スプリングクラツチ

【目的】電磁石への通電の制御によって、クラッチの接続動作と遮断動作を行なうスプリングクラッチで、電磁石の小型化を図る。
【構成】電磁石７への一方向の通電で電磁石７側に移動するアマチュア６を吸引し、一方向の通電の遮断後も吸引状態を維持し、電磁石７への他方向への通電でその吸引状態を解除する永久磁石８を設ける。
【効果】全体を小型化でき、電磁石の消費電力が少なく、発熱量が低減し、また、クラッチスプリングを使用した位置ずれのない高精度の間欠駆動が可能なスプリングクラッチを提供できる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機やファクシミリの給紙機構などに使用され間欠駆動を行なうスプリングクラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】給紙機構では、用紙を所定量ずつ搬送するために、例えば、紙送りローラと駆動モータとの間の駆動経路途中にスプリングクラッチを使用している。
【０００３】このスプリングクラッチは、入力側回転部材と、出力側回転部材と、該入力側回転部材及び出力側回転部材の周面に巻装されたクラッチスプリングとを備え、回転伝達時には、前記クラッチスプリングの締まりにより前記入力側回転部材の回転を前記出力側回転部材に伝達し、一方、回転遮断時には、前記クラッチスプリングの一端を係止することにより、前記クラッチスプリングを緩めて遮断するようにしてある。
【０００４】そして、このスプリングクラッチ、例えば、電磁スプリングクラッチでは、出力側回転部材を半回転で回転・停止をさせるのは電気的時間設定を行なって制御するか、もしくは、ホール素子などのセンサーにて積算誤差が出ない方法で停止させるものである。
【０００５】この種のスプリングクラッチは実開昭６３−９２８３２号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述電磁式スプリングクラッチでは、半回転毎の正確な停止角度を得るには、２つの突起を持ったクラッチスプリングの緩めを行なう制御筒を設けている。ところが、１方の突起にアマチュアを係止させるのを、電磁石のオフの状態とした場合、もう１方の突起にアマチュアを係止させるのは電磁石がオンの時となる。しかしながら、電磁石をオンのままとすると、電磁石の発熱を低く押える必要から、どうしても電磁石部分の体積が大きくなり、スプリングクラッチ全体として大きくなつてしまう。また、消費電力も多く、また、間欠駆動を行なっているうちに、停止角度（又は位置）のずれが生じていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、入力側回転部材と、出力側回転部材と、該入力側回転部材及び出力側回転部材の周面に巻装されたクラッチスプリングとを備え、回転伝達時には、前記クラッチスプリングの締まりにより前記入力側回転部材の回転を前記出力側回転部材に伝達し、一方、回転遮断時には、前記クラッチスプリングの一端を係止することにより、前記クラッチスプリングを緩めて遮断するようにしてなるスプリングクラッチにおいて、正逆両方向に通電の切換が可能な電磁石と、該電磁石から離れる方向にばね付勢され、前記電磁石への一方向の通電によって、前記電磁石側へ吸引されるアマチュアと、前記アマチュアと前記電磁石間に設けられた永久磁石とを備え、前記一方向の通電によって前記電磁石とともに、前記永久磁石により前記アマチュアを吸引し、前記一方向の通電の遮断後も前記永久磁石により前記アマチュアの吸引状態を保持し、前記電磁石への他方向の通電によって、前記アマチュアの前記吸引状態を解除し、ばね付勢力により電磁石から離れた状態を保持し、前記アマチュアを２位置に選択することにより、回転伝達、あるいは回転遮断を行なうようにした構成としてある。
【０００８】
【作用】前記手段によると、電磁石への一方向の通電により、電磁石、アマチュア及び永久磁石を通る閉磁界が形成され、アマチュアは電磁石側に移動して、電磁石とアマチュア間に配設されている永久磁石に吸引される。そして、アマチュアの永久磁石への吸引は、一方向の通電を遮断しても維持され、電磁石への他方向の通電により、永久磁石の磁界が打ち消されアマチュアの永久磁石への吸引が解除される。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図６を参照して説明する。
