DE69002307T2

DE69002307T2 - Elektromagnetische Kupplungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE69002307T2
Application number: DE90312425T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Nakamura
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1989-11-15
Filing date: 1990-11-14
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH0372123U; DE69002307D1; EP0428403B1; US5148902A; EP0428403A1; JPH0749078Y2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kupplungsvorrichtung und ein Verfahren, um sie zusammenzubauen. Die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung kann beispielsweise verwendet werden, um ein Sortiment von Papieren einer Kopiermaschine einzugeben.
Bisher ist zum Beispiel eine elektromagnetische Kupplungsvorrichtung vorgeschlagen worden, wie in der geprüften japanischen Gebrauchsmustermodellveröffentlichung Nr. Sho 63(1988)-29949 geoffenbart wurde, die eine Konstruktion wie in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen gezeigt aufweist, mit der Absicht, die Vorrichtungen wie in Fig. 2 dieser Anmeldung gezeigt zu verbessern, die der Fig. 4 der obengenannten geprüften Gebrauchsmustermodellveröffentlichung Nr. Sho 63 (1988)-29949 gleich ist, die dem US-P. 4,664,238 entspricht, das Bestandteil des Standes der Technik ist, dessen Verbesserung beabsichtigt ist. Die elektromagnetische Vorrichtung, wie durch die obengenannte Fig. 2 gezeigt wird, ist auf eine Art konstruiert, wie es unten erklärt wird.
Nun auf Fig. 2 Bezug nehmend bezeichnet Bezugsziffer 1 einen Stator als ein Joch, das darin eine Spule 2 aufnimmt und sich in festem Eingriff mit einem (nicht gezeigten) stationären Element befindet.
Bezugsziffer 3 ist ein Rotor als einer eines Kupplungselements, das mit einer Ausfütterung 4 fest verbunden ist und durch Kraftanwendung bzw. unter Spannung um die äußere Peripherie einer hohlen Rotationswelle 5 angebracht bzw. aufgepaßt ist, die aus einem Eisenserienmagnetmaterial hergestellt ist.
Bezugsziffer 6 bezeichnet eine Nabe, die im allgemeinen durch Kunststofformen oder durch Sintern von Legierungspulvern als ein zylindrisches Element ausgebildet ist, und deren äußere Peripherie mit einem Zahnrad bzw. einer Verzahnung versehen ist und direkt um die äußere Peripherie der genannten Rotationswelle 5 angebracht bzw. angepaßt ist, sodaß relative gleitende Rotation ermöglicht wird.
Bezugsziffer 8 ist eine Rückstellblattfeder, die an der Nabe 6 befestigt ist, und der Abschnitt, der der genannten Verkleidung 4 zugewandt ist, ist durch eine Niete 10 mit einem Anker 9 als das äußere Kupplungselement befestigt.
Ein Spalt g mit einem vorherbestimmten Ausmaß wird zwischen dem Beschlag 9 und dem Rotor 3 beibehalten. Bezugszeichen 11 ist ein Metall einer Eisenserienlegierung, das zwischen dem Stator 1 und der Rotationswelle 5 eingefügt ist, 12 ein Abstandshalter, 13 und 14 sind Halteringe, die um die Rotationswelle 5 angebracht bzw. angepaßt sind, um den Stator 1, Rotor 3 und die Nabe 6 in axialer Richtung anzuordnen.
Bezugszeichen 15 in der Zeichnung kennzeichnet einen Gewindestift bzw. eine Madenschraube zum Feststellen der elektromagnetischen Kupplung an einer angetriebenen Welle 16, die an der Bedienungsstelle des Verwenders in die zentrale Öffnung der hohlen Rotationswelle der Kupplungsvorrichtung normal eingefügt ist, die vom Hersteller zusammengebaut und verschickt wird, ohne eine derartige angetriebene Welle in Position zu bringen.
