JP2002181132A

JP2002181132A - 回転軸の連結構造

Info

Publication number: JP2002181132A
Application number: JP2000381361A
Authority: JP
Inventors: Shinko Murase; 真弘村瀬
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】接着剤を塗布することなくバックラッシュの
発生を避けることができる電磁クラッチ・ブレーキ装置
とモータ軸等の回転軸の連結構造を提供する。【解決手段】モータ回転軸１１に形成された外周凹凸
構造１２は、金属製の回転軸１１と一体に歯車状に形成
されている。入力側回転軸３１に形成された内周凹凸構
造２０は、樹脂等の変形可能な弾性材料より成る入力側
回転軸３１と一体に歯車状に形成されており、それぞれ
の凸部２１の先端が周方向に２つに分岐するよう形成さ
れている。先端が２つに分岐した凸部２１は、弾性材料
で形成されているから可撓性を有し、先端部の周方向の
幅が可変である。すなわち、凸部２１の先端部の周方向
の幅は、圧力が加えられない自然状態では、噛み合わさ
れる外周凹凸構造１２の凹部の周方向の幅より広くなる
よう設定されている。連結時には、凸部２１の分岐した
２つの先端部を互いに内側に変形させつつ外周凹凸構造
１２の凹部に圧入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転力を伝達する
ための２つの回転軸の連結構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から複写機やプリンタ等の事務機器
や他の一般機器類には、動力源としてのＡＣサーボモー
タと、電磁クラッチ・ブレーキ装置とが組み合わせて利
用されている。電磁クラッチ・ブレーキ装置は、モータ
の回転の出力側回転軸への伝達・切断を切り換える電磁
クラッチ機構と、出力側回転軸の回転を制動する電磁ブ
レーキ機構とを備えている。

【０００３】モータの回転軸の外周面には、周回り方向
に歯車状の外周凹凸構造が形成され、電磁クラッチ・ブ
レーキ装置の入力側の回転軸には、ボス穴が形成される
と共に、このボス穴の内周面に内周凹凸構造が形成され
ている。そして、モータの回転軸の先端をボス穴に挿入
して外周凹凸構造と内周凹凸構造とを噛み合わせること
により、両回転軸が連結される。電磁クラッチ・ブレー
キ装置の入力側の回転軸に形成される内周凹凸構造は、
成形の容易さから樹脂により形成されている。

【０００４】ただし、上述した連結構造では、外周凹凸
構造と内周凹凸構造との噛み合い部分にバックラッシュ
が生じるため、連結部分に繰り返し衝撃が加えられると
樹脂製の内周凹凸構造の凸部が異常摩耗し、モータの回
転が電磁クラッチ・ブレーキ装置側に正確に伝達されな
いおそれがある。そこで従来は、噛み合い部分に接着剤
を充填して両回転軸を固定するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
連結構造では、回転を正確に伝達するためには接着剤を
充填しなければならず、製造時の工程数が多くなると共
に、接着剤の塗布量のバラツキにより品質が不安定にな
るという問題がある。

【０００６】本発明は、上述した従来技術の問題点（課
題）を解決するもので、接着剤を塗布することなくバッ
クラッシュの発生を避けることができる回転軸の連結構
造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる回転軸の
連結構造は、上記課題を解決するために、第１の回転軸
の外周面に、周回り方向に歯車状の外周凹凸構造を形成
し、第２の回転軸に、ボス穴を形成すると共に、このボ
ス穴の内周面に内周凹凸構造を形成し、外周凹凸構造を
ボス穴に挿入することにより外周凹凸構造と内周凹凸構
造とを噛み合わせて両回転軸を連結する回転軸の構造に
おいて、外周凹凸構造、内周凹凸構造の少なくとも一方
を変形可能な弾性材料により形成し、その凸部の先端側
を周方向に２つに分岐させ、この凸部の周方向の幅を、
圧力が加えられない自然状態では噛み合わされる凹部の
周方向の幅より広くなるように設定し、連結時には分岐
した２つの先端部を内側に変形させつつ凹部に圧入され
るようにしたことを特徴とする。

