JPH0137618B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、トルク伝達と、トルクしや断時の
制動にコイルスプリングを使用する所謂電磁スプ
リングクラツチ・ブレーキに関するものである。

コイルスプリングによる巻締力を利用し、入力
回転部材から出力回転部材にトルクを伝達する電
磁スプリングクラツチは、周知のように、近年各
種機器の動力伝達系に多く使用されている。

ところで、コイル状クラツチスプリングの巻締
によりトルクを伝達している状態からクラツチス
プリングの巻締をゆるめれば、瞬時にトルクの伝
達がしや断されるものの、機器によつては出力回
転部材が慣性で空転を続けることがある。

このような出力回転部材の空転が必要であれば
問題はないが、例えば、電子複写機、各種コンピ
ユータとその周辺機器その他オフイスオートメー
シヨン機器類等、トルク伝達しや断と同時に出力
回転部材も停止する必要がある機器等において
は、出力回転部材を瞬時に停止できるようにしな
ければならない。

そこで、クラツチスプリングを開放した瞬間に
作動するブレーキが設けられることになる。

このようなブレーキとしては、従来、併設ソレ
ノイドによる強制ロツク方式あるいは出力回転部
材への摩擦板圧接方式、または出力回転部材に固
着したデイスクに固定部材側に支持した電磁石を
磁気吸着させる形式などによる各種のブレーキが
考えられるが、このようなブレーキを前記電磁ス
プリングクラツチに設けると、いずれも電磁スプ
リングクラツチとしての容積を著しく大きくして
しまう結果をまねき、小形コンパクト化が必須の
要件となる複写機やコンピユータ関連の機器等用
として採用するには適さなくなるという問題があ
つた。

この発明は、上述の観点に基き、電磁スプリン
グクラツチとしての機能に加えてブレーキ機能を
具備し、さらに、急激な制動に伴うはね返り、即
ち、逆転を防ぐ機能をも具備し、かつ、一軸構造
で小形化可能な電磁スプリングクラツチ・ブレー
キを提供することを目的とし、出力軸に嵌合固着
された出力回転部材と、この出力回転部材の片側
で前記出力軸に空転自在に嵌合され支持された入
力回転部材と、前記出力回転部材の別の片側で前
記出力軸が空転自在に挿入されてこの出力軸に支
持されるとともに、この出力軸が挿入される中心
孔を有する内極には、前記出力回転部材側に突設
した環状部が形成された、固定部材となる電磁コ
イルを内蔵したフイールドコアと、前記出力回転
部材および前記入力回転部材、そして前記フイー
ルドコアの環状部の外側に環状空隙をあけてこれ
ら部材と同心に、かつ空転自在に支持されるとと
もに、前記フイールドコア寄りには半径方向外側
に延びた環状なフランジ部が形成されたスリーブ
と、このスリーブの前記フイールドコア側が挿入
される孔が穿設されており、前記フイールドコア
と前記スリーブのフランジ部との間に配置され、
かつそのスリーブのフランジ部との掛合離脱が自
在とし前記フイールドコアに傾動自在に支持され
たアーマチユアと、このアーマチユアを前記スリ
ーブのフランジ部側に傾動させ掛合する押圧力を
有する弾性部材と、前記環状空隙内に収納されて
前記入力回転部材のボス部と前記出力回転部材の
外周に配置される、かつ一端が前記スリーブに他
端が前記出力回転部材に掛止されたコイル状クラ
ツチスプリングと、前記環状空隙内に収納されて
前記出力回転部材と前記フイールドコアの環状部
の外周に配置される、かつ一端が前記スリーブに
他端が前記出力回転部材に掛止されたコイル状ブ
レーキスプリングと、前記出力回転部材に形成さ
れた環状溝内周面と前記フイールドコアの環状部
に形成された環状溝内周面とに亘つて外径面を圧
接する拡径習性をもつコイル状逆転防止スプリン
グとを備え、前記弾性部材の押圧力にて前記スリ
ーブと掛合する前記アーマチユアを、前記電磁コ
イルの磁気吸引力により前記スリーブから離脱す
ることによつてトルク伝達することを特徴とする
ものである。

