JP3699675B2 - 電磁連結装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁力の利用により回転力を間欠的に伝達する電磁連結装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、複写機やファクシミリの給紙機構は、紙送りローラを所定の回転位置から所定角度（例えば一回転）だけ回転させることにより、１枚の記録紙を装置内部に搬送している。そして、この給紙機構における紙送りローラ軸の駆動装置として、電磁石への通電の制御によって、クラッチの接続動作と遮断動作とを行う電磁連結装置が適用されている。
【０００３】
図９は従来の電磁連結装置の一例を示す破断側面図であり、図において１は一端側外面に止め突起１ａを有するとともに、一端側内面に係合突起１ｂを有した中空の第１軸、２は一端側外面に止め突起２ａを有するとともに、他端側が第１軸１内に圧入状態で差し込まれ、第１軸１の軸方向に連結されている中空の第２軸、３は一体的に回転する第１軸１および第２軸２から構成される被駆動軸である。
【０００４】
４は第１軸１の内端側（第２軸２側）の外周面上に配置されたキー部（図示せず）により、第１軸１の軸方向に移動可能に、かつ、この第１軸１と一体的に回転可能に取り付けられたロータである。このロータ４は、第１軸１に取り付けられた第１軸１の軸心に垂直な厚肉の側壁部４ａと、この側壁部４ａの上端から第１軸１の外端側に向かって第１軸１の外周を覆うように形成された第１軸１の軸心に水平な筒状部４ｂとから構成されている。さらに、このロータ４の側壁部４ａには複数の窓４ｃが形成され、磁束Φのうちロータ４の内径側から外径側へ側壁部４ａを通る分を減少させて、側壁部４ａの磁気抵抗を大きくしている。５は第１軸１の外周面上に遊嵌されて、この第１軸１に対して回動自在および軸方向移動自在に取り付けられた電磁力発生用の励磁装置である。この励磁装置５は、ボビン５ａと、このボビン５ａに巻回された励磁コイル５ｂとから構成されており、ロータ４の筒状部４ｂ内に側壁部４ａと接するように配置されている。
【０００５】
６は励磁コイル５ｂの外周面を覆うように励磁装置５に取り付けられた絶縁カバーであり、この絶縁カバー６の一部には、ロータ４の筒状部４ｂを支持するメタル部６ａが形成されている。７は第１軸１の外端部側の外周面上に遊嵌されて、この第１軸１に対して回動自在および軸方向移動自在に取り付けられた磁気回路形成用のヨークであり、このヨーク７の上部には、このヨーク７が被駆動軸３と共回りするのを防止するために、外部の固定部（図示せず）に接続されるホルダー部７ａが形成されている。なお、励磁装置５や絶縁カバー６は、ボビン５ａの凸部５ｃが絶縁カバー６を挿通してヨーク７に取り付けられているため、ヨーク７と同様に被駆動軸３との共回りが防止されている。
【０００６】
８は第２軸２の外周面上に遊嵌されて、この第２軸２に対して回動自在および軸方向移動自在に取り付けられた回転駆動部材である。この回転駆動部材８は、ハブ部８ａとこのハブ部８ａの外周面に形成されたギア部８ｂとから構成され、ギア部８ｂを介して駆動軸（図示せず）からの駆動力により回転される。９は回転駆動部材８のハブ部８ａのロータ４側の段部８ｃに取り付けられた円板状の板バネ、１０はロータ４の窓４ｃに対向するように板バネ９に取り付けられたアマチュアである。このアマチュア１０は、回転駆動部材８がロータ４の側面に当接した場合、このロータ４の側面と隙間Ｇ１を有するように位置決めされている。Ｇ２はロータ４、励磁装置５、ヨーク７および回転駆動部材８が被駆動軸３の止め突起１ａ，２ａ間に有する軸方向の隙間（スラスト隙間）であり、この隙間Ｇ２により、被駆動軸３の止め突起１ａ，２ａと、ヨーク７や回転駆動部材８とは、擦れ合うことなく摺動できるようになっている。
【０００７】
ここで、磁気回路を形成するために、被駆動軸３およびヨーク７は、磁性材、例えば鉄系の焼結合金から構成され、ロータ４およびアマチュア１０は、磁性材、例えば鉄板から構成されている。
【０００８】
