JP2001214948A - ブレーキ付き電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量小型で安価なブレーキ付き電
磁クラッチを提供する。 【解決手段】 中空軸２には、電磁コイル９が収
容されたフィールドコア４が支持されている。フィール
ドコア４の外側円筒部７には、ブレーキ用アーマチュア
１１を軸線方向にのみ移動自在に支持するガイド部７ｃ
が形成されている。また中空軸２には、一体回転可能に
嵌合されストッパーリング１４で後退量が制限されたデ
ィスク１３が装着されている。ブレーキ用アーマチュア
１１は、複数の圧縮コイルばね１２のばね力によりディ
スク１３に押し付けられている。電磁コイル９に通電す
ると、プレーキ用アーマチュア１１はディスク１３から
離れて円板部６に磁気吸着される。

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、動力を伝達する
クラッチ用アーマチュアと出力側の慣性回転を制動する
ブレーキ用アーマチュアが設けられたブレーキ付き電磁
クラッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クラッチ用アーマチュアとブレーキ用ア
ーマチュアが設けられたブレーキ付き電磁クラッチは、
米国特許第３８９３１９１号明細書に提案されている。
その明細書のブレーキ付き電磁クラッチは、同一軸線上
に付き合わせられた入力軸と出力軸に装着されている。
入力軸には、この入力軸にキー嵌合されねじ止めされた
アーマチュアハブと、このアーマチュアハブに板ばねに
より軸線方向にのみ移動自在に支持されたクラッチ用ア
ーマチュアが設けられている。

【０００３】出力軸には、クラッチ用アーマチュアと対
向する摩擦面が形成されたロータと、このロータのボス
部に軸受を介して嵌合されているとともに、コイル収容
溝内にコイルボビンに巻線された電磁コイルが収容され
たフィールドコアと、このフィールドコアに軸線方向に
のみ移動自在に支持されコイル収容溝の底部となる円板
部に対向したブレーキ用アーマチュアと、このブレーキ
用アーマチュアとフィールドコアに固定された受圧板と
の間に配設され、ロータのボス部に軸線方向にのみ移動
自在に支持されたディスクと、ブレーキ用アーマチュア
のばね挿入穴に挿入されブレーキ用アーマチュアとフィ
ールドコアの円板部との間に配設された制動用ばねが設
けられている。

