JP4749029B2 - 電磁クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、同軸上に配設された２つの回転軸の結合と、切り離しとを電磁力の作用によって行う電磁式クラッチに関する。

一般的に、各種機器、例えば、画像形成装置等の用紙搬送手段において、搬送駆動ローラに動力の伝達と遮断を選択的に切換えるために、駆動力の伝達経路上で駆動力を断続する装置として電磁クラッチが使用されている。

このような電磁クラッチでは、例えば、内側に位置するシャフト等からなる第１の回転軸と、この第１の回転軸と同軸上に、第１の回転軸の少なくとも一部を囲繞するように外側に配置された可動部材であるギヤやカップリング等からなる第２の回転軸とを、係合駆動する際には、電磁コイル部に電流を流すことにより、第２の回転軸に係合している可動片であるアマチュアを、第１の回転軸に回転方向に係合されているロータに電磁力でもって吸引圧接させるようにしている。

従来、このような電磁クラッチでは、電磁コイル部への通電のために、例えば、コイルと外部からのリード線を接続する接続端子部を、コイルを巻回したボビンに、ボビンの径方向に外方に延びるように配設したものがある。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−９７５９８号公報

ところが、上述の特許文献１の記載のものでは、接続端子がボビンの径方向の外方に延びているので、電磁クラッチの径方向の外形が大きくなり、電磁クラッチが大型化するとともに、設置場所が制約される等といった問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、電磁クラッチの径方向の外形を小さくし、電磁クラッチの小型化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、回転可能な第１の回転軸と、第１の回転軸と同軸上に、第１の回転軸の少なくとも一部を囲繞するように外側に配置された第２の回転軸と、第１の回転軸と第２の回転軸との間に、第１の回転軸と同軸上に組み込まれ、第１の回転軸と第２の回転軸とを磁気的に吸着させ、該吸着状態の解除を行う電磁クラッチ部と、を備え、電磁クラッチ部は、可動片であるアマチュアと、アマチュアに対向して配設されたロータと、アマチュアおよびロータの径方向に貫通する磁気回路を形成する電磁コイル部と、電磁コイル部を保持する外装を有し、アマチュアと第２の回転軸とを係合させるとともに、電磁コイル部に対する通電のＯＮ／ＯＦＦを行うことにより、アマチュアとロータとを磁気的に吸着させ、または該吸着の解除を行うように構成した電磁クラッチにおいて、電磁コイル部は、第１の回転軸と同軸上に配設されるボビンと、ボビンに巻回したコイルと、コイルと導線及び当該導線を覆う絶縁被覆とから形成された外部からのリード線とを接続する接続端子部とを備え、接続端子部を、ボビンと同軸方向において、コイルに接続される内部端子部およびリード線が接続される外部端子部を一体に備えた端子部と、ボビンと同軸方向において、外装側に向けて延設され、端子部を収容する端子台とから構成して外装側に向けて延設し、外部端子部を、ボビンと同軸方向に延設するとともに、リード線をボビンの径方向から挿入することにより絶縁被覆の一部を剥がし外部端子部とリード線とを電気的に接続する被覆剥離部を備えたものとし、内部端子部を、端子台よりも一端部が前記ボビンの半径方向に突出するように延設し、かつ、コイルとこの内部端子部における一端部との接続が完了した後、ボビンと同軸方向に折り曲げるように構成したことを特徴とする。

この構成によれば、ボビンに巻回されたコイルと、外部からのリード線とを接続する接続端子部が、ボビンと同軸方向において、外装側に向けて延設されているので、電磁クラッチの径方向の外形を小さくすることができ、電磁クラッチの小型化を図ることができる。

また内部端子部は、ボビンの半径方向に端子台よりも一端部を突出させて延設されているので、内部端子部とコイルとの接続に際し、接続作業が行い易く、しかも、接続後は、内部端子部は、ボビンと同軸方向に折り曲げるので、電磁クラッチの径方向の外形を小さくすることができ、電磁クラッチの小型化を図ることができる。