【０００８】上記の構成によれば、連結時には、分岐し
た２つの先端部をその弾性力に抗して内側に変形させつ
つ凹部に圧入することにより、連結後、凸部には分岐し
た先端部が外側に開く方向への力が作用するため、対応
する凹部に内側から圧接し、接着剤を用いなくともバッ
クラッシュの発生を防ぐことができる。

【０００９】外周凹凸構造、内周凹凸構造は、いずれも
各回転軸に対して各凹凸構造がつる巻線の歯すじを有す
るはすば歯車状に形成されてもよいし、回転軸に対して
各凹凸構造が平行な歯すじを有する平歯車状に形成され
てもよい。

【００１０】また、内周凹凸構造の凸部の先端を周方向
に２つに分岐して外周凹凸構造の凹部に圧入するように
し、外周凹凸構造の凸部の先端を分岐させずに構成する
ことができる。さらに、外周凹凸構造を、角スプライン
の先端にＵ字溝を形成して構成し、内周凹凸構造を、角
スプラインに噛み合うキー溝として形成してもよい。な
お、第１の回転軸をモータの駆動軸とし、第２の回転軸
を電磁クラッチ・ブレーキ装置の入力側回転軸とするこ
とができる。

【００１１】さらに、前記外周凹凸構造、内周凹凸構造
の少なくとも一方は、変形可能な弾性材料により形成さ
れ、この弾性材料で形成される凸部の先端側は分岐され
ず、この凸部の周方向の幅は、圧力が加えられない自然
状態では噛み合わされる凹部の周方向の幅より広く、連
結時には先端部を内側に弾性変形されて前記凹部に圧入
されるようにしてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる回転軸の連
結構造を、モータと電磁クラッチ・ブレーキ装置との連
結部分に適用した各実施の形態を図面を用いて説明す
る。第１の実施の形態：図１は本発明の第１の実施の形態に
かかる回転軸の連結構造の連結前の状態を示す断面図で
あり、同図(Ａ)は第１の回転軸であるモータ回転軸、同
図(Ｂ)は第２の回転軸である電磁クラッチ・ブレーキ装
置の入力側回転軸を示す。また、図２は、図１に示す第
１、第２の回転軸を連結した状態での断面図、図３は第
２の回転軸に形成された内周凹凸構造の変形状態を示す
要部拡大断面図、図４はモータと電磁クラッチ・ブレー
キ装置との全体構造を示す縦断側面図である。

【００１３】最初に、図４に基づいてモータと電磁クラ
ッチ・ブレーキ装置との全体構造の概略を説明する。図
４中、左側に配置されたモータ１０は、回転駆動される
モータ回転軸１１を備える。モータ回転軸１１の外周面
には、周回り方向に歯車状の外周凹凸構造１２が形成さ
れている。この例では、外周凹凸構造１２は、モータ回
転軸１１に対して各凹凸構造がつる巻線の歯すじを有す
るはすば歯車状に形成されている。モータ１０の図中右
側に配置された電磁クラッチ・ブレーキ装置３０は、モ
ータ回転軸１１に連結される入力側回転軸３１の回転を
伝達、切断する電磁クラッチ機構３２と、負荷機構側を
駆動する出力側回転軸３３の回転に制動をかける電磁ブ
レーキ機構３４とを備える。これらの機構は、モータ１
０側に開放する有底筒状のケース３５内に配置されてい
る。

【００１４】ケース３５内のモータ１０側には、励磁コ
イルを含むクラッチ側コイル組立体３６が、ケース３５
の開放端を覆うカバー体３７に支持されて取り付けられ
ている。入力側回転軸３１は、モータ回転軸１１が挿入
される円筒部３１ａがボール軸受３８ａを介してクラッ
チ側コイル組立体３６およびカバー体３７の内側に支持
されることにより、ケース３５に対して回転自在とされ
ている。

