JP2010101409A - 係合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝達トルク容量を増大し、かつ引き摺り損失を低減することが可能な係合装置を提供する。
【手段】同軸上で相対回転可能な第１回転部材２および第２回転部材３と、それらが回転半径方向で対向する対向面２ａ，３ａ間に形成された隙間５と、隙間５を含み回転部材２，３間の空間に形成された流体室８と、流体室８に介在させられるとともに基液９ａ中に磁性体９ｂを分散させた構成で磁界の作用により粘性が変化する磁性流体９と、隙間５に磁界を発生させる励磁手段１０とを備え、隙間５の磁界を制御して磁性流体９の粘性を変化させることにより回転部材２，３間の伝達トルク容量を制御する係合装置において、少なくともいずれかの対向面２ａ，３ａに、基液９ａをはじく撥液性を有する撥液層１１を形成し、遠心力が作用する場合に基液９ａの隙間５内からの排出を促す方向に傾いた傾斜２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄを設ける。
【選択図】図３

Description

この発明は、２つの回転部材の間で、磁界が作用することにより見かけの粘性が増大する磁性流体を介して、選択的に動力伝達を行う係合装置に関するものである。

従来、２つの回転部材の間で選択的に動力伝達を行う係合装置として、磁界が作用することにより見かけの粘性が増大する磁性流体（もしくは磁気粘性流体，ＭＲ流体）を利用したクラッチが知られている。例えば、特許文献１には、入力軸の駆動力を流体の粘性摩擦によって出力軸に伝達する可変クラッチが記載されている。この特許文献１に記載された可変クラッチは、流体内に混入された磁性成分と、その流体内における磁性成分の磁気的結合力を変化させて流体の見かけの粘性を変化させる可変手段とを有し、可変手段により粘性流体内に混入された磁性成分の密度を変化させてクラッチの係合度合いを制御するように構成されている。

なお、特許文献２には、磁性粒子が封入された連結空隙を介して対向する第１連結主体および第２連結主体と、連結空隙に磁束を発生させてその連結空隙内の磁性粒子同士を固化させることにより第１連結主体と第２連結主体とを連結させる電磁コイルとから構成された磁性粒子式電磁連結装置が記載されている。

また、特許文献３には、固定部材に対し回転部材を回転自在に支承するラジアル軸受部を有し、固定部材と回転部材との間にオイルを充填するとともに、ラジアル軸受部の軸方向両端側に隙間変化部が形成された軸受のシール装置に関する発明が記載されていて、オイルとして磁性流体を使用した実施の形態が開示されている。またこの特許文献３には、オイルの濡れ拡散を生じ難くしてオイルを保持し易くするために、隙間変化部の内壁面に撥油処理やフッ素樹脂コーティングを施すようにした実施の形態も開示されている。

特開平８−２７７８５３号公報 実公平３−３１８６３号公報 特許第２９３７８３９号公報

上記の特許文献１に記載された可変クラッチは、前述したように、可変手段により粘性流体内に混入された磁性粉あるいは磁性流体などの磁性成分の密度を変化させることにより、クラッチの係合度合いを制御するように構成されている。より具体的には、可変手段として入力軸側と出力軸側との２個所に設けられた電磁石に通電する電流をそれぞれ制御してそれら２つの電磁石の励磁状態をそれぞれ変化させて、粘性流体内に混入された磁性成分を粘性流体内で入力軸側もしくは出力軸側に移動させることにより、粘性流体内における磁性成分の密度を変化させるようになっている。したがって、この特許文献１に記載された可変クラッチによれば、電磁石により粘性流体内に混入させた磁性成分の密度を変化させることによって、粘性流体の粘性を変化させて入力軸側の回転要素と出力軸側の回転要素との間の係合度すなわちクラッチの伝達トルク容量を自由に設定することができる、とされている。

