JP4349864B2 - トルクリミッタ - Google Patents

Description

この発明は、永久磁石とヒステリシス材との間に生じるヒステリシストルクによってトルクを伝達するトルクリミッタに関するものである。

ヒステリシストルクを利用したトルクリミッタは、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の給紙分離装置や、オーディオ・ビデオ機器のリール台駆動装置などに用いられている。

図１は、特開平６−２３５４４７号公報（特許文献１）に開示されたトルクリミッタを示している。トルクリミッタ３は、給紙用摩擦ローラ（ゴムローラ）１に適用されている。

トルクリミッタ３は、円筒状外周部７を有する第１回転体８と、円筒状内周部９を有する第２回転体１０とを備える。第２回転体１０は、有底円筒状の本体部１０ａと、蓋体１０ｂとからなる。このトルクリミッタ３は、第２回転体１０の本体部１０ｂ中に第１回転体８を挿入し、次いで蓋体１０ｂを取付ける手順で組み立てられている。

第１回転体８は金属製のシャフト１１を通して図示しない駆動機構と連結しており、また第２回転体１０は底部でゴムローラ１と嵌合している。第１回転体８と第２回転体１０とは同軸上に設置されており、摺動部１２ａ，１２ｂでの当接によって半径方向および軸方向の位置決めがなされていて、かつ互いに回転可能となっている。

第１回転体８の円筒状外周部７には、円筒状の永久磁石１３が接着剤により固着されている。また、第２回転体１０の円筒状内周部９には、円筒状の半硬質磁性体（ヒステリシス材）５ａが圧入によって固着されている。円筒状永久磁石１３と円筒状半硬質磁性体５ａとの間に所定の間隙Ｇがあり、両者の間に生じるヒステリシストルクによって上記の両回転体間でトルクを伝達する。
特開平６−２３５４４７号公報（図１）

特開平６−２３５４４７号公報に開示されたトルクリミッタにおいては、第１回転体８の軸方向への位置ずれを防止するために、摺動部１２ａ，１２ｂにおけるあたり止めによって第１回転体８の上下の動きを規制している。

スムーズな回転運動を実現するためには、円筒状半硬質磁性体５ａの中心軸線と、上方の摺動部１２ａの中心軸線と、下方の摺動部１２ｂの中心軸線とを完全に一致させるべきである。しかしながら、実際の製品では製造上のやむを得ない各部の寸法誤差により、上記の３箇所間で互いに多少の芯ずれが生じている。

このような芯ずれが生じているため、第１回転体８は、動作中、上方の摺動部１２ａの中心軸線を半硬質磁性体５ａの中心軸線に合わせようとしたり、下方の摺動部１２ｂの中心軸線を半硬質磁性体５ａの中心軸線に合わせようとする。そのため、第１回転体８は横揺れをしながら回転するので、上下の摺動部１２ａ，１２ｂのあたり止め部分に間歇的に接触し、コトコト音を発生する。

具体的には、スリップ時（第１回転体８が固定され第２回転体１０が回転する状態、または第２回転体１０が固定され第１回転体８が回転する状態）、半硬質磁性体５ａおよび永久磁石１３間での吸引力により第２回転体１０の軸受１０ｃと第１回転体８の軸８ａとが接触して回転周期毎にコギング（コトコト音）が発生し、ジャム（紙詰まり）や重送の原因となっている。

この発明の目的は、コギング（コトコト音）が発生しない信頼性の高いトルクリミッタを提供することである。

この発明に従ったトルクリミッタは、円筒状外周部を有する第１回転体と、円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有していて、第１回転体と同軸上で互いに対して回転可能に設けられた第２回転体と、円筒状外周部および円筒状内周部のうちの一方に固着された円筒状永久磁石と、円筒状外周部および円筒状内周部のうちの他方に固着され、永久磁石との間にヒステリシストルクを発生する円筒状ヒステリシス材と、円周状に対向する円筒状永久磁石と円筒状ヒステリシス材との間の吸引力を、円周方向の一部の領域で局所的に強くする吸引力増強手段とを備える。

上記構成の本発明によれば、吸引力増強手段の作用により、第１回転体は常に吸引力の強い領域に向かって付勢されて第２回転体に接触するので、第１回転体の回転中のガタを防止できる。したがって、第１回転体は振動しなくなり、安定した特性が得られる。

一つの実施形態では、吸引力増強手段は、第２回転体の円筒状内周部に固着された一方のヒステリシストルク発生要素に設けられている。例えば、一方のヒステリシストルク発生要素は、円筒状ヒステリシス材である。この場合、円筒状ヒステリシス材は、円周方向の一部に局所的に吸引力を高めることのできる異形部を有している。

