摩擦动传递装置和装有该装置的图像形成装置

申请号 CN200810176423.3 申请日 2008-11-11 公开(公告)号 CN101435494A 公开(公告)日 2009-05-20
申请人 京瓷美达株式会社; 发明人 丸本武志; 冈本清秀;
摘要 本 发明 提供一种可容易进行组装并能够一直使用到机械寿命的摩擦动 力 传递装置和装有该装置的图像形成装置。所述摩擦动力传递装置包括: 输出轴 ;太阳辊,具有第一中 心轴 线,并绕该第一中心轴线自由转动;多个轴构件,分别具有第二中心轴线,该多个轴构件分别配置在相对于所述第一中心轴线倾斜规定 角 度的多个周边轴线上,所述第二中心轴线分别与所述多个周边轴线相一致;以及按压构件,连接在所述输出轴上。所述多个轴构件 支撑 在板上。沿所述太阳辊的圆周面配置的多个减速辊转动自如地支撑在所述各轴构件上。所述按压构件把所述减速辊压在所述太阳辊的圆周面上,实现在所述太阳辊和所述减速辊之间利用 摩擦力 来传递动力。
权利要求

1.一种摩擦动传递装置,其特征在于包括:
输出轴
太阳辊,具有第一中心轴线,并绕该第一中心轴线自由转动;
多个轴构件,分别具有第二中心轴线,该多个轴构件分别配置在相 对于所述第一中心轴线倾斜规定度的多个周边轴线上,所述第二中心 轴线分别与所述多个周边轴线相一致;
板,用于在保持所述多个轴构件分别倾斜所述规定角度的状态下, 支撑该多个轴构件;
多个减速辊,分别以绕所述第二中心轴线转动自如的状态支撑在所 述各轴构件上,并沿所述太阳辊的圆周面配置;以及
按压构件,连接在所述输出轴上,用于把所述减速辊压在所述太阳 辊的圆周面上,以使得所述太阳辊和所述减速辊之间利用摩擦力来传递 动力。
2.根据权利要求1所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,所述按 压构件在所述周边轴线上向与所述第一中心轴线的间隔变窄的方向按压 所述减速辊。
3.根据权利要求1所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,所述减 速辊能在所述轴构件上滑动。
4.根据权利要求3所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,还包括 第一轴支撑构件,用于把所述减速辊转动自如地支撑在所述轴构件的周 围,当从所述按压构件向所述减速辊施加按压力时,所述第一轴支撑构 件与所述减速辊一起沿所述周边轴线在所述轴构件上移动。
5.根据权利要求4所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,还包括 压靠构件,用于使所述按压构件向靠近所述减速辊的方向压靠;其中,
所述按压构件具有用于把所述减速辊向所述太阳辊按压的按压面,
所述减速辊具有被按压面按压的受压面,
通过被压靠的所述按压构件的按压面对所述受压面进行按压,使得 所述减速辊在所述轴构件上进行微小的移动。
6.根据权利要求1所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,所有的 所述轴构件分别配置在所述多个周边轴线上,该多个周边轴线在所述第 一中心轴线上的同一点交叉。
7.根据权利要求1所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,
所述按压构件具有用于把所述减速辊向所述太阳辊按压的按压面,
从所述按压面向所述轴构件的第一载荷向量和从所述太阳辊的圆周 面向所述轴构件的第二载荷向量,在所述轴构件内的一点相交。
8.根据权利要求7所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,所述第 一载荷向量和所述第二载荷向量在所述轴构件的第二中心轴线上相交。
9.根据权利要求1所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,在相互 压力接触的所述太阳辊、所述减速辊和所述按压构件中,压力接触部分 的表面速度越大的构件,使用硬度越高的材料。
10.根据权利要求1所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,
对于相互压力接触的所述太阳辊、所述减速辊和所述按压构件,至 少使用硬度不低于模具硬度的材料,
在所述各构件中,至少在被驱动时的压力接触部分的表面速度最大 的构件表面上,实施微喷丸硬化处理。
11.根据权利要求1所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,
所述按压构件和所述输出轴用螺纹连接,
所述输出轴利用螺纹连接在所述按压构件上,在被驱动时向该输出 轴转动的方向被拧紧。
12.根据权利要求1所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,还包 括驱动源,用于驱动所述太阳辊转动;其中,
包含所述驱动源和所述太阳辊的驱动单元、包含所述板和所述多个 轴构件和所述减速辊的减速单元、以及包含所述按压构件的按压单元, 以单元为单位能相互分离。
13.根据权利要求12所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,还包 括速度检测单元,用于检测所述输出轴的转动;其中,
所述速度检测单元能从所述按压单元分离。
14.根据权利要求1所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,还包 括:
第二轴支撑构件,用于以所述输出轴转动自如的状态支撑该输出轴;
压靠构件,配置在所述按压构件和所述第二轴支撑构件之间,用于 使所述按压构件向所述按压构件按压所述减速辊的方向压靠;以及
衬套,其一面与所述第二轴支撑构件接触,另一面与所述压靠构件 接触。
15.根据权利要求1所述的摩擦动力传递装置,其特征在于还包括:
切口板,固定在所述输出轴上;以及
传感器,因所述输出轴的转动而处于转动状态的切口板夹入该光 传感器中,该光传感器用于进行光的投射和接收;其中,
通过所述按压构件和所述输出轴的连接,能从所述按压构件向所述 输出轴传递转动力矩,并且能使所述按压构件沿所述输出轴的轴向,向 按压所述减速辊的方向移动。
16.根据权利要求15所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,还包 括离合器,用于连接所述按压构件和所述输出轴;其中,
所述按压构件具有能收容所述输出轴一部分的外壳部,
所述离合器外嵌在所述输出轴上,能在所述输出轴的轴向滑动,并 固定安装在所述外壳部的内壁上。
17.根据权利要求15所述的摩擦动力传递装置,其特征在于,
所述按压构件具有能收容所述输出轴一部分的外壳部,
在所述输出轴的一部分上,设有沿该输出轴的轴向延伸的第一凸条 或第一凹条,
在所述外壳部的内壁上,设有能与所述第一凸条或第一凹条嵌合的 第二凹条或第二凸条。
18.根据权利要求1所述的摩擦动力传递装置,其特征在于还包括:
压靠构件,用于使所述按压构件向该按压构件按压所述减速辊的方 向压靠;
切口板,固定在所述输出轴上;
光传感器,因所述输出轴的转动而处于转动状态的切口板夹入该光 传感器中,该光传感器进行光的投射和接收;以及
调整机构,用于调整所述压靠构件对所述按压构件的压靠状态;其 中,
所述按压构件嵌合在所述输出轴上,并且沿其轴向能移动,
所述调整机构根据所述按压构件在所述轴向的移动,使所述按压构 件按压所述减速辊的力保持一定。
19.一种图像形成装置,其特征在于包括:
图像形成部,至少具有感光鼓,或具有感光鼓和中间转印带;
驱动源,用于产生驱动所述感光鼓的驱动力,或产生驱动感光鼓和 中间转印带中至少一个的驱动力;以及
摩擦动力传递装置,用于把所述驱动源的驱动力传递给所述感光鼓 的转动轴或所述中间转印带的驱动构件;其中,
所述摩擦动力传递装置为权利要求1-18中任意一项所述的摩擦动 力传递装置。

说明书全文

技术领域

发明涉及利用辊之间产生的摩擦,可以进行动力传递或降低转 速的摩擦动力传递装置,以及装有该装置的图像形成装置。

背景技术