ついで、この発明の電磁スプリングクラツチ・
ブレーキを実施例により図面を参照しながら説明
する。

第１図にはこの発明の電磁スプリングクラツ
チ・ブレーキの実施例を第２図−線視断面図
で、また、第２図には正面図でそれぞれ示してあ
る。図面に示したように、この発明の電磁スプリ
ングクラツチ・ブレーキは、出力軸１を管軸と
し、機器の入力軸（図示しない）に一体回転でき
るよう結合する。

出力軸１には軸線方向の中間部に出力回転部材
としての出力ボス２を嵌合し、溶着等の手段によ
つて一体に固着してある。

さらに、出力軸１には入力回転部材としての入
力ハブ３を空転自在に同心支持してあり、入力ハ
ブ３には外部駆動源によつて回転駆動される伝動
部材、例えば、溝プーリあるいは歯車類（いずれ
も図示しない）を固着するためのねじ孔４を所定
位置に設けてあつて、スナツプリング５により抜
止め支持してある。

一方、機器への取付により固定部材となるフイ
ールドコア６の内極７の中心孔８に、前記出力軸
１を空転自在に挿通してある。

フイールドコア６は前記内極７と、この内極に
一体に固着した外極９と、内極に嵌合固着したボ
ビン１０と、ボビン１０に巻いた電磁コイル１１
等からなる。

外極９は、第３図に第４図−線視断面図
で、また、第４図に正面図で、さらに、第５図に
平面図でそれぞれ示してあるように、１枚の鋼板
をプレス加工した製品であつて、上下部に互いに
平行する水平部９Ａ，９Ｂと、これら水平部を継
ぐ垂直部９Ｃと、下部水平部９Ｂの先端から下向
きに折曲げた垂壁部９Ｄとを有してなり、垂直部
９Ｃには内極７のボス部７Ａの端部を嵌合する孔
１２を穿設する一方、左右両側部に機器への取付
けに使用する耳状突起１３，１３を形成してあ
る。

前記外極９の垂壁部９Ｄの左右側に偏倚した対
称位置には、それぞれねじ孔１４，１４を設けて
ある。

ねじ孔１４，１４には第１図及び第２図中に示
してあるように、金属製のブツシユ１５をそれぞ
れビス１６とスプリングワツシヤ１７とにより固
定してある。

前記ブツシユ１５，１５は、アーマチユア１８
を支持する。

アーマチユア１８は、第６図に第７図−線
視断面図で、また、第７図に正面図で、さらに、
第８図に平面図でそれぞれ示してあるように、下
端近くの所定位置に、前記ブツシユ１５，１５に
遊嵌するばか孔１９，１９を設けてあり、中心部
付近には大きな孔２０を設け、さらに、上端部左
右中心位置には切出成形した突起２１を設けてあ
る。

一方、前記出力回転部材である出力ボス２のボ
ス部２Ａ及び入力回転部材である入力ハブ３のボ
ス部３Ａとの間に所定の環状空隙Ｓを形成する内
周面２２ａをもつたスリーブ２２を同心に、か
つ、空転自在に支持してある。

前記環状空隙Ｓは、前記出力ボス２のフランジ
部２Ｂと、入力ハブ３のフランジ部３Ｂとにスリ
ーブ２２を空転自在に支持することによつて形成
され、縮径習性を有するコイル状のクラツチスプ
リング２３を収納する空間としてある。

スリーブ２２は、第９図に第１０図−線視
断面図で示し、第１０図に第９図Ｘ線視図で示す
一方、第１１図に第９図XI線視図で示し、さら
に、第１２図に第９図XII線視図で示してあるよう
に、フイールドコア６寄りには半径方向外側に延
びた環状なフランジ部２２Ａを有し、フランジ部
２２Ａにおけるフイールドコア６に向いた面の直
径線上対称位置に凹部２４，２４を設けてある。

凹部２４，２４は半径方向の溝であつて、一側
を傾斜面２４ａに連続させてあり、前記アーマチ
ユア１８が弾性部材としての圧縮ばね２５に押さ
れて傾動すると、アーマチユア１８の突起２１が
滑り込むように陥入掛合する。