上記の異形部の一つの例は、円筒状ヒステリシス材の軸方向の一方端から半径方向内方に向かって突出した凸部である。異形部の他の例は、円筒状のヒステリシス材の厚みを増加した厚肉部である。厚肉部の厚みは、軸方向の一方端から他端に向かって次第に厚くなるようにしてもよい。

異形部のさらに他の例は、円筒状ヒステリシス材の軸方向長さを局所的に長くした部分である。

他の実施形態では、吸引力増強手段は、円筒状永久磁石に設けられている。例えば、吸引力増強手段は、円筒状永久磁石の円周方向の一部の領域の磁力を強くした磁力増強部である。

図２は、この発明の一実施形態を示す断面図である。図示するトルクリミッタは、円筒状外周部を有する第１回転体２１と、第１回転体２１と同軸上で互いに対して回転可能に設けられた第２回転体２２と、第１回転体２１の外周部に固着された円筒状永久磁石２３と、第２回転体２２の内周部に固着された円筒状ヒステリシス材２４とを備える。円筒状永久磁石２３と円筒状ヒステリシス材２４との間に発生するヒステリシストルクによって、第１回転体２１と第２回転体２２との間でのトルクを伝達する。

第２回転体２２は、底壁と上端開放の円筒壁とからなる下部ハウジング部材２２ｂと、円筒壁の上端に取付けられる上部ハウジング部材２２ａとを含む。第１回転体２１には、図示していないシャフトを挿通する中心穴２５が形成されている。

図示した実施形態では、第１回転体２１は、そのほぼ中央領域に、径を拡大した円柱状の中央張出部３０を含む。また、第２回転体２２の下部ハウジング部材２２ｂは、第１回転体２１の下方部分を取り囲む円筒立壁３１を含む。円筒立壁３１は、中央張出部３０を下から支持し、かつ第１回転体２１の下方部分の外周部に摺接する。

トルクリミッタ２０は、円周状に対向する円筒状永久磁石２３と円筒状ヒステリシス材２４との間の吸引力を、円周方向の一部の領域で局所的に強くする吸引力増強手段を備える。図示した実施形態では、吸引力増強手段は、第２回転体２２の円筒状内周部に固着されたヒステリシストルク発生要素であるヒステリシス材２４に設けられている。具体的には、円筒状ヒステリシス材２４は、円周方向の一部に局所的に吸引力を高めることのできる異形部を有している。

図３は、図２の線Ａ−Ａに沿って見たヒステリシス材２４の断面を示している。この図から明らかなように、ヒステリシス材２４は、軸方向の一方端から径方向内方に向かって突出した凸部２４ａを含む。凸部２４ａは、永久磁石２３の下方端面に所定の隙間を持って対面する。

図４は、第１回転体２１の中央張出部３０と第２回転体２２の円筒立壁３１との当接部分を拡大して示している。凸部２４ａが存在している領域では、永久磁石２３とヒステリシス材２４との間の吸引力が局所的に強くなっている。そのため、第１回転体２１は、図４中の矢印Ｄで示すように、常に吸引力の強い領域に向かって付勢されて第２回転体２２に接触する。具体的には、円筒立壁３１と中央張出部３０とは破線Ｂで囲む領域で接触し、円筒立壁３１と第１回転体２１の下方部分の外周部とは破線Ｃで囲む領域で接触する。

こうして、第１回転体２１の回転中のガタを防止できる。したがって、第１回転体２１が振動しなくなり、安定した特性を得ることができるようになる。

なお、下部ハウジング部材２２ｂの円筒立壁３１の一部には、常に局所的に負荷が作用するので、この部分の強度および耐摩耗性を高めるためにコーティング等を施してもよい。円周方向の一部にコーティングを施すことは実用的ではないので、円筒立壁３１の上方端面および内周面全体にコーティングを施してもよい。

図５は、異形部を有するヒステリシス材の他の例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。図示する円筒状ヒステリシス材４０は、部分的に厚みを増加した厚肉部４１を有している。この厚肉部４１の位置する領域では、永久磁石とヒステリシス材４０との間の吸引力が強くなる。

図６は、異形部を有するヒステリシス材のさらに他の例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。図示する円筒状ヒステリシス材５０は、部分的に厚みを増加した厚肉部５１を有している。この実施形態では、厚肉部５１の厚みは、軸方向の一方端から他端に向かって次第に厚くなっている。すなわち、厚肉部５１の下方部分が上方部分に比べて厚くなっているので、第１回転体に対して斜め下方に向く吸引力が作用する。したがって、第１回転体は第２回転体に対して局所的に安定して接触し、回転中のガタが防止される。