作为涉及摩擦动力传递装置的现有技术,公知的结构是在连接于转 动轴上的太阳辊的周围配置多个行星辊,并用支架支撑各行星辊的行星 轴(例如日本专利公开公报特开2000—329206号,下面表示为“专利文 献1”)。在专利文献1的装置中,利用在太阳辊和行星辊之间产生的摩 擦力,使各行星辊转动,并且把各行星辊沿轨道环绕太阳辊外侧的周向 运动利用支架向输出轴传递。
为了在行星辊和太阳辊之间产生足够的摩擦力,必须用行星轴以行 星辊转动自如的状态支撑该行星辊,并且在存在润滑剂的条件下,使行 星辊用力压在太阳辊上(压力接触)。为此,在专利文献1的装置中, 要确保行星轴和行星辊之间的间隙,并把在行星辊的轴向两个外侧形成 的倾斜部夹在一对轨道环之间,使各轨道环内周上形成的倾斜面与各行 星辊压力接触,从而把各行星辊压在太阳辊的圆周面上。
按照专利文献1的装置,虽然行星轴固定在支架上,但由于存在所 述间隙,行星辊相对于行星轴可以自由移动。因此若使轨道环与倾斜部 压力接触,则行星辊用力压在太阳辊上,在存在润滑剂的条件下,可以 产生需要的摩擦力。
可是在专利文献1的装置中,由于必须要使用两个用昂贵的工具 等材料制成的轨道环,所以材料费用高进而直接导致产品成本增加。此 外,如果像轨道环这样需要高精度组装的零件数量增加,则由此导致组 装作业变得复杂,制造成本增加。
此外,在专利文献1的装置中,由于在行星轴和行星辊之间设置间 隙,在结构上,行星辊的转动轴线(转动中心)相对于行星轴的轴线(中 心线)会偏离一定的度。因此在把行星辊压在太阳辊上时,有时行星 辊的圆周面相对于太阳辊的圆周面稍发生倾斜。在这种情况下,在行星 辊的圆周面上轴向的压力分布变得不均匀,发生所谓的一端接触,在太 阳辊的圆周面上会产生偏磨损。
此外,专利文献1的行星辊不是配置在具有太阳辊的驱动一侧,而是 配置在具有输出轴和按压构件的壳一侧。因此,壳一侧和驱动源一侧的 组装首先需要使行星辊和太阳辊的圆周面接触,然后,在该接触状态下, 使太阳辊向壳一侧移动。因此太阳辊和行星辊容易产生偏磨损,不能得 到寿命长的摩擦动力传递装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种容易进行组装并可以一直使用到机械寿 命的摩擦动力传递装置。
为了达到此目的,本发明提供一种摩擦动力传递装置,包括:输出 轴;太阳辊,具有第一中心轴线,并绕该第一中心轴线自由转动;多个 轴构件,分别具有第二中心轴线,该多个轴构件分别配置在相对于所述 第一中心轴线倾斜规定角度的多个周边轴线上,所述第二中心轴线分别 与所述多个周边轴线相一致;板,用于在保持所述多个轴构件分别倾斜 所述规定角度的状态下,支撑该多个轴构件;多个减速辊,分别以绕所 述第二中心轴线转动自如的状态支撑在所述各轴构件上,并沿所述太阳 辊的圆周面配置;以及按压构件,连接在所述输出轴上,用于把所述减 速辊压在所述太阳辊的圆周面上,以使得所述太阳辊和所述减速辊之间 利用摩擦力来传递动力。
按照此结构,由于仅从单边按压减速辊就可以产生摩擦,所以可以 采用更少的零件数量构成装置,由此能降低产品成本。此外,在组装摩 擦动力传递装置时,可以去除在减速辊和太阳辊接触的状态下使太阳辊 移动的工序。因此组装操作变得容易,可以防止太阳辊和减速辊的偏磨 损,有利于延长摩擦动力传递装置的寿命。并且,由于组装容易,所以 它们的分解也变得容易,维修人员可以容易地维护摩擦动力传递装置。
本发明还提供一种图像形成装置,包括:图像形成部,至少具有感 光鼓,或具有感光鼓和中间转印带;驱动源,用于产生驱动所述感光鼓 的驱动力,或产生驱动感光鼓和中间转印带中至少一个的驱动力;以及 摩擦动力传递装置,用于把所述驱动源的驱动力传递给所述感光鼓的转 动轴或所述中间转印带的驱动构件;该摩擦动力传递装置具有以上所述 的结构。
按照该结构,通过把本发明的摩擦动力传递装置连接在感光鼓或中 间转印带的驱动系统上,与齿轮驱动的情况相比,可以高精度地控制感 光鼓和中间转印带的转动,能够形成高质量的图像。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的摩擦动力传递装置的外观立体图。
图2是把图1的摩擦动力传递装置分成两部分的立体图。
图3是端板的立体图。
图4是支持板的立体图。
图5是表示把支持板安装在端板上的状态的立体图。
图6是表示把太阳辊和减速辊安装在端板上的状态的立体图。
图7是表示把外环安装在图6的减速辊上的状态的立体图。
图8是表示把压缩螺旋弹簧安装在图7的外环上的状态的立体图。
图9是衬套的立体图。
图10是表示把轴承安装在图8的输出轴上的状态的立体图。
图11是所述摩擦动力传递装置沿轴线方向的纵剖视图。
图12A、图12B是详细表示减速辊形式的立体图。
图13是本发明第二实施方式的摩擦动力传递装置沿轴线方向的纵 剖视图。
图14是图13主要部分的放大图。
图15是本发明第三实施方式的摩擦动力传递装置的驱动单元和减 速单元的分解立体图。
图16是第三实施方式的摩擦动力传递装置的按压单元和速度检测 单元的分解立体图。
图17是表示本发明第四实施方式的摩擦动力传递装置取下壳后状 态的立体图。
图18是第四实施方式的摩擦动力传递装置沿轴线方向的纵剖视图。
图19是表示第四实施方式的变形实施方式的输出轴端部的立体图。
图20是表示第四实施方式的变形实施方式的外环的立体图。
图21是表示把图19的输出轴和图20的外环连接的状态的立体图。
图22是本发明第五实施方式的摩擦动力传递装置取下壳后状态的 立体图。
图23是第五实施方式的摩擦动力传递装置沿轴线方向的纵剖视图。
图24是调整机构的分解立体图。
图25是表示把调整机构组装在壳内的状态的轴向剖视图。
图26是第五实施方式的变形实施方式的调整机构的分解立体图。
图27A、图27B是说明图26所示的调整机构作用的侧视图。
图28是表示把图26所示的调整机构组装在壳内的状态的轴向剖视 图。
图29是表示本发明实施方式的图像形成装置一个例子的简要剖视 图。

具体实施方式

下面参照附图,对本发明的几个实施方式进行详细说明。
第一实施方式
图1是本发明第一实施方式的摩擦动力传递装置M的外观立体图。 在本实施方式中,摩擦动力传递装置M例如是用于把电动机1(转动驱 动源)输出的转动减速后进行输出的减速器。
摩擦动力传递装置M包括筒形的壳2、端板6(板)、轴承板7和 输出轴8。壳2的一端用端板6封闭,在壳2的一端上形成有与端板6 对应的方形凸缘部2a。此外,在与凸缘部2a相反一侧的壳2的另一端上, 形成有方形凸缘部2b。摩擦动力传递装置M通过端板6和轴承板7连接 在电动机1(驱动源)上。
在壳2的内部收容作为动力输入轴的太阳辊4的一个端部(参照图 2)。太阳辊4连接在电动机1的输出转动轴上,以绕其中心轴线(第一 中心轴线)转动自如的状态予以支撑。在端板6上装有轴承板7,电动机 1与所述端板6和轴承板7相对配置。在壳2的内部填充润滑剂(润滑脂), 图11所示的第一轴承17以太阳辊4自由转动的状态支撑该太阳辊4,并 且密封填充在壳2内的润滑脂。
另一方面,输出轴8从壳2的内部向与太阳辊4相反的一侧突出。 具体说,在凸缘部2b的中央形成有凸起部2c,在该凸起部2c内配置第 二轴承181。输出轴8通过该第二轴承181和配置在壳2内部的第三轴承 182(参照图11),支撑在凸缘部2b和壳2上。第二轴承181、第三轴 承182也以输出轴8转动自如的状态支撑该输出轴8,并且密封填充在壳 2内的润滑脂。
图2是把图1的摩擦动力传递装置分成两部分的立体图。在摩擦动 力传递装置M的驱动源一侧(安装电动机1的一侧),配置有端板6和 三个减速辊22。另一方面,如图11所示,在壳2一侧配置有外环10(按 压构件)、一个压缩螺旋弹簧13等。
三个减速辊22以倾斜的状态配置在太阳辊4的周围。这些减速辊 22分别通过两个轴承26(第一轴支撑构件)转动自如地支撑在轴构件24 上。轴构件24通过支持板14支撑在端板6上。此外,减速辊22绕轴构 件24自转,但不绕太阳辊4公转。
图3是端板6的立体图。端板6例如对机壳材质等树脂进行冲压加 工而制成。在端板6的中央部分穿设用于使太阳辊4穿过的孔部6a。在 该孔部6a的径向外侧,形成有向输出轴8突出的环形定位部6b。