圧縮ばね２５は、ボビン１０の上部左右対称位
置に設けてあるばね受２６，２６（一方のみ図
示）にそれぞれ基部を支持してあり、先端部をア
ーマチユア１８の上部左右の所定位置に当接し、
常時、アーマチユア１８に、スリーブ２２方向へ
の傾動習性を与えている。

一方、前記クラツチスプリング２３は、一端を
軸線方向に折曲げた折曲部２３Ａに、また、他端
を半径方向外側方に折曲げた折曲部２３Ｂに形成
してある。

出力ボス２は第１３図に第１４図XII−XII線
視断面図で示し、第１４図に第１３図XI−XI
線視断面図で示し、さらに、第１５図に第１３図
矢視平面図で示してあるように、フランジ部
２Ｂの直径線方向の相反する位置に切欠２７Ａと
２７Ｂを形成してあり、前記クラツチスプリング
２３の一方の折曲部２３Ａを切欠２７Ａに掛止し
てある。

クラツチスプリング２３は他方の折曲部２３Ｂ
を、前記スリーブ２２の入力ハブ３寄りの端部に
形成した切欠２８に掛止してあつて、縮径習性を
与えられて装着されているので、スリーブ２２が
フリーであれば、入力ハブ３のボス部３Ａの外周
面を巻締め、入力ハブ３と出力ボス２とスリーブ
２２とを一体に回動させる機能をもつが、スリー
ブ２２が回転不能となつた状態では入力ハブ３の
所定方向への回転により、巻締がゆるむ方向の巻
方向としてある。

なお、この実施例ではアーマチユア１８をブツ
シユ１５とばか孔１９との遊嵌支持とし、圧縮ば
ね２５によつてスリーブ２２方向に自由端である
上端部が近付く傾動習性を与えてあるが、支持構
造を、例えばフイールドコア６とのヒンジ結合と
することもある。

また、傾動習性を圧縮ばねによらずに板ばねを
使用したりすることもある。

前記クラツチスプリング２３により入力ハブ３
のボス部３Ａを巻締めて入力ハブ３から出力軸１
へのトルク伝達が可能となるこの発明の電磁スプ
リングクラツチ・ブレーキは、アーマチユア１８
を電磁コイル１１への電圧印加によりフイールド
コア６へ磁気吸引することによつて前記入力ハブ
３へのクラツチスプリング２３の巻締を可能にす
るが、さらに、トルク伝達をしや断したときの出
力軸１の瞬時停止を可能にする制動機能と、急制
動による出力軸１の反転、即ち、逆方向回転の防
止機能とを具有し、これら２機能をいずれもコイ
ル状のブレーキスプリング２９と、逆転防止スプ
リング３０とによつて確保するようにし、これら
２スプリングをコンパクトに内蔵してある。

ブレーキスプリング２９は、フイールドコア６
側に支持したアーマチユア１８が、解磁によつて
スリーブ２２方向に傾動し、スリーブ２２の凹部
２４に突起２１が陥入掛合することによつてスリ
ーブ２２の回転を阻止したとき、慣性で回転を継
続しようとする出力軸１と一体の出力ボス２を巻
締めて出力軸１の瞬時制動を図るスプリングであ
り、フイールドコア６の内極７の前面に突設した
同心の環状部７Ｂの外周面及び出力ボス２のボス
部２Ａの外周と、スリーブ２２の内周面２２ａと
で形成する環状空隙Ｓ内に、クラツチスプリング
２３と直列の配置で装入され、一端の軸線方向の
折曲部２９Ａを出力ボス２の切欠２７Ｂに、ま
た、他端の外向きの折曲部２９Ｂをスリーブ２２
の切欠３１に掛止した縮径習性をもつコイルスプ
リングである。

一方、逆転防止スプリング３０は、前記環状部
７Ｂの内周面と、出力ボス２に形成した環状溝３
２の内周面とに亘つて外径面を圧接する拡径習性
をもつたコイルスプリングであり、回転軸１が反
転する方向に対しては拡径し、正転する方向には
縮径する方向の巻方向、即ち、前記クラツチスプ
リング２３及びブレーキスプリング２９と同じ巻
方向としてある。

