JP4124633B2 - 回転伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は回転伝達装置に関し、たとえば、複写機やプリンタやファクシミリなどの給紙分離装置に用いられるトルクリミッタのような回転伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒステリシストルクを利用したトルクリミッタは、複写機やプリンタなどの給紙装置、オーディオやビデオ機器のリール台装置などに用いられている。
【０００３】
図５はそのような従来のトルクリミッタの一例を示す縦断面図である。図５において、第１の回転軸となるハウジングケース１の内周面には円筒状のヒステリシス材２が固着され、ハウジングケース１の一端側の開口部は蓋部材３によって封止されている。ヒステリシス材２の内周面に対向するように、円筒状の永久磁石４が圧入により第２の回転軸５に固着されている。第１の回転軸となるハウジングケース１に駆動力が与えられると、ヒステリシス材２と永久磁石４との間のヒステリシストルクにより、従動側の第２の回転軸５に駆動力が伝達される。
【０００４】
このようなヒステリシストルクによりトルクを伝達するトルクリミッタは信頼性に優れるが、永久磁石４の磁気特性と対向面積から発生するトルク値が決まるので、上限値に限界がある。しかも、このトルクリミッタはコストが高いのが欠点である。
【０００５】
特開平４−４６２２２号公報、実公平７−３０８２号公報、特開平４−２２４３１６号公報には、小型で高トルクヒステリシストルクリミッタの一例として、ヒステリシストルクと摩擦トルクとを併用したものが開示されており、特開平６−２３５４４７号公報には永久磁石と半硬質磁石との間隔と幅を一定以下に規定して高トルクを実現したものが開示されている。
【０００６】
また、実公平５−４３３１１号公報にはヒステリシストルクと遊星歯車とを併用したトルクリミッタが開示されており、実開平４−１１３３３８号公報にはヒステリシストルクとコロとを併用したトルクリミッタが開示されている。特開平５−１１８３４４号公報にはヒステリシストルクとボールとを併用したトルクリミッタが開示されている。
【０００７】
さらに、コイルバネの緊縛力によりトルクを発生させるトルクリミッタもまた既成の技術である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平４−４６２２２号公報（図１）
【０００９】
【特許文献２】
実公平７−３０８２号公報（図１）
【００１０】
【特許文献３】
特開平４−２２４３１６号公報（図１）
【００１１】
【特許文献４】
特開平６−２３５４４７号公報（図１）
【００１２】
【特許文献５】
実公平５−４３３１１号公報（図１）
【００１３】
【特許文献６】
実開平４−１１３３３８号公報（図１）
【００１４】
【特許文献７】
特開平５−１１８３４４号公報（図１）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種のトルクリミッタはその構造上、バネ定数や寸法精度にバラツキが生じ易いため、トルクのばらつきが大きく信頼性に乏しい欠点を有している。そこで、信頼性に富み小型・高トルクで安価なトルクリミッタが望まれているが、トルクリミッタの形状と寸法が限定された場合に、ヒステリシストルクのみでは、発生するトルク値の上限に限界があり高価でもある。
【００１６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、信頼性に優れかつ小型・高トルクで安価なトルクリミッタを提供することである
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、第１の回転軸に固着される円筒状の磁性板と、第２の回転軸に固着され、その外周面が円筒状の磁性板の内周面に対向する円筒状の永久磁石とを備え、磁性板と永久磁石との間で生じるヒステリシストルクにより、第１および第２の回転軸のいずれか一方の回転力を他方に伝達する回転伝達装置において、第１の回転軸と第２の回転軸との間に、弾性力によって圧接トルクを発生する弾性部材を設けたことを特徴とする。
【００１８】
このように回転伝達装置を構成することにより、磁性板と永久磁石との間で生じるヒステリシストルクに加えて、弾性部材を介在させて圧接トルクを付加することができるので、信頼性に優れかつ小型・高トルクで安価なトルクリミッタを実現できる。
【００１９】
請求項２に係る発明では、第１の回転軸は径方向内方に延びる内フランジ部を有し、第２の回転軸は径方向外方に延びる外フランジ部を有し、弾性部材を内フランジ部と外フランジ部との間に設けたことを特徴とする。
【００２０】
これにより、内フランジ部と外フランジ部との間に軸方向に弾性力を付与して圧接トルクを発生できる。
【００２１】
請求項３に係る発明では、弾性部材は軸方向に向く弾性力を発生するバネであることを特徴とする。
【００２２】