さらに、ボビンの径方向から外部端子部にリード線を挿入すれば、被覆剥離部によりリード線の絶縁被覆が剥され、しかも、外部端子部とリード線とが電気的に接続される。

ここで、本発明においては、ボビンは、コイルが巻回される円筒部と、当該円筒部の両端部の各々に設けられ、当該両端部の各々から半径方向外側に延びる鍔部を更に備え、接続端子部は、鍔部のうち、外装に固着される側の鍔部に、ボビンと同軸方向において、外装側に向けて延設されていることを特徴とする。

この構成によれば、ボビンに巻回されたコイルと、外部からのリード線とを接続する接続端子部が、ボビンに設けられ、外装に固着される側の鍔部に、ボビンと同軸方向において、外装側に向けて延設されているので、電磁クラッチの径方向の外形を小さくすることができ、電磁クラッチの小型化を図ることができる。

また、本発明においては、被覆剥離部は、ボビンの径方向に向かって先端からスリットを形成するように相対する方向にテーパを設けた一対の端子部材により構成したものであり、そのスリット幅は、リード線の導線の外形寸法よりも小さく設定されていることを特徴とする。この構成によれば、外部端子部に設けた被覆剥離部のスリットにリード線をボビンの径方向に向かって挿入することで、一対の端子部材によって絶縁被覆を剥がしつつ導線を外部端子部と電気的に接続させることが容易にできるようになる。

また、本発明においては、被覆剥離部は、外部端子部にリード線の長手方向に沿って複数個設けられていることを特徴とする。この構成によれば、ボビンの径方向からリード線を外部端子部に挿入すれば、複数個の被覆剥離部により、リード線の絶縁被覆が複数箇所で剥がされ、しかも、外部端子部とリード線とが、複数箇所で電気的に接続されるとともに、リード線が複数個の被覆剥離部において挟み込まれるので、リード線が外部端子部より外れ難くなる。

また、本発明においては、内部端子部に、折り曲げられる前の状態においてボビンの半径方向に突出させた一端部に、前記コイルを巻き付ける切り欠きを形成していることを特徴とする。この構成によれば、内部端子部に形成した切り欠きにコイルの線材を巻きつけることで、コイルが内部端子部から外れないようにすることができる。

本発明によれば、電磁クラッチの径方向の外形を小さくし、電磁クラッチの小型化を図るとともに、リード線を外部端子部より外れ難くすることができる。

（実施形態）
以下に、本発明の具体的な実施形態について図１乃至図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電磁クラッチの概略構成を示す斜視図、図２は、図１に示す電磁クラッチの分解斜視図、図３は、図１に示す電磁クラッチの要部拡大断面図である。なお、本明細書において、「電磁コイル部」とは、ボビンと、このボビンに巻回したコイルと、このコイルに外部からのリード線が接続される接続端子部とから構成されたものを指す。

図に示すように、この電磁クラッチ１は、回転可能な、第１の回転軸２と、第１の回転軸２と同軸上に、第１の回転軸２の少なくとも一部を囲繞するように外側に配置された第２の回転軸３と、第１の回転軸２と第２の回転軸３との間に同軸上に組み込まれ、第１の回転軸２と第２の回転軸３とを磁気的に吸着させ、該吸着状態の解除を行う電磁クラッチ部４とを備えている。

第１の回転軸２は、例えば、シャフウト等から構成され、第１の回転軸２には、例えば、図示しない画像形成装置の用紙搬送手段の駆動ローラが連結されている。また、第１の回転軸２には、外形が多角形、例えば、８角形に形成された結合部２１が設けられ、当該結合部２１に後述するロータ４２が嵌入される。

第２の回転軸３は、可動部材である、例えば、ギヤやカップリング等などからなり、この第２の回転軸３の歯３ａには、例えば、図示しない駆動ローラを駆動するための駆動源である、モータの駆動ギヤ等が連結されている。第２の回転軸３の後述するアマチュア４１と対向する面３ｂ側には、例えば、複数個の突起３ｃが設けられ、アマチュア４１に設けられた貫通孔や切り欠き等からなる係合部４１ａに係合し、第２の回転軸３に対してアマチュア４１が、軸方向には摺動可能で、かつ、第２の回転軸３と係合状態で一体に回転させるようになっている。第２の回転軸３には、ギヤ受３１が回転可能で、かつ、軸方向に摺動可能に遊嵌されている。このギヤ受３１には、爪部３２、３３が設けられ、爪部３２、３３により、第２の回転軸３と、アマチュア４１と、ギヤ受３１とが一体的に回転するように係合されている。