しかしながら、この特許文献１に記載された可変クラッチは、磁性粉あるいは磁性流体などの磁性成分を粘性流体内に混入して用いているので、その粘性流体内における磁性成分の密度が、例えば従来の磁性粉を用いたパウダクラッチと比較して、磁気結合している磁性粉間の摩擦力が相対的に低くなる。そのため、クラッチ係合時の伝達トルク容量が、従来のパウダクラッチ等と比較して相対的に小さくなってしまう問題があった。また、入力軸側の回転要素と出力軸側の回転要素との間には粘性流体が常に介在しているので、クラッチ解放時すなわち動力伝達が不要な時であっても、粘性流体の粘性抵抗による引き摺り損失が発生してしまう問題があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、伝達トルク容量を増大し、かつ引き摺り損失を低減することが可能な係合装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、同一軸線上で互いに相対回転可能に配置された第１回転部材および第２回転部材と、該第１回転部材と該第２回転部材とがそれらの回転半径方向で互いに対向するそれぞれの対向面の間に形成された隙間と、該隙間を含み前記第１回転部材と前記第２回転部材との間の空間に形成された流体室と、該流体室に介在させられるとともに基液中に磁性体を分散させることにより構成されて磁界が作用することにより粘性が増大する磁性流体と、前記隙間に磁界を発生させる励磁手段とを備え、該励磁手段により前記隙間に発生させる磁界を制御することにより前記磁性流体の粘性を変化させて前記第１回転部材と前記第２回転部材との間の伝達トルク容量を制御する係合装置において、少なくともいずれか一方の前記対向面に、前記基液をはじく撥液性を有する撥液層が形成されているとともに、前記隙間内における前記磁性流体に前記回転半径方向の遠心力が作用する場合に前記隙間内からの前記基液の排出を促す方向に傾いた傾斜が設けられていることを特徴とする係合装置である。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記磁性流体と接する前記流体室内の表面に、前記撥液層が形成されていることを特徴とする係合装置である。

請求項１の発明によれば、第１回転部材と第２回転部材との間の隙間に磁界を発生させることにより、隙間内に介在している磁性流体の磁性体が磁界に吸引され、それら磁性体同士が互いに締結した状態になって隙間内におけるせん断抵抗となる。すなわち隙間内における磁性流体の粘性が増大する。その結果、第１回転部材と第２回転部材との間の相対回転が規制されて第１回転部材と第２回転部材との間が動力伝達可能な状態になる。すなわち、第１回転部材と第２回転部材との間の伝達トルク容量が増大し、第１回転部材と第２回転部材との間が係合状態になる。この場合、第１回転部材と第２回転部材との係合力（もしくは締結力）すなわち係合装置の伝達トルク容量は、隙間内の磁性流体の粘性が高いほど大きくなる。

そして、磁性流体を介在させる隙間の表面、すなわち隙間を形成している第１，第２回転部材のそれぞれの対向面のうち少なくともいずれか一方に、磁性流体の基液を撥液する撥液層が形成されるとともに、各部材が回転して磁性流体に遠心力が作用する際に隙間内の磁性流体がその隙間から排出され易くなる方向に傾いた傾斜が設けられる。したがって、隙間に磁界を発生させて第１回転部材と第２回転部材との間を係合状態にする場合に、隙間内の磁性流体は、隙間内からの基液の排出が促進され、隙間内に基液が介在しない状態もしくは隙間内の磁性流体における基液の密度が低下した状態、すなわち隙間内の磁性流体における磁性体の密度が増大した状態でそれら磁性体同士が互いに締結し合うことになる。そのため、隙間内の磁性流体の粘性抵抗もしくはせん断抵抗を高めて、第１回転部材と第２回転部材との間をより強い力で係合すること、すなわち係合装置の伝達トルク容量を増大することができる。

また、磁性流体を介在させる隙間の表面に撥液層が形成されていることにより、その撥液層が形成されている部分と磁性流体との間の摩擦抵抗が低下する。そのため、第１回転部材と第２回転部材との間を解放状態にする場合、すなわち第１回転部材と第２回転部材との間の動力伝達を遮断する場合に、第１回転部材と第２回転部材との間における磁性流体を介した引き摺り損失を低減することができる。

また、請求項２の発明によれば、第１回転部材と第２回転部材との間の隙間の表面に加えて、第１回転部材と第２回転部材との間の空間に形成されて磁性流体を介在させる流体室内の表面、すなわち流体室内における磁性流体と接触する面に、磁性流体の基液を撥液する撥液層が形成される。そのため、第１回転部材と第２回転部材との間を解放状態にするもしくは第１回転部材と第２回転部材との間の動力伝達を遮断する場合に、第１回転部材と第２回転部材との間における磁性流体を介した引き摺り損失を一層低減することができる。

なお、この発明における撥液性とは、いわゆる撥水性および撥油性を総称したものであり、したがって、磁性流体の基液に対する撥液性を有する撥液層とは、例えば基液が水性材料である場合は、撥水性を有する撥水層であり、あるいは基液が油性材料である場合は、撥油性を有する撥油層のことを示すものである。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。この発明の係合装置は、動力源が発生する動力、具体的には回転力（トルク）を、第１，第２の２つの回転部材の間で選択的に伝達もしくは遮断するように構成されている。それら第１回転部材と第２回転部材との間における動力の伝達のために、磁界が作用することにより粘性が増大する磁性流体が第１回転部材と第２回転部材との間に形成された隙間に介在させられていて、そして、その隙間に磁界を発生させるための励磁手段として電磁コイルや電磁石など磁界や磁力を電気的に制御可能な機構が設けられている。

