(57)【要約】      （修正有）【課題】特に薄型の電磁スプリングクラッチを提供すると共に、アーマチュア摩擦面における摩擦トルクの増大を可能とし、電磁コイルの小型化が可能である電磁スプリングクラッチを提供する。【解決手段】電磁スプリングクラッチ１は、第１の回転軸２が外筒部２ａと内筒部とを備え、一端側に外筒部２ａと内筒部とを連結する連結部２ｂが設けられて、他端側に開口部を有する二重円筒状に形成されると共に、前記外筒部２ａがフィールドコア１１内を挿通して該フィールドコア１１により軸受され、前記内筒部が第２の回転軸３内を回転自在に挿通され、第１の回転軸２と第２の回転軸３とを連結して回転力を伝達するコイルスプリング７が、一端側が前記外筒部２ａと前記内筒部との間の中空部に進入していることを特徴とする。【選択図】図１
2008157395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング部の断面がロ字状をなすリング状のフィールドコアと
前記フィールドコアに内蔵された電磁コイルと、
前記フィールドコアを挿通して回転自在に支持された第１の回転軸と、
前記第１の回転軸と同軸で該第１の回転軸上で回転自在に支持された第２の回転軸と、
前記第２の回転軸上に回転自在に設けられ、前記フィールドコアの端面と対向する方向につば状に伸びるつば状部材と、
前記第２の回転軸に設けられる入力ハブと、
前記つば状部材の前記フィールドコアに対向する面に設けられるアーマチュアと、
一端が前記第１の回転軸に、他端が前記つば状部材に係止されるコイルスプリングとを備え、
前記電磁コイルの通電もしくは非通電によって、前記フィールドコアと前記アーマチュアとが吸着もしくは解離することにより、前記コイルスプリングが巻き締めもしくは解放されて、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との連結もしくは解放がなされる電磁スプリングクラッチであって、
前記第１の回転軸は、外筒部と内筒部とを備え、一端側に外筒部と内筒部とを連結する連結部が設けられて、他端側に開口部を有する二重円筒状に形成されると共に、前記外筒部が前記フィールドコア内を挿通して該フィールドコアにより軸受され、前記内筒部が前記第２の回転軸内を回転自在に挿通され、
前記コイルスプリングは、一端側が前記外筒部と前記内筒部との間の中空部に進入していること
を特徴とする電磁スプリングクラッチ。
【請求項２】
前記コイルスプリングは、前記外筒部の内径よりも小さな外径に形成され、且つ前記内筒部の外径および前記第２の回転軸の外径よりも小さな内径に形成されると共に、前記内筒部および前記第２の回転軸の外周部に嵌合されること
を特徴とする請求項１記載の電磁スプリングクラッチ。
【請求項３】
前記中空部は、前記フィールドコアのリング部の幅のほぼ全長に渡る奥行きに形成されていること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁スプリングクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁スプリングクラッチに関し、さらに詳細には、電磁コイルの通電もしくは非通電によって、入力される回転力をコイルスプリングを介して出力軸へ伝達もしくは非伝達する電磁スプリングクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンター、複写機等のＯＡ機器において、例えば、用紙を搬送する機構部分等に電磁スプリングクラッチが組み込まれて、搬送動力等の伝達・非伝達の機能を担っている。
【０００３】
ここで、従来の電磁スプリングクラッチの例として、特許文献１に記載の電磁スプリングクラッチ１００がある（図４）。電磁スプリングクラッチ１００は、電磁コイル１１０に通電された際には、アーマチュア１３８が移動して当接部に当接し、アーマチュア１３８が制動を受けることにより、コイルスプリング１４０が巻き締められて第１の回転軸１２６と第２の回転軸１３４とを一体的に回転させ、電磁コイル１１０に通電されない際には、アーマチュア１３８が前記当接部から離れて前記制動が解除され、前記コイルスプリング１４０が巻き締めを緩められて第１の回転軸１２６と第２の回転軸１３４との前記一体的な回転を解除するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の電磁スプリングクラッチでは、フィールドコア１１６の一部が、第一の回転軸１２６を軸受けする軸受部１２２に形成され、この軸受部１２２とコイルスプリング１４０とが、横並びの同軸上に配置され、軸受部１２２がある程度の長さを必要とすることから、軸方向の長さＬ０が長くなり、薄型化が困難であるという課題があった。