JP2000120727A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転力伝達体であるギアによる異状音の発生
を効果的に抑制する。 【解決手段】 フィールド１４に回転可能に内嵌された
シャフト１８、フィールド１４内であってシャフト１８
の外周に設けられた励磁コイル１６、シャフト１８の外
周に回転可能に設けられると共に、外部から回転力が与
えられるギア２２、シャフト１８の外周に回転可能に設
けられると共に、ギア２２により板ばね２６を介して回
転力が与えられるアーマチュア２４、及びアーマチュア
２４と対向する位置でシャフト１８の外周に連結される
ロータ２０を備える。ギア２２は、軸方向両側における
ロータ２０とリング状係止部材３２とにより軸方向への
移動が規制されると共に、リング状係止部材３２との間
に介挿されたウエーブワッシャ３０によりロータ２０側
に押圧される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸心回りに回転可
能なシャフトと該シャフトの外周に回転可能に配設され
た回転力伝達体との連結を電気的に行うようにした電磁
クラッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電磁クラッチは、断面を
示す図４のように構成されている。すなわち、この電磁
クラッチは、複写機の給紙機構等に適用されるものであ
り、中心に管状の嵌合部５０を備えた有底二重筒状体か
らなるフィールド５２に回転可能に内嵌されたシャフト
５４を備えている。このシャフト５４には、フィールド
５２内においてリング状の励磁コイル５６が外嵌される
と共に、この励磁コイル５６に近接する位置に設けら
れ、周方向にスリット状の貫通孔５８が形成されたロー
タ６０が固着されている。

【０００３】また、シャフト５４の励磁コイル５６とは
反対側の位置に外部から回転力が与えられるギア等の回
転力伝達体６２が回転可能に外嵌され、この回転力伝達
体６２のロータ６０と対向する側にはアーマチュア６４
が板ばね６６を介して取り付けられている。また、シャ
フト５４の両端部には係止用リング溝６８，７０が形成
されると共に、そこにリング状係止部材７２，７４が嵌
め込まれ、フィールド５２及び回転力伝達体６２がシャ
フト５４から抜け出ないようになっている。なお、これ
ら構成部品のうち、少なくともフィールド５２、シャフ
ト５４、ロータ６０、アーマチュア６４は鉄系金属等の
磁性材料で構成されている。

【０００４】このように構成された電磁クラッチでは、
励磁コイル５６に通電されると、アーチュア６４が板ば
ね６６の弾性力に抗してロータ６０に磁気的に吸着され
る。これにより、回転力伝達体６２の回転がロータ６０
に伝達され、シャフト５４が回転する。また、励磁コイ
ル５６への通電が遮断されると、アーチュア６４は板ば
ね６６の弾性力により回転力伝達体６２側に引き戻され
てロータ６０から離間する結果、シャフト５４の回転が
停止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
電磁クラッチでは、回転力伝達体６２をシャフト５４に
対して回転可能に外嵌するため、回転力伝達体６２の内
径をシャフト５４の外径よりも大きくしなければならな
いことから回転力伝達体６２とシャフト５４間に不可避
的にギャップＧ₁が形成され、回転力伝達体６２に径方
向に対するがたつきが生じる。また、リング状係止部材
７２，７４の係止用リング溝６８，７０への取り付けを
容易にするため、係止用リング溝６８，７０間の寸法公
差を大きくする必要があることから回転力伝達体６２と
係止用リング溝７０間に不可避的にギャップＧ₂が形成
され、回転力伝達体６２に軸方向に対するがたつきが生
じる。このため、これらのがたつきに起因して回転力伝
達体６２の回転時等に異状音が発生するという問題があ
った。

【０００６】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、回転力伝達体による異状音の発生を効果的に抑制
することができる電磁クラッチを提供することを目的と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、シャフトと、該シャフトに回転
可能に外嵌され、軸方向両側面に対向して設けられた係
止手段により軸方向への移動が規制される回転力伝達体
と、前記シャフトに回転可能に外嵌され、前記回転力伝
達体により回転力が与えられる入力側回転体と、該入力
側回転体と対向する位置で前記シャフトの外周に連結さ
れた出力側回転体とを備え、励磁コイルへの通電時に前
記入力側回転体が出力側回転体に磁気的に吸着されるこ
とにより前記回転力伝達体の回転が前記シャフトに伝達
されるようにした電磁クラッチにおいて、少なくとも一
方の前記係止手段と前記回転力伝達体の対向する面との
間に弾性部材が設けられたことを特徴としている。