電磁クラッチ部４は、可動片であるアマチュア４１と、アマチュア４１に対向して配設されたロータ４２と、ロータ４２の径方向に貫通する磁気回路を形成する電磁コイル部４３と、例えば、ヨークを兼ねるとともに、電磁コイル部４３を保持する外装５と、アマチュア４１とロータ４２との間に介在された離反ばね４４とから構成されている。この離反ばね４４は、例えば、皿ばね等からなり、アマチュア４１の垂直面と、ロータ４２の底４２ｂとの間に、適当な空隙を保つために介在され、アマチュア４１をロータ４２から離反する方向に付勢するように構成されている。そして、図示しない、電源から電磁コイル部４３への通電を、ＯＮ／ＯＦＦを行うことにより、アマチュア４１とロータ４２とを磁気的に吸着させ、または該吸着の解除を行うように構成されている。この構成により、第２の回転軸３と、第１の回転軸２の結合と、切り離しを行っている。

アマチュア４１は、例えば、リング状に形成され、その径方向に前述した第２の回転軸３の突起３ｃが係合される、貫通孔や切り欠き等からなる係合部４１ａが形成されている。この貫通孔や切り欠き等からなる係合部４１ａは、例えば、リング状の覆い部材４５によって覆うことにより、アマチュア４１と、アマチュア４１と係合関係にある可動部材である第２の回転軸３との間での摺動によって生じる磨耗粉が、係合部４１ａを通じてロータ４２とアマチュア４１との接触面に侵入するのを防止することができる。

ロータ４２は、磁性材料からなり、例えば、円筒状の外筒部４２ａと、アマチュア４１と対向する面に底４２ｂと、内筒部４２ｃとを有し、断面がコ字状に形成されている。そして、内筒部４２ｃの内面は、多角形、例えば、８角形に形成されている。この構成により、第１の回転軸２にロータ４２を嵌入した際、第１の回転軸２に対して、ロータ４２が軸方向には摺動可能で、円周方向には、第１の回転軸２の８角形に形成された結合部２１と、内筒部４２ｃの８角形に形成された内面とが嵌合し、第１の回転軸２とロータ４２とが一体的に回転する。また、底４２ｂには、その径方向に貫通孔４２ｄ等を形成し、当該貫通孔４２ｄ等により磁気回路を迂回（分流）し、ロータ４２とアマチュア４１との間を経由する磁気回路の形成を促進するように構成されている。

電磁コイル部４３は、ロータ４２の内部空間領域に配設され、例えば、ヨークを兼ねた外装５に固定されている。外装５には、軸受部５１が設けられ、この軸受部５１は、例えば、図示しない画像形成装置の所定箇所に取付けられる。そして、電磁クラッチ１は、前述の通り、電磁コイル部４３へ通電することにより、離反ばね４４に抗してアマチュア４１をロータ４２に磁気的に吸着し、また、通電を切ることにより、磁気的な吸着を断ち、離反ばね４４のばね力により、アマチュア４１をロータ４２から切り離し、アマチュア４１と、ロータ４２との間に、適当な空隙が保たれる。この構成により、同軸上に配設された２つの第1の回転軸２と第２の回転軸３との結合と、切り離しを行っている。

次に、本発明の特徴部分にかかる電磁コイル部と外部からのリード線とを接続する接続端子部の具体的構成について、図４乃至図８に基づいて説明する。図４は、図２に示す電磁コイル部の概略構成を示す斜視図、図５は、図４に示す接続端子部部分を拡大した斜視図、図６は、図５を示すに示す端子部を拡大した斜視図である。図７は、接続端子部とリード線との関係を示す概略斜視図、図８は、接続端子部にリード線を接続した後の状態を示す概略斜視図である。

