JP2003214521A - 回転伝達装置およびその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転を伝達する一対の連結主体間を転がり軸
受を介して接続した回転伝達装置において、装置の小型
化を図る。 【解決手段】 円筒形状の第１の回転軸２と、第１の回
転軸２の外周面上に固着された筒状の永久磁石５と、第
１の回転軸２上に配置された転がり軸受４と、転がり軸
受４を介して第１の回転軸２と接続される有底円筒形状
の第２の回転軸３と、第２の回転軸３の内周面上に固着
され、永久磁石５の周面に間隔をあけて対面する筒状の
半硬質磁性体６とを備える。第１の回転軸２の両端には
段差部分２ａ，２ｂが設けられており、この段差部分２
ａ，２ｂに転がり軸受４が嵌め込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、複写機
やプリンタなどの給紙装置等に用いられる回転伝達装置
およびその組立方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一対の連結主体間の連結トルクの限界を
定めて回転を伝達する回転伝達装置として、永久磁石と
半硬質磁性体との間のヒステリシストルクを用いたトル
クリミッタが知られている。このトルクリミッタの用途
としては、複写機やプリンタなどの給紙装置や、フィル
ムやワイヤなどを巻き取る巻取装置等がある。

【０００３】回転伝達装置の構造としては、一対の連結
主体である第１の回転軸と第２の回転軸がその一部にお
いて当接し、この当接部にてすべり軸受を構成している
ものが一般的である。しかしながら、このすべり軸受を
用いた回転伝達装置にあっては摩擦による発熱や磨耗の
問題があった。これらの問題点を解決すべく、特許第２
８８５６６３号公報には、第１の回転軸が第２の回転軸
と当接する部分を合成樹脂製とし、永久磁石を固着する
部分を金属製とすることによって、当接部の耐磨耗性の
向上と発熱の抑制、ならびに永久磁石の固着性の確保を
同時に実現した回転伝達装置が開示されている。

【０００４】しかしながら、上述の回転伝達装置は、回
転軸の回転速度が比較的遅い中・低速回転動作用のトル
クリミッタとして開発されたものであり、高トルク条件
下で高速回転動作をさせた場合には当接部における発熱
が装置内に蓄積し、永久磁石が熱膨張してしまうおそれ
がある。永久磁石の熱膨張が生じた場合には、永久磁石
と半硬質磁性体との間隔（クリアランス）が変動し、ト
ルク変動が生じる。当接部における発熱がさらに激しい
場合には、永久磁石と半硬質磁性体とが接触し、回転伝
達装置のみならず装着マシンまで破損することも考えら
れる。

【０００５】また、上述の回転伝達装置にあっては、そ
の当接部を合成樹脂製とするために金属製の第１の回転
軸の表面に樹脂コーティングを施したり、樹脂製のスリ
ーブを圧入したりする工程が必要になってくる。これら
の工程は非常に煩雑であり、製造コストの増大を招来し
ていた。たとえば、樹脂コーティングを行なうには、永
久磁石の接着面へのマスキング処理やコーティング剤の
焼き付け処理などの煩雑な工程が必要になる。

【０００６】一方、第１の回転軸と第２の回転軸とをす
べり軸受を用いずに構成した回転伝達装置として、たと
えば、実開昭６０−１７０３３５号公報に開示された回
転伝達装置がある。この回転伝達装置にあっては、一対
の連結主体である第１の回転軸と第２の回転軸とを転が
り軸受を用いて接続している。以下、その構造について
図を参照して詳細に説明する。

【０００７】図４は、この従来の回転伝達装置の構造を
示す軸方向半断面図である。回転伝達装置１０１は、円
筒状の第１の回転軸１０２と、この第１の回転軸１０２
の外周面上の所定位置に固着された筒状の永久磁石１０
５と、さらにこの永久磁石１０５を間に挟むように第１
の回転軸１０２の両端に取付けられた転がり軸受１０４
とを備えている。この転がり軸受１０４を介して円筒状
の第２の回転軸１０３が第１の回転軸１０２を囲むよう
に接続される。すなわち、第２の回転軸１０３の内側に
第１の回転軸１０２が内挿された状態となっている。こ
の第２の回転軸１０３の内周面上には、上記永久磁石１
０５と間隔をあけて対面するように筒状の半硬質磁性体
１０６が固着されている。さらに、第２の回転軸１０３
の外周面上には紙を送るためのセパレートコロ１０８が
取付けられている。なお、転がり軸受１０４と第２の回
転軸１０３との接続は、蓋体１０３ａ，１０３ｂによっ
て行なわれている。