【０００８】この構成によれば、回転力伝達体が弾性部
材により両側面の係止手段間に弾性的に保持され、回転
力伝達体の径方向及び軸方向におけるがたつきがなくな
る結果、回転力伝達体が回転しても異常音が発生しない
ようになる。

【０００９】また、請求項２の発明は、請求項１に係る
ものにおいて、前記弾性部材が円周方向の所定間隔毎に
円周面と直交する向きに屈曲形成された複数の起伏部を
有する環状体であることを特徴としている。この構成に
よれば、回転力伝達体が環状体の起伏部により生じる弾
性力により両側面の係止手段間に弾性的に保持されるよ
うになる結果、回転力伝達体が回転しても異常音が発生
しないようになる。

【００１０】また、請求項３の発明は、請求項２に係る
ものにおいて、前記起伏部が屈曲する向きを隣同士で逆
になるようにされていることを特徴とするものである。
この構成によれば、起伏部による弾性力が回転力伝達体
の円周方向にバランスよく作用し、回転力伝達体が正常
姿勢に保持される結果、回転力伝達体の回転力が入力側
回転体を介して正確にシャフトに伝達されるようにな
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る電磁クラッチの断面図である。この図において、電磁
クラッチ１は、一面に開口を有するハウジング１０と、
ハウジング１０の中心に取り付けられた筒状の嵌合部１
２とからなる有底二重筒状のフィールド１４を備えてい
る。このフィールド１４は、鉄系金属等の磁性材料で構
成されている。

【００１２】フィールド１４内には、リング状の励磁コ
イル１６が嵌合部１２の外周に移動不能に取り付けられ
ている。この励磁コイル１６は、両端にフランジを有す
るボビン１６１に導線が巻回されてコイル１６２が形成
され、このコイル１６２の外周に絶縁シート１６３が巻
装されて構成されたもので、コイル１６２の両端の引出
線１６４がハウジング１０の開口側に形成された切欠き
部１０１から外部に引き出されている。

【００１３】また、フィールド１４内の嵌合部１２に
は、シャフト１８が回転可能に内嵌されている。このシ
ャフト１８は、磁性材料の粉末を成型した後に高温焼結
させて形成したもので、中心に外部シャフトが挿入され
る貫通孔１８１が形成されると共に、両端外周にワッシ
ャ等のリング状係止部材が嵌合されるリング状溝１８
２，１８３が形成されたものである。なお、図中右端側
の貫通孔１８１は、断面Ｄ字型の回り止め形状とされて
いる。

【００１４】また、フィールド１４内の開口側には、シ
ャフト１８の外周であって励磁コイル１６に対向する位
置に出力側回転体であるロータ２０が固着されている。
このロータ２０は、鉄系金属等の磁性材料からなり、中
心にシャフト１８が挿通される貫通孔２０１が形成され
ると共に、外周縁内側に貫通孔２０１を取り囲むように
スリット状の貫通孔２０２が形成され、励磁コイル１６
の反対側面であって貫通孔２０１の周囲に凹部２０３が
形成されたものである。

【００１５】なお、ロータ２０の励磁コイル１６側に合
成樹脂等からなる表面の滑らかなシート状部材をシャフ
ト１８に外嵌させて配置するようにしてもよい。このよ
うにすると、ロータ２０と嵌合部１２の端面とが直接当
接されるのを阻止することができ、ロータ２０をより円
滑に回転させることが可能となる。

【００１６】また、シャフト１８には、ロータ２０に対
する励磁コイル１６とは反対側の位置に回転力伝達体で
あるギア２２がシャフト１８の回りを回転可能となるよ
うに外嵌されている。このギア２２は、例えば合成樹脂
からなり、中心にシャフト１８が挿通される筒部２２１
が形成されると共に、外周面に複数の歯２２２が等ピッ
チで形成されて構成されたもので、筒部２２１のロータ
２０側端面がロータ２０の凹部２０３底面に当接した状
態で配置されるようになっている。なお、ロータ２０
は、凹部２０３においてギア２２の図中左方における位
置規制を行う係止手段を構成する。すなわち、ギア２２
は、係止手段としてのロータ２０の存在により、ロータ
２０との当接位置よりも図中左方へは移動不能となる。

