JP3968804B2 - Rotation transmission member joint device and variable valve timing device using the device - Google Patents

Rotation transmission member joint device and variable valve timing device using the device Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、回転伝動部材の継手装置および該装置を使用した可変バルブタイミング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、回転駆動される駆動側部材から非駆動側部材へ断続的に回転力を伝達する場合の方法として、機械式のクラッチ機構とか、電磁石を用いた電磁クラッチ等が知られている。ところが、これら各クラッチ機構はいずれも摩擦材の接触・非接触によってトルク伝達の有無をコントロールするものであるため、長時間使用の後には摩擦材の摩耗とか摩擦係数の変化など、信頼性という面において問題が多かった。
【０００３】
かかる問題を解決するひとつの方法として、永久磁石の磁気吸引力を利用して非接触状態でトルク伝達を行う継手装置が知られている。この永久磁石を利用した継手装置は、接触機構をもたないため、長時間の使用の後においても性能劣化が少なく信頼性という点において優れるものである。そして、この永久磁石を利用した継手装置においては、上記永久磁石の磁気吸引力による駆動側部材と非駆動側部材との一体連結の保持状態を解除するに際しては、保持解除用の励磁コイルを備え、該励磁コイルに通電してその磁力により上記永久磁石の保持力を減少させるようになっている。
【０００４】
また、かかる永久磁石を利用した継手装置をエンジンの可変バルブタイミング装置に適用することも考えられるが、この場合には、上記駆動側部材と非駆動側部材との回転位相変更時の駆動手段として一般に電磁ブレーキが適用され、該電磁ブレーキによって駆動側部材に制動力をかけるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記永久磁石による駆動側部材と非駆動側部材との一体連結の保持力は、これら両部材の対向部位にそれぞれ形成され所定のギャップをもって対向する凸極を通してこれら両部材のいずれか一方側に配置した上記永久磁石により生成される磁束が他方側の部材へ流入し各凸極同士が対向した回転位置においてここを通過する磁束の密度が高くなることで得られるものである。従って、保持状態の解除時において上記保持力を減少させるには、上記凸極を介して上記駆動側部材と非駆動側部材の間に跨がって流れる永久磁石の磁束密度を下げることが必要となる。
【０００６】
この場合、この永久磁石の磁束密度を下げる方法のひとつとして、励磁コイルの磁束と永久磁石の磁束とが共に通る部位における励磁コイルの磁束方向を上記永久磁石の磁束方向と逆方向に設定し、該励磁コイルの磁束を永久磁石の磁束を打ち消す方向に作用させて上記両部材間を通る永久磁石の磁束密度を下げる方法が考えられる。
【０００７】
ところが、このように励磁コイルを、永久磁石の磁束密度を下げる方向に作用させる場合、以下に述べるような理由により、上記励磁コイルに極めて大きな起磁力（アンペアターン：ＡＴ）が要求され、その結果、励磁コイルの巻数が多くなり装置のコンパクト化が阻害され、また大電流の通電により消費電力が多くなるとかスイッチあるいは電線等の大容量化が必要になり、延いてはコストアップを招来する等の問題があった。
【０００８】
即ち、永久磁石は、所定の保持力を確保する必要上、元々強力な磁力をもつものが採用されているため、この永久磁石の磁力に打ち勝ってその磁束を打ち消すためには励磁コイルに非常に大きな起磁力が必要となるものである（図１３の曲線Ｌ1を参照）。
【０００９】
また、励磁コイルの磁力はその磁束経路における透磁率の大きさに左右され、磁束経路中に透磁率が極めて低いエアギャップが存在する場合にはこのエアギャップ部分において磁力が減衰されるので、所要の磁力を得るためにはこの減衰分を考慮してさらに高い電流を励磁コイルに流す必要がある。従って、継手装置の設計に際しては、励磁コイルの磁束経路中におけるエアギャップの数をできるだけ少なくするように構造上において十分に配慮することが必要となる。
【００１０】
そこで本願発明は、永久磁石による保持状態を解除させるに必要な励磁コイルの起磁力を可及的に小さくすることで装置のコンパクト化あるいはコストダウンを図り得るようにした継手装置及びかかる継手装置を使用した可変バルブタイミング装置を提案することを目的としてなされたものである。
【００１１】
【本願発明の技術的背景】
本願発明者らは、永久磁石による保持力を低減させるための励磁コイルの必要起磁力をより小さく抑えるための手段を検討する過程において、「磁気飽和」という現象に着目した。
【００１２】
即ち、磁界内に鉄心等の強磁性体を入れた場合、図１２に曲線Ｌで示すように、鉄心内の磁束密度が磁界が強くなるに従って増大変化するが、磁界がある強さに達すると、磁界の増大変化に拘わらず磁束密度がほとんど変化しない状態となる。このように、磁界の増大変化に拘わらず磁束密度がほとんど変化しない状態を「磁気飽和」という。この「磁気飽和」領域においては、飽和磁束密度以上の磁束は存在できず鉄心から迫り出される。
【００１３】
だとすれば、永久磁石の磁束が流入している部分に対して励磁コイルによって磁束をかけてその部分の磁束密度を飽和させると、該励磁コイルの磁束によって次第に上記永久磁石の磁束が磁束経路から迫り出されることになる。従って、例えば、非駆動側部材に永久磁石を配置し、駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がって流れる永久磁石の磁束によってこれらを一体回転可能に保持する構成の場合、励磁コイルの磁束によって飽和磁束密度状態となり、上記永久磁石の磁束が上記駆動側部材側から迫り出され、これら両者間に跨がって流れる上記永久磁石の磁束密度が低減されることで、該永久磁石による保持作用が容易に解除されることになる。
【００１４】
この場合、上記励磁コイルは、上記駆動側部材における磁束経路中の磁束密度を飽和させるに足りる磁束が生成できればよく、例えば従来のように永久磁石の磁束を打ち消すような磁束を生成する必要がある場合に比して、より小さな起磁力で良いことになる。さらに、この場合において、上記永久磁石の磁束密度を飽和磁束密度の近くに設定しておけば、この上にさらに励磁コイルにより磁束がかけられると、直ぐに飽和磁束密度に達し、永久磁石の磁束密度が磁束経路から迅速に迫り出されることになる。
【００１５】
これらの結果、図１３に曲線Ｌ2で示すように、上記励磁コイルの起磁力が小さい段階で上記永久磁石の保持力が急速に低下し、直線Ｌ3で示す保持解除の目標保持力を下回り、保持状態が解除されることになる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
以上の如き知見に基づき、本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【００１７】
本願の第１の発明では、同軸状に配置された駆動側部材と非駆動側部材とを磁力による保持力で一体回転可能に接続する回転伝動部材の継手装置であって、
上記駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がる磁束を生成して上記保持力を発生させるための永久磁石を上記駆動側部材と非駆動側部材との少なくともいずれか一方側に設けるとともに、上記永久磁石の磁力による上記保持力を減少させて上記駆動側部材と非駆動側部材との接続状態を解除させるための励磁コイルを、該駆動側部材と非駆動側部材のいずれか他方側を挟んで上記永久磁石に対向する位置に固定配置し、上記励磁コイルに対して、上記永久磁石と上記励磁コイルとに挟まれた上記他方側の部材における該永久磁石と励磁コイルが対向する部位での該励磁コイルにより生成される磁束方向が上記永久磁石の磁束と同方向となるように通電することを特徴としている。
【００１８】
本願の第２の発明では、上記第１の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記永久磁石の磁力を、上記他方側の部材における上記永久磁石の磁束密度が飽和密度近くになるように設定したことを特徴としている。
【００１９】
本願の第３の発明では、上記第２の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記他方側の部材を鉄系材料で構成するとともに、その磁束方向における断面積を小さく設定したことを特徴としている。
【００２０】
本願の第４の発明では、上記第３の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記他方側の部材を軟鉄としたことを特徴としている。
【００２１】
本願の第５の発明では、上記第１の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記駆動側部材と非駆動側部材のうち径方向外側に位置する部材に上記永久磁石を、径方向内側に位置する部材よりもさらに径方向内側に上記励磁コイルを、それぞれ配置したことを特徴としている。
【００２２】
本願の第６の発明では、上記第１の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記他方側の部材における上記永久磁石の磁束と上記励磁コイルの磁束とが共に通る部位と上記永久磁石との中間にエアギャップを形成したことを特徴としている。
【００２３】
本願の第７の発明では、上記第６の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記エアギャップの上記永久磁石軸方向における幅寸法を、該永久磁石の軸方向寸法よりも小さく設定したことを特徴としている。
【００２４】
本願の第８の発明では、上記第６又は第７の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記エアギャップ内に、非磁性物質を充填したことを特徴としている。
【００２５】
本願の第９の発明では、上記第１の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記永久磁石が備えられた上記一方側の部材が接する回転部材の該永久磁石に近い表面層を非磁性層とするとともに内部層を磁性層としたことを特徴としている。
【００２６】
本願の第１０の発明では、上記第６又は第７の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記他方側の部材における上記永久磁石と対向する部位に補助永久磁石を備えるとともに、該補助永久磁石の着磁方向を上記永久磁石の着磁方向と同方向としたことを特徴としている。
【００２７】
本願の第１１の発明では、上記第１の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記他方側の部材と上記励磁コイルとのエアギャップ部分に、鉄粉又は鉄系材料でなるスベリ軸受を配置したことを特徴としている。
【００２８】
本願の第１２の発明では、上記第５の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記他方側の部材に、該部材よりもさらに小径の内径寸法をもつ電磁ブレーキ用のディスク部を設けたことを特徴としている。
【００２９】
本願の第１３の発明では、同軸状に配置された駆動側部材と非駆動側部材とを磁力による保持力で一体回転可能に接続する回転伝動部材の継手装置において、上記駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がる磁束を生成して上記保持力を発生させるための永久磁石を上記駆動側部材と非駆動側部材との少なくともいずれか一方側に設けるとともに、上記永久磁石の磁力による上記保持力を減少させて上記駆動側部材と非駆動側部材との接続状態を解除させるための励磁コイルを、該駆動側部材と非駆動側部材のいずれか他方側を挟んで上記永久磁石に対向する位置に固定配置し、さらに上記他方側の部材に該部材よりもさらに小径の内径寸法をもつ電磁ブレーキ用のディスク部を設けたことを特徴としている。
【００３０】
本願の第１４の発明にかかる可変バルブタイミング装置では、同軸状に配置された駆動側部材と非駆動側部材のうち、該駆動側部材をクランク軸により駆動されるプーリーに、上記非駆動側部材をカムシャフトに、それぞれ接続する一方、上記駆動側部材と非駆動側部材のうちの少なくともいずれが一方側に該駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がる磁束を生成してこれらを一体回転可能とする上記保持力を発生させるための永久磁石を設けるとともに、上記永久磁石の磁力による上記保持力を減少させて上記駆動側部材と非駆動側部材との接続状態を解除させるための励磁コイルを、該駆動側部材と非駆動側部材のいずれか他方側を挟んで上記永久磁石に対向する位置に固定配置し、上記励磁コイルに対して、上記永久磁石と上記励磁コイルとに挟まれた上記他方側の部材における該永久磁石と励磁コイルが対向する部位での該励磁コイルにより生成される磁束方向が上記永久磁石の磁束と同方向となるように通電し、さらに、上記駆動側部材に対してこれを加速及び減速させる方向に駆動力を付与する駆動手段を備えたことを特徴としている。
【００３１】
本願の第１５の発明にかかる可変バルブタイミング装置では、同軸状に配置された駆動側部材と非駆動側部材のうち、該駆動側部材をクランク軸により駆動されるプーリーに、上記非駆動側部材をカムシャフトに、それぞれ接続する一方、上記駆動側部材と非駆動側部材のうちの少なくともいずれが一方側に該駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がる磁束を生成してこれらを一体回転可能とする上記保持力を発生させるための永久磁石を設けるとともに、上記永久磁石の磁力による上記保持力を減少させて上記駆動側部材と非駆動側部材との接続状態を解除させるための励磁コイルを、該駆動側部材と非駆動側部材のいずれか他方側を挟んで上記永久磁石に対向する位置に固定配置し、さらに、上記駆動側部材に対してこれを加速及び減速させる方向に駆動力を付与する駆動手段を備えたことを特徴としている。
【００３２】
【発明の効果】
本願発明ではかかる構成とすることにより次のような効果が得られる。
【００３３】
（イ） 本願の第１の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、同軸状に配置された駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がる磁束を生成して上記保持力を発生させるための永久磁石を上記駆動側部材と非駆動側部材との少なくともいずれか一方側に設けるとともに、上記永久磁石の磁力による上記保持力を減少させて上記駆動側部材と非駆動側部材との接続状態を解除させるための励磁コイルを、該駆動側部材と非駆動側部材のいずれか他方側を挟んで上記永久磁石に対向する位置に固定配置し、上記励磁コイルに対して、上記永久磁石と上記励磁コイルとに挟まれた上記他方側の部材における該永久磁石と励磁コイルが対向する部位での該励磁コイルにより生成される磁束方向が上記永久磁石の磁束と同方向となるように通電するようにしているので、上記他方側の部材においては、上記永久磁石の磁束に加えて、上記励磁コイルの磁束が流入し、その部分の磁束密度が飽和磁束密度に達することで上記永久磁石の磁束は上記励磁コイルの磁束によって次第に該永久磁石側に迫り出され、該永久磁石が備えられた上記一方側の部材からこれが備えられていない上記他方側の部材に流入する上記永久磁石の磁束が低減され、該永久磁石の磁束による上記駆動側部材と非駆動側部材との間の保持力が低下し、結果的に、これらの保持状態が解除されることになる。
【００３４】
この場合、上記励磁コイルの磁束によって上記永久磁石の磁束を上記他方側の部材から迫り出して該永久磁石による磁束を低下させるものであるため、例えば従来のように永久磁石の磁束方向と逆方向に励磁コイルの磁束を生成させて該永久磁石の磁束を打ち消す場合に比して、該励磁コイルの必要起磁力が小さくて良いことになる。また、上記励磁コイルが上記他方側の部材を挟んで上記永久磁石と反対側に配置されていることから、該励磁コイルから上記他方側の部材に至る磁束経路中においては該励磁コイルと上記他方側の部材との間にエアギャップが一つだけ存在する状態であり、該励磁コイルの磁束が上記エアギャップにより減衰される度合いが少なく、それだけ上記励磁コイルの必要起磁力を低く抑えることができる。
【００３５】
このように保持解除のための励磁コイルの起磁力を低く抑えることができる結果、該励磁コイルにおけるコイルの巻数を少なくしてそのコンパクト化が図れるとともに、該励磁コイルに通電する電流値を低く設定できることでスイッチあるいは電線等の電気部品の小容量化が促進されそれだけコストダウンが図れる、等の効果が奏せられるものである。