図４に示すように、電磁コイル部４３は、ボビン６と、ボビン６に巻回したコイル７と、コイル７と外部からのリード線９（図７および図８参照）とを接続する接続端子部８とを備え、接続端子部８は、ボビン６と同軸方向において、外装５側（図２参照）に向けて延設されている。

ボビン６は、コイル７が巻回される円筒部６１と、当該円筒部６１の両端部の各々に設けられ、当該端部から半径方向外側に延びる鍔部６２、６３とから形成されている。鍔部６２、６３のうち、本実施形態（図１および図２参照）では、外装５に固着される側の鍔部６２に、接続端子部８が、ボビン６と同軸方向において、外装５側に向けて延設されている。そして、接続端子部８は、外装５の端子導出孔５３（図２参照）から導出されている。

接続端子部８は、導電性材料により形成された一対の端子部８１と、絶縁材料で形成され、一対の端子部８１を電気的に絶縁した状態で収容する凹部８５ａを有する端子台８５とから構成されている。

端子部８１は、一端にコイル７に接続される内部端子部８２と、他端に外部からのリード線９が接続される外部端子部８３とを備えている。そして、内部端子部８２は、図５に示すように、ボビン６の凹部８５ａ側からボビン６の半径方向に延設され、かつ、コイル７の末端の線材との接続が完了した後、ボビン６と同軸方向（図５の矢印方向）に折り曲げ可能に形成されている。また、外部端子部８３は、凹部８５ａ内にボビン６と同軸方向に延設されている。

また、端子部８１は、例えば、図６に示すように、内部端子部８２には、切り欠き８２ａが設けられ、内部端子部８２にコイル７の末端の線材が巻きつけられた後、外れないように形成されている。また、外部端子部８３には、ボビン６の径方向からリード線９を挿入することにより、リード線９の導線を覆う絶縁被覆を剥すとともに、外部端子部８３とリード線９とを電気的に接続する被覆剥離部８４を備えている。被覆剥離部８４は、ボビン６の径方向に向かって、先端からスリット８４ａを形成するように、相対する方向にテーパＴを設けた一対の端子部材８４ｂ、８４ｃにより形成されている。スリット８４ａのスリット幅は、挿入されるリード線９の導線の外径寸法より若干小さく形成されている。被覆剥離部８４は、図示する例では、リード線９の長手方向に沿って２箇所に設けている。

端子台８５は、端子部８１を収容して保持する凹部８５ａと、リード線９を端子部８１と電気的に接続した状態で保持するテーパ溝部８５ｂと、一対の端子部８１−８１間を絶縁するための区画壁８５ｃと、内部端子部８２と外部端子部８３とを区画するとともに、端子部８１の位置決めを行う凸部壁８５ｄ、および端子部材８４ｂ、８４ｃのテーパＴと反対側の端部Ｅが挿入される溝８５ｅを備えている。テーパ溝部８５ｂは、断面が逆きのこ状に形成され、入り口側のスリット幅は、挿入されるリード線９の外径寸法（被覆を含む）より若干小さく、内部は、リード線９の外径寸法より若干大きく形成されている。

端子台８５は、例えば、絶縁材料であるプラスッチク樹脂等により成型し、ボビン６の鍔部６２に接着剤等を用いて接着しても、或いは、ボビン６を成型する際に、絶縁材料であるプラスッチク樹脂等により、ボビン６と端子台８５とを一体的に成型してもよい。そして、成型後、端子部８１を図５に示すように、端子台８５の凹部８５ａに装着すればよい。

この構成により、図７に示すように、ボビン６の径方向の上方からリード線９を、スリット８４ａおよびテーパ溝部８５ｂから外部端子部８３に挿入すれば、リード線９の絶縁被覆は、被覆剥離部８４により剥がされ、リード線９の導線と外部端子部８３が電気的に接続される。また、リード線９の絶縁被覆部分は、端子台８５の入り口側のテーパ溝部８５ｂの括れ部分により、図８に示すような状態で、確実に保持される。