【００１５】なお、入力側回転軸３１には、ボス穴３１
ｂが形成されると共に、このボス穴３１ｂの内周面に内
周凹凸構造２０が形成されている。この例では、内周凹
凸構造２０も、入力側回転軸３１の軸線に対して凹凸構
造がつる巻線の歯すじを有するはすば歯車状に形成され
ている。このような構成によれば、モータ回転軸１１の
先端を入力側回転軸３１のボス穴３１ｂに挿入すること
により、モータ回転軸１１に形成された外周凹凸構造１
２と、ボス穴３１ｂに形成された内周凹凸構造２０とを
噛み合わせて両回転軸を連結することができる。

【００１６】入力側回転軸３１の図中右側部分外周は、
軸線に対して垂直な円板状に形成され、第１の摩擦面３
１ｃが形成されている。また、中心部には、ボール軸受
３８ｂが填め込まれ、ボール軸受３８ｂの内周には出力
側回転軸３３の入力側の先端に形成された突起部が固定
されている。これにより、入力側回転軸３１と出力側回
転軸３３とは、相互に回転可能に接続される。

【００１７】ケース３５内の図中右側には、励磁コイル
を含むブレーキ側コイル組立体３９が固定されている。
ブレーキ側コイル組立体３９には、出力側回転軸３３の
軸線に対して垂直な第２の摩擦面３９ａが設けられてい
る。出力側回転軸３３は、２つのボール軸受３８ｃ、３
８ｄを介してブレーキ側コイル組立体３９の内側に支持
され、ケース３５に対して回転自在とされている。

【００１８】さらに、出力側回転軸３３には、これと一
体に回転する円板状のハブ４０が固定されている。ハブ
４０には、１枚の円板状の板ばね５０が固定され、この
板ばね５０の入力側の面にはクラッチ側アーマチュア４
１が取り付けられ、出力側の面にはブレーキ側アーマチ
ュア４２が取り付けられている。板ばね５０は、各アー
マチュア４１、４２をスラスト方向に変位可能に支持し
ており、各アーマチュア４１、４２は各励磁コイルへの
通電により板ばね５０のばね圧に抗してスラスト方向に
変位する。

【００１９】クラッチ側コイル組立体３６のコイルを励
磁すると、クラッチ側アーマチュア４１が左側に変位し
て第１の摩擦面３１ｃに吸着し、入力側回転軸の回転を
ハブ４０を介して出力側回転軸３３に伝達する。反対
に、ブレーキ側コイル組立体３９のコイルを励磁し、ブ
レーキ側アーマチュア４２が第２の摩擦面３９ａに吸着
すると、出力側回転軸３３の回転に制動を付与される。

【００２０】次に、図１乃至図３に基づいて本発明の第
１の実施の形態であるモータ回転軸１１と入力側回転軸
３１との連結構造の詳細について説明する。モータ回転
軸１１に形成された外周凹凸構造１２は、図１(Ａ)に示
すように、金属製の回転軸１１と一体に歯車状に形成さ
れている。また、入力側回転軸３１に形成された内周凹
凸構造２０は、図１(Ｂ)に示すように、樹脂、硬質ゴム
等の変形可能な弾性材料製の入力側回転軸３１と一体に
歯車状に形成されており、それぞれの凸部２１の先端が
周方向に２つに分岐するよう形成されている。尚、これ
らの外周凹凸構造１２と内周凹凸構造２０は、図示しな
い金型を用いて製作すればよい。

【００２１】先端が２つに分岐した凸部２１は、可撓性
を有し、先端部の周方向の幅が可変である。すなわち、
凸部２１の先端部の周方向の幅は、圧力が加えられない
自然状態では、図１(Ｂ)に示すように、噛み合わされる
外周凹凸構造１２の凹部の周方向の幅より広くなるよう
設定されている。また、連結時には、図２に示すよう
に、先端の幅を狭めつつ外周凹凸構造１２の凹部に圧入
される。

