专利名称：电磁离合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及小型电磁离合器。
背景技术：
例如，在复印机和打印机等图像形成装置中，为了使形成于感光体滚筒的调色剂图像的前端与用纸前端的给纸时间一致，通过将与记数滚筒(日文レジストロ一ラ)结合的电磁离合器连通，驱动记数滚筒，将图像转印在用纸的合适的位置上。
作为适用于这样的图像形成装置的小型电磁离合器，以往提供有例如图9所示的结构(例如，参照专利文献1等)。
该电磁离合器具有中空的驱动轴1，该驱动轴1的横截面D字形的D切割部11与未图示的负荷(上述图像形成装置的场合为记数滚筒的轴)连接。旋转体2旋转自如地游嵌在该驱动轴1的外侧，且转子3与该驱动轴1的外侧嵌接，并与驱动轴1一体旋转。旋转体2，在游嵌在驱动轴1上的圆筒轴部21的外侧设有通过图外的电动机驱动的齿轮部22。而且，轭铁4游嵌地被驱动轴1的外侧轴支承。因此，即使驱动轴1及转子3旋转，轭铁4也发生滑动，从而维持静止状态。
上述转子3，具有外侧圆筒部31、内侧圆筒部32、及连接两个圆筒部31和32的连接部33，在连结部33上，沿其圆周方向的多处形成遮磁孔34。这些遮磁孔34是用于确保磁阻的，以使对后述的衔铁5的磁路容易形成。
在与转子3的连接部33的与旋转体2之间的遮磁孔34大致相对的位置上设有中空圆板状的衔铁5，中空碟状回动弹簧6的一端固定在该衔铁5上，回动弹簧6的另一端固定在旋转体2上。因此，衔铁5与回动弹簧6及旋转体2一体旋转，同时可通过回动弹簧6朝轴向微动。
轭铁4由大直径筒部41、小直径筒部42及连接两个筒部41和42的底板部43构成，在由各部41～43围住的内部收放有线圈骨架8，其上卷绕有为了对衔铁5与转子3的连接部33相对的磁极部施加磁动势的线圈7。
该轭铁4，大直径部41借助微小的空隙与转子3的外侧圆筒部31面对，小直径筒部42通过由树脂等构成的摩擦减少材料91支承于驱动轴1上。而且，在线圈骨架8与转子3的内侧圆筒部32之间夹着由树脂等构成的摩擦减少材料92。
在驱动轴1的左右端的外周形成卡止槽93，在圆周方向的一部分具有缺口的平面C字形的挡圈94与各卡止槽93嵌合，在各挡圈94的内侧设有防止松动用的垫圈95。旋转体2通过转子3和隔着垫圈95的挡圈94在轴向不发生错位地得到定位。轭铁4通过转子3和隔着垫圈95的挡圈94在轴向不发生错位地得到定位。96是与线圈7连接的导线。
上述结构中，当通过导线96对线圈7通电励磁时，则由转子3的连结部33与衔铁5相对的部分形成的磁极部产生吸引力使两者3、5结合，其结果，扭矩从被图外的电动机驱动的旋转体2通过回动弹簧6、衔铁5传递给转子3，进一步使与转子3一体结合的驱动轴1旋转，从而驱动图外的负荷。轭铁4、线圈7、线圈骨架8，即使转子3及驱动轴1旋转，在与摩擦减少材料91、92之间也会产生滑动而维持静止状态。
向该线圈7通电时的磁路构成为轭铁4的大直径部41→转子3的外侧圆筒部31→转子3的连接部33→衔铁5→转子3的连接部33→转子3的内侧圆筒部32→驱动轴1的外周部→轭铁4的小直径筒部42→轭铁4的底板部43→轭铁4的大直径筒部41。
当线圈7消磁时，则衔铁5与转子3的电磁结合被解除，衔铁5因回动弹簧6的弹力而回复至旋转体2侧，扭矩传递被切断。