【０００４】このような構造のブレーキ付き電磁クラッ
チは、ロータの摩擦面が形成されたフランジ部とフィー
ルドコアの円板部に円弧状の長穴（断磁部）が形成され
ているので、電磁コイルに通電することにより発生する
磁束が、ロータからクラッチ用アーマチュアに迂回さ
れ、またフィールドコアからブレーキ用アーマチュアに
迂回される。したがって、ブレーキ用アーマチュアが制
動用ばねのばね力に抗してフィールドコアに磁気吸着さ
れた後、クラッチ用アーマチュアがロータに磁気吸着さ
れるので、入力軸から出力軸へ動力が伝達される。ま
た、電磁コイルへの通電を断つと磁束が消滅するので、
クラッチ用アーマチュアが板ばねのばね力によりロータ
から離間して動力の伝達が遮断されるとともに、ブレー
キ用アーマチュアは制動用ばねのばね力により受圧板側
へ押圧され、ロータと一体に慣性回転するディスクがブ
レーキ用アーマチュアと受圧板に挟まれて制動される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のブレーキ付き電
磁クラッチは、フィールドコアの円板部とフィールドコ
アに固定された受圧板との間に、フィールドコアの底部
に固定されたガイドピンによりフィールドコアに支持さ
れたブレーキ用アーマチュアと、ロータのボス部に嵌合
されたスプラインハブにスプライン嵌合されたディスク
を設け、摩擦面を２面とした多板ブレーキを構成してい
るので、部品点数が多くなり軽量小型で安価なブレーキ
付き電磁クラッチを提供することができない。また従来
のブレーキ付き電磁クラッチは、同一軸線上に付き合わ
せられた一方の入力軸にクラッチ用アーマチュアを装着
し、他方の出力軸にブレーキ用アーマチュアを装着する
構造であり、この種のブレーキ付き電磁クラッチが使用
される装置への組立が面倒である。この発明は、中空軸
上に摩擦面を１面とした単板ブレーキを構成することに
より、装置への組立が簡単にできる軽量小型で安価なブ
レーキ付き電磁クラッチを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１発明のブレーキ付き
電磁クラッチは、内側に突出した係合部（２ａ）と外周
面が非円形状の嵌合部（２ｃ）が設けられた中空軸
（２）と、この中空軸（２）が回転自在に挿入された内
側円筒部（５）と、この内側円筒部（５）の端部から半
径方向外側に延び断磁部（６ｅ）とばね挿入穴（６ｆ）
が形成された円板部（６）と、この円板部（６）の外周
面から前記内側円筒部（５）と同方向に延びた外側円筒
部（７）と、この外側円筒部（７）に形成され前記円板
部（６）の外周面から前記内側円筒部（５）とは反対方
向に延びたガイド部（７ｃ）と、このガイド部（７ｃ）
に形成された係止溝（７ａ）と、電磁コイル（９）が収
容されたコイル収容溝（４ａ）が設けられたフィールド
コア（４）と、前記係止溝（７ａ）に嵌合される突出部
（１１ａ）が形成され前記ガイド部（７ｃ）に軸線方向
にのみ移動自在に支持されているとともに、前記円板部
（６）と対向したブレーキ用アーマチュア（１１）と、
このブレーキ用アーマチュア（１１）を介して前記円板
部（６）と対向するとともに、前記中空軸（２）の嵌合
部（２ｃ）に軸線方向にのみ移動自在に嵌合され後退量
が制限されたディスク（１３）と、前記ばね挿入穴（６
ｆ）に配設され前記ブレーキ用アーマチュア（１１）を
前記ディスク（１３）に押圧する制動用ばね（１２）
と、前記コイル収容溝（４ａ）の開口側に配設され前記
中空軸（２）に一体回転可能に嵌合されたロータ（１
５）と、このロータ（１５）と対向するクラッチ用アー
マチュア（１６）と、このクラッチ用アーマチュア（１
６）を軸線方向にのみ移動自在に支持するとともに前記
中空軸（２）に回転自在に嵌合されたアーマチュアハブ
（１７）とを設けたことを特徴とする。

【０００７】このような構成のブレーキ付き電磁クラッ
チは、フィールドコア（４）に軸線方向にのみ移動自在
に支持されたブレーキ用アーマチュア（１１）を、制動
用ばね（１２）のばね力により、中空軸（２）に軸線方
向にのみ移動自在に嵌合され後退量が制限されたディス
ク（１３）に押圧することにより、動力伝達が遮断され
た後のロータ（１５）の慣性回転を制動することができ
る。また、従来のブレーキ付き電磁クラッチに設けられ
ていた受圧板やスプラインハブ、ガイドピンが不要にな
り、軽量小型で安価なブレーキ付き電磁クラッチを提供
することができる。また更に、中空軸上にクラッチ用ア
ーマチュア（１６）とブレーキ用アーマチュア（１１）
を組み立てたユニット品としたので、中実軸（出力軸）
への装着が簡単にできる。

【０００８】第２発明のブレーキ付き電磁クラッチは、
第１発明のブレーキ付き電磁クラッチにおいて、電磁コ
イル（９）が巻線された巻枠部と、前記電磁コイル
（９）の各端部と接続された一対の端子（９ａ）が収容
された端子収容部（８ａ）が形成されたコイルボビン
（８）が設けられ、フィールドコア（４）の円板部
（６）に形成された凹状部（６ｄ）から外側に突出した
前記端子収容部（８ａ）にブレーキ用アーマチュア（１
１）のガイド溝（１１ｂ）が嵌合されていることを特徴
とする。軽負荷使用のブレーキ付き電磁クラッチにおい
ては、端子収容部（８ａ）を、ブレーキ用アーマチュア
（１１）を軸線方向にのみ移動自在に支持するガイド部
として構成することができる。また、このような構成と
することにより、フィールドコア（４）の外周面から半
径方向外側に突出する端子収容部（８ａ）の突出量を小
さくすることができる。

