JP3602347B2

JP3602347B2 - 電磁クラッチ

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Publication number: JP3602347B2
Application number: JP29541598A
Authority: JP
Inventors: 興三西村; 久保　　勉
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: JP2000120727A

Description

【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た回転力伝達体と、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、前記回転力伝達体の前記出力側回転体側における位置決めを行う第１の係止手段と、前記回転力伝達体の前記出力側回転体とは反対側におけるシャフトからの抜けを阻止する第２の係止手段と、前記回転力伝達体と前記第２の係止手段との間に介挿され、前記回転力伝達体を前記第１の係止手段に対し押圧する弾性部材とを備え、前記入力側回転体は、前記回転力伝達体にアーマチュアが板ばねを介して取り付けられると共に、前記出力側回転体から離反した位置に配設されたもので、前記励磁コイルへの通電時に前記アーマチュアが前記板ばねの付勢力に抗して前記出力側回転体側に移動して当該出力側回転体に磁気的に吸着されるように構成されたものである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第１の係止手段に対し押圧された状態で第１、第２の係止手段間に弾性的に保持されることで、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状音が発生しないようになる。また、入力側回転体は、励磁コイルへの通電時にアーマチュアが板ばねの付勢力に抗して出力側回転体側に移動し、出力側回転体に磁気的に吸着される。
【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。
【００１０】
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状音が発生しないようになる。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
【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１２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。
【００１４】
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。
【００１５】
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１８２，１８３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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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２６２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ある。
【００２０】
また、シャフト１８の一方のリング状溝１８２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１８３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３０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。
【００２１】
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３０２，３０３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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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２２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。
【００２６】
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。このため、ギア２２は、ウエーブワッシャ３０によりロータ２０に対し押圧され、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状音の発生が効果的に抑制されることになる。
【００２７】
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３０２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、僅かなコストで異状音の発生を効果的に抑制することができることになる。
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
（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状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３２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。
【００３１】
（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。
【００３２】
（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による異状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２２１）とロータ２０との間であってもよいことは勿論である。
【００３３】
（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。
【００３４】
（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。
【００３５】
【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、回転力伝達体を第１の係止手段に対し押圧する弾性部材を備えているので、回転力伝達体が第１の係止手段に対し押圧された状態で第１、第２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。
【００３６】
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。
【００３７】
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

シャフトと、該シャフトに回転可能に外嵌された回転力伝達体と、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、前記回転力伝達体の前記出力側回転体側における位置決めを行う第１の係止手段と、前記回転力伝達体の前記出力側回転体とは反対側におけるシャフトからの抜けを阻止する第２の係止手段と、前記回転力伝達体と前記第２の係止手段との間に介挿され、前記回転力伝達体を前記第１の係止手段に対し押圧する弾性部材とを備え、前記入力側回転体は、前記回転力伝達体にアーマチュアが板ばねを介して取り付けられると共に、前記出力側回転体から離反した位置に配設されたもので、前記励磁コイルへの通電時に前記アーマチュアが前記板ばねの付勢力に抗して前記出力側回転体側に移動して当該出力側回転体に磁気的に吸着されるように構成されたものであることを特徴とする電磁クラッチ。
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。
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。