此外,在该定位部6b的径向外侧,也形成有向输出轴8突出的环形 支撑部6d、6e。这些支撑部6d、6e之间形成有用于容纳各轴构件24的 空间,靠近孔部6a的支撑部6d比其外侧的支撑部6e更向输出轴8突出。 这些支撑部6d、6e的顶面做成越向孔部6a的径向外侧越向下的倾斜面。 其倾斜角度α例如为10°左右。此外,端板6具有带状的伸出部6f,该 伸出部6f以定位部6b的圆周方向的一部分为起点,向径向外侧延伸。 在伸出部6f的端部附近穿设固定孔6c。
在端板6上装有金属制的支持板14。图4是支持板的立体图。在支 持板14的中央部分穿设与定位部6b的周围边缘嵌合的孔部14b。在该孔 部14b的径向外侧等间隔(120°)地延伸设置有支撑在支撑部6d、6e 上的三个底座14d。三个底座14d分别按照所述倾斜角度α以越向孔部 14b的径向外侧越向下的状态倾斜。在各底座14d上具有用于压入轴构件 24的插入孔。各轴构件24以其底端部压入各底座14d的所述插入孔的状 态被支撑。
支持板14在一对底座14d、14d之间,具有向所述孔部14b的径向 外侧延伸的带状部14f。在该带状部14f的端部附近穿设固定孔14c。固 定孔14c的中心与端板6的固定孔6c一致。若沿从输出轴8一侧到太阳 辊4一侧的方向把小螺钉14e插入支持板14,可以把支持板14固定在端 板6上(参照图5)。
如图6所示,三个减速辊22在太阳辊4的圆周方向上等间隔(120 °)地配置在相对于太阳辊4的转动轴线L1(第一中心轴线)倾斜规定 角度的三个周边轴线L2上。即,各减速辊22支撑在各轴构件24上,三 个减速辊22以这些轴构件24的中心轴线(第二中心轴线;减速辊22的 转动轴线)分别与所述三个周边轴线L2一致的状态配置在太阳辊4的周 围。
与各减速辊22的轴构件24的中心轴线一致的周边轴线L2,相对于 太阳辊4的转动轴线L1倾斜规定的角度。该角度与所述倾斜角度α相同, 为10°左右。其中,分别配置三个轴构件24的转动轴线的三个周边轴线 L2,在太阳辊4的转动轴线L1的延长线上的同一点上交叉。端板6(支 持板14)用于保持如上所述的倾斜状态,支撑各轴构件24。在该状态下, 三个减速辊22的圆周面22a都与太阳辊4的圆周面4a接触。
如图7所示,外环10连接在输出轴8的端部(螺纹连接部8a,参 照图11)上。外环10是筒形构件,包括可以收纳输出轴8端部的外壳部 10d、具有向太阳辊4一侧的开口的大直径部10c。外环10按压减速辊 22,通过把减速辊22的圆周面22a压在太阳辊4的圆周面上,实现在太 阳辊4和减速辊22之间利用摩擦力来传递动力。关于利用该外环10按 压减速辊22的情况将在后面详细叙述。
如图8所示,压缩螺旋弹簧13外嵌在外环10的外壳部10d的外圆 周上,其一端抵接在大直径部10c的开口背面上。压缩螺旋弹簧13的另 一端抵接在穿过输出轴8的钣金制的衬套15上。外环10受到压缩螺旋 弹簧13的反力,按压减速辊22。
图9是衬套15的立体图。该衬套15具有大直径部15a和小直径部 15b。小直径部15b相对于大直径部15a向离开电动机1的方向突出。在 衬套15的中央部分穿设用于使输出轴8穿过的孔部15c,该孔部15c贯 通衬套15。
大直径部15a的端面15d抵接在压缩螺旋弹簧13的另一端上。另一 方面,小直径部15b的端面15e仅抵接在用于支撑输出轴8的第三轴承 182(第二轴支撑构件)的内套部分上。在本实施方式中,外环10和输 出轴8连接成一体,利用该结构,可以使压缩螺旋弹簧13的全部按压载 荷都作用在用于支撑输出轴8的第三轴承182的内套部分上。此外,作 为第三轴承182优选耐轴向压力型的向心轴承(angular bearing)或圆锥 滚轮轴承。因为这些类型可以承受径向载荷和轴向载荷的合成载荷。
例如,当压缩螺旋弹簧13的作用力作用在耐合成载荷型轴承的内套 和外套之间的位置上时,轴承不能支撑该作用力,导致轴承破损,不能 得到寿命长的摩擦动力传递装置。
但按照本实施方式,衬套15配置在压缩螺旋弹簧13和耐合成载荷 型的第三轴承182之间,衬套15的小直径部15b使第三轴承182的内套 支撑螺旋弹簧13的作用力。因此,即使为得到大的作用力而增大螺旋弹 簧13的直径,该螺旋弹簧13的作用力也可以可靠地作用在第三轴承182 的内套上。其结果,可以避免第三轴承182的破损,能够得到寿命长的 摩擦动力传递装置。
关于太阳辊4、减速辊22和外环10的构成材料,优选使用具有高 硬度的材料,特别优选使用具有不低于模具钢(die steel)硬度的材料。 例如对于太阳辊4,可以把作为一种高速钢(high-speed steel)的、在JIS G4403中规定的SKH系列材料,在适当的温度进行淬火—回火处理后使 用。对于减速辊22可以把作为一种工具钢(alloy tool steel)的、在JIS G4404中规定的SKD系列的材料,在适当的温度进行淬火处理后使用。 此外,对于外环10,可以把作为一种模具钢的予硬钢NAK(大同特殊钢 株式会社的塑料模具材料的商品名),在不进行淬火处理的母材状态下 直接使用。
更具体地说,太阳辊4可以使用SKH51,减速辊22可以使用SKD11, 外环10可以使用NAK55(大同特殊钢株式会社的商品名)。这些材料 的硬度用显微维氏硬度Hv表示,太阳辊4约为700左右,减速辊22约 为520左右,外环10约为450左右。
在此,对于太阳辊4、减速辊22和外环10,其压力接触部分的表面 速度越大,使用硬度越高的材料。具体说,太阳辊4的材料硬度最高, 减速辊22的材料硬度次于太阳辊4的材料,外环10的材料硬度最低。 这样,与在相同载荷条件下都用相同材质构成的情况相比,满足抖晃 (wow-flutter)目标值的寿命大约可以延长到三倍。因此,可以延缓出现 因烧熔或磨损导致的性能降低,可以提高耐磨损性能。
此外,优选的是,在太阳辊4、减速辊22、外环10之中,至少在被 驱动时的压力接触部分的表面速度最大的构件表面上,具体为至少在太 阳辊4的表面上,实施微喷丸硬化(micro shot peening)处理(Wide Peening Cleaning:WPC处理)。该处理把约10μm(1μm=1×10-6m)左右的 陶瓷或玻璃以声速冲击到构件的表面。这样,可以提高太阳辊4的耐磨 损性能。
在对太阳辊4实施了微喷丸硬化处理的情况下,与在相同载荷条件 下不实施该处理的情况相比,满足抖晃目标值的寿命大约可以延长到1.5 倍。因此,可以延长摩擦动力传递装置M的寿命。
下面对外环10按压减速辊22的情况进行说明。外环10通过压缩螺 旋弹簧13的反力被压靠,沿轴构件24(周边轴线L2)按压各减速辊22, 在减速辊22和太阳辊4之间产生摩擦力。按照本实施方式,外环10在 周边轴线L2上,只要把减速辊22从一侧向与太阳辊4的转动轴线L1 的间隔变窄的方向按压即可。即,如果向该方向按压减速辊22,则由于 对应于周边轴线L2的倾斜,各减速辊22相对于太阳辊4以间隔变窄的 方式压靠,由此可以产生足够的摩擦力。因此,在壳2内在比减速辊22 靠内侧(输出轴8一侧)的位置,仅配置一个外环10。
下面对减速辊22的形式进行详细说明。图12A、12B是表示一个减 速辊22的外观的立体图。减速辊22具有大体为圆筒的形状,具有环形 的圆周面22a、受压面22b、相互平行的第一端面22c和第二端面22d。 从图12A所示的角度观察,在组装状态下,外环10位于减速辊22的里 侧(第二端面22d一侧),太阳辊4位于身前一侧(第一端面22c一侧)。 另一方面,从图12B所示的角度观察,在组装状态下,所述的外环10 位于比减速辊22更靠近身前一侧(第二端面22d一侧),太阳辊4位于 其相反一侧(第一端面22c一侧)。在周边轴线L2上,第一端面22c一 侧更靠近太阳辊4的转动轴线L1。
如图12A所示,减速辊22的第二端面22d的直径D2比第一端面22c 的直径D1大。因此,减速辊22的圆周面22a为与直径D1、D2的尺寸 差对应的锥形。由于减速辊22的转动轴线L2相对于太阳辊4的转动轴 线L1倾斜,所以所述锥形是按照其倾斜角(例如10°)设置的。
此外,圆周面22a(在第一端面22c和第二端面22d之间)做成平缓 的曲面形状(断面为弯曲形状)。由于减速辊22的圆周面22a为曲面形 状,减速辊22的边缘不碰撞太阳辊4的圆周面4a。此外,通过采用具有 曲面形状的圆周面22a,可以抑制支撑减速辊22的轴构件24的倾斜误差 所造成的影响。即,即使轴构件24的倾斜角度在公差范围内(例如±1 度)波动,由于圆周面22a是曲面形状,圆周面22a对太阳辊4的圆周 面4a的抵接状态(碰撞位置)也很难出现明显差异,可以使摩擦特性大 体不变。