【００３６】
（ロ） 本願の第２の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、上記第１の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記永久磁石の磁力を、上記他方側の部材における上記永久磁石の磁束密度が飽和密度近くになるように設定しているので、上記励磁コイルの励磁により生成される磁束により即座に磁束密度が飽和状態に達して上記永久磁石の磁束が迫り出されることとなり、上記励磁コイルによる保持解除の応答性が高められる。
【００３７】
（ハ） 本願の第３の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、上記第２の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記他方側の部材を鉄系材料で構成するとともに、その磁束方向における断面積を小さく設定しているので、該鉄系材料はより弱い磁界のもとで飽和磁束密度に達するという性状を有していること、及び磁束密度は磁束方向における断面積が小さい程高くなることからして、上記励磁コイルの磁束による上記永久磁石の磁束の迫り出し、即ち、永久磁石の保持力の低下が、上記励磁コイルの起磁力がより低い段階で達成されることになり、それだけ上記（イ）に記載の効果がさらに顕著となるものである。
【００３８】
（ニ） 本願の第４の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、上記第３の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記他方側の部材を、鉄系材料のうちでも、その磁束密度が飽和状態に達する磁界の強さが最も低い部類に属する軟鉄としているので、上記（ハ）に記載の効果がさらに顕著となるものである。
【００３９】
（ホ） 本願の第５の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、上記第１の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記駆動側部材と非駆動側部材のうち径方向外側に位置する部材に上記永久磁石を、径方向内側に位置する部材よりもさらに径方向内側に上記励磁コイルを、それぞれ配置しているので、該励磁コイルのコイル径は、例えばこれを径方向外側に位置する部材よりもさらにその径方向外側に配置する場合に比して、可及的に小さくなる。この結果、例えば励磁コイルのコイル長さを同じとした場合には、励磁コイルの径が小さくなる分だけコイル巻数を増やすことができ、それだけ同じ起磁力を得るに必要な励磁電流を低くすることができることになる。
【００４０】
また、保持力を発生する上記駆動側部材と非駆動側部材との間のエアギャップの径（即ち、保持力を規定するモーメントアームの長さ）が、例えば励磁コイルを径方向外側に位置する部材よりもさらにその径方向外側に配置する場合に比して、大きくなり、この結果、永久磁石の必要保持力を同じとした場合には上記モーメントアームが大きくなる分だけ上記エアギャップ部分の凸極における磁気吸引力小さく設定することができる。従って、この磁気吸引力が小さい分だけ、これを低減させるための上記励磁コイルの必要起磁力を小さく抑えることができるものである。
【００４１】
（ヘ） 本願の第６の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、上記第１の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記他方側の部材における上記永久磁石の磁束と上記励磁コイルの磁束とが共に通る部位と上記永久磁石との中間にエアギャップを形成しているので、上記永久磁石からの磁束は上記エアギャップの透磁率が極めて低いことから該エアギャップを通ってショートサーキットすることなく上記他方側の部材へ容易に流入することとなり、該他方側の部材における上記永久磁石の磁束密度が確保され、また励磁コイル側の磁束も上記エアギャップの存在により上記永久磁石側に流入することなく上記他方側の部材へスムーズに流入し該他方側の部材における励磁コイルの磁束密度が良好に維持される。従って、上記励磁コイルを励磁しての保持解除時には、上記他方側の部材での磁束密度の飽和が容易且つ確実となり、結果的に励磁コイルのより小さな起磁力での保持解除が確保されることになる。
【００４２】
（ト） 本願の第７の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、上記第６の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記エアギャップの上記永久磁石軸方向における幅寸法を、該永久磁石の軸方向寸法よりも小さく設定しているので、上記エアギャップの幅寸法が小さい分だけ該エアギャップ部分の透磁率が増大する。この結果、保持解除時において上記他方側の部材に流入していた上記永久磁石の磁束が該部材から永久磁石側に迫り出される場合、上記エアギャップの幅寸法が大きい場合に比して、上記磁束が上記エアギャップ部分に流入すること、即ち、上記他方側の部材からの迫り出しが容易となり、それだけ保持解除時における上記励磁コイルの起磁力を低く抑えることが可能となるものである。
【００４３】
（チ） 本願の第８の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、上記第６又は第７の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記エアギャップ内に、非磁性物質を充填しているので、上記非磁性物質により上記エアギャップ内に磁性体が付着して該エアギャップ部分の透磁率が大きくなり過ぎること（即ち、エアギャップ部分の磁気抵抗が小さくなり過ぎること）が防止される。従って、上記励磁コイルの磁束の上記エアギャップ側への流入が可及的に阻止され、上記他方側の部材における磁束密度の減少が抑制される（換言すれば、上記励磁コイルの磁束が上記他方側の部材における磁束飽和に有効に利用される）。この結果、上記エアギャップ側への磁束流入が無い分だけ上記励磁コイルの必要起磁力を小さく抑えることができるものである。
【００４４】
（リ） 本願の第９の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、上記第１の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記永久磁石が備えられた上記一方側の部材が接する回転部材の該永久磁石に近い表面層を非磁性層とするとともに内部層を磁性層としているので、例えば上記回転部材の全体を非磁性層とする場合に比して、保持解除時に上記他方側の部材から迫り出された上記永久磁石の磁束が上記回転部材側に流入すること、即ち、該磁束の他方側の部材からの迫り出しが容易となり、それだけ上記励磁コイルの起磁力を小さく抑えることが可能となるものである。
【００４５】
（ヌ） 本願の第１０の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、上記第６又は第７の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記駆動側部材と非駆動側部材のうちの他方側における上記永久磁石と対向する部位に補助永久磁石を備えるとともに、該補助永久磁石の着磁方向を上記永久磁石の着磁方向と同方向としているので、上記励磁コイルの励磁による保持解除時には上記永久磁石の磁束の一部は上記他方側の部材に流入するが、この他方側の部材に流入する一部の磁束は上記補助永久磁石の磁束によってさらに上記一方側の部材側へ確実に迫り出されて上記エアギャップ部分に封じ込められることになり、それだけ上記励磁コイルの起磁力を小さく抑えることが可能となるものである。
【００４６】
（ル） 本願の第１１の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、上記第１の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記他方側の部材と上記励磁コイルとのエアギャップ部分に、鉄粉又は鉄系材料でなるスベリ軸受を配置しているので、該エアギャップ部分の透磁率が大きくなって磁気抵抗が低下することで、該エアギャップ部分を通って上記他方側の部材に流入する上記励磁コイルの磁束の減衰が可及的に抑制され、それだけ該励磁コイルの起磁力を小さく抑えることが可能となるものである。
【００４７】
（ヲ） 本願の第１２の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、上記第５の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記駆動側部材と非駆動側部材のうちの他方側に、該部材よりもさらに小径の内径寸法をもつ電磁ブレーキ用のディスク部を設けているので、例えば上記ディスク部の外形寸法が所定値に抑えられている場合には、その内径が小さくなった分だけ該ディスク部の面積を大きくとることが可能となり、それだけ上記ディスク部の寿命を高めることができその耐久性が向上する。
【００４８】
また、上記ディスク部を上記他方側の部材寄りに設けることで、上記一方側の部材と他方側の部材との間における保持力発生用のギャップ面の径寸法を上記ディスク部に制約されることなく大きくとることが可能である。従って、必要保持力を同じとすれば、ギャップ面の径が大きい分だけ（即ち、モーメントアームの長さが長くなった分だけ）上記永久磁石の磁力を小さく設定することができる。この結果、保持解除時において上記永久磁石の磁束を迫り出すための上記励磁コイルの起磁力を低く設定することが可能となるものである。
【００４９】
（ワ） 本願の第１３の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、同軸状に配置された駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がる磁束を生成して上記保持力を発生させるための永久磁石を上記一方側の部材に設けるとともに、上記永久磁石の磁力による上記保持力を減少させて上記駆動側部材と非駆動側部材との接続状態を解除させるための励磁コイルを、上記他方側の部材を挟んで上記永久磁石に対向する位置に固定配置し、さらに上記他方側の部材に該部材よりもさらに小径の内径寸法をもつ電磁ブレーキ用のディスク部を設けているので、例えば上記ディスク部の外形寸法が所定値に抑えられている場合には、その内径が小さくなった分だけ該ディスク部の面積を大きくとることが可能となり、それだけ上記ディスク部の寿命を高めることができその耐久性が向上する。
【００５０】
また、上記ディスク部を上記他方側の部材寄りに設けることで、上記一方側の部材と他方側の部材との間における保持力発生用のギャップ面の径寸法を上記ディスク部に制約されることなく大きくとることが可能である。従って、必要保持力を同じとすれば、ギャップ面の径が大きい分だけ（即ち、モーメントアームの長さが長くなった分だけ）上記永久磁石の磁力を小さく設定することができる。この結果、上記励磁コイルを励磁して上記永久磁石の磁束を迫り出す場合においても、また上記永久磁石の磁束を励磁コイルの磁束により打ち消す場合においても、上記永久磁石の磁力が小さい分だけ上記励磁コイルの起磁力を低く設定することが可能となるものである。
【００５１】
（カ） 本願の第１４の発明にかかる回転伝動部材の継手装置は、同軸状に配置された駆動側部材と非駆動側部材のうち、該駆動側部材をクランク軸により駆動されるプーリーに、上記非駆動側部材をカムシャフトに、それぞれ接続する一方、上記駆動側部材と非駆動側部材のうちの少なくともいずれが一方側に該駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がる磁束を生成してこれらを一体回転可能とする上記保持力を発生させるための永久磁石を設けるとともに、上記永久磁石の磁力による上記保持力を減少させて上記駆動側部材と非駆動側部材との接続状態を解除させるための励磁コイルを、該駆動側部材と非駆動側部材のいずれか他方側を挟んで上記永久磁石に対向する位置に固定配置し、上記励磁コイルに対して、上記永久磁石と上記励磁コイルとに挟まれた上記駆動側部材と非駆動側部材のうちのいずれか他方側における該永久磁石と励磁コイルが対向する部位での該励磁コイルにより生成される磁束方向が上記永久磁石の磁束と同方向となるように通電し、さらに、上記駆動側部材に対してこれを加速及び減速させる方向に駆動力を付与する駆動手段を備えて構成されているので、上記励磁コイルを励磁して上記永久磁石による上記駆動側部材と非駆動側部材との保持状態を解除する場合、上記他方側の部材における磁束飽和による上記永久磁石の磁力の迫り出しにより上記励磁コイルの低い起磁力で且つ迅速に保持解除を行うことができるとともに、保持解除の後、上記駆動手段により上記駆動側部材を加速あるいは減速させることで上記プーリーとカムシャフトとの回転位相を変更してバルブタイミングを変更することができる。従って、本発明の可変バルブタイミング装置によれば、保持解除時の通電量が少なく且つ応答性の良好なバルブタイミングの変更が可能となるものである。
【００５２】
（ヨ） 本願の第１５の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、同軸状に配置された駆動側部材と非駆動側部材のうち、該駆動側部材をクランク軸により駆動されるプーリーに、上記非駆動側部材をカムシャフトに、それぞれ接続する一方、上記駆動側部材と非駆動側部材のうちの少なくともいずれが一方側に該駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がる磁束を生成してこれらを一体回転可能とする上記保持力を発生させるための永久磁石を設けるとともに、上記永久磁石の磁力による上記保持力を減少させて上記駆動側部材と非駆動側部材との接続状態を解除させるための励磁コイルを、該駆動側部材と非駆動側部材のいずれか他方側を挟んで上記永久磁石に対向する位置に固定配置し、さらに、上記駆動側部材に対してこれを加速及び減速させる方向に駆動力を付与する駆動手段を備えているので、上記励磁コイルを励磁して上記永久磁石による上記駆動側部材と非駆動側部材との保持状態を解除する場合、上記他方側の部材における磁束飽和による永久磁石の磁束の迫り出し、あるいは該永久磁石の磁束の打ち消しによって保持解除を行うことができるとともに、保持解除の後、上記駆動手段により上記駆動側部材を加速あるいは減速させることで上記プーリーとカムシャフトとの回転位相を変更してバルブタイミングを変更することができる。従って、本発明の可変バルブタイミング装置によれば、応答性の良好なバルブタイミングの変更が可能となるものである。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００５４】
Ａ：第１の実施形態
図１には、エンジンのカム軸１とクランク軸（図示省略）により回転駆動されるプーリー２とを回転角位相可変に連結する継手装置Ｚ1を可変バルブタイミング装置に組み込んだ状態を示している。以下、この継手装置Ｚ1を中心にその構成等を説明する。
【００５５】
Ａ：継手装置Ｚ1の構成
継手装置Ｚ1は、カム軸１と該カム軸１の端部外周に相対回転可能に支承されたプーリー２とを回転角位相可変に連結するものであって、その具体的構造は以下の通りである。
【００５６】
上記カム軸１の先端側には、その外周にヘリカルスプライン３ａを刻設した中空長軸状の中間軸３と、該中間軸３の先端部に外嵌された鍔つき中空軸状の第１コア４とが、締結ボルト２５により上記カム軸１と同軸上に締結固定されており、これら中間軸３と第１コア４は上記カム軸１と一体回転される。尚、上記第１コア４は、軸受７１によりケーシング１１側に回転自在に支承されている。
【００５７】
上記中間軸３の径方向外側位置には、ディスク部５ｂを備えるとともにその内周面に平行スプライン５ａを刻設した第２コア５が上記中間軸３と同軸上に配置されている。そして、この第２コア５の内周と上記中間軸３の外周との間には、該第２コア５側の平行スプライン５ａと該中間軸３側のヘリカルスプライン３ａとに同時に噛合するアドバンシングプレート６が配置されている。また、このアドバンシングプレート６は、爪部材２０を介して上記プーリー２に連結されている。さらに、上記プーリー２と第２コア５との間には、渦巻きバネで構成されるリターンスプリング７が設けられている。
【００５８】
