JP2016205589A - Rotation transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転伝達装置に関する。 The present invention relates to a rotation transmission device.
従来、磁気粘性流体等の機能性流体を利用した回転伝達装置が知られている。特許文献1には、電磁石が組み込まれた中空状のハウジングと、ハウジング内に設けられる円板状のロータと、ハウジングとロータとの隙間に設けられた磁気粘性流体と、を備える回転制動装置が開示されている。この回転制動装置では、電磁石が通電されると、主にロータのディスクと電磁石のヨークとの隙間にある磁気粘性流体が磁化し、この磁化した磁気粘性流体を介してロータとハウジングとの間で回転が伝達される。 Conventionally, a rotation transmission device using a functional fluid such as a magnetorheological fluid is known. Patent Document 1 discloses a rotary braking device including a hollow housing in which an electromagnet is incorporated, a disk-shaped rotor provided in the housing, and a magnetorheological fluid provided in a gap between the housing and the rotor. It is disclosed. In this rotary braking device, when the electromagnet is energized, the magnetorheological fluid mainly in the gap between the rotor disk and the electromagnet yoke is magnetized, and the rotor and housing are interposed between the magnetized magnetorheological fluid. Rotation is transmitted.
ところで、磁界中に置かれると磁化する磁気粘性流体等の機能性流体は、磁化していないときであっても比較的大きな粘性を持っている。そのため、磁界の無印加時、機能性流体の粘りによる引きずり損失が大きいという問題がある。 By the way, a functional fluid such as a magnetorheological fluid that magnetizes when placed in a magnetic field has a relatively large viscosity even when it is not magnetized. Therefore, there is a problem that drag loss due to the stickiness of the functional fluid is large when no magnetic field is applied.
これに対して、ロータとハウジングとの隙間を広くすることによって引きずり損失を小さくすることが考えられる。しかし、ロータとハウジングとの隙間を広くすると、磁界の印加時にロータとハウジングとの間で伝達されるトルクが小さくなるという欠点がある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝達トルクを低下させることなく磁界無印加時の引きずり損失が低減した回転伝達装置を提供することである。
On the other hand, it is conceivable to reduce drag loss by widening the gap between the rotor and the housing. However, when the gap between the rotor and the housing is widened, there is a drawback that the torque transmitted between the rotor and the housing is reduced when a magnetic field is applied.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a rotation transmission device in which drag loss when no magnetic field is applied is reduced without reducing transmission torque.
本発明による回転伝達装置は、中空状のハウジングと、ハウジング内に設けられるロータと、ハウジング内に及ぶ磁界を通電により発生するコイルと、磁性材料からなるヨークと、磁性材料からなる可動子と、機能性流体とを備える。ロータは、ハウジングに対して相対回転可能である。ヨークは、コイルの周りに設けられ、ハウジングと一体に形成されている。可動子は、周方向においてハウジングと係合する。機能性流体は、ロータと可動子との隙間に設けられ、コイルが発生させる磁界中で磁化すると粘性が増大する。 A rotation transmission device according to the present invention includes a hollow housing, a rotor provided in the housing, a coil that generates a magnetic field in the housing by energization, a yoke made of a magnetic material, a mover made of a magnetic material, Functional fluid. The rotor is rotatable relative to the housing. The yoke is provided around the coil and is formed integrally with the housing. The mover engages with the housing in the circumferential direction. The functional fluid is provided in the gap between the rotor and the mover and increases in viscosity when magnetized in a magnetic field generated by a coil.
本発明には第1発明と第2発明とがある。
第1発明では、可動子は、ロータに接近および離間可能であり、コイルの通電時にロータに接近してヨークおよびロータと共に磁気回路を形成し、コイルの非通電時にロータから離間する。
このように構成することで、コイルの通電時には機能性流体を介して可動子とロータとの間でトルクが十分に伝達されつつも、コイルの非通電時には可動子とロータとの隙間が広くなって引きずり損失が小さくなる。したがって、第1発明によれば、伝達トルクを低下させることなく磁界無印加時の引きずり損失を低減することができる。
The present invention includes a first invention and a second invention.
In the first invention, the mover can approach and separate from the rotor, approaches the rotor when the coil is energized, forms a magnetic circuit with the yoke and the rotor, and is separated from the rotor when the coil is not energized.
With this configuration, torque is sufficiently transmitted between the mover and the rotor via the functional fluid when the coil is energized, but the gap between the mover and the rotor is widened when the coil is not energized. As a result, drag loss is reduced. Therefore, according to the first invention, drag loss when no magnetic field is applied can be reduced without reducing the transmission torque.