したがって、励磁手段を電気的に制御することにより、第１回転部材と第２回転部材との間の隙間に介在させられている磁性流体の粘性を変化させて第１回転部材と第２回転部材との間の動力の伝達・遮断状態すなわち伝達トルク容量を制御するように構成されている。例えば、電磁コイルに通電して第１回転部材と第２回転部材との間の隙間に磁界を発生させることにより、隙間内の磁性流体の粘性を増大させ、もしくは実質的に固化させて、第１回転部材と第２回転部材との間で磁性流体を介して動力の伝達を行い、また、電磁コイルに通電させず第１回転部材と第２回転部材との間の隙間に磁界を発生させないことにより、隙間内の磁性流体の粘性を低下させ、すなわち磁性流体の流動性を最大にして、第１回転部材と第２回転部材との間の動力伝達を遮断するようになっている。

図１に、この発明を電磁力を利用してクラッチの開・閉（係合・解放）を行う電磁クラッチに適用した例を示してある。符号１は、この電磁クラッチＣＬの入力軸であり、その一方の端部は、例えばエンジンやモータなどの動力源（図示せず）と動力伝達可能に直接もしくは間接的に連結されていて、そして、この入力軸１の他方の端部は、所定の軸受（図示せず）などにより回転自在に支持された駆動輪２に一体に連結されている。したがって、この駆動輪２は、入力軸１を回転軸として回転する回転部材であり、この発明の第１回転部材に相当している。また、駆動輪２は、後述する受動輪３および磁性流体９等を収容するケーシングを兼ねていて、中空構造の円板状の部材により形成されている。なお、上記の駆動輪２や後述の受動輪３などを含め、この電磁クラッチＣＬ全体を収容するハウジング（図示せず）を備えた構成とすることもできる。

駆動輪２の中空部分に、受動輪３が駆動輪２と互いに相対回転可能に配置されている。そしてこの受動輪３と、入力軸１と同一軸線上で相対回転可能に配置された出力軸４とが一体に連結されている。すなわちこの受動輪３は、出力軸４を回転軸として回転する回転部材であり、この発明の第２回転部材に相当している。したがって、駆動輪２と受動輪３とは、入力軸１および出力軸４と同じ軸線上で互いに相対回転可能に配置されている。

受動輪３は、上記のように駆動輪２の中空部分に駆動輪２と相対回転可能に配置されていて、受動輪３の外周面と駆動輪２の中空部分の内周面との間には所定の間隔が設けられている。特に、それら駆動輪２と受動輪３とが回転半径方向（図１での上下方向）で互いに対向するそれぞれの対向面２ａ，３ａの間、すなわち駆動輪２の中空部分の内周面が回転半径方向で受動輪３の外周面と対向する対向面２ａと、その対向面２ａと回転半径方向で対向する受動輪３の外周面の対向面３ａとの間には、ギャップ（隙間）５が形成されている。言い換えると、駆動輪２と受動輪３とが回転半径方向で互いに対向する部分に、駆動輪２の対向面２ａと受動輪３の対向面３ａとからなるギャップ５が形成されている。

受動輪３は、上記のギャップ５における対向面３ａの対向面２ａと対向する部分の面積を広く確保するため、その対向面３ａが形成される受動輪３の外周部分がフランジ状に形成されている。そして、その外周部分より内周側の部分がウェブ状に形成されている。すなわち、外周部分の厚さ寸法（図１での左右方向の寸法）と比較して内周部分が薄肉に形成されている。したがって、駆動輪２の中空部分内における駆動輪２の中空部分の内周面と受動輪３の外周面との間には、上記のギャップ５と、そのギャップ５よりも相対的に間隔が広い駆動輪２と受動輪３とが軸線方向（図１での左右方向）で互いに対向する部分の空間６とが形成される。

なお、上記の駆動輪２および受動輪３は、後述する電磁コイル１０に通電して駆動輪２およびギャップ５ならびに受動輪３の間に磁界を発生させるために、磁性を帯びることが可能な材料、例えば鉄やニッケルなどを含む金属材料により形成されている。

上記のように一方の端部が受動輪３と一体に連結された出力軸４の他方の端部は、駆動輪２の中空部分の開口部２ｂから外部に延出されていて、所定の軸受（図示せず）などにより回転自在に支持されている。そして、例えば変速機の入力軸（図示せず）や駆動輪もしくは駆動部材に動力を伝達する駆動軸（いずれも図示せず）と動力伝達可能に連結されている。