一方、上記第１コア４の外周側には、図１及び図２に示すように、ドーナツ状形態をもつ永久磁石８と、該永久磁石８をその厚さ方向に挟んだ状態で配置されたドーナツ状形態をもつ左右一対のヨーク９，９とが軸方向に挟着状態で取り付けられている。この場合、上記ヨーク９は、上記永久磁石８よりも大径とされるとともに、その外周面にはその軸方向に延びる凸条で構成される凸極９ｃ，９ｃ，・・が形成されている。また、このヨーク９の一側には、円形の凹部９ａが形成されている。この凹部９ｃは、上記永久磁石８をその軸方向から嵌合させて該永久磁石８の径方向及び軸方向の位置決め固定を行うものであり、その深さは上記永久磁石８の厚さ寸法の略１／３程度とされている。従って、この一対のヨーク９，９と上記永久磁石８との組付状態においては、図１に示すように、該各ヨーク９，９の一側外周部に形成された環状の環状隆起部９ｂ，９ｂが所定間隔をもって対向し、これらの間に環状の第３エアギャップ２３を形成することになる。尚、上記永久磁石８とヨーク９，９とは、上記第１コア４を介して上記カム軸１に連結されてこれと一体回転する構造となっており、これら各部材によってインナーロータ１０が構成される。また、上記ヨーク９，９は、特許請求の範囲中の「非駆動側部材」に該当する。
【００５９】
上記インナーロータ１０の径方向外側には、上記第２コア５の一端部に同軸状に取り付けられたアウタロータ１１が位置している。このアウタロータ１１は、特許請求の範囲中の「駆動側部材」に該当するものであって、例えば軟鉄等の鉄系の強磁性材で構成されている。そして、このアウタロータ１１の内周面における上記インナーロータ１０側の各ヨーク９，９の外周面に対向する部位には、その軸方向に延びる凸条で構成される凸極１１ａ，１１ａ，・・が形成されており、これら各凸極１１ａ，１１ａｃ，・・は上記ヨーク９側の凸極９ｃ，９ｃ，・・と所定の第１エアギャップ２１をもって径方向に近接対向する。さらに、上記アウタロータ１１の内周面における上記永久磁石８に対応する部位には、上記インナーロータ１０側の上記第３エアギャップ２３と同様の幅寸法をもつ環状の周溝１１ｂが形成されており、この周溝１１ｂの形成により上記アウタロータ１１は該周溝１１ｂに対応する部位はその断面積が他の部位に比して小さくなっている（以下、この部位を「小断面部１７」という）。
【００６０】
一方、上記アウタロータ１１の径方向外側には、励磁コイル１２が、ケーシング３０側に固定され且つその内部に環状空間を形成した一対のヨーク１３，１４の該環状空間内に収容された状態で配置されている。この各ヨーク１３，１４の上記アウタロータ１１の上記周溝１１ｂ形成部位の背面側に近接対向する側の端部１３ａ，１４ａは、上記永久磁石８と対応する部位において相互に離間し、これらの間に第４エアギャップ２４を形成している。さらに、上記励磁コイル１２の径方向外側には、ブレーキコイル１５が配置され、該ブレーキコイル１５の磁力によりシュー部材１６を上記第２コア５のディスク部５ｂに押圧付勢することで該第２コア５に所定の制動力をかけるようになっている。
【００６１】
Ｂ：継手装置Ｚ1の作動等
上記継手装置Ｚ1の作動等を説明すると次の通りである。
この継手装置Ｚ1は、上記カム軸１とエンジンのクランクシャフト（図示省略）によりタイミングベルト（図示省略）を介して回転駆動されるプーリー２とを、その回転位相を保持した状態で一体的連結して回転させる「位相保持」と、上記カム軸１とプーリー２との位相保持状態を解除してこれら両者の位相変更を可能とする「位相解除」とをエンジン回転数の運転状態に応じて選択できるものであって、上記「位相保持」はこれを上記永久磁石８の磁力により行い、上記「位相解除」はこれを上記励磁コイル１２の磁力により上記永久磁石８の磁力を調整することで行うようになっている。また、「位相変更」は、「位相解除」の状態において上記ブレーキコイル１５による制動力と上記リターンスプリング７の復元力を駆動力として上記アドバンシングプレート６の軸方向変位により行われる。以下、これら各作動についてそれぞれ具体的に説明する。
【００６２】
位相保持
「位相保持」は、上記励磁コイル１２を非励磁とした状態において上記永久磁石８の磁力により行われる。即ち、図３に実磁束線で示すように、上記励磁コイル１２を非励磁とした状態においては、上記永久磁石６により生成される磁束Ｆ1は、該永久磁石８から一方のヨーク９及び第１エアギャップ２１を経て上記アウタロータ１１に流入し、該アウタロータ１１の小断面部１７部分を通って再び上記第１エアギャップ２１及び他方のヨーク９を経て永久磁石８に帰還する経路をとる。この磁束Ｆ1が上記各ヨーク９，９と上記アウタロータ１１とに跨がって流れる場合、上記各ヨーク９側の凸極９ｃとアウタロータ１１側の凸極１１ａとが径方向において対向した時、これらの間を流れる磁束の密度が最大となり、その磁力により上記ヨーク９，９（即ち、これに連結された上記カム軸１）とアウタロータ１１（即ち、これに連結されたプーリー２）とはその時点の回転位相を保持したまま相対回転が規制され、これら両者は一体回転可能とされる。
【００６３】
この「位相保持」状態での動力伝達経路は次の通りである。即ち、上記インナーロータ１０側の各ヨーク９，９と上記アウタロータ１１とが「位相保持」により一体化されることで上記第２コア５と中間軸３（即ち、カム軸１）とが一体化され、上記アドバンシングプレート６はロック状態となる。従って、上記プーリー２の回転力は、該プーリー２から爪部材２０、アドバンシングプレート９、中間軸３を順次経て上記カム軸１に伝達される。
【００６４】
位相解除
「位相解除」は、上記励磁コイル１２の磁力により行われる。即ち、図３に実磁束線で示すように、上記励磁コイル１２が励磁されると、上記各ヨーク１３，１４内を通り且つ上記第４エアギャップ２４部分においてはこれを迂回して上記第２エアギャップ２２を介して上記アウタロータ１１の小断面部１７側に流入する磁束Ｆ2が生成される。この場合、上記励磁コイル１２の磁束Ｆ2と上記永久磁石８側の磁束Ｆ1の磁束方向が上記ヨーク８の小断面部１７部分において同方向となるように設定されているので、該小断面部１７部分においては磁束が飽和し、上記永久磁石８側の磁束Ｆ1は上記励磁コイル１２側の磁束Ｆ2によって該永久磁石８側に迫り出され、同図に破磁束線で示す磁束Ｆ1のように、上記アウタロータ１１側へは流入せずに上記各ヨーク９，９側のみにおいて循環する経路をとることになる。この結果、上記ヨーク９側の凸極９ｃと上記アウタロータ１１側の凸極１１ａとの間を流れる磁束密度が可及的に小さくなって位相を保持することができず、結果的に上記インナーロータ１０とアウタロータ１１との相対回転（即ち、上記カム軸１とプーリー２との相対回転）が許容される状態となり、位相保持状態が解除されることになる。
【００６５】
ところで、このような永久磁石８の磁力による回転位相の保持と励磁コイル１２による回転位相の保持解除とを行う構成のものにおいては、保持解除時において上記励磁コイル１２の起磁力をいかに低く抑えられるかが課題であることは既述の通りである。この実施形態のものにおいては、上記励磁コイル１２の起磁力を低く抑えるために以下のような特有の構成を採用している。
【００６６】
第１の特有な構成は、保持解除時に上記アウタロータ１１における上記永久磁石８の磁束Ｆ1を低減させるに際して、上記アウタロータ１１部分における上記永久磁石８の磁束Ｆ1と上記励磁コイル１２の磁束Ｆ2の磁束方向を同方向とし、「磁束飽和」を利用して上記永久磁石８の磁束を上記アウタロータ１１からインナーロータ１０側に迫り出すようにした点である。このような「磁束飽和」を利用することで、例えば永久磁石８の磁束を励磁コイル１２の磁束で打ち消す手法の場合に比して、該励磁コイル１２の起磁力を低く抑えることができるものである。
【００６７】
第２の特有な構成は、上記励磁コイル１２を、アウタロータ１１を挟んで上記インナーロータ１０の永久磁石８に対向する位置に固定配置した点である。かかる構成により、上記励磁コイル１２から上記アウタロータ１１に至る磁束経路中においては該励磁コイル１２とアウタロータ１１との間には一つの第２エアギャップ２２のみが存在することとなり、かかるエアギャップの数が少ない分だけ
上記励磁コイル１２の磁束の減衰が抑制され、それだけ上記励磁コイル１２の必要起磁力が低く抑えられるものである。
【００６８】
第３の特有の構成は、上記永久磁石８の磁力を、上記アウタロータ１１における上記永久磁石８の磁束密度が飽和密度近くになるように設定した点である。かかる構成により、上記励磁コイル１２の励磁により生成される磁束により上記アウタロータ１１における磁束密度が即座に飽和状態に達し、上記永久磁石８の磁束がアウタロータ１１から迫り出されることとなり、結果的に、上記励磁コイル１２による保持解除の応答性が高められるものである。
【００６９】
第４の特有の構成は、上記アウタロータ１１における磁束経路中に小断面部１７を設けた点である。かかる構成により、上記小断面部１７部分における磁束密度を飽和させるに必要な上記励磁コイル１２の起磁力がより一層小さくなるものである。
【００７０】
第５の特有な構成は、上記アウタロータ１１を、弱い磁界のもとで飽和磁束密度に達するという性状を有する鉄系材料、特に軟鉄で構成した点である。かかる構成により、上記アウタロータ１１における磁束密度を飽和させるに必要な上記励磁コイル１２の起磁力が低く抑えられることになる。
【００７１】
第６の特有な構成は、上記アウタロータ１１における上記永久磁石８の磁束と上記励磁コイル１２の磁束とが共に通る部位、具体的には上記小断面部１７部分と、上記永久磁石８との中間に、第３エアギャップ２３を形成した点である。かかる構成により、上記永久磁石８からの磁束は上記第３エアギャップ２３の透磁率が極めて低いことから該第３エアギャップ２３を通ってショートサーキットすることなく上記アウタロータ１１へ容易に流入することとなり、該アウタロータ１１における上記永久磁石８の磁束密度が確保される一方、励磁コイル１２側の磁束も上記第３エアギャップ２３の存在により上記永久磁石８側に流入することなく上記アウタロータ１１側へスムーズに流入し、これらにより上記アウタロータ１１における励磁コイル１２の磁束密度が良好に維持される。従って、上記励磁コイル１２を励磁しての保持解除時には、上記アウタロータ１１での磁束密度の飽和が容易且つ確実となり、結果的に励磁コイル１２のより小さな起磁力での保持解除が確保されることになる。
【００７２】
第７の特有の構成は、上記左右一対のヨーク９，９の側面にそれぞれ環状隆起部９ｂ，９ｂを形成し、該環状隆起部９ｂ，９ｂを上記第３エアギャップ２３を挟んだ状態で対向させることで該第３エアギャップ２３部分における軸方向の幅寸法を上記永久磁石８の厚さ寸法よりも所定量だけ小さくした点である。かかる構成により、上記第３エアギャップ２３の幅寸法が小さい分だけ該第３エアギャップ２３部分の透磁率が増大し、この結果、保持解除時において上記アウタロータ１１側に流入していた上記永久磁石８の磁束が該アウタロータ１１から永久磁石８側に迫り出される場合、上記第３エアギャップ２３の幅寸法が大きい場合に比して、上記磁束が上記第３エアギャップ２３部分に流入すること、即ち、上記アウタロータ１１側からの迫り出しが容易となり、それだけ保持解除時における上記励磁コイル１２の起磁力を低く抑えることが可能となるものである。
【００７３】
位相変更
「位相変更」は、上記ブレーキコイル１５による制動力と上記リターンスプリング７の復元力とを駆動力として上記アドバンシングプレート６により行われる。即ち、上記第２コア５に制動力がかけられると、該第２コア５が上記プーリー２に対して進角側あるいは遅角側に相対回転し、この第２コア５の回転を受けて上記アドバンシングプレート６が回転して軸方向へ移動する。このアドバンシングプレート６の軸方向への移動に伴い、該アドバンシングプレート６と上記中間軸３とにおけるヘリカルスプラインの捩れ角に応じてこれら両者の回転位相が進角側あるいは遅角側に変化し、結果的に上記カム軸１が上記プーリー２に対して進角方向あるいは遅角方向へ位相変更されることになる。
【００７４】
また、このブレーキコイル１５の制動力による位相変更に伴って上記プーリー２と第２コア５とが相対回転するが、この相対回転により上記リターンスプリング７が復元力を増大させる方向に巻上げられる。従って、「位相解除」の時点において上記ブレーキコイル１５が非作動である場合には、上記リターンスプリング７の復元力が上記プーリー２と第２コア５との間に作用し、上記アドバンシングプレート６が軸方向へ移動することで、上記カム軸１が上記プーリー２に対して遅角方向あるいは進角方向へ位相変更されることになる。
【００７５】
Ｂ：第２の実施形態
図６には、第２の実施形態にかかる継手装置Ｚ2の要部を示している。この継手装置Ｚ2は、上記第１の実施形態にかかる継手装置Ｚ1と同様の基本構成をもつものであって、該第１の実施形態のそれと異なる点は、上記一対のヨーク９，９の対向部位に形成された第３エアギャップ２３内に、非磁性物質でなる充填材２６を充填した点である。
【００７６】
かかる構成とすることで、上記充填材２６により上記第３エアギャップ２３内に磁性体が付着して該第３エアギャップ２３部分の透磁率が大きくなり過ぎること（即ち、第３エアギャップ２３部分の磁気抵抗が小さくなり過ぎること）が防止される。従って、上記励磁コイル１２の磁束の上記第３エアギャップ２３側への流入が可及的に阻止され、上記アウタロータ１１における磁束密度の減少が抑制される（換言すれば、上記励磁コイル１２の磁束が上記アウタロータ１１における磁束飽和に有効に利用される）。この結果、上記第３エアギャップ２３側への磁束流入が無い分だけ上記励磁コイル１２の必要起磁力を小さく抑えることができるものである。
【００７７】
Ｃ：第３の実施形態
図５には、第３の実施形態にかかる継手装置Ｚ3の要部を示している。この継手装置Ｚ3は、上記第１の実施形態にかかる継手装置Ｚ1と同様の基本構成をもつものであって、該第１の実施形態のそれと異なる点は、上記アウタロータ１１の上記周溝１１ｂ内に補助永久磁石１８を配置するとともに、該補助永久磁石１８の着磁方向を上記永久磁石８の着磁方向と同方向とした点と、上記アウタロータ１１の外周面と上記励磁コイル１２の各ヨーク１３，１４の内周面との間の第２エアギャップ２２部分に、鉄粉又は鉄系材料でなるスベリ軸受２８を配置した点である。かかる特有の構成により次のような効果が得られる。
【００７８】
先ず、上記アウタロータ１１の上記周溝１１ｂ内に補助永久磁石１８を配置するとともに、該補助永久磁石１８の着磁方向を上記永久磁石８の着磁方向と同方向とすることで、保持解除時において上記永久磁石８の磁束を確実に上記第３エアギャップ２３側に封じ込むことができる。即ち、上記励磁コイル１２の励磁による保持解除時には、上記永久磁石８の磁束Ｆ1の大部分は、上記励磁コイル１２の磁束により迫り出されて破磁束線Ｆ1で示すように上記第３エアギャップ２３を通って流れるが、その一部は上記アウタロータ１１側に流入する。この場合、上記補助永久磁石１８を設けることで、上記アウタロータ１１に流入する一部の磁束は該補助永久磁石１８の磁束Ｆ3によって該アウタロータ１１側への流入が阻止される。この結果、上記永久磁石８の磁束が上記第３エアギャップ２３側へ確実に封じ込められ、該永久磁石８による保持力が皆無に近い状態とされる。従って、保持解除用の上記励磁コイル１２の起磁力を小さく抑えることが可能となるものである。
【００７９】
一方、上記アウタロータ１１の外周面と上記励磁コイル１２の各ヨーク１３，１４の内周面との間の第２エアギャップ２２部分に、鉄粉又は鉄系材料でなるスベリ軸受２８を配置することで、上記励磁コイル１２の磁束の減衰が可及的に抑制される。即ち、上記第２エアギャップ２２部分に、鉄粉又は鉄系材料でなるスベリ軸受を配置することで、該第２エアギャップ２２部分の透磁率が大きくなってその部分の磁気抵抗が低下する。この結果、上記第２エアギャップ２２部分を通って上記アウタロータ１１に流入する上記励磁コイル１２の磁束の減衰が可及的に抑制され、それだけ該励磁コイル１２の起磁力を小さく抑えることが可能となるものである。
【００８０】
Ｄ：第４の実施形態
図６には、第４の実施形態にかかる継手装置Ｚ4の要部を示している。この継手装置Ｚ4は、上記第１の実施形態にかかる継手装置Ｚ1と同様の基本構成をもつものであって、該第１の実施形態のそれと異なる点は、上記第１コア４の外周面における上記インナーロータ１０の内周面と対向する部位に非磁性材でなるカラー部材２７を設けた点である。このようにカラー部材２７を配置することで、上記第１コア４の上記インナーロータ１０に対応する部位においては、その表面層が非磁性層とされ、また上記第１コア４そのものでなる内部層は磁性層とされる。この結果、例えば上記第１コア４の全体を非磁性層とする場合に比して、保持解除時に上記アウタロータ１１から迫り出された上記永久磁石８の磁束が上記第１コア４側に流入し易くなる。従って、上記永久磁石８の磁束のアウタロータ１１からの迫り出しが容易となり、それだけ上記励磁コイルの起磁力を小さく抑えることが可能となるものである。
【００８１】
Ｅ：第５の実施形態
図７及び図８には、第５の実施形態にかかる継手装置Ｚ5を示している。この継手装置Ｚ5は、カム軸３１の先端部に取り付けられた第１コア３２に、永久磁石３７とその外周面に複数の凸極（図示省略）を設けた左右一対のヨーク３８，３８を取り付けてこれら永久磁石３７とヨーク３８，３８とでインナーロータ３６を構成している。また、上記インナーロータ３６の外周側に、その内周面に複数の凸極を形成した筒状のアウタロータ３５を配置するとともに、該アウタロータ３５を中間部材３４を介して第２コア３３に連結している。尚、上記第２コア３３には、上記各実施形態の場合と同様に、図示しないプーリーがアドバンシングプレートを介して連結されるとともに、上記第２コア３３と上記プーリーの間にはリターンスプリング（図示省略）が配置されている。
