CN101680498B - 动力传递装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力传递装置(1)，其具有可绕相互不同的轴线(X1、X2)旋转并且隔着间隙(15)设置的磁性材料制的驱动滚子(2)和从动滚子(3)、包围滚子(2、3)的外壳(4)、贯穿外壳(4)与滚子(2、3)的各个同轴连接的输入轴(16)和输出轴(17)、和以充填间隙(15)的方式被收纳于外壳(4)内的磁性流体(18)。形成产生磁力的电磁线圈(21)和电磁线圈(21)产生的磁力的磁路(24)，使得产生从驱动滚子(2)或从动滚子(3)通过间隙(15)朝向从动滚子(3)或驱动滚子(2)的磁场(MF)。

Description

动力传递装置

技术领域

本发明涉及利用了磁性流体的动力传递装置。

背景技术

如下动力传递装置已为公众所知：使磁性流体介置于被配置在相互同轴上的一对圆板之间，并且，改变作用在该磁性流体的磁场，由此控制在圆板之间传递的转矩(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平5-106654号公报

以往的动力传递装置将一对圆板配置在同轴上，因此，只不过是可作为切换动力传递的有无的离合器来使用，与动力传递相关的设定的自由度低。例如，在以往的动力传递装置中，不能在圆板间改变转速，圆板之间的转矩比也只要不改变磁场强度使得产生滑动就不能对其进行改变。

发明内容

在此，本发明的目的在于提供一种可利用磁性流体在一对旋转体之间进行动力传递，而且与动力传递相关的设定的自由度也高的动力传递装置。

本发明的动力传递装置具有：可绕相互不同的轴线进行旋转并且隔着间隙设置的磁性材料制的一对旋转体、包围上述一对旋转体的外壳、贯穿上述外壳与上述一对旋转体的各个同轴连接的一对动力传递轴、以充填上述间隙的方式被收纳于上述外壳内的磁性流体、产生磁力的磁力产生单元、和形成上述磁力产生单元所产生的磁力的磁路使得产生从一方的旋转体通过上述间隙朝向另一方的旋转体的磁场的磁路形成单元。

根据本发明的动力传递装置，通过在一对旋转体产生磁场，在这对旋转体的间隙增加磁性流体的剪切应力，在旋转体之间可实现经由磁性流体的动力传递。旋转体的轴线相互不同，因此，可将旋转体之间的变速比设定为根据从旋转体的各轴线到由磁性流体进行动力传递的位置的距离的比率而确定的值。也可将旋转体之间的转矩比设定为根据它们之间的变速比而确定的值。在使磁场消失的情况下，磁性流体的剪切应力变成大致为零，可消除旋转体之间的动力传递。因此，可使动力传递装置不仅是作为切换一对动力传递轴之间的动力传递的有无的装置起作用、而且还可作为在动力传递轴之间改变转速和转矩比进行传递的装置起作用。因此，可以提高与动力传递相关的设定的自由度。

本发明的动力传递装置的一实施方式中，也可设为：上述一对旋转体的各自的轴线相互平行，并且，在上述一对旋转体的外周面之间设置上述间隙。根据本实施方式，在一对旋转体的外周面之间在半径方向作用磁场，用该磁场增加磁性流体的剪切应力来传递动力。在这种情况下，通过调整旋转体的以各自的轴线为中心的旋转半径的比率，可将旋转体之间的变速比设定为适当的值。

在上述的实施方式中，也可设为：在上述一对动力传递轴之间设置多个传递部；在上述多个传递部的各个分别配置上述一对旋转体；在上述多个传递部之间上述一对旋转体的旋转半径的比率相互不同；上述磁路形成单元具有磁路切换单元，该磁路切换单元从上述多个传递部中选择某一个(任一个)传递部，在该传递部的一对旋转体和上述磁力产生单元之间形成上述磁路，并且使没有被选中的其他的传递部的旋转体和上述磁力产生单元之间不形成磁路地分开。

根据本实施方式，在多个传递部之间一对旋转体的旋转半径的比率相互不同，因此，旋转体的变速比和转矩比在传递部之间相互不同。因此，通过切换由磁路切换单元选择的传递部，可以在与传递部数量相同的多个级之间切换一对动力传递轴之间的变速比。