专利文献1日本专利特开平8-210384号公报但是，以往的电磁离合器中，即使线圈7消磁后转子3、衔铁5及轭铁4的磁路形成构件中残留磁通，存在转子3与衔铁5之间产生残留吸引力而传递扭矩的担忧，因而利用回动弹簧6强制性地将衔铁5从转子3拉开。
但是，在使用回动弹簧6时，因其弹力的偏差导致线圈7励磁时转子3与衔铁5可靠地结合所需的时间(以下称为扭矩传递时间)、线圈7的消磁时两者3、5的结合至得到解脱所需的时间(以下称为扭矩解脱时间)会发生变动。
以上述图像形成装置的场合为例，当扭矩传递时间发生变动时，则记数滚筒的旋转开始时间发生偏差导致形成于感光体滚筒上的调色剂图像的前端与薄片的前端错位。而当扭矩解脱时间发生变动时，则会发生记数滚筒无法停止在正规的位置上，无法停止从后面送来的薄片这样的问题。
这样，只要使用回动弹簧6，就会因其弹力的偏差在扭矩传递时间和扭矩解脱时间上产生偏差，同时衔铁5需要克服回动弹簧6的弹力与转子3结合，故对于缩短响应时间必然存在局限。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种不使用回动弹簧、可实现扭矩传递时间及扭矩解脱时间双方的缩短、响应性优良的电磁离合器。
为了达到上述目的，本发明的电磁离合器，包括与负荷连接的驱动轴；游嵌在该驱动轴外周的旋转体；与所述驱动轴一体旋转的转子；与所述旋转体一体旋转且相对于所述转子可接近离开地设置的衔铁；具有相对于该衔铁与所述转子相对的磁极部施加磁动势的线圈的轭铁，并采用以下的结构。
即，其特征在于，在本发明中，包含所述转子、衔铁及轭铁在内的磁路形成构件为软磁体，且在由所述转子及旋转体围住的内部空间内所述衔铁沿轴向可滑动地配置，沿该衔铁的圆周方向的多处形成朝向所述旋转体突出的卡合片，而在所述旋转体上形成与所述卡合片卡合的衔铁卡止部。
本发明的电磁离合器，消除了回动弹簧，不用像以往那样在线圈励磁时克服弹力使衔铁与转子结合，因此能立即使两者结合传递扭矩。而且，包括转子及衔铁在内的磁路的组成构件为软磁体，故转子和衔铁的相互吸引力增大，当线圈励磁后两者牢固地结合，而线圈消磁时，转子与衔铁之间几乎没有残留磁性，故两者之间的吸引力立即消失，没有扭矩的传递。
因此，消除了以往那样因回动弹簧的弹力引起的扭矩传递时间及扭矩解脱时间的偏差，可实现扭矩传递时间及扭矩解脱时间双方都缩短，提高电磁离合器的响应性。
图1是表示本发明的实施形态1的电磁离合器的侧剖视图。
图2是表示同上电磁离合器的分解立体图。
图3是将同上电磁离合器中的衔铁与旋转体的组装状态进行局部剖切表示的侧视图。
图4是表示挡圈的形状，同图(a)是其主视图，同图(b)是其侧视图。
图5是使用间隙调节夹具将挡圈定位固定在驱动轴上的情况的说明图。
图6是对衔铁外周部形成的卡合片的变形例进行说明的图，同图(a)、(b)都是将衔铁与旋转体的组装状态进行局部剖切表示的侧视图。
图7是表示衔铁的变形例，同图(a)是主视图，同图(b)是侧视图。
图8是表示衔铁的其他变形例，同图(a)是主视图，同图(b)是侧视图。
图9是表示以往的电磁离合器的侧剖视图。
具体实施例方式图1是表示本发明的实施形态1的电磁离合器的侧剖视图，图2是表示同上电磁离合器的分解立体图，图3是将衔铁与旋转体的组装状态进行局部剖切表示的侧视图，图4是表示挡圈的形状，同图(a)是其主视图，同图(b)是其侧视图。对与图9所示的传统技术对应的组成部分标上同一符号。