第2発明では、可動子は、軸方向においてロータと対向するよう設けられ、径方向へ移動可能である。また、可動子は、コイルの通電時に径方向外側へ移動してヨークおよびロータと共に磁気回路を形成し、コイルの非通電時に径方向内側へ移動する。
このように構成することで、コイルの通電時には可動子とロータとの隙間が径方向外側に移動し、機能性流体を介して可動子とロータとの間でトルクが十分に伝達される。一方、コイルの非通電時には可動子とロータとの隙間が径方向内側に移動し、引きずり損失が小さくなる。二つの部材の隙間の間隔が同じである場合、径方向の位置が内側であるほど引きずり損失が小さくなる。したがって、第2発明によれば、伝達トルクを低下させることなく磁界無印加時の引きずり損失を低減することができる。
In the second invention, the mover is provided so as to face the rotor in the axial direction, and is movable in the radial direction. The mover moves radially outward when the coil is energized to form a magnetic circuit together with the yoke and the rotor, and moves radially inward when the coil is not energized.
With this configuration, when the coil is energized, the gap between the mover and the rotor moves radially outward, and torque is sufficiently transmitted between the mover and the rotor via the functional fluid. On the other hand, when the coil is not energized, the gap between the mover and the rotor moves radially inward, and drag loss is reduced. When the gap between the two members is the same, the drag loss is smaller as the radial position is on the inner side. Therefore, according to the second aspect, drag loss when no magnetic field is applied can be reduced without reducing the transmission torque.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による回転伝達装置について図1〜図3を参照して説明する。
回転伝達装置10は、固定部材91とシャフト92との間で回転の伝達および遮断を切り替え可能なものである。固定部材91は非回転部材である。本実施形態では、回転伝達装置10はブレーキとして用いられる。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[First Embodiment]
A rotation transmission device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The
図1、図2に示すように、回転伝達装置10は、ハウジング11、ロータ12、電磁石13、可動子14、スプリング15および磁気粘性流体16を備えている。可動子14は、特許請求の範囲に記載の「可動子」に相当する。スプリング15は、特許請求の範囲に記載の「弾性部材」に相当する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ハウジング11は、カップ状の第1ハウジング部21と、第1ハウジング部21の開口側に設けられている円板状の第2ハウジング部22と、第1ハウジング部21と第2ハウジング部22との隙間を塞ぐカバー部23と、を有する。第1ハウジング部21は、シャフト92と同軸上に設けられている。第1ハウジング部21および第2ハウジング部22は磁性材料からなり、カバー部23は非磁性材料からなる。第1ハウジング部21とカバー部23との間にはシール部材18が設けられ、第2ハウジング部22とカバー部23との間にはシール部材19が設けられている。
The
ロータ12は、ハウジング11内に設けられ、ハウジングに対して相対回転可能である。ロータ12は、シャフト92と同軸上に設けられ、シャフト92の端部に固定されている。ロータ12は、本実施形態では、ロータ12は全てが磁性材料からなる。
The
電磁石13は、コイル24およびヨーク25を有する。コイル24は、ハウジング11内に及ぶ磁界を通電により発生する。ヨーク25は、磁性材料からなり、コイル24の周りに設けられ、第1ハウジング部21と一体に形成されている。本実施形態では、ヨーク25は、第1ハウジング部21と同一部材であり、第1ハウジング部21の外周部の内壁に形成されている。ヨーク25は、筒部26および底部27を有するカップ状である。コイル24は、筒部26の内側に設けられており、非磁性体である筒状のボビン28に巻回されている。
The
可動子14は、磁性材料からなり、周方向においてハウジング11と係合する。可動子14は、ヨーク25の筒部26に対して底部27とは反対側に設けられ、筒部26の端部に接近および離間可能であるとともに、ロータ12に接近および離間可能である。本実施形態では、可動子14は、円環状であり、スプライン穴31を有し、第2ハウジング部22の外周部のスプライン歯32に嵌合している。
The