つぎに、この従来の電磁連結装置の動作について説明する。回転駆動部材８にギア部８ｂを介して駆動軸より回転力が伝えられると、この回転駆動部材８はアマチュア１０とともに被駆動軸３の第２軸２周りを回転する。つづいて、励磁装置５の励磁コイル５ｂに電流を流し、励磁コイル５ｂが励磁されると、第１軸１、ロータ４の側壁部４ａ、アマチュア１０、ロータ４の筒状部４ｂおよびヨーク７を通るように磁束Φが生じ磁気回路が形成される。このため、アマチュア１０は、板バネ９の弾発力に抗して、電磁力によりロータ４の側壁部４ａに吸着される。
【０００９】
したがって、回転駆動部材８の回転力は、板バネ９、アマチュア１０、ロータ４を介して第１軸１に伝えられ、被駆動軸３が回転されるとともに、この被駆動軸３に係合突起１ｂを介して取り付けられた出力軸（図示せず）が回転される。また、励磁装置５への通電が停止されると、電磁力が無くなり、アマチュア１０は板バネ９の復元力によってロータ４から引き離され、回転駆動部材８の回転力は被駆動軸３側に伝達されなくなる。
【００１０】
つぎに、この従来の電磁連結装置の組み立て手順について説明する。まず、ヨーク７と励磁装置５等を第１軸１の内端側から挿入して第１軸１周りに取り付けた後、ロータ４をキー部にて係合させて第１軸１周りに取り付ける。また、アマチュア１０が取り付けられた回転駆動部材８を第２軸２の他端側から挿入して第２軸２周りに取り付ける。つづいて、回転駆動部材８が取り付けられた第２軸２を、ロータ４、励磁装置５およびヨーク７が取り付けられた第１軸１内に圧入し、この第２軸２を第１軸１に連結固定すれば、この電磁連結装置の組み立ては完了する。この場合、第２軸２は、所定の隙間Ｇ２が形成されるように第１軸１に圧入されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の電磁連結装置では、隙間Ｇ２を所定の値に確保するために、組み立て時に、圧入作業を繰り返しつつ第１軸１に対する第２軸２の圧入量を調整しなけらばならず、その分、圧入作業が煩雑になって、装置の組立作業性が低下するという課題があった。
また、充分な磁気回路を形成するために、ロータ４の側壁部４ａと被駆動軸３との接触面積を大きくとる必要があり、このため、ロータ４の側壁部４ａの肉厚が厚くなって、その分、ロータ４の加工性が低下するとともに材料費が高くなるという課題もあった。
【００１２】
また、ロータ４が被駆動軸３に軸方向および径方向に遊嵌されているので、ロータ４の倒れによる筒状部４ｂとヨーク７との干渉を防止するため、絶縁カバー６に、高い寸法精度が要求されるメタル部６ａを設ける必要があり、その分、コストが高くなるという課題もあった。そして、ロータ４の回転時に、ロータ４の筒状部４ｂがメタル部６ａに摺動しつつ回転することになり、ヨーク７等の共回りトルクが増大してしまい、連結装置としての応答性および寿命を低下させてしまうという問題もある。
【００１３】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、部品の加工性および装置の組立作業性を向上させることができるとともに、コストの低減を図ることができる電磁連結装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、磁気回路の一部を形成する被駆動軸に回転力伝達部材を一体回転可能に取り付けるとともに、この被駆動軸の回転力伝達部材の両側に、励磁装置と回転駆動部材とをそれぞれ回転自在に取り付け、励磁装置による電磁力により、回転駆動部材を回転力伝達部材側に吸着させて、この回転駆動部材の回転力を被駆動軸側に伝達する電磁連結装置において、被駆動軸を、圧入によって軸方向に連結固定される第１の軸と第２の軸とから構成し、かつ、回転力伝達部材を、この第１の軸と第２の軸とで挟み付けて、この被駆動軸の軸方向に位置決めするようにしたものである。
【００１５】
【作用】
この発明では、例えば第１の軸周りに励磁装置と回転駆動部材とを組み付けるとともに、第２の軸周りに回転駆動部材を組み付けた状態で、第１の軸と第２の軸とを圧入によって軸方向に連結すれば、電磁連結装置の組立ては完了する。この場合、圧入にあたり、例えば、第１の軸の軸端と第２の軸の段部等を介して、回転駆動部材を挟み付けるようにして位置決めできるので、第１の軸と第２の軸との圧入長さを一定値に定めることができる。また、第１の軸と第２の軸とで回転駆動部材を挟み付けることにより、この回転駆動部材と被駆動軸との接触面積を大きくすることができ、その分、充分に磁路を確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電磁連結装置を示す破断側面図であり、図において図９で示した従来の電磁連結装置と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１７】