【００１７】ギア２２のロータ２０との対向面側には、
リング状のアーマチュア２４が厚さの薄い板ばね２６を
介して取り付けられている。このアーマチュア２４は、
鉄系金属等の磁性材料からなり、外径がロータ２０の外
径に略等しい大きさを有すると共に、板ばね２６がアー
マチュア２４にピン２６１により例えば周方向の３箇所
で固定される一方、この板ばね２６がギア２２にねじ２
６２により例えば周方向の３箇所で固定されることによ
りギア２２に取り付けられている。これにより、アーマ
チュア２４は、ロータ２０側への引張力が作用したとき
にはギア２２から離反する方向に移動し、その引張力が
除去されたときには元の位置に戻ることになる。なお、
アーマチュア２４及び板ばね２６は、ギア２２により回
転力が与えられる入力側回転体を構成するものでさる。

【００１８】また、シャフト１８の一方のリング状溝１
８２には、係止手段であるワッシャ等のリング状係止部
材２８が嵌合され、フィールド１４の位置を規制すると
共に、シャフト１８から抜け出るのを阻止するようにな
っている。また、シャフト１８の他方のリング状溝１８
３には、弾性部材であるウエーブワッシャ３０を介して
係止手段であるワッシャ等のリング状係止部材３２が嵌
合され、ギア２２の端面をウエーブワッシャ３０の有す
る弾性力によりロータ２０側に押圧して筒部２２１の端
面をロータ２０の凹部２０３底面に当接させる一方、ギ
ア２２の位置を規制してシャフト１８から抜け出るのを
阻止するようになっている。なお、ウエーブワッシャ３
０は、ギア２２をロータ２０側に押圧するものである
が、その弾性力がギア２２のシャフト１８回りの回転に
支障が生じない大きさとなるようにされたものである。

【００１９】図２は、ウエーブワッシャ３０の構成を示
す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
すなわち、ウエーブワッシャ３０は、厚さの薄いステン
レススチール板等で構成された環状体からなり、中心に
シャフト１８が挿通される貫通孔３０１が形成されると
共に、図中の上下方向における径方向対向位置に一面側
（紙面手前側）が凸状となるように屈曲形成された一対
の起伏部３０２，３０３と、図中の左右方向（起伏部３
０２，３０３を結ぶ軸線と直交する軸線上）における径
方向対向位置に他面側（紙面奥行側）が凸状となるよう
に屈曲形成された一対の起伏部３０４，３０５とを備え
たものである。

【００２０】すなわち、このウエーブワッシャ３０は、
円周方向の所定間隔毎に円周面と直交する向きに屈曲形
成された複数の起伏部を有するもので、その起伏部の屈
曲する向きが隣同士で互いに逆になるようにすると共
に、厚さ方向に弾性力が生じるようにしたものである。

【００２１】上記のように構成された電磁クラッチ１
は、例えば複写機等の画像形成装置における給紙機構部
等の外部シャフトがシャフト１８の貫通孔１８１に挿通
されて固定され、フィールド１４に取り付けられた図略
の回り止め用突起部が画像形成装置等の機器内部の固定
部材に固定されてフィールド１４が回転しないように取
り付けられる。この状態で、外部の駆動源からギア２２
に回転力が与えられると、ギア２２がアーマチュア２４
と共にシャフト１８の回りを回転する。

【００２２】この状態で励磁コイル１６に通電される
と、本来はフィールド１４とロータ２０とで形成される
磁路中に励磁コイル１６による磁束が生成されることに
なるが、ロータ２０における磁気抵抗が貫通孔２０２の
存在により大きくなるため、磁束はロータ２０の近傍位
置にあるアーマチュア２４を経由して生成されることに
なる。この結果、ロータ２０にアーマチュア２４を吸引
する磁気吸引力が発生し、図３に示すように、アーマチ
ュア２４が板ばね２６の付勢力に抗してロータ２０側に
移動してロータ２０に吸着されることになる。このた
め、ロータ２０がアーマチュア２４と共に回転する結
果、ギア２２の回転力がシャフト１８に伝達され、シャ
フト１８がギア２２の回転に応じて回転することにな
る。なお、図３中の符号Ｍは、励磁コイル１６に通電さ
れたときに生成される磁束を示している。

