(57)【要約】【課題】手間とコストをかけることなく製造することができるトルクリミッタを提供すること。【解決手段】トルクリミッタ（１）は、回転軸（１１）と、回転軸の外周面に装着される円筒状の永久磁石（１２）とを有する第１回転体（１０）と、永久磁石とギャップ（３０）を隔てて対向する円筒部（２１）と、軸方向の一端側に円筒部から径方向内側に延在し、回転軸の外周面上に相対回転可能に支持される端壁部（２２）とを有する第２回転体（２０）とを備える。第２回転体の円筒部と端壁部とは、金属材料からなる半硬質磁性体により一体的に形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸の外周面に装着される円筒状の永久磁石とを有する第１回転体と、
前記永久磁石とギャップを隔てて対向する円筒部と、軸方向の一端側に前記円筒部から径方向内側に延在し、前記回転軸の外周面上に相対回転可能に支持される端壁部とを有する第２回転体と、を備え、
前記第２回転体の前記円筒部と前記端壁部とは、金属材料からなる半硬質磁性体により一体的に形成される、トルクリミッタ。
【請求項２】
前記第２回転体は、金属粉末を成型して焼結した焼結体である、請求項１に記載のトルクリミッタ。
【請求項３】
前記第２回転体は、メタルインジェクションモールディングにより成型されている、請求項１または２に記載のトルクリミッタ。
【請求項４】
前記第２回転体は、ロストワックス鋳造により成型されている、請求項１または２に記載のトルクリミッタ。
【請求項５】
前記第１回転体又は前記第２回転体は、前記軸方向の他端側を塞ぐ蓋体部を含む、請求項１〜４のいずれかに記載のトルクリミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複写機、プリンター、ファクシミリ等の給紙装置やＡＴＭに用いられるトルクリミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、円筒状の永久磁石と円筒状の半硬質磁性体とを同軸上に対向させて、両者間に発生するトルクを利用して、用紙等の重送を防止するトルクリミッタが知られている。
【０００３】
具体的には、図３に示されるトルクリミッタが知られている。図３において、トルクリミッタ１００は、第１回転体１０と第２回転体１２０とを備える。第１回転体１０は、回転軸１１と、回転軸１１の外周面に装着される円筒状の永久磁石１２とを有する。第２回転体１２０は、永久磁石１２とギャップを隔てて配置される円筒状の半硬質磁性体１２１と、半硬質磁性体１２１の外周を形成する樹脂成形した円筒状のケース体１２２と、樹脂成形した円盤状の蓋体１２３とを有する。
【０００４】
特開２００８−２８１１１２号公報（特許文献１）および特開平６−２２１３４１号公報（特許文献２）には、そのようなトルクリミッタにおいて、樹脂成形したケース体に半硬質磁性体を圧入して、第２回転体を成型することが開示されている。
【０００５】
このように、第２回転体１２０は、半硬質磁性体１２１とケース体１２２とを別々に成型した後、それらを組み合わせることにより成型されていた。具体的には、半硬質磁性体１２１は、インゴットを圧延し、円筒状にプレス加工した後、溶体化処理を施し、時効処理を行うことにより成型される。ケース体１２２は、合成樹脂を円筒状に加工することにより形成される。さらに、成型したケース体１２２に半硬質磁性体１２１を圧入またはインサート成型することにより、第２回転体１２０を成型する。
【０００６】
一方、特開２００６−３１６８６１号公報（特許文献３）には、円筒状の半硬質磁性体と、半硬質磁性体の両端部を保持する一対の蓋体とを有する第２回転体が開示されている。さらに、特開２００２−２９５５１０号公報（特許文献４）には、第２回転体として、半硬質磁性体プラスチックマグネット製のケーシングを用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２８１１１２号公報
【特許文献２】特開平６−２２１３４１号公報
【特許文献３】特開２００６−３１６８６１号公報
【特許文献４】特開２００２−２９５５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２のトルクリミッタにおいて、第２回転体を製造するには、半硬質磁性体とケース体をそれぞれ別工程で製造し、半硬質磁性体をケース体に圧入する必要があるため、加工工程に長時間を要していた。
【０００９】
さらに、特許文献３においても、第２回転体として、半硬質磁性体からなる円筒体（ケース体）と蓋体とをそれぞれ別個に製造する必要があり、複数の部品の工数を要していた。また、このようなトルクリミッタは、複数の部材を要することで、磁気のバランスが崩れ、コギング（コトコト音）が発生し、回転が滑らかではない場合がある。
【００１０】
一方、特許文献４のように、第２回転体を一体成型するものがあるが、第２回転体を構成する材料が半硬質磁性材プラスチックマグネットであり、プラスチック製であるため、耐熱性上の問題があった。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、手間とコストをかけることなく製造することができるトルクリミッタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のトルクリミッタは、回転軸と、回転軸の外周面に装着される円筒状の永久磁石とを有する第１回転体と、永久磁石とギャップを隔てて対向する円筒部と、軸方向の一端側に円筒部から径方向内側に延在し、回転軸の外周面上に相対回転可能に支持される端壁部とを有する第２回転体と、を備える。第２回転体の円筒部と端壁部とは、金属材料からなる半硬質磁性体により一体的に形成される。
【００１３】
好ましくは、第２回転体は、金属粉末を成型して焼結した焼結体である。