在本发明的动力传递装置的一实施方式中，也可设为：上述一对旋转体的各自的轴线相互平行，并且，以隔着上述间隙在轴线方向对向的方式设置上述一对旋转体。根据本实施方式，以使在轴线方向横穿一对旋转体之间的间隙的方式作用磁场，用该磁场增加磁性流体的剪切应力以传递动力。在这种情况下，可通过调整从旋转体的轴线到磁场的中心的距离的比率，来将旋转体之间的变速比设定为适当的值。

在上述的方式中，也可设为：在上述磁路形成单元设置以夹着上述一对旋转体的方式在上述轴线方向排列的一对磁极，上述动力传递装置还具有使上述一对磁极的位置在上述旋转体的半径方向变化的位置变更单元。根据该实施方式，通过用位置变更单元在半径方向改变磁极的位置，改变从一对旋转体的轴线到磁场的中心位置的距离的比率。由此，可使一对旋转体之间的变速比根据磁极的位置改变。

在本发明的动力传递装置中，也可设为：还具有改变上述磁场的强度的磁场调整单元。通过改变磁场的强度，增减(增加或减少)磁性流体的剪切应力，可改变旋转体之间的转矩比。由此，可更加灵活地改变根据变速比的设定而确定的转矩比，进一步提高与动力传递相关的设定的自由度。

在本发明的动力传递装置中，也可设为：在至少某一方(任一方)的旋转体的面对上述间隙的表面沿该旋转体的周向带有凹凸。通过设有凹凸，可提高由磁场增加了剪切应力的磁性流体和旋转体之间的转矩的传递效率。

附图说明

图1是根据本发明的第1实施方式的动力传递装置的轴线方向剖视图；

图2是表示根据第1实施方式的动力传递装置的滚子之间的关系的俯视图；

图3是表示磁场和磁性流体的剪切应力的关系的图；

图4是表示磁性流体的剪切应力和在旋转体之间传递的转矩的关系的图；

图5是根据本发明的第2实施方式的动力传递装置的示意图；

图6是通过第1传递部传递动力时的示意图；

图7是通过第2传递部传递动力时的示意图；

图8是通过第3传递部传递动力时的示意图；

图9是根据本发明的第3实施方式的动力传递装置的轴线方向剖视图；

图10是表示根据第3实施方式的动力传递装置的滚子(滚轮，roller)之间的关系的俯视图；

图11是图10的沿XI-XI线的剖视图；

图12是表示磁场的位置和滚子之间的变速比的关系的图；

图13是表示在一对旋转体的外周面带有凹凸的例子的图；

图14是表示在一对旋转体的外周面带有凹凸的另一例子的图；

图15是表示在一对旋转体的轴线方向的对向面带有凹凸的例子的图；

图16是图15的沿X VI-X VI线的剖视图。

具体实施方式

(第1实施方式)

图1是表示根据本发明的第1实施方式的动力传递位置的剖视图。动力传递装置1具有作为旋转体的驱动滚子2和从动滚子3、包围那些滚子2、3的外壳4、支撑滚子2、3和外壳4的支撑机构5。滚子2、3都为圆板形，并且它们的直径和厚度被设定为相互相等。支撑机构5具有基座6、和固定在该基座6上的一对支撑腿7、8。外壳4固定在支撑腿7、8的上面7a、8a。在支撑腿7、8的上面7a、8a设置支轴10、11，那些支轴10、11插入外壳4的内部。支轴10的轴线X1和支轴11的轴线X2相互平行。驱动滚子2相对于支轴10同轴且可旋转地嵌合，从动滚子3相对于支轴11同轴且可旋转地嵌合。由此，滚子2、3可绕相互平行的轴线X1、X2旋转地被支撑。另外，用螺栓12和螺栓13阻止滚子2、3相对于支轴10、11脱出。

在被支撑在支轴10、11的状态下，滚子2、3的轴线方向(轴线X1、X2的方向)的位置相互相等。另外，如图2所示，在滚子2、3的外周面2a、3a之间设置有半径方向的间隙15。将间隙15的大小设定在可在滚子2、3之间形成磁路的范围。在驱动滚子2的上部以可与滚子2一体旋转的方式安装输入轴16，在从动滚子3的上部以可与滚子3一体旋转的方式安装输出轴17。那些轴16、17向外壳4的上方突出，作为动力传递轴起作用。输入轴16与产生动力侧连接，输出轴17与由动力驱动侧连接。例如，在车辆的原动机(内燃机、电动马达等)和驱动轮之间装入动力传递装置1的情况下，原动机的输出轴侧和输入轴16连接，车辆的驱动轮侧和输出轴17连接。