如图12B所示,在减速辊22的靠近外环10的第二端面22d上设置 有凸起部22e,在凸起部22e的周围边缘部形成有受压面22b。该受压面 22b做成越接近轴构件24的前端越细的形状(锥形),此外在本实施方 式中,受压面22b做成平缓的曲面形状(断面为弯曲形状)。
如图11所示,在外环10的大直径部10c朝向太阳辊4一侧开口的 内周围边缘上,形成有曲面形状(断面为弯曲形状)的按压面10b。该按 压面10b在把减速辊22组装在端板6上的状态下,与三个减速辊22的 受压面22b接触。因此,在利用压缩螺旋弹簧13压靠外环10的状态下, 按压面10b通过受压面22b对减速辊22施加按压力。其结果减速辊22 的圆周面22a按压在太阳辊4的圆周面4a上。
此外,外环10的大直径部10c比壳2内径稍小,它们以微小的间隙 进行高精度嵌合。并且,在该大直径部10c的大体中央部位装有第四轴 承16。外环10通过该第四轴承16转动自如地支撑在太阳辊4上。
其中,外环10和输出轴8为不同的零件,这些外环10和输出轴8 通过螺纹连接。具体而言,如图11所示,输出轴8具有朝向外环10的 螺纹连接部8a,在该螺纹连接部8a上刻有向承受输出轴8的转矩方向被 拧紧的阳螺纹。此外,在输出轴8的比螺纹连接部8a更靠向径向外侧的 部分上形成有抵接面8b。
另一方面,在外环10的外壳部10d上有孔部10e,在该孔部10e上 刻有阴螺纹。螺纹连接部8a与孔部10e用螺纹连接。在外壳部10d上, 与抵接面8b相对的位置上形成有容纳部10k。该容纳部10k是朝向离开 太阳辊4的方向开口的凹陷处,可以容纳抵接面8b。在比该容纳部10k 靠向径向外侧的位置上配置有凸起部10m,该凸起部10m围绕输出轴8 的周壁8d。
因此,与外环10和输出轴8一体形成的情况相比,加工工序简化, 可以降低成本,外环10和输出轴8的组装和分解也容易。此外,由于输 出轴8利用螺纹连接在外壳部10d上,在被驱动时向转动的方向拧紧, 所以在组装时如果用足够的转矩拧紧,在实际使用时,哪怕瞬间也不会 发生因拧紧不良而造成的转动不稳(驱动延迟)。其结果可以可靠地保 持外环10和输出轴8的连接。
如上所述,外环10利用压缩螺旋弹簧13的反力按压减速辊22,把 其圆周面22a压在太阳辊4周围。在本实施方式中,通过把外环10的按 压面10b以大力量压在减速辊22的受压面22b上,可以使减速辊22沿 轴构件24(周边轴线L2)产生微小移动。
即,用于以减速辊22转动自如的状态支撑该减速辊22的轴承26, 可移动地组装在轴构件24上,并且,当从外环10向减速辊22赋予按压 力时,所述轴承26与减速辊22一体地在轴构件24上沿周边轴线L2产 生微小移动。其中,轴承26高精度地嵌合轴构件24上,不产生松动。
因此,按照配置轴构件24的周边轴线L2和太阳辊4的转动轴线L1 的倾斜,减速辊22沿径向以大力量压在太阳辊4上。在本实施方式中, 利用该按压力,在存在润滑剂的条件下,在减速辊22的圆周面22a和太 阳辊4的圆周面4a之间可以产生适当的摩擦力。
下面对摩擦动力传递装置M组装方面的优点和动作进行说明。在组 装摩擦动力传递装置M时,例如在减速辊22不是配置在具有太阳辊4 的驱动一侧而是配置在壳2一侧的情况下,壳一侧和驱动源一侧的组装, 首先必须使减速辊22和太阳辊4的圆周面接触,然后在该接触状态下, 使太阳辊4向壳2一侧移动。由此太阳辊4或减速辊22上产生偏磨损。
可是按照本实施方式,输出轴8转动自如地支撑在壳2上,外环10 通过螺纹连接在该输出轴8上。另一方面,电动机1通过端板6连接在 壳2上。在该端板6上装有轴构件24,减速辊22转动自如地支撑在各轴 构件24上。
即,外环10或输出轴8配置在壳2一侧,而减速辊22与太阳辊4 一起配置在驱动源一侧。因此在把壳一侧和驱动源一侧进行组装时,不 用在减速辊22的圆周面22a和太阳辊4的圆周面4a接触的状态下使太 阳辊4向壳2一侧移动。因此与减速辊22配置在壳2一侧的情况相比, 容易组装,可以防止太阳辊4和减速辊22的偏磨损,这也有利于延长摩 擦动力传递装置M的寿命。此外,由于组装容易,它们的分解也变得容 易,维修人员可以容易地对摩擦动力传递装置M进行维护。
在摩擦动力传递装置M组装状态下,外环10利用压缩螺旋弹簧13 的反力压向太阳辊4的方向。通过外环10用其按压面10b均匀按压三个 减速辊22的受压面22b,三个减速辊22都与轴承26一起沿轴构件24 稍稍滑动。此时,各减速辊22沿周边轴线L2向缩小与太阳辊4的转动 轴线L1之间的距离的方向进行微小的移动。其结果,成为三个减速辊 22被以大力量向减速辊22与太阳辊4的中心(转动轴线L1)的间距变 窄的方向按压的状态,当减速辊22再不能移动时,外环10也在该位置 上静止不动。
在这种状态下,由于在壳2内部各减速辊22的圆周面22a和太阳辊 4的圆周面4a之间(微小间隙)作用有超高的压力,所以夹在该微小间 隙中的润滑脂作为弹塑性体发挥作用,在太阳辊4转动时产生良好的摩 擦力。
当三个减速辊22利用所述摩擦力,不绕太阳辊4公转,而向与太阳 辊4相反的方向自转时,该运动被传递给外环10。其结果,外环10向与 太阳辊4相反的方向转动。此时外环10的转动被传递给输出轴8。因此 可以把输入太阳辊4的转矩,以正确的减速比传递给输出轴8,所以可以 把摩擦动力传递装置M作为减速器使用。
按照利用第一实施方式的摩擦动力传递装置M的减速器,不会受在 齿轮传递机构中存在的那种齿隙的影响,可以平稳地传递转矩。因此, 适于需要高精度控制转动角度的设备的驱动源。
此外在本实施方式中,只用一个外环10向一个方向进行按压,就能 把三个减速辊22全部按压在太阳辊4上,并获得合适的按压力。因此, 只用一个外环10就行,可以用更少的零件数量构成摩擦动力传递装置M。 而且由于外环10与输出轴8可以一体转动,所以压缩螺旋弹簧13也可 以就用一个。
此外,由于轴构件24(周边轴线L2)相对于太阳辊4(转动轴线 L1)的倾斜角度不是非常大(在本实施方式中10°左右),轴构件24几 乎不受按压带来的影响(弯曲力矩等)。因此,由于不会对轴构件24作 用过大的径向应力,所以用比较细的轴径就可以获得稳定的摩擦效果。
此外,轴承26和轴构件24高精度嵌合,减速辊22本身沿轴构件 24只在转动轴线L2的方向上移动。因此减速辊22本身不会相对于轴构 件24倾斜(晃动),可以可靠地防止因一端接触造成太阳辊4的偏磨损。 这样,摩擦动力传递装置M可以长期使用,即使在用于图像形成装置等 情况下,也能使其功能一直持续到利用该摩擦动力传递装置M的设备的 寿命为止。
在所述第一实施方式中,表示了把轴构件24沿其前端一侧变宽(向 上)的方向倾斜,安装在支持板14上的例子。但,也可以代之以把轴构 件24沿其前端一侧从支持板14安装底端变窄(向下)的方向倾斜,安 装在支持板14上。在这种情况下,把减速辊22相对于各轴构件24的方 向设定为与所述实施方式相反,嵌合在各轴构件24上,再把外环10从 与所述实施方式相反一侧(端板6一侧)进行按压。
此外,在第一实施方式中,端板6用机壳材料制成,但未必限定于 该方式,也可以例如是金属制的。在这种情况下,由于可以把轴构件24 直接压入金属制的端板,所以也可以省略支持板14。
此外在所述实施方式中,在壳2的内部也可以设置用于使润滑脂强 制循环的循环构件。通过组装上这种循环构件,可以使壳2内的润滑剂 强制循环,把润滑剂送向太阳辊4和减速辊22的压力接触部分。因此, 与没有该循环构件的情况相比,可以防止润滑剂劣化,延长摩擦动力传 递装置的寿命。
第二实施方式
图13是本发明第二实施方式的摩擦动力传递装置M2沿轴线方向的 纵剖视图。图14是图13的主要部分放大图。第二实施方式的摩擦动力 传递装置M2在提高轴构件24的抗疲劳极限上下了工夫,并具有用于检 测输出轴8转动速度的旋转编码器9。此外在图13、14中,与第一实施 方式相同的部分采用相同的附图标记,并省略或简化对这些部分的说明。
在第二实施方式中,用于支撑减速辊22轴构件24,固定在金属制 的端板600上。在端板600的中央部分穿设孔部61,太阳辊4穿过该孔 部61。在孔部61的径向外侧形成有三个支撑部62。支撑部62是凹陷部, 用于把各轴构件24的底端部221压入来固定支撑各轴构件24,所述支撑 部62按照各轴构件24的倾斜(周边轴线L2的倾斜),相对于太阳辊4 的转动轴线L1倾斜规定的角度α而凹陷。
