JPH0741074U - 電磁スプリングクラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スリップトルクの増大を構造的に無くし、ク
ラッチ接・断動作を長期にわたって正常に持続できる構
造にした電磁スプリングクラッチを提供する。 【構成】 吸着結合されたとき互いに当接し合うアーマ
チュア４側の吸着結合面４Ａとロータ８側の吸着結合面
８Ａに、それぞれ摺動方向を分断する方向に複数の凹条
２４，２７を設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電磁スプリングクラッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図１３及び図１４は従来の電磁スプリングクラッチの一例を示している。同図 の電磁スプリングクラッチ５１は、非磁性材からなる出力軸５２と、この出力軸 ５２上に空転自在に順次装着されている入力ギヤ５３，円盤状のアーマチュア５ ４，軸受５５，コイル５６を内蔵して軸受５５上に一体回転可能に取り付けられ ているカップ状のフィールドコア５７と、アーマチュア５４とフィールドコア５ ７との間で出力軸５２に一体回転可能に装着されているロータ５８と、入力ギヤ ５３とアーマチュア５４との間で出力軸５２に一体回転可能に装着されている出 力ハブ５９と、一端６０ａが入力ギヤ５３の係合孔５３ａに他端６０ｂがアーマ チュア５４の係合孔５４ａにそれぞれ係止されて出力軸５２上に出力ハブ５９と の間に隙間を介して装着されたコイルスプリング６０等で構成されている。

【０００３】 また、出力軸５２上の、ロータ５８と軸受５５との間の部分にはスペーサ用の ワッシャ６１が配設されているとともに、入力ギヤ５３と軸受５５の外側に位置 した部分にはそれぞれ止め輪６２，６３が取り付けられている。なお、ここでの アーマチュア５４，軸受５５，フィールドコア５７，ロータ５８はそれぞれ鉄板 等の磁性体で形成されている。

【０００４】 ロータ５８は、図１５に図１３のＥ−Ｅ線に沿う方向から見て単体で示してい るように、出力軸５２が貫通される中心孔６４の周囲に、同心円状に３つの眉形 孔６５が形成されており、アーマチュア５４と対向している面、すなわち吸着結 合面５８Ａは単なる平面として形成されている。このロータ５８と対向している アーマチュア５４は、図１６に図１３のＦ−Ｆ線に沿う方向から見て単体で示し ているように、出力軸５２が貫通される中心孔６６とコイルスプリング６０の他 端６０ｂが係合される係合孔５４ａが設けられている以外、ロータ５８の吸着結 合面５８Ａと対向している面、すなわち吸着結合面５４Ａは単なる平面として形 成されている。

【０００５】 次に、この電磁スプリングクラッチ５１の作動について説明すると、図１３は コイル５６に通電が行われていないときの状態を示しており、アーマチュア５４ がロータ５８より離れ、コイルスプリング６０と出力ハブ５９との間に隙間が形 成されてクラッチ断の状態になっている。そして、このクラッチ断の状態におい て、外部から入力ギヤ５３に回転が与えられると、この入力ギヤ５３と一体にコ イルスプリング６０及びアーマチュア５４が出力軸５２上で空転し、出力軸５２ には回転が伝えられない。

【０００６】 また、このように入力ギヤ５３がコイルスプリング６０及びアーマチュア５４ と共に回転されている状態においてコイル５６に通電を行うと、フィールドコア ー５７が励磁されるとともにロータ５８が磁化され、アーマチュア５４がロータ ５８側に磁気吸着され、吸着結合面５８Ａに吸着結合面５４Ａが当接されて吸着 結合される。これによりアーマチュア５４とロータ５８との間に負荷が作られ、 図１４に示すようにコイルスプリング６０が出力ハブ５９に巻き付いてクラッチ 接の状態となり、入力ギヤ５３と出力軸５２とが一体に回転される。

