JP4477328B2 - トルクリミッタ - Google Patents

Description

この発明は、永久磁石とヒステリシス材との間に生じるヒステリシストルクによってトルクを伝達するトルクリミッタに関するものである。

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、プリンタ、ファクシミリ等の給紙分離装置や、オーディオ・ビデオ機器のリール台駆動装置などに用いられている。

図１は、特開平６−２３５４４７号公報（特許文献１）に開示されたトルクリミッタを示している。トルクリミッタ３は、給紙用摩擦ローラ１に適用されている。

トルクリミッタ３は、円筒状外周部７を有する第１回転体８と、円筒状内周部を有する第２回転体１０とを備える。第２回転体１０は、有底円筒状の本体部１０ａと、蓋体１０ｂとからなる。このトルクリミッタ３は、第２回転体１０の本体部１０ａ中に第１回転体８を挿入し、次いで蓋体１０ｂを取付ける手順で組み立てられている。

第１回転体８は金属製のシャフト１１を通して図示しない駆動機構と連結しており、また第２回転体１０は底部でゴムローラ１と嵌合している。第１回転体８と第２回転体１０とは同軸上に設置されており、摺動部１２ａ，１２ｂでの当接によって半径方向および軸方向の位置決めがなされていて、かつ互いに回転可能となっている。

第１回転体８の円筒状外周部７には、円筒状の永久磁石１３が接着剤により固着されている。また、第２回転体１０の円筒状内周部９には、円筒状の半硬質磁性体（ヒステリシス材）５ａが圧入によって固着されている。円筒状永久磁石１３と円筒状半硬質磁性体５ａとの間に所定の間隙Ｇがあり、両者の間に生じるヒステリシストルクによって上記の両回転体間でトルクを伝達する。
特開平６−２３５４４７号公報（図１）

特開平６−２３５４４７号公報に開示されたトルクリミッタにおいては、第１回転体８の軸方向への位置ずれを防止するために、摺動部１２ａ，１２ｂにおけるあたり止めによって第１回転体８の上下の動きを規制している。

スムーズな回転運動を実現するためには、円筒状半硬質磁性体５ａの中心軸線と、上方の摺動部１２ａの中心軸線と、下方の摺動部１２ｂの中心軸線とを完全に一致させるべきである。しかしながら、実際の製品では製造上のやむを得ない各部の寸法誤差により、上記の３箇所間で互いに多少の芯ずれが生じている。

このような芯ずれが生じているため、第１回転体８は、動作中、上方の摺動部１２ａの中心軸線を半硬質磁性体５ａの中心軸線に合わせようとしたり、下方の摺動部１２ｂの中心軸線を半硬質磁性体５ａの中心軸線にあわせようとする。そのため、第１回転体８は横揺れをしながら回転するので、上下の摺動部１２ａ，１２ｂのあたり止め部分に間歇的に接触し、コトコト音を発生する。

具体的には、スリップ時（第１回転体８が固定され第２回転体１０が回転する状態、または第２回転体１０が固定され第１回転体８が回転する状態）、半硬質磁性体５ａおよび永久磁石１３間での吸引力により第２回転体１０の軸受１０ｃと第１回転体８の軸８ａとが接触して回転周期毎にコギング（コトコト音）が発生し、ジャム（紙詰まり）や重送の原因となっている。

この発明の目的は、コギング（コトコト音）が発生しない信頼性の高いトルクリミッタを提供することである。

この発明に従ったトルクリミッタは、円筒状外周部を有する第１回転体と、円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有していて、第１回転体と同軸上で互いに対して回転可能に設けられた第２回転体と、円筒状外周部および円筒状内周部のうちの一方に固着された円筒状永久磁石と、円筒状外周部および円筒状内周部のうちの他方に固着され、永久磁石との間にヒステリシストルクを発生する円筒状ヒステリシス材とを備える。第２回転体は、底壁と上端開放の円筒壁とからなる下部ハウジング部材と、円筒壁の上端に取付けられる上部ハウジング部材とを含む。上部ハウジング部材は、上下方向に貫通した中央穴を形成する中央穴形成壁部を有する。第１回転体は、上部ハウジング部材の中央穴形成壁部に回転自在に摺接する上方部と、外周部に一方のヒステリシス発生要素を取り付けている下方部とを含む。第１回転体は、その上方部が第２回転体の上部ハウジング部材に軸方向位置が規制されない状態で回転自在に支持される。第１回転体の下方部の下端は、第２回転体の下部ハウジング部材の底壁から離れて位置している。第１回転体は、第２回転体によって軸方向の位置が規制されることなく、永久磁石とヒステリシス材との間の吸引力で安定した軸方向位置が維持される。

上記構成の本発明によれば、第１回転体の他方端部がフリーな状態になっているので、ラジアル方向の衝突およびスラスト面での衝突と摺動が存在せず、従来技術に見られるようなコギング（コトコト音）が発生しない。

一つの実施形態では、第２回転体は、底壁と上端開放の円筒壁とからなる下部ハウジング部材と、円筒壁の上端に取付けられる上部ハウジング部材とを含む。この場合、第１回転体は、上部ハウジング部材に回転自在に支持されている。