本实施形态1的电磁离合器，以驱动轴1、旋转体2、转子3、轭铁4、衔铁5及线圈7为主体构成，省略了以往那样的回动弹簧。
上述驱动轴1为中空，其横截面D字形的D切割部11与未图示的负荷(图像形成装置的场合为记数滚筒的轴)连接。在该驱动轴1的轴向中间位置形成朝径向外方伸出的凸缘部12，在该凸缘部12的旋转体2侧的圆周侧面上，在沿圆周方向的多处(本例中为3处)形成突起13。
旋转体2是合成树脂成形件，包括游嵌在驱动轴1的外侧的圆筒轴部21；设置在该圆筒轴部21的外周并由图外的电动机驱动的齿轮部22；从圆筒轴部21一体延伸的冠状的罩部23。
在该罩部23上，与形成于衔铁5的后述的卡合片54卡合的凹状的衔铁卡止部24沿圆周方向多处(本例中为6处)形成，且在沿圆周方向的多处(本例中为6处)设置承接衔铁5的后述的环部51的短圆柱状的衔铁承接座部25。
转子3，具有圆筒部35；从该圆筒部35朝径向内方缩小直径并形成截面为台阶状的直径缩小部36；连接两部35、36的连结部37。在连结部37上，径向双层形成的遮磁孔34a、34b在沿圆周方向的多处(本例中为3处)设置，各遮磁孔34a、34b之间由肋38连接。直径缩小部36入座在驱动轴1的所述凸缘部12上，由此，即使转子3沿轴向稍微移动，直径缩小部36也可始终维持与凸缘部12接触的状态。因此，可始终确保稳定的磁路。
而且，在转子3的直径缩小部36的内周端设有作为与驱动轴1的各突起13卡合的卡止部的突起卡止缺口39。通过该突起卡止缺口39与突起13卡合，转子3与驱动轴1一体进行旋转。也可在驱动轴1的凸缘部12的沿圆周方向的多处设有凹部，在转子3的内周端设有与该凹部卡合的突起，使两者卡合。
衔铁5，在驱动轴1的外侧，在由转子3及旋转体2围住的内部空间S内可沿轴向滑动地被配置。即，衔铁5具有环部51，该环部51具有比转子3的直径缩小部36的外径大的内径，在该环部51上沿圆周方向的多处(本例中为3处)形成有遮磁孔52，各遮磁孔52之间由肋53连接。该场合的衔铁5的遮磁孔52与转子3的遮磁孔34a、34b在径向相互错位形成。因此，转子3与衔铁5相对的磁极部具有4极。
也可做成通过改变转子3与衔铁5的各遮磁孔的个数来改变极数的结构。
另外，在衔铁5的环部51的外周，沿圆周方向的多处形成朝旋转体2突出的平面看为U字形的卡合片54。该卡合片54插入设于旋转体2的所述衔铁卡止部24内。由此，在转子3的连结部37与旋转体2的衔铁承接座部25之间，衔铁5的环部51可沿轴向微动，且在圆周方向上卡合片54与衔铁卡止部24卡合，与旋转体2一体旋转。
轭铁4由大直径筒部41；小直径筒部42及连接两者41、42之间的底板部43构成，在由各部41～43围住的内部收放有卷绕有线圈7的线圈骨架8。该轭铁4，大直径部41借助微小的空隙与转子3的圆筒部35面对，小直径筒部42通过摩擦减少材料91支承于驱动轴1上。因此，即使驱动轴1及转子3旋转，轭铁4也发生滑动而维持静止状态。
这里，上述驱动轴1、转子3、轭铁4、衔铁5的各磁路形成构件分别使用软磁体。该场合，作为软磁铁，例如可使用无方向性电磁钢板(JIS C2552)或电磁软铁(JIS C2504)等。
即使对成为磁路形成构件的转子3、轭铁4、衔铁5使用软磁体的场合，当消磁后存在残留磁通时，仍然存在转子3与衔铁5相对的部分的磁极部发生残留吸引力而使两者3、5继续结合而传递扭矩的担忧。该残留磁通受到材料的顽磁力Hc的影响，该顽磁力因加工变形而增大。
