JP2001003959A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アーマチュアからロータへの動力伝達効率の
みならず応答性にも優れた電磁クラッチを提供する。 【解決手段】 筒状軸５に装着されるロータ７を一体の
プレス成形品とする。また、ロータ７において外周近傍
に位置しアーマチュア９と対向する外側端面部を、外側
端面部よりも内側に位置しアーマチュア９と対向する内
側端面部よりもアーマチュア９側に突出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば複写機
の給紙用等に使用される電磁クラッチに関し、より特定
的には、電磁クラッチに組み込まれるロータの構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、回転駆動される入力回転要素
の駆動力を選択的に伝達する電磁クラッチは知られてい
る。この電磁クラッチの一例を図５に示す。図５（ａ）
は従来の電磁クラッチの分解斜視図であり、図５（ｂ）
は、従来の電磁クラッチにおいて使用されていた弾性部
材を示す斜視図である。

【０００３】図５（ａ）に示すように、電磁クラッチ
は、フィールドコア２と、筒状軸５と、ロータ７と、ア
ーマチュア９と、歯車１０とを備える。

【０００４】フィールドコア２内には、電磁コイルが組
込まれる。ロータ７は、筒状軸５の外周にかしめ固定さ
れる。図６に示すように、ロータ７は、通常２つの部材
をかしめ固定して形成される。アーマチュア９と弾性部
材８は、図５（ｂ）に示すように、かしめ部１４によっ
て固定されている。アーマチュア９は、３つのねじ１８
を介して歯車１０に固定される。アーマチュア９には、
ねじ１８を受入れる切欠き部１５が設けられる。歯車１
０は上記ねじ１８を受入れる筒部１７を有する。また、
弾性部材８には、ねじ１８を受入れる貫通孔１６が設け
られる。

【０００５】電磁クラッチを組立てる際には、筒状軸５
にロータ７をかしめ固定し、ねじ１８によってアーマチ
ュア９および弾性部材８を歯車１０に固定し、これらを
筒状軸５の一端側に外嵌する。そして、筒状軸５の他端
側をフィールドコア２内に挿通する。

【０００６】上記のような構成を有する従来の電磁クラ
ッチのフィールドコア２内に組込まれる電磁コイルに通
電することにより、磁気的吸引力によってアーマチュア
９が弾性部材８の弾性作用に抗してロータ７の片面に吸
着される。それにより、アーマチュア９とロータ７とが
接続状態となり、歯車１０に伝達される動力が筒状軸５
に伝達される。

【０００７】他方、電磁コイルへの通電を停止すると、
弾性部材８の弾性作用によってアーマチュア９がロータ
７から離れ、アーマチュア９とロータ７との接続状態が
解除される。それにより、歯車１０からの動力は筒状軸
５に伝達されなくなる。

【０００８】このように電磁コイルへの通電を制御する
ことにより、歯車１０に伝達された動力を選択的に筒状
軸５に伝達することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の電磁クラッチにおけるロータ７が２部品をかしめ
て形成されていたため、次のような種々の問題が生じて
いた。

【００１０】ロータ７では、アーマチュア９側の端面に
段差を設け、該端面における所望の部分をアーマチュア
９に確実に当接することが好ましい。具体的には、アー
マチュア９からロータ７に高トルクを伝達するために
は、図６に示すロータ７の外側端面部７ｂをアーマチュ
ア９に確実に当接させることが好ましい。また、残留磁
気を低減して磁気回路の遮断特性を向上させるには、外
側端面部７ｂを内側端面部７ｃよりもアーマチュア９側
に突出させることが好ましい。

【００１１】しかし、上述の従来例では２部品をかしめ
てロータ７を作製していたので、ロータ７の端面の段差
を高精度に形成することは困難であった。より詳しく
は、かしめの際の誤差等により、ロータ７の端面におけ
る外側端面部７ｂをアーマチュア９側に精度良く突出さ
せることは困難であった。そのため、ロータ７における
外側端面部７ｂがアーマチュア９に当接されないことに
よるアーマチュア９からロータ７へのトルクの伝達損失
の増大や、磁気回路の遮断特性の低下等の問題があっ
た。

【００１２】また、２部品を使用するので部品管理も必
要となるばかりでなく、２部品間のかしめ部の強度の管
理も必要となる。さらに、かしめのための専用の設備も
必要となる。そのため、製造コスト増大の要因ともなっ
ていた。

