JPH11351279A - 電磁連結装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用初期より所定の伝達可能トルクが得ら
れ、低消費電力で小型化が可能な電磁連結装置を提供す
る。 【解決手段】 電磁連結装置のアマチュア４に、鉄系材
料よりなるロータ８よりも硬度が大きく、過半数が１０
μｍ以上の結晶粒よりなるリン酸マンガン塩皮膜４ａを
化成処理により形成した。これにより、従来のなじみ付
け作業を実施せずとも、リン酸マンガン塩皮膜４ａの結
晶粒がロータ８に食い込むため、使用初期より高い伝達
可能トルクが得られる。このため、装置の小型化、低消
費電力化が図られる。さらに、リン酸塩皮膜は非磁性体
であるため、電磁コイル９を消勢した際、アマチュア４
が素早くロータ８から離れ、電磁連結装置としての切れ
が良好となる。また、皮膜を化成処理にて形成したの
で、メッキ等の処理に比べて強度が大きく、強い防錆効
果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁力の作用によ
り回転力を間欠的あるいは連続的に伝達する電磁連結装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複写機やファクシミリの給紙
機構における紙送りローラ軸の駆動装置として、電磁石
への通電の制御によって、クラッチとしての接続動作と
遮断動作を行う電磁連結装置が適用されている。この給
紙機構は、紙送りローラを所定の回転位置から所定角
度、例えば一回転だけ回転させることにより、１枚の記
録紙を装置内部に搬送するものである。

【０００３】図５は、従来の電磁連結装置の一例を示す
破断側面図であり、図において、１１は第１の連結主体
であり、ギヤー部２、このギヤー部２に板バネ３を介し
て固定されるアマチュア４４で構成されている。また、
５は第２の連結主体であり、側壁部に複数の窓１２が形
成された椀状のロータ８を第１軸６、第２軸７で挟持
し、一体に形成されている。９は、励磁装置である電磁
コイルで、ヨーク１０に固定され、上記ロータ８の内部
に配置されている。また、ギヤー部２は第２軸７に、ヨ
ーク１０は第１軸６にそれぞれ回転自在に遊嵌されてい
る。また、ヨーク１０には突起１０ａが設けられてお
り、外部の固定部（図示せず）に接続され、ヨーク１０
及び電磁コイル９の、第１軸６との共回りが防止されて
いる。また、アマチュア４４は、第１の連結主体１１の
ギヤー部２の一端がロータ８側面に当接した場合、この
ロータ８側面と隙間Ｇを有するように位置決めされてい
る。また、ロータ８、第１軸６、第２軸７、アマチュア
４４、ヨーク１０は、磁気回路を形成するために、鉄系
の材料で形成されている。さらに、アマチュア４４、ロ
ータ８には、防錆の目的で亜鉛メッキが施されている。

【０００４】次に、従来の電磁連結装置の動作について
説明する。まず、電磁コイル９にリード線（図示せず）
を介して通電すると、図中点線で示す磁束が発生し、そ
の吸引力によりアマチュア４４は板バネ３の弾性力に抗
してロータ８の側壁に吸着される。ここで、アマチュア
４４とロータ８の側面間には、上記吸着力と、アマチュ
ア４４とロータ８間の摩擦係数により決定される力が生
じ、回転力の伝達が可能となる。以下、この回転力を伝
達可能トルクと称する。このため、第１の連結主体１１
のギヤー部２に与えられた回転力は、板バネ３、アマチ
ュア４４、ロータ８を介して第１軸６に伝えられ、この
第１軸６に契合された負荷装置（図示せず）の負荷軸が
回転駆動される。以下、これらの一連の動作を負荷の立
ち上げと称する。なお、ここで、負荷装置においては、
各部の機械的な摩擦等により負荷軸の停止を継続させよ
うとする力が作用しており、この力が上記の伝達可能ト
ルクより大であれば、負荷軸は回転駆動されない。電磁
コイル９への通電が停止されると、電磁力が無くなり、
アマチュア４４は板バネ３の復元力によってロータ８か
ら引き離され、負荷軸への回転駆動力が無くなり、負荷
装置は、機械的な摩擦等により自然に停止する。