Die in Fig. 1 gezeigte elektromagnetische Kupplungsvorrichtung oder Kupplung mit modifizierter Konstruktion wird auf die unten erklärte Art konstruiert.
In Fig. 1 werden gleiche Bezugsziffern für die Teile oder Bestandteile verwendet, die im wesentlichen gleich oder ähnlich wie die in Fig. 2 gezeigten sind, und ihre detaillierte Erklärung entfällt.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugsziffer 17 einen Rotor, der sich vom in Fig. 2 gezeigten Rotor 3 bezüglich seines Merkmals unterscheidet, daß sein Magnetpol 18 so ausgebildet ist, daß ein Magnetfluß ∅ direkt durch einen Luftspalt g&sub1; fließt.
Bezugsziffer 19 bezeichnet eine Rotationswelle, die durch Formungstechnik aus einem mit nichtmagnetischem Öl imprägniertem Kunststoff hergestellt ist und an der der obengenannte Stator 1 und die oben erwähnte Nabe 6 gleitend befestigt sind.
Die äußere periphere Oberfläche der Rotationswelle 19 ist einstückig mit stufenförmigen Teilen 20 bzw. einer Rille 21 als ein Feststellabschnitt oder -abschnitte und einem geraden Rippenabschnitt bzw. dach- bzw. wulstartigen Abschnitt 22 als ein Feststellabschnitt zum Anordnen des Rotors 17 in einer Umfangsrichtung ausgebildet.
Außerdem ist die innere Oberfläche der Rotationswelle 19 einstückig mit einer Paßfläche 19a zum Anbringen an einer sogenannten D-Schnitt-Fläche 23 der angetriebenen Welle 16 ausgebildet, sodaß die Rotationswelle 19 sich nie relativ zur angetriebenen Welle 16 dreht.
Bezugsziffer 24 ist ein Haltering zum Anbringen in der obengenannten Rille 21, um die Nabe in einer axialen Richtung anzuordnen.
Die in Fig. 1 gezeigte und oben erklärte modifizierte herkömmliche elektromagnetische Kupplung weist jedoch noch mehrere Nachteile auf, wie unten angeführt wird.
(1) Der Rotor 17 kann dank des geraden Rippenabschnitts bzw. dach- bzw. wulstartigen Abschnitts 22 bezogen auf die Rotationswelle 19 in der Rotationsrichtung befestigt werden, sodaß diese beiden Elemente sich immer integriert bzw. gemeinsam drehen. Da sie jedoch durch die obengenannte gerade Rippe in axialer Richtung fixiert sind, besteht die Tendenz, daß sie, wenn der Rotor 17 sich zu den anderen Kupplungselementen 6 und 9 hin verschiebt, von einer unerwünschten Drehung der Rotationswelle 19, folgend auf die Rotation des Rotors 17, begleitet werden.
(2) Wenn die Länge des Magnetpols 18 des Rotors 17 verringert wird, würde der Rotor 17 instabil werden, da der Rotor 17 dazu tendiert, sich zu neigen.
Außerdem werden aufgrund der Tatsache, daß der Magnetpol 18 erforderlich ist, die Herstellungskosten für den Rotor 17 unvermeidlich hoch.
(3) Zwei in Fig. 1 gezeigte Halteringe 24 und 24' führen zu langen Arbeitszeiten bei der Einstellarbeit und hohen Produktionskosten.
Mit anderen Worten, sowohl der Haltering 24, der die Nabe 6 daran hindert, sich von der Rotationswelle zu entfernen, und der andere Haltering 24', der die Rotationswelle 19 daran hindert, von der angetriebenen Welle 16 abzugleiten, ist unverzichtbar, und diese beiden Elemente tendieren dazu, die Produktionskosten wie oben erklärt zu erhöhen, und
(4) da die Rotationswelle 19 und der Rotor 17 mechanisch miteinander verbunden sind, gibt es keine ernsthaften Probleme wie bei den obigen Punkten (1) und (2), aber die aus magentischem Weicheisen hergestellte Rotationswelle 19 führt zu hohen Produktionskosten.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, alle der obigen oder andere Nachteile zu verbessern, die mit den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik verbunden sind.