【００２２】変形の様子を図３に示す。図３(Ａ)は、図
１(Ａ)に示した連結前の自然状態での凸部２１の形状を
示し、(Ｂ)は図２に示した連結後の状態での凸部２１の
形状を示す。連結時には、凸部２１の分岐した２つの先
端部を互いに内側に変形させつつ外周凹凸構造１２の凹
部に圧入される。

【００２３】上記のように内周凹凸構造２０の凸部２１
を塑性変形させつつ外周凹凸構造１２に噛み合わせて両
回転軸１１、３１を連結することにより、連結後、凸部
２１には分岐した先端側が外側に開く方向への力が作用
するため、対応する外周凹凸構造１２の凹部に内側から
圧接して強固な噛み合い状態が保持され、接着剤を用い
なくともバックラッシュの発生を防ぐことができる。し
たがって、本実施の形態の適用例である電磁クラッチ・
ブレーキ装置を複写機等に用いて衝撃が繰り返し与えら
れた場合でも、凹凸構造は摩耗せず、モータ１０の回転
を電磁クラッチ・ブレーキ装置３０に対して正確に伝達
することができる。

【００２４】なお、第１の実施の形態では、外周、内周
の各凹凸構造が、各回転軸に対してつる巻線の歯すじを
有するはすば歯車状に形成されているが、回転軸に対し
て平行な歯すじを有する平歯車状に形成してもよい。

【００２５】第２の実施の形態：図５は、本発明の第２
の実施の形態にかかる回転軸の連結構造の連結前の状態
を示す断面図であり、同図(Ａ)は第１の回転軸であるモ
ータ回転軸、同図(Ｂ)は第２の回転軸である電磁クラッ
チ・ブレーキ装置の入力側回転軸を示す。また、図６
は、第１、第２の回転軸を連結した状態での断面図であ
る。なお、第２の実施の形態の構造は、第１の実施の形
態の構造に代えて図４のモータ、電磁クラッチ・ブレー
キ装置の連結部分に適用されるものであり、共通部分に
ついては共通の符号を用いている。

【００２６】モータ回転軸１１に形成された外周凹凸構
造１３は、図５(Ａ)に示すように、金属製の回転軸１１
の周囲に取り付けられた樹脂製又は硬質ゴム製の部材等
の変形可能な弾性材料であり、その凸部１４は、角スプ
ラインの先端にＵ字溝を形成することにより、先端が周
方向に２つに分岐するよう形成されている。また、入力
側回転軸３１に形成された内周凹凸構造２２は、図５
(Ｂ)に示すように、弾性材料製の入力側回転軸３１と一
体に形成されており、上記の角スプラインに噛み合うキ
ー溝として形成されている。第２の実施の形態において
は、外周、内周の凹凸構造は、回転軸に対して平行な歯
すじを有する。

【００２７】先端が２つに分岐した凸部１４は、前記の
ように弾性材料で形成されているから、可撓性を有し、
周方向の幅が可変である。すなわち、凸部１４の周方向
の幅は、圧力が加えられない自然状態では、図５(Ａ)に
示すように、噛み合わされる内周凹凸構造２２の凹部
(キー溝)の周方向の幅より広くなるよう設定されてい
る。また、連結時には、図６に示すように、凸部１４の
先端の幅を狭めつつ内周凹凸構造２２の凹部に圧入され
る。

【００２８】第２の実施の形態によっても、連結後、凸
部１４には分岐した先端側が外側に開く方向への力が作
用するため、対応する内周凹凸構造２２の凹部に内側か
ら圧接して強固な噛み合い状態が保持され、接着剤を用
いなくともバックラッシュの発生を防ぐことができる。
したがって、衝撃が繰り返し与えられた場合でも、凹凸
構造は摩耗せず、モータの回転を電磁クラッチ・ブレー
キ装置に対して正確に伝達することができる。