【００８２】
さらに、上記アウタロータ３５の径方向外側には、ヨーク４０を備えた励磁コイル３９を配置している。そして、このように径方向に重合状態で配置された上記励磁コイル３９と上記インナーロータ３６の側方には、ブレーキコイル４１が配置されている。
【００８３】
このように、上記インナーロータ３６とアウタロータ３５と励磁コイル３９とを径方向に重合させて配置し、それらの側方に上記ブレーキコイル４１を配置することで、例えば上記第１の実施形態における継手装置Ｚ1のように上記励磁コイル１２の径方向外側にさらにブレーキコイル１５を重合状態で配置する場合に比して、該継手配置Ｚ5の径方向長さを短くできることになる。
【００８４】
尚、この継手装置Ｚ5における「位相保持」、「保持解除」及び「位相変更」については上記第１の実施形態にかかる継手装置Ｚ1の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００８５】
Ｆ：第６の実施形態
図９及び図１０には、第６の実施形態にかかる継手装置Ｚ6を示している。この継手装置Ｚ6は、上記第５の実施形態にかかる継手装置Ｚ5と同様に、該継手装置Ｚ6の径方向のコンパクト化を図るためにブレーキコイル５５を、径方向に重合配置される励磁コイル５３とアウタロータ５０の軸方向の側方に配置した構成をもつものであるが、永久磁石５１の配置構成等において上記第５の実施形態にかかる継手装置Ｚ5と異なる。
【００８６】
即ち、この継手装置Ｚ6は、カム軸４５にインナーロータ４７を連結するとともに、該インナーロータ４７の径方向外側に、永久磁石５１と該永久磁石５１の両側方に配置された一対のヨーク５２，５２とからなるアウタロータ５０を配置している。そして、このアウタロータ５０は、これをコア４８を介して図示しないプーリーに接続している。また、上記インナーロータ４７の径方向内側にヨーク５４を備えた励磁コイル５３を配置している。従って、この実施形態のものにおいては、上記アウタロータ５０側が駆動側、上記インナーロータ４７側が被駆動側となっている。
【００８７】
このように、径方向に重合配置されるインナーロータ４７とアウタロータ５０のうち、径方向外側に位置するアウタロータ５０に上記永久磁石５１を、径方向内側に位置する上記インナーロータ４７よりもさらに径方向内側に上記励磁コイル５３を、それぞれ配置すると、該励磁コイル５３のコイル径は、例えば該励磁コイル５３を上記各実施形態の如くアウタロータの径方向外側に配置する場合に比して、小さくなる。この結果、例えば励磁コイル５３のコイル長さを同じとした場合には、該励磁コイル５３の径が小さくなる分だけコイル巻数を増やすことができ、それだけ同じ起磁力を得るに必要な励磁電流を低くすることができることになる。
【００８８】
また、保持力を発生する上記インナーロータ４７とアウタロータ５０との間のエアギャップ４７の径（即ち、保持力を規定するモーメントアームの長さ）が、例えば励磁コイル５３をインナーロータ４７の径方向外側に配置する場合に比して、大きくなり、この結果、上記永久磁石５１の必要保持力を同じとした場合には上記モーメントアームが大きくなる分だけ上記エアギャップ４９部分の凸極における磁気吸引力小さく設定することができる。従って、この磁気吸引力が小さい分だけ、これを低減させるための上記励磁コイル５３の必要起磁力を小さく抑えることができるものである。
【００８９】
Ｇ：第７の実施形態
図１１には、第７の実施形態にかかる継手装置Ｚ7を示している。この継手装置Ｚ7は、エンジンの冷却ファン６２の継手として適用されたものであって、クランク軸６０にアウタロータ６３を設けるとともに、該アウタロータ６３の径方向内側に永久磁石６５と一対のヨーク６６，６６とからなるインナーロータ６４を配置し、さらに上記アウタロータ６３の径方向外側にヨーク６８を備えた励磁コイル６７を配置している。そして、上記インナーロータ６４は、これを上記冷却ファン６２が取り付けられたファン軸６１に連結している。
【００９０】
かかる構成とすることで、上記励磁コイル６７の非励磁状態においては、上記永久磁石６５により生成される磁束が上記各ヨーク６６，６６と上記アウタロータ６３との間を流れ、該インナーロータ６４とアウタロータ６３との間に所定の保持力が作用している。従って、上記クランク軸６０により上記ファン軸６１が回転駆動され、上記冷却ファン６２による送風状態が実現される。
【００９１】
これに対して、上記励磁コイル６７が励磁されると、その磁力により上記永久磁石６５の磁束が上記アウタロータ６３側から迫り出されて上記保持力が低減される。従って、上記クランク軸６０とファン軸６１とが非連結状態とされ、上記冷却ファン６２は送風停止状態となる。
【００９２】
このように、上記継手装置Ｚ7を冷却ファン６２の継手として適用すると、上記励磁コイル６７の励磁・非励磁の操作のみによって上記冷却ファン６２の運転・停止を制御することができ、且つ励磁による保持解除を小さな起磁力（即ち、小通電量）で行うことができるので、例えば従来のように上記クランク軸６０とファン軸６１との間に電磁クラッチ等を設け、クラッチコイルの磁力によってクランク軸６０とファン軸６１とを一体回転可能に接続する場合に比して、装置のコンパクト化あるいは低コスト化が図れることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施形態にかかる継手装置をエンジンの可変バルブタイミング装置に組み込んだ状態を示す断面図である。
【図２】図１に示した継手装置における永久磁石等の分解斜視図である。
【図３】図１のV部の拡大図である。
【図４】本願発明の第２の実施形態にかかる継手装置の要部構造説明図である。
【図５】本願発明の第３の実施形態にかかる継手装置の要部構造説明図である。
【図６】本願発明の第４の実施形態にかかる継手装置の要部構造説明図である。
【図７】本願発明の第５の実施形態にかかる継手装置をエンジンの可変バルブタイミング装置に組み込んだ状態を示す断面図である。
【図８】図７のVIII部の拡大図である。
【図９】本願発明の第６の実施形態にかかる継手装置をエンジンの可変バルブタイミング装置に組み込んだ状態を示す断面図である。
【図１０】図９のX部の拡大図である。
【図１１】本願発明の第７の実施形態にかかる継手装置をエンジンの冷却ファンに組み込んだ状態を示す断面図である。
【図１２】「磁界−磁束密度」特性図である。
【図１３】「起磁力−保持力」特性図である。
【符号の説明】
１はカム軸、２はプーリー、３は中間軸、４は第１コア、５は第２コア、６はアドバンシングプレート、７はリターンスプリング、８は永久磁石、９はヨーク、９ｃは凸極、１０はインナーロータ、１１はアウタロータ、１１ａは凸極、１２は励磁コイル、１３はヨーク、１４はヨーク、１５はブレーキコイル、１６はシュー部材、１７は小断面部、１８は補助永久磁石、２０は爪部材、２１〜２４はエアギャップ、２５は締結ボルト、２６は充填材２、２７はカラー部材、３１はカム軸、３２は第１コア、３３は第２コア、３４は中間部材、３５はアウタロータ、３６はインナーロータ、３７は永久磁石、３８はヨーク、３９は励磁コイル、４０はヨーク、４１はブレーキコイル、４５はカム軸、４６はコア、４７はインナーロータ、４８はコア、５０はアウタロータ、５１は永久磁石、５２はヨーク、５３は励磁コイル、５４はヨーク、５５はブレーキコイル、６０はクランク軸、６１はファン軸、６２は冷却ファン、６３はアウタロータ、６４はインナーロータ、６５は永久磁石、６６はヨーク、６７は励磁コイル、６８はヨークである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a joint device for a rotary transmission member and a variable valve timing device using the device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a mechanical clutch mechanism, an electromagnetic clutch using an electromagnet, or the like is known as a method for intermittently transmitting rotational force from a driving side member that is rotationally driven to a non-driving side member. However, each of these clutch mechanisms controls the presence / absence of torque transmission by contact / non-contact of the friction material. There were many problems.
[0003]
As one method for solving such a problem, there is known a coupling device that transmits torque in a non-contact state by using a magnetic attractive force of a permanent magnet. Since the joint device using the permanent magnet does not have a contact mechanism, it is excellent in terms of reliability with little performance deterioration even after long-term use. The coupling device using the permanent magnet includes an excitation coil for releasing the holding when the holding state of the integral connection between the driving side member and the non-driving side member by the magnetic attraction force of the permanent magnet is released. The energizing coil is energized to reduce the holding force of the permanent magnet by its magnetic force.
[0004]
In addition, it is conceivable to apply a joint device using such a permanent magnet to an engine variable valve timing device. In this case, as a driving means for changing the rotational phase between the driving side member and the non-driving side member, In general, an electromagnetic brake is applied, and a braking force is applied to the drive side member by the electromagnetic brake.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the holding force for the integral connection of the driving side member and the non-driving side member by the permanent magnet is formed on either side of the two members through the convex poles formed at the opposing portions of the two members and facing each other with a predetermined gap. The magnetic flux generated by the permanent magnet arranged on the other side flows into the other member and the density of the magnetic flux passing therethrough at the rotational position where the convex poles face each other is increased. Therefore, in order to reduce the holding force when releasing the holding state, it is necessary to reduce the magnetic flux density of the permanent magnet that flows between the driving side member and the non-driving side member via the convex pole. It becomes.
[0006]
In this case, as one of the methods for reducing the magnetic flux density of the permanent magnet, the magnetic flux direction of the exciting coil in the portion where the magnetic flux of the exciting coil and the magnetic flux of the permanent magnet pass together is set to be opposite to the magnetic flux direction of the permanent magnet, A method of reducing the magnetic flux density of the permanent magnet passing between the two members by causing the magnetic flux of the exciting coil to act in the direction to cancel the magnetic flux of the permanent magnet is conceivable.
[0007]
However, when the exciting coil is caused to act in the direction of lowering the magnetic flux density of the permanent magnet as described above, an extremely large magnetomotive force (ampere turn: AT) is required for the exciting coil for the reason described below. The number of turns of the exciting coil is increased and the downsizing of the device is hindered. Also, energization with a large current increases the power consumption, and it is necessary to increase the capacity of the switch or the electric wire, resulting in an increase in cost. There was a problem.
[0008]
In other words, since permanent magnets that originally have a strong magnetic force are used to secure a predetermined holding force, it is extremely necessary to use an exciting coil to overcome the magnetic force of the permanent magnet and cancel the magnetic flux. A large magnetomotive force is required (curve L in FIG. 13).1See).
[0009]