【０００９】第３発明のブレーキ付き電磁クラッチは、
第１、２発明のブレーキ付き電磁クラッチにおいて、中
空軸（２）の端部に圧入嵌合され固定されたストッパー
リング（１４）によりディスク（１３）の後退量を制限
したことを特徴とする。このように構成されたブレーキ
付き電磁クラッチは、中空軸（２）の端部にストッパー
リング（１４）を圧入嵌合することにより、円板部
（６）とブレーキ用アーマチュア（１１）との間のエア
ギャップが設けられるので、特別なエアギャップの調整
作業が必要なくブレーキ付き電磁クラッチの生産性が向
上される。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１はブレーキ付き電磁クラッチ
の上半分を断面とした側面図、図２は図１の左側面図、
図３から図６は図１のフィールドコアであり、図３は断
面図、図４は図３の左側面図、図５は外側磁路部材であ
り、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｂ）は断面図であ
る。図６は内側磁路部材であり、（ａ）は（ｂ）の左側
面図、（ｂ）は断面図である。図７はブレーキ用アーマ
チュアの平面図、図８はディスクであり、（ａ）は断面
図、（ｂ）は平面図である。図９は中空軸であり、
（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｂ）は側面図である。

【００１１】これら図面のブレーキ付き電磁クラッチ
は、例えば複写機の紙送り機構に組込まれ、紙送りロー
ラ軸１への動力の伝達と遮断、および動力伝達が遮断さ
れた後のローラ軸１の慣性回転を制動するとともに、停
止したローラ軸１を静止した状態に保持する軽負荷使用
のブレーキ付き電磁クラッチであり、ローラ軸１に装着
される中空軸２上にクラッチ用アーマチュア１６とブレ
ーキ用アーマチュア１１を組み立てたユニット品として
設けられている。

【００１２】ローラ軸１が挿入される中空軸２の一方の
端部には、外側からプレス押しすることにより内側に突
出した係合部２ａと、切削加工された一対の平坦面２ｂ
により外周面が非円形状に形成された嵌合部２ｃが設け
られている。また中空軸２は、図示せぬ固定部材に連結
されるフィールドコア４に回転自在に挿入されている。
なお符号３は、フィールドコア４側に嵌合された一対の
樹脂軸受である。

【００１３】フィールドコア４は、両端部に樹脂軸受３
が嵌合された内側円筒部５と、この内側円筒部５の端部
から半径方向外側に延設された円板部６を有する断面Ｌ
字状で環状な内側磁路部材が設けられている。また円板
部６の外周面には、円筒状の外側磁路部材が嵌合され、
内側円筒部５と同方向に延びた外側円筒部７が設けられ
ている。円板部６には、所定の角度寸法に形成され半径
方向に突出した上側突出部６ａ、下側突出部６ｂと、上
側突出部６ａから更に半径方向外側に突出した取付けフ
ランジ部６ｃと、下側突出部６ｂに凹状に形成され後述
する端子収容部８ａに嵌合された凹状部６ｄと、円周方
向に間隔をおいて円弧状に形成された４つの長穴６ｅ
（断磁部）と、この長穴６ｅと重なり合うように形成さ
れているとともに、長穴６ｅの幅寸法より大きな直径寸
法からなる３つのばね挿入穴６ｆが設けられている。な
お１つの長穴６ｅは、凹状部６ｄを形成したことにより
半径方向に開口している（図６（ａ）参照）。