ハウジング11のうち、可動子14に対し径方向外側の部分には、非磁性材料からなるカバー部23が設けられている。また、ヨーク25の筒部26とロータ12とを磁気的にバイパスするものは、可動子14以外にない。そのため、ヨーク25の筒部26は、コイル24が通電されると、可動子14を引き寄せる磁気的吸引力を発生させる。そして図3に示すように、可動子14は、ヨーク25が発生させる磁気的吸引力により、筒部26のうち底部27とは反対側の端部に引き寄せられることによって、ロータ12に接近する。ロータ12は、コイル24の内側でヨーク25の底部27に対向するよう設けられている。可動子14は、ロータ12に接近するとヨーク25およびロータ12と共に磁気回路を形成する。
A
スプリング15は、圧縮コイルばねであり、可動子14をロータ12から離間する方へ付勢している。図1に示すように、可動子14は、コイル24の非通電時にスプリング15の付勢力を受けてロータ12から離間する。
The
磁気粘性流体16は、ハウジング11内の空間に充填され、ロータ12と可動子14との隙間33、および、ロータ12とヨーク25の底部27との隙間34に設けられている。図3に示すように、磁気粘性流体16は、コイル24が発生させる磁界中で磁化すると粘性が増大する機能性流体である。具体的には、隙間33、34にある磁気粘性流体16中の磁化された粒子は、磁気回路に沿って並ぶように結びつく。そのため、磁気粘性流体16とロータ12、可動子14、ヨーク25との間に作用する周方向の外部摩擦、および、磁気粘性流体16の周方向の内部摩擦が増大する。その結果、ロータ12と可動子14との間、および、ロータ12とヨーク25との間で大きなトルクを伝達可能である。
The
ハウジング11内の空間は、可動子14によって当該可動子14の移動方向の一方側と他方側とに仕切られている。可動子14の移動方向は軸方向である。可動子14は、軸方向の一方側から他方側まで貫通する通路35を有する。可動子14に対し軸方向の一方側にある磁気粘性流体16は、通路35を通じて、可動子14に対し軸方向の他方側へ移動可能である。
The space in the
(効果)
以上説明したように、第1実施形態では、ロータ12に接近および離間可能な可動子14が設けられる。可動子14は、コイル24の通電時にロータ12に接近してヨーク25およびロータ12と共に磁気回路を形成し、コイル24の非通電時にロータ12から離間する。
このように構成することで、コイル24の通電時には磁気粘性流体16を介して可動子14とロータ12との間でトルクが十分に伝達されつつも、コイル24の非通電時には可動子14とロータ12との隙間33が広くなって引きずり損失が小さくなる。したがって、伝達トルクを低下させることなく磁界無印加時の引きずり損失を低減できる。
(effect)
As described above, in the first embodiment, the
With this configuration, torque is sufficiently transmitted between the
また、第1実施形態では、可動子14は、コイル24の通電時にヨーク25が発生させる磁気的吸引力により当該ヨーク25に引き寄せられることによって、ロータ12に接近する。そのため、可動子14を駆動するアクチュエータを別途設ける必要がない。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、ヨーク25は、筒部26および底部27を有するカップ状である。可動子14は、筒部26のうち底部27とは反対側の端部に接近および離間可能である。ハウジング11のうち、可動子14に対し径方向外側の部分は、非磁性材料からなる。そのため、ヨーク25の筒部26は、コイル24が通電されると、可動子14を引き寄せる磁気的吸引力を発生させることができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、コイル24の非通電時に可動子14をロータ12から離間させるスプリング15を備える。そのため、可動子14を駆動するアクチュエータを別途設ける必要がない。また、電力を消費することなく可動子14をロータ12から離間させることができる。
In the first embodiment, a
また、第1実施形態では、可動子14は、当該可動子14の移動方向の一方側から他方側まで貫通する通路35を有する。これにより、可動子14に対し軸方向の一方側にある磁気粘性流体16は、通路35を通じて、可動子14に対し軸方向の他方側へ移動可能である。そのため、可動子14が移動しても、ハウジング11内において磁気粘性流体16が存在する空間の容積が変わらない。したがって、磁気粘性流体16の外部への漏れを抑えることができる。
Moreover, in 1st Embodiment, the needle |
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態では、図4に示すように、ヨーク25は、ハウジング41と一体に形成されているものの、ハウジング41とは別部材である。ハウジング41は、樹脂製のカップ状の第1ハウジング部42と、第1ハウジング部42の開口部に組み合わせられた樹脂製のカップ状の第2ハウジング部43と、を有する。
このようにヨーク25がハウジング41とは別部材であっても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
[Second Embodiment]
In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, the
Thus, even if the
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態では、図5に示すように、第1実施形態における通路35が設けられていない。その代わりに、可動子51のスプライン穴52の歯底部が径方向外側へ延長されている。これにより、スプライン歯32とスプライン穴52との間に、可動子51の移動方向の一方側から他方側まで貫通する通路53が形成されている。
このようにスプライン歯32とスプライン穴52との間に通路53が形成されていてもよい。
[Third Embodiment]
In 3rd Embodiment of this invention, as shown in FIG. 5, the channel |
Thus, the
[第4実施形態]