【００１０】ここで、図１は第１の実施例の構成を示す説明図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は第１の実施例の動作の説明図、図４は第２の実施例の構成を示す説明図、図５は第２の実施例のアマチュアの説明図、図６は第３の実施例の要部の構成を示す説明図である。
【００１１】第１の実施例では図１に示すように、軸２０には、段部４ａを有する二段軸状の従動アーバ４が嵌合され、この従動アーバ４の小径部の一端には、止め輪１２で抜け止めされてギヤ１が嵌合されている。このギヤ１には軸芯を中心に凹部１ａが形成され、さらに、小径部には駆動アーバ２が嵌装されて駆動アーバ２の一端が凹部１ａに嵌合されている。駆動アーバ２のギヤ１側の端部と従動アーバ４の駆動アーバ２から離れた端部とが、軸受１０，１１でそれぞれ軸支されている。尚、軸２０にはＤカットが形成され、軸２０と従動アーバ４とは一体に回転するようにしてある。
【００１２】また、駆動アーバ２と従動アーバ４の大径部２１の周面は同一径に設定されて、クラッチスプリング３が、その両端側をそれぞれ駆動アーバ２及び従動アーバ４に巻き締めた状態で配設されている。クラッチスプリング３の外側には、制御筒５が隙間を介して嵌装されていて、図１、図２に示すように、クラッチスプリング３のギヤ１側の一端部３ａが、制御筒５の内周に設けたスリット５ｃに係止されている。この制御筒５の外周には、軸芯方向に位置をずらし（後述するアマチュアの揺動範囲の両端）且つ直径位置に係合突起５ａ，５ｂが突設している。制御筒５の外側にはアマチュア６が配されていて、このアマチュア６には、図２に示すように係合突起部５ａ，５ｂと係合する突起部６ａが丸孔６ｂに形成され、また、支点となる切込み部６ｃ，６ｃ、並びにばね引掛部６ｄが形成されている。この丸孔６ｂには、制御筒５等が挿入されている。
【００１３】一方、支持板２５ａ、枠体２５ｂ，２５ｃに取り囲まれて電磁石７が配設されていて、前記アマチュア６は切り込み部６ｃを支持板２５ａに嵌め込んで支点Ｘを中心に回動自在に支持され、アマチュア６のばね引掛部６ｄと枠体２５ｂ間には、戻しばね９が張設されている。さらに、アマチュア６と電磁石７間には、電磁石７にリング状の永久磁石８が固定されている。また、電磁石７のコイル７ａには、図示せぬ制御手段から正あるいは逆方向に切換えて電流を供給可能になっていて、コイル７ａに一方向の電流を供給する（永久磁石８と磁束方向が同じとなる）と、アマチュア６は支点Ｘを中心に回動して電磁石７と永久磁石８により吸引され、コイル７ａへの電流の供給を断ってもアマチュア６が永久磁石８に吸引された状態が維持されるようになっている。そして、コイル７ａに他方向の電流を供給すると、永久磁石８の磁力が弱められて戻しばね９によりアマチュア６は永久磁石８から離れ、アマチュア６は支点を中心に回動して図１で左に傾いた位置に復帰するようになっている。
【００１４】アマチュア６が永久磁石８に吸引された状態（図１で１点鎖線で示す）で、アマチュア６の突起部６ａが、制御筒５の突起部５ｂと係止可能で、また、アマチュア６が永久磁石８への吸引を解除された状態（図１R>１で２点鎖線で示す）では、アマチュア６の突起部６ａが、制御筒５の突起部５ａと係止可能に構成されている。そして、アマチュア６の突起部６ａが、制御筒５の突起部５ａ、あるいは５ｂと係止した状態で、ギヤ１が駆動されて駆動アーバ２が回動すると、クラッチスプリング３の一端３ａが、停止している制御筒５に係止されているために、駆動アーバ２の回動に伴なってクラッチスプリング３の一端側の駆動アーバ２への巻き締めが解除され（締まらない）、駆動アーバ２と従動アーバ４とが切り離されたままとなっている（クラッチの断状態）。
【００１５】次に、このように構成した第１の実施例の動作を説明する。