【０００５】以下に、伝達可能トルクと負荷の立ち上げ
回数の初期推移について、図２を流用して説明する。図
２は、本発明及び従来の電磁連結装置における伝達可能
トルクの推移特性を示す概念図であり、図中、点線ａ
は、従来の電磁連結装置における伝達可能トルクの推移
を示している。従来の電磁連結装置は、連結回数すなわ
ち負荷の立ち上げ回数が進むにつれ、伝達可能トルクが
増加し、やがてほぼ一定の値に落ち着くという特性があ
った。これは、負荷の立ち上げに伴う微小な摩耗が動作
面に生じ、最初はアマチュア４４表面の亜鉛メッキが無
くなり、母材である鉄同士の摩擦となり、さらに鉄同士
の接触も、部分当たりから全面当たりとなるためであ
る。以下に、この摩擦面の接触面積が増加し、ほぼ全面
当たりとなることをなじみがついたと称する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
電磁連結装置においては、使用初期において、ロータ８
とアマチュア４４の摩擦面同士のなじみが悪いため、摩
擦面同士の連結力が弱く、伝達可能トルクが小さいとい
う問題があった。このため、負荷装置の使用初期には、
立ち上げに時間を要したり、立ち上げ不能となる場合が
あった。また、使用初期より大きな伝達可能トルクを得
るために、従来の電磁連結装置では、摩擦面のなじみ付
け作業を行っていたが、この工程は時間を要するため、
生産性が低下するという問題があった。また、使用初期
より大きな伝達可能トルクを得るために、必要以上に大
型の電磁連結装置を使用することもあり、消費電力が大
きくなるという問題があった。

【０００７】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、初期より所定の伝達可能トルク
が得られ、低消費電力で小型化が可能な電磁連結装置を
提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる電磁連結
装置は、同一軸線上に対向して配置された摩擦面の接触
摩擦により回転力の伝達を行う少なくとも一対の連結主
体と、これらの連結主体のいずれかの摩擦面を軸方向に
移動させ、連結主体相互間の連結を制御する励磁装置を
備えた電磁連結装置であって、少なくとも一箇所の連結
部において、摩擦面のいずれか片方に、摩擦摺動する相
手材よりも硬度が大きく、過半数が１０μｍ以上の粒子
または結晶粒よりなる皮膜を形成したものである。ま
た、同一軸線上に対向して配置された摩擦面の接触摩擦
により回転力の伝達を行う少なくとも一対の連結主体
と、これらの連結主体のいずれかの摩擦面を軸方向に移
動させ、連結主体相互間の連結を制御する励磁装置を備
えた電磁連結装置であって、少なくとも一箇所の連結部
において、摩擦面の両方に、各々の母材よりも硬度が大
きく、過半数が１０μｍ以上の粒子または結晶粒よりな
る皮膜を形成したものである。

【０００９】また、皮膜は、非磁性体としたものであ
る。また、皮膜は、化成処理により形成されたものであ
る。また、皮膜は、リン酸マンガン塩よりなるものであ
る。また、皮膜は、リン酸亜鉛塩よりなるものである。
さらに、皮膜は、セラミックス粒子よりなるものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下に、本発明の
実施の形態を図について説明する。図１は、本発明の実
施の形態１である電磁連結装置を示す破断側面図であ
り、図において、１は第１の連結主体であり、ギヤー部
２、このギヤー部２に板バネ３を介して固定されるアマ
チュア４で構成されている。また、５は第２の連結主体
であり、第１軸６、第２軸７で椀状のロータ８を挟持
し、一体に形成されている。９は、励磁装置である電磁
コイルで、ヨーク１０に固定され、ロータ８の内部に配
置されている。また、ギヤー部２は第２軸７に、ヨーク
１０は第１軸６にそれぞれ回転自在に遊嵌されている。
また、ヨーク１０には突起１０ａが設けられており、外
部の固定部（図示せず）に接続され、ヨーク１０及び電
磁コイル９の、第１軸６との共回りが防止されている。
また、アマチュア４は、第１の連結主体１のギヤー部２
の一端がロータ８側面に当接した場合、このロータ８側
面と隙間Ｇを有するように位置決めされている。さら
に、ロータ８の側壁部には、複数の窓１２を形成するこ
とにより、磁気抵抗を大きくし、後述する磁束のうち、
ロータ８の内径側から外径側へと側壁部を流通する分を
減少させ、アマチュア４を経由して流通する分を増加さ
せている。

【００１１】本実施の形態における電磁連結装置は、同
一軸線上に対向して配置されたアマチュア４とロータ８
の摩擦面の接触摩擦により回転力の伝達を行う第１の連
結主体１及び第２の連結主体５と、これらの連結主体の
いずれかの摩擦面、本実施の形態ではアマチュア４を軸
方向に移動させ、連結主体相互間の連結を制御する電磁
コイル９を備えた電磁連結装置であって、アマチュア４
に、摩擦摺動する相手材、ここでは鉄系のロータ８より
も硬度が大きく、過半数が１０μｍ以上の結晶粒よりな
るリン酸マンガン塩皮膜４ａを化成処理により形成し、
処理後、カシメにより板バネ３に固着したものである。