本発明の第4実施形態では、図6、図7に示すように、可動子61は、周方向において複数設けられている。また、可動子61は、軸方向においてロータ12と対向するよう設けられ、径方向へ移動可能である。ハウジング64は、可動子61を径方向へ案内する開口65を有する。図8、図9に示すように、可動子61は、コイル24の通電時にヨーク25が発生させる磁気的吸引力により、筒部26のうち底部27とは反対側の端部に引き寄せられることによって径方向外側へ移動して、ヨーク25およびロータ12と共に磁気回路を形成する。一方、図6、図7に示すように、可動子61は、コイル24の非通電時にスプリング62の付勢力を受けて径方向内側へ移動する。
[Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 6 and 7, a plurality of
このように構成することで、コイル24の通電時には可動子61とロータ12との隙間63が径方向外側に移動し、磁気粘性流体16を介して可動子61とロータ12との間でトルクが十分に伝達される。一方、コイル24の非通電時には可動子61とロータ12との隙間63が径方向内側に移動し、引きずり損失が小さくなる。二つの部材の隙間63の間隔が同じである場合、径方向の位置が内側であるほど引きずり損失が小さくなる。したがって、伝達トルクを低下させることなく磁界無印加時の引きずり損失を低減することができる。
With this configuration, when the
[第5実施形態]
本発明の第5実施形態では、図10に示すように、ハウジング71は、筒状のヨーク72を含む筒状の第1ハウジング部73と、第1ハウジング部73に対し軸方向の一方側に設けられている円板状の第2ハウジング部74と、第1ハウジング部73に対し軸方向の他方側に設けられている円板状の第3ハウジング部75と、第1ハウジング部73と第2ハウジング部74との隙間を塞ぐカバー部23と、第1ハウジング部73と第3ハウジング部75との隙間を塞ぐカバー部23と、を有する。
[Fifth Embodiment]
In the fifth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 10, the
また、第5実施形態では、可動子14は、軸方向においてロータ12を挟んだ両側に1つずつ設けられている。両方の可動子14は、コイル24の非通電時にロータ12から離間する。
このように構成することで、ロータ12に対し軸方向の一方側の隙間33だけでなく、ロータ12に対し軸方向の他方側の隙間34もコイル24の非通電時に広くなる。そのため、第1実施形態と比べて引きずり損失が一層小さくなる。
In the fifth embodiment, one
With this configuration, not only the
[他の実施形態]
本発明の他の実施形態では、磁気粘性流体(Magneto Rheological Fluid)に代えて、磁性流体(Magnetic Fluid)または電気粘性流体(Electrorheological Fluid)等の他の機能性流体が用いられてもよい。
本発明の他の実施形態では、圧縮コイルばねであるスプリングに代えて、例えばウェーブワッシャ、皿ばね、引っ張りコイルばね等の他の弾性部材が用いられてもよい。
[Other Embodiments]
In another embodiment of the present invention, other functional fluids such as a magnetic fluid or an electrorheological fluid may be used instead of the magnetorheological fluid.
In another embodiment of the present invention, instead of a spring that is a compression coil spring, other elastic members such as a wave washer, a disc spring, and a tension coil spring may be used.
本発明の他の実施形態では、可動子は、ロータに対して径方向に隔てて設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、可動子を駆動するアクチュエータを設けてもよい。
本発明の他の実施形態では、ロータは、少なくとも可動子と対向する部分が磁性体であれば、その他の部分は非磁性体であってもよい。
本発明の他の実施形態では、コイルおよびヨークの一部は、ハウジング外に位置していてもよい。要するに、コイルは、ハウジング内に磁界を及ぼせばよく、ヨークは、コイルの通電時に可動子を引き寄せられればよい。
In another embodiment of the present invention, the mover may be provided to be separated from the rotor in the radial direction.
In another embodiment of the present invention, an actuator for driving the mover may be provided.
In another embodiment of the present invention, as long as at least the portion facing the mover is a magnetic body, the other portion may be a non-magnetic body.
In other embodiments of the present invention, a portion of the coil and yoke may be located outside the housing. In short, the coil only needs to apply a magnetic field in the housing, and the yoke only needs to attract the mover when the coil is energized.