【００２３】一方、励磁コイル１６への通電が遮断され
ると、フィールド１４中の磁束Ｍも消滅するためにロー
タ２０における磁気吸引力も消滅する。この結果、アー
マチュア２４は板ばね２６の付勢力によりロータ２０か
ら離反した元の位置に引き戻されることになり、ギア２
２のシャフト１８に対する回転力の伝達が遮断され、シ
ャフト１８の回転が停止される。

【００２４】本発明の実施形態に係る電磁クラッチ１
は、上記のようにギア２２がシャフト１８の左方ではロ
ータ２０により位置規制されると共に、右方ではウエー
ブワッシャ３０を介してリング状係止部材１８３により
位置規制されているので、ギア２２はシャフト１８上に
おいてロータ２０とリング状係止部材１８３間に弾性的
に保持された状態となり、径方向及び軸方向への不用意
な移動が阻止される結果、従来構造において生じていた
ギア２２の回転時等における異常音の発生が効果的に抑
制されることになる。

【００２５】また、ウエーブワッシャ３０は、円周方向
の所定間隔毎に複数の起伏部３０２乃至３０５が形成さ
れたものであるので、ウエーブワッシャ３０の起伏部３
０２乃至３０５により形成される弾性力がギア２２の周
方向に対してバランスよく作用する結果、ギア２２が正
常姿勢で保持されてギア２２の回転力が正確にシャフト
１８に伝達され、信頼性の高い電磁クラッチが実現され
ることになる。また、ウエーブワッシャ３０は簡単な構
成であるので、電磁クラッチ１全体の構成に占めるコス
ト比率はきわめて僅かなものとなり、僅かなコストで異
常音の発生を効果的に抑制することができることにな
る。

【００２６】なお、本発明に係る電磁クラッチ１は、上
記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、以
下に述べるような種々の変形態様を採用することが可能
である。

【００２７】（１）上記実施形態では、ロータ２０はギ
ア２２のロータ２０側における位置決めを行う係止手段
を構成するものであるが、シャフト１８のロータ２０近
傍位置の外周面に突起を形成すると共に、この突起をギ
ア２２のロータ２０側における係止手段としたり、シャ
フト１８のロータ２０近傍位置にリング状部材を嵌合さ
せると共に、このリング状部材をギア２２のロータ２０
側における係止手段としたりすることができる。また、
シャフト１８のロータ２０よりも図中の右方位置におけ
る外径を他の部分よりも小径に構成すると共に、大径部
と小径部間に形成される段差部分を係止手段とすること
も可能である。

【００２８】（２）上記実施形態では、ウエーブワッシ
ャ３０がギア２２とリング状係止部材３２との間に介挿
され、ギア２２がロータ２０側に押圧されるようになっ
ているが、ウエーブワッシャ３０をギア２２（ギア２２
の筒部２２１）とロータ２０との間に介挿し、ギア２２
がリング状係止部材３２側に押圧されるようにしてもよ
い。このようにした場合でもギア２２がシャフト１８に
弾性的に保持された状態となるので、ギア２２の回転時
等における異常音の発生が効果的に抑制される。また、
ウエーブワッシャ３０をギア２２とリング状係止部材３
２との間及びギア２２（ギア２２の筒部２２１）とロー
タ２０との間にそれぞれ介挿させるようにすることも可
能である。

【００２９】（３）上記実施形態では、ウエーブワッシ
ャ３０は、その起伏部３０２乃至３０５の屈曲する向き
が隣同士で互いに逆となるようにされたものであるが、
すべて同じ向きに屈曲させるようにすることも可能であ
る。また、起伏部３０２乃至３０５は、４箇所に形成さ
れているが、２又は３箇所でもよく、５箇所以上となっ
てもよい。