【００２９】本発明は上記の各実施の形態のものに限定
されない。例えば、弾性材料よりなる嵌入部分の構成
は、図示のものでは、蟹のはさみのような形状のものを
実施の形態の図面では示したが、その曲率や形状は、円
周方向に収縮可能な弾性を有する形状であればよく、図
示した形状のものに限定されない。さらに、各実施の形
態に示したように、凸部の先端が分岐されてない形状の
ものであっても良い。このように嵌入される外周凹凸形
状部分の先端部が分岐構造に形成されていなくとも、嵌
入される凸部の周方向の幅は、圧力が加えられない自然
状態では噛み合わされる凹部の周方向の幅より広く形成
しておくことにより、その弾性材料の性質の故に、嵌入
時に円周方向に弾性力を及ぼす変形を行うので、対応す
る内周凹凸構造の凹部に内側から圧接して強固な噛み合
い状態を保持することが可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されるから、
次に示すような優れた効果を有する。尚、この場合の以
下に述べる各請求項に記載の２つの回転軸内、外周に形
成する凹凸構造は、金型を使用することで、容易に形成
でき、かつその形成の品質は安定に保持できる。（１）請求項１に記載のように、２つの回転軸の一方に
内周凹凸構造、他方に外周凹凸構造を形成し、これらを
噛み合わせて結合すると共に、一方の凸部の先端を２つ
に分岐させて自然状態での幅を噛み合わされる凹部より
広くすることにより、連結後、凸部には分岐した先端側
が外側に開く方向への力が作用するため、対応する凹部
に内側から圧接し、接着剤を用いなくともバックラッシ
ュの発生を防ぐことができる。したがって、従来必要で
あった接着工程が不要となるために組み立て工数を減ら
すことができる上、接着のばらつきも生じないため品質
を安定させることができる。

【００３１】（２）請求項２に記載のように、外周凹凸
構造、内周凹凸構造をいずれも各回転軸に対して各凹凸
構造がつる巻線の歯すじを有するはすば歯車状に形成し
た場合には、噛み合い条件が良好になり、伝達トルクが
大きい場合にも効率よく伝達することができる。

【００３２】（３）請求項３に記載のように、外周凹凸
構造、内周凹凸構造をいずれも各回転軸に対して各凹凸
構造が平行な歯すじを有する平歯車状に形成した場合に
は、加工、組立を容易にして製造コストを抑えることが
できる。

【００３３】（４）請求項４に記載のように、内周凹凸
構造の凸部を分岐させて、外側凹凸構造の凹部に圧入す
る場合には、外側凹凸構造が形成される回転軸の加工が
容易であり、例えばこの軸をモータの回転軸とする場合
には、金属製の軸に直接加工することも可能である。

【００３４】（５）請求項５に記載のように、外周凹凸
構造を先端にＵ字溝を有する角スプラインとし、内周凹
凸構造をキー溝とする場合には、はすば歯車状に形成す
る場合よりいずれの凹凸形状も加工が容易であり、特
に、内側凹凸構造が形成される回転軸の加工が容易とな
る。

【００３５】（６）請求項６に記載のように、第１の回
転軸をモータの駆動軸とし、第２の回転軸を電磁クラッ
チ・ブレーキ装置の入力側回転軸とした場合には、モー
タの回転をバックラッシュの影響を受けることなく電磁
クラッチ・ブレーキ装置に対して正確に伝達することが
できる。従って、複写機等の事務機器用の電磁クラッチ
・ブレーキ装置の入・出力軸に適用するのに好適であ
る。

【００３６】（７）さらに、請求項７に記載のように、
前記外周凹凸構造、内周凹凸構造の少なくとも一方は、
変形可能な弾性材料により形成され、この弾性材料で形
成される凸部の先端側は分岐されず、この凸部の周方向
の幅は、圧力が加えられない自然状態では噛み合わされ
る凹部の周方向の幅より広く形成すれば、連結時には先
端部を内側に弾性変形されて前記凹部に圧入されるか
ら、請求項１〜６のものに準じた機能を発揮させること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる回転軸の連
結構造の連結前の状態を示す断面図であり、同図(Ａ)は
第１の回転軸であるモータ回転軸、同図(Ｂ)は第２の回
転軸である電磁クラッチ・ブレーキ装置の入力側回転軸
を示す。