与第一实施方式相同,三个减速辊22在相对于太阳辊4的转动轴线 L1倾斜规定角度的三个周边轴线L2上,在太阳辊4的圆周方向上等间 隔(120°)地配置。各减速辊22的轴构件24的转动轴线(周边轴线L2) 相对于太阳辊4的转动轴线L1的倾斜角度α例如为10°左右。配置各 轴构件24转动轴线的各周边轴线L2都在太阳辊4的转动轴线L1的延长 线上的同一点交叉。端板600(支撑部62)用于保持所述倾斜状态,支 撑各轴构件24。在该状态下,三个减速辊22的圆周面22a都与太阳辊4 的圆周面4a接触。外环10通过按压减速辊22把减速辊22的圆周面22a 压在太阳辊4的圆周面上,实现在太阳辊4和减速辊22之间利用摩擦力 来传递动力。
如上所述,通过把外环10的按压面10b以大力量按压在减速辊22 的受压面22b上,使减速辊22沿轴构件24(周边轴线L2)产生微小移 动。此时,按照周边轴线L2相对于太阳辊4的转动轴线L1的倾斜,减 速辊22沿径向以大力量按压太阳辊4。在有润滑脂的条件下,通过该按 压力在减速辊22的圆周面22a和太阳辊4的圆周面4a之间产生摩擦力。
此时,如图14中箭头所示,从太阳辊4的圆周面4a向轴构件24的 载荷向量F(第二载荷向量),作用于太阳辊4的径向(垂直于转动轴 线L1的方向)。而从按压面10b向轴构件24的载荷向量f(第一载荷向 量)作用在相对于太阳辊4的径向倾斜的方向上。
如果载荷向量F和载荷向量f不在轴构件24内的一点上交叉,由于 配置轴构件24中心轴线的周边轴线L2相对于转动轴线L1倾斜规定角度 α,所以在轴构件24上作用有较大的弯曲力矩。其结果,对轴构件24 和端板600的接合强度产生恶劣影响,导致不能获得寿命长的摩擦动力 传递装置。
所以在第二实施方式中,使来自太阳辊4的载荷向量F和来自外环 10的载荷向量f在轴构件24内的一点交叉(参照图14中从箭头F和箭 头f分别延长的虚线)。即,载荷向量F和载荷向量f在轴构件24的中 心轴线上(在剖面上的重心位置)交叉。这样使作用在轴构件24上的弯 曲力矩非常小,提高了轴构件24的抗疲劳极限。其结果,可以获得寿命 更长的摩擦动力传递装置M2,作为更稳定的减速机构,有助于提高转矩 传递效率。
所述摩擦动力传递装置M2具有旋转编码器9。旋转编码器9配置在 壳2的另一端(与装有端板600的一端相反的一端)与方形的凸缘部2b 之间。
旋转编码器9用于检测输出轴8的转动速度,并根据需要控制电动 机1(即太阳辊4)的转速,包括一对光传感器单元91、切口板92和保 持件93。保持件93在第二轴承181和第三轴承182之间一体安装在输出 轴8上。切口板92是印有规定的遮光图形的薄而透明的环形圆板,其在 输出轴8穿过该切口板92的状态下,固定支撑在保持件93上。因此在 输出轴8转动时,切切口板口板92也以相同的速度转动。
各光传感器单元91具有发光元件和受光元件,它们通过切口空间 911发射或接受检测光。切口板92的外圆周附近部分以非实际接触的形 式嵌入切口空间911。光传感器单元91支撑在支撑板912,该支撑板912 固定在壳2上。这样,光传感器单元91固定在壳2上,而92安装在输 出轴8上。
光传感器单元91在把切口板92夹在切口空间911中的状态下,从 配置在切口空间911一个壁面上的发光元件发射检测光,用配置在另一 个壁面上的受光元件接受所述检测光。此外,切口空间911的两个壁面 和切口板92的间隔最大为0.3mm左右。在切口板92伴随输出轴8的转 动而转动时,按照切口板92的遮光图形,在与转动速度相应的时刻遮挡 检测光。因此,例如通过解析遮光时刻,可以检测输出轴8的转速。
采用具有以上结构的摩擦动力传递装置M2,在太阳辊4转动时,可 以在各减速辊22的圆周面22a和太阳辊4的圆周面4a之间产生摩擦力。 三个减速辊22利用所述摩擦力不绕太阳辊4公转,而是向与太阳辊4相 反的方向自转,把该运动传递给外环10。其结果,外环10向与太阳辊4 相反的方向转动。此时的外环10的转动作为输出转动从输出轴8输出。 并且,旋转编码器9检测出输出轴8的转速,并根据需要对电动机1(太 阳辊4)的转速进行反馈控制。
第三实施方式
在以上所述的摩擦动力传递装置中,必须注意要容易进行维修检查。 因为该装置要求高精度地组装,其组装稍有偏差或润滑剂不足就会对减 速比的精度和产品的寿命带来非常大的影响。在第三实施方式中例举的 是着眼于此方面的摩擦动力传递装置M3。图15是本发明第三实施方式 的摩擦动力传递装置M3的驱动单元U1和减速单元U2的分解立体图, 图16是按压单元U3和速度检测单元U4的分解立体图。
摩擦动力传递装置M3的构成大体与第二实施方式的摩擦动力传递 装置M2相同,因此,相同的部分采用相同的附图标记,并省略或简化 对这些部分的说明。
摩擦动力传递装置M3包括驱动单元U1、减速单元U2、按压单元 U3和速度检测单元U4等四个单元,这些单元可以相互分离。驱动单元 U1包括电动机1(驱动源)、轴承板7和太阳辊4。减速单元U2包括端 板600、三个轴构件24和三个减速辊22。按压单元U3包括壳2的一部 分(凸缘部2a和周壁2d)、外环10、压缩螺旋弹簧13、衬套15和第三 轴承182。速度检测单元U4用于检测输出轴8的转动,其包括壳2的一 部分(凸缘部2b和凸起部2c)、第二轴承181和旋转编码器9。
壳2的凸缘部2a可以通过端板600的小螺钉孔601和轴承板7的小 螺钉孔701,用图中省略的小螺钉连接在电动机1上。这样,驱动单元 U1可以与减速单元U2分离。
此外,轴构件24和减速辊22设置在端板600(减速单元U2)上, 而外环10设置在按压单元U3上。因此,减速单元U2可以与按压单元 U3分离。
再有,外环10可以用螺纹连接在输出轴8上,凸缘部2b可以用小 螺钉201连接在周壁2d上。因此,按压单元U3可以与速度检测单元U4 分离。
即,驱动单元U1、减速单元U2、按压单元U3和速度检测单元U4 都可以各自分离。因此,与现有装置相比,可以提供容易分解的摩擦动 力传递装置M3。其结果,容易更换驱动单元U1、减速单元U2、按压单 元U3和速度检测单元U4中的各零件以及壳2内的润滑脂,维修人员可 以容易地进行各部位的维修检查。
第四实施方式
图17是表示本发明第四实施方式的摩擦动力传递装置M4取下壳2 后的状态的立体图,图18是摩擦动力传递装置M4沿轴线方向的纵剖视 图。这些图中与第二实施方式的摩擦动力传递装置M2相同的部分采用 相同的附图标记,并省略或简化对这些部分的说明。
在采用如第二实施方式的摩擦动力传递装置M2那样的按压结构的 情况下,外环10的按压面10b以及减速辊22的受压面22b不可避免地 产生磨损。如果产生磨损,由于利用压缩螺旋弹簧13压靠外环10(参照 图13),所以外环10的位置因磨损从初始位置向电动机1一侧移位。
若产生这种移位,直接与外环10连接的输出轴8也移动。并且固定 在输出轴8上的旋转编码器9的切口板92也沿输出轴8的轴向移动。在 第二实施方式中已说明切口板92和光传感器单元91的切口空间911的 壁面之间的间隙最大只有0.3mm左右。因此即使切口板92的移动非常 小,切口板92与切口空间911的壁面也会接触,导致出现切口板92被 切削、破损的不利情况。
鉴于这方面的问题,在第四实施方式中表示的例子是使外环100和 输出轴800的连接可以从外环100向输出轴800传递转动力矩,另一方 面外环100在按压减速辊22的方向上沿输出轴800的轴向可以移动。图 18作为其一个例子,表示外环100和输出轴800通过离合器19连接。
离合器19用于连接外环100和输出轴800,可以把外环100的转动 力矩传递给输出轴800。离合器19是可以传递绕轴一个方向的转动力的 单向离合器,例如可以采用包括具有凸轮面的外圈、配置在该外圈内周 一侧的滚轮、保持滚轮的保持器的单向离合器。当然也可以采用其它摩 擦离合器,例如,利用用楔(sprag)的单向离合器或啮合离合器等。
离合器19固定安装在外环100上,并以在输出轴800的轴向上可以 滑动的状态外嵌(穿过)在输出轴800上。具体说,离合器19压入外环 100的外壳部10d的内周,外壳部10d的内壁10f和离合器19的外圈固 定卡合。而离合器19的内圆周面和输出轴800端部81的外圆周面811, 在向一个方向(例如顺时针方向)转动时,配置在离合器19内圆周面上 的滚轮和外圆周面811卡合,但向另一个方向(逆时针方向)转动时, 所述滚轮和外圆周面811不卡合。