因此，为了减少残留磁通，需要消除加工变形，减小顽磁力。因此，最好进行例如约为550～600℃、30～90分钟的暴露在水蒸气氛围内的水蒸气处理。如实施了这样的水蒸气处理，磁路内的残留磁通量减少，因而随着使用软磁体，即使消磁时没有设置回动弹簧也可缩短衔铁5和转子3的扭矩解脱时间。作为进行该水蒸气处理的次要效果，可在材料表面形成磁性被覆的固化层，可成为廉价的防锈处理，同时使衔铁5和转子3不易磨损。在大约750℃的氛围下进行退火处理来代替水蒸气处理也可获得相同的效果。
在驱动轴1的两侧分别嵌合有挡圈100。由此，由一方(图1中右侧)的挡圈100和驱动轴1的凸缘部12夹着旋转体2、转子3及衔铁5在轴向限位，而另一方(图1中左侧)的挡圈100和驱动轴1的凸缘部12夹着轭铁4在轴向限位。而且，对于一方的挡圈100，其安装位置设定为能确保衔铁5的环部51在转子3的连结部33与旋转体2的衔铁承接座部25之间可沿轴向微动的微小的轴向间隙。
上述各挡圈100，由圆环部111、在该圆环部111的内周侧沿圆周方向等间隔地形成的突起部112构成，突起部112从圆环部111朝径向内方突出，同时朝轴向弯曲形成。通过该突起部112与驱动轴1的外周嵌合，挡圈100可固定在驱动轴1的沿轴向的任意的位置。因此，若使用这样的挡圈100，就不需要以往的挡圈槽和垫圈，故与以往相比能简单且廉价地组装电磁离合器。
96是与线圈7连接的导线，97是由合成树脂等构成的环状的缓冲材料。
在该实施形态1的电磁离合器中，当对线圈7通电时，则由转子3的连结部37与衔铁5的环部51相对的部分形成的磁极部产生吸引力，衔铁5沿轴向滑动而与转子3结合。
该场合，衔铁5沿轴向微动的范围微小，而且不使用以往那样的回动弹簧，故衔铁5不需要克服其弹力地与转子3结合，因此，可缩短扭矩传递时间，提高响应性。而且，没有了因回动弹簧的弹力偏差引起扭矩传递时间偏差这样的情况，故使扭矩传递时间稳定化。
当转子3与衔铁5结合时，则扭矩从被图外的电动机驱动的旋转体2通过衔铁5传递给转子3，进一步使与转子3结合的驱动轴1旋转，从而驱动图外的负荷。即使转子3和驱动轴1旋转，轭铁4、线圈7、线圈骨架8也可在与摩擦减少材料之间产生滑动而维持静止状态。
将该线圈7励磁时产生的磁路构成为转子3的圆筒部35→转子3的连接部37→衔铁5的环部51→转子3的连接部37→转子3的直径缩小部36→驱动轴1的凸缘部12→驱动轴1的外周部→轭铁4的小直径筒部42→轭铁4的底板部43→轭铁4的大直径筒部41。
这里，当线圈7消磁时，则衔铁5从吸引力解脱，转子3的连结部37与衔铁5的环部51的结合被解除，扭矩传递被切断。
该场合，将衔铁5的卡合片54作成U字形而与旋转体2的衔铁卡止部24卡合，故线圈励磁时、衔铁5的卡合片54受到扭曲力矩而成为应变的状态。因此，当线圈7消磁后，通过该扭曲力矩，转子3与衔铁5的磁通密度高的磁极部容易产生间隙，两者3、5的结合能迅速解除，可缩短扭矩解脱时间。
为了组装上述结构的电磁离合器，将转子3插入驱动轴1的一端侧(图1中右侧)，将转子3的突起卡止缺口39与凸缘部12的突起13卡合，同时将缩小直径部36入座于凸缘部12。接着，在将衔铁5的卡合片54与旋转体2的衔铁卡止部24卡合的状态下将衔铁5及旋转体2插入驱动轴1内。接着，将挡圈100插入驱动轴1的一端侧，与凸缘部12之间将转子3、衔铁5及旋转体2在轴向限位。