In addition, the magnetic force of the exciting coil depends on the magnitude of the magnetic permeability in the magnetic flux path, and if there is an air gap with extremely low magnetic permeability in the magnetic flux path, the magnetic force is attenuated in this air gap portion. In order to obtain this magnetic force, it is necessary to allow a higher current to flow through the exciting coil in consideration of this attenuation. Therefore, when designing the coupling device, it is necessary to pay sufficient attention to the structure so as to minimize the number of air gaps in the magnetic flux path of the exciting coil.
[0010]
In view of this, the present invention provides a coupling device and a coupling device that can reduce the size of the device or reduce the cost by reducing the magnetomotive force of the exciting coil necessary for releasing the holding state by the permanent magnet as much as possible. It was made for the purpose of proposing the used variable valve timing apparatus.
[0011]
[Technical background of the present invention]
The inventors of the present application paid attention to a phenomenon called “magnetic saturation” in the process of studying a means for suppressing the necessary magnetomotive force of the exciting coil to reduce the holding force by the permanent magnet.
[0012]
That is, when a ferromagnetic material such as an iron core is placed in the magnetic field, the magnetic flux density in the iron core changes as the magnetic field becomes stronger, as shown by the curve L in FIG. The magnetic flux density hardly changes regardless of the increase change of the magnetic field. In this way, a state in which the magnetic flux density hardly changes regardless of an increase in the magnetic field is called “magnetic saturation”. In this “magnetic saturation” region, a magnetic flux higher than the saturation magnetic flux density cannot exist and is pushed out from the iron core.
[0013]
Then, if the magnetic flux is applied to the portion where the magnetic flux of the permanent magnet is flowing by the exciting coil and the magnetic flux density of the portion is saturated, the magnetic flux of the permanent magnet is gradually changed by the magnetic flux of the exciting coil. It will be pushed out from. Therefore, for example, in the case of a configuration in which permanent magnets are arranged on the non-driving side member and these are held so as to be integrally rotatable by the magnetic flux of the permanent magnet flowing across the driving side member and the non-driving side member, excitation is performed. A saturation magnetic flux density state is obtained by the magnetic flux of the coil, the magnetic flux of the permanent magnet is pushed out from the drive side member side, and the magnetic flux density of the permanent magnet that flows across the two is reduced. The holding action by the magnet is easily released.
[0014]
In this case, the excitation coil only needs to be able to generate a magnetic flux sufficient to saturate the magnetic flux density in the magnetic flux path of the drive side member, and for example, it is necessary to generate a magnetic flux that cancels the magnetic flux of the permanent magnet as in the prior art. Compared to the case, a smaller magnetomotive force is sufficient. Furthermore, in this case, if the magnetic flux density of the permanent magnet is set close to the saturation magnetic flux density, when the magnetic flux is further applied by the exciting coil, the magnetic flux density of the permanent magnet is reached immediately. Is quickly squeezed out of the magnetic flux path.
[0015]
As a result, the curve L in FIG.2As shown in the graph, when the magnetomotive force of the exciting coil is small, the holding force of the permanent magnet rapidly decreases, and the straight line LThreeThe holding state is released below the target holding force for holding release indicated by.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
Based on the above findings, the present invention adopts the following configuration as a specific means for solving such a problem.
[0017]
The first invention of the present application is a joint device for a rotational transmission member that connects a driving side member and a non-driving side member arranged coaxially so as to be integrally rotatable with a holding force by magnetic force,
A permanent magnet for generating a magnetic flux straddling between the driving side member and the non-driving side member to generate the holding force is provided on at least one side of the driving side member and the non-driving side member. In addition, an excitation coil for reducing the holding force due to the magnetic force of the permanent magnet to release the connection state between the driving side member and the non-driving side member is provided on the other side of the driving side member and the non-driving side member. The permanent magnet and the excitation coil of the other member sandwiched between the permanent magnet and the excitation coil are opposed to the excitation coil. The magnetic flux is generated so that the direction of the magnetic flux generated by the exciting coil at the site is the same as the direction of the magnetic flux of the permanent magnet.
[0018]
In the second invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the first invention, the magnetic force of the permanent magnet is set so that the magnetic flux density of the permanent magnet in the other member is close to the saturation density. It is characterized by setting.
[0019]
According to a third invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the second invention, the member on the other side is made of an iron-based material, and the cross-sectional area in the magnetic flux direction is set small. It is said.
[0020]
A fourth invention of the present application is characterized in that, in the joint device for a rotary transmission member according to the third invention, the other member is made of soft iron.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, in the joint device for a rotary transmission member according to the first aspect, the permanent magnet is disposed on a radially outer side of the driving side member and the non-driving side member. The above-described exciting coils are further arranged on the radially inner side of the member located in the position.
[0022]
According to a sixth invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the first invention, the portion through which the magnetic flux of the permanent magnet and the magnetic flux of the excitation coil both pass through the member on the other side, and the permanent magnet. An air gap is formed in the middle.
[0023]
In the seventh invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the sixth invention, the width dimension of the air gap in the axial direction of the permanent magnet is set smaller than the axial dimension of the permanent magnet. It is characterized by.
[0024]
The eighth invention of the present application is characterized in that in the joint device for a rotary transmission member according to the sixth or seventh invention, the air gap is filled with a nonmagnetic substance.
[0025]
According to a ninth invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the first invention, a surface layer close to the permanent magnet of the rotary member in contact with the one side member provided with the permanent magnet is made nonmagnetic. It is characterized in that it is a layer and the inner layer is a magnetic layer.