【００１３】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものである。この発明の目的は、アーマ
チュアからロータへの動力伝達損失を低減し、磁気回路
の遮断特性をも向上させ、かつ製造コストを低減可能な
電磁クラッチを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電磁クラ
ッチは、回転軸を受入れる筒状軸に外嵌され、該筒状軸
とともに回転するロータを備える。そして、ロータを一
体のプレス成形品で構成する。

【００１５】本願の発明者は、ロータにおけるアーマチ
ュア側の端面に高精度に段差を設ける手法について鋭意
検討を重ねた結果、ロータを一体のプレス成形品で構成
することを想到した。このようにロータをプレスで一体
成形することにより、端面に高精度に段差を設けること
が可能となった。それにより、外側端面部を内側端面部
よりもアーマチュア側に確実に突出させることができ、
外側端面部をアーマチュアに確実に当接させてアーマチ
ュアからロータへ高トルクを伝達することができる。そ
ればかりでなく、外側端面部を内側端面部よりもアーマ
チュア側に確実に突出させることができるので、残留磁
気を低減することができ、磁気回路の遮断特性をも向上
することができる。さらに、ロータをプレスで一体成形
することにより、ロータの内外周における同軸度をも向
上することができる。その結果、高性能な電磁クラッチ
が得られる。さらに、ロータ形成用の部品管理も不要と
なるばかりでなく、２部品間のかしめ部の強度の管理も
不要となる。また、かしめのための専用の設備も不要と
なる。それにより、製造コストを低減することができ
る。

【００１６】電磁クラッチは、ロータに吸着されるアー
マチュアを備える。このとき、ロータは、アーマチュア
と対向し最も外側に位置する外側端面部と、アーマチュ
アと対向し外側端面部よりも内側に位置する内側端面部
とを有する。そして、外側端面部が内側端面部よりもア
ーマチュア側に突出する。ここで、「アーマチュアと対
向する」とは、アーマチュアにおけるロータ側の端面と
対向し、ロータにアーマチュアが吸着された際にアーマ
チュアに当接される可能性がある位置にあることを意味
する。

【００１７】それにより、ロータにおける外側端面部を
アーマチュアに確実に当接するとともに、内側端面部が
アーマチュアに当接するのを回避することができる。そ
の結果、アーマチュアからロータへ高トルクを伝達する
ことができるばかりでなく、磁気回路の遮断特性をも向
上することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を用いて、本発
明の１つの実施の形態における電磁クラッチの構造につ
いて説明する。

【００１９】図１は、本発明の１つの実施の形態におけ
る電磁クラッチ１を示す断面図である。図２は、図１に
示す電磁クラッチ１の分解斜視図である。

【００２０】まず図１を参照して、電磁クラッチ１は、
フィールドコア２と、筒状軸５と、スリーブ６と、ロー
タ７と、弾性部材８と、アーマチュア９と、歯車１０
と、ブッシング１３とを備える。

【００２１】筒状軸５は、たとえばプラスチック等によ
り構成され、その内部に複写機におけるタイミングロー
ラの支持軸のような被動軸の一端が挿入される。筒状軸
５の外周上には金属製のスリーブ６が取付けられる。ス
リーブ６の外周上に、フィールドコア２が取付けられ
る。フィールドコア２内には電磁コイル３およびそれを
覆うボビン４が組込まれる。上記のフィールドコア２、
電磁コイル３およびスリーブ６が、ロータ７にアーマチ
ュア９を吸着させる電磁力を発生させる電磁手段として
機能する。

【００２２】筒状軸５の外周上には、該筒状軸５と一体
となってその周方向に回転するロータ７が取付けられ
る。このロータ７は、一部品により構成される。より詳
しくは、ロータ７は、金属材料に絞り加工を施して形成
された一つのプレス成形品により構成される。ロータ７
と隣り合う位置にブッシング１３、弾性部材８およびア
ーマチュア９が筒状軸５に対し回転自在に外嵌される。
ロータ７とアーマチュア９間には間隙Ｄが存在し、上記
の電磁手段による電磁力でアーマチュア９がロータ７に
吸着されることにより間隙Ｄはゼロとなる。