将线圈骨架8、轭铁4及挡圈100依次插入驱动轴1的另一端侧(图1中左侧)，将线圈骨架8及轭铁4在该挡圈100与凸缘部12之间轴向定位。
将挡圈100插入驱动轴1的一端侧(图1中右侧)时，当将挡圈100过度朝凸缘部12侧插入时，衔铁5的环部51被旋转体2的衔铁承接座部25和转子3的连结部37牢固地夹着，在轴向无法微动而失去作为离合器的作用。因此，为了使衔铁5的环部51在转子3的连结部37与旋转体2的衔铁承接座部25之间能够微动，需要在它们相互之间确保微小的轴向间隙。另外，旋转体2为树脂成形件时会因温度上升而膨胀，因此从这方面来说也需要预先确保轴向间隙。
为此，例如使用图5所示的间隙调节夹具120。即，该间隙调节夹具120将具有比驱动轴1的外径大的内径的圆筒部121的一端侧的内周面扩大到挡圈100的外径以上，从而形成直径扩大部122。将挡圈100插入驱动轴1内后，将间隙调节夹具120插入驱动轴1内，将挡圈100的圆环部111与由该圆筒部121和直径扩大部122产生的台阶部分抵接的状态下，进一步推压间隙调节夹具120，将直径扩大部122侧的侧端面与旋转体2的侧端面顶接。
该场合，事先合适地设定直径扩大部122在轴向的长度X，就可始终确保衔铁5的环部51在转子3的连结部37与旋转体2的衔铁承接座部25之间微动所需的一定的轴向间隙，可消除扭矩传递时间及扭矩解脱时间的偏差。
也可例如将规定厚度的垫规代替这样的间隙调节夹具120插入旋转体2与挡圈100之间来设定挡圈100的插入位置。不仅对旋转体2侧的挡圈100，而且对轭铁4侧的挡圈100也可同样进行。
这样，本实施形态1的电磁离合器，消除了以往那样的回动弹簧，故没有了励磁时因回动弹簧的弹力的偏差引起的扭矩传递时间的偏差。而且，也没有了消磁时因以往那样的回动弹簧的弹力的偏差引起的扭矩解脱时间的偏差，本实施形态1中，驱动轴1、转子3、轭铁4、衔铁5的各磁路形成构件使用软磁体，而且根据需要进行水蒸气处理等，因而可减小磁路内的残留磁通量，减小残留吸引力，故可将转子3与衔铁5的相对部分即磁极间的吸引间隙设定得极小。即，因为在衔铁5夹在转子3与旋转体2之间的场合的轴向间隙设定得极小，因而可使衔铁5的轴向移动量微小。其结果，可节省衔铁5在轴向移动时的额外的时间，能使扭矩传递时间及扭矩解脱时间都缩短，提高离合器的响应性。而且，因为衔铁5在轴向的移动量微小，故可同时减小励磁时转子3与衔铁5被吸引时产生的冲击声和消磁时衔铁5从转子3解脱时产生的冲击声。而且，因为没有使用以往那样的回动弹簧，故可缩短电磁离合器整体在轴向的长度，可小型化。
对于上述实施形态1可考虑以下的变形例。
(1)上述实施形态1中，使设于衔铁5的外周部的卡合片54形成为U字形，但并不局限于此，例如，也可如图6(a)所示，作成形成为在轴线方向上弯曲成L字形的卡合片55，或作成形成为图6(b)所示的I字形的卡合片56。
即使做成这样的结构，与实施形态1的场合相同，励磁时衔铁5的卡合片55、56受到扭曲力矩而成为应变的状态，故当消磁时，通过该扭曲力矩，转子3与衔铁5的磁通密度高的磁极部容易产生间隙，两者3、5的结合能迅速解除，可缩短扭矩解脱时间。
这些卡合片54～56的形成部位并不局限于环部51的外周部，也可设置在内周部。