【０００７】 また、クラッチ接の状態で、コイル５６への通電を断ってフィールドコア５７ の励磁を中止すると、ロータ５８よりアーマチュア５４が離れ、これと同時にコ イルスプリング６０が拡張し、図１３に示すクラッチ断に戻る。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来構造の電磁スプリングクラッチ５１にあっては、アー マチュア５４およびロータ５８の各吸着結合面５４Ａ，５８Ａが単なる平面で形 成されているので、クラッチの接・断を繰り返していると、各吸着結合面５４Ａ ，５８Ａにおいて、表面が平滑で摺り合わせした状態になり、スリップトルクが 当初より大きくなり、フィールドコア５７の励磁を遮断してもロータ５８からア ーマチュア５４が離れずに摺動して、クラッチ断にならない状態になることがあ った。また、この摺動による摩耗によりカスが発生し、このカスにより正常なク ラッチ作動が損なわれることもあった。さらには、摩耗によって製品寿命を短く していると言う問題点もあった。

【０００９】 そこで、本考案の目的は、スリップトルクの増大を構造的に無くし、クラッチ 接・断動作を長期にわたって正常に持続できる構造にした電磁スプリングクラッ チを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

以上の目的を達成するため本考案は、非磁性材からなる出力軸上に入力回転要 素と円盤状のアーマチュアとコイルを内蔵したフイールドコアとが空転自在に順 次装着されていると共に、前記アーマチュアとフィールドコアとの間で出力軸に 一体回転可能に装着された円盤状のロータと、一端が前記入力回転要素に他端が 前記アーマチュアにそれぞれ係止されて前記出力軸上に同軸回りとの間に隙間を 介して装着されたコイルスプリングとを備え、前記コイルに通電してフィールド コアとロータをコイルと一体に励磁せしめると、前記アーマチュアがロータに磁 気吸着結合されて一体に回転し、前記コイルスプリングが出力軸に巻き付けられ てクラッチ接となる電磁スプリングクラッチにおいて、前記磁気吸着結合された とき互いに当接し合う前記アーマチュア側の吸着結合面と前記ロータ側の吸着結 合面のうち、少なくとも一方の吸着結合面に摺動方向を分断する方向に複数の凹 条を設けたものである。

【００１１】 なお、凹条は、等間隔な放射状、等間隔な平行状、枡目状、略等間隔の短い線 または十字状、等とこれらの組合わせを適用することができる。また、凹条の断 面の形状は、Ｖ状、Ｕ状、四角状、台形状、弓形状等、何れでも良い。さらに、 凹条の深さは特に限定されないが０．１〜０．５ｍｍ程度である。また、さらに アーマチュアとロータとの両方の吸着結合面に凹条を設ける場合は、摺動すると きに互いの凹条がクロスするような図形の組合わせとすることが望ましい。

【００１２】

【作用】

吸着結合面に凹条を設けると、隣り合う凹条との間の部分が凸部となり、その 凸部として形成されている面が摺動面となる。また、各凸部は凹条によってそれ ぞれ分断されており、凸部の表面が摺り会わせ状態になっても両部材の剥離が容 易になる。これは、凹条を介して凸部に空気が入り易くなるため両部材の密着が こわれ易くなっているためと考えられる。

【００１３】 また、凹条は摺動により摩耗することによって発生されるカス等を素早く収容 する作用もある。さらに、ロータに凹条を設けると、フイールドコアを励磁して ロータを磁化したとき、磁束は凹条間の凸部として形成されている面の部分が強 くなって、ロータの磁力のロスを少なくして、アーマチュアを吸引する力の効率 を良くする作用がある。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面を用いて説明する。図６及び図７は本考案 に係る電磁スプリングクラッチの一実施例を示し、図６はクラッチ断の状態で、 図７はクラッチ接の状態で示している。