在外壳4的内部以充填间隙15的方式收容磁性流体18。为了防止磁性流体18向滚子2、3和支轴10、11之间的侵入，在滚子2、3的内周的上下端部安装有密封圈19。同样，为了防止磁性流体18从外壳4和支轴10、11的间隙泄漏，在支撑腿7、8和外壳4之间以包围支轴10、11的方式安装有密封圈20。

在从动滚子3侧的支撑腿8的外周设置有作为磁力产生单元的电磁线圈21。电磁线圈21通过开关23与直流电源22连接。基座6、支撑腿7、8、支轴10、11和滚子2、3都是用磁性材料形成。作为磁性材料优选是使用顽磁力(保磁力)小导磁率大的软磁性材料。例如可以是用铁或铁系合金形成滚子2、3等。另外，为了防止磁路24的意想不到的变化，外壳4、输入轴16、和输出轴17用非磁性材料构成。

在如以上构成的动力传递装置1中，在合上(闭合)开关23对电磁线圈21励磁(激励)了的情况下，如在图1中用虚线所示的那样，以依次经由支撑腿8、支轴11、从动滚子3、间隙15、驱动滚子2、支轴10、支撑腿7和基座6返回支撑腿8的方式形成磁路24。由此，如在图2中由箭头MF所示那样，在滚子2、3之间产生从从动滚子3经由间隙15朝向驱动滚子2的半径方向的磁场。由该磁场的影响增加磁性流体18的剪切应力。其结果可实现在驱动滚子2和从动滚子3之间的动力传递。由此，如图2所示，若从输入轴16对驱动滚子2赋予角速度ω1、转矩T1的旋转，则从动滚子3向与驱动滚子2相反方向以角速度ω2、转矩T2旋转。从动滚子3的旋转从输出轴17被传出。

另一方面，在断开开关23解除了电磁线圈21的励磁的情况下，滚子2、3之间的磁场消失，不能进行从驱动滚子2向从动滚子3的动力传递。因此，即使在驱动滚子2输入转矩，也不能向从动滚子3传递转矩，从动滚子3不转动。此时，滚子2、3之间的摩擦阻力小到可忽略的程度、大致为零。因此，在不传递动力期间的能量损失极少。

在本实施方式的动力传递装置1中，驱动滚子2的旋转半径Ra与从动滚子3的旋转半径Rb相等，因此，驱动滚子2的角速度ω1和从动滚子3的角速度ω2相互相等。但是，通过改变这些旋转半径Ra、Rb的比率，可将滚子2、3之间的变速比ω1/ω2设定为适当的值。由此，可将驱动滚子2的旋转增速或减速而传递到从动滚子3。例如，在将驱动滚子2的旋转半径Ra设定为比从动滚子3的旋转半径Rb大的情况下，相对于驱动轴2使从动滚子3增速。在将驱动滚子2的旋转半径Ra设定为比从动滚子3的旋转半径Rb小的情况下，相对于驱动轴2使从动滚子3减速。另外，若使在滚子2、3之间的滑动损失小到可以忽略的程度，则滚子2、3之间的转矩比也根据变速比的倒数变化。例如，在相对于驱动滚子2使从动滚子3增速的情况下，与输入到驱动滚子2的转矩T1相比从从动滚子3传出的转矩T2变大。相反，在相对于驱动滚子2使从动滚子3减速的情况下，与输入到驱动滚子2的转矩T1相比从从动滚子3传出的转矩T2变小。这样，在本实施方式的动力传递装置1中，通过适当设定滚子2、3的旋转半径Ra、Rb，可将滚子2、3之间的变速比和转矩比设定为任意的值。

而且，根据本实施方式的动力传递装置1，通过改变横穿间隙15的磁场的强度，可使滚子2、3之间的转矩比从根据那些旋转半径Ra、Rb的比率确定的转矩比进一步变化。如图3所示，在作用于磁性流体18的磁场的强度和磁性流体18的剪切应力之间存在磁场越强剪切应力越大的关系。另一方面，如图4所示，在磁性流体18的剪切应力和从驱动滚子2传递到从动滚子3的转矩的大小之间存在剪切应力越大转矩越大的关系。因此，在滚子2、3之间传递的转矩的大小由作用在那些滚子2、3之间的间隙15的磁场的强度决定，使磁场越强，则可从驱动滚子2向从动滚子3传递越大的转矩。可通过例如改变电源22的电压、在电路内配置可变电阻并对其进行操作、或对电源电压或励磁电流适用脉宽调制控制来改变磁场的强度。