[0026]
According to a tenth aspect of the present invention, in the joint device for a rotary transmission member according to the sixth or seventh aspect of the invention, the auxiliary permanent magnet is provided in a portion of the other member facing the permanent magnet, and the auxiliary permanent magnet is provided. The magnet is magnetized in the same direction as the permanent magnet.
[0027]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the joint device for a rotary transmission member according to the first aspect, a sliding bearing made of iron powder or an iron-based material is provided in an air gap portion between the other side member and the exciting coil. It is characterized by the arrangement.
[0028]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the joint device for a rotary transmission member according to the fifth aspect of the present invention, a disk portion for an electromagnetic brake having a smaller inner diameter than the member is provided on the other member. It is characterized by that.
[0029]
In a thirteenth invention of the present application, in the joint device for a rotational transmission member that connects the driving side member and the non-driving side member arranged coaxially so as to be integrally rotatable with a holding force by magnetic force, A permanent magnet for generating a holding force by generating a magnetic flux straddling the side member is provided on at least one side of the driving side member and the non-driving side member, and the magnetic force of the permanent magnet is provided. An exciting coil for releasing the connection state between the drive side member and the non-drive side member by reducing the holding force by the permanent magnet with the other side of the drive side member and the non-drive side member interposed therebetween The electromagnetic brake disc portion having a smaller inner diameter than that of the other member is provided on the other member.
[0030]
In the variable valve timing device according to the fourteenth invention of the present application, of the drive side member and the non-drive side member arranged coaxially, the drive side member is connected to a pulley driven by a crankshaft, and the non-drive side member Are connected to the camshaft, and at least one of the driving side member and the non-driving side member generates a magnetic flux straddling between the driving side member and the non-driving side member on one side. A permanent magnet for generating the holding force that can rotate integrally, and reducing the holding force by the magnetic force of the permanent magnet to release the connection state between the driving side member and the non-driving side member The excitation coil is fixedly disposed at a position facing the permanent magnet with the other side of the driving side member and the non-driving side member interposed therebetween, and the permanent magnet and the excitation core are opposed to the excitation coil. Energized so that the direction of the magnetic flux generated by the exciting coil at the portion where the permanent magnet and the exciting coil face each other in the other member sandwiched between The driving member is provided with driving means for applying a driving force in the direction of accelerating and decelerating the driving side member.
[0031]
In the variable valve timing apparatus according to the fifteenth aspect of the present invention, of the drive side member and the non-drive side member arranged coaxially, the drive side member is connected to a pulley driven by a crankshaft. Are connected to the camshaft, and at least one of the driving side member and the non-driving side member generates a magnetic flux straddling between the driving side member and the non-driving side member on one side. A permanent magnet for generating the holding force that can rotate integrally, and reducing the holding force by the magnetic force of the permanent magnet to release the connection state between the driving side member and the non-driving side member The exciting coil is fixedly arranged at a position facing the permanent magnet with either one of the driving side member and the non-driving side member interposed therebetween, and is further accelerated and decelerated with respect to the driving side member. It is characterized by comprising a driving means for imparting driving force in the direction of.
[0032]
【The invention's effect】
In the present invention, the following effects can be obtained by adopting such a configuration.
[0033]
(B) According to the joint device for a rotary transmission member according to the first invention of the present application, the holding force is generated by generating a magnetic flux straddling between the driving side member and the non-driving side member arranged coaxially. And a non-driving side member by providing a permanent magnet on at least one of the driving side member and the non-driving side member and reducing the holding force by the magnetic force of the permanent magnet. An excitation coil for releasing the connection state between the drive side member and the non-drive side member is fixedly disposed at a position facing the permanent magnet across the other side of the drive side member and the non-drive side member. The direction of the magnetic flux generated by the exciting coil at the portion where the permanent magnet and the exciting coil face each other in the member on the other side sandwiched between the permanent magnet and the exciting coil is the same as the magnetic flux of the permanent magnet. To energize Therefore, in the member on the other side, in addition to the magnetic flux of the permanent magnet, the magnetic flux of the exciting coil flows in, and the magnetic flux density of the portion reaches the saturation magnetic flux density, so that the magnetic flux of the permanent magnet Is gradually pushed out to the permanent magnet side by the magnetic flux of the exciting coil, and the magnetic flux of the permanent magnet flowing from the one side member provided with the permanent magnet to the other side member not provided with the permanent magnet is reduced. Then, the holding force between the driving side member and the non-driving side member due to the magnetic flux of the permanent magnet is reduced, and as a result, these holding states are released.
[0034]
In this case, the magnetic flux of the permanent magnet is pushed out from the other member by the magnetic flux of the exciting coil to reduce the magnetic flux by the permanent magnet. Compared with the case where the magnetic flux of the exciting coil is generated to cancel the magnetic flux of the permanent magnet, the required magnetomotive force of the exciting coil may be small. In addition, since the exciting coil is disposed on the opposite side of the permanent magnet with the other member interposed therebetween, the exciting coil and the other member are arranged in the magnetic flux path from the exciting coil to the other member. This is a state where there is only one air gap with the member on the side, and the magnetic flux of the exciting coil is less attenuated by the air gap, and the required magnetomotive force of the exciting coil can be kept low accordingly. .
[0035]
As a result of the fact that the magnetomotive force of the exciting coil for holding release can be kept low, the number of turns in the exciting coil can be reduced to make the coil compact, and the current value for energizing the exciting coil can be set low. As a result, it is possible to reduce the capacity of electrical parts such as a switch or an electric wire and to reduce the cost accordingly.
[0036]
(B) According to the joint device for a rotation transmission member according to the second invention of the present application, in the joint device for a rotation transmission member according to the first invention, the magnetic force of the permanent magnet is changed to the value for the member on the other side. Since the magnetic flux density of the permanent magnet is set to be close to the saturation density, the magnetic flux density immediately reaches the saturation state due to the magnetic flux generated by the excitation of the excitation coil, and the magnetic flux of the permanent magnet is pushed out. Thus, the responsiveness of releasing the holding by the exciting coil is enhanced.
[0037]
(C) According to the joint device for a rotational transmission member according to the third invention of the present application, in the joint device for a rotational transmission member according to the second invention, the other member is made of an iron-based material, Since the cross-sectional area in the magnetic flux direction is set small, the iron-based material has the property that it reaches the saturation magnetic flux density under a weak magnetic field, and the magnetic flux density has a cross-sectional area in the magnetic flux direction. Since the higher the smaller, the higher the magnetic flux of the permanent magnet due to the magnetic flux of the exciting coil, that is, the lowering of the holding power of the permanent magnet is achieved at a stage where the magnetomotive force of the exciting coil is lower. Accordingly, the effect described in the above (a) becomes more remarkable.
[0038]
(D) According to the joint device for a rotary transmission member according to the fourth invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the third invention, the member on the other side is made of an iron-based material. Since the soft iron belonging to the class having the lowest magnetic field strength at which the magnetic flux density reaches the saturation state is used, the effect described in (c) is further remarkable.
[0039]
(E) According to the joint device for a rotary transmission member according to the fifth invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the first invention, the radially outer side of the drive side member and the non-drive side member The permanent magnet is disposed on the member located on the inner side, and the exciting coil is disposed further on the inner side in the radial direction than the member located on the inner side in the radial direction. Compared with the case where it arrange | positions further in the radial direction outer side rather than the member located in this, it becomes as small as possible. As a result, for example, if the coil lengths of the exciting coils are the same, the number of coil turns can be increased by the smaller diameter of the exciting coil, and the exciting current necessary for obtaining the same magnetomotive force can be lowered accordingly. Will be able to.
[0040]
Further, the diameter of the air gap between the driving side member and the non-driving side member that generates the holding force (that is, the length of the moment arm that defines the holding force) is, for example, that the exciting coil is positioned radially outside. As compared with the case where it is further arranged on the outer side in the radial direction than the member, as a result, when the required holding force of the permanent magnet is the same, the protrusion of the air gap portion is increased by the amount of the moment arm. The magnetic attractive force at the pole can be set small. Therefore, the necessary magnetomotive force of the exciting coil for reducing the magnetic attraction force can be suppressed by a small amount.
[0041]
(F) According to the joint device for a rotational transmission member according to the sixth invention of the present application, in the joint device for a rotational transmission member according to the first invention, the magnetic flux of the permanent magnet and the excitation in the member on the other side Since an air gap is formed between the permanent magnet and the portion through which the magnetic flux of the coil passes, the magnetic flux from the permanent magnet is short-circuited through the air gap because the permeability of the air gap is extremely low. It easily flows into the member on the other side without making a circuit, and the magnetic flux density of the permanent magnet in the member on the other side is secured, and the magnetic flux on the exciting coil side is also on the permanent magnet side due to the presence of the air gap. Smoothly flows into the other member without flowing into the other member, and the magnetic flux density of the exciting coil in the other member is well maintained. Therefore, when the holding is released by exciting the exciting coil, the saturation of the magnetic flux density in the other member becomes easy and reliable, and as a result, the holding release with a smaller magnetomotive force of the exciting coil is ensured. become.
[0042]
(G) According to the joint device for a rotary transmission member according to the seventh invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the sixth invention, the width dimension of the air gap in the axial direction of the permanent magnet is Since it is set smaller than the axial dimension of the permanent magnet, the permeability of the air gap portion is increased by the smaller width dimension of the air gap. As a result, when the magnetic flux of the permanent magnet that has flowed into the other member at the time of holding release is pushed out from the member toward the permanent magnet, the air gap is larger than when the width dimension of the air gap is large. The magnetic flux flows into the air gap portion, that is, it can be easily pushed out from the member on the other side, and the magnetomotive force of the exciting coil can be kept low when the holding is released.
[0043]
(H) According to the joint device for a rotary transmission member according to the eighth invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the sixth or seventh invention, the air gap is filled with a nonmagnetic substance. Therefore, it is possible to prevent the magnetic material from adhering to the air gap due to the non-magnetic substance and increasing the magnetic permeability of the air gap portion (that is, the magnetic resistance of the air gap portion becomes too small). Is done. Therefore, the magnetic flux of the exciting coil is prevented from flowing into the air gap as much as possible, and the decrease of the magnetic flux density in the other member is suppressed (in other words, the magnetic flux of the exciting coil is reduced to the other side). It is effectively used for magnetic flux saturation in the side member). As a result, the required magnetomotive force of the exciting coil can be reduced to the extent that no magnetic flux flows into the air gap.
[0044]
(I) According to the joint device for a rotary transmission member according to the ninth invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the first invention, the one side member provided with the permanent magnet contacts. Since the surface layer of the rotating member close to the permanent magnet is a nonmagnetic layer and the inner layer is a magnetic layer, for example, compared to the case where the entire rotating member is a nonmagnetic layer, the other side when holding is released. The magnetic flux of the permanent magnet squeezed out from this member flows into the rotating member side, that is, the magnetic flux can be easily squeezed out from the other member, and the magnetomotive force of the exciting coil is kept small accordingly. Is possible.
[0045]
(Nu) According to the joint device for a rotary transmission member according to the tenth invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the sixth or seventh invention, of the drive side member and the non-drive side member The auxiliary permanent magnet is provided on the other side of the permanent magnet opposite to the permanent magnet, and the magnetization direction of the auxiliary permanent magnet is the same as the magnetization direction of the permanent magnet. Sometimes, a part of the magnetic flux of the permanent magnet flows into the other member, but the part of the magnetic flux flowing into the other member is surely further transferred to the one member side by the magnetic flux of the auxiliary permanent magnet. It will be pushed out and sealed in the air gap portion, and the magnetomotive force of the exciting coil can be reduced to that extent.
[0046]
(L) According to the joint device for a rotational transmission member according to the eleventh invention of the present application, in the joint device for a rotational transmission member according to the first invention, an air gap portion between the member on the other side and the excitation coil In addition, since the sliding bearing made of iron powder or iron-based material is disposed, the permeability of the air gap portion increases and the magnetic resistance decreases, so that the member on the other side passes through the air gap portion. Attenuation of the magnetic flux of the exciting coil flowing into the coil is suppressed as much as possible, and the magnetomotive force of the exciting coil can be reduced to that extent.
[0047]
(E) According to the joint device for a rotary transmission member according to the twelfth invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the fifth invention, the other side of the drive side member and the non-drive side member In addition, since an electromagnetic brake disc portion having a smaller inner diameter than that of the member is provided, for example, when the outer size of the disc portion is suppressed to a predetermined value, the inner diameter is reduced. Thus, the area of the disk portion can be increased by the amount, and the life of the disk portion can be increased accordingly, and the durability thereof is improved.