また、筒状のアーマチュア１３８の端面を当接部１４２に突き当てる構成であるため、十分な制動力が得られず、大きな電力を必要としていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、特に薄型の電磁スプリングクラッチを提供すると共に、アーマチュア摩擦面における摩擦トルクの増大を可能とし、電磁コイルの小型化が可能である電磁スプリングクラッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。  
【０００８】
本発明に係る電磁スプリングクラッチは、リング部の断面がロ字状をなすリング状のフィールドコアと前記フィールドコアに内蔵された電磁コイルと、前記フィールドコアを挿通して回転自在に支持された第１の回転軸と、前記第１の回転軸と同軸で該第１の回転軸上で回転自在に支持された第２の回転軸と、前記第２の回転軸上に回転自在に設けられ、前記フィールドコアの端面と対向する方向につば状に伸びるつば状部材と、前記第２の回転軸に設けられる入力ハブと、前記つば状部材の前記フィールドコアに対向する面に設けられるアーマチュアと、一端が前記第１の回転軸に、他端が前記つば状部材に係止されるコイルスプリングとを備え、前記電磁コイルの通電もしくは非通電によって、前記フィールドコアと前記アーマチュアとが吸着もしくは解離することにより、前記コイルスプリングが巻き締めもしくは解放されて、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との連結もしくは解放がなされる電磁スプリングクラッチであって、前記第１の回転軸は、外筒部と内筒部とを備え、一端側に外筒部と内筒部とを連結する連結部が設けられて、他端側に開口部を有する二重円筒状に形成されると共に、前記外筒部が前記フィールドコア内を挿通して該フィールドコアにより軸受され、前記内筒部が前記第２の回転軸内を回転自在に挿通され、前記コイルスプリングは、一端側が前記外筒部と前記内筒部との間の中空部に進入していることを特徴とする。
【０００９】
また、前記コイルスプリングは、前記外筒部の内径よりも小さな外径に形成され、且つ前記内筒部の外径および前記第２の回転軸の外径よりも小さな内径に形成されると共に、前記内筒部および前記第２の回転軸の外周部に嵌合されることを特徴とする。
【００１０】
また、前記中空部は、前記フィールドコアのリング部の幅のほぼ全長に渡る奥行きに形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１および請求項２によれば、従来の電磁スプリングクラッチでは、軸受部とコイルスプリングとが、軸方向に横並びの配置により構成されていたのに対し、本発明の電磁スプリングクラッチは、第１の回転軸を二重円筒状に形成して、その中空部にコイルスプリングを配置（進入）させることにより、軸受部とコイルスプリングとを軸方向と直行する方向（径方向）に重ねて配置することが可能となる。その結果、電磁スプリングクラッチの薄型化および小型化を実現することが可能となる。
【００１２】
請求項３によれば、第１の回転軸とフィールドコアとの摺動部（軸受部）およびコイルスプリングと第１の回転軸、第２の回転軸との巻き締め部を、軸方向と直交する方向（径方向）に重ねて設ける配置をより効率的に構成することができ、特に、軸方向長さに関する薄型化を図る構成として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電磁スプリングクラッチ１の一例を示す側面図（上半断面図）である。図２は、その電磁スプリングクラッチ１の正面図である。図３は、その電磁スプリングクラッチ１の第１の回転軸２とつば状部材５とコイルスプリング７の組立構造を示す分解斜視図である。
【００１４】