【００１４】外側円筒部７は、内側円筒部５と同心状に
配設され円板部６の外周面に嵌合されている。また外側
円筒部７の一方の端部には、軸線方向に凹状に形成され
た上側係止溝７ａと下側係止溝７ｂが設けられており、
上側係止溝７ａには円板部６の外側突出部６ａが嵌合さ
れ、下側係止溝７ｂには円板部６の下側突出部６ｂが嵌
合されている。また更に上側係止溝７ａには、後述する
ブレーキ用アーマチュア１１の突出部１１ａが嵌合され
ており、上側係止溝７ａと下側係止溝７ｂが形成され、
かつ円板部６の外周面から内側円筒部５とは反対方向に
延びた外側円筒部７の周壁は、ブレーキ用アーマチュア
１１のガイド部７ｃとして設けられている。また上側係
止溝７ａと下側係止溝７ｂには、これら係止溝７ａ、７
ｂより深く凹状に形成された切欠き溝７ｄ、７ｅが設け
られ、切欠き溝７ｄには、後述するコイルカバー１０の
外フランジ部１０ａが嵌合され、切欠き溝７ｅには、コ
イルカバー１０の張出し部１０ｂと後述する端子収容部
８ａが嵌合されている。

【００１５】これら内側磁路部材と外側磁路部材により
形成されたフィールドコア４のコイル収容溝４ａには、
コイルボビン８に巻かれた電磁コイル９が収容されてい
る。コイルボビン８には、半径方向に開口した環状の巻
枠部と、この巻枠部から半径方向外側および軸線方向に
突出するとともに、一対の端子９ａが収容された端子収
容部８ａが一体に形成されている。またコイルボビン８
の外側には、コイルカバー１０が嵌合されている。コイ
ルカバー１０は、コイルボビン８に嵌合された円筒部の
一方の端部に、円板部６の上側突出部６ａと外側円筒部
７の上側切欠き溝７ｄとの間に挟まれた外フランジ部１
０ａと、端子収容部８ａと外側円筒部７の下側切欠き溝
７ｅとの間に挟まれた張出し部１０ｂが一体に形成され
ている。また円筒部の他方の端部には、コイルボビン８
の側面に当接した環状な内フランジ部１０ｃが一体に形
成されている。

【００１６】このような構造からなるフィールドコア４
の円板部６には、所定のエアギャップ（0.05mm〜 0.1mm
程度の隙間）をおいてブレーキ用アーマチュア１１が対
向している。ブレーキ用アーマチュア１１は、フィール
ドコア４の外側円筒部７に形成された上側係止溝７ａに
嵌合された突出部１１ａと、コイルボビン８の端子収容
部８ａの外側に嵌合された凹状のガイド溝１１ｂが設け
られ、フィールドコア４のガイド部７ｃに軸線方向にの
み移動自在に支持されている。またブレーキ用アーマチ
ュア１１は、制動用ばねとして設けられた圧縮コイルば
ね１２により、中空軸２に一体回転可能に装着された合
成樹脂材製のディスク１３に押圧されている。ディスク
１３は、中空軸２の嵌合部２ｃに嵌合された略小判型の
軸穴１３ａと、ブレーキ用アーマチュア１１と摩擦係合
する摩擦面１３ｂが形成されている。またディスク１３
は、中空軸２の端部に圧入嵌合され固定された樹脂材製
のストッパーリング１４により抜け止めされ、後退量が
制限されている。

【００１７】一方、フィールドコア４のコイル収容溝４
ａの開口側には、外側円筒部７の外側に被せられ中空軸
２に一体回転可能に装着された、断面が略コ字状で環状
なロータ１５が配設されている。またロータ１５の摩擦
面側には、所定のエアギャップ（ 0.2〜 0.3mm程度の隙
間）をおいて円板状のクラッチ用アーマチュア１６が対
向している。クラッチ用アーマチュア１６は、中空軸２
に回転自在に嵌合されたアーマチュアハブ１７（歯車）
のボス部に軸線方向にのみ移動自在に支持されている。
また、アーマチュアハブ１７に接着されたラバーマグネ
ット１８が設けられ、電磁コイル９が無励磁状態のと
き、クラッチ用アーマチュア１６はアーマチュアハブ１
７側に磁気吸引されている。なお符号１５ａは、ロータ
１５に形成された円弧状の長穴（断磁部）、符号１９は
中空軸２に圧入嵌合され固定された樹脂材製のストッパ
ーリングである。