【０００８】以上の構成において、給紙モータ（図示せ
ず）によって第１の回転軸１０２が回転駆動されると、
これに固着された永久磁石１０５が回転し、永久磁石１
０５と半硬質磁性体１０６との間のヒステリシストルク
によって第２の回転軸１０３が回転する。これにより、
セパレートコロ１０８が回転し、給紙動作が行なわれ
る。第２の回転軸１０３がヒステリシストルクによる回
転推進力に打ち勝つだけの負荷を受けた場合には、第２
の回転軸１０３は第１の回転軸１０２に追従せず、スリ
ップを起こす。このとき、第１の回転軸１０２と第２の
回転軸１０３とは転がり軸受１０４を介して接続されて
いるため、互いの回転が影響しあることはない。これに
より、スムーズな回転が実現され、接続部における発熱
を防止することが可能になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
回転軸と第２の回転軸とを転がり軸受を介して接続した
回転伝達装置にあっては、転がり軸受を用いることによ
る大型化が問題となっていた。通常、転がり軸受は、少
なくとも内輪と外輪、およびこれらの間に位置するボー
ルやコロなどの点動体から構成され、特に回転軸の半径
方向に大型化する傾向にある。複写機やプリンタなどに
用いられるトルクリミッタにおいては小型化の要請が強
く、装置の大型化につながる転がり軸受を実際に採用し
ている例はほとんど見当たらない。

【００１０】また、この転がり軸受を用いた回転伝達装
置にあっては、その組立方法が煩雑になることが懸念さ
れる。図５は、この転がり軸受を用いた従来の回転伝達
装置の組立方法を説明するための組立図である。転がり
軸受１０４を用いた従来の回転伝達装置１０１の組立て
にあたっては、図に示すように所定位置に永久磁石１０
５が固着された第１の回転軸１０２を半硬質磁性体１０
６が固着された第２の回転軸内１０３に差し込み、さら
に両側から転がり軸受１０４が嵌め込まれた蓋体１０３
ａ，１０３ｂを取付ける必要がある。このように転がり
軸受を備えた回転伝達装置にあっては、転がり軸受を両
側から取付ける必要があり、作業が煩雑になることが予
想される。

【００１１】したがって、本発明は、回転を伝達する一
対の連結主体間を転がり軸受を介して接続した回転伝達
装置において、装置の小型化を図るものであり、あわせ
てこの回転伝達装置の簡便な組立方法を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく回転伝達
装置は、第１の回転軸と、第１の回転軸上に配置された
筒状の永久磁石と、第１の回転軸上に配置された第１お
よび第２の転がり軸受と、第１および第２の転がり軸受
を介して第１の回転軸と回転可能に接続された第２の回
転軸と、第２の回転軸上に配置され、永久磁石の周面に
間隔をあけて対面する筒状の半硬質磁性体とを備え、永
久磁石と半硬質磁性体との間のヒステリシストルクによ
り、第１の回転軸と第２の回転軸との間で回転を伝達す
る回転伝達装置であって、第１の回転軸の両端に凹んだ
段差部分を設け、この段差部分に第１および第２の転が
り軸受を嵌め込んだことを特徴としている。

【００１３】このように、第１の回転軸の両端に他の部
分よりもその外径が小さい段差部分を設け、この段差部
分に転がり軸受を嵌め込むことにより、回転軸の半径方
向に大型化することが防止され、装置全体として小型化
が図られた回転伝達装置が実現可能となる。また、第１
の回転軸の永久磁石が取付けられる部分の外径が、転が
り軸受が取付けられる部分のそれよりも大きいため、永
久磁石の厚みを薄くすることが可能となり、製造コスト
の削減が図られる。さらには、段差部分を設けることに
より、転がり軸受の圧入の際の位置決めが行なわれるた
め、組付けの際の位置ずれの発生が未然に防止される。

【００１４】上記本発明に基づく回転伝達装置では、た
とえば、半硬質磁性体の内径が第１および第２の転がり
軸受の少なくとも一方の外径よりも大きいことが望まし
い。このように、第１の回転軸の両端の凹んだ段差部分
に嵌め込まれる転がり軸受の少なくとも一方の外径が半
硬質磁性体の内径よりも小さいことにより、予め第１の
回転軸に転がり軸受を組付けた状態にて第１の回転軸を
第２の回転軸内に挿入することが可能になる。これによ
り、従来制限されていた組立手順の自由度が増し、製造
の容易化が図られる。