[0048]
Further, by providing the disk part closer to the other member, the diameter of the gap surface for generating the holding force between the one member and the other member is restricted to the disk part. It is possible to make it large. Therefore, if the required holding force is the same, the magnetic force of the permanent magnet can be set to be small by the amount of the gap surface having a large diameter (that is, by the length of the moment arm). As a result, it is possible to set the magnetomotive force of the exciting coil to push out the magnetic flux of the permanent magnet at the time of holding release.
[0049]
(W) According to the joint device for a rotary transmission member according to the thirteenth invention of the present application, the holding force is generated by generating a magnetic flux straddling between the driving side member and the non-driving side member arranged coaxially. An exciting coil for releasing a connection state between the driving side member and the non-driving side member by providing a permanent magnet for generating a magnetic force on the one side member and reducing the holding force due to the magnetic force of the permanent magnet Is fixedly disposed at a position facing the permanent magnet with the other member interposed therebetween, and a disk portion for an electromagnetic brake having a smaller inner diameter than the member is provided on the other member. Therefore, for example, when the outer dimension of the disk part is suppressed to a predetermined value, the area of the disk part can be increased by the amount the inner diameter is reduced, and the life of the disk part is accordingly increased. Mel, it is possible that durability is improved.
[0050]
Further, by providing the disk part closer to the other member, the diameter of the gap surface for generating the holding force between the one member and the other member is restricted to the disk part. It is possible to make it large. Therefore, if the required holding force is the same, the magnetic force of the permanent magnet can be set to be small by the amount of the gap surface having a large diameter (that is, by the length of the moment arm). As a result, even when the excitation coil is excited to push out the magnetic flux of the permanent magnet, or when the magnetic flux of the permanent magnet is canceled out by the magnetic flux of the excitation coil, the excitation magnet is excited by the small amount of the magnetic force of the permanent magnet. The magnetomotive force of the coil can be set low.
[0051]
(F) A rotary transmission member coupling device according to a fourteenth aspect of the present invention is a drive-side member and a non-drive-side member arranged coaxially, wherein the drive-side member is a pulley driven by a crankshaft. Magnetic flux that connects the non-driving side member to the camshaft while at least one of the driving side member and the non-driving side member straddles the driving side member and the non-driving side member on one side. And a permanent magnet for generating the holding force that can rotate them integrally, and reducing the holding force by the magnetic force of the permanent magnet to connect the driving side member and the non-driving side member An exciting coil for releasing the state is fixedly disposed at a position facing the permanent magnet with the other side of the driving side member and the non-driving side member interposed therebetween, and the permanent magnet Above encouragement The direction of the magnetic flux generated by the exciting coil at the portion where the permanent magnet and the exciting coil are opposed to each other on the other side of the driving side member and the non-driving side member sandwiched between the coils is the magnetic flux of the permanent magnet And driving means for applying a driving force to the drive side member in the direction of accelerating and decelerating the drive side member. When releasing the holding state of the driving side member and the non-driving side member by the permanent magnet, the magnetic force of the permanent magnet is pushed out due to magnetic flux saturation in the other side member, so that the excitation coil has a low magnetomotive force and is quickly Can be released, and after releasing the hold, the drive member can be accelerated or decelerated by the driving means to rotate the pulley and the camshaft. The valve timing can be changed by changing the phase. Therefore, according to the variable valve timing apparatus of the present invention, it is possible to change the valve timing with a small amount of energization at the time of releasing the holding and good response.
[0052]
(Iv) According to the joint device for a rotational transmission member according to the fifteenth aspect of the present application, of the drive side member and the non-drive side member arranged coaxially, the pulley that drives the drive side member by a crankshaft In addition, the non-driving side member is connected to the camshaft, and at least one of the driving side member and the non-driving side member straddles between the driving side member and the non-driving side member on one side. A permanent magnet for generating the holding force that enables the magnetic flux to be integrally rotated, and reducing the holding force by the magnetic force of the permanent magnet to reduce the holding side member and the non-driving side member; An excitation coil for releasing the connection state is fixedly arranged at a position facing the permanent magnet with either one of the driving side member and the non-driving side member interposed therebetween, and further, with respect to the driving side member Add this And a driving means for applying a driving force in the decelerating direction, so that when the exciting coil is excited to release the holding state of the driving side member and the non-driving side member by the permanent magnet, the other side The holding member can be released by releasing the magnetic flux of the permanent magnet due to magnetic flux saturation in the member or canceling the magnetic flux of the permanent magnet, and after releasing the holding, the driving member is accelerated or decelerated by the driving means. Thus, the valve timing can be changed by changing the rotational phase of the pulley and the camshaft. Therefore, according to the variable valve timing device of the present invention, it is possible to change the valve timing with good responsiveness.
[0053]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on preferred embodiments.
[0054]
A: First embodiment
FIG. 1 shows a joint device Z for connecting a camshaft 1 of an engine and a pulley 2 that is rotationally driven by a crankshaft (not shown) in a variable rotational angle phase.1Is incorporated in the variable valve timing device. Hereinafter, this coupling device Z1The configuration and the like will be described with a focus on the above.
[0055]
A: Fitting device Z1Configuration
Joint device Z1Is for connecting the camshaft 1 and the pulley 2 supported on the outer periphery of the end of the camshaft 1 so as to be relatively rotatable, the specific structure of which is as follows.
[0056]
On the distal end side of the cam shaft 1, a hollow long shaft-shaped intermediate shaft 3 having a helical spline 3a engraved on the outer periphery thereof, and a hooked hollow shaft-shaped first shaft fitted on the distal end portion of the intermediate shaft 3 are provided. The core 4 is fastened and fixed coaxially with the cam shaft 1 by fastening bolts 25, and the intermediate shaft 3 and the first core 4 are rotated together with the cam shaft 1. The first core 4 is rotatably supported by the bearing 71 on the casing 11 side.
[0057]
A second core 5 having a disk portion 5b and engraved parallel splines 5a on the inner peripheral surface thereof is disposed coaxially with the intermediate shaft 3 at a radially outer position of the intermediate shaft 3. Further, between the inner periphery of the second core 5 and the outer periphery of the intermediate shaft 3, an advanced meshing with the parallel spline 5 a on the second core 5 side and the helical spline 3 a on the intermediate shaft 3 side simultaneously. A plate 6 is arranged. The advanced plate 6 is connected to the pulley 2 via a claw member 20. Further, a return spring 7 constituted by a spiral spring is provided between the pulley 2 and the second core 5.
[0058]
On the other hand, on the outer peripheral side of the first core 4, as shown in FIGS. 1 and 2, a permanent magnet 8 having a donut shape and a permanent magnet 8 sandwiched in the thickness direction are arranged. A pair of left and right yokes 9, 9 having a donut shape are attached in an axial state. In this case, the yoke 9 has a diameter larger than that of the permanent magnet 8, and convex poles 9c, 9c,... Constituted by ridges extending in the axial direction are formed on the outer peripheral surface thereof. . A circular recess 9 a is formed on one side of the yoke 9. The concave portion 9c is used for fitting the permanent magnet 8 from the axial direction to perform positioning and fixing of the permanent magnet 8 in the radial direction and the axial direction, and the depth is the thickness dimension of the permanent magnet 8. About 1/3. Therefore, in the assembled state of the pair of yokes 9 and 9 and the permanent magnet 8, as shown in FIG. 1, the annular annular raised portion 9b formed on one outer peripheral portion of the yokes 9 and 9 is provided. 9b are opposed to each other at a predetermined interval, and an annular third air gap 23 is formed therebetween. The permanent magnet 8 and the yokes 9 and 9 are connected to the camshaft 1 through the first core 4 and rotate integrally therewith. The inner rotor 10 is constituted by these members. Is done. The yokes 9 and 9 correspond to “non-driving side members” in the claims.
[0059]
An outer rotor 11 that is coaxially attached to one end of the second core 5 is located outside the inner rotor 10 in the radial direction. The outer rotor 11 corresponds to a “driving side member” in claims, and is made of an iron-based ferromagnetic material such as soft iron. And in the part which opposes the outer peripheral surface of each said yoke 9 and 9 by the side of the said inner rotor 10 in the inner peripheral surface of this outer rotor 11, convex pole 11a, 11a comprised with the protruding item | line extended in the axial direction. These convex poles 11a, 11ac,... Are close to the convex poles 9c, 9c,. Further, an annular circumferential groove 11b having a width dimension similar to that of the third air gap 23 on the inner rotor 10 side is formed at a portion corresponding to the permanent magnet 8 on the inner circumferential surface of the outer rotor 11. As a result of the formation of the circumferential groove 11b, the outer rotor 11 has a portion corresponding to the circumferential groove 11b that has a smaller cross-sectional area than other portions (hereinafter, this portion is referred to as a “small cross-sectional portion 17”). .
[0060]
On the other hand, on the outer side in the radial direction of the outer rotor 11, the exciting coil 12 is arranged in a state of being accommodated in the annular space of a pair of yokes 13, 14 fixed to the casing 30 side and forming an annular space therein. Has been. Ends 13a and 14a of the yokes 13 and 14 on the side facing the back side of the peripheral groove 11b forming portion of the outer rotor 11 are spaced apart from each other at a portion corresponding to the permanent magnet 8 and between them. A fourth air gap 24 is formed. Further, a brake coil 15 is disposed outside the exciting coil 12 in the radial direction, and the shoe member 16 is pressed and urged against the disk portion 5b of the second core 5 by the magnetic force of the brake coil 15. A predetermined braking force is applied to the core 5.
[0061]
B: Fitting device Z1Operation, etc.
The joint device Z1The operation and the like will be described as follows.
This coupling device Z1Is configured such that the camshaft 1 and a pulley 2 that is rotationally driven by a crankshaft (not shown) of an engine via a timing belt (not shown) are integrally connected and rotated while maintaining their rotational phase. “Phase hold” and “Phase release” that releases the phase holding state of the camshaft 1 and the pulley 2 and enables the phase change of both of them can be selected according to the operating state of the engine speed. Thus, the “phase holding” is performed by the magnetic force of the permanent magnet 8, and the “phase cancellation” is performed by adjusting the magnetic force of the permanent magnet 8 by the magnetic force of the excitation coil 12. Yes. Further, the “phase change” is performed by the axial displacement of the advanced plate 6 using the braking force by the brake coil 15 and the restoring force of the return spring 7 as driving forces in the “phase release” state. Each of these operations will be specifically described below.
[0062]
Phase hold
“Phase maintenance” is performed by the magnetic force of the permanent magnet 8 in a state where the excitation coil 12 is not excited. That is, as indicated by the actual magnetic flux lines in FIG. 3, the magnetic flux F generated by the permanent magnet 6 when the exciting coil 12 is not excited.1Flows from the permanent magnet 8 through the one yoke 9 and the first air gap 21 to the outer rotor 11, passes through the small cross-sectional portion 17 of the outer rotor 11, and again enters the first air gap 21 and the other yoke 9. The path to return to the permanent magnet 8 through is taken. This magnetic flux F1Flows across the yokes 9, 9 and the outer rotor 11, when the convex poles 9c on the yoke 9 side and the convex pole 11a on the outer rotor 11 side face each other in the radial direction, The density of the flowing magnetic flux becomes maximum, and the yoke 9, 9 (that is, the cam shaft 1 connected thereto) and the outer rotor 11 (ie, the pulley 2 connected thereto) are rotated at that time by the magnetic force. The relative rotation is restricted while holding the two, and both of them can be rotated together.
[0063]
The power transmission path in this “phase maintained” state is as follows. That is, the yokes 9 and 9 on the inner rotor 10 side and the outer rotor 11 are integrated by “phase maintenance”, whereby the second core 5 and the intermediate shaft 3 (that is, the cam shaft 1) are integrated. Then, the advancing plate 6 is locked. Therefore, the rotational force of the pulley 2 is transmitted from the pulley 2 to the camshaft 1 through the claw member 20, the advanced plate 9, and the intermediate shaft 3 in order.
[0064]
Phase cancellation
“Phase release” is performed by the magnetic force of the exciting coil 12. That is, as indicated by the actual magnetic flux lines in FIG. 3, when the exciting coil 12 is excited, the second air passage 24 passes through the yokes 13 and 14 and bypasses the second air gap 24. Magnetic flux F flowing into the small cross section 17 side of the outer rotor 11 through the air gap 222Is generated. In this case, the magnetic flux F of the excitation coil 122And the magnetic flux F on the permanent magnet 8 side.1Is set to be the same direction in the small cross section 17 portion of the yoke 8, the magnetic flux is saturated in the small cross section portion 17 and the magnetic flux F on the permanent magnet 8 side.1Is the magnetic flux F on the exciting coil 12 side.2Is pushed out to the permanent magnet 8 side, and the magnetic flux F indicated by the broken magnetic flux line in FIG.1In this way, a path is circulated only on the yokes 9 and 9 side without flowing into the outer rotor 11 side. As a result, the magnetic flux density flowing between the convex pole 9c on the yoke 9 side and the convex pole 11a on the outer rotor 11 side becomes as small as possible, so that the phase cannot be maintained. 10 and the outer rotor 11 are allowed to rotate relative to each other (that is, relative rotation between the cam shaft 1 and the pulley 2), and the phase holding state is released.
