JP2006009898A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力回転に含まれる変動を効果的に吸収して、変動の少ない出力回転を取り出せるようにする。
【解決手段】互いに相対回転可能に同心配置した２つの回転体（プーリ１、筒軸２）の間で動力伝達を行う動力伝達装置であって、一方の回転体に円周方向に異なる磁極を有する磁気吸引部材（磁石７）を設け、他方の回転体に上記磁気吸引部材から磁気吸引力を受ける被磁気吸引部材（磁石８、磁性体９、磁性流体１２）を設けた構成。
【選択図】図２

Description

本発明は、プーリユニット等の動力伝達装置、より詳しくは、脈動等の変動を含む入力回転から変動の少ない出力回転が取り出せるようにした動力伝達装置に関する。

自動車等の車両には、エンジンのクランクシャフトからベルトおよびプーリを介して駆動される補機が装備されている。その補機としては、オルタネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウオーターポンプ、冷却ファン等がある。エンジンの回転動力をクランクシャフトからベルトおよびプーリを介して上記補機に伝達する場合、クランクシャフトの回転速度の変動に起因して、プーリに対してベルトに滑りが起こって異音が発生する傾向となる。

このことを、オルタネータを例にとって説明すると、エンジンの動作工程により、クランクシャフトは、その回転中、常にその回転速度に変動がある。一方、オルタネータのロータは、大きな回転慣性を有しているから、当該ロータには慣性トルクがかかっている。このため、オルタネータのロータを、回転速度の変動を伴うクランクシャフトでベルトおよびプーリを介して駆動すると、ベルトの緩み側と張り側とが交互に入れ替わって張力変動が発生する一方で、プーリには、ロータの慣性トルクがかかる結果、プーリに対してベルトに滑りが起こって異音が発生したり、耐久性が低下したりする傾向となりやすい。

そのため、従来、オルタネータのロータ軸（一方の回転体）と、上記のベルトが巻き掛けられるプーリ（他方の回転体）との間に一方向クラッチを配置し、当該一方向クラッチにより動力伝達の媒介を行うように構成した動力伝達装置が提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１のように、動力伝達の媒介である一方向クラッチにより上記傾向を排除するようにした動力伝達装置では、入力回転の変動に応じて、当該一方向クラッチのロック状態とフリー状態とが繰り返されると、動力伝達状態の間に動力が伝達されていない非動力伝達状態が存在する可能性が存在し、また、入力側の大きな回転変動に伴って上記一方向クラッチがフリー状態からロック状態に切り換わる場合、当該一方向クラッチにおいて、くさび部材としてのころやスプラグが急激にかみ合って、出力側の回転にも比較的大きな変動が現れ、回転変動の吸収効果が不充分となる可能性が存在する。
特開２００１−９０７５１号公報

したがって、本発明により解決すべき課題の１つは、効果的に回転変動を吸収可能にすることである。

本発明による動力伝達装置は、互いに相対回転可能に同心配置した２つの回転体間で動力伝達を行う動力伝達装置であって、一方の回転体に円周方向に異なる磁極を有する磁気吸引部材を設け、他方の回転体に上記磁気吸引部材から磁気吸引力を受ける被磁気吸引部材を設けたことを特徴とするものである。

磁気吸引部材とは、磁性体に対して磁気吸引性を発現する部材であり、被磁気吸引部材とは、磁気吸引部材から磁気吸引力を受ける部材である。また、磁気吸引部材における円周方向に異なる磁極とは、Ｎ極とＳ極とであり、好ましくは、円周方向交互にこれら異なる磁極が配置されている。

上記構成の動力伝達装置では、磁気吸引部材の各磁極と被磁気吸引部材との間に作用する磁気吸引力により、両回転体は回転方向に結合され、入力回転が定常的である場合、当該両回転体は同じ回転位相で一体に回転する。

入力回転が変動すると、磁気吸引力に抗して、一方の回転体と他方の回転体との間の回転位相にずれが生じる。この回転位相ずれにより入力回転の変動分が吸収され、出力側の回転体には、回転変動がほとんど現れなくなる。

この場合、両回転体は、その間に磁気吸引力が作用している状態で、回転方向に相対変位するから、その変位の仕方が滑らかで、出力側の回転体の回転が急激に変動するようなことがない。

上記の動力伝達装置において、被磁気吸引部材は、円周方向交互に異なる磁極を有する部材とすることができる。このように、両回転体にそれぞれ円周方向に異なる磁極を有する部材が設けられていると、両部材の異極どうしの磁気吸引と、回転位相ずれが生じた場合の同極どうしの磁気反発とにより、両回転体は、同じ回転位相を維持するよう、回転方向に強力に結合されるので、大きなトルクの動力伝達が可能になる。