【００１５】上記本発明に基づく回転伝達装置は、たと
えば、第２の回転軸はその一端が閉塞され他端が開放さ
れており、この開放端に蓋体が取付けられ、蓋体が第１
および第２の転がり軸受のいずれか一方の上に嵌め込ま
れることが望ましい。このように、第２の回転軸の一端
を有底構造とし、開放端側を蓋体を取付けることによっ
て容易に回転伝達装置を封止することが可能になる。こ
れにより、永久磁石と半硬質磁性体の対向面や転がり軸
受内部への異物の侵入が防止されるため、長期にわたり
信頼性の高い回転伝達装置を提供することが可能にな
る。また、部品点数の削減が可能となるため、製造コス
トの削減にもつながる。

【００１６】上記本発明に基づく回転伝達装置にあって
は、たとえば、永久磁石と半硬質磁性体との間隔Ｇが、
０＜Ｇ≦０．３ｍｍを満たしていることが好ましい。本
発明の回転伝達装置は、高トルク条件下で高速回転動作
させるための回転伝達装置であるため、永久磁石と半硬
質磁性体との間隔Ｇが小さく調節されている回転伝達装
置に適用することが有効である。

【００１７】本発明に基づく回転伝達装置の組立方法
は、第１の回転軸に筒状の永久磁石を取付ける工程と、
一端が閉塞され、他端が開放された第２の回転軸に、筒
状の半硬質磁性体を取付ける工程と、第１の回転軸の両
端に設けられた凹んだ段差部分に、半硬質磁性体の内径
よりも小さい外径を有する第１および第２の転がり軸受
を嵌め込む工程と、第１および第２の転がり軸受が両端
に嵌め込まれた第１の回転軸を第２の回転軸に内挿し、
第１の回転軸と第２の回転軸とを第１の転がり軸受を介
して回転可能に接続する工程と、第２回転軸の開放端を
閉塞する蓋体を第２転がり軸受上に嵌め込む工程とを備
えている。

【００１８】このように、第１の回転軸の両端に設けら
れた段差部分に転がり軸受を嵌め込んだ後にこの第１の
回転軸を第２の回転軸に内挿する組立方法を採用するこ
とにより、簡便に組立てが行なえるようになる。また、
第２の回転軸の一端を有底構造とし、他端を蓋体で封止
することによっても作業の簡便化が図られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を参照して説明する。

【００２０】図１は、本発明の実施の形態における回転
伝達装置の構造を説明するための軸方向半断面図であ
る。図に示すように、本実施の形態における回転伝達装
置１は、円筒状の第１の回転軸２と、この第１の回転軸
２の外周面上の所定位置に固着された円筒状の永久磁石
５と、第１の回転軸２の外周面上に上記永久磁石５を間
に挟むように配置された転がり軸受４と、この転がり軸
受４を介して第１の回転軸２と接続される円筒状の第２
の回転軸３と、第２の回転軸３の内周面上に永久磁石５
の周面に間隔をあけて対面するように固着された筒状の
半硬質磁性体６とを備えている。ここで第１の回転軸２
の両端には、他の部分よりも外径が小径である段差部分
２ａ，２ｂが設けられており、この凹んだ段差部分２
ａ，２ｂに転がり軸受４が嵌め込まれている。また、第
２の回転軸３は、その一端が閉塞された有底円筒形状を
なしており、開放端が蓋体３ａによって閉塞されて封止
される構造をとっている。

【００２１】以上の構造の回転伝達装置においては、第
１の回転軸の両端に設けられた他の部分の外径よりも小
径である段差部分に転がり軸受が嵌め込まれるため、回
転軸の半径方向における装置の小型化が図られる。ま
た、永久磁石が取付けられる部分の第１の回転軸の外径
を大きくすることにより永久磁石と半硬質磁性体の厚み
を低減することが可能になるため、高価な部材の使用量
が減少し、製造コストの削減が図られる。

【００２２】また、上記構成では第１の回転軸と第２の
回転軸とが転がり軸受にて接続されているため、この接
続部における熱の発生は無視できるほど小さくなり、永
久磁石が熱膨張することもなくなる。トルク値は永久磁
石と半硬質磁性体との間隔Ｇの大きさで決定されるた
め、この間隔Ｇの変動がなくなることにより、安定した
トルク値が長期にわたって得られる信頼性の高い回転伝
達装置を提供することが可能になる。さらには、接続部
における磨耗も無視できるようになるため、製品寿命の
向上も図られる。