以上の構成による本実施形態よれば、ボビン６に巻回されたコイル７と、外部からのリード線９とを接続する接続端子部８が、ボビン６と同軸方向において、外装５側に向けて延設されているので、電磁クラッチ１の径方向の外形を小さくすることができ、電磁クラッチの小型化を図ることができる。

また、接続端子部８が、ボビン６と同軸方向において、外装５側に向けて延設されているので、電磁コイルを保持する外装５の側壁５２に、接続端子部８を導出するための帯状の切り欠き等を設ける必要がないので、外装５の機械的強度の向上が図れる。

また、ボビン６に巻回されたコイル７と、外部からのリード線９とを接続する接続端子部８が、ボビン６に設けられた外装５に固定される側の鍔部６２に、ボビン６と同軸方向において、外装５側に向けて延設されているので、電磁クラッチ１の径方向の外形を小さくすることができる。

また、内部端子部８２は、ボビン６の半径方向に延設されているので、内部端子部８２と、コイル７との接続に際し、接続作業が行い易く、しかも、接続後は、内部端子部８２は、ボビン６と同軸方向に折り曲げることができるので、電磁クラッチ１の径方向の外形の小型化が図れる。更に、内部端子部８２は、ボビン６の半径方向に延設されているので、コイル７の巻回と、コイル７と内部端子部８２との接続作業等を自動化することもできる。

また、ボビン６の径方向からリード線９を挿入すれば、被覆剥離部８４によりリード線９の絶縁被覆が剥がされ、しかも、外部端子部８３とリード線９の導線とが電気的に接続できる。

また、複数個の被覆剥離部８４により、リード線９の絶縁被覆が複数箇所で剥がされ、しかも、外部端子部８３とリード線９の導線とが、複数箇所により電気的に接続されるとともに、リード線９の導線が複数個の被覆剥離部８４において挟み込まれるので、リード線９が外部端子部８３より外れ難くなる。更に、ボビン６と端子台８５とが一体に形成されているので、部品点数の削減が図れる。

なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施可能である。
例えば、上述した実施形態においては、アマチュア４１に形成した貫通孔や切り欠き等からなる係合部４１ａを通じて磨耗粉が、ロータ４２とアマチュア４１との接触面に侵入するのを防止するために、リング状の覆い部材４５を用いたが、この覆い部材４５を、アマチュア４１に貼り付けるようにしても良い。

また、覆い部材４５のアマチュア４１および／またはロータ４２に対向する面に、粘着層を設けて磨耗粉を吸着するようにしても良い。
また、接続端子部８は、例えば、ボビン６を成型する際に、予め、形成した一対の端子部８１を、成型後に、内部端子部８２がボビン６の半径方向に延設されるように、また、外部端子部８３がボビン６の軸方向に延設されるように、ボビン６および端子台８５を成型する金型の所定位置に配設し、成型後の接続端子部８がボビン６と同軸方向において、外装側に向けて延設されるように、絶縁材料であるプラスッチク樹脂等により、一体的に成型するようにしても良い。この構成によれば、端子部８１と端子台８５とからなる接続端子部８が、ボビン６とともに一体的に形成されているので、より部品点数の削減が図れる。

更には、本発明は、コイルバネを用いた、所謂、電磁バネクラッチ、例えば、軸方向の貫通孔を有する電磁コイル部と、コイルバネの一端に係止され、軸方向に貫通孔を有し、かつ、電磁コイル部の貫通孔内に嵌装される接磁用部材であるアマチュアと、軸方向の貫通孔を有し、入力側である第２の回転軸に共回りするように連結され、かつ、電磁コイル部の貫通孔内にコイルバネの他端に係止された状態で嵌装される押圧筒と、それぞれの貫通孔に嵌装され、かつ、自身も軸方向の貫通孔を有する回転出力部材である第１の回転軸が内装され、第１の回転軸には径方向に突出した磁性体からなるロータが設けられ、電磁コイル部に対する通電のＯＮ／ＯＦＦを行うことにより、アマチュアとロータとを磁気的に吸着させ、または該吸着の解除を行うことによって、第２の回転軸の回転を第１の回転軸へ回転伝達するように構成した電磁バネクラッチに適用しても良い。