【００２３】ここで、図３を用いて本発明のロータ７の
構造について詳しく説明する。図３に示すように、ロー
タ７は、アーマチュア９におけるロータ７側の端面（摩
擦面）と対向する位置に、環状の外側端面部７ｂおよび
内側端面部７ｃを有する。外側端面部７ｂは、ロータ７
の外周近傍に位置し、内側端面部７ｃよりもアーマチュ
ア９側に突出する。たとえば、内側端面部７ｃからの外
側端面部７ｂの突出高さＤ１は、数十μｍ〜数百μｍ程
度である。

【００２４】本願の発明者は、このような段差をロータ
７の端面に高精度に形成する手法について検討を重ねた
結果、上述のようにロータ７全体をプレス成形すること
を想到した。そして、試行錯誤の後、実際にロータ７を
プレス成形してロータ７に上記のような段差を高精度に
形成することに成功した。

【００２５】上述のように外側端面部７ｂを内側端面部
７ｃよりもアーマチュア９側に突出させることにより、
アーマチュア９にロータ７が吸着された際に、外側端面
部７ｂを確実にアーマチュア９に当接させることができ
る。それにより、アーマチュア９からロータ７に高トル
クを伝達することができる。

【００２６】そればかりでなく、アーマチュア９へのロ
ータ７の吸着が解除された後に、内側端面部７ｃがアー
マチュア９から離れやすくなり、残留磁気を低減するこ
とができる。それにより、磁気回路の遮断を迅速かつ確
実に行うことができ、電磁クラッチの応答性を向上する
ことができる。

【００２７】さらに、従来のように２部品をかしめる必
要がなくなるので、かしめのための設備および部品管理
が不要となるばかりでなく、かしめ後の強度試験も不要
となる。それにより、製造コストを低減することも可能
となる。

【００２８】また、図３に示すように、ロータ７は、ス
リーブ６と係合する係合部７ａ有する。この係合部７ａ
は、筒状軸５の軸方向に突出する。係合部７ａを有する
ことにより、ロータ７を筒状軸５にかしめ固定する必要
がなくなる。それにより、かしめに起因する歪みがロー
タ７に発生するのを回避できる。

【００２９】筒状軸５の周方向にブッシング１３、弾性
部材８およびアーマチュア９と直接あるいは間接的に係
合しそれらと一体となって回転する歯車１０が筒状軸５
に外嵌される。この歯車１０は、動力伝達部材としての
機能を有し、歯車１０に伝達された動力が選択的に筒状
軸５に伝達される。それにより、上述の被動軸が選択的
に回転操作される。

【００３０】なお、歯車１０の代わりにプーリやスプロ
ケット等の動力伝達部材のを採用することも考えられ
る。筒状軸５の一端には、シム１２を介して止め輪１１
が取付けられる。これらにより、ブッシング１３、弾性
部材８、アーマチュア９および歯車１０の位置決めおよ
び抜け防止が行なわれる。

【００３１】次に、図２を用いて、図１に示す電磁クラ
ッチの組立方法および各要素の構造についてより詳しく
説明する。

【００３２】図２を参照して、筒状軸５の一端にはフラ
ンジ部５ｂが設けられ、他端側には溝部５ｃが設けられ
る。また、フランジ部５ｂ側に位置する筒状軸５の外表
面には係合部５ａが設けられる。この場合であれば、４
つの凸部が間隔をあけて形成されているが、スリーブ６
の内周と係合して一体的に回転可能なものであれば係合
部５ａの形状および数は任意に選択可能である。たとえ
ば、筒状軸５の外周にキー溝を設けてもよい。また、係
合部５ａとロータ７の内周とを直接係合させてもよい。

【００３３】スリーブ６の内周には、上述の係合部５ａ
と係合する溝部６ａが設けられる。図２および図４に示
すように、スリーブ６の内周には、筒状軸５側に４つの
溝部６ａと、ロータ７側に４つの溝部６ｂとがそれぞれ
形成されている。溝部６ａ内に係合部５ａが挿入され、
溝部６ｂ内に係合部７ａが挿入される。それにより、筒
状軸５、スリーブ６およびロータ７を、筒状軸５の周方
向に係合させることができる。なお、溝部６ａ，６ｂの
代わりに凸部をスリーブ６の内周あるいは軸方向端面に
設け、筒状軸５およびロータ７にこの凸部と係合する溝
部を形成してもよい。上記の構造を有するスリーブ６
を、筒状軸５の外周に、溝部５ｃ側から装着する。