(2)上述实施形态1中，通过将设于衔铁5的环部51的卡合片54与旋转体2的衔铁卡止部24卡合，使励磁时衔铁5承受扭曲力矩，消磁时通过该扭曲力矩，以使转子3与衔铁5的解脱能迅速地进行，但并不局限于这样的结构，例如，如图7所示，也可使衔铁5的圆周面整体或一部分沿圆周方向形成波浪形，做成在轴向赋予弹性的结构，或如图8所示，做成使衔铁5形成朝轴向缓慢倾斜的钵状、轴向赋予弹性的结构。
由此，消磁时，通过衔铁5的弹性，与转子3之间的磁通密度高的磁极部容易产生间隙，故两者3、5的结合能迅速解除，可缩短扭矩解脱时间。而且，积极地使衔铁5在轴向具有弹力的情况下，能得到同时减小励磁时衔铁5被转子3吸引而密接时或消磁时衔铁5从转子3离开时产生的冲击声的效果。不过，这里是使衔铁5具有弹性，也可取而代之地对转子3赋予轴向弹性。
本发明的电磁离合器并不局限于作为复印机、打印机等图像形成装置的组成构件，也可广泛应用于各种办公用设备和家电产品、其他设备。
权利要求
1.一种电磁离合器，包括与负荷连接的驱动轴；游嵌在该驱动轴外周的旋转体；与所述驱动轴一体旋转的转子；与所述旋转体一体旋转且相对于所述转子可接近离开地设置的衔铁；具有相对于该衔铁与所述转子相对的磁极部施加磁动势的线圈的轭铁，其特征在于，包含所述转子、衔铁及轭铁在内的磁路形成构件为软磁体，且在由所述转子及旋转体围住的内部空间内、所述衔铁沿轴向可滑动地配置，沿该衔铁的圆周方向的多处形成朝向所述旋转体突出的卡合片，而在所述旋转体上形成与所述卡合片卡合的衔铁卡止部。
2.如权利要求1所述的电磁离合器，其特征在于，所述磁路形成构件被实施水蒸气处理。
3.如权利要求1或2所述的电磁离合器，其特征在于，在所述转子上形成直径缩小部，在所述驱动轴的轴向中间位置形成所述直径缩小部入座的凸缘部，且在所述直径缩小部和凸缘部的任何一方上，在沿圆周方向的多处形成突起，在另一方上形成与所述各突起卡合的卡止部。
4.如权利要求1或2所述的电磁离合器，其特征在于，所述衔铁及转子的任何一方，其圆周面整体或一部分沿圆周方向形成波浪形，在轴向赋予弹性。
5.如权利要求1或2所述的电磁离合器，其特征在于，所述衔铁及转子的任何一方，形成朝轴向缓慢倾斜的钵状，在轴向赋予弹性。
6.如权利要求1或2所述的电磁离合器，其特征在于，在所述转子上形成直径缩小部，且在所述驱动轴的轴向中间位置上形成供所述直径缩小部入座的凸缘部，同时挡圈与所述驱动轴的一端侧嵌合，所述转子及旋转体被该挡圈和所述驱动轴的凸缘部夹住而在轴向被限位。
7.如权利要求1或2所述的电磁离合器，其特征在于，在所述转子上形成直径缩小部，且在所述驱动轴的轴向中间位置上形成供所述直径缩小部入座的凸缘部，同时挡圈与所述驱动轴的另一端侧嵌合，所述轭铁被该挡圈和所述驱动轴的凸缘部夹住而在轴向被限位。
全文摘要
本发明的电磁离合器，包含转子(3)、衔铁(5)及轭铁(4)在内的磁路形成构件为软磁体，且在由转子(3)及旋转体(2)围住的内部空间(S)内、衔铁(5)沿轴向可滑动地配置，沿衔铁(5)的圆周方向的多处形成朝向旋转体(2)突出的卡合片(54)，而在旋转体(2)上形成与卡合片(54)卡合的衔铁卡止部(24)。本发明能提供一种消除了以往的回动弹簧、可实现转子与衔铁之间的扭矩传递时间及扭矩解脱时间双方的缩短、响应性优良的电磁离合器。
文档编号F16D27/10GK1789746SQ20051008821
公开日2006年6月21日 申请日期2005年7月26日 优先权日2004年12月13日
发明者酒本宪尔, 宫元美良 申请人:三菱电机株式会社, 常州姬菱科技有限公司