本発明の活用例としては、同軸上に配設された２つの回転軸の結合と、切り離しとを電磁力の作用によって行う電磁式クラッチが挙げられる。

本発明の実施形態に係る電磁クラッチの概略構成を示す斜視図である。 図１に示す電磁クラッチの分解斜視図である。 図１に示す電磁クラッチの要部拡大断面図である。 図２に示す電磁コイル部の概略構成を示す斜視図である。 図４に示す接続端子部部分を拡大した斜視図である。 図５を示すに示す端子部を拡大した斜視図である。 接続端子部とリード線との関係を示す概略斜視図である。 接続端子部にリード線を接続した後の状態を示す概略斜視図である。

符号の説明

１…電磁クラッチ、２…第１の回転軸、３…第２の回転軸、４…電磁クラッチ部、５…外装、６…ボビン、７…コイル、８…接続端子部、９…リード線、４１…アマチュア、４２…ロータ、４３…電磁コイル部、６１…円筒部、６２…鍔部、６３…鍔部、８１…端子部、８２…内部端子部、８３…外部端子部、８４…被覆剥離部、８５…端子台

Claims (5)

1. 回転可能な第１の回転軸と、前記第１の回転軸と同軸上に、前記第１の回転軸の少なくとも一部を囲繞するように外側に配置された第２の回転軸と、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間に、前記第１の回転軸と同軸上に組み込まれ、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とを磁気的に吸着させ、該吸着状態の解除を行う電磁クラッチ部と、を備え、前記電磁クラッチ部は、可動片であるアマチュアと、前記アマチュアに対向して配設されたロータと、前記アマチュアおよび前記ロータの径方向に貫通する磁気回路を形成する電磁コイル部と、前記電磁コイル部を保持する外装を有し、前記アマチュアと前記第２の回転軸とを係合させるとともに、前記電磁コイル部に対する通電のＯＮ／ＯＦＦを行うことにより、前記アマチュアと前記ロータとを磁気的に吸着させ、または該吸着の解除を行うように構成した電磁クラッチにおいて、
   前記電磁コイル部は、前記第１の回転軸と同軸上に配設されるボビンと、前記ボビンに巻回したコイルと、前記コイルと導線及び当該導線を覆う絶縁被覆とから形成された外部からのリード線とを接続する接続端子部とを備え、
   前記接続端子部は、前記ボビンと同軸方向において、前記コイルに接続される内部端子部および前記リード線が接続される外部端子部を一体に備えた端子部と、前記ボビンと同軸方向において、前記外装側に向けて延設され、前記端子部を収容する端子台とから構成され、前記外装側に向けて延設したものであり、
   前記外部端子部は、前記ボビンと同軸方向に延設されるとともに、前記リード線を前記ボビンの径方向から挿入することにより前記絶縁被覆の一部を剥がし当該外部端子部とリード線とを電気的に接続する被覆剥離部を備え、
   前記内部端子部は、前記端子台よりも一端部が前記ボビンの半径方向に突出するように延設されており、かつ、前記コイルと当該内部端子部における前記一端部との接続が完了した後、前記ボビンと同軸方向に折り曲げるように構成したことを特徴とする電磁クラッチ。
2. 前記ボビンは、前記コイルが巻回される円筒部と、当該円筒部の両端部の各々に設けられ、当該両端部の各々から半径方向外側に延びる鍔部を更に備え、前記接続端子部は、前記鍔部のうち、前記外装に固着される側の鍔部に、前記ボビンと同軸方向において、前記外装側に向けて延設されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記被覆剥離部は、前記ボビンの径方向に向かって先端からスリットを形成するように相対する方向にテーパを設けた一対の端子部材により構成したものであり、前記スリット幅は、前記リード線の導線の外形寸法よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の電磁クラッチ。
4. 前記被覆剥離部は、前記外部端子部に前記リード線の長手方向に沿って複数個設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電磁クラッチ。
5. 前記内部端子部に、折り曲げられる前の状態において前記ボビンの半径方向に突出させた一端部に、前記コイルを巻き付ける切り欠きを形成していることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電磁クラッチ。

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