Gemäß vorliegender Erfindung wird eine elektromagnetische Kupplungsvorrichtung geschaffen, die umfaßt: eine Rotationswelle, einen Rotor, der auf solche Art an der genannten Rotationswelle befestigt ist, daß es zu keiner Rotation relativ zueinander kommt, eine Nabe, die so an der genannten Rotationswelle befestigt ist, daß sie gleitend relativ zur genannten Rotationswelle drehbar ist, einen Anker, der über ein elastisches Element an der genannten Nabe befestigt ist und elektromagnetisch mit dem genannten Rotor in Eingriff gebracht oder außer Eingriff gebracht werden kann, einen Stator, der am axialen inneren Ende der genannten Rotationswelle befestigt ist, und eine Feldspule, die im genannten Stator untergebracht ist, um das genannten In-Eingriff-bringen und Außer-Eingriff-bringen zu bewirken;
worin die genannte elektromagnetische Kupplungsvorrichtung weiters umfaßt:
einen Rotorhalteteil, der fest bzw. dicht um die äußere Peripherie der genannten Rotationswelle angepaßt ist, sodaß er radial zwischen der genannten Rotationswelle und dem genannten Stator angeordnet ist, um den genannten Rotor axial gegen die genannte Nabe zu drängen bzw. zu pressen;
und die genannte Rotationswelle aufweist:
eine Vielzahl von Fortsätzen, die durch axiales Teilen der genannten hohlen Rotationswelle vom axialen Endabschnitt auf der Seite des genannten Rotorhalteteils bis zu ihrem mittleren Abschnitt gebildet sind, sodaß sie sich auf solche Weise axial erstrecken, daß sie flexibel zusammengepreßt werden kann, um ihren Außendurchmesser zu verringern, sodaß der genannte Rotorhalteteil zur Zeit des Zusammenbauens leicht bzw. fertig um die äußere Oberfläche der genannten Rotationswelle angebracht bzw. angepaßt werden kann, und zumindest einer der genannten Fortsätze eine nach innen gerichtete Klaue am axialen Ende an der Seite des Rotorhalteteils aufweist, die dem genannten Fortsatz entspricht, sodaß verhindert wird, daß die genannte Rotationswelle von einer angetriebenen Welle rutscht, an welche die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung gekoppelt worden ist;
einen ersten Feststellabschnitt bzw. -teil an der äußeren peripheren Fläche der genannten Rotationswelle an der genannten Nabenseite zum Anordnen bzw. in Stellung halten der genannten Nabe;
einen zweiten Feststellabschnitt bzw. -teil, der am mittleren Abschnitt vorgesehen ist, um den genannten Rotor anzuordnen bzw. in Stellung zu halten;
einen dritten Feststellabschnitt bzw. -teil an der äußeren Oberfläche der genannten Rotationswelle an der genannten Rotorhalteteilseite, um den genannten Rotorhalteteil anzuordnen bzw. in Stellung zu halten;
eine Paßfläche an der Innenfläche der genannten Rotationswelle, sodaß die genannte angetriebene Welle so angebracht bzw. angepaßt ist, daß die Rotationswelle und die angetriebene Welle sich nicht relativ zueinander drehen konnen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Querschnittansicht einer herkömmlichen elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung wie durch die geprüfte japanische Gebrauchsmustermodell-Veröffentlichung Nr. Sho 63-29949 vorgeschlagen worden ist;