【００１６】例えば、図２に示すようにアマチュア６の突起部６ａが、制御筒５の突起部５ａと係止された状態（クラッチの断状態）から動作が開始するものとする。ギヤ１が回転している状態で、制御手段（図示せず）から電磁石７のコイル７ａに一方向の電流を供給すると、図３に示すように電磁石７により形成される磁界によって、支持板２５ａ、枠体２５ｂ，２５ｃ、アマチュア６及び永久磁石８で形成される磁路を通る閉磁界が生成され、アマチュア６は支点Ｘを中心に戻しばね９に抗して回動し、突起部５ａとの係合が解除されて永久磁石８に吸引される。この解除によって駆動アーバ２の回転に伴なってクラッチスプリング３が巻き締まり、駆動アーバ２及び従動アーバ４が巻き締められてクラッチ接続状態になる。したがって、従動アーバ４が回動し従動アーバ４に結合された軸２０が回転する。このような駆動アーバ２及び従動アーバ４の回転とともに、クラッチスプリング３及び制御筒５も一体に回転し、上述のクラッチ接続状態となってから半回転すると、制御筒５の突起部５ｂが、右側に傾いているアマチュア６（１点鎖線で示す）の突起部６ａに達して係合する。すると、突起部５ａが係合した場合と同様にクラッチスプリング３が緩み、クラッチが断状態となる。
【００１７】その後、制御手段によって電磁石７のコイル７ａに他方向の電流を供給して永久磁石８、アマチュア６、枠体２５ｃ，２５ｂ，２５ａで形成される磁路に図３とは逆向きの閉磁界を生成し、永久磁石８の磁界を打ち消す。このために、アマチュア６は戻しばね９のばね力によって、支点Ｘを中心に回動し突起部５ｂとの係止が解除されて左傾倒位置に至るとともに、クラッチ接続状態となって従動アーバ４を回転させる。そして、上述と同様に、従動アーバ４の回動が進んで半回転すると、制御筒５の突起部５ａが、アマチュア６の突起部６ａに係止し、再びクラッチスプリング３の一端側の駆動アーバ２への巻き締めが解除され、クラッチ遮断状態になって従動アーバ４並びに軸２０は停止する。
【００１８】このようにして、第１の実施例によると、永久磁石８を介在させているので、電磁石７への通電時間はアマチュア６を永久磁石８に吸引させるまでの短時間（数十ｍｓｅｃ）でよく、消費電力を削減でき、コイル７ａからの発熱量も低減され、また、電磁石７が小型で済むので全体を大幅に小型化できる。また、クラッチスプリング３を使用しているので、位置ずれのない高精度の間欠駆動を行なえる。
【００１９】図４及び図５は第２の実施例の構成を示す、この第２の実施例では第１の実施例の制御筒５を使用せず、アマチュア３０自体にスリット３０ａを設けてクラッチスプリング３の一端が係止され、クラッチスプリング３の回転に伴なってアマチュア３０も回転されているとともに、アマチュア３０は軸２０の軸方向に移動可能になっている。そして、アマチュア３０が移動してもクラッチスプリング３の一端がスリット３０ａから外れないように設定してある。このアマチュア３０と電磁石７との間にはリング状の戻しばね３１が配設されている。この第２の実施例では、任意の位置で、電磁石７のコイル７ａに一方向の電流を供給すると、アマチュア６が戻しばね３１のばね力に抗して右方向に移動して永久磁石８に吸引され、アマチュア６が固定されてクラッチスプリング３の一端も同時に固定される。したがって、駆動アーバ２が回転すると、クラッチスプリング３の一端の巻き締めが解除されるために、クラッチ遮断状態となり駆動アーバ２の回転力は従動アーバ４に伝達されない。一方、任意の位置で、電磁石７のコイル７ａに他方向の電流を供給すると、永久磁石８の磁力が弱められ、アマチュア６は戻しばね３１のばね力で左方向に移動し、クラッチスプリング３の固定が解除される。この状態で、駆動アーバ２が回転すると、クラッチスプリング３の一端側は駆動アーバ２に巻き締められるので、クラッチ接続状態となって駆動アーバ２の回転が従動アーバ４に伝達される。
【００２０】このように第２の実施例では、電磁石７のコイル７ａに一方向の電流を供給すると従動アーバ４の回動が停止し、他方向の電流を供給すると従動アーバ４が回動し、所定の電流の切換動作を行なうことにより、従動アーバ２に結合された出力軸を任意の角度で間欠駆動することができる。
【００２１】図６は第３の実施例の要部の構成を示し、この第３の実施例ではクラッチスプリング３の一端が係止され、クラッチスプリング３と共に回動する回転体３３を設け、この回転体３３と摩擦接触するアマチュア３２が軸方向に移動自在に配設されている。
【００２２】第３の実施例では、任意の位置で、電磁石７のコイル７ａに一方向の電流を供給すると、戻しばね３１のばね力に抗してアマチュア３２が移動して永久磁石８に吸引され、一方、回転体３３はクラッチスプリング３と一体的に回動自在な状態となっており、クラッチスプリング３の一端側は駆動アーバ２に巻き締められるので、クラッチ接続状態となる。また、電磁石７のコイル７ａに他方向の電流を供給すると、永久磁石８の磁界が打ち消され戻しばね３１のばね力によって、アマチュア３２が回転体３３と摩擦接触すると、回転体３３の回動が阻止されるためにクラッチスプリング３の一端側の駆動アーバ２への巻き締めが解除され、駆動アーバ２の回動は従動アーバ４に伝達されずクラッチ遮断状態となる。