上述のような構成としたこの発明の電磁スプリ
ングクラツチ・ブレーキは、第１図に示す状態に
あるとき、入力ハブ３が回転していても、スリー
ブ２２がアーマチユア１８によつて回転を阻止さ
れているため、クラツチスプリング２３が回わら
ない。

クラツチスプリング２３が回動しないと出力ボ
ス２が回転せず、出力ボス２を一体に固着してあ
る出力軸１は入力ハブ３の回転にも拘らず停止状
態に保たれる。

このとき回転している入力ハブ３は、巻締まる
習性をもつクラツチスプリング２３の巻方向と反
対の方向を回転方向としてあることによつて、ク
ラツチスプリング２３との間に大きな摩耗を生じ
るような摩擦接触関係をもたない。

一方、ブレーキスプリング２９は、アーマチユ
ア１８によつて回転を止められているスリーブ２
２に一方の折曲部２９Ｂが掛止され、他方の折曲
部２９Ａが出力軸１と一体の出力ボス２に掛止さ
れているので出力ボス２のボス部２Ａを締付けて
いる。

さらに、停止している出力軸１側のボス部２Ａ
の内周面と、固定部材であるフイールドコア６の
内極７の環状部７Ｂの内周面とに亘つて外径面を
圧接している逆転防止スプリング３０も出力軸１
の停止を確実にしている。

つぎに、第１図の状態から電磁コイル１１に電
圧を印加すると、磁束がフイールドコア６からア
ーマチユア１８に通り、アーマチユア１８を励磁
するので、アーマチユア１８は圧縮ばね２５の押
圧力に抗してフイールドコア６に磁気吸引され、
突起２１が凹部２４から抜出る。

スリーブ２２からアーマチユア１８が離れる
と、スリーブ２２は自由に回転できる状態となる
ので、クラツチスプリング２３も自由に回転でき
るようになつて、自己のもつ縮径習性により入力
ハブ３を締付け、この入力ハブ３はスリーブ２２
と出力ボス２、およびこの出力ボス２を固着して
ある出力軸１と一体になつて回動する。

このとき、ブレーキスプリング２９はスリーブ
２２と出力ボス２の一体結合に役立つている。

また、逆転防止スプリング３０は一部が固定部
材である内極７側に接触しているものの、巻方向
が、出力ボス２の回転によつて縮径させられる方
向にあるため、有害な抵抗を生じることはない。

ここで、電磁コイル１１への電圧印加を中断す
ると、アーマチユア１８が圧縮ばね２５，２５
（一方のみ図示）に押されて傾動し、突起２１が
スリーブ２２の凹部２４に掛合してスリーブ２２
の回転を阻止する。

このスリーブ２２の停止により、クラツチスプ
リング２３を介してスリーブ２２に連結されてい
る出力軸１も停止するが、慣性によつてなお回転
を継続しようとする。

しかし、出力軸１と一体の出力ボス２とスリー
ブ２２に亘つて取付けられているブレーキスプリ
ング２９は、出力軸１が回転を継続しようとする
と巻締まり、回転の継続を許さない。

そこで、突起２１が凹部２４に陥入すれば瞬時
に、かつ、急激に出力軸１を停止することにな
り、出力軸１が反動で逆方向に回転することにな
る。

前記ブレーキスプリング２９は、この出力軸１
の逆方向回転には制動力をもたず、巻締めがゆる
んでしまうが、出力軸１の逆転に対し強力な制動
力をもつ逆転防止スプリング３０は、逆転しよう
とする出力軸１を強力に制動する。

即ち、慣性による過回転も、急制動の反動に伴
う逆転も生じることがなく、出力軸１は確実に停
止することになる。

前記作用をもつブレーキスプリング２９と逆転
防止スプリング３０は、いずれもコンパクトにス
リーブ２２の内側に組込まれており、特に、逆転
防止スプリング３０を具備するにも拘らず、全長
が短い小形コンパクトな電磁スプリングクラツ
チ・ブレーキを形成する上で極めて有効である。