【００１８】以上のような構造からなる実施の形態とし
て説明したブレーキ付き電磁クラッチは、電磁コイル９
に通電して励磁状態にすると、圧縮コイルばね１２のば
ね力に抗してブレーキ用アーマチュア１１がフィールド
コア４の円板部６に磁気吸着されディスク１３から離間
するとともに、クラッチ用アーマチュア１６がラバーマ
グネット１８の磁気吸引力に抗してロータ１５に磁気吸
着される。したがって、駆動側の歯車と噛合って回転す
るアーマチュアハブ１７とロータ１５、中空軸２が一体
に回転するので、中空軸２に挿入されたローラ軸１も一
体に回転する。

【００１９】電磁コイル９への通電を断って無励磁状態
にすると、クラッチ用アーマチュア１６はラバーマグネ
ット１８の磁気吸引力によりロータ１５から離間してア
ーマチュアハブ１７に磁気吸引されるので、ローラ軸１
への動力伝達が遮断される。また、ブレーキ用アーマチ
ュア１２が圧縮コイルばね１２のばね力によりディスク
１３に押圧されるので、動力伝達が遮断された後に慣性
回転するローラ軸１が制動されるとともに、制動され停
止したローラ軸１は静止保持される。

【００２０】なお、実施の形態として複写機の紙送り機
構に組込まれる軽負荷使用のブレーキ付き電磁クラッチ
を説明したが、この発明のブレーキ付き電磁クラッチ
は、使用機器や使用条件を限定するものではなく、工作
機械などの一般産業用のブレーキ付き電磁クラッチとし
て設計することもできる。また、コイルボビン８やコイ
ルカバー１０を設けたフィールドコア４を説明したが、
巻線された電磁コイル９をコイル収容溝４ａに挿入して
絶縁樹脂で固めた構造のフィールドコア４とすることも
できる。また更に、圧縮コイルばね１２を設けたが、皿
ばねや波付ばねなどを制動用ばねとして設けてもよい。
また、ラバーマグネット１８を設けたが、アーマチュア
ハブ１７にクラッチ用アーマチュア１６を板ばねで支持
してもよい。

【００２１】また更に、中空軸２には、ローラ軸１など
の中実軸と係合される係合部２ａと、一対の平坦面２ｂ
が形成されディスク１３が嵌合された外周面が非円形状
の嵌合部２ｃを設けたが、係合部２ａを形成することに
より中空軸４の外周面に平坦面２ｂを設け、その平坦面
２ｂが形成された中空軸４の端部を、ディスク１３が嵌
合される嵌合部２ｃとすることもできる。

【００２２】

【発明の効果】第１発明のブレーキ付き電磁クラッチ
は、フィールドコアの外側円筒部に、円板部の外周面か
ら内側円筒部とは反対方向に延びたガイド部を設け、こ
のガイド部に形成された係止溝に突出部を嵌合すること
により、ガイド部にブレーキ用アーマチュアを軸線方向
にのみ移動自在に支持したので、従来のブレーキ付き電
磁クラッチに設けられていた受圧板やスプラインハブ、
ガイドピンが不要になり、軽量小型で安価なブレーキ付
き電磁クラッチを提供することができる。また、中空軸
上にクラッチ用アーマチュアとブレーキ用アーマチュア
を組み立てたユニット品としたので、中実軸（出力軸）
への装着が簡単にできる。

【００２３】第２発明のブレーキ付き電磁クラッチは、
フィールドコアの円板部の凹状部から外側に突出したコ
イルボビンの端子収容部に、ブレーキ用アーマチュアの
ガイド溝を嵌合したので、軽負荷使用のブレーキ付き電
磁クラッチにおいて、コイルボビンの端子収容部を、ブ
レーキ用アーマチュアを軸線方向にのみ移動自在に支持
するガイド部とすることができる。また、このような構
成とすることにより、フィールドコアの外周面から突出
する端子収容部の突出量を小さくすることができるの
で、軽量小型で安価なブレーキ付き電磁クラッチを提供
することができる。