また、上記の動力伝達装置において、被磁気吸引部材としては、磁性流体、もしくは鉄やフェライトのような磁性体を用いることができる。磁性流体は、他方の回転体側に円周方向に間隔をおいて形成された液室内に例えば充填すればよい。磁性体は、一方の回転体の磁気吸引部材の各磁極に近接して対向するよう、他方の回転体に円周方向に所定の間隔をおいて設けられていればよい。

上記構成において、２つの回転体は、径方向内側と外側とに対向配置されたものであってもよいし、軸方向に対向配置されたものでもよい。したがって、一方の回転体側の磁気吸引部材と、他方の回転体側の被磁気吸引部材とは、径方向内外に対向するものであってもよいし、軸方向に対向するものであってもよい。

磁気吸引部材は、円周方向交互に異なる磁極を有する単一の磁石や、円周方向に間隔をおいて配置されて互いに異なる極性を有する複数の磁石や、通電制御されるコイル等の電磁石を含む。

本発明によれば、入力回転に含まれる変動を吸収して、変動の少ない出力回転を取り出すことができる。

以下、添付図面を参照して本発明の最良の形態（一実施形態）に係る動力伝達装置を説明する。添付図面において、図１は、同動力伝達装置の上半部を断面で、下半部の外形を仮想線で示す図、図２は、図１の（２）−（２）線での断面図である。

上記動力伝達装置は、自動車等のエンジンの補機であるオルタネータの入力部にプーリユニットとして装備されるものであって、駆動側の回転体としてのプーリ１と、従動側の回転体としての筒軸２とを有する。

プーリ１は、外周面にエンジンのクランクシャフトに連動して回送されるベルト３が巻き掛けられるプーリ溝１ａを有するとともに、内径側に軸孔１ｂを有する。

筒軸２は、プーリ１の軸孔１ｂ内に配置されている。この筒軸２は、内径側にネジ孔２ａやボルト孔２ｂを有するもので、その内径側にはオルタネータのロータ軸（図示省略）が挿入されてネジ孔２ａやボルトの螺合により、ロータ軸と一体に結合される。筒軸２の外周面とプーリ１の軸孔１ｂの内周面との間には、円筒ころ軸受や深溝玉軸受等の２つの転がり軸受４，５が軸方向に間隔をおいて介装されている。これらの転がり軸受４，５により、プーリ１と筒軸２とは、互いに同軸状で相対回転可能に組み合わされるとともに、プーリ１と筒軸２との間に環状空間６を形成している。

プーリ１と筒軸２との間の環状空間６内において、筒軸２の外周面には該筒軸２回りに環状の磁石７が磁気吸引部材として固着されている。この磁石７は、図２に示すように、円周方向に等角度で交互にＮ極７ｎとＳ極７ｓとが配置されたものである。また、プーリ１の軸孔１ｂの内周面には、筒軸２側の磁石７と径方向に微小なギャップＧをおいて対向する位置に、当該筒軸２側の磁石７に磁気的に吸引される被磁気吸引部材として、環状の磁石８が固着されている。この磁石８にも、筒軸２側の磁石７の磁極７ｎ，７ｓと同じ角度で、Ｎ極８ｎとＳ極８ｓとが円周方向交互に配置されている。したがって、筒軸２側の磁石７の各磁極７ｎ，７ｓは、プーリ１側の磁石８の異なる磁極８ｓ，８ｎに近接して対向するようになっている。

以上の構成において、筒軸２側の磁石７の各磁極７ｎ，７ｓは、その外周にあるプーリ１側の磁石８の異なる磁極８ｓ，８ｎと互いに磁気吸引し合っているから、その磁気吸引力により、プーリ１と筒軸２とは回転方向に結合されていて、同じ位相角度で回転するが、入力回転が変動すると、その磁気吸引力に抗して、プーリ１と筒軸２との間の回転位相にずれが生じる。この回転位相のずれの増大に伴い、両磁石７，８の同じ磁極７ｎ，８ｎ（もしくは７ｓ，８ｓ）どうしが近接対向し、その間に磁気反発力が作用するので、プーリ１と筒軸２とは、同じ回転位相となるよう引き戻され、回転位相にずれがない状態に戻る。

このようなプーリ１と筒軸２との間に生じる回転位相のずれにより、入力回転の変動分が吸収され、出力側の回転体である筒軸２には、回転変動がほとんど現れなくなる。この場合、プーリ１と筒軸２とは、回転方向に相対変位するが、常に磁気吸引力が作用しているので、相対変位の仕方が滑らかで、筒軸２の回転が急激に変動するようなことがない。