【００１５】 図６及び図７において、この電磁スプリングクラッチ１は、大きくは出力軸２ と、この出力軸２上に空転自在に順次装着されている入力ギヤ３，円盤状のアー マチュア４，軸受５，コイル６を内蔵して軸受５上に一体回転可能に取り付けら れているカップ状のフィールドコア７と、アーマチュア４とフィールドコア７と の間で出力軸２に一体回転可能に装着されているロータ８と、入力ギヤ３とアー マチュア４との間で出力軸２に一体回転可能に装着されている出力ハブ９と、一 端１０ａが入力ギヤ３の係合孔３ａに他端１０ｂがアーマチュア４の係合孔４ａ にそれぞれ係止されて出力軸２上に出力ハブ９との間に隙間を介して装着された コイルスプリング１０等で構成されている。 また、出力軸２上の、ロータ８と軸受５との間の部分にはスペーサ用のワッシ ャ１１が配設されているとともに、入力ギヤ３と軸受５の外側に位置した部分に はそれぞれ止め輪１２，１３が取り付けられている。 なお、各係合孔３ａ，４ａは、孔に代えて溝状に形成しても良いものである。

【００１６】 さらに詳述すると、出力軸２は、樹脂、銅合金、アルミ合金、オーステナイト 系ステンレス鋼等の非磁性材料で作られており、また軽量化や電磁スプリングク ラッチを取り付ける軸（不図示）にセットし易くするためにパイプ状に形成して いる。出力ハブ９は筒状に形成されており、出力軸２の外周部に図示せぬキーで 回転不能に固定され、出力軸２と一体に回転する状態にして取り付けられている 。

【００１７】 入力ギヤ３は入力回転要素となるものであり、出力ハブ９と摺接するとともに コイルスプリング１０の一部が巻き付く内ボス部３Ａと、コイルスプリング１０ の一端を係止する上記係合孔３ａを設けた外ボス部３Ｂが端面に一体に形成され ている。

【００１８】 コイルスプリング１０は、断面が角形の線材で作られており、内径は出力ハブ ９の外径寸法より僅かに大きく形成されている。なお、ここでのコイルスプリン グ１０は、断面が角形の線材で作られたものを使用して、コイルスプリング１０ が締め付けられたときに出力ハブ９の外周面に線材が面接触する構造にしており 、こうすることにより大きなトルク伝達が可能になる。しかし、コイルスプリン グ１０には、必ずしも断面が角形の線材を使用しなくても、丸形や楕円形の線材 を使用して形成しても良いものである。

【００１９】 フイールドコア７は、鉄製でカップ状に形成されて軸受５を介して出力軸２上 に空転可能に取り付けられており、軸受５との間の空間に図示せぬボビンに巻か れた上記コイル６が収納されて固定されている。 ロータ８は、図１乃至図３にも単体で示す如く、鉄製で円盤状に形成されてお り、中心には出力軸２が挿通される貫通した中心孔２１が形成されている。また 、中心孔２１内には、出力軸２の外周部に形成された図示せぬキー溝に係合され るキー２２が一体に形成されており、このキー２２を出力軸２側のキー溝に係合 させて、出力軸２と一体に回転する状態にして取り付けられている。さらに、ロ ータ８には、同心円状に３つの眉形孔２３が設けられているとともに、その眉形 孔２３を境に外輪８Ｂと内輪８Ｃとに分かれていて、この両輪８Ｂ，８Ｃを薄肉 連結部８Ｄで繋いで一体に構成されている。なお、この薄肉連結部８Ｄは、磁束 が外輪８Ｂと内輪８Ｃとの間でできるだけ流れないように、アーマチュア４と対 向している面、すなわち吸着結合面８Ａから後退させて薄肉に形成されている。

【００２０】 また、ロータ８の吸着結合面８Ａには、凹条２４が放射状に複数形成されてい る。なお、図１中で黒く塗り潰している部分が凹条２４であり、この凹条２４で 挟まれた部分は凸部２５として形成されている。この凹条２４は、図２に図１の Ａ−Ａ線に沿う断面図として示すとともに図３に図２のＢ−Ｂ線に沿う拡大図と して示しているように、やや幅広の溝として作られており、深さは約０．５ｍｍ である。そして、この凹条２４と凸部２５とを設けることによって、フィールド コア７からの磁束がロータ８の外輪８Ｂまたは内輪８Ｃに流れたとき、ロータ５ に設けた凹条２４間の凸部２５の磁力が強くなり、アーマチュア４を確実に吸引 することができる構造になっている。