【００２３】さらには、段差部分に転がり軸受を嵌め込
んでいるため、転がり軸受を第１の回転軸へ圧入する際
に容易に位置決めが行なわれるようになり、歩留まりの
向上が図られる。

【００２４】次に、本実施の形態における回転伝達装置
の組立方法について説明する。図２および図３は、本実
施の形態における回転伝達装置の組立方法を説明するた
めの組立図である。なお、以下において、Ｒｒは第２の
回転軸の内周面上に圧入された半硬質磁性体の内径を示
し、Ｒｂは第１の回転軸の外径を示すものとする。

【００２５】（Ｒｒ＞Ｒｂの場合）まず、図２を参照し
て、Ｒｒ＞Ｒｂの場合の組立方法について説明する。ま
ず、第１の回転軸２に永久磁石５を固着し、第２の回転
軸３に半硬質磁性体６を固着する。次に、第１の回転軸
２の両端に設けられた凹んだ段差部分２ａ，２ｂに転が
り軸受４を嵌め込んで固着する。つづいて、有底円筒形
状である第２の回転軸３に、転がり軸受４が固着された
第１の回転軸２を挿入する。このとき、転がり軸受４の
外径Ｒｂが半硬質磁性体６の内径Ｒｒよりも小径である
ため、第１の回転軸２がスムーズに第２の回転軸３へと
挿入される。最後に、第２の回転軸３の開放端を覆うよ
うに蓋体３ａを取付ける。以上により、回転伝達装置１
の組立てが完了する。

【００２６】本組立方法を用いることにより、第２の回
転軸へ第１の回転軸を挿入する前に転がり軸受を第１の
回転軸に取付けることが可能になるため、作業手順の自
由度が増し、非常に簡便に回転伝達装置を組立てること
が可能になる。また、第２の回転軸が有底円筒形状であ
るため、両側から蓋体を取付ける必要がなくなり、作業
の簡素化が図られる。

【００２７】（Ｒｒ＜Ｒｂの場合）次に、図３を参照し
て、Ｒｒ＜Ｒｂの場合の組立方法について説明する。上
述の場合と同じく、まず第１の回転軸２に永久磁石５を
固着し、第２の回転軸３に半硬質磁性体６を固着する。
本構造においては、第１の回転軸２の両端に転がり軸受
４を取付けた状態では第２の回転軸３内に第１の回転軸
２を挿入することはできない。したがって、第１の回転
軸２の片側のみに転がり軸受４を取付けた状態か、もし
くは転がり軸受４を一切取付けていない状態で第１の回
転軸２を第２の回転軸３に挿入する必要がある。その
後、両端に残りの転がり軸受４を取付け、蓋体３ａ，３
ｂを両側から取付けることによって回転伝達装置１の組
立てが完了する。

【００２８】本組立方法のように、従来の組立方法と同
様の方法にて組立てることも可能である。

【００２９】上記実施の形態においては、筒状の半硬質
磁性体として、引き抜き加工によって成形されたものを
使用することが好ましい。引き抜き加工を用いることに
より、継ぎ目のないシームレスの半硬質磁性体を得るこ
とができるため、磁力線の乱れが生じることがなく、安
定したトルク値が保たれた回転伝達装置を提供すること
が可能になる。また、このように継ぎ目のない半硬質磁
性体を用いることにより、円筒状の半硬質磁性体の真円
度においても優れたものを加工することが可能になるた
め、永久磁石と半硬質磁性体との間隔Ｇを小さく設定す
ることが可能になる。この間隔Ｇを小さく設定すること
により、回転伝達装置の小型化が可能になるのみなら
ず、高いトルク値の回転伝達装置を提供することが可能
になる。具体的には、間隔Ｇが０＜Ｇ≦０．３ｍｍを満
たすことにより、非常に高いトルク値の回転伝達装置を
提供することが可能になる。

【００３０】また、上記実施の形態においては、第１の
回転軸に永久磁石を、第２の回転軸に半硬質磁性体を固
着した場合を例示したが、第１の回転軸に半硬質磁性体
を、第２の回転軸に永久磁石を固着しても同等の効果が
得られることは言うまでもない。