このようなバネを用いてバネ定数を選ぶことによりトルク値を任意に設定できる。
【００２３】
請求項４に係る発明は、内フランジ部とバネと外フランジ部とのそれぞれの間にはワッシャが装着されることを特徴とする
このように、ワッシャによりバネからの弾性力を円滑に伝達できる。
【００２４】
請求項５に係る発明では、第１の回転軸はその内周面に磁性板が固着された円筒状のハウジング部材と、ハウジング部材の一方端側を封止する蓋部材とを含み、内フランジ部は蓋部材であることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態におけるトルクリミッタの縦断面図であり、図２は同じく分解図である。
【００２６】
図１において、第１の回転軸となるハウジングケース１と蓋部材３は、合成樹脂材料で形成されており、たとえば熱可塑性・結晶性樹脂として結晶化度が３８％以上の樹脂が用いられ、必要に応じてチタン酸カリウムウィスカーやリン片状ヘキサアルミネート・繊維状ケイ酸カルシウム・グラファイト・などの充填材が５〜３０Ｗｔ％混入される。具体的には、ポリフェニレンスフィド樹脂（ＰＰＳ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）などが挙げられる。
【００２７】
ハウジングケース１の内周面には、円筒状ヒステリシス材（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁性材料）２が固着されている。この円筒状ヒステリシス材２はシームレスパイプ状またはカール状に形成されている。
【００２８】
第２の回転軸５は、高速・高トルクで高荷重と発熱を伴う場合は、アルミニウム合金，ステンレス合金，銅合金などの熱伝導率の小さい金属が適しており、低速・低トルクで発熱が伴わない場合はポリアセタール樹脂・ポリオレフィン樹脂・ポリカーボネート樹脂などの摺動剤や充填剤入りが使用できる。
【００２９】
第１の回転軸であるハウジングケース１との摺動部となる第２の回転軸５の摩擦面５１，５２には、自己潤滑性に優れた固体潤滑剤をバインダーに分散させて電着塗装またはスプレー塗装にて８μｍ〜２５μｍの塗膜が形成される。固体潤滑剤としては二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）単独のもの，二硫化モリブデンとグラファイトとを混合したもの，二硫化モリブデンとフッ素樹脂とを混合したもの，二硫化モリブデンとフッ素樹脂とグラファイトとを混合したもの，二硫化タングステン（ＷＳ２），フッ化黒鉛などが摺動性に信頼性がある。固体潤滑剤の塗膜形成より安価にするため、摺動剤を混入させた樹脂スリーブ形成品を第２の回転軸５の摺動部分に圧入固着させる方法も有効である。
【００３０】
第２の回転軸５の外周面には、ヒステリシス材２に対向する位置に外周面が多極着磁された円筒状の永久磁石４が接着固定される。永久磁石４はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石を圧縮成形または射出成形後、加熱硬化され防錆のために表面に樹脂コーティングが施される。
【００３１】
第２の回転軸５の外周面には径方向外方に延びる外フランジ部５３が形成されており、この外フランジ部５３には永久磁石４の一方端面が当接する。なお、蓋部材３は径方向内方に延びる内フランジ部を構成する。圧接トルクを発生させるために外フランジ部５３と内フランジ部としての蓋部材３との間にワッシャ６，７とコイルバネ８とワッシャ９とが装着されている。ワッシャ６，７，９はステンレス製合金または超高分子ポリエチレン製・ポリアミド系の樹脂製・不飽和ポリエステル樹脂製・フッ素樹脂系で円盤状に形成されている。バネ部材としてのコイルバネ８は圧接トルクを付加するための設定トルク値に応じたバネ定数を有しており、ワッシャ７，９の間に設けられている。
【００３２】
このように構成されたトルクリミッタは、次に説明するように組み立てられる。すなわち、図２に示すように第２の回転軸５における軸外周面の摺動面に予め固体潤滑材の塗膜を形成した上、円筒状の永久磁石４を接着固定してマグネットロータ１０が用意される。ハウジングケース１には円筒状のヒステリシス材２が圧入固定されて第１の回転軸とされる。このハウジングケース１内にマグネットロータ１０が装着される。
【００３３】
次いで、マグネットロータ１０の外フランジ部５３に当接するようにワッシャ６が装着され、さらにワッシャ７，コイルバネ８，ワッシャ９が順次マグネットロータ１０に装着される。ワッシャ６と７との間には焼き付きと磨耗防止のために摺動グリスが塗布され、ハウジングケース１と回転軸５との摺動部分である摩擦面５１，５２にも焼き付きと磨耗防止のために摺動グリスが必要最小限に塗布される。そして、蓋部材３がハウジングケース１に固定されることにより、ワッシャ６，７と、コイルバネ８と、ワッシャ９とが固定される。
【００３４】