【００２１】 アーマチュア４は、図４及び図５にも単体で示す如く、鉄製で円盤状をしてお り、中心には出力軸２が挿通される貫通した中心孔２６が形成され、ロータ８と 対向している面、すなわち吸着結合面４Ａにはコイルスプリング１０の他端１０ ｂを係合するための上記係合孔４ａの他に、凹条２７が放射状に複数形成されて いる。各凹条２７は、先端がＶ形のポンチでアーマチュア４に刻印して作られて おり、また凹条２７の形成時には、この凹条２７間に凸部２８が作られ、その凸 部２８の表面はその後研磨仕上げされる。 ここで、アーマチュア４側における吸着結合面４Ａの凹条２７及び凸部２８模 様と、ロータ８側における吸着結合面８Ａの凹条２４及び凸部２５は、互いに凹 条２７，２４の間隔を変えるか、異なる模様を適用して、両吸着結合面４Ａ，８ Ａが接したとき、できるだけ凸部２５，２８が分断されるように組合わせされる 。

【００２２】 次に、この電磁スプリングクラッチ１の作動について説明する。図６はコイル ６に通電が行われていないときの状態を示しており、アーマチュア４がロータ８ より離れ、コイルスプリング１０と出力ハブ９との間に隙間が形成されてクラッ チ断の状態になっている。そして、このクラッチ断の状態において、外部から入 力ギヤ３に回転が与えられると、この入力ギヤ３と一体にコイルスプリング１０ 及びアーマチュア４が出力軸２上で空転し、出力軸２には回転が伝えられない。

【００２３】 また、このように入力ギヤ３がコイルスプリング１０及びアーマチュア４と共 に回転されている状態においてコイル６に通電を行うと、フィールドコア７が励 磁されるとともにロータ８が磁化される。このときの磁束は主に、フィールドコ ア７から順に、ロータ８の外輪８Ｂ，アーマチュア４，ロータ８の内輪８Ｃ，フ ィールドコア７の軸受５の回路となり、アーマチュア４がロータ８側に吸着され て、吸着結合面８Ａに吸着結合面４Ａが当接されて吸着結合される。これにより アーマチュア４とロータ８との間に負荷が作られ、図７の如くコイルスプリング １０が出力ハブ９に巻き付いてクラッチ接の状態となり、入力ギヤ３と出力軸２ とが一体に回転される。また、クラッチ接の状態で、コイル６への通電を断って フィールドコア７の励磁を中止すると、ロータ８よりアーマチュア４が離れ、こ れと同時にコイルスプリング１０が拡張し、図６に示すクラッチ断に戻る。

【００２４】 したがって、本実施例の電磁スプリングクラッチでは、アーマチュア４側の吸 着結合面４Ａとロータ８側の吸着結合面８Ａに凹条２４，２７を設けているので 隣り合う凹条２４，２７との間の部分が凸部２５，２８となり、その凸部２５， ２８が摺動面となる。これにより、この各凸部２５，２８はその間に空気が入っ て両吸着結合面の密着状態がこわれ易くなり、凸部２５，２８の表面が摺り合わ せ状態になっても両部材の剥離が確実に行われる。 また、摺動により摩耗することによってカス等が発生しても、このカス等は凹 条２４，２７内に素早く収容されることになる。さらに、ロータ８に凹条２４を 設けていることによって、フイールドコア７を励磁してロータ８を磁化したとき に、凹条２４との間の凸部２５の部分での磁束が強くなり、ロータ８の磁力のロ スを少なくして、アーマチュア４を吸引する力の効率を良くすることができる。

【００２５】 なお、上記実施例では、アーマチュア４の吸着結合面４Ａに放射状にして凹条 ２７を設けた構造を開示したが、これ以外にも等間隔な放射状、等間隔な平行状 、枡目状、略等間隔の短い線または十字状等と、これらの組合わせを適用するこ とができる。図８乃至第１２図に凹条２７の模様例を示す。この模様はロータ８ 側の凹条２４に適用しても良く、凹条２４，２７の断面形状もＶ状、Ｕ状、四角 状、台形状、弓形状等、何れでも良く、深さも特に限定されないが０．１〜０． ５ｍｍ程度である。