以上の説明から明らかなように、この発明の電
磁スプリングクラツチ・ブレーキは、トルク伝達
をしや断したときに、慣性による過回転（オーバ
ラン）もなく、また、反動による逆転もなく、正
確に出力軸を停止できるばかりでなく、電磁作動
手段が一軸上配置となつているために小形でコン
パクトであることと相俟つて、各種機器、特に複
写機やコンピユータ周辺機器等の性能向上に役立
つなど多くの優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電磁スプリングクラツチ・
ブレーキの実施例を示す第２図の−線視断面
図、第２図は正面図、第３図乃至第５図はフイー
ルドコアの外極を示し、第３図は第４図−線
視断面図、第４図は正面図、第５図は平面図であ
る。第６図乃至第８図はアーマチユアを示し、第
６図は第７図−線視断面図、第７図は正面
図、第８図は平面図である。第９図乃至第１２図
はスリーブを示し、第９図は第１０図−線視
断面図、第１０図は第９図Ｘ矢視図、第１１図は
同、XI矢視図、第１２図は同、XII矢視図である。
第１３図乃至第１５図は出力ボスを示し、第１３
図は第１４図XII−XII線視断面図、第１４図は
第１３図XI−XI線視断面図、第１５図は同、
矢視図である。図面において、 １……出力軸、２……出力ボス、２Ａ……ボス
部、２Ｂ……フランジ部、３……入力ハブ、３Ａ
……ボス部、３Ｂ……フランジ部、６……フイー
ルドコア、７……内極、７Ｂ……環状部、９……
外極、１０……ボビン、１１……電磁コイル、１
４……ねじ孔、１５……ブツシユ、１６……ビ
ス、１８……アーマチユア、１９……ばか孔、２
１……突起、２２……スリーブ、２２ａ……内周
面、２２Ａ……フランジ部、２３……クラツチス
プリング、２３Ａ，２３Ｂ……折曲部、２４……
凹部、２５……圧縮ばね、２７Ａ，２７Ｂ，２８
……切欠、２９……ブレーキスプリング、２９
Ａ，２９Ｂ……折曲部、３０……逆転防止スプリ
ング、３１……切欠、３２……環状溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 出力軸に嵌合固着された出力回転部材と、こ
   の出力回転部材の片側で前記出力軸に空転自在に
   嵌合され支持された入力回転部材と、前記出力回
   転部材の別の片側で前記出力軸が空転自在に挿入
   されてこの出力軸に支持されるとともに、この出
   力軸が挿入される中心孔を有する内極には、前記
   出力回転部材側に突設した環状部が形成された、
   固定部材となる電磁コイルを内蔵したフイールド
   コアと、前記出力回転部材および前記入力回転部
   材、そして前記フイールドコアの環状部の外側に
   環状空隙をあけてこれら部材と同心に、かつ空転
   自在に支持されるとともに、前記フイールドコア
   寄りには半径方向外側に延びた環状なフランジ部
   が形成されたスリーブと、このスリーブの前記フ
   イールドコア側が挿入される孔が穿設されてお
   り、前記フイールドコアと前記スリーブのフラン
   ジ部との間に配置され、かつそのスリーブのフラ
   ンジ部との掛合離脱が自在とし前記フイールドコ
   アに傾動自在に支持されたアーマチユアと、この
   アーマチユアを前記スリーブのフランジ部側に傾
   動させ掛合する押圧力を有する弾性部材と、前記
   環状空隙内に収納されて前記入力回転部材のボス
   部と前記出力回転部材の外周に配置される、かつ
   一端が前記スリーブに他端が前記出力回転部材に
   掛止されたコイル状クラツチスプリングと、前記
   環状空隙内に収納されて前記出力回転部材と前記
   フイールドコアの環状部の外周に配置される、か
   つ一端が前記スリーブに他端が前記出力回転部材
   に掛止されたコイル状ブレーキスプリングと、前
   記出力回転部材に形成された環状溝内周面と前記
   フイールドコアの環状部に形成された環状溝内周
   面とに亘つて外径面を圧接する拡径習性をもつコ
   イル状逆転防止スプリングとを備え、前記弾性部
   材の押圧力にて前記スリーブと掛合する前記アー
   マチユアを、前記電磁コイルの磁気吸引力により
   前記スリーブから離脱することによつてトルク伝
   達することを特徴とする電磁スプリングクラツ
   チ・ブレーキ。