図において、２０は一端側外面に止め突起２０ａを有するとともに、一端側内面に係合突起２０ｂを有した第１の軸としての中空の第１軸であり、この第１軸２０は、その止め突起２０ａの内面から第１軸２０の内端までの長さが、励磁装置５、絶縁カバー６およびヨーク７の第１軸２０の軸方向組み立て長さより隙間Ｇ３分だけ長く形成されている。２１は一端側外面に止め突起２１ａを有するとともに、他端側の小径部２１ｂが第１軸２０内に圧入状態で差し込まれ、第１軸２０の軸方向に連結されている第２の軸としての中空の第２軸であり、この第２軸２１は、その止め突起２１ａの内面から小径部２１ｂが始まる側端面２１ｃまでの長さが、回転駆動部材８の第２軸２１の軸方向長さより隙間Ｇ４分だけ長く形成されている。なお、隙間Ｇ３、Ｇ４がスラスト隙間である。
【００１８】
２２は第１軸２０と第２軸２１とにより挟着されて支持され、この第１軸２０および第２軸２１と一体的に回転可能なロータである。このロータ２２は、第１軸２０の端面２０ｃと第２軸２１の側端面２１ｃとにより加圧される垂直な側壁部２２ａと、側壁部２２ａの上端から第１軸２０の外端側に向かって第１軸２０の外方を覆うように形成された水平な筒状部２２ｂとから構成されており、その側壁部２２ａに磁気遮断用の複数の窓２２ｃが形成されている。２３は励磁装置５の励磁コイル５ｂの外周部を覆う絶縁カバーであり、この絶縁カバー２３には、従来装置に用いられる絶縁カバー６と異なり、メタル部６ａが形成されていない。
【００１９】
なお、第１軸２０と第２軸２１とで被駆動軸３が構成されており、ロータ２２は、その側壁部２２ａが第１軸２０と第２軸２１とに挟みつけられ、それらの圧入による軸方向荷重により軸方向および周方向の動きを規制されて被駆動軸３に固定されている。そして、第１軸２０の外周面上には、この第１軸２０に対して回動自在および軸方向移動自在な状態で、励磁装置５、絶縁カバー６およびヨーク７が取り付けられている。また、第２軸２１の外周面上には、この第２軸２１に対して回動自在および軸方向移動自在な状態で、回転駆動部材８が取り付けられている。さらに、磁気回路を形成するために、第１軸２０、第２軸２１は、磁性材、例えば鉄系の焼結合金から構成され、ロータ２２は、磁性材、例えば鉄板から構成されている。
【００２０】
つぎに、この電磁連結装置の動作について説明する。回転駆動部材８は、ギア部８ｂを介して駆動軸から回転力が伝えられると、アマチュア１０とともに被駆動軸３の第２軸２１回りを回転する。つづいて、励磁装置５が励磁され、第１軸２０および第２軸２１、ロータ２２の側壁部２２ａ、アマチュア１０、ロータ２２の筒状部２２ｂ、およびヨーク７を通るように磁束Φが生じ、磁気回路が形成されると、アマチュア１０は板バネ９の弾発力に抗して、電磁力によりロータ２２の側壁部２２ａに吸着される。このため、回転駆動部材８の回転力は、アマチュア１０、ロータ２２を介して第１軸２０に伝えられ、被駆動軸３が回転される。したがって、係合突起２０ｂを介して被駆動軸３に取り付けられた出力軸（図示せず）は、被駆動軸３とともに回転される。また、励磁装置５が非励磁とされれば、電磁力が無くなるため、アマチュア１０は板バネ９の復元力により、ロータ２２から引き離され、回転駆動部材８の回転力は被駆動軸３側に伝達されなくなる。
【００２１】
このように、この実施の形態１によれば、ロータ２２の側壁部２２ａが、下部を第１軸２０と第２軸２１とで挟み付けられた状態でこの被駆動軸３にしっかり固定されているため、ロータ２２が倒れてその筒状部２２ｂがヨーク７側に接触することはない。したがって、絶縁カバー２３にロータ２２支持用のメタル部を形成する必要がなく、絶縁カバー２３の構造の簡単化が図れて、装置の低コスト化を図ることができる。また、このことにより、ヨーク７の共回りトルクが減少し、応答性および寿命を向上させることができる。さらに、ロータ２２の側壁部２２ａの下部が第１軸２０と第２軸２１とにより挟み付けられて、ロータ２２と被駆動軸３との接触面積が充分に大きくなっているため、ロータ２２と被駆動軸３との間に充分な磁路が形成される。したがって、ロータ２２の側壁部２２ａの肉厚を薄くしても不都合は生じず、肉厚を薄くすることにより順送プレス加工が可能となり、生産性を高めることができるとともに、材料費が削減されて、低コスト化を図ることができる。