【００２６】 また、凹条をアーマチュア４側の吸着結合面４Ａとロータ８側の吸着結合面８ Ａの両方に設けた構造を開示したが、アーマチュア４側の吸着結合面４Ａまたは ロータ８側の吸着結合面８Ａの何れか一方に設けた構造にしても良いものである 。しかし、アーマチュア４とロータ８との両方の吸着結合面４Ａ，８Ａに凹条２ ４，２７をそれぞれ設ける場合は、摺動するときに互いの凹条２４，２７がクロ スするような図形の組合わせとすることが望ましい。さらに、上記実施例では、 出力軸２上に出力ハブ９を固定して設けて、この出力ハブ９にコイルスプリング １０を巻き付けるようにした構造を開示したが、出力ハブ９を無くして出力軸２ の外周面に直接コイルスプリングを巻き付けるようにすることも可能である。

【００２７】

【考案の効果】

以上説明したとおり、本考案に係る電磁スプリングクラッチにあっては、アー マチュアとロータの一方または両方の吸着結合面に複数個の凹条を設けたことに より、クラッチ動作の繰り返しで摺動面が吸着し合い、スリップトルクが増大す ると言うことがなくなる。また、励磁してクラッチ接するときのロータの磁力を 効率良くアーマチュアに作用させることができ、クラッチ接・断動作を長期にわ たり正常に持続できるという効果が得られるので、特に事務機械用の回転要素の 性能向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図６のＣ−Ｃ線に沿う方向より見たロータ単体
の図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【図４】図６のＤ−Ｄ線に沿う方向より見たアーマチュ
ア単体の図である。

【図５】図４に示したアーマチュアの部分拡大断面図で
ある。

【図６】本考案の電磁スプリングクラッチ例をクラッチ
断の状態で示す断面図である。

【図７】前記電磁スプリングクラッチをクラッチ接の状
態で示す断面図である。

【図８】アーマチュアの一変形例を示す図である。

【図９】アーマチュアの他の変形例を示す図である。

【図１０】アーマチュアのさらに他の変形例を示す図で
ある。

【図１１】アーマチュアのさらに他の変形例を示す図で
ある。

【図１２】アーマチュアのさらに他の変形例を示す図で
ある。

【図１３】従来の電磁スプリングクラッチの一例をクラ
ッチ断の状態で示す断面図である。

【図１４】前記電磁スプリングクラッチをクラッチ接の
状態で示す断面図である。

【図１５】図１３のＥーＥ線に沿う方向より見たロータ
単体の正面図である。

【図１６】図１３のＦーＦ線に沿う方向より見たアーマ
チュア単体の正面図である。

【符号の説明】

１ 電磁スプリングクラッチ ２ 出力軸 ３ 入力ギヤ（入力回転要素） ４ アーマチュア ６ コイル ７ フィールドコイル ８ ロータ １０ コイルスプリング

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性材からなる出力軸上に入力回転要
   素と円盤状のアーマチュアとコイルを内蔵したフイール
   ドコアとが空転自在に順次装着されていると共に、前記
   アーマチュアとフィールドコアとの間で出力軸に一体回
   転可能に装着された円盤状のロータと、一端が前記入力
   回転要素に他端が前記アーマチュアにそれぞれ係止され
   て前記出力軸上に同軸回りとの間に隙間を介して装着さ
   れたコイルスプリングとを備え、前記コイルに通電して
   フィールドコアとロータをコイルと一体に励磁せしめる
   と、前記アーマチュアがロータに磁気吸着結合されて一
   体に回転し、前記コイルスプリングが出力軸に巻き付け
   られてクラッチ接となる電磁スプリングクラッチにおい
   て、 前記磁気吸着結合されたとき互いに当接し合う前記アー
   マチュア側の吸着結合面と前記ロータ側の吸着結合面の
   うち、少なくとも一方の吸着結合面に摺動方向を分断す
   る方向に複数の凹条を設けたことを特徴とする電磁スプ
   リングクラッチ。