因此,外环100向顺时针方向转动时,通过离合器19从外环100向 输出轴800传递转动力矩,而在外环100向逆时针方向转动时,离合器 19空转,外环100可以沿输出轴800的轴向滑动。在本实施方式中,由 于用压缩螺旋弹簧13把外环100向电动机1的方向压靠,所以外环100 可以向把减速辊22压向太阳辊4的方向移动。
此外,在输出轴800的圆周面上设置卡合槽82。卡合槽82设置在 第三轴承182的配置位置附近,壳2的一部分卡合在该卡合槽82内。因 此,输出轴800本身沿其轴向的移动受到限制。
旋转编码器9用于检测输出轴800的转动速度并根据需要控制电动 机1(即太阳辊4)的转速,它包括一对光传感器单元91、切口板92和 保持件93。该旋转编码器9与前面在第二实施方式中说明的相同。
按照第四实施方式,由于外环100通过单向离合器19连接在输出轴 800上,输出轴800以及切口板92不会与外环100的移位连动而移动。 即,离合器19被压入外环100的外壳部10d的内周上,与外环100成为 一体,并且输出轴800穿过离合器19的轴孔。
因此,除了外环100向离合器19的转矩传递方向转动时以外,离合 器19和外环100可以沿输出轴800的轴向移动。而且在输出轴800的圆 周面上设有卡合槽82,用于限制输出轴800本身在轴向上移动。因此, 外环100的位置即使因磨损向电动机1一侧移位,输出轴800和切口板 92也不动,切口板92可以总是在同一个平面上转动,抑制切口板92与 切口空间911的壁面接触。
下面对第四实施方式的变形方式进行说明。图19~图20是用于说 明变形实施方式的输出轴800A和外环100A的连接构造的立体图。图19 是表示输出轴800A的端部81A的图。在端部81A上,在输出轴800A 的圆周方向按相同间隔突出有多个沿输出轴800A轴向延伸的凸条812 (第一凸条)。在这些凸条812之间,形成有在输出轴800A的轴向延伸 的凹条813(第一凹条)。
图20是表示外环100A的图。外环100A包括外壳部100d和大直径 部100c,在外壳部100d上形成有用于收容输出轴800A端部81A的孔部 100e。在孔部100e的壁面(外壳部100d的内壁)上,形成有分别与输 出轴800A的凸条812和凹条813嵌合的多个凹条106(第二凹条)和凸 条105(第二凸条)。
图21是表示输出轴800A和外环100A连接状态的立体图。输出轴 800A穿入外环100A的外壳部100d中,使凸条812和凹条106、以及凹 条813和凸条105嵌合。因此在图21的连接状态下,可以把外环100A 绕轴的转动力矩传递给输出轴800A,并且外环100A可以沿输出轴800A 的轴向滑动。因此,可以用这种连接构造替代前面实施方式中说明的离 合器19。
输出轴800A的凸条812和凹条813、外环100A的凸条105和凹条 106的形状,即适两者凹凸咬合的形状可以适当设定。作为凹凸加工形状, 可以例举的有键槽形状、多边形槽形状、矩形花键形状、渐开线花键形 状等。其中优选渐开线花键形状,因为它具有自动对心的效果,可以使 输出轴800A的转动中心和外环100A的转动中心高精度地配合。
第五实施方式
图22是本发明第五实施方式的摩擦动力传递装置M5取下壳2后状 态的立体图,图23是摩擦动力传递装置M5沿轴线方向的纵剖视图。
如第四实施方式所述,如果外环100和输出轴800的连接可以把外 环100的转动力矩传递给输出轴800,并且,外环100在按压减速辊22 的方向沿输出轴800的轴向可以移动,则能够避免损伤旋转编码器9的 切口板92。可是由于外环100被压缩螺旋弹簧13压靠而按压减速辊22, 若外环100沿输出轴800的轴向移动,则压靠状态也发生变化,对减速 辊22的按压力也发生变化。
按压力的这种变化导致减速辊22和太阳辊4之间的传递转矩发生变 化,有时会引起摩擦特性改变的不利情况。在这种情况下,由于外环100 因磨损向电动机1一侧移位,所以压缩螺旋弹簧13对外环100的压靠力 减弱,在减速辊22和太阳辊4之间传递的转矩降低。
鉴于这方面的问题,在第五实施方式中表示的例子设置有调整机构 5,用于调整压缩螺旋弹簧13(压靠构件)对外环100B(按压构件)的 压靠状态。与前面的第四实施方式相同,外环100B嵌合在输出轴800B 上并可以沿其轴向移动。调整机构5按照外环100B的所述轴向移动,保 持外环100B按压减速辊22的力不变。
外环100B以可传递转矩的状态连接在输出轴800B的端部801上。 端部801是直径比输出轴800B的主体部分小的前端部位。输出轴800B 的端部801和外环100B的外壳部10d的内圆周面10f以沿输出轴800B 的轴向可以移动的状态相嵌合。即,外环100B的转动力矩可以传递给输 出轴800B,并且,外环100B可以在输出轴800B上滑动。
在本实施方式中,第三轴承182配置在衬套15和调整机构5的按压 圆筒53之间,可以沿输出轴800B的圆周面802轴向移动。第三轴承182 原来的作用是对输出轴800B进行轴支撑,而在本实施方式中,也起到从 按压圆筒53收到按压力,使衬套15滑动的作用。通过衬套15的移动, 使压缩螺旋弹簧13的另一端131(与抵接大直径部10c的一端132相反 的一侧)的位置接近减速辊22一侧,可以调整压缩螺旋弹簧13对外环 100B的压靠状态。
此外在本实施方式中,在输出轴800B的圆周面上设置卡合槽83。 利用该卡合槽83,例如安装E环(图中省略),就可以限制输出轴800B 本身沿其轴向移动。
调整机构5配置在切口板92和第三轴承182之间,用于调整压缩螺 旋弹簧13对外环10的压靠状态。图24是调整机构5的分解立体图,图 25是表示把调整机构5组装在壳2内的状态的轴向剖视图。调整机构5 包括顺序配置在输出轴800B上的固定盖51、滑块52和按压圆筒53。
固定盖51是具有短边和长边的立方体,它具有向外环100B的配置 方向开口的第一空腔510。第一空腔510具有可以收容滑块52的容积。 此外,固定盖51包括:小螺钉孔512,用螺纹与按压力调整小螺钉511 的中间部连接;导向条513,用于引导按压圆筒53在轴向的移动;以及 第一轴孔514,用于使输出轴800B贯通。该固定盖51利用图中省略的 螺钉等固定安装在壳2的安装面2d上。
滑块52在第一空腔510内与输出轴800B的轴向垂直的方向上滑动, 它包括与按压圆筒53相对的第一倾斜面521、与固定盖51的第一空腔底 板515相对的平面522、收容按压力调整小螺钉511的前端部的小螺钉 插孔523。该滑块52也具有向外环100B的配置方向开口的第二空腔520, 在该第二空腔底板525上,穿设用于使输出轴800B贯通的第二轴孔524。 该第二轴孔524是长孔,其一个方向(图25中的上下方向)的直径比输 出轴800B的外径长。
按压圆筒53是用于使输出轴800B穿入的构件,可以在输出轴800B 的轴向移动,其包括:第三轴孔530,用于使输出轴800B贯通;第二倾 斜面531,其与滑块52相对,具有对应于第一倾斜面521的倾斜度;环 形凸条532,其与第三轴承182相对;导向凹条533,嵌入固定盖51的 导向条513中。在组装上调整机构5的状态下,利用压缩螺旋弹簧13的 反力,使第二倾斜面531和滑块52的第一倾斜面521相互接触。
第三轴承182以输出轴800B转动自如的状态支撑该输出轴800B, 如图25所示,该第三轴承182是具有外套183、内套184、保持在外套 和内套之间的滚珠185的向心轴承。如图25所示,环形凸条532抵接在 外套183上。此外,内套184抵接在衬套15的小直径部分上。
在这样构成的调整机构5中,滑块52向与输出轴800B的轴向垂直 的方向移动,使按压圆筒53向与外环100B的配置方向接近的方向移动, 通过第三轴承182,使用于支撑压缩螺旋弹簧13另一端131的衬套15 移动。通过衬套15的移动,压缩螺旋弹簧13另一端131的位置靠近外 环100B一侧,可以增加压缩螺旋弹簧13对外环100B的压靠力。