また、駆動輪２の開口部２ｂの内径は、出力軸４の外径よりも若干大きく設定されていて、それら駆動輪２の開口部２ｂと出力軸４との間には、駆動輪２の中空部分すなわち上記のギャップ５および空間６の液密性を確保し、かつ開口部２ｂと出力軸４との間の摺動を容易にするシール軸受７、もしくはオイルシールやＯリングなどのパッキン７が取り付けられている。したがって、ギャップ５と空間６とにより形成される空間８は、液密性を備えた流体室８となっていて、これが後述する磁性流体を封入して介在させる、この発明における流体室に相当している。

上記のように、駆動輪２の中空部分の駆動輪２と受動輪３との間に形成されるギャップ５を含む流体室８は液密性を備えていて、その流体室８の内部に、この発明における磁性流体に相当する磁性流体９もしくは磁気粘性流体９あるいはＭＲ流体（ＭＲＦ；Maguneto Rheological Fluids）９（以下、仮にこれらを磁性流体９と記す）が封入されている。この磁性流体９は、従来知られているものであり、磁気を印加することによりその流動性が低下するもしくは固化する流体、言い換えると、磁界が作用することによりその粘性が増大するもしくは固化する流体である。

具体的には、磁性流体９は、図２に示すように、媒体となる基液（ベース液）９ａ中に、例えば鉄粉などの磁性体（磁性粒子）９ｂをその表面に界面活性剤９ｃを吸着させて分散させることにより構成されるコロイド溶液であって、界面活性剤９ｃと基液９ａとの親和力、および界面活性剤９ｃ同士の反発力により、基液９ａ中で磁性体９ｂが凝集したり沈降したりすることなく安定した分散状態が保たれている。

基液９ａとしては、例えば、水、鉱物油、イソパラフィン、アルキルナフタレン、パーフルオロポリエーテルなどを用いることができる。また、磁性体９ｂとしては、例えば、マグネタイト（鉄粉）あるいはマンガン亜鉛フェライトなどの強磁性微粒子などを用いることができる。

このようにして流体室８に封入されて介在させられる磁性流体９に対して、ギャップ５において磁界を作用させ、ギャップ５内の磁性流体９の流動性を低下させるもしくは実質的に固化させるための電磁コイル１０が駆動輪２に取り付けられている。すなわち、電磁コイル１０に通電することにより、駆動輪２の対向面２ａを含む内周部分からギャップ５および受動輪３の対向面３ａを含む外周部分を通る磁界が発生するように、駆動輪２に電磁コイル１０が取り付けられている。

電磁コイル１０には、電磁コイル１０に電流を供給する電源（図示せず）と、その電流値を制御する制御装置（図示せず）とが接続されている。例えば、電磁コイル１０と電源および制御装置等との間を通電用のブラシ（図示せず）を用いて電気的に接続することにより、駆動輪２および受動輪３の回転時もしくは停止時の何れの場合においても、電磁コイル１０に電流を供給し、ギャップ５部に発生させる磁界を制御することができるように構成されている。すなわち、この電磁コイル１０が、上記のギャップ５に磁界を発生させるこの発明における励磁手段に相当している。

したがって、電磁コイル１０を電気的に制御してギャップ５に発生させる磁界を制御することにより、ギャップ５に介在している磁性流体９の粘性（もしくは流動性）を制御することができる。すなわち、電磁コイル１０に所定の電流を通電することにより、その電流値に応じた強さの磁界をギャップ５に発生させ、ギャップ５内の磁性流体９の粘性を増大させる、もしくはギャップ５内の磁性流体９を実質的に固化させることができる。そのため、ギャップ５における駆動輪２と受動輪３との間の磁性流体９による摩擦抵抗を増大させて駆動輪２と受動輪３との間の相対回転を規制し、それら駆動輪２と受動輪３との間を動力伝達可能な状態にすることができる。すなわち、駆動輪２と受動輪３との間の伝達トルク容量を増大させて、電磁クラッチＣＬを係合状態にすることができる。

ここで、前述したように、電磁コイル１０に通電してギャップ５に磁界を発生させた電磁クラッチＣＬの係合時に、駆動輪２と受動輪３との間の動力伝達を所定の粘性を有する基液９ａ中に磁性体９ｂを混合した磁性流体９を介して行う場合は、例えば従来のパウダクラッチ（電磁粒子式クラッチ）と比較して、係合時の伝達トルク容量が相対的に小さくなる。また、非係合時すなわち解放時には、磁性流体９の基液９ａの粘性抵抗による引き摺り損失が生じてしまう。