上述のごとく構成されたトルクリミッタにおいては、ワッシャ６と７との間に摺動グリスが塗布されていることにより、ワッシャ６は第２の回転軸５とともに回転するが、ワッシャ７とコイルバネ８とワッシャ９はハウジングケース１とともに回転する。その結果、ヒステリシス材２と永久磁石４との間で生じるヒステリシストルクに加えて、ワッシャ６と７との間でコイルバネ８の圧接応力による摩擦トルクが発生するので、高トルク値を得ることができる。設定トルク値は永久磁石４の着磁電圧とコイルバネ８のバネ定数とを変えることにより容易に設定できる。
【００３５】
なお、上述の実施形態では弾性部材としてコイルバネ８を用いるようにしたが、これに限ることなく、コイルドウエーブスプリングバネを用いてもよい。
【００３６】
図３はこの発明の他の実施形態におけるトルクリミッタの縦断面図であり、図５は同じく分解図である。この実施形態は、図１および図２に示した実施形態におけるコイルバネ９に代えて湾曲形皿バネ１１をワッシャ６と９との間に装着したものである。ワッシャ６と湾曲形バネ１１およびワッシャ９湾曲形バネ１１との間にはそれぞれ摺動グリスが塗布される。この実施形態においてもヒステリシス材２と永久磁石４との間で生じるヒステリシストルクに加えて、ワッシャ６と９との間で湾曲形皿バネ１１の圧接応力による摩擦トルクが発生するので、高トルク値を得ることができる。設定トルク値は永久磁石４の着磁電圧と湾曲形皿バネ１１のバネ定数を変えることにより容易に設定できる。
【００３７】
図面を参照してこの発明の一実施形態を説明したが、本発明は、図示した実施形態に限定されるものではない。本発明と同一の範囲内において、または均等の範囲内において、図示した実施形態に対して種々の変更を加えることが可能である。たとえば、弾性部材としてバネに限定されるものではなく、ゴム部材や弾性を有する流体などを用いることも可能である。また、弾性力は軸方向に圧接トルクを発生するのみならず、径方向に圧接トルクを発生するものであってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、第１の回転軸に固着される円筒状の磁性板と、第２の回転軸に固着され、その外周面が円筒状の内周面に対向する円筒状の永久磁石とを備えた回転伝達装置において、磁性板と永久磁石との間で生じるヒステリシストルクに加えて、第１の回転軸と第２の回転軸との間に弾性部材を設けて圧接トルクを付加するようにしたので、信頼性に優れかつ小型・高トルクで安価なトルクリミッタを実現できる。
【００３９】
しかも、耐久性などの信頼性を損なうことなく、同形状寸法のヒステリシストルクのみのトルクリミッタと比較してトルク値を３０％上昇でき、また部品点数は増えるが高価な磁石の体積が減少するため、コストは２０％減少させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態におけるトルクリミッタの縦断面図である。
【図２】 この発明の一実施形態におけるトルクリミッタの分解図である。
【図３】 この発明の他の実施形態におけるトルクリミッタの縦断面図である。
【図４】 この発明の他の実施形態におけるトルクリミッタの分解図である。
【図５】 従来のトルクリミッタの一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ハウジングケース、２ ヒステリシス材、３ 蓋部材、４ 永久磁石、５第２の回転軸、６，７，９ ワッシャ、８ コイルバネ、１０ マグネットロータ、１１ 湾曲形皿バネ、５１，５２ 摩擦面、５３ 外フランジ部。

Claims (3)

1. 第１の回転軸に固着される円筒状の磁性板と、第２の回転軸に固着され、その外周面が前記円筒状の磁性板の内周面に対向する円筒状の永久磁石とを備え、前記磁性板と前記永久磁石との間で生じるヒステリシストルクにより、前記第１および第２の回転軸のいずれか一方の回転力を他方に伝達する回転伝達装置において、
   前記第１の回転軸は、径方向内方に延びる内フランジ部を有し、
   前記第２の回転軸は、径方向外方に延び、その一方側が軸方向に所定の間隔を隔てて前記内フランジ部に対向する外フランジ部を有し、
   前記内フランジ部と前記外フランジ部の一方側との間に、軸方向に作用する弾性力によって前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間に圧接トルクを発生するバネを設け、
   前記外フランジ部の軸方向の他方側に前記永久磁石を配置したことを特徴とする、回転伝達装置。
2. さらに、前記内フランジ部と前記バネと前記外フランジ部とのそれぞれの間にはワッシャが装着されることを特徴とする、請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記第１の回転軸は、
   その内周面に前記磁性板が固着された円筒状のハウジング部材と、
   前記ハウジング部材の一方端側を封止する蓋部材とを含み、
   前記内フランジ部は前記蓋部材であることを特徴とする、請求項１または２に記載の回転伝達装置。

Images