図１に示す電磁スプリングクラッチ１は、リング部の断面がロ字状をなすリング状のフィールドコア１１とフィールドコア１１に内蔵された電磁コイル１０と、フィールドコア１１を挿通して回転自在に支持された第１の回転軸２と、第１の回転軸２と同軸で第１の回転軸２上で回転自在に支持された第２の回転軸３と、第２の回転軸３上に回転自在に設けられ、フィールドコア１１の端面１１ａと対向する方向につば状に伸びるつば状部材５と、第２の回転軸３に設けられる入力ハブ４と、つば状部材５のフィールドコア１１に対向する面に設けられるアーマチュア６と、一端が第１の回転軸２に、他端がつば状部材５に係止されるコイルスプリング７とを備えて構成される。なお、本願においては、第１の回転軸２の長手方向に平行な方向を「軸方向」とし、軸方向に直行する方向を「径方向」として用語を用いる。
【００１５】
図１に示すように、フィールドコア１１は、断面がロ字状をなすリング状に形成される。このリング状の空間部には、電磁コイル１０が内蔵される。なお、電磁コイル１０は、コイルボビンの外周面に電線を巻回して構成され、端子ボックス２２を介して電源と電気的に接続される。なお、フィールドコア１１は、具体的には、一端側に開口部を有する有底二重リング部と、その開口部を閉塞するヨーク１１ａとから成る。
【００１６】
図１に示す２は、第１の回転軸である。第１の回転軸２は、合成樹脂材料を用いて形成され、外筒部２ａと内筒部２ｃ（図３）を有し、軸方向の一端側に外筒部２ａと内筒部２ｃとを連結する連結部２ｂが設けられて、他端側に開口部を有する二重円筒状に形成される。また、外筒部２ａと内筒部２ｃとの間の空間が、中空部１２である。本実施例においては、図１に示すように、内筒部２ｃの軸方向の長さは外筒部２ａの軸方向の長さよりも長く構成されるが、各々の長さは適宜設定される。第１の回転軸２の外筒部２ａの外径は、フィールドコア内周部１１ｂの内径より若干小径に形成されて、この外筒部２ａがフィールドコア内周部１１ｂ内に挿通される。これにより、第１の回転軸２がフィールドコア１１により回転自在に軸受される。
【００１７】
なお、内筒部２ｃの端部の外周面には溝２ｊ（図３）が形成されて止め輪２１が嵌合され、外筒部２ａの端部にはスナップフィット係合爪２ｋが設けられて、フィールドコア１１の端部にスナップフィット係合される。この止め輪２１とスナップフィット係合爪２ｋとによって、電磁スプリングクラッチ１の各構成要素の軸方向の移動が規制される。
【００１８】
図１および図３に示すように、本実施例では、第１の回転軸２の内筒部２ｃは、段差部２ｆを備えて大径部２ｅと小径部２ｄとの二段構造に構成される。ここで、大径部２ｅの外径は、第２の回転軸３（後述の外部円筒部３ａ）の外径と同一径に形成される。一方、小径部２ｄの外径は、第２の回転軸３（後述の内部円筒部３ｂ）の内径より若干小径に形成されて、この小径部２ｄが第２の回転軸３（後述の内部円筒部３ｂ）内に挿通される。これにより、第２の回転軸３が第１の回転軸２により回転自在に軸受される。第１の回転軸２の内筒部２ｃの中心には、軸方向に挿通孔２ｍが形成され、この挿通孔２ｍ内には出力軸（図示しない）が挿通される。挿通孔２ｍと出力軸は断面がＤ字状（Ｄカット部２ｎ）に形成され、これにより、出力軸と第１の回転軸２とは一体に回転可能となる。
【００１９】
図１に示す３は、第２の回転軸である。第２の回転軸３は、合成樹脂材料を用いて形成され、第２の回転軸３に連続して一体に径方向に延出する入力ハブ４が設けられる。第２の回転軸３と入力ハブ４とは一体に形成しても、別体に形成してもよい。また、本実施例においては、第２の回転軸３を、内部円筒部３ｂに外部円筒部３ａを密に嵌合させる構造に形成するとともに、外部円筒部３ａを摺動摩耗に強い合成樹脂材料で構成している。
【００２０】
図１に示す７は、コイルスプリングである。コイルスプリング７は、第１の回転軸２の外筒部２ａの内径よりも小さな外径に形成され、且つ第１の回転軸２の内筒部２ｃの外径および第２の回転軸３の外径よりも小さな内径に形成されて、内筒部２ｃおよび第２の回転軸３の外周部に跨って嵌合される。なお、本実施例では、内筒部２ｃの外径と第２の回転軸３の外径とはほぼ同一に形成される。また、コイルスプリング７は、一端側を外筒部２ａと内筒部２ｃとの間の中空部１２に進入させて配置される。ここで、コイルスプリング７はその両端が折り曲げられる。そのうち、軸方向に折り曲げられた端部７ａが第１の回転軸２に形成された係止溝２ｐに係止され、径方向に折り曲げられた他方の端部７ｂがつば状部材５に形成された係止溝５ａに係止される。なお、中空部１２は、フィールドコア１１のリング部の幅のほぼ全長に渡る奥行きに形成される。
【００２１】