そこで、この発明における電磁クラッチＣＬでは、係合時の伝達トルク容量を大きくし、かつ解放時の引き摺り損失を低減するために、動力伝達のための磁性流体９が介在させられるギャップ５の対向面２ａと対向面３ａとに、磁性流体９の基液９ａに対する撥液性を有する撥液層が形成されるとともに、それら対向面２ａ，３ａに、駆動輪２と受動輪３とが回転してギャップ５内における磁性流体９に回転半径方向の遠心力が作用する場合に磁性流体９の基液９ａがギャップ５内から流体室８の空間６側へ排出され易くなる方向に傾いた傾斜が設けられている。

すなわち、図３に示すように、駆動輪２の対向面２ａおよび受動輪３の対向面３ａに、それぞれ、傾斜２ｃ，２ｄおよび傾斜３ｃ，３ｄが形成されている。具体的には、駆動輪２の対向面２ａには、対向面２ａの幅方向（図３での左右方向）のほぼ中央部分が山形の頂点となるように、言い換えれば、対向面２ａがギャップ５内において内側（図３での下側）に凸となるように、２面の傾斜２ｃおよび傾斜２ｄが形成されている。一方、受動輪３の対向面３ａには、対向面３ａの幅方向（図３での左右方向）のほぼ中央部分が谷形の底となるように、言い換えれば、対向面３ａがギャップ５内において内側（図３での下側）に凹となるように、２面の傾斜３ｃおよび傾斜３ｄが形成されている。

このように、磁性流体９が介在させられるギャップ５の対向面２ａおよび対向面３ａに、それぞれ上記のような傾斜２ｃ，２ｄおよび傾斜３ｃ，３ｄが形成されることにより、ギャップ５に磁界が発生させられてギャップ５内の磁性流体９の磁性体９ｂがその磁界に引きつけられ、それら磁性体９ｂ同士が互いに締結して集積した場合に、磁性流体９の基液９ａがギャップ５内から排出され易くなっている。

具体的には、ギャップ５内の磁性流体９の基液９ａに、駆動輪２および受動輪３の回転半径方向の遠心力、すなわち基液９ａがギャップ５の外側（図３での上側）に移動させられる方向の力が作用すると、磁界の影響を受けない基液９ａは、その遠心力によりギャップ５の外側すなわち対向面２ａ側に移動する。そして対向面２ａに設けられた傾斜２ｃ，２ｄに当接することによって、基液９ａにはギャップ５内から排出される方向の遠心力の分力が働くことになる。その分力の作用によってギャップ５内からの基液９ａの排出が促進されて、それら基液９ａが排出された分、ギャップ５内における磁性流体９中の磁性体９ｂの密度が他の部分と比較して相対的に高くなる。その結果、ギャップ５内での磁性体９ｂによる締結力が増大し、駆動輪２と受動輪３とがより強い締結力で係合される。すなわち、電磁クラッチＣＬの伝達トルク容量が増大する。

なお、対向面３ａに設けられる傾斜３ｃ，３ｄは、上記のようにしてギャップ５内の基液９ａに遠心力が作用する際に、対向面２ａの傾斜２ｃ，２ｄのように、基液９ａにギャップ５内から排出される方向の遠心力の分力を発生させる機能はないものの、対向面２ａの傾斜２ｃ，２ｄとそれぞれ同じかもしくはほぼ同じ傾きとなるように形成することにより、基液９ａがギャップ５内から排出される方向へ移動するのをガイドするガイド面として機能する。したがって、対向面３ａに設けられる傾斜３ｃ，３ｄは、上記の対向面２ａに設けられる傾斜２ｃ，２ｄと同様に、ギャップ５内における磁性流体９に駆動輪２および受動輪３の回転半径方向の遠心力が作用する場合に、ギャップ５内からの基液９ａの排出を促す方向に傾いた傾斜であると言える。

また、上記のように、対向面２ａの傾斜２ｃ，２ｄと対向面３ａの傾斜３ｃ，３ｄとがそれぞれ同じかもしくはほぼ同じ傾きとなるように形成されることにより、仮に対向面２ａと対向面３ａとに傾斜が設けられなかった場合と比較して、ギャップ５の磁極面積すなわちギャップ５に磁界を発生させた場合に磁気が作用する部分の面積を増加させることができる。電磁クラッチＣＬの伝達トルク容量はこの面積に比例して大きくなるので、したがって、上記のように対向面２ａの傾斜２ｃ，２ｄと対向面３ａの傾斜３ｃ，３ｄとを形成することにより、電磁クラッチＣＬの伝達トルク容量を増大させることができる。