【００２２】
また、第１軸２０および第２軸２１は、部品の寸法公差を考慮してそれぞれの軸方向長さを所定値に定めて作製されているので、第１軸２０と第２軸２１とをロータ２２の側壁部２２ａに突き当てるまで互いに圧入することにより、隙間Ｇ３，Ｇ４を確実に確保することができる。そこで、組立時に圧入作業を繰り返しつつ圧入量を調整するスラスト隙間の調整作業が不要となり、組立作業性を向上させることができるとともに、組立時間の短縮化を図ることができる。
【００２３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、第２軸２１に小径部２１ｂを形成し、この小径部２１ｂを第１軸２０内に圧入して、この第１軸２０の端面２０ｃと第２軸２１の側端面２１ｃとでロータ２２の側壁部２２ａを挟みつけるものとしているが、この実施の形態２では、図２に示すように、第１軸２０に小径部２０ｄを形成し、この小径部２０ｄを第２軸２１内に圧入して、この第１軸２０の側端面２０ｅと第２軸２１の側端面２１ｄとで、ロータ２２の側壁部２２ａを挟みつけるものとし、同様の効果を奏する。
【００２４】
なお、上記実施の形態１、２では、ロータ２２の側壁部２２ａを第１軸２０と第２軸２１との圧入による軸方向荷重により強く加圧して、軸方向および周方向の動きを規制するものとしているが、第１軸２０と第２軸２１とによる側壁部２２ａへの加圧を強くせず、第１軸２０と第２軸２１とで側壁部２２ａを挟持することでロータ２２の軸方向の動きを規制し、被駆動軸３の外周にキー部を配置し、該キー部にてロータ２２の周方向の動きを規制するようにしてもよい。
【００２５】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る電磁連結装置を示す破断側面図、図４はこの発明の実施の形態３に係る電磁連結装置における第１軸を示す正面図、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図、図６はこの発明の実施の形態３に係る電磁連結装置におけるロータを示す正面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。図において、２４は第１軸２０の端面２０ｃ側に形成された凹部、２５はロータ２２の側壁部２２ａの内周端に、第１軸２０の軸方向に向かって延設された凸部である。このロータ２２の凸部２５は、第１軸２０の凹部２４に嵌合し、ロータ２２の回転力を被駆動軸３側に伝えるものである。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００２６】
この実施の形態３によれば、第１軸２０とロータ２２とに、凹部２４と凸部２５とをそれぞれ設け、ロータ２２の側壁部２２ａを第１軸２０の端面２０ｃと第２軸２１の側端面２１ｃとで加圧するだけでなく、第１軸２０の凹部２４とロータ２２の凸部２５とを互いに係合させているため、ロータ２２の回転をすべりなく確実に被駆動軸３に伝えることができる。もちろん、この実施の形態３においても、基本的構成は上記実施の形態１の場合と同一であるため、上記実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
【００２７】
ここで、ロータ２２の側壁部２２ａに対する第１軸２０と第２軸２１との加圧力を無くするようにしても、凹部２４と凸部２５との係合によりロータ２２の回転が被駆動軸３に確実に伝達される。また、第２軸２１に凹部を設け、この凹部にロータ２２の凸部２５を係合させるようにしてもよい。さらには、ロータ２２側と、第１軸２０または第２軸２１側との凸部と凹部とを逆にしてもよい。
【００２８】
実施の形態４．