在以上的动力传递装置1中，滚子2、3、基座6、支撑腿7、8和支轴10、11的组合作为磁路形成单元起作用。但是，磁路形成单元的构成只要是将滚子2、3作为磁路形成单元的一部分利用、并且在滚子2、3之间可形成在半径方向横穿间隙15的磁场就可适当变更。另外，用磁性材料构成滚子2、3，并将它们作为磁路的一部分加以利用，因此，可使磁通量在间隙15高效集中，提高动力传递效率。

(第2实施方式)

图5表示根据本发明的第2实施方式的动力传递装置30。动力传递装置30以作为可将输入轴31和输出轴32之间的变速比改变为多个级(图示例为3极)的变速装置起作用的方式构成。输入轴31和输出轴32被设置作为一对动力传递轴，那些轴31、32由轴承33绕相互平行的轴线X1、X2自由旋转地支撑。输入轴31由非磁性材料构成，输出轴32由磁性材料构成。在输入轴31和输出轴32之间设置有3个传递部34A、34B、34C。

在第1传递部34A设置有作为旋转体的、可与输入轴31一体旋转的第1驱动滚子35A和可与输出轴32一体旋转的第1从动滚子36A。驱动滚子35A和从动滚子36A在轴线方向(在图中左右方向)被排列在同一位置，在它们的外周面之间设置有半径方向的间隙37A。在第2传递部34B设置有作为旋转体的、可与输入轴31一体旋转的第2驱动滚子35B和可与输出轴32一体旋转的第2从动滚子36B。驱动滚子35B和从动滚子36B在轴线方向被排列在同一位置，在它们的外周面之间设置有半径方向的间隙37B。在第3传递部34C设置有作为旋转体的、可与输入轴31一体旋转的第3驱动滚子35C和可与输出轴32一体旋转的第3从动滚子36C。驱动滚子35C和从动滚子36C在轴线方向被排列在同一位置，在它们的外周面之间设置有半径方向的间隙37C。

驱动滚子35A、35B、35C与第1实施方式的驱动滚子2同样为磁性材料制的圆板，从动滚子36A、36B、36C与第1实施方式的从动滚子3同样为磁性材料制的圆板。但是，驱动滚子35A、35B、35C各个的直径相互不同。第1驱动滚子35A的直径最小，第3驱动滚子35C的直径最大，第2驱动滚子35B的直径为它们的中间值。若用图中的旋转半径Ra1、Ra2、Ra3的关系来表示，则为Ra1＜Ra2＜Ra3。以使间隙37A、37B、36C相互大致相等的方式、根据对应的驱动滚子35A、35B、35C的直径使从动滚子36A、36B、36C各个的直径差别化。旋转半径Rb1、Rb2、Rb3的关系为Rb1＞Rb2＞Rb3。另外，驱动滚子35A的旋转半径Ra1比从动滚子36A的旋转半径Rb1小，驱动滚子35B的旋转半径Ra2与从动滚子36B的旋转半径Rb2大致相等，驱动滚子35C的旋转半径Ra3比从动滚子36C的旋转半径Rb3大。将间隙37A、37B、37C的大小设定为与第1实施方式中的滚子2、3之间的间隙15相同。

驱动滚子35A、35B、35C和从动滚子36A、36B、36C由共同的外壳38包围。外壳38由非磁性材料形成。在外壳38内以充填间隙37A、37B、37C的方式收容有磁性流体39。另外，也可用在传递部34A、34B、34C分别准备外壳来代替共同的外壳38，并将磁性流体被收纳于它们的内部。在分别(个别)设置外壳的情况下，也可在外壳之间改变磁性流体的特性使得在传递部34A、34B、34C各个得到最优动力传递特性。