【００１４】
好ましくは、第２回転体は、メタルインジェクションモールディングにより成型されている。
【００１５】
好ましくは、第２回転体は、ロストワックス鋳造により成型されている。
【００１６】
好ましくは、第１回転体又は第２回転体は、軸方向の他端側を塞ぐ蓋体部を含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、手間とコストをかけることなく製造することができるトルクリミッタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るトルクリミッタを概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るトルクリミッタを概略的に示す断面図である。
【図３】従来のトルクリミッタを概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
【００２０】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係るトルクリミッタについて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るトルクリミッタを概略的に示す断面図である。なお、従来例の図３と同一または相当部分には、同一符号を付して説明する。
【００２１】
図１を参照して、本実施の形態１に係るトルクリミッタ１は、図示のない駆動用のシャフトに止めネジ（図示なし）を介して一体的に回転するようにされた円筒状外周部を有する第１回転体１０と、第１回転体１０の円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有する第２回転体２０とを含む。
【００２２】
第１回転体１０は、回転軸１１と、回転軸１１の外周面に装着される円筒状の永久磁石１２とを有する。永久磁石１２は、たとえば、接着剤により回転軸１１の外周面に固定されている。第１回転体１０の永久磁石１２としては、たとえば、フェライト磁石や希土類磁石（いずれも焼結磁石および樹脂磁石を含む）が用いられる。
【００２３】
第２回転体２０は、第１回転体１０の永久磁石１２とギャップ３０を隔てて対向する円筒部２１と、軸方向の一端側に円筒部２１から径方向内側に延在し、回転軸１１の外周面上に相対回転可能に支持される端壁部２２とを有する。第２回転体２０の円筒部２１と端壁部２２とは、金属材料からなる半硬質磁性体により一体的に形成される。なお、第１回転体１０又は第２回転体２０は、軸方向の他端側を塞ぐ蓋体部２３を含んでもよい。蓋体部２３も一体的に形成することも可能ではあるが、この場合はトルクリミッタの組立時に第１回転体１０を組み込むことができないので好ましくはない。
【００２４】
蓋体部２３の材料は、金属で形成してもよいし、合成樹脂で形成してもよいが、金属材料で形成した方が強度を出すことができる。蓋体部２３と第２回転体２０の円筒部２１との係合は、相互に係合可能な係合箇所を設ける、例えば、ネジ止めや嵌合構造など公知の技術手段を取ることで両者を連結することができる。
【００２５】
第２回転体２０の円筒部２１と端壁部２２とは、金属粉末を成型して焼結した焼結体で形成される。金属粉末としては、クロムコバルト鋼、アルニコ磁石などの金属磁石材料や、マルテンサイト系ステンレス鋼などが用いられる。特に、金属粉末としては、安価な材料であるマルテンサイト系ステンレス鋼が望ましい。なお、第２回転体２０の円筒部２１と端壁部２２とは、金属材料を使用するため、耐熱性はよい。
【００２６】
従来は、半硬質磁性体として、高い残留磁束密度を持つ金属材料が用いられていた。しかし、円筒部２１と端壁部２２とを金属材料からなる半硬質磁性体により一体成型することで、半硬質磁性体の有効体積を増加することができる。このため、安価で低特性の金属材料である、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いることが可能となった。上述のように、マルテンサイト系ステンレス鋼は安価であるため、有効体積が増えたとしても、トルクリミッタ１のコストを低減することが可能である。なお、このような構造とすることにより、第２回転体２０の半硬質磁性体の体積は、たとえば、従来の４倍にすることが可能である。更には、永久磁石の端部における漏れ磁束も有効に利用できるため、ヒステリシストルク及び永久磁石と半硬質磁性体との吸引力も拡大できる。
【００２７】
また、従来、合成樹脂で形成していた部分を金属材料で形成するため、第２回転体２０全体としても強度を出すことができる。さらに、端壁部２２も金属材料で形成されるため、端壁部２２の強度も出すことが可能である。
【００２８】
さらに、第２回転体２０の円筒部２１と端壁部２２とは、半硬質磁性体で形成され、外部に露出しているため、使用時にトルクリミッタ１内で発熱しても、半硬質磁性体を介して放熱され、内部発熱による温度の上昇を抑制することができる。つまり、放熱効果を上げることができるため、トルクリミッタ１の信頼性を向上させることができる。
【００２９】
トルクリミッタ１は、第２回転体２０に負荷がかかっていないときは、第２回転体２０の半硬質磁性体と第１回転体１０の永久磁石１２の間に生じるトルクにより、回転軸１１の回転に伴って永久磁石１２も同時に回転する。トルクリミッタ１は、トルク以上の負荷が半硬質磁性体にかかると、第２回転体２０が空転する。つまり、第１回転体１０と第２回転体２０とが相対回転して、トルクリミッタ１としての機能を発揮する。このような動作をするトルクリミッタ１は、第２回転体２０が半硬質磁性体で一体成型されているため、コギングが発生せず、トルクリミッタ１の回転を滑らかにすることができる。