図７は、異形部を有するヒステリシス材のさらに他の例を示している。第１回転体７１には永久磁石７２が固着されており、円筒状ヒステリシス材６０は、永久磁石７２の周りを所定の隙間を持って取り囲んでいる。ヒステリシス材６０は、一端部を斜め方向に切断することにより、異形部を持つようにされている。すなわち、この実施形態では、異形部は、円筒状ヒステリシス材６０の軸方向長さを局所的に長くした部分である。第１回転体７１は局所的に長くした部分に向かって付勢され、さらに上下のバランスをとるように下方への付勢力も作用するので、結果的に、第１回転体は斜め下方（図７では左下方）に向かうように付勢される。したがって、第１回転体は、第２回転体に対して局所的に安定して接触し、回転中のガタ防止される。

以上のように本発明によれば、吸引力増強手段の作用により、第１回転体は常に吸引力の強い領域に向かって付勢されて第２回転体に接触するので、第１回転体の回転中のガタを防止できる。こうして、コギング（コトコト音）の発生がなく、ジャムや重送といった不良動作の発生も防止し得る。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

例えば、前述した各実施形態と異なり、第１回転体にヒステリシス材を固着し、第２回転体に永久磁石を固着するようにしてもよい。この場合、永久磁石に前述したような異形部を設けるようにしてもよい。シャフトを通す第１回転体は良好な回転バランスを必要とするので、第１回転体に固着されるヒステリシストルク発生要素に異形部を設けるのは避けたい。したがって、第２回転体に固着されるヒステリシストルク発生要素に異形部を設けるのが好ましい。

吸引力増強手段は、異形部に限られない。例えば、円筒状永久磁石の円周方向の一部の領域の磁力を強くした磁力増強部によって吸引力増強手段を形成するようにしてもよい。

従来のトルクリミッタを示す断面図である。 本発明の一実施形態を示す断面図である。 図２の線Ａ−Ａに沿って見たヒステリシス材の断面図である。 図２の一部を拡大して示す断面図である。 ヒステリシス材の他の例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 ヒステリシス材のさらに他の例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 ヒステリシス材のさらに他の例を示す断面図である。

符号の説明

２０ トルクリミッタ、２１ 第１回転体、２２ 第２回転体、２２ａ 上部ハウジング部材、２２ｂ 下部ハウジング部材、２３ 永久磁石、２４ ヒステリシス材、２４ａ 凸部、２５ 中心穴、３０ 中央張出部、３１ 円筒立壁、４０ ヒステリシス材、４１ 厚肉部、５０ ヒステリシス材、５１ 厚肉部、６０ ヒステリシス材、７１ 第１回転体、７２ 永久磁石。

Claims (9)

1. 円筒状外周部を有する第１回転体と、
   前記円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有していて、前記第１回転体と同軸上で互いに対して回転可能に設けられた第２回転体と、
   前記円筒状外周部および前記円筒状内周部のうちの一方に固着された円筒状永久磁石と、
   前記円筒状外周部および前記円筒状内周部のうちの他方に固着され、前記永久磁石との間にヒステリシストルクを発生する円筒状ヒステリシス材と、
   円周状に対向する前記円筒状永久磁石と前記円筒状ヒステリシス材との間の吸引力を、円周方向の一部の領域で局所的に強くする吸引力増強手段とを備える、トルクリミッタ。
2. 前記吸引力増強手段は、前記第２回転体の円筒状内周部に固着された一方のヒステリシストルク発生要素に設けられている、請求項１に記載のトルクリミッタ。
3. 前記一方のヒステリシストルク発生要素は、前記円筒状ヒステリシス材であり、
   前記円筒状ヒステリシス材は、円周方向の一部に局所的に吸引力を高めることのできる異形部を有している、請求項２に記載のトルクリミッタ。
4. 前記異形部は、円筒状ヒステリシス材の軸方向の一方端から半径方向内方に向かって突出した凸部である、請求項３に記載のトルクリミッタ。
5. 前記異形部は、円筒状のヒステリシス材の厚みを増加した厚肉部である、請求項３に記載のトルクリミッタ。
6. 前記厚肉部の厚みは、軸方向の一方端から他端に向かって次第に厚くなっている、請求項５に記載のトルクリミッタ。
7. 前記異形部は、円筒状ヒステリシス材の軸方向長さを局所的に長くした部分である、請求項３に記載のトルクリミッタ。
8. 前記吸引力増強手段は、前記円筒状永久磁石に設けられている、請求項１または２に記載のトルクリミッタ。
9. 前記吸引力増強手段は、前記円筒状永久磁石の円周方向の一部の領域の磁力を強くした磁力増強部である、請求項８に記載のトルクリミッタ。
   

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