在动力传递装置30还设置有作为磁力产生单元的电磁线圈40。电磁线圈40通过开关41与直流电源42连接。在电磁线圈40的中心配置磁性材料制的芯43，该芯43的一端与输出轴32连接，另一端与作为磁路切换单元的磁路切换装置44连接。磁路切换装置44选择性地使芯43相对于磁性材料制的磁路构成部件45A、45B、45C的任一个连接。图5表示连接了磁路构成部件45A和芯43的状态。磁路构成部件45A延伸到第1传递部34A，其前端部45a与第1驱动滚子35A大致接触。即，磁路构成部件45A和第1驱动滚子35A接触或接近使得在两者之间形成磁路。例如，也可将磁路构成部件45A的前端部45a构成为磁性材料制的刷(brush)等的接触件，使其与第1驱动滚子35A接触。或者，也可使磁路构成部件45A的前端部45a以相对于第1驱动滚子35A不接触的程度接近滚子35A的表面。磁路构成部件45B与第2驱动滚子35B大致接触，磁路构成部件45C与第3驱动滚子35C大致接触。磁路构成部件45B的前端部45b与第2驱动滚子35B的关系、和磁路构成部件45C的前端部45c与第3驱动滚子35C的关系可和磁路构成部件45A的前端部45a与第1驱动滚子35A的关系相同。

在如以上构成的动力传递装置30中，通过合上开关41对电磁线圈40供给励磁电流，可将输入到输入轴31的转矩通过某一个传递部34A、34B、34C向输出轴32传递。可由磁路切换装置44选择担当动力传递的传递部34A、34B、34C。

在操作磁路切换装置44使磁路构成部件45A与芯43连接的情况下，如在图6中用小箭头所示的那样，形成依次经由芯43、磁路构成部件45A、第1驱动滚子35A、间隙37A、第1从动滚子36A和输出轴32返回芯43的磁路。由此，在第1驱动滚子35A和第1从动滚子36A之间产生从第1驱动滚子35A经由间隙37A朝向第1从动滚子36A的磁场MF。因此，增加在间隙37A的磁性流体39的剪切应力，可实现通过第1传递部34A的输入轴31和输出轴32之间的动力传递。另一方面，磁路构成部件45B、45C相对于芯43磁分离，因此，在第2传递部34B的驱动滚子35B和电磁线圈40之间、第3传递部34C的驱动滚子35C和电磁线圈40之间没有形成磁路，在这些传递部34B、34C不传递动力。即，相对于驱动滚子35B、35C，从动滚子36B、36C可自由地相对旋转，它们之间的摩擦阻力大致为零。

其结果，在图6的状态下，如在图中用粗箭头表示的那样，供给到输入轴31的转矩从第1传递部34A的驱动滚子35A通过从动滚子36A向输出轴32传递。此时，若设输入轴31的角速度为ω1、输出轴32的角速度为ω2，则变速比ω1/ω2与从动滚子36A的旋转半径Rb1相对于驱动滚子35A的旋转半径Ra1的比Rb1/Ra1(参照图5)相等。在图示例中，Rb1比Ra1大，因此，变速比ω1/ω2大于1，输出轴32相对于输入轴31被减速。供给到输入轴31的转矩T1和输出轴32的转矩T2的比T1/T2为变速比ω1/ω2的倒数，因此，在图6的状态下，输出轴32的转矩一方比输入轴31的转矩大。但是，该转矩比可通过改变磁场的强度增减滚子35A、36A之间的滑动率(滑り率)而调整为适当的值。

图7表示用磁路切换装置44使磁路构成部件45B与芯43连接的情况。此时，将第2传递部34B的驱动滚子35B和从动滚子36B作为磁路的构成部件加以利用，产生从驱动滚子35B通过间隙37B朝向从动滚子36B的磁场MF。在第1传递部34A和第3传递部34C不产生磁场。因此，如在图中用粗箭头所示那样，供给到输入轴31的转矩从第2传递部34B的驱动滚子35B通过从动滚子36B向输出轴32传递。此时，输入轴31和输出轴32之间的变速比ω1/ω2因驱动滚子35B的旋转半径Ra2与从动滚子36B的旋转半径Rb2大致相等而大致为1。因此，输出轴32相对于输入轴31以大致等速旋转。输入轴31和输出轴32之间的转矩比T1/T2也大致为1。但是，该转矩比可通过改变磁场的强度增减滚子35B、36B之间的滑动率而调整为适当的值。

图8表示用磁路切换装置44使磁路构成部件45C与芯43连接的情况。此时，将第3传递部34C的驱动滚子35C和从动滚子36C作为磁路的构成部件加以利用，产生从驱动滚子35C通过间隙37C朝向从动滚子36C的磁场MF。在第1传递部34A和第2传递部34B不产生磁场。因此，如在图中用粗箭头所示那样，供给到输入轴31的转矩从第3传递部34C的驱动滚子35C通过从动滚子36C向输出轴32传递。此时，驱动滚子35C的旋转半径Ra3比从动滚子36C的旋转半径Rb3大，因此，输入轴31和输出轴32之间的变速比ω1/ω2小于1。因此，输出轴32相对于输入轴31被增速。输入轴31和输出轴32之间的转矩比T1/T2为变速比ω1/ω2的倒数，因此，在图8的状态下，输出轴32的转矩一方比输入轴31的转矩小。但是，该转矩比可通过改变磁场的强度增减滚子35C、36C之间的滑动率而调整为适当的值。