本発明の他の実施形態では、非磁性材料は、樹脂に限らず、例えば非磁性の金属などであってもよい。
本発明の他の実施形態では、回転伝達装置は、回転部材と回転部材との間に設けられるクラッチとして用いられてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
In another embodiment of the present invention, the nonmagnetic material is not limited to resin, and may be, for example, a nonmagnetic metal.
In another embodiment of the present invention, the rotation transmission device may be used as a clutch provided between the rotating member and the rotating member.
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
11、41・・・ハウジング
12・・・ロータ
14、51、61・・・可動子
16・・・磁気粘性流体(機能性流体)
24・・・コイル
25・・・ヨーク
33、63・・・隙間
DESCRIPTION OF
24 ...
Claims (7)
前記ハウジング内に設けられ、前記ハウジングに対して相対回転可能なロータ(12)と、
前記ハウジング内に及ぶ磁界を通電により発生するコイル(24)と、
磁性材料からなり、前記コイルの周りに設けられ、前記ハウジングと一体に形成されているヨーク(25)と、
磁性材料からなり、周方向において前記ハウジングと係合し、前記ロータに接近および離間可能であり、前記コイルの通電時に前記ロータに接近して前記ヨークおよび前記ロータと共に磁気回路を形成し、前記コイルの非通電時に前記ロータから離間する可動子(14、51)と、
前記ロータと前記可動子との隙間(33)に設けられ、前記コイルが発生させる磁界中で磁化すると粘性が増大する機能性流体(16)と、
を備えることを特徴とする回転伝達装置。 Hollow housings (11, 41);
A rotor (12) provided in the housing and rotatable relative to the housing;
A coil (24) for generating a magnetic field in the housing by energization;
A yoke (25) made of a magnetic material, provided around the coil and formed integrally with the housing;
It is made of a magnetic material, engages with the housing in the circumferential direction, can approach and separate from the rotor, and approaches the rotor when the coil is energized to form a magnetic circuit with the yoke and the rotor. A mover (14, 51) that is separated from the rotor when the current is not energized;
A functional fluid (16) that is provided in a gap (33) between the rotor and the mover and increases in viscosity when magnetized in a magnetic field generated by the coil;
A rotation transmission device comprising:
前記ハウジング内に設けられ、前記ハウジングに対して相対回転可能なロータと、
前記ハウジング内に及ぶ磁界を通電により発生するコイルと、
磁性材料からなり、前記コイルの周りに設けられ、前記ハウジングと一体に形成されているヨークと、
磁性材料からなり、軸方向において前記ロータと対向するよう設けられ、周方向において前記ハウジングと係合し、径方向へ移動可能であり、前記コイルの通電時に径方向外側へ移動して前記ヨークおよび前記ロータと共に磁気回路を形成し、前記コイルの非通電時に径方向内側へ移動する可動子(61)と、
前記ロータと前記可動子との隙間(63)に設けられ、前記コイルが発生させる磁界中で磁化すると粘性が増大する機能性流体と、
を備えることを特徴とする回転伝達装置。 A hollow housing;
A rotor provided in the housing and rotatable relative to the housing;
A coil that generates a magnetic field extending in the housing by energization;
A yoke made of a magnetic material, provided around the coil, and formed integrally with the housing;
It is made of a magnetic material, is provided to face the rotor in the axial direction, engages with the housing in the circumferential direction, is movable in the radial direction, and moves radially outward when the coil is energized to move the yoke and A mover (61) that forms a magnetic circuit with the rotor and moves radially inward when the coil is de-energized;
A functional fluid that is provided in a gap (63) between the rotor and the mover and increases in viscosity when magnetized in a magnetic field generated by the coil;
A rotation transmission device comprising:
前記可動子は、前記筒部の端部に接近および離間可能に設けられ、
前記ハウジングのうち、前記可動子に対し径方向外側の部分は、非磁性材料からなることを特徴とする請求項3に記載の回転伝達装置。 The yoke has a cylindrical portion (26), and the mover is provided to be close to and away from an end of the cylindrical portion,
The rotation transmission device according to claim 3, wherein a portion of the housing that is radially outward with respect to the mover is made of a nonmagnetic material.
前記可動子は、当該可動子の移動方向の一方側から他方側まで貫通する通路(35、53)を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転伝達装置。 The space in the housing is partitioned by the mover into one side and the other side in the moving direction of the mover,
The rotation transmission device according to any one of claims 1 to 5, wherein the mover has a passage (35, 53) penetrating from one side to the other side in the moving direction of the mover.
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