上記の実施形態では、好ましくは、第１回転体の下端、およびこの第１回転体の円筒状外周部に固着された一方のヒステリシス発生要素（永久磁石またはヒステリシス材）の下端は、下部ハウジング部材の底壁から離れて位置している。

本発明では、第１回転体の上下に接触して軸方向への動きを規制する部材を設けていない。そのため、軸方向への位置ずれが生じやすくなる。これを防ぐために、好ましくは、円筒状永久磁石および円筒状ヒステリシス材は、動作中に、それらの軸方向中央位置が一致するように互いの位置関係が選ばれている。これにより、動作中、永久磁石とヒステリシス材との間の吸引力で第１回転体を上下に動かすことなく安定して軸方向位置を維持することができる。

図２は、この発明の一実施形態を示す断面図である。図示するトルクリミッタは、円筒状外周部を有する第１回転体２１と、第１回転体２１と同軸上で互いに対して回転可能に設けられた第２回転体２２と、第１回転体２１の外周部に固着された円筒状永久磁石２３と、第２回転体２２の内周部に固着された円筒状ヒステリシス材２４とを備える。円筒状永久磁石２３と円筒状ヒステリシス材２４との間に発生するヒステリシストルクによって、第１回転体２１と第２回転体２２との間でのトルクを伝達する。

第２回転体２２は、底壁と上端開放の円筒壁とからなる下部ハウジング部材２２ｂと、円筒壁の上端に取付けられる上部ハウジング部材２２ａとを含む。図示した実施形態では、第１回転体２１の軸方向の一方端部が第２回転体２２の上部ハウジング部材２２ａに回転自在に支持され、他方端部がどこにも支持されないフリーな状態になっている。

第１回転体２１には、図示していないシャフトを挿通する中心穴２５が形成されている。第１回転体２１の下面２１ｂおよび永久磁石２３の下面２３ａは、下部ハウジング部材２２ｂの底壁上面２２ｄから離れて位置している。また、第１回転体２１のほぼ中央にある上向き面２１ａは、上部ハウジング部材２２ａの中央下端部２２ｃから離れて位置している。

第１回転体２１と第２回転体２２とが上記のような位置関係にあるので、第１回転体２１の上下方向の動きを規制する部分が存在していない。そのため、第１回転体２１は、軸方向への位置ずれが生じやすくなる。このような位置ずれを防止するために、円筒状永久磁石２３および円筒状ヒステリシス材２４は、動作中に互いに吸引し合ってそれらの軸方向中央位置が一致するようにあらかじめ互いの位置関係が選ばれている。これにより、動作中、永久磁石２３とヒステリシス材２４との間の吸引力で、第１回転体２１を上下に動かすことなく安定して軸方向位置を維持することができる。

上記のように構成することにより、動作中に、ヒステリシス材２４と永久磁石２３とが互いに吸引し合い、第１回転体２１の下面２１ｂおよび／または永久磁石２３の下面が下部ハウジング部材２２ｂの底壁上面２２ｄに接触するのを防止することができる。したがって、第１回転体２１の回転ムラを防止して安定した回転特性を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、第１回転体の一方端部を第２回転体に回転自在に支持し、他方端部をどこにも支持することなくフリーな状態にしているので、コギング（コトコト音）の発生がなく、ジャムや重送といった不良動作の発生も防止し得る。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

また、図示した実施形態と異なり、第１回転体にヒステリシス材を固着し、第２回転体に永久磁石を固着するようにしてもよい。

従来のトルクリミッタを示す断面図である。 本発明の一実施形態を示す断面図である。

符号の説明

２０ トルクリミッタ、２１ 第１回転体、２１ａ 上向き面、２１ｂ 下面、２２ 第２回転体、２２ａ 上部ハウジング部材、２２ｂ 下部ハウジング部材、２２ｃ 中央下端部、２２ｄ 底壁上面、２３ 永久磁石、２４ ヒステリシス材、２５ 中心穴。

Claims (1)

1. 円筒状外周部を有する第１回転体と、
   前記円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有していて、前記第１回転体と同軸上で互いに対して回転可能に設けられた第２回転体と、
   前記円筒状外周部および前記円筒状内周部のうちの一方に固着された円筒状永久磁石と、
   前記円筒状外周部および前記円筒状内周部のうちの他方に固着され、前記永久磁石との間にヒステリシストルクを発生する円筒状ヒステリシス材とを備え、
   前記第２回転体は、底壁と上端開放の円筒壁とからなる下部ハウジング部材と、前記円筒壁の上端に取付けられる上部ハウジング部材とを含み、
   前記上部ハウジング部材は、上下方向に貫通した中央穴を形成する中央穴形成壁部を有し、
   前記第１回転体は、前記上部ハウジング部材の中央穴形成壁部に回転自在に摺接する上方部と、外周部に一方のヒステリシス発生要素を取り付けている下方部とを含み、
   前記第１回転体は、前記上方部が前記第２回転体の上部ハウジング部材に軸方向位置が規制されない状態で回転自在に支持され、
   前記第１回転体の下方部の下端は、前記第２回転体の下部ハウジング部材の底壁から離れて位置し、
   前記第１回転体は、前記第２回転体によって軸方向の位置が規制されることなく、前記永久磁石と前記ヒステリシス材との間の吸引力で安定した軸方向位置が維持されることを特徴とする、トルクリミッタ。

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