[0065]
By the way, in the configuration in which the rotation phase is held by the magnetic force of the permanent magnet 8 and the rotation phase is held and released by the exciting coil 12, the magnetomotive force of the exciting coil 12 can be suppressed to a low level when the holding is released. As mentioned above, is a problem. In this embodiment, the following unique configuration is adopted in order to keep the magnetomotive force of the exciting coil 12 low.
[0066]
The first unique configuration is that the magnetic flux F of the permanent magnet 8 in the outer rotor 11 at the time of holding release.1In reducing the magnetic flux F of the permanent magnet 8 in the outer rotor 11 portion.1And the magnetic flux F of the exciting coil 122The magnetic flux directions of the permanent magnet 8 are made to approach the inner rotor 10 side from the outer rotor 11 by using “magnetic flux saturation”. By utilizing such “magnetic flux saturation”, for example, the magnetomotive force of the exciting coil 12 can be kept low compared to the case of canceling the magnetic flux of the permanent magnet 8 with the magnetic flux of the exciting coil 12. is there.
[0067]
The second specific configuration is that the excitation coil 12 is fixedly disposed at a position facing the permanent magnet 8 of the inner rotor 10 with the outer rotor 11 interposed therebetween. With this configuration, there is only one second air gap 22 between the exciting coil 12 and the outer rotor 11 in the magnetic flux path from the exciting coil 12 to the outer rotor 11, and the number of such air gaps. Only for the less
The attenuation of the magnetic flux of the exciting coil 12 is suppressed, and the necessary magnetomotive force of the exciting coil 12 is accordingly reduced.
[0068]
The third specific configuration is that the magnetic force of the permanent magnet 8 is set so that the magnetic flux density of the permanent magnet 8 in the outer rotor 11 is close to the saturation density. With this configuration, the magnetic flux density in the outer rotor 11 immediately reaches a saturation state due to the magnetic flux generated by the excitation of the exciting coil 12, and the magnetic flux of the permanent magnet 8 is pushed out of the outer rotor 11. As a result, Responsiveness of holding release by the exciting coil 12 is enhanced.
[0069]
A fourth specific configuration is that a small cross-sectional portion 17 is provided in the magnetic flux path in the outer rotor 11. With this configuration, the magnetomotive force of the exciting coil 12 required to saturate the magnetic flux density in the small cross section 17 is further reduced.
[0070]
The fifth unique configuration is that the outer rotor 11 is made of an iron-based material, particularly soft iron, having a property of reaching a saturation magnetic flux density under a weak magnetic field. With this configuration, the magnetomotive force of the exciting coil 12 required to saturate the magnetic flux density in the outer rotor 11 can be kept low.
[0071]
A sixth unique configuration is that the outer rotor 11 has a portion through which both the magnetic flux of the permanent magnet 8 and the magnetic flux of the exciting coil 12 pass, specifically, the intermediate portion between the small cross section 17 portion and the permanent magnet 8. In addition, the third air gap 23 is formed. With this configuration, the magnetic flux from the permanent magnet 8 easily flows into the outer rotor 11 through the third air gap 23 without a short circuit because the magnetic permeability of the third air gap 23 is extremely low. The magnetic flux density of the permanent magnet 8 in the outer rotor 11 is ensured, while the magnetic flux on the exciting coil 12 side smoothly flows toward the outer rotor 11 side without flowing into the permanent magnet 8 side due to the presence of the third air gap 23. As a result, the magnetic flux density of the exciting coil 12 in the outer rotor 11 is well maintained. Therefore, when the holding is released by exciting the exciting coil 12, the saturation of the magnetic flux density in the outer rotor 11 becomes easy and reliable, and as a result, the holding release with a smaller magnetomotive force of the exciting coil 12 is ensured. become.
[0072]
The seventh specific configuration is that annular ridges 9b and 9b are formed on the side surfaces of the pair of left and right yokes 9 and 9, respectively, and the annular ridges 9b and 9b are opposed to each other with the third air gap 23 interposed therebetween. By doing so, the axial width of the third air gap 23 is made smaller than the thickness of the permanent magnet 8 by a predetermined amount. With this configuration, the permeability of the third air gap 23 is increased by the small width of the third air gap 23. As a result, the permanent magnet that has flowed into the outer rotor 11 when the holding is released. When the magnetic flux of 8 is pushed out from the outer rotor 11 to the permanent magnet 8 side, the magnetic flux flows into the third air gap 23 portion as compared with the case where the width dimension of the third air gap 23 is large. That is, it is easy to project from the outer rotor 11 side, and the magnetomotive force of the exciting coil 12 at the time of release of the holding can be kept low.
[0073]
Phase change
The “phase change” is performed by the advancing plate 6 using the braking force by the brake coil 15 and the restoring force of the return spring 7 as driving forces. That is, when a braking force is applied to the second core 5, the second core 5 rotates relative to the pulley 2 toward the advance side or the retard side, and receives the rotation of the second core 5 to The advancing plate 6 rotates and moves in the axial direction. As the advancing plate 6 moves in the axial direction, the rotational phase of both of the advancing plate 6 and the intermediate shaft 3 changes to the advance side or the retard side according to the torsion angle of the helical spline. As a result, the cam shaft 1 is phase-shifted with respect to the pulley 2 in the advance direction or the retard direction.
[0074]
The pulley 2 and the second core 5 rotate relative to each other in accordance with the phase change caused by the braking force of the brake coil 15, and the return spring 7 is wound up in a direction that increases the restoring force due to the relative rotation. Therefore, when the brake coil 15 is inactive at the time of “phase release”, the restoring force of the return spring 7 acts between the pulley 2 and the second core 5, and the advanced plate 6. Is moved in the axial direction, the phase of the camshaft 1 is changed in the retarding direction or the advancing direction with respect to the pulley 2.
[0075]
B: Second embodiment
FIG. 6 shows a coupling device Z according to the second embodiment.2The main part is shown. This coupling device Z2Is the joint device Z according to the first embodiment.1The third embodiment is different from that of the first embodiment in that the third air gap 23 formed at the opposing portion of the pair of yokes 9 and 9 is made of a nonmagnetic material. This is the point where the filler 26 is filled.
[0076]
With this configuration, the filler 26 causes the magnetic material to adhere to the third air gap 23 and the permeability of the third air gap 23 portion becomes too large (that is, the third air gap 23 portion). Is prevented from becoming too small). Accordingly, the magnetic flux of the exciting coil 12 is prevented from flowing into the third air gap 23 as much as possible, and the decrease of the magnetic flux density in the outer rotor 11 is suppressed (in other words, the magnetic flux of the exciting coil 12). Is effectively used for magnetic flux saturation in the outer rotor 11). As a result, the necessary magnetomotive force of the exciting coil 12 can be reduced to the extent that no magnetic flux flows into the third air gap 23 side.
[0077]
C: Third embodiment
FIG. 5 shows a coupling device Z according to the third embodiment.ThreeThe main part is shown. This coupling device ZThreeIs the joint device Z according to the first embodiment.1The difference from that of the first embodiment is that the auxiliary permanent magnet 18 is disposed in the circumferential groove 11b of the outer rotor 11 and the auxiliary permanent magnet 18 is attached. The second air gap 22 portion between the point where the magnetic direction is the same as the magnetization direction of the permanent magnet 8 and the outer peripheral surface of the outer rotor 11 and the inner peripheral surfaces of the yokes 13 and 14 of the exciting coil 12 In addition, a sliding bearing 28 made of iron powder or an iron-based material is disposed. The following effects can be obtained by such a specific configuration.
[0078]
First, the auxiliary permanent magnet 18 is disposed in the circumferential groove 11b of the outer rotor 11, and the magnetizing direction of the auxiliary permanent magnet 18 is set to be the same as the magnetizing direction of the permanent magnet 8, thereby releasing the holding. Thus, the magnetic flux of the permanent magnet 8 can be reliably sealed to the third air gap 23 side. That is, the magnetic flux F of the permanent magnet 8 is released when the excitation of the excitation coil 12 is released.1Most of the magnetic field is squeezed out by the magnetic flux of the exciting coil 12 and broken line F1As shown, the air flows through the third air gap 23, but a part of it flows into the outer rotor 11 side. In this case, by providing the auxiliary permanent magnet 18, a part of the magnetic flux flowing into the outer rotor 11 is changed to the magnetic flux F of the auxiliary permanent magnet 18.ThreeThis prevents the inflow to the outer rotor 11 side. As a result, the magnetic flux of the permanent magnet 8 is surely confined to the third air gap 23 side, and the holding force by the permanent magnet 8 is almost zero. Accordingly, the magnetomotive force of the exciting coil 12 for releasing the holding can be suppressed to be small.
[0079]
On the other hand, a sliding bearing 28 made of iron powder or an iron-based material is disposed in the second air gap 22 portion between the outer peripheral surface of the outer rotor 11 and the inner peripheral surfaces of the yokes 13 and 14 of the exciting coil 12. Thus, the attenuation of the magnetic flux of the exciting coil 12 is suppressed as much as possible. That is, by arranging a sliding bearing made of iron powder or an iron-based material in the second air gap 22 portion, the magnetic permeability of the second air gap 22 portion is increased and the magnetic resistance of that portion is reduced. As a result, the attenuation of the magnetic flux of the exciting coil 12 flowing into the outer rotor 11 through the second air gap 22 portion is suppressed as much as possible, and the magnetomotive force of the exciting coil 12 can be suppressed to that extent. It will be.
[0080]
D: Fourth embodiment
FIG. 6 shows a coupling device Z according to the fourth embodiment.FourThe main part is shown. This coupling device ZFourIs the joint device Z according to the first embodiment.1The first embodiment is different from that of the first embodiment in that the outer peripheral surface of the first core 4 is made of a nonmagnetic material at a portion facing the inner peripheral surface of the inner rotor 10. The color member 27 is provided. By disposing the collar member 27 in this way, the surface layer of the first core 4 corresponding to the inner rotor 10 is a nonmagnetic layer, and the inner layer is the first core 4 itself. Is a magnetic layer. As a result, the magnetic flux of the permanent magnet 8 squeezed out of the outer rotor 11 at the time of holding release flows into the first core 4 side, for example, as compared with the case where the entire first core 4 is a nonmagnetic layer. It becomes easy. Therefore, the magnetic flux of the permanent magnet 8 can be easily pushed out from the outer rotor 11, and the magnetomotive force of the exciting coil can be reduced accordingly.
[0081]
E: Fifth embodiment
7 and 8 show a coupling device Z according to the fifth embodiment.FiveIs shown. This coupling device ZFiveIs a permanent magnet 37 and a pair of left and right yokes 38 provided with a plurality of convex poles (not shown) on the outer peripheral surface of the first core 32 attached to the tip of the camshaft 31. 37 and yokes 38 and 38 constitute an inner rotor 36. Further, a cylindrical outer rotor 35 having a plurality of convex poles formed on the inner peripheral surface thereof is disposed on the outer peripheral side of the inner rotor 36, and the outer rotor 35 is connected to the second core 33 via the intermediate member 34. ing. As in the above embodiments, a pulley (not shown) is connected to the second core 33 via an advance plate, and a return spring (between the second core 33 and the pulley is also provided. (Not shown) is arranged.
[0082]
Further, an exciting coil 39 including a yoke 40 is disposed on the outer side in the radial direction of the outer rotor 35. A brake coil 41 is arranged on the side of the exciting coil 39 and the inner rotor 36 arranged in a superposed state in the radial direction.
[0083]
As described above, the inner rotor 36, the outer rotor 35, and the exciting coil 39 are arranged by being superposed in the radial direction, and the brake coil 41 is arranged on the side thereof, for example, the joint in the first embodiment. Device Z1Compared with the case where the brake coil 15 is further arranged in a superposed state outside the exciting coil 12 in the radial direction as shown in FIG.FiveThe length in the radial direction can be shortened.
[0084]
This joint device ZFive"Phase hold", "Hold release" and "Phase change" in the joint device Z according to the first embodiment1Since this is the same as the case of, the description thereof is omitted.
[0085]
F: Sixth embodiment
9 and 10 show a coupling device Z according to the sixth embodiment.6Is shown. This coupling device Z6Is the joint device Z according to the fifth embodiment.FiveLike the joint device Z6In order to make the radial direction compact, the brake coil 55 has a configuration in which the exciting coil 53 and the outer rotor 50 are arranged side by side in the radial direction. Fitting device Z according