【００１２】次に、本実施の形態による電磁連結装置の
動作について説明する。まず、図示しない駆動ギヤーに
て、第１の連結主体１のギヤー部２に回転動力が与えら
れると、アマチュア４を含む第１の連結主体１は、第２
の連結主体５の第２軸７の周りを回転する。続いて電磁
コイル９にリード線（図示せず）を介して通電すると、
図中点線で示すように、ヨーク１０、ロータの外周部８
ａ、ロータ側壁の半径方向外周寄り８ｂ、アマチュア
４、ロータ側壁の半径方向内周寄り８ｃ、第１軸６を通
るように磁束が生じ、磁気回路が形成される。このた
め、アマチュア４は、磁力により板バネ３の弾性力に抗
してロータ８の側壁に吸着され、アマチュア４とロータ
８の側面間に伝達可能トルクが発生する。従って、第１
の連結主体１のギヤー部２に与えられた回転力は、板バ
ネ３、アマチュア４、ロータ８を介して第１軸６に伝え
られ、この第１軸６に契合された負荷軸（図示せず）が
回転駆動され、負荷の立ち上げが行われる。電磁コイル
９への通電が停止されると、電磁力が無くなり、アマチ
ュア４は板バネ３の復元力によってロータ８から引き離
され、負荷軸への回転駆動力が無くなり、負荷装置は、
機械的な摩擦等により自然に停止する。

【００１３】本実施の形態による電磁連結装置における
伝達可能トルクの推移特性を図２に示す。図において、
横軸は連結回数であり、電磁コイル９への給電にて負荷
の立ち上げがなされる回数を示している。本実施の形態
による電磁連結装置の伝達可能トルクは、図中ｂで示す
ように、連結の初期よりほぼ一定の値で推移する。これ
は、連結の初期においては、アマチュア４の表面に形成
されたリン酸マンガン塩皮膜４ａの結晶粒が、ロータ８
の摩擦面に食い込むことにより、従来のアマチュアに比
べ、大きな伝達可能トルクが得られるためである。連結
回数が増加するに伴い、この結晶粒は摩耗していき、結
晶粒が相手材に食い込むことの効果は減少していくが、
それに伴い摩擦面のなじみもついてくるため、伝達可能
トルクの落ち込みはなく、ほぼ一定に推移していく。な
お、この伝達可能トルクの初期値は、リン酸マンガン塩
の結晶粒が大きいほど、大きくなることが実験結果から
得られている。

【００１４】以上のように、本実施の形態によれば、電
磁連結装置のアマチュア４表面に、リン酸マンガン塩皮
膜４ａを化成処理により形成することにより、従来のな
じみ付け作業を実施せずとも、リン酸マンガン塩皮膜４
ａの結晶粒がロータ８に食い込むため、使用初期より高
い伝達可能トルクが得られる効果がある。このため、装
置の小型化、電磁コイル９の低消費電力化が図られる。
さらに、リン酸塩皮膜は、非磁性体であるため、電磁コ
イル９を消勢した際、残留磁気により磁気回路が残るこ
となく、アマチュア４が素早くロータ８から離れ、電磁
連結装置としての切れが良好となる。また、皮膜を化成
処理にて形成したので、メッキ等の処理に比べて強度が
大きく、強い防錆効果が得られる。

【００１５】実施の形態２．図３は、本発明の実施の形
態２である電磁連結装置のアマチュアを示す破断側面図
である。図において、４ｂは、鉄系のロータ８よりも硬
度が大きく、過半数が１０μｍ以上の結晶粒よりなるリ
ン酸亜鉛塩皮膜で、アマチュア４表面に化成処理された
ものである。本実施の形態では、リン酸塩皮膜として、
リン酸亜鉛塩皮膜４ｂを用いることにより、上記実施の
形態１と同様の効果が得られ、さらに、結晶粒の大きさ
が調整し易く、化成皮膜処理の作業が容易に行える効果
がある。その結果、伝達可能トルクの調整を容易に行う
ことが可能である。

【００１６】なお、上記実施の形態１及び２では、アマ
チュア４の全面に化成処理によりリン酸塩皮膜を形成し
たが、適当なマスキングをし、摩擦面だけに形成しても
良い。ただし、この場合には、摩擦面以外への防錆効果
は得られない。

【００１７】実施の形態３．図４は、本発明の実施の形
態３である電磁連結装置のアマチュアを示す破断側面図
である。図において、４ｃは、鉄系のロータ８よりも硬
度が大きく、過半数が１０μｍ以上の粒子よりなるセラ
ミックス粒子皮膜であり、接着剤とともに摩擦面に塗布
されたものである。本実施の形態によれば、セラミック
スの粉砕粒子を接着剤とともにアマチュア４の摩擦面ま
たは全面に塗布することにより、上記実施の形態１及び
２で述べたリン酸塩皮膜を化成処理にて形成する場合に
比べて容易な処理で、使用初期より高い伝達可能トルク
が得られ、電磁連結装置の小型化及び低消費電力化が可
能となる。

【００１８】なお、上記実施の形態１〜３では、摩擦面
の片方であるアマチュア４にのみ皮膜を形成したが、ア
マチュア４及びロータ８の両方の摩擦面に皮膜を形成し
ても良く、その場合、各々の母材よりも硬度が大きく、
過半数が１０μｍ以上の粒子または結晶粒よりなる皮膜
を形成すれば良い。また、上記実施の形態１〜３では、
アマチュア４とロータ８が直接摩擦接触する形式の電磁
連結装置で、クラッチ装置の例を示したが、本発明は、
ロータ８またはアマチュア４の一方を回転しないように
固定したブレーキ装置にも適用することができる。さら
に、ロータ８とアマチュア４間に中間プレートを有する
ものや、多板式電磁連結装置、またはアマチュア４とロ
ータ８をバネ力で加圧接触させ、磁力によりアマチュア
４を引き離す、励磁解放型の電磁連結装置においても適
用可能であり、同様の効果が得られる。なお、複数の連
結部を有する場合には、少なくとも１箇所の連結部にお
いて本発明を適用すればよいが、全ての連結部において
適用した場合に大きな効果が得られることは言うまでも
ない。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電磁連
結装置の少なくとも一箇所の連結部において、摩擦面の
いずれか片方に、摩擦摺動する相手材よりも硬度が大き
く、過半数が１０μｍ以上の粒子または結晶粒よりなる
皮膜を形成したので、この結晶粒が相手材に食い込むこ
とにより、初期より高い伝達可能トルクが得られ、電磁
連結装置の小型化及び低消費電力化が図られる。

【００２０】また、リン酸塩皮膜を化成処理により形成
したので、皮膜の強度が大きく、強い防錆効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１である電磁連結装置を
示す破断側面図である。

【図２】 本発明及び従来の電磁連結装置における伝達
可能トルクの推移特性を示す概念図である。

【図３】 本発明の実施の形態２である電磁連結装置の
アマチュアを示す破断側面図である。

【図４】 本発明の実施の形態３である電磁連結装置の
アマチュアを示す破断側面図である。

【図５】 従来の電磁連結装置の一例を示す破断側面図
である。

【符号の説明】

１、１１ 第１の連結主体、２ ギヤー部、３ 板バ
ネ、４、４４ アマチュア、４ａ リン酸マンガン塩皮
膜、４ｂ リン酸亜鉛塩皮膜、４ｃ セラミックス粒子
皮膜、５ 第２の連結主体、６ 第１軸、７ 第２軸、
８ ロータ、９ 電磁コイル、１０ ヨーク、１２
窓。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一軸線上に対向して配置された摩擦面
   の接触摩擦により回転力の伝達を行う少なくとも一対の
   連結主体と、上記連結主体のいずれかの摩擦面を軸方向
   に移動させ、上記連結主体相互間の連結を制御する励磁
   装置を備えた電磁連結装置であって、少なくとも一箇所
   の連結部において、上記摩擦面のいずれか片方に、摩擦
   摺動する相手材よりも硬度が大きく、過半数が１０μｍ
   以上の粒子または結晶粒よりなる皮膜を形成したことを
   特徴とする電磁連結装置。
2. 【請求項２】 同一軸線上に対向して配置された摩擦面
   の接触摩擦により回転力の伝達を行う少なくとも一対の
   連結主体と、上記連結主体のいずれかの摩擦面を軸方向
   に移動させ、上記連結主体相互間の連結を制御する励磁
   装置を備えた電磁連結装置であって、少なくとも一箇所
   の連結部において、上記摩擦面の両方に、各々の母材よ
   りも硬度が大きく、過半数が１０μｍ以上の粒子または
   結晶粒よりなる皮膜を形成したことを特徴とする電磁連
   結装置。
3. 【請求項３】 皮膜は、非磁性体としたことを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の電磁連結装置。
4. 【請求項４】 皮膜は、化成処理により形成されたこと
   を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載
   の電磁連結装置。
5. 【請求項５】 皮膜は、リン酸マンガン塩よりなること
   を特徴とする請求項４記載の電磁連結装置。
6. 【請求項６】 皮膜は、リン酸亜鉛塩よりなることを特
   徴とする請求項４記載の電磁連結装置。
7. 【請求項７】 皮膜は、セラミックス粒子よりなること
   を特徴とする請求項３記載の電磁連結装置。