具体地说,如果与小螺钉孔512用螺纹连接的按压力调整小螺钉511 转动,如图25的箭头a所示向接近输出轴800B的方向移动,则滑块52 的小螺钉插孔523被按压,向箭头b的方向移动。其中,滑块52的水平 面522与固定在壳2上的固定盖51的第一空腔底板515接触,另一方面, 第一倾斜面521与利用压缩螺旋弹簧13的反力被压靠的按压圆筒53的 第二倾斜面531接触。因此,若滑块52被强制向箭头b的方向移动,则 第二倾斜面531被第一倾斜面521按压,克服压缩螺旋弹簧13的反力, 使按压圆筒53向箭头c的方向移动。
通过按压圆筒53向箭头c的方向移动,环形凸条532按压第三轴承 182的外套183,使第三轴承182向箭头d的方向移动。由此,衬套15 在输出轴800B上移动,压缩螺旋弹簧13另一端131的位置接近外环100B 一侧。
因此,即使外环100B的按压面10b以及减速辊22的受压面22b产 生磨损,外环100B向电动机1一侧移动,导致压缩螺旋弹簧13对外环 100B的作用力减弱,也通过适当转动按压力调整小螺钉511来使衬套15 的位置按照磨损量移动,就可以使压靠力恢复。因此,可以把减速辊22 和太阳辊4之间的摩擦动力传递特性,保持在初始设定状态。
下面对第五实施方式的变形实施方式的调整机构5A进行说明。图 26是调整机构5A的分解立体图,图27A、图27B是说明调整机构5A 的作用的侧视图,图28是表示把调整机构5A组装在壳2内的状态的轴 向剖视图。
调整机构5A包括依次配置在输出轴800B上的第二固定盖54、转动 滑块55和第二按压圆筒56。前面的调整机构5表示了使滑块52在与轴 向垂直的方向上直线运动的例子,而该调整机构5A表示通过使转动滑块 55绕轴进行转动运动来使衬套15移动的例子。
第二固定盖54是具有向外环100B的配置方向开口的第三空腔540 的圆筒件,它具有圆筒部541和底板540B。在圆筒部541的圆周方向上, 设置有把该圆筒部541的一部分切除而形成的切口部543,在因形成该切 口部543而变窄的窄幅部542上穿设多个第二小螺钉孔544,它们以一定 的间隔排列在圆周方向上。此外,在圆筒部541的内圆周面上具有用于 引导按压圆筒56在轴向上移动的第二导向条545,在底板540B上具有 用于使输出轴8贯通的第四轴孔546。该第二固定盖54利用图中省略的 螺钉等固定安装在壳2的安装面2d上。
转动滑块55包括:滑块主体部551,收容在第二固定盖54的第三 空腔540内;臂部554,从滑块主体部551延伸出来;以及头部555,设 置在臂部554的突出的前端。滑块主体部551是半圆筒件,具有相对第 二按压圆筒56连接的两段的第一圆弧斜面552和第二圆弧斜面553。臂 部554贯通第二固定盖54的切口部543。头部555突出到圆筒部541的 外圆周面外侧,并穿设有第三小螺钉孔556。在第二固定盖54和转动滑 块55组装的状态下,使第三小螺钉孔556和第二小螺钉孔544位置一致, 固定小螺钉557用螺纹连接在小螺钉孔556、544。
第二按压圆筒56是用于使输出轴800B穿过的构件,可以在输出轴 800B的轴向移动,其包括:第五轴孔560,用于使输出轴800B贯通; 第三圆弧斜面561和第四圆弧斜面562(接触面),其与转动滑块55相 对,具有与第一圆弧斜面552和第二圆弧斜面553对应的倾斜度;环形 凸条563,其与第三轴承182相对;以及导向凹条564,嵌入固定盖51 的第二导向条545上。在组装了调整机构5A的状态下,利用压缩螺旋弹 簧13的反力,第一圆弧斜面552和第二圆弧斜面553与第三圆弧斜面561 和第四圆弧斜面562相互接触。
如图27A所示,在这样构成的调整机构5A中,转动滑块55的第一 圆弧斜面552和第二按压圆筒56的第三圆弧斜面561、第二圆弧斜面553 和第四圆弧斜面562分别沿全长接触的状态就是转动滑块55和第二按压 圆筒56最靠近的状态。此时,存在于转动滑块55的圆弧斜面之间的第 一台阶部558和存在于第二按压圆筒56的圆弧斜面之间的第二台阶部 565之间的间隙也极小。
如箭头e所示,如果从这种状态使滑块主体部551绕轴转动,则如 图27B所示,第三圆弧斜面561和第四圆弧斜面562分别被第一圆弧斜 面552和第二圆弧斜面553导向,使得第一台阶部558和第二台阶部565 之间分开。其中,由于转动滑块55的背面559与固定在壳2上的第二固 定盖54的底板540B接触,所以转动滑块55的轴向位置不动。因此第二 按压圆筒56向箭头f的方向(输出轴800B的轴向)移动。
在调整压缩螺旋弹簧13对外环100B的作用力时,用户使第二固定 盖54转动,改变与第三小螺钉孔556位置一致的第二小螺钉孔544的位 置,并用固定小螺钉557固定。第二小螺钉孔544的配置间距根据使第 二按压圆筒56移动的分辨率(最小移动量)来选定。例如,在把从图27A 到图27B的移动设为最小移动量的情况下,按照该移动量设定相邻的第 二小螺钉孔544的间距即可。
通过第二按压圆筒56向箭头f的移动,环形凸条563按压第三轴承 182的外套183,使第三轴承182移动。由此衬套15在输出轴800B上移 动,可以使压缩螺旋弹簧13另一端131的位置接近外环100B一侧。因 此,采用该调整机构5A也能与前面的调整机构5一样,调整压缩螺旋弹 簧13的压靠力。
采用第五实施方式的摩擦动力传递装置M5,利用调整机构5、5A 可以调整压缩螺旋弹簧13对外环100B的压靠状态,所以可以把减速辊 22和太阳辊4之间的摩擦动力传递特性,保持在初始设定状态。
图像形成装置的实施方式
作为适合使用以上所说明的摩擦动力传递装置M~M5的设备之一, 例如有全彩色图像形成装置。图29是表示全彩色图像形成装置一个例子 的串列式彩色打印机3整体结构的简要剖视图。
彩色打印机3包括:供纸部32,用于向具有框体构造的装置主体3a 内提供纸P;图像形成部33,用于边输送从供纸部32提供的纸P,边把 图像转印到该纸P上;以及定影部34,用于对在图像形成部33转印到 纸P上的图像实施定影处理。在装置主体3a的上面,设置有出纸部35, 用于在定影部34中被实施了定影处理的纸P排出到该出纸部35。
供纸部32包括用于存放纸P的供纸盒321、搓纸辊322、供纸辊323、 324、325和对准辊326。图像形成部33包括:图像形成单元37;中间转 印带311,由所述图像形成单元37把调色剂像第一次转印到该中间转印 带311的表面上;第二转印辊312,用于把所述中间转印带311上的调色 剂像,第二次转印到从供纸盒321送来的纸P上。
图像形成单元37具有从上游一侧(图29中的左侧)向下游一侧顺 序配置的黑色用单元37K、黄色用单元37Y、青色用单元37C和品红色 用单元37M。各单元37K、37Y、37C和37M分别在其中央位置包括作 为像载体的感光鼓371。感光鼓371向图中的逆时针方向转动。在各感光 鼓371的周围,从转动方向上游一侧分别顺序配置带电器、曝光装置、 显影装置、清洁装置和除电器等。
中间转印带311是环形带状的转动件,以其表面分别抵接在各感光 鼓371的圆周面上的状态架设在驱动辊313、带支撑辊314、支撑辊315、 第一转印辊316和张力辊317上。中间转印带311在被与各感光鼓371 相对配置的第一次转印辊316按压在感光鼓371上的状态下,通过所述 多个辊环形转动。
在各感光鼓371上形成的调色剂像,以重叠涂敷的方式顺序转印到 通过驱动辊313的驱动按箭头(绕顺时针)方向周向转动的中间转印带 311上(第一次转印),形成全彩色调色剂像。该全色调色剂像在第二转 印辊312和支撑辊315的夹缝部中,被转印到纸P上(第二次转印)。 被转印了全彩色调色剂像的纸P在定影部34实施了定影处理后,向出纸 部35排出。
在这样的彩色打印机3中,可以把以上说明的摩擦动力传递装置 M~M5连接在需要驱动转动的部件的驱动系统上。特别优选的是,在图 像形成部33的驱动部件,例如感光鼓371、中间转印带311的驱动系统 中适用摩擦动力传递装置M~M5。如果通过摩擦动力传递装置M~M5 把电动机D(驱动源)的转动驱动力传递给驱动感光鼓371的转动轴或 中间转印带311的驱动辊313(驱动构件),则与齿轮驱动的情况相比, 可以防止传递损失或驱动不均,可以形成高质量的图像。再有,在使用 步进式电动机作为电动机的情况下,根据其脉冲控制,可以高精度控制 感光鼓371等的转动角度,可以形成质量非常高的图像。
在所述具体的实施方式中主要包括具有以下结构的发明。