在断开开关41解除了电磁线圈40的励磁的情况下，在任一传递部34A、34B、34C都不作用磁场，使得不能进行从输入轴31向输出轴32的动力传递。即，输出轴32的角速度ω2和转矩T2都为零。

如以上，根据本实施方式，可通过开关41的合上断开操作来切换动力传递的有无。而且，在动力传递时，只需进行磁路切换装置44的磁路的切换操作、即可对输入输出轴32的输出转矩和转速进行3级切换。在各个速级(档)还可通过改变磁场的强度进一步将输出转矩变更为多级或使输出转矩进行无级变化。其结果，可用简单的结构实现可进行动力传递和变速的动力传递装置。

在以上的实施方式中，输出轴32、芯43、磁路切换装置44、磁路构成部件45A、45B、45C、驱动滚子35A、35B、35C、从动滚子36A、36B、36C、的组合作为磁路形成单元起作用。但是，也可用磁性材料构成输入轴31以与芯43连接，用非磁性材料构成输出轴32，使磁路构成部件45A、45B、45C与从动滚子36A、36B、36C大致接触，在磁路构成部件45A、45B、45C和芯43之间设置磁路切换装置44。也可以以与滚子的外周面大致接触的方式设置磁路构成部件45A、45B、45C。变速级数不限于3级，可适当增减。另外，本实施方式的动力传递装置30在传递部34A、34B、34C各个可得到与第1实施方式同样的作用效果。

(第3实施方式)

图9～图11表示根据本发明的第3实施方式的动力传递装置50。动力传递装置50具有作为旋转体的一对驱动滚子51和从动滚子52、包围该一对滚子51、52的外壳53。驱动滚子51与输入轴54同轴且可一体旋转地连接，从动滚子52与输出轴55同轴且可一体旋转地连接。输入轴54和输出轴55由未图示的轴承可以以相互平行的轴线X1、X2为中心旋转地支撑。如由图9和图10可知的那样，滚子51、52为圆板形。滚子51、52的直径相互相等，并且在轴线方向(图9的上下方向)的厚度也相互相等。滚子51、52都是由磁性材料形成。以在轴线方向夹着间隙56相互对向的方式配置滚子51、52。即，以从轴线方向观察它们的一部分相互重合的方式配置滚子51、52，在它们之间设置有轴线方向的间隙56。在外壳53的内部以充填间隙56的方式收容有磁性流体57。将间隙56的大小设定在可在滚子51、52之间形成磁路的范围。

在外壳53的下面侧和上面侧，以夹着滚子51、52的方式在轴线方向排列设置有用磁性材料形成的一对磁极58、59。将该对磁极58、59通过外壳53的通孔53a、53b插入外壳53内，分别与滚子51、52接触或对磁路的形成不产生妨碍程度地接近。如图9和图11所示，磁极58通过下臂60与芯62连接，磁极59通过上臂61与芯62连接。臂60、61和芯62都是由磁性材料形成。在芯62的外周设置有作为磁力产生单元的电磁线圈63。电磁线圈63通过开关64与直流电流65连接。在芯62的下端设置轴部62a，该轴部62a由轴承66可绕芯轴线X3自由旋转地支撑。轴部62a的下端部与致动机构67连接，致动机构67被设置作为使芯62以轴线X3为中心在如图10所示的范围θ之间转动的驱动源。以使磁极58、59可在从动滚子52的最外周的边界位置Pa和驱动滚子51的最外周的边界位置Pb之间在滚子51、52的大致半径方向改变位置的方式设定范围θ。另外，在图10中仅示出了上侧的磁极59，下侧的磁极58隐藏在磁极59处看不见。

外壳53由非磁性材料构成，但是，在没有可能绕过滚子51、52形成磁路的情况下，也可用磁性材料形成外壳53。为了防止磁性流体57向外壳53外的泄漏，在磁极58、59和外壳53之间设置有弹性材料制的密封装置68。对于密封装置68为了不妨碍磁极58、59的动作可使用例如橡胶密封套、波纹管式密封(bellows)这样的密封部件。