Fig. 2 eine Querschnittansicht einer herkömmlichen elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung wie erklärt als eine der Vorrichtungen nach dem Stand der Technik ist, die durch die obengenannte japanische Gebrauchsmustermodellveröffentlichung Nr. Sho 63-29949 modifiziert werden sollte;
Fig. 3 eine seitliche Querschnittaufrißansicht einer bevorzugten Ausführungsform der elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung entlang Linie III-III von Fig. 4 ist;
Fig. 4 eine linke Vorderansicht der in Fig. 3 gezeigten elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung ist; und
Fig. 5 perspektivische Ansicht in aufgelösten Einzelteilen eines Rotorhalteteils und einer Rotationswelle gemäß vorliegender Erfindung ist.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
In den Figuren 3, 4 und 5 sind die Teile oder Bestandteile, die den in den Figuren 1 und 2 gezeigten gleich oder äquivalent sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodaß die detaillierte Beschreibung dieser Teile oder Bestandteile, die durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, nicht wiederholt werden.
In den obigen Zeichnungen bezeichnet Bezugszeichen 1a einen Stator, 2 ist eine Spule, ähnlich 6a eine mit einem Zahnrad bzw. einer Verzahnung 7 ausgebildete Nabe, 16 ist eine angetriebene Welle und 27 bezeichnet eine Rotationswelle.
Bezugsziffer 25 bezeichnet einen Rotor, der an der Rotationswelle 27 befestigt ist, sodaß diese beiden Teile sich nicht relativ zueinander drehen können, u.zw. auf die gleiche Weise wie beim in Fig. 2 gezeigten Rotor 3.
Bezugsziffer 26 bezeichnet einen Rotorhalteteil, der um die Rotationswelle 27 angebracht ist, sodaß er den Rotor 25 gegen die Nabe 6a hin drängt bzw. preßt. Die Rotationswelle 27 ist aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt, das geringen Reibungswiderstand aufweist und einen Körper aufweist, der mit einer Vielzahl bzw. Mehrzahl von am Umfang im Abstand voneinander angeordneten, sich axial erstreckenden flexiblen Fortsätzen 28 ausgebildet ist. Die Fortsätze sind bei dieser Ausführungsform so ausgebildet, daß sie eine Länge von etwa der Hälfte des Rotationswellendurchmessers aufweisen und aus dem mittleren Abschnitt herausragen und im linken axialen Ende enden, und diese Fortsätze 28 sind in den hohlen Rotorhalteteil 26 eingesetzt und fest bzw. dicht an der inneren Oberfläche des Rotorhalteteils 26 angebracht bzw. angepaßt.
Diese Fortsätze sind durch axiales Teilen des holen zylindrischen Körpers der halbfertigen Rotationswelle 27 von ihrem einen (linken) axialen Ende, wie in Fig. 5 gezeigt, gegen den axialen mittleren Abschnitt der Rotationswelle 27 hin gebildet, sodaß diese Fortsätze sich parallel entlang der Rotationsachse der angetriebenen Welle 16 erstrecken können.
Die äußere Fläche der Rotationswelle 27 ist mit mehreren funktionellen Abschnitten ausgebildet, nämlich einer Stufe 29, die als ein Passungsabschnitt an ihrem rechten axialen Ende, an die Nabe 6a angrenzend ausgebildet ist, um die Nabe in Position anzuordnen, einer Rille bzw. Nut 30 als ein Feststellabschnitt an ihrem axialen mittleren Teil zum Anordnen des Rotor 25 in Position, während das andere (linke) axiale Ende an der den Rotorhalteteil 26 berührenden Seite mit einem Feststellabschnitt 31 ausgebildet ist, um den Rotorhalteteil 26 in Position anzuordnen bzw. zu halten.