この構成により、例えば、従来の電磁スプリングクラッチ１００等においては、軸受部１２２とコイルスプリング１４０等とを軸方向に併設させて構成していたのに対し、本発明に係る電磁スプリングクラッチ１は、二重円筒状に形成される第１の回転軸２の中空部１２内にコイルスプリング７の一端側を進入させて構成することが可能となる。すなわち、第１の回転軸２とフィールドコア１１との摺動部（軸受部）およびコイルスプリング７と第１の回転軸２、第２の回転軸３との巻き締め部を、軸方向と直交する方向（径方向）に重ねて設ける配置として構成することが可能となる。これにより、従来の電磁スプリングクラッチ１００と比較して、軸方向に関して大幅な薄型化を図ることができるという効果を奏する。さらに、クラッチが取り付けられる装置のダウンサイジングも可能となる。
【００２２】
なお、中空部１２は、フィールドコア１１のリング部の幅のほぼ全長に渡る奥行きに形成することによって、第１の回転軸とフィールドコアとの摺動部（軸受部）およびコイルスプリングと第１の回転軸、第２の回転軸との巻き締め部を、軸方向と直交する方向（径方向）に重ねて設ける配置をより効率的に構成することが可能となるため、電磁スプリングクラッチ１における特に軸方向長さの薄型化を図る構成として好適である。
【００２３】
図１に示す５はつば状部材である。つば状部材５は、第２の回転軸３上すなわち第２の回転軸３の外周を囲む位置に設けられる。本実施例では、つば状部材５の軸方向の両端部が、第１の回転軸２と入力ハブ４とにより回転自在に支持される。また、つば状部材５は、フィールドコアの端面（ヨーク）１１ａと対向する方向につば状に伸びる形状をなし、つば状部材５のヨーク１１ａに対向する面には、アーマチュア６が固定され、つば状部材５とアーマチュア６とが一体に回転可能となる。このとき、アーマチュア６はヨーク１１ａを挟んで電磁コイル１０と反対側に位置する構成となる。なお、つば状部材５は、その外縁部において軸方向に延出する外壁部を設けるカップ状に形成することによって、アーマチュア６とヨーク１１ａとの間に、トナー、紙粉、グリス等のダストが入るのを防止するカバーの効果を奏することができ、好適である。
【００２４】
アーマチュア６は、磁性材料を用いて、連続するもしくは断続する円板状に形成される。また、アーマチュア６の外径はフィールドコア１１の外径と同一もしくはそれよりも大きく形成される。
【００２５】
この構成により、従来の電磁スプリングクラッチ１００に比べて、アーマチュア６の外径をフィールドコア１１の外径と同程度まで大きくすることが可能となる。換言すれば、アーマチュア６におけるフィールドコア１１との接触面の直径をより大きく構成することが可能となる。このことにより、同じ摩擦トルクを得るために必要となる電磁コイル１０の大きさを小さくすることが可能となる。その結果、電磁スプリングクラッチ１の小型化・軽量化のみならず、消費電力の低減および製造コストの低減が可能となる。さらに、従来の電磁スプリングクラッチ１００等においては、アーマチュアが筒状に形成されていたのに対し、本発明に係る電磁スプリングクラッチ１では、アーマチュア６が板状に形成されるため、軸方向に関して薄型化にも寄与する。
【００２６】
ここで、図１に示すように、係合突部１５がフィールドコア１１から径方向に立設させて設けられる。係合突部１５は、電磁スプリングクラッチ１が設置される装置側の係合部（図示しない）に固定されて、電磁スプリングクラッチ１が出力軸等といわゆる供回りすることを防止する。
【００２７】
つづいて、上記構成を備える電磁スプリングクラッチ１の動作について説明する。
電磁スプリングクラッチ１は、電磁コイル１０が非通電状態の場合には、まず、入力ハブ４に入力される回転力が、第２の回転軸３に伝達される。第２の回転軸３がコイルスプリング７を巻き締める方向に回転することにより、コイルスプリング７が巻き締められて、第１の回転軸２と第２の回転軸３とは連結された状態となるため、両方の回転軸が一体となって回転する。その結果、第１の回転軸２内に挿通される出力軸（図示しない）が回転する。このとき、つば状部材５に固定されたアーマチュア６には、電磁１０から電磁力が作用しないため、つば状部材５は、コイルスプリング７およびコイルスプリング７が嵌合される第１の回転軸２、第２の回転軸３と一体となって、第２の回転軸３上を空転する。
【００２８】
その状態において、電磁コイル１０に通電がなされると、フィールドコア１１およびアーマチュア６内に磁性回路が形成される。これによって、アーマチュア６は電磁コイル１０からの吸引力を受けて、ヨーク１１ａに吸着される。