（他の実施形態）
次に、図３および図４を参照して、本発明の他の実施形態を説明する。図３は、本発明の他の実施形態に係る動力伝達装置の要部の断面図である。

図３の実施形態では、図１および図２の実施形態と同様に、筒軸２の外周面には、環状で円周方向に交互にＮ極７ｎとＳ極７ｓとを有する磁石７が固着される一方、プーリ１の軸孔１ｂの内周面には、上記筒軸２側の磁石７に磁気的に吸引される被磁気吸引部材として、鉄やフェライト等の磁性体９が設けられている。磁性体９は、円周方向に間隔をおいて内向きに突出しており、筒軸２側の磁石７の各磁極７ｎ，７ｓに近接して対向するようになっている。なお、図示例での磁性体９は、外周側の薄肉円弧状の連結部９ａにより互いに円環状に連結されている。上記以外の構成は、図１および図２の実施形態のものと特に異ならない。

上記構成によれば、筒軸２側の磁石７の各磁極７ｎ，７ｓが、その外周にある磁性体９と磁気的に引き合うことで、プーリ１と筒軸２とは回転方向に結合されていて、同じ位相角度で回転するが、入力回転が変動すると、プーリ１と筒軸２との間に回転位相ずれが生じ、この回転位相ずれにより入力回転の変動分を吸収する。

なお、磁性体９は、円周方向に複数に分割されたものであってもよいが、図示例のように、各磁性体９が連結部９ａにより互いに円環状に連結されている場合は、各磁性体９と、この磁性体９に連結部９ａを介して隣り合う他の磁性体９と、これらの磁性体９，…に対向する磁極７ｎ，７ｓとの間に磁気回路が形成されるから、磁石７の各磁極７ｎ，７ｓと、磁性体９との吸引力が強力になる。

（さらに他の実施形態）
図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る動力伝達装置の要部の断面図である。この図４の実施形態では、図１および図２の実施形態と同様に、筒軸２の外周面には、環状で円周方向に交互にＮ極７ｎとＳ極７ｓとを有する磁石７が固定される一方、プーリ１の軸孔１ｂの内周面には、合成樹脂やセラミック等の非磁性体からなる被覆部材１０が設けられ、この被覆部材１０とプーリ１の軸孔１ｂの内周面との間には、内径側に膨出する形の液室１１が円周方向に所定の間隔をおいて形成されている。これら液室１１内には、上記筒軸２側の磁石７に磁気的に吸引される被磁気吸引部材として、磁性流体１２が充填されており、各液室１１内の磁性流体１２はいずれも、筒軸２側の磁石７の各磁極７ｎ，７ｓに近接して位置するようになっている。

なお、図示例での液室１１は、円周方向に隣り合う他の液室１１と連通部１１ａにより互いに連通している。上記以外の構成は、図１および図２の実施形態のものと特に異ならない。

上記構成によれば、筒軸２側の磁石７の各磁極７ｎ，７ｓは、その外周側に位置する液室１１内の磁性流体１２と磁気吸引し合うことで、プーリ１と筒軸２とは回転方向に結合されていて、同じ回転位相で回転するが、入力回転が変動すると、プーリ１と筒軸２との間の回転位相にずれが生じ、この回転位相ずれにより入力回転の変動分を吸収する。

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、内径側の回転体である筒軸２の外周面に磁石７を設けたが、外径側の回転体であるプーリ１の軸孔１ｂ内周面に磁石を設け、この磁石に吸引される磁性体や磁性流体を、筒軸２側に設けてもよい。磁石７，８には、環状のもののほか、円周方向に所定の間隔をおいて配置された複数の磁石を用いることができる。磁石には電磁石を用いてもよい。電磁石の場合、スリップリング等の通電機構を介して供給する電流を制御することで、プーリ１と筒軸２との回転方向の結合力を変更し、伝達しうる動力のトルクを増減設定することができる。

本発明の最良の形態に係る動力伝達装置の上半部を断面で、下半部の外形を仮想線で示す断面図 図１の（２）−（２）線での断面図 本発明の他の実施形態に係る動力伝達装置の要部の断面図 本発明のさらに他の実施形態に係る動力伝達装置の要部の断面図

符号の説明

１ プーリ（回転体）
２ 筒軸（回転体）
４，５ 転がり軸受
６ 環状空間
７ 磁石（磁気吸引部材）
７ｎ，７ｓ 磁極
８ 磁石（被磁気吸引部材）
８ｎ，８ｓ 磁極
９ 磁性体（被磁気吸引部材）
１１ 液室
１２ 磁性流体（被磁気吸引部材）

Claims (3)

1. 互いに相対回転可能に同心配置した２つの回転体間で動力伝達を行う動力伝達装置であって、
   一方の回転体に円周方向に異なる磁極を有する磁気吸引部材を設け、他方の回転体に上記磁気吸引部材から磁気吸引力を受ける被磁気吸引部材を設けた、ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 上記被磁気吸引部材は、円周方向交互に異なる磁極を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 上記被磁気吸引部材は、上記他方の回転体側に円周方向に間隔をおいて形成された液室内に入れた磁性流体である、ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。

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