Außerdem ist die innere Fläche der hohlen zylindrischen Rotationswelle 27 D-förmig geschnitten, um eine Paßfläche 32 zu schaffen, sodaß die angetriebene Welle 16 an die Rotationswelle 27 angepaßt werden kann, ohne daß irgendeine relative Drehung zwischen diesen beiden Verbindungselementen verursacht wird.
Von der Vielzahl bzw. Mehrzahl von Fortsätzen 28 ist zumindest ein Fortsatz, in dieser Ausführungsform jedoch zwei Fortsätze, an jedem ihrer distalen Enden mit einer nach innen gerichteten Klaue 28a versehen, wie in Fig. 3,4 und 5 gezeigt, um zu verhindern, daß die angetriebene Welle 16 axial aus der Rotationswelle herausrutscht und auch, um das einfache Zusammenbauen der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung zu unterstützen.
Obwohl die Rotationswelle 27 bei dieser Ausführungsform als aus nicht-magnetischem Material mit geringem Reibungswiderstand wie ölimprägniertem Kunststoff hergestellt erklärt wird, ist es nicht erforderlich, daß sie auf ein derartiges nicht-magnetisches Material beschränkt wird, sondern es können sogar auch magnetische Materialien verwendet werden, solange die geteilten Fortsätze beim Zusammendrücken zum Zusammenbauen ein ausreichendes Maß an Flexibilität aufweisen.
In den Figuren 3 und 4 bezeichnen die Bezugszeigen "L" und "M" Bleidrähte bzw. einen Träger.
Wenn die Nabe 6a, der Rotor 25 und der Rotorhalteteil 26 auf der Rotationswelle 27 montiert werden, werden zuerst die Fortsätze 28, die am unteren Teil des freien Endes der beiden geteiltn Fortsätze 28 angeordnet sind, radial und nach innen zusammengedrückt, um den durch diese Fortsätze 28 definierten Außendurchmesser zu verringern, dann wird die Nabe 6a über das freie Ende geschoben, das den so verringerten Durchmesser aufweist, bis das vordere Ende der Nabe 6a an seinem festgelegten Punkt am äußeren Ende gegenuber dem freien Ende ankommt.
Als nächstes wird der Rotor 25 auf der hinteren Endfläche der Nabe 6a befestigt, dann wird der Rotorhalteteil 26 an der hinteren Endfläche des zentralen Teils des Rotors 25 befestigt, und dann werden die zusammengedrückten Fortsätze 28 losgelassen, um in ihren nicht zusammengepreßten Zustand zurückzukehren. Danach ist die so zusammengebaute elektromagnetische Kupplungsvorrichtung zum Anbringen ihrer Rotationswelle 27 um eine angetriebene Welle 16 einer Rotationsmaschine bereit, normalerweise an der Bedienungsstelle des Verwenders, wie bereits erklärt.
Beim Betrieb wird, wenn die Feldspule 2 mit Energie beaufschlagt wird, Magnetfluß ∅ erzeugt, um einen magnetischen Kreis zu bilden, sodaß der Anker 9a gegen die Federkraft, die von der Blattfeder 8 verursacht wird, gegen den Rotor 25 gezogen wird. Als Ergebnis wird das Drehmoment der Antriebsseite über die Nabe 6a, den Anker 9a, den Rotor 25 und die Rotationswelle 27 zur angetriebenen Welle 16 übertragen.
Wenn die Zufuhr eines elektrischen Stroms abgebrochen wird, verschwindet der Magnetfluß ∅ und der Anker 9a zieht sich aus der Berührung mit dem Rotor 25 zurück, und die angetriebene Welle 16 wird zum Stillstand gebracht.
Gemäß vorliegender Erfindung wird die Vereinfachung der Konstruktion einer elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung im Vergleich zum Rotor derjenigen nach dem Stand der Technik möglich gemacht, gemeinsam mit der verbesserten Konfiguration der Rotationswelle, wodurch das gesamte Zusammenbauen der Nabe, des Rotors und des Rotorhalteteils mit der Rotationswelle auf vereinfachte und gleichmäßige Art möglich gemacht worden ist.