そして、各対向面２ａ，３ａの表面、すなわち各傾斜２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄの表面には、撥液処理が施されて磁性流体９の基液９ａを撥液する撥液層１１が形成されている。この撥液層１１は、磁性流体９の媒体である基液９ａをはじく特性、すなわち基液９ａに対する撥液性（撥水性もしくは撥油性）、言い換えると基液９ａに対する非濡れ性を有しており、各対向面２ａ，３ａの表面に、例えば、テトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン樹脂）やトリフルオロエチル等で代表されるフッ素系コーティング、あるいはシリコン系やパラフィン系のコーティングなどを施すことにより形成することができる。あるいは、各対向面２ａ，３ａの表面に、微細な凹凸形状が連続するいわゆるフラクタル構造の層を生成することにより、各対向面２ａ，３ａの表面と基液９ａとの接触角を大きくして、基液９ａに対する撥液性を有する撥液層１１を形成することも可能である。

このように、ギャップ５の各対向面２ａ，３ａの表面に、それぞれ上記のような撥液層１１が形成されることにより、前述のようにギャップ５に磁界が発生させられてギャップ５内の磁性流体９の磁性体９ｂがその磁界に引きつけられ、それら磁性体９ｂ同士が互いに締結して集積した場合に、磁性流体９の基液９ａがギャップ５内から排出される際の、基液９ａと撥液層１１との間の摩擦抵抗が低減される。そのため、ギャップ５内からの基液９ａの排出が一層促進されて、それら基液９ａが排出された分、ギャップ５内における磁性流体９中の磁性体９ｂの密度が他の部分と比較して相対的に高くなる。その結果、ギャップ５内での磁性体９ｂによる締結力が一層増大し、駆動輪２と受動輪３とがより一層強い締結力で係合される。すなわち、電磁クラッチＣＬの伝達トルク容量が一層増大する。

さらに、上記のように基液９ａと撥液層１１との間の摩擦抵抗が低減されることにより、ギャップ５内の磁性流体９に磁界が作用させられず駆動輪２と受動輪３との間で動力伝達を行わない場合に、磁性流体９の通常（磁界が作用していない状態）の粘性により不可避的に発生する引き摺り損失が低減する。したがって、ギャップ５内の磁性流体９に磁界が作用させられず駆動輪２と受動輪３との間で動力伝達を行わない場合、すなわち電磁クラッチＣＬの解放時に、磁性流体９の通常の粘性により不可避的に発生する引き摺り損失を低減することができる。

なお、上記のような撥液層１１は、ギャップ５内の各対向面２ａ，３ａに形成されるのと併せて、駆動輪２の中空部分の内周面と受動輪３の外周面との間に形成される空間６内の表面６ａにも、同様に形成することができる。磁性流体９が封入される空間６内の表面６ａに撥液層１１を形成することにより、磁性流体９が空間６内で接する全ての部分、すなわち、磁性流体９と駆動輪２および受動輪３とが接する全ての部分において、撥液層１１によって磁性流体９の基液９ａとの間の摩擦抵抗を低減することができる。そのため、ギャップ５内の磁性流体９に磁界が作用させられず駆動輪２と受動輪３との間で動力伝達を行わない場合、すなわち電磁クラッチＣＬの解放時に、磁性流体９の通常の粘性により不可避的に発生する引き摺り損失を一層低減することができる。

図４に、この発明の電磁クラッチＣＬの他の構成例を示す。前述の図３に示した電磁クラッチＣＬが、ギャップ５の対向面２ａと対向面３ａとの両方に、ギャップ５内における磁性流体９に駆動輪２および受動輪３の回転半径方向の遠心力が作用する場合にギャップ５内からの基液９ａの排出を促す方向に傾いた傾斜２ｃ，２ｄおよび傾斜３ｃ，３ｄと、さらに基液９ａに対する撥液性を有する撥液層１１とを形成した構成であるのに対して、この図４に示す例は、ギャップ５の一方の対向面２ａのみに、ギャップ５内における磁性流体９に駆動輪２および受動輪３の回転半径方向の遠心力が作用する場合にギャップ５内からの基液９ａの排出を促す方向に傾いた傾斜２ｃ，２ｄと、さらに基液９ａに対する撥液性を有する撥液層１１とが形成された構成となっている。

すなわち、図４に示すように、ギャップ５の対向面２ａには、前述の図３に示した構成例と同様の傾斜２ｃ，２ｄが形成されている。そして、その対向面２ａすなわち傾斜２ｃ，２ｄの表面には、前述の図３に示した構成例と同様の撥液層１１が形成されている。一方、ギャップ５の対向面３ａには、傾斜や撥液層は形成されず、対向面３ａは、その幅方向（図４での左右方向）で平坦な円周面となっている。なお、この場合の対向面３ａに、上記のような撥液層１１のみを形成した構成であってもよい。

