は限りなくゼロに近い。式（７）において、ブレーキシュー回転についての運動方程式を除いた部分で考えると、以下のようになる
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　式（９）において、２つの非対角要素の積は正となり、自励振動系とはならない。そのため、上記実施形態によればブレーキの異常音の発生を低減することができる。
　これに対し、図６に示したような従来技術によれば、式（７）においてＸＢを除いた部分で考えると、以下のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 　従来技術によれば倒れ角φが生じるため、非対角要素に含まれる
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 は、正負両方の値をとり得る。そのため、２つの非対角要素の積が負となる場合がある。すなわち、従来技術によれば自励振動が生じ、ブレーキの異常音が発生する可能性がある。
　ブレーキ板２０との摩擦により、ブレーキシュー３０は徐々に摩耗し、ブレーキシュー３０の軸方向の厚さが減少する。この減少に伴い、円錐コイルばね５０の付勢力を受けているブレーキシュー支持板４０は、ブレーキ板２０側に移動する。ブレーキシュー支持板４０はいずれ当て止め部１０ｃに当たり、それ以上のブレーキ板２０側への移動は当て止め部１０ｃにより規制される。ブレーキシュー３０の摩耗がさらに進むと、ブレーキシュー３０はブレーキ板２０に摺接しなくなる。そのため、摩耗がある程度進んだ状態での摺接に起因した火花の発生を抑えることができる。
　これに対し、上記当て止め部１０ｃを設けない図６においては、ブレーキシュー１０５が摩耗した状態でもコイルスプリング１０９が圧縮されないよう、コイルスプリング１０９の自由高さに制約を設けることで、火花の発生を抑えることができる。しかし、この場合、ブレーキシュー１０５が摩耗するに従い、コイルスプリング１０９の圧縮高さが高くなることでコイルスプリング１０９の付勢力が低下し、制動力も低下する恐れがある。
　当て止め部１０ｃを設ける上記実施形態によれば、上記制約は不要であり、ブレーキシュー支持板４０が当て止め部１０ｃに当たるまでは付勢力が十分に得られるような自由高さを有する円錐コイルばね５０を選定することができる。そのため、ブレーキシュー支持板４０が当て止め部１０ｃに当たるまでは安定した制動力を得ることができる。
　また、図６においては、ブレーキ板１０４は、反出力側軸受１０６ｂから見て軸方向内側に設けられている。そして、ブレーキシュー１０５は、反出力側軸受１０６ｂと干渉しないようにするために、反出力側軸受１０６ｂの径方向外側に配置されている。それに伴って、ブレーキ板１０４の外径は比較的大きくなる。つまり、回転軸１０３の軸心から比較的離れた位置において、ブレーキシュー１０５がブレーキ板１０４に摺接することになる。必然的に、摺接部分の周速は比較的速いものとなる。
　ブレーキシューの摩耗量は、ばねの付勢力Ｆによって発生する接触圧Ｐ［ＭＰａ］とブレーキシューの摺接面における周速Ｖ［ｍ／ｓ］との積ＰＶの値に比例するが、これとは別に周速Ｖがある値以上の場合にはＰによらずに大きな摩耗量となる。結果として、図６において制動力の長寿命化は困難なものとなる。
　上記実施形態によれば、ブレーキ板２０の外径及びブレーキシュー３０の外径はいずれも反出力側軸受１４の外径よりも小さい。そのため、摺接部分が回転軸１５の軸心に比較的近くなり、摺接部分における周速Ｖの増加を抑えることができる。摺接部分が軸心に近い場合に所望の制動力を得るためにはばねの付勢力Ｆを大きくする必要があるものの、上記実施形態ではブレーキシュー３０を環状として摺接面積を確保したことにより、Ｐの値も抑えることができる。結果として、積ＰＶの値を低下させ制動力の寿命を長くすることができる。
　ブレーキシューを複数設けるのではなく一体化させ、これに対応して付勢機構としての円錐コイルばねを１個のみとすることで、組み立ての作業性を向上させることができる。
　円錐コイルばねを使用することで、反出力側軸受の軸方向外側にブレーキ構造を設けたことによるモータの軸方向の大きさの増加を抑えることができる。
　［他の形態］
　円錐コイルばね５０に代えて、通常のコイルばねなどの任意の付勢機構あるいは弾撥機構を設けてもよい。
　凸部３０ｃが４個の例を示したが、その個数は任意に設定することができる。そして、凸部３０ｃの個数と同じ個数だけ第２穴部４０ｃを設ければよい。第２穴部４０ｃは、凸部３０ｃと係合する係合部であればよく、ブレーキシュー支持板４０の支持面から反対側の面にまで突き抜けた形状及び突き抜けずに窪んだ形状のいずれでもよい。さらに、凸部３０ｃをブレーキシュー支持板４０に設け、第２穴部４０ｃをブレーキシュー３０に設けてもよい。
　ブレーキシュー支持板４０は、モータ１を駆動させても動くことのないモータ１内の固定部であるベアリングハウジング部１０ａに限らず、別の固定部に係合していてもよい。
　上記摩擦ブレーキ構造は、モータ１以外の回転電機に設けることもできる。
　上記において、摩擦ブレーキ構造の特定の実施形態について具体的に説明した。しかし、本発明は、このような実施形態に限定されず、当業者にとって明らかな変更、修正は、全て本発明の技術的範囲に含まれる。
１　　　モータ 
１０　　モータケース
１０ａ　ベアリングハウジング部
１０ｂ　穴部
１０ｂ１　平面部
１０ｂ２　平面部
１０ｃ　　当て止め部
１１　　固定子
１２　　回転子
１３　　出力側軸受
１４　　反出力側軸受
１４ａ　内輪部
１５　　回転軸 
２０　　ブレーキ板
２０ａ　穴部 
３０　　ブレーキシュー
３０ａ　穴部
３０ｂ　軸方向端面
３０ｃ　凸部 
４０　　ブレーキシュー支持板
４０ａ　第１穴部
４０ｂ　外周部
４０ｂ１　平面部
４０ｂ２　平面部
４０ｃ　　第２穴部
４０ｄ　　外周縁部 
５０　　　円錐コイルばね 
６０　　　円錐コイルばね支持板
６１　　　ねじ 
１００　　　モータケース
１０１　　　固定子
１０２　　　回転子
１０３　　　回転軸
１０４　　　ブレーキ板
１０５　　　ブレーキシュー
１０５１～１０５４　ブレーキシュー
１０５ａ　　摺接面
１０６ａ　　出力側軸受
１０６ｂ　　反出力側軸受
１０７　　　ベアリングハウジング部
１０８　　　穴
１０９　　　コイルスプリング
１１０　　　スプリング押え板 
Ｇ　　　　重心
φ　　　　倒れ角
ｌ０　　　長さ
ｌ　　　　座標
Ｑ　　　　交点
Ａ１、Ａ２、Ｙ　矢印