【図２】図１に示す第１、第２の回転軸を連結した状態
での断面図である。

【図３】同図(Ａ)、(Ｂ)は図１に示す第２の回転軸に形
成された内周凹凸構造の変形状態を示す要部拡大断面図
である。

【図４】図１に示す回転軸の連結構造が適用されたモー
タと電磁クラッチ・ブレーキ装置との全体構造を示す縦
断側面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる回転軸の連
結構造の連結前の状態を示す断面図であり、同図(Ａ)は
第１の回転軸であるモータ回転軸、同図(Ｂ)は第２の回
転軸である電磁クラッチ・ブレーキ装置の入力側回転軸
を示す。

【図６】図５に示す第１、第２の回転軸を連結した状態
での断面図である。

【符号の説明】

１０：モータ１１：モータ回転軸１２、１３：外周凹凸構造１４、２１：凸部２０、２２：内周凹凸構造３０：電磁クラッチ・ブレーキ装置３１：入力側回転軸３１ｂ：ボス穴３２：電磁クラッチ機構３３：出力側回転軸３４：電磁ブレーキ機構３５：ケース３６：クラッチ側コイル組立体３９：ブレーキ側コイル組立体４０：ハブ４１：クラッチ側アーマチュア４２：ブレーキ側アーマチュア５０：板ばね

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の回転軸の外周面に、周回り方向に
歯車状の外周凹凸構造を形成し、第２の回転軸に、ボス
穴を形成すると共に、該ボス穴の内周面に内周凹凸構造
を形成し、前記外周凹凸構造を前記ボス穴に挿入するこ
とにより前記外周凹凸構造と前記内周凹凸構造とを噛み
合わせて両回転軸を連結する回転軸の連結構造におい
て、前記外周凹凸構造、内周凹凸構造の少なくとも一方は、
変形可能な弾性材料により形成され、その凸部の先端側
が周方向に２つに分岐しており、該凸部の周方向の幅
は、圧力が加えられない自然状態では噛み合わされる凹
部の周方向の幅より広く、連結時には分岐した２つの先
端部を内側に変形させつつ前記凹部に圧入されることを
特徴とする回転軸の連結構造。
【請求項２】前記外周凹凸構造、前記内周凹凸構造
は、いずれも各回転軸に対して各凹凸構造がつる巻線の
歯すじを有するはすば歯車状に形成されていることを特
徴とする請求項１に記載の回転軸の連結構造。
【請求項３】前記外周凹凸構造、前記内周凹凸構造
は、いずれも各回転軸に対して各凹凸構造が平行な歯す
じを有する平歯車状に形成されていることを特徴とする
請求項１に記載の回転軸の連結構造。
【請求項４】前記内周凹凸構造の凸部の先端は周方向
に２つに分岐して前記外周凹凸構造の凹部に圧入され、
前記外周凹凸構造の凸部の先端は分岐していないことを
特徴とする請求項２又は３に記載の回転軸の連結構造。
【請求項５】前記外周凹凸構造は、角スプラインの先
端にＵ字溝を形成して構成され、前記内周凹凸構造は、
該角スプラインに噛み合うキー溝として形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の回転軸の連結構造。
【請求項６】前記第１の回転軸はモータの駆動軸であ
り、前記第２の回転軸は電磁クラッチ・ブレーキ装置の
入力側回転軸であることを特徴とする請求項１乃至５の
いずれかに記載の回転軸の連結構造。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の回転
軸の連結構造において、前記外周凹凸構造、内周凹凸構造の少なくとも一方は、
変形可能な弾性材料により形成され、この弾性材料で形
成される凸部の先端側は分岐されず、この凸部の周方向
の幅は、圧力が加えられない自然状態では噛み合わされ
る凹部の周方向の幅より広く、連結時には先端部を内側
に弾性変形されて前記凹部に圧入されることを特徴とす
る回転軸の連結構造。