【００３０】（４）上記実施形態では、ギア２２とリン
グ状係止部材３２との間に弾性部材であるウエーブワッ
シャ３０を介挿させてギア２２による異常音の発生を抑
制するようにしているが、ウエーブワッシャ３０に代
え、渦巻状等に巻成したコイルばね、スポンジ等からな
る板状クッション部材等の他の弾性部材を介挿させるよ
うにすることも可能である。なお、上述のように、弾性
部材を介挿させる箇所はギア２２（ギア２２の筒部２２
１）とロータ２０との間であってもよいことは勿論であ
る。

【００３１】（５）上記実施形態では、シャフト１８が
磁性材料で構成されているが、合成樹脂等の非磁性材料
で構成することも可能である。このようにシャフト１８
を非磁性材料で構成する場合には、シャフト１８の少な
くともフィールド１４の嵌合部１２とアーマチュア２４
が配設されている領域に鉄系金属等の磁性材料からなる
筒体を外嵌させるようにしておくと、励磁コイル１６に
より生成される磁束通路の磁気抵抗を小さくすることが
可能となる。

【００３２】（６）上記実施形態では、電磁クラッチ１
は、励磁コイル１６の収納されたフィールド１４、ロー
タ２０、板ばね２６を取り付けたアーマチュア２４及び
ギア２２をシャフト１８の軸方向にこの記載順に設ける
ことにより構成されているが、例えばロータ２０と、板
ばね２６を取り付けたアーマチュア２４とを励磁コイル
１６を間にしてギア２２とは反対側の位置に設けるよう
にすることも可能である。要するに、本発明は、回転力
伝達体であるギア２２が軸方向両側に設けられている係
止手段によりシャフト１８上において位置規制するよう
にしたものであれば、種々の構成の電磁クラッチに適用
可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、少なくとも一方の係止手段と回転力伝達体の対
向する端面との間に弾性部材が設けられているので、回
転力伝達体による異状音の発生を効果的に抑制すること
ができる電磁クラッチが実現される。

【００３４】また、請求項２の発明によれば、弾性部材
が、円周方向の所定間隔毎に円周面と直交する向きに屈
曲形成された複数の起伏部を有する環状体であるので、
簡単な構成で回転力伝達体による異状音の発生を効果的
に抑制することができる電磁クラッチが実現される。

【００３５】また、請求項３の発明によれば、起伏部
が、屈曲する向きを隣同士で逆となるようにしているの
で、起伏部により形成される弾性力が回転力伝達体の周
方向に対してバランスよく作用し、回転力伝達体が正常
姿勢で保持されて回転力が正確にシャフトに伝達される
結果、信頼性の高い電磁クラッチが実現される

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る電磁クラッチの断面
図である。

【図２】図１に示す電磁クラッチに使用されるウエーブ
ワッシャの構成を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は
側面図である。

【図３】図１に示す電磁クラッチの動作を説明するため
の断面図である。

【図４】従来例の電磁クラッチの構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 電磁クラッチ １０ ハウジング １２ 嵌合部 １４ フィールド １６ 励磁コイル １８ シャフト ２０ ロータ（出力側回転体） ２２ ギア（回転力伝達体） ２４ アーマチュア（入力側回転体） ２６ 板ばね（入力側回転体） ２８，３２ リング状係止部材（係止手段） ３０ ウエーブワッシャ（弾性部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャフトと、該シャフトに回転可能に外
   嵌され、軸方向両側面に対向して設けられた係止手段に
   より軸方向への移動が規制される回転力伝達体と、前記
   シャフトに回転可能に外嵌され、前記回転力伝達体によ
   り回転力が与えられる入力側回転体と、該入力側回転体
   と対向する位置で前記シャフトの外周に連結された出力
   側回転体とを備え、励磁コイルへの通電時に前記入力側
   回転体が出力側回転体に磁気的に吸着されることにより
   前記回転力伝達体の回転が前記シャフトに伝達されるよ
   うにした電磁クラッチにおいて、少なくとも一方の前記
   係止手段と前記回転力伝達体の対向する端面と間に弾性
   部材が設けられたことを特徴とする電磁クラッチ。
2. 【請求項２】 前記弾性部材は、円周方向の所定間隔毎
   に円周面と直交する向きに屈曲形成された複数の起伏部
   を有する環状体であることを特徴とする請求項１記載の
   電磁クラッチ。
3. 【請求項３】 前記起伏部は、屈曲する向きが隣同士で
   逆となっていることを特徴とする請求項２記載の電磁ク
   ラッチ。