【００３４】次に、スリーブ６の外周上にボビン４を有
するフィールドコア２を取付ける。このフィールドコア
２も、溝部５ｃ側から装着する。それにより、フィール
ドコア２の端面とフランジ部５ｂとが係合する。

【００３５】次に、上述の構造のロータ７を筒状軸５に
外嵌する。このとき、ロータ７を溝部５ｃ側から筒状軸
５の外周面に装着するとともに、ロータ７の係合部７ａ
をスリーブ６の内周の溝部６ｂ内に挿入する。

【００３６】ブッシング１３は、たとえばプラスチック
により構成され、筒状部１３ｂと、その外周に３つの凸
部１３ａとを有する。筒状部１３ｂは、筒状軸５の係合
部５ａと溝部５ｃ間に位置する筒状軸５の外周面上に取
付けられ、ロータ７とアーマチュア９間の間隙Ｄを調整
する機能を有する。具体的には、筒状部１３ｂの軸方向
の長さを調整することにより、上記の間隙Ｄを調整する
ことができる。それにより、従来例のようにロータ７と
アーマチュア９間の間隙を調整するという面倒な作業が
不要となるばかりでなく、間隙Ｄのばらつきをも低減す
ることができる。

【００３７】凸部１３ａは、ブッシング１３の径方向外
方に突出し、ロータ７側に押圧部１３ｃを有する。押圧
部１３ｃは、凸部１３ａを筒状部１３ｂの周方向に拡張
することにより形成され、弾性部材８と筒状軸５の軸方
向に係合し、弾性部材８をアーマチュア９側に押圧固定
する機能を有する。上記の構造のブッシング１３を、そ
の一方の端面がロータ７と当接するように筒状軸５に外
嵌する。

【００３８】弾性部材８は、たとえばステンレス鋼等の
金属製であり、環状の形状を有する。また、弾性部材８
は、外周から径方向外方に突出する３つの弾性部８ａ
と、内周に３つの切欠部８ｂとを有する。弾性部８ａ
は、筒状軸５の軸方向にアーマチュア９と係合し、アー
マチュア９をロータ７から引離す方向に付勢する。切欠
部８ｂは、ブッシング１３外周の凸部１３ａを受け入
れ、この凸部１３ａと筒状軸５の周方向に係合する。か
かる構造の弾性部材８を筒状軸５に外嵌する。このと
き、切欠部８ｂにブッシング１３の凸部１３ａを嵌入す
る。

【００３９】金属製のアーマチュア９は、内周に３つの
凹部９ａを有し、環状の形状を有する。凹部９ａは、ロ
ータ７側の端面において弾性部８ａと対応した位置に設
けられ、弾性部８ａを受け入れる。それにより、アーマ
チュア９と弾性部８ａを筒状軸５の周方向に係合させる
ことができる。アーマチュア９の歯車１０側の端面（背
面）には、筒状軸５の軸方向に突出する凸部（図１にお
ける９ｂ）が設けられる。この凸部が歯車１０に設けら
れる凹部１０ｄに嵌め込まれ、アーマチュア９と歯車１
０とが筒状軸５の周方向に直接係合する。上記の構造の
アーマチュア９を筒状軸５に外嵌する。このとき、弾性
部材８の弾性部８ａをアーマチュア９の凹部９ａ内に収
容する。

【００４０】歯車１０は、たとえばプラスチック製であ
り、一方の端面に凸部１０ａ（第１係合部）、１０ｃ
（第２係合部）をそれぞれ複数個有する。凸部１０ａ、
１０ｃは、ともに筒状軸５の軸方向に突出する。凸部１
０ａ間の凹部１０ｂに上記の凸部１３ａを受入れ、凸部
１０ａと凸部１３ａとが筒状軸５の周方向に係合する。
凸部１０ｃは、凸部１０ａの外側に設けられ、該凸部１
０ｃ間の凹部１０ｄにアーマチュア９の凸部９ｂ（図１
参照）を受入れ、凸部１０ｃと凸部９ｂとが筒状軸５の
周方向に係合する。