【００２４】第３発明のブレーキ付き電磁クラッチは、
中空軸の端部にストッパーリングを圧入嵌合することに
より、フィールドコアの円板部とブレーキ用アーマチュ
アとの間のエアギャップが設けられるので、特別なエア
ギャップの調整作業が必要なくブレーキ付き電磁クラッ
チの生産性が向上される。したがって、安価なブレーキ
付き電磁クラッチを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態として図示したブレーキ付き電磁ク
ラッチであり、上半分を断面とした側面図である。

【図２】図１の左側面図である。

【図３】図１のフィールドコアの断面図である。

【図４】図３の左側面図である。

【図５】図１の外側磁路部材であり、（ａ）は（ｂ）の
左側面図、（ｂ）は断面図である。

【図６】図１の内側磁路部材であり、（ａ）は（ｂ）の
左側面図、（ｂ）は断面図である。

【図７】図１のブレーキ用アーマチュアの平面図であ
る。

【図８】図１のディスクであり、（ａ）は断面図、
（ｂ）は平面図である。

【図９】図１の中空軸であり、（ａ）は（ｂ）の左側面
図、（ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

２ 中空軸 ４ フィールドコア ５ 内側円筒部 ６ 円板部 ７ 外側円筒部 ９ 電磁コイル １１ ブレーキ用アーマチュア １２ 制動ばね １３ ディスク １４ ストッパーリング １５ ロータ １６ クラッチ用アーマチュア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側に突出した係合部と外周面が非円形
   状の嵌合部が設けられた中空軸と、 この中空軸が回転自在に挿入された内側円筒部と、この
   内側円筒部の端部から半径方向外側に延び断磁部とばね
   挿入穴が形成された円板部と、この円板部の外周面から
   前記内側円筒部と同方向に延びた外側円筒部と、この外
   側円筒部に形成され前記円板部の外周面から前記内側円
   筒部とは反対方向に延びたガイド部と、このガイド部に
   形成された係止溝と、電磁コイルが収容されたコイル収
   容溝が設けられたフィールドコアと、 前記係止溝に嵌合される突出部が形成され前記ガイド部
   に軸線方向にのみ移動自在に支持されているとともに、
   前記円板部と対向したブレーキ用アーマチュアと、 このブレーキ用アーマチュアを介して前記円板部と対向
   するとともに、前記中空軸の嵌合部に軸線方向にのみ移
   動自在に嵌合され後退量が制限されたディスクと、 前記ばね挿入穴に配設され前記ブレーキ用アーマチュア
   を前記ディスクに押圧する制動用ばねと、 前記コイル収容溝の開口側に配設され前記中空軸に一体
   回転可能に嵌合されたロータと、 このロータと対向するクラッチ用アーマチュアと、 このクラッチ用アーマチュアを軸線方向にのみ移動自在
   に支持するとともに前記中空軸に回転自在に嵌合された
   アーマチュアハブと を設けたことを特徴とするブレーキ付き電磁クラッチ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたブレーキ付き電磁
   クラッチにおいて、電磁コイルが巻線された巻枠部と、
   前記電磁コイルの各端部と接続された一対の端子が収容
   された端子収容部が形成されたコイルボビンが設けら
   れ、フィールドコアの円板部に形成された凹状部から外
   側に突出した前記端子収容部にブレーキ用アーマチュア
   のガイド溝が嵌合されていることを特徴とするブレーキ
   付き電磁クラッチ。
3. 【請求項３】 請求項１、２に記載されたブレーキ付き
   電磁クラッチにおいて、中空軸の端部に圧入嵌合され固
   定されたストッパーリングによりディスクの後退量を制
   限したことを特徴とするブレーキ付き電磁クラッチ。