【００３０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係るトルクリミッタについて説明する。図２は、本発明の実施の形態２に係るトルクリミッタを概略的に示す断面図である。実施の形態１と同一または相当部分には、同一符号を付して説明する。
【００３１】
本実施の形態２に係るトルクリミッタ１Ａは、実施の形態１の蓋体部２３を有さない。すなわち、第１回転体１０Ａの回転軸１１Ａと実施の形態１の蓋体部２３とは、一体化して形成されている。つまり、第１回転体１０Ａの回転軸１１Ａは、蓋体としての機能も備えている。なお、第２回転体２０Ａは、円筒部２１と端壁部２２とを有する。
【００３２】
このような構造とされることにより、第１回転体１０Ａは、トルクリミッタ１Ａの動作中に、永久磁石１２の側面磁力により端壁部２２側に付勢力が働く。したがって、第１回転体１０Ａは、第２回転体２０Ａに対して安定して接触しているので、蓋体がなくとも、第１回転体１０Ａがトルクリミッタ１Ａから抜けることがなく、信頼性の高いトルクリミッタを提供することができる。さらに、部品点数を減らすことができるため、組み立て工数を減らすことができる。
【００３３】
（製造方法）
次に、第２回転体２０，２０Ａの製造方法について説明する。第２回転体２０，２０Ａを構成する円筒部２１と端壁部２２の成型方法として、メタルインジェクションモールディング（ＭＩＭ）とロストワックス鋳造がある。まず、メタルインジェクションモールディングについて説明する。
【００３４】
第２回転体２０，２０Ａは、メタルインジェクションモールディングにより成型することが望ましい。メタルインジェクションモールディングとは、金属粉末射出成型法であり、粉末状の金属粉とバインダを混ぜ合わせ金型に射出し、バインダを脱脂した後に焼結して金属製品を得る加工方法である。
【００３５】
金属材料としてステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いる場合は、第２回転体２０，２０Ａの金型を製作する。ステンレス鋼とバインダを混練し、金型に射出成型し、バインダを脱脂する。さらに、脱脂したものを焼結して、硬化処理を施すことで第２回転体２０，２０Ａの半硬質磁性体を成型する。
【００３６】
金属材料としてクロムコバルト鋼（ＣｒＣｏ）を用いる場合は、第２回転体２０，２０Ａの金型を製作する。クロムコバルト鋼とバインダを混練し、金型に射出成型し、バインダを脱脂する。さらに、脱脂したものを焼結して、溶体化処理をし、時効処理を施すことで、第２回転体２０，２０Ａの半硬質磁性体を成型する。
【００３７】
このように成型することで、細かく複雑な形状の第２回転体２０，２０Ａであっても、柔軟に対応して、製造することができる。さらに、従来の第２回転体１２０は、ケース体１２２と半硬質磁性体１２１とを別々に加工した後に、組み立てる必要があった。しかし、このように成型することで、第２回転体２０，２０Ａは、従来のケース体１２２と半硬質磁性体１２１とを一体的に成型することができることになり、組み立てる手間がかからない。さらに、第２回転体２０，２０Ａの部品点数を減らすことができる。
【００３８】
次に、ロストワックス鋳造について説明する。
【００３９】
第２回転体２０，２０Ａは、ロストワックス鋳造により成型してもよい。ロストワックス鋳造とは、鋳造の一種で、ワックス（ロウ）で製作した型にコーティングを施し、その後ロウを溶かすことによって鋳型を得る方法である。
【００４０】
金属材料としてステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いる場合は、第２回転体２０，２０Ａのワックス模型を作成する。ワックス模型の周りを鋳砂で覆い固めるか、もしくは何層かのセラミックコーティングを施した後、ワックスを溶かして除去した空洞に金属材料を流し込んで鋳造した後、硬化処理を施す。
【００４１】
ロストワックス鋳造を利用して成型することで、細かく複雑な形状の第２回転体２０，２０Ａであっても、柔軟に対応して、製造することができる。
【００４２】
このような第２回転体２０を用いてトルクリミッタ１を製造するには、上述の方法で製造した第２回転体２０に、第１回転体１０を挿入した後、蓋体部２３を嵌めればよい。第２回転体２０，２０Ａを上述した方法により一体成型することができるため、部品工数を減らすことができる。しかも、リードタイムを減少させることができるため、コストを削減することが可能である。
【００４３】
なお、第１回転体１０，１０Ａの永久磁石１２を第２回転体２０，２０Ａの端壁部２２に当接するまで軸方向に延ばすことができる。このような構造とすることにより、より強いトルクを発生させることが可能である。
【００４４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものでは
ないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく
て特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべて
の変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４５】
１  トルクリミッタ、１０  第１回転体、１１  回転軸、１２  永久磁石、２０  第２回転体、２１  円筒部、２２  端壁部、２３  蓋体部、３０  ギャップ、１００  トルクリミッタ、１２０  第２回転体、１２１  半硬質磁性体、１２２  ケース体、１２３  蓋体。
【図１】
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【図２】
2016160972.tif 000004
【図３】
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