【００４１】かかる構造の歯車１０を、筒状軸５に外嵌
する。このとき、凹部１０ｂ内にブッシング１３の凸部
１３ａを受入れ、凹部１０ｄ内にアーマチュア９の背面
の凸部９ｂを受入れる。それにより、ブッシング１３、
弾性部材８、アーマチュア９および歯車１０を、筒状軸
５の周方向に直接あるいは間接的に係合させることがで
きる。その結果、ブッシング１３、弾性部材８、アーマ
チュア９および歯車１０を、筒状軸５の周方向に一体的
に回転させることができる。

【００４２】上記のようにして歯車１０までを筒状軸５
に装着した後、シム１２および止め輪１１を筒状軸５に
取付ける。シム１２の数は任意に選択可能であるが、こ
のシム１２によって、筒状軸５の軸方向における歯車１
０等の位置調整を行なえる。また、止め輪１１は、筒状
部５外周の溝部５ｃに取付けられ、各要素の抜けを防止
する。

【００４３】このように、各要素を筒状軸５に単純に外
嵌するだけでよいので、従来例のようにかしめ作業やね
じ止め作業が一切不要となる。そのため、電磁クラッチ
の組立時間を従来よりも格段に短縮することができる。
それに加え、かしめ等の加工を施さないので、専用の設
備が不要となるばかりでなく、組立後の電磁クラッチの
特性を安定させることもできる。

【００４４】以上のようにこの発明の１つの実施の形態
について説明を行なったが、上述の実施の形態はあくま
でも一例であり、本発明はそれに限定されるものではな
い。

【００４５】たとえば、ロータ７は、一体成形できるも
のであれば、上述の構造に変更を加えた構造を採用して
もよい。また、筒状軸５の周方向にロータ７をスリーブ
６あるいは筒状軸５と係合させることができるものであ
れば、ロータ７に上記の係合部７ａ以外の構造の係合部
を設けることも考えられる。

【００４６】さらに、凸部１３ａ，１０ａ，１０ｃの形
状や形成位置についても、上記以外の構造を採用するこ
とができる。また、歯車１０の端面に直接凹部１０ｄ，
１０ｂを形成することも考えられる。さらに、弾性部８
ａの形状や数についても、任意に選択可能である。ま
た、ブッシング１３、弾性部材８、アーマチュア９およ
び歯車１０の係合関係についても、これらを筒状軸５の
周方向に直接あるいは間接的に係合させることができる
ものであれば、上記以外の係合態様を採用することがで
きる。

【００４７】つまり、特許請求の範囲に記載の発明と均
等の範囲での変更や修正を上述の実施の形態に加えるこ
とが当初から意図されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１つの実施の形態における電磁クラ
ッチを示す断面図である。

【図２】図１に示す電磁クラッチの分解斜視図である。

【図３】本発明に係るロータの断面図である。

【図４】本発明に係る電磁クラッチにおいて使用可能な
スリーブの断面図である。

【図５】（ａ）は、従来の電磁クラッチの分解斜視図で
ある。（ｂ）は、従来の弾性部材の一例を示す斜視図で
ある。

【図６】従来のロータの断面図である。

【符号の説明】

１ 電磁クラッチ ２ フィールドコア ３ 電磁コイル ４ ボビン ５ 筒状軸 ５ａ，７ａ 係合部 ５ｂ フランジ部 ５ｃ，６ａ，６ｂ 溝部 ６ スリーブ ７ ロータ ７ｂ 外側端面部 ７ｃ 内側端面部 ８ 弾性部材 ８ａ 弾性部 ８ｂ 切欠部 ９ アーマチュア ９ａ，１０ｂ，１０ｄ 凹部 １０ 歯車 １０ａ，１０ｃ，１３ａ 凸部 １１ 止め輪 １２ シム １３ ブッシング １３ｂ 筒状部 １３ｃ 押圧部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸を受入れる筒状軸に外嵌され、該
   筒状軸とともに回転するロータを備え、 前記ロータを一体のプレス成形品で構成したことを特徴
   とする、電磁クラッチ。
2. 【請求項２】 前記ロータに吸着されるアーマチュアを
   備え、 前記ロータは、前記アーマチュアと対向し最も外側に位
   置する外側端面部と、前記アーマチュアと対向し前記外
   側端面部よりも内側に位置する内側端面部とを有し、 前記外側端面部が前記内側端面部よりも前記アーマチュ
   ア側に突出する、請求項１に記載の電磁クラッチ。