この実施の形態４では、図８に示すように、第２軸２１を外周部材２１Ａと内周部材２１Ｂの２部材から構成し、第２軸２１の内周部材２１Ｂに、この外周部材２１Ａと第１軸２０とを圧入して、被駆動軸３を構成するものとしている。なお、他の構成は、上記実施の形態３と同様に構成されている。
この実施の形態４によれば、第２軸２１の内周部材２１Ｂに、この外周部材２１Ａと第１軸２０とをロータ２２の側壁部２２ａに突き当たるまで互いに圧入することにより、外周部材２１Ａと第１軸２０とで挟みつけて軸方向の動きを規制し、かつ、凹部２４と凸部２５とを係合させて周方向の動きを規制して、ロータ２２を被駆動軸３に取り付けることができる。そこで、上記実施の形態３と同様の効果を奏する。
【００２９】
なお、上記実施の形態１において、第２軸２１を外周部材と内周部材とで構成し、第２軸２１の内周部材に、この外周部材と第１軸２０とを圧入して、被駆動軸３を構成しても、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。また、上記実施の形態２において、第１軸２０を外周部材と内周部材とで構成し、第１軸２０の内周部材に、外周部材と第２軸２１とを圧入して、被駆動軸３を構成しても、上記実施の形態２と同様の効果を奏する。
【００３０】
【発明の効果】
この発明によれば、磁気回路の一部を形成する被駆動軸に回転力伝達部材を一体回転可能に取り付けるとともに、この被駆動軸の回転力伝達部材の両側に、励磁装置と回転駆動部材とをそれぞれ回転自在に取り付け、励磁装置による電磁力により、回転駆動部材を回転力伝達部材側に吸着させて、この回転駆動部材の回転力を被駆動軸側に伝達する電磁連結装置において、被駆動軸を、圧入によって軸方向に連結固定される第１の軸と第２の軸とから構成し、かつ、回転力伝達部材を、この第１の軸と第２の軸とで挟み付けて、この被駆動軸の軸方向に位置決めするようにしている。そこで、回転力伝達部材の倒れ防止部材が不要となり、部品が簡略化されるとともに、回転力伝達部材の共回りトルクが低減され、低コスト化および長寿命化を図ることができる。また、回転力伝達部材と被駆動軸との接触面積が大きくなり、回転力伝達部材の薄肉化が可能となり、加工が容易となって生産性が高められ、この点においても、低コスト化を図ることができる。さらに、組立時にスラスト隙間の調整作業が不要となり、組立作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る電磁連結装置を示す破断側面図である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係る電磁連結装置を示す破断側面図である。
【図３】 この発明の実施の形態３に係る電磁連結装置を示す破断側面図である。
【図４】 この発明の実施の形態３に係る電磁連結装置の第１軸を示す正面図である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態３に係る電磁連結装置のロータを示す正面図である。
【図７】 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態４に係る電磁連結装置を示す破断側面図である。
【図９】 従来の電磁連結装置を示す破断側面図である。
【符号の説明】
３ 被駆動軸、５ 励磁装置、８ 回転駆動部材、２０ 第１軸（第１の軸）、２１ 第２軸（第２の軸）、２２ ロータ（回転力伝達部材）、 ２４ 凹部、２５ 凸部。

Claims (1)

1. 磁気回路の一部を形成する被駆動軸に回転力伝達部材を一体回転可能に取り付けるとともに、この被駆動軸の前記回転力伝達部材の両側に、励磁装置と回転駆動部材とをそれぞれ回転自在に取り付け、前記励磁装置による電磁力により、前記回転駆動部材を前記回転力伝達部材側に吸着させて、この回転駆動部材の回転力を前記被駆動軸側に伝達する電磁連結装置において、
   前記被駆動軸を、圧入によって軸方向に連結固定される第１の軸と第２の軸とから構成し、かつ、前記回転力伝達部材を、この第１の軸と第２の軸とで挟み付けて、この被駆動軸の軸方向に位置決めするようにしたことを特徴とする電磁連結装置。

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