前述の図３に示した構成例のように、電磁コイル１０を励磁状態にしてギャップ５に磁界を発生させた際にギャップ５内からの基液９ａの排出が促進されると、電磁クラッチＣＬの伝達トルク容量が増大することの背反として、ギャップ５内に基液９ａが介在しなくなったもしくは介在する基液９ａが少なくなった状態から、ギャップ５内に再び基液９ａが充填されるのに時間がかかり、その分だけ電磁クラッチＣＬの応答性が低下してしまうことが考えられる。その点に対して、この図４に示す構成では、ギャップ５の一方の対向面２ａのみに傾斜２ｃ，２ｄが設けられ、他方の対向面３ａは平坦な円周面として形成されることにより、ギャップ５内から基液９ａが排出された後、再びギャップ５内へ基液９ａが充填される際に、対向面３ａに傾斜３ｃ，３ｄが形成されていない分だけその基液９ａの充填が容易になり、その分だけ電磁クラッチＣＬの応答性を向上させることができる。

つぎに、上述した電磁クラッチＣＬの作用について説明する。図３の（ａ）に示す状態は、電磁クラッチＣＬにおいて動力の伝達を必要としない解放状態であって、電磁コイル１０はＯＦＦ状態（通電されていない状態）である。この状態では、電磁コイル１０に通電されないことによりギャップ５には磁界が発生していないので、ギャップ５内の磁性流体９は通常の流動性を維持している。言い換えると、ギャップ５内の磁性流体９はその粘性が最小になっている。そのため、ギャップ５内の磁性流体９では、駆動輪２と受動輪３との間で動力を伝達できる程度の粘性抵抗もしくはせん断抵抗は発生せず、したがって、駆動輪２と受動輪３との間では動力は伝達されない。すなわち、電磁コイル１０をＯＦＦ状態に制御することにより、この電磁クラッチＣＬは解放状態に設定される。

この電磁クラッチＣＬの解放状態では、例えば動力源の動力により駆動輪２が回転している場合に、駆動輪２と受動輪３との間のギャップ５および流体室８に磁性流体９が介在していることによって不可避的に引き摺り損失が発生する。すなわち、電磁クラッチＣＬの解放状態で駆動輪２が回転すると、磁性流体９の本来の（磁界が作用しない状態での）粘性により、流体室８内における駆動輪２と磁性流体９との間に摩擦力が不可避的に発生する。また、この摩擦力により駆動輪２のトルクの一部が磁性流体９に伝達されると、同様に、磁性流体９の本来の粘性により、流体室８内における磁性流体９と受動輪３との間に摩擦力が不可避的に発生する。したがって、これらの摩擦力あるいは磁性流体９の攪拌抵抗などが要因となり、引き摺り損失が発生する。

このとき、この電磁クラッチＣＬでは、前述したように、ギャップ５の内面、あるいはギャップ５および空間６内の表面すなわち流体室８内全体の表面に、磁性流体９の基液９ａをはじく性質を有する撥液層１１が形成されているので、駆動輪２と磁性流体９との間、および磁性流体９と受動輪３との間の摩擦力が低減される。その結果、電磁クラッチＣＬの解放時における引き摺り損失が低減される。

一方、電磁クラッチＣＬを係合状態にして、駆動輪２と受動輪３との間でトルクを伝達させる場合は、電磁コイル１０がＯＮ状態（通電された状態）にされる。電磁コイル１０に通電されると、図３の（ｂ）に示すように、その電磁コイル１０に近設されている駆動輪２の対向面２ａと、ギャップ５と、ギャップ５を挟んで対向面２ａと対向している受動輪３の対向面３ａとの間で、磁界Ｍが形成される。

ギャップ５内に磁界Ｍが形成されると、ギャップ５内に介在していた磁性流体９にその磁界Ｍが作用し、ギャップ５内に発生した磁界Ｍに磁性流体９の磁性体９ｂが引き寄せられる。具体的には、ギャップ５内の磁性体９ｂが磁界Ｍの周辺に集積し、それら磁性体９ｂ同士が磁気を帯びて互いに締結する。すなわち、ギャップ５内の磁性体９ｂが鎖状に集積して締結し合うことにより、ギャップ５内の磁性流体９の粘性が増大した状態、もしくはギャップ５内の磁性流体９が固化した状態になる。

なお、このとき、ギャップ５の内周面すなわち対向面２ａおよび対向面３ａには、前述したように、遠心力が作用する磁性流体９の基液９ａに対してギャップ５内からの排出を促進する方向に傾いた傾斜２ｃ，２ｄおよび傾斜３ｃ，３ｄが形成されているとともに、磁性流体９の基液９ａをはじく性質を有する撥液層１１が形成されているので、ギャップ５内からの磁性流体９の基液９ａの排出が一層促され、その結果、磁性体９ｂの密度が高くなり、磁性体９ｂ同士が集積して締結する際の締結力が一層増大するようになっている。