【００２３】従って、第３の実施例では、電磁石７のコイル７ａに一方向の電流を供給すると従動アーバ４が回動し、他方向の電流を供給すると従動アーバ４の回動が停止し、所定の電流の切換動作を制御手段で行なうことにより、従動アーバ４に結合された出力軸を任意の位置で間欠駆動することができる。
【００２４】これら第２及び第３の実施例は、特に、ＯＮｄｕｔｙ（作動割合い）の大きいクラッチ動作で、消費電力の削減、全体の小型化、コイルからの発熱量の低減を実現できる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、消費電力を削減し、電磁石のコイルからの発熱量を低減でき、また、位置ずれのない高精度の間欠駆動が可能なスプリングクラッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の動作の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施例の構成を示す説明図である。
【図５】第２の実施例のアマチュアを示す説明図である。
【図６】本発明の第３の実施例の要部の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１ギヤ
２駆動アーバ
３クラッチスプリング
４従動アーバ
５制御筒
６，３０，３２アマチュア
７電磁石
８永久磁石
９，３１戻しばね
３３回転体

【特許請求の範囲】
【請求項１】入力側回転部材と、出力側回転部材と、該入力側回転部材及び出力側回転部材の周面に巻装されたクラッチスプリングとを備え、回転伝達時には、前記クラッチスプリングの締まりにより前記入力側回転部材の回転を前記出力側回転部材に伝達し、一方、回転遮断時には、前記クラッチスプリングの一端を係止することにより、前記クラッチスプリングを緩めて遮断するようにしてなるスプリングクラッチにおいて、正逆両方向に通電の切換が可能な電磁石と、該電磁石から離れる方向にばね付勢され、前記電磁石への一方向の通電によって、前記電磁石側へ吸引されるアマチュアと、前記アマチュアと前記電磁石間に設けられた永久磁石とを備え、前記一方向の通電によって前記電磁石とともに、前記永久磁石により前記アマチュアを吸引し、前記一方向の通電の遮断後も前記永久磁石により前記アマチュアの吸引状態を保持し、前記電磁石への他方向の通電によって、前記アマチュアの前記吸引状態を解除し、ばね付勢力により電磁石から離れた状態を保持し、前記アマチュアを２位置に選択することにより、回転伝達、あるいは回転遮断を行なうようにしたことを特徴とするスプリングクラッチ。
【請求項２】前記入力側回転部材を１回転中に前記アマチュアを移動して所定角度毎に回転を遮断させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のスプリングクラッチ。
【請求項３】前記入力出力側回転部材を複数回転中に１回前記アマチュアを移動させて回転を遮断するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のスプリングクラッチ。
【請求項４】前記アマチュアは支持板によって揺動自在に支持されており、前記電磁石への通電で形成される磁界の磁路を、前記支持板及びアマチュアが構成していることを特徴とする請求項１の記載のスプリングクラッチ。
【請求項５】前記アマチュアにクラッチスプリング係止部を設け、前記回転遮断時には前記アマチュアを吸引することにより前記クラッチスプリングの一端を直接係止するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のスプリングクラッチ。
【請求項６】前記クラッチスプリングの一端を係合してある回転制動板を、前記アマチュアに対向して設け、回転伝達時には、前記アマチュアを電磁石方向に吸引して前記回転制動板から離し、一方、吸引を解除してばね付勢力により前記アマチュアを前記回転制動板に圧接させて前記回転制動板の回転を停止させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のスプリングクラッチ。

【図１】