本发明提供一种摩擦动力传递装置,包括:输出轴;太阳辊,具有 第一中心轴线,并绕该第一中心轴线自由转动;多个轴构件,分别具有 第二中心轴线,该多个轴构件分别配置在相对于所述第一中心轴线倾斜 规定角度的多个周边轴线上,所述第二中心轴线分别与所述多个周边轴 线相一致;板,用于在保持使所述多个轴构件分别倾斜所述规定角度的 状态下,支撑该多个轴构件;多个减速辊,分别以绕所述第二中心轴线 转动自如的状态支撑在所述各轴构件上,并沿所述太阳辊的圆周面配置; 以及按压构件,连接在所述输出轴上,用于把所述减速辊压在所述太阳 辊的圆周面上,以使得所述太阳辊和所述减速辊之间利用摩擦力来传递 动力。
按照此结构,由于仅从单边按压减速辊就可以产生摩擦,所以可以 采用更少的零件数量构成装置,由此能降低产品成本。此外,在组装摩 擦动力传递装置时,可以去除在减速辊和太阳辊接触的状态下使太阳辊 移动的工序。因此组装操作变得容易,可以防止太阳辊和减速辊的偏磨 损,有利于延长摩擦动力传递装置的寿命。并且,由于组装容易,所以 它们的分解也变得容易,维修人员可以容易地维护摩擦动力传递装置。
在所述结构中优选的是:所述按压构件在所述周边轴线上向与所述 第一中心轴线的间隔变窄的方向按压所述减速辊。按照此结构,在太阳 辊和减速辊之间可以产生更适当的摩擦力。
在所述结构中优选的是:所述减速辊在所述轴构件上可以滑动。按 照此结构,可以把减速辊的移动限制于沿轴构件在周边轴线上的移动, 可以始终使减速辊的转动中心不偏离轴构件(周边轴线)。因此减速辊 的状态总保持稳定,可以可靠地防止一端接触。
在这种情况下,优选的是还包括:第一轴支撑构件,用于把所述减 速辊转动自如地支撑在所述轴构件的周围,当从所述按压构件向所述减 速辊施加按压力时,所述第一轴支撑构件与所述减速辊一起沿所述周边 轴线在所述轴构件上移动。
特别优选的是还包括:压靠构件,用于使所述按压构件向靠近所述 减速辊的方向压靠;其中,所述按压构件具有用于把所述减速辊向所述 太阳辊按压的按压面,所述减速辊具有被按压面按压的受压面,通过被 压靠的所述按压构件的按压面对所述受压面进行按压,使得所述减速辊 在所述轴构件上进行微小的移动。
按照此结构,由于减速辊通过第一轴支撑构件支撑在轴构件上,可 以实现减速辊更平稳地转动。此外,利用来自按压构件的按压,第一轴 支撑构件与减速辊一体地相对于轴构件移动,可以在与太阳辊之间产生 更适当的摩擦力。
在所述结构中优选的是:所有的所述轴构件分别配置在所述多个周 边轴线上,该多个周边轴线在所述第一中心轴线上的同一点交叉。按照 此结构,可以把各减速辊在相同的条件下压在太阳辊上。
在所述结构中优选的是,所述按压构件具有用于把所述减速辊向所 述太阳辊按压的按压面,从所述按压面向所述轴构件的第一载荷向量和 从所述太阳辊的圆周面向所述轴构件的第二载荷向量,在所述轴构件内 的一点相交。在这种情况下特别优选的是:所述第一载荷向量和所述第 二载荷向量在所述轴构件的第二中心轴线上相交。
按照此结构,可以把作用在轴构件上的弯曲力矩控制在最小的限度, 能延长轴构件的寿命。
在所述结构中优选的是:在相互压力接触的所述太阳辊、所述减速 辊和所述按压构件中,压力接触部分的表面速度越大的构件,使用硬度 越高的材料。按照此结构,与相同材质的构件组合的情况相比,可以减 少因烧熔或磨损造成的性能降低,可以提供寿命长的摩擦动力传递装置。
在所述结构中优选的是:对于相互压力接触的所述太阳辊、所述减 速辊和所述按压构件,至少使用硬度不低于模具钢硬度的材料,在所述 各构件中,至少在被驱动时的压力接触部分的表面速度最大的构件表面 上,实施微喷丸硬化处理。按照此结构,与没有进行该处理的情况相比, 可以减少因磨损造成的性能降低,可以提供寿命长的摩擦动力传递装置。
在所述结构中优选的是:所述输出轴利用螺纹连接在所述按压构件 上,在被驱动时向该输出轴转动的方向被拧紧。按照此结构,由于所述 输出轴利用螺纹连接在所述按压构件上,并在被驱动时向该输出轴转动 的方向被拧紧,所以可以可靠地保持按压构件和输出轴的连接。
在所述结构中,优选的是还包括:驱动源,用于驱动所述太阳辊转 动;其中,包含所述驱动源和所述太阳辊的驱动单元、包含所述板和所 述多个轴构件和所述减速辊的减速单元、以及包含所述按压构件的按压 单元,能以单元为单位相互分离。此外,优选的是还包括速度检测单元, 用于检测所述输出轴的转动;其中,所述速度检测单元能从所述按压单 元分离。
按照此结构,驱动单元、减速单元、按压单元和速度检测单元可以 各自单独分离。因此与现有的情况相比,可以提供容易分解的摩擦动力 传递装置。其结果,更容易更换驱动单元、减速单元、按压单元和速度 检测单元中的各零件等,维修人员可以容易地实施各部位的维修检查。
在所述结构中,优选的是还包括:第二轴支撑构件,用于以所述输 出轴转动自如的状态支撑该输出轴;压靠构件,配置在所述按压构件和 所述第二轴支撑构件之间,用于使所述按压构件向所述按压构件按压所 述减速辊的方向压靠;以及衬套,其一面与所述第二轴支撑构件接触, 另一面与所述压靠构件接触。
按照此结构,压靠构件的压靠力可以可靠地作用在第二轴支撑构件 上。其结果,可以避免第二轴支撑构件破损,可以得到寿命长的摩擦动 力传递装置。
在所述结构中,优选的是还包括:切口板,固定在所述输出轴上; 以及光传感器,因所述输出轴的转动而处于转动状态的切口板夹入该光 传感器中,该光传感器用于进行光的投射和接收;其中,通过所述按压 构件和所述输出轴的连接,能从所述按压构件向所述输出轴传递转动力 矩,并且能使所述按压构件沿所述输出轴的轴向,向按压所述减速辊的 方向移动。
按照此结构,按压构件和输出轴的连接可以传递转动力矩,另一方 面,由于允许按压构件沿所述输出轴的轴向移动,所以按压构件即使向 按压减速辊的方向移动,切口板和光传感器的位置关系也可以不变。因 此可以预先防止光传感器和切口板的接触。
在所述结构中优选的是:还包括离合器,用于连接所述按压构件和 所述输出轴;所述按压构件具有能收容所述输出轴一部分的外壳部,所 述离合器外嵌在所述输出轴上,能在所述输出轴的轴向滑动,并固定安 装在所述外壳部的内壁上。
按照此结构,通过离合器从按压构件向输出轴可以传递转动力矩, 并且通过离合器沿输出轴的轴向滑动,由此可以保持切口板和光传感器 的位置关系不变。
在所述结构中优选的是:所述按压构件具有能收容所述输出轴一部 分的外壳部,在所述输出轴的一部分上,设有沿该输出轴的轴向延伸的 第一凸条或第一凹条,在所述外壳部的内壁上,设有能与所述第一凸条 或第一凹条嵌合的第二凹条或第二凸条。
按照此结构,利用第一凸条和第二凹条的卡合、或第一凹条和第二 凸条的卡合,可以从按压构件向输出轴传递转动力矩,并且利用外壳部 内壁的第二凹条或第二凸条沿输出轴的第一凸条或第一凹条滑动,可以 使切口板和光传感器的位置关系保持不变。
在所述结构中,优选的是还包括:压靠构件,用于使所述按压构件 向该按压构件按压所述减速辊方向压靠;切口板,固定在所述输出轴上; 光传感器,因所述输出轴的转动而处于转动状态的切口板夹入该光传感 器中,该光传感器进行光的投射和接收;以及调整机构,用于调整所述 压靠构件对所述按压构件的压靠状态;其中,所述按压构件嵌合在所述 输出轴上,并且沿其轴向能移动,所述调整机构根据所述按压构件在所 述轴向的移动,使所述按压构件按压所述减速辊的力保持一定。
按照此结构,按压构件嵌合在输出轴上并可以沿轴向移动,所以即 使按压构件在输出轴的轴向移动,也可以使切口板和光传感器的位置关 系不变。因此能预先防止光传感器和切口板的接触。此外,由于具有用 于调整压靠构件对按压构件的压靠状态的调整机构,所以根据按压构件 的移动,可以调整按压构件按压减速辊的按压力。因此可以把太阳辊和 减速辊之间的摩擦动力传递特性,保持在初始设定状态。
本发明还提供一种图像形成装置,包括:图像形成部,至少具有感 光鼓,或具有感光鼓和中间转印带;驱动源,用于产生驱动所述感光鼓 的驱动力,或产生驱动感光鼓和中间转印带中至少一个的驱动力;以及 摩擦动力传递装置,用于把所述驱动源的驱动力传递给所述感光鼓的转 动轴或所述中间转印带的驱动构件;其中,该摩擦动力传递装置具有以 上所述的结构。
按照该结构,通过把本发明的摩擦动力传递装置连接在感光鼓或中 间转印带的驱动系统上,与齿轮驱动的情况相比,可以高精度地控制感 光鼓和中间转印带的转动,能够形成高质量的图像。
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