在如以上构成的动力传递装置50中，在合上开关64对电磁线圈励磁了的情况下，如在图11中用虚线表示的那样，以依次经由芯62、下臂60、磁极58、从动滚子52、间隙56、驱动滚子51、磁极59和上臂61返回芯62的方式形成磁路70。由此，如在图9和图11中用箭头MF表示的那样，在滚子51、52之间产生从从动滚子52通过间隙56朝向驱动滚子51的轴线方向的磁场。由该磁场的影响而增加磁性流体57的剪切应力。其结果，可实现在驱动滚子51和从动滚子52之间的动力传递。因此，如图10所示，若从输入轴54供给到驱动滚子51转矩T1，则向从动滚子52传递转矩T2，向与驱动滚子51同一方向驱动从动滚子52，该转矩T2从输出轴55传出。

另外，在本实施方式的动力传递装置50中，通过由致动机构67使芯62转动，可使磁极58、59向大致半径方向移动而改变作用在滚子51、52之间的磁场位置。从驱动滚子51向从动滚子52的转矩传递由磁极58、59的位置进行。由此，通过使磁场的位置在半径方向变化，可增减驱动滚子51和从动滚子52之间的转速的比。即，如图10所示，在设从驱动滚子51的轴线X1到磁极58、59作用的磁场的中心(动力传递位置)的距离为Ra、从从动滚子52的轴线X2到磁场的中心的距离为Rb、驱动滚子51的角速度为ω1、从动滚子52的角速度为ω2时，滚子51、52之间的变速比ω1/ω2由Rb/Ra确定。

因此，若在半径Ra、Rb相等的基准位置(在图10中用实线表示的位置)Pref配置磁极58、59则变速比为1，输入轴54和输出轴55等速旋转。使磁极58、59向比基准位置Pref靠从动滚子52侧的边界位置Pb移动时，变速比ω1/ω2变为小于1，相对于输入轴54使输出轴55增速。相反，使磁极58、59向比基准位置Pref靠驱动滚子51侧的边界位置Pa移动时，变速比ω1/ω2变为大于1，相对于输入轴54使输出轴55减速。另外，在图12中示出了使作用磁场的位置在Pa～Pb之间变化时的变速比ω1/ω2的变化。

在断开开关64解除了电磁线圈63的励磁的情况下，滚子51、52之间的磁场消失，使得不能进行从驱动滚子51向从动滚子52的动力传递。因此，即使向输入轴54输入转矩，也不能向输出轴55传递转矩，输出轴55不旋转。此时，滚子51、52之间的摩擦阻力小到可忽视的程度、大致为零。因此，在不传递动力期间能量损失极少。

输入轴54和输出轴55之间的转矩比T1/T2根据变速比ω1/ω2的倒数变化。但是，该转矩比可通过改变磁场的强度以改变滚子51、52之间的滑动率从而对其进行增减。可通过例如改变电源65的电压、在电路内配置可变电阻并对其进行操作、或对电源电压或励磁电流适用脉宽调制控制来改变磁场的强度。

如以上说明，在本实施方式的动力传递装置50中，只要在半径方向改变横穿一对滚子51、52的磁场的位置，就可改变滚子51、52之间的变速比和转矩比。因此，可以提供一种具有动力传递的有无的切换功能和变速功能两种功能的简单小型的动力传递装置。

在本实施方式的动力传递装置50中，滚子51、52、磁极58、59、臂60、61和芯62的组合作为磁路形成单元起作用。但是，磁路形成单元只要是能将滚子51、52作为磁路形成单元的一部分利用、并且在滚子51、52之间可产生在轴线方向横穿间隙56的磁场就可适当变更。在本实施方式中也用磁性材料构成滚子51、52，并将它们作为磁路的一部分加以利用，因此，可使磁通量在间隙56高效集中，提高动力传递效率。另外，在本实施方式的动力传递装置50中，致动机构67作为位置变更单元起作用。但是，位置变更单元的构成只要使磁极58、59在滚子51、52的半径方向变化就可适当变更。例如，也可设置使臂60或臂61、或芯62在连接轴线X1、X2的方向上直线移动的机构。