電磁コイル１０に通電されてギャップ５内の磁性流体９に磁界が作用させられることにより、磁性流体９の磁性体９ｂ同士が集積して締結し、ギャップ５内の磁性流体９としては粘性が増大した状態になる。その結果、ギャップ５内では、その粘性が増大したもしくは固化した磁性流体９がせん断抵抗となり、駆動輪２と受動輪３との間がトルク伝達可能な状態になる。すなわち、電磁コイル１０をＯＮ状態に制御することにより、この電磁クラッチＣＬは係合状態に設定される。

以上のように、この発明の係合装置によれば、電磁コイル１０を励磁状態に制御して、駆動輪２と受動輪３との間のギャップ５に磁界を発生させることにより、ギャップ５内に介在させられている磁性流体９の粘性を増大させることができる。その場合、この発明の係合装置では、磁性流体９を介在させるギャップ５内の表面、すなわちギャップ５を形成している駆動輪２の対向面２ａおよび受動輪３の対向面３ａに、磁性流体９の基液９ａをはじく性質を有する撥液層１１が形成されるとともに、駆動輪２および受動輪３が回転して磁性流体９に遠心力が作用する際にギャップ５内の磁性流体９がそのギャップ５から排出され易くなる方向に傾いた傾斜２ｃ，２ｄおよび傾斜３ｃ，３ｄが設けられている。

したがって、ギャップ５に磁界を発生させて駆動輪２と受動輪３との間を係合状態にする場合に、ギャップ５内の磁性流体９は、ギャップ５からの基液９ａの排出が促進され、ギャップ５内に基液９ａが介在しない状態もしくはギャップ５内の磁性流体９における基液９ａの密度が低下した状態、言い換えるとギャップ５内の磁性流体９における磁性体９ｂの密度が増大した状態で、それら磁性体９ｂ同士が互いに締結し合うことになる。そのため、ギャップ５内の磁性流体９の粘性抵抗もしくはせん断抵抗を高めて、駆動輪２と受動輪３との間をより強い力で係合すること、すなわち係合装置の伝達トルク容量を増大することができる。

また、磁性流体９が介在させられるギャップ５内の表面すなわち対向面２ａおよび対向面３ａに、あるいはそれに加えて磁性流体９が介在させられる流体室８内の表面に、上記の撥液層１１が形成されていることにより、その撥液層１１が形成されている部分と磁性流体９との間の摩擦抵抗を低減することができる。そのため、駆動輪２と受動輪３との間を解放状態にする場合、すなわち駆動輪２と受動輪３との間の動力伝達を遮断する場合に、それら駆動輪２と受動輪３との間における磁性流体９を介した引き摺り損失を低減することができる。

この発明の構成を模式的に示す断面図である。 この発明で用いる磁性流体の構成を説明するための模式図である。 図１に示すこの発明の構成を具体的に説明するための部分的な拡大断面図である。 この発明の他の構成を具体的に説明するための部分的な拡大断面図である。

符号の説明

２…駆動輪（第１回転部材）、 ３…受動輪（第２回転部材）、 ２ａ，３ａ…対向面、 ２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄ…傾斜、 ５…ギャップ（隙間）、 ８…流体室、 ９…磁性流体、 ９ａ…基液、 ９ｂ…磁性体、 １０…電磁コイル（励磁手段）、 １１…撥液層、 ＣＬ…電磁クラッチ（係合装置）、 Ｍ…磁界。

Claims (2)

1. 同一軸線上で互いに相対回転可能に配置された第１回転部材および第２回転部材と、該第１回転部材と該第２回転部材とがそれらの回転半径方向で互いに対向するそれぞれの対向面の間に形成された隙間と、該隙間を含み前記第１回転部材と前記第２回転部材との間の空間に形成された流体室と、該流体室に介在させられるとともに基液中に磁性体を分散させることにより構成されて磁界が作用することにより粘性が増大する磁性流体と、前記隙間に磁界を発生させる励磁手段とを備え、該励磁手段により前記隙間に発生させる磁界を制御することにより前記磁性流体の粘性を変化させて前記第１回転部材と前記第２回転部材との間の伝達トルク容量を制御する係合装置において、
   少なくともいずれか一方の前記対向面に、前記基液をはじく撥液性を有する撥液層が形成されているとともに、前記隙間内における前記磁性流体に前記回転半径方向の遠心力が作用する場合に前記隙間内からの前記基液の排出を促す方向に傾いた傾斜が設けられていることを特徴とする係合装置。
2. 前記磁性流体と接する前記流体室内の表面に、前記撥液層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の係合装置。

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