Claims

1. Elektromagnetische Kupplungsvorrichtung, umfassend:

eine Rotationswelle (27), einen auf solche Art an der genannten Rotationswelle (27) befestigten Rotor (25), daß es zu keiner Drehung relativ zueinander kommt, eine Nabe (6a), die so an der genannten Rotationswelle (27) befestigt ist, daß sie gleitend relativ zur genannten Rotationswelle (27) drehbar ist, einen Anker (9a), der über ein elastisches Element (8) an der genannten Nabe (6a) befestigt ist und elektromagnetisch mit dem genannten Rotor (25) in Eingriff gebracht oder außer Eingriff gebracht werden kann, einen Stator (1a), der am axialen inneren Ende der genannten Rotationswelle (27) befestigt ist, und eine Feldspule (2), die im genannten Rotor (1a) aufgenommen ist, um das genannte In-Eingriff-bringen oder Außer-Eingriff-bringen zu bewirken; worin die genannte elektromagnetische Kupplungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie weiters umfaßt:

ein Rotorhalteteil (26), das fest bzw. dicht um die äußere Peripherie der genannten Rotationswelle (27) angebracht bzw. angepaßt ist, sodaß er radial zwischen der genannten Rotationswelle (27) und dem genannten Stator (1a) angeordnet ist, um den genannten Rotor (25) axial gegen die genannte Nabe (6a) zu drängen bzw. pressen;

und die genannte Rotationswelle (27) aufweist:

eine Vielzahl von Fortsätzen (28), die durch axiales Teilen bzw. Spalten der genannten hohlen Rotationswelle (27) vom axialen Endabschnitt an der genannten Rotorhalteteilseite bis zu ihrem mittleren Abschnitt gebildet sind, sodaß sie sich auf solche Weise axial erstrecken, daß sie flexibel zusammengedrückt werden kann, um ihren Außendurchmesser zum einfachen Anbringen des genannten Rotorhalteteils (26) um die äußere Oberfläche der genannten Rotationswelle (27) zur Zeit des Zusammenbauens zu verringern, und zumindest einer der genannten Fortsätze (28) eine nach innen gerichtete Klaue (28a) am axialen Ende an der Rotorhalteteilseite aufweist, die dem genannten Fortsatz (28) entspricht, um zu verhindern, daß die genannte Rotationswelle (27) aus einer angetriebenen Welle (16) rutscht bzw. gleitet, an welche die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung gekoppelt worden ist;

einen ersten Abschnitt (29) an der äußeren peripheren Fläche der genannten Rotationswelle (27) an der genannten Nabenseite zum Anorden der genannten Nabe (6a) in Position;

einen zweiten Feststellabschnitt (30), der am mittleren Abschnitt vorgesehen ist, um den genannten Rotor (25) in Position anzuordnen;

einen dritten Feststellabschnitt (31) an der äußeren Oberfläche der genannten Rotationswelle (27) an der genannten Rotorhalteteilseite, um den genannten Rotorhalteteil (26) in Position anzuordnen;

eine Paßfläche (32) an der inneren Fläche der genannten Rotationswelle (27), sodaß die genannten angetriebene Welle (16) angepaßt ist, sodaß die genannte Rotationswelle (27) und die angetriebene Welle (16) sich nicht relativ zueinander drehen können.

2. Elektromagnetische Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin das genannte elastische Element (8) eine Blattfeder ist.

3. Elektromagnetische Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die genannte Rotationswelle (27) aus Kunstoffmaterial besteht.

4. Elektromagnetische Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die genannte Rotationswelle (27) aus einem mit Öl imprägnierten Kunstsoffmaterial besteht.

5. Verfahren zum Zusammenbauen einer elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das folgende Schritte umfaßt:

zuerst das Zusammendrücken einer Vielzahl bzw. Merhzahl der gannanten Fortsätze (28) der genannten Rotationswelle (27) an der Rotorhalteteilseite radial und nach innen, um den durch die genannten Fortsätze (28) definierten Durchmesser zu verringern, zweitens das Angbringen der genannten Nabe (6a) um die ganannte Rotationswelle (27), dann das Befestigen des genannten Rotors (25) an der genannten Nabe (6a), daraufhin daas Befestigen des genannten Rotorhalteteils (26) an der Endfläche des genannten Rotors (25), schließlich das Einsetzen einer angetriebenen Welle (16) in die zentrale Öffnung der genannten Rotationswelle (27), nachdem die genannten Fortsätze (28) aus ihrem zusammengedrückten Zustand freigegeben worden sind.