本发明不限于上述第1～第3实施方式，可用适当的方式实施。例如，旋转体不限于圆板形，可变更为适当的形状。图13表示在驱动滚子2和从动滚子3各自的外周面2a、3a在周向以等间隔设置了多个突起2b、3b的例子。另外，图14表示将驱动滚子2和从动滚子3的外周形成为正多边形的例子。如在这些例子中所表示的那样，在驱动滚子2和从动滚子3的外周面、即面对间隙15的表面沿周向带有(设置有)凹凸的情况下，在间隙15作用磁场以增加磁性流体18的剪切应力时，该磁性流体18和滚子2、3之间的滑动减少，动力传递效率提高。对第2实施方式的驱动滚子35A、35B、35C和从动滚子36A、36B、36C也可同样带有凹凸。

图15和图16是表示；在第3实施方式的驱动滚子51和从动滚子52的在轴线方向重合的区域A1、A2、即面对间隙56的表面沿周向等间隔地设置多个突起51a、52a的例子。在这种情况下也与上述同样地，在滚子51、52和磁性流体57之间的滑动减少，动力传递效率提高。另外，在图13～图16的任一例子中，应设置在旋转体的凹凸都不限于图示的形状，只要是可起到与磁性流体在周向啮合作用的形状，可适当变更。也可仅对某一方的旋转体带有凹凸。

在本发明中，磁力产生单元不限于电磁线圈，也可以是永磁体或磁轭。磁场的方向不限于图示的例子，也可从驱动滚子侧向从动滚子侧作用磁场。本发明的动力传递装置不限于车辆的动力传递系统，可组装入适当的动力传递系统。例如，也可在行星滚子机构的太阳滚子和行星滚子之间、或行星滚子和环形滚子(ring roller)之间适用本发明，进行这些滚子之间的动力传递的有无的切换以及变速比和转矩比的变更。

在本发明中，不限于可绕相互平行的轴线旋转地配置旋转体的例子，只要那些轴线不是同轴，也可是不平行的。例如，也可以配置圆锥形的旋转体以在它们的圆锥面之间空出间隙，从一方的旋转体通过间隙朝向另一方的旋转体作用磁场。

如以上说明，根据本发明的动力传递装置，以可绕相互平行的2根轴线分别旋转的方式配置一对磁性材料制的旋转体，将这些旋转体作为磁路的一部分加以利用，并且，从一方的旋转体通过间隙向另一方的旋转体作用磁场以在旋转体之间传递动力，因此，可使动力传递装置作为不仅切换动力传递的有无、而且改变转速和转矩比地传递动力的变速装置起作用。由此，可提高与动力传递相关的设定的自由度。

Claims (7)

1.一种动力传递装置，具有：可绕相互不同的轴线旋转、并且隔着间隙设置的磁性材料制的一对旋转体；

包围上述一对旋转体的外壳；

贯穿上述外壳与上述一对旋转体的各个同轴连接的一对动力传递轴；

以充填上述间隙的方式被收纳于上述外壳内的磁性流体；

产生磁力的磁力产生单元；和

磁路形成单元，该磁路形成单元形成上述磁力产生单元所产生的磁力的磁路，使得产生从一方的旋转体经由上述间隙朝向另一方的旋转体的磁场；

在上述一对动力传递轴之间设置有多个传递部，

在上述多个传递部的各个传递部分别配置有上述一对旋转体，

在上述多个传递部之间，上述一对旋转体的旋转半径的比率相互不同，

上述磁路形成单元具有磁路切换单元，该磁路切换单元从上述多个传递部中选择任一个传递部，在该传递部的一对旋转体和上述磁力产生单元之间形成上述磁路，并且使没有被选中的其他的传递部的旋转体和上述磁力产生单元之间不形成磁路地分开。

2.根据权利要求1所述的动力传递装置，其中，上述一对旋转体的各自的轴线相互平行，并且，在上述一对旋转体的外周面之间设置有上述间隙。

3.根据权利要求1所述的动力传递装置，其中，上述一对旋转体的各自的轴线相互平行，并且，以隔着上述间隙在轴线方向对向的方式设置上述一对旋转体。

4.根据权利要求3所述的动力传递装置，其中，在上述磁路形成单元设置以夹着上述一对旋转体的方式在上述轴线方向排列的一对磁极，

上述动力传递装置还具有使上述一对磁极的位置在上述旋转体的半径方向变化的位置变更单元。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的动力传递装置，还具有改变上述磁场的强度的磁场调整单元。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的动力传递装置，在至少任一方的旋转体的面对上述间隙的表面沿该旋转体的周向带有凹凸。

7.根据权利要求5所述的动力传递装置，在至少任一方的旋转体的面对上述间隙的表面沿该旋转体的周向带有凹凸。

Images