【００３１】さらに、上記実施の形態においては、第１
の回転軸の両端に嵌め込まれる２つの転がり軸受を同一
の部品とした場合を例示して説明したが、特にこれに限
定されるものではない。第１の回転軸の両端に嵌め込ま
れる２つの転がり軸受を外径や内径の異なるものとして
もよい。ただし、この場合には、組立て作業の簡便化の
ために一方の転がり軸受の外径を半硬質磁性体の内径よ
りも小さくすることが望ましい。また、上記実施の形態
における転がり軸受としては、深溝玉軸受、アンギュラ
玉軸受、円筒ころ軸受など、種々の転がり軸受を適用す
ることが可能である。

【００３２】このように、今回開示した上記実施の形態
はすべての点で例示であって、制限的なものではない。
本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定さ
れ、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲
内でのすべての変更を含むものである。

【００３３】

【発明の効果】本発明により、小型でかつ長期にわたっ
て安定したトルク値の得られる信頼性の高い回転伝達装
置が実現される。また、転がり軸受を用いることによ
り、製品寿命が大幅に延びるため、装着マシンの廃棄時
に本発明による回転伝達装置を回収することによって再
利用することも可能になり、環境面においても多いに効
果がある。また、本発明により、従来よりも簡便に組立
てることが可能となるため、作業効率の向上に伴って製
造コストの削減も図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態における回転伝達装置の
構造を示す軸方向半断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態における回転伝達装置の
組立方法を説明するための組立図である。

【図３】 本発明の実施の形態における回転伝達装置の
他の組立方法を説明するための組立図である。

【図４】 従来の回転伝達装置の構造を示す軸方向半断
面図である。

【図５】 従来の回転伝達装置の組立方法を説明するた
めの組立図である。

【符号の説明】

１ 回転伝達装置、２ 第１の回転軸、２ａ，２ｂ 段
差部分、３ 第２の回転軸、３ａ，３ｂ 蓋体、４ 転
がり軸受、５ 永久磁石、６ 半硬質磁性体。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の回転軸と、前記第１の回転軸上に
   配置された筒状の永久磁石と、前記第１の回転軸上に配
   置された第１および第２の転がり軸受と、前記第１およ
   び第２の転がり軸受を介して前記第１の回転軸と回転可
   能に接続された第２の回転軸と、前記第２の回転軸上に
   配置され、前記永久磁石の周面に間隔をあけて対面する
   筒状の半硬質磁性体とを備え、前記永久磁石と前記半硬
   質磁性体との間のヒステリシストルクにより、前記第１
   の回転軸と前記第２の回転軸との間で回転を伝達する回
   転伝達装置であって、 前記第１の回転軸の両端に凹んだ段差部分を設け、この
   段差部分に前記第１および第２の転がり軸受を嵌め込ん
   だことを特徴とする、回転伝達装置。
2. 【請求項２】 前記半硬質磁性体の内径が、前記第１お
   よび第２の転がり軸受の少なくとも一方の外径よりも大
   きいことを特徴とする、請求項１に記載の回転伝達装
   置。
3. 【請求項３】 前記第２の回転軸は、その一端が閉塞さ
   れ、他端が開放されており、この開放端に蓋体が取付け
   られ、前記蓋体が前記第１および第２の転がり軸受のい
   ずれか一方の上に嵌め込まれる、請求項２に記載の回転
   伝達装置。
4. 【請求項４】 前記永久磁石と前記半硬質磁性体との間
   隔Ｇが、０＜Ｇ≦０．３ｍｍである、請求項１から３の
   いずれかに記載の回転伝達装置。
5. 【請求項５】 第１の回転軸に筒状の永久磁石を取付け
   る工程と、 一端が閉塞され、他端が開放された第２の回転軸に、筒
   状の半硬質磁性体を取付ける工程と、 前記第１の回転軸の両端に設けられた凹んだ段差部分
   に、前記半硬質磁性体の内径よりも小さい外径を有する
   第１および第２の転がり軸受を嵌め込む工程と、 前記第１および第２の転がり軸受が両端に嵌め込まれた
   前記第１の回転軸を前記第２の回転軸に内挿し、前記第
   １の回転軸と前記第２の回転軸とを前記第１の転がり軸
   受を介して回転可能に接続する工程と、 前記第２回転軸の開放端を閉塞する蓋体を前記第２転が
   り軸受上に嵌め込む工程とを備えた、回転伝達装置の組
   立方法。