Claims (7)

  1. 　回転電機の回転軸に固定されたブレーキ板と、
    　該ブレーキ板に対向して配置されている環状のブレーキシューと、
    　軸方向に移動可能なように前記回転電機の固定部に係合し、前記ブレーキシューを支持するとともに付勢作用を受けて前記ブレーキシューを前記ブレーキ板に摺接させるブレーキシュー支持板と
    　を備えたことを特徴とする摩擦ブレーキ構造。
  2. 　前記ブレーキシューにおける前記ブレーキ板との摺接面と反対側の面と、前記ブレーキシュー支持板の支持面との一方に凸部を設け、他方に前記凸部に係合する係合部を設けている、請求項１に記載の摩擦ブレーキ構造。
  3. 　前記ブレーキ板が、前記回転軸を支持する反出力側軸受よりも外側の位置において前記回転軸に固定されている、請求項１に記載の摩擦ブレーキ構造。
  4. 　前記ブレーキ板の外径が、前記反出力側軸受の外径より小さく、
    　前記ブレーキ板が前記反出力側軸受の内輪部に支持されている、請求項３に記載の摩擦ブレーキ構造。
  5. 　前記ブレーキシューの外径が、前記反出力側軸受の外径より小さい、請求項３に記載の摩擦ブレーキ構造。
  6. 　前記付勢作用を前記ブレーキシュー支持板に付与する機構として円錐コイルばねを更に備えた請求項１に記載の摩擦ブレーキ構造。
  7. 　前記ブレーキシューの軸方向の厚さが一定値以下になった場合に、前記ブレーキシュー支持板の、軸方向前記ブレーキ板側への移動を規制する当て止め部を更に備えた請求項１に記載の摩擦ブレーキ構造。
     
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