【００２９】
アーマチュア６が、ヨーク１１ａに吸着されると、アーマチュア６およびアーマチュア６が固定されるつば状部材５の回転に制動がかかり、それまで一体的に回転をしていた第１の回転軸２とつば状部材５との回転数に差が生じる。この回転数の差により、コイルスプリング７が巻き緩められ、コイルスプリング７による、第１の回転軸２と第２の回転軸３との連結が解放される。その結果、入力ハブ４に入力される回転力は第２の回転軸３には伝達されるが、第１の回転軸２には伝達されなくなるため、出力軸の回転が停止する。なお、このとき、第２の回転軸３はコイルスプリング７内を空転する。
【００３０】
電磁コイル１０が再び非通電状態になると、アーマチュア６に対する電磁コイル１０の吸引力が失せるため、アーマチュア６とヨーク１１ａとの吸着が解放される。つば状部材５は再び空転を始めることとなり、前記の制動が解除される。したがって、入力ハブ４に入力される回転力は第２の回転軸３に伝達され、第２の回転軸３がコイルスプリング７を巻き締める方向に回転することにより、コイルスプリング７が巻き締められて、第１の回転軸２と第２の回転軸３とは連結された状態となるため、両方の軸が一体となって回転を開始し、回転力が出力軸に伝達される。
【００３１】
以上の動作によって、電磁コイル１０への通電・非通電により、入力ハブ４への入力を出力軸へ伝達・非伝達することが可能となり、電磁スプリングクラッチ１をクラッチ機構として用いることが可能となる。
【００３２】
以上の説明の通り、本発明に係る電磁スプリングクラッチは、薄型化を図るために効果的な構成を複数備えて、薄型化の効果を相乗的に発揮させることによって、従来の電磁スプリングクラッチと比較して、大幅な薄型化を実現するものである。さらに、アーマチュア摩擦面における摩擦トルクの増大を可能とすることによって、従来と比較して、電磁コイルの小型化を可能とするものである。
【００３３】
なお、本実施例においては、前記電磁コイルの通電によって、前記フィールドコアと前記アーマチュアとが吸着することにより、前記コイルスプリングの巻き締めが解放されて、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との連結が解放される「ノーマルクローズ型電磁スプリングクラッチ」を例にとり説明を行ったが、本願発明に係る技術的思想を図４に示すような「ノーマルオープン型電磁スプリングクラッチ」に適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る電磁スプリングクラッチの一例を示す側面図（上半断面図）である。
【図２】図１に示す電磁スプリングクラッチの正面図である。
【図３】図１に示す電磁スプリングクラッチの第１の回転軸とつば状部材とコイルスプリングの組立構造を示す分解斜視図である。
【図４】従来の実施の形態に係る電磁スプリングクラッチの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  電磁スプリングクラッチ
２  第１の回転軸
２ａ  第１の回転軸の外筒部
２ｂ  第１の回転軸の連結部
２ｃ  第１の回転軸の内筒部
２ｄ  第１の回転軸の内筒部の小径部
２ｅ  第１の回転軸の内筒部の大径部
２ｆ  第１の回転軸の内筒部の段差部
２ｈ  第１の回転軸のフランジ部
２ｊ  第１の回転軸の溝部
２ｋ  第１の回転軸のスナップフィット係合爪
２ｍ  第１の回転軸の挿通口
２ｎ  第１の回転軸のＤカット部
２ｐ  第１の回転軸の係止溝
３  第２の回転軸
２ａ  第２の回転軸の外部円筒部
２ｂ  第２の回転軸の内部円筒部
４  入力ハブ
５  つば状部材
５ａ  つば状部材の係止溝
６  アーマチュア
７  コイルスプリング
１０  電磁コイル
１１  フィールドコア
１１ａ  フィールドコアの端面（ヨーク）
１１ｂ  フィールドコアの内周部
１２  中空部
１５  係合突部
２１  止め輪
２２  端子ボックス
【図１】
2008157395.tif 000003
【図２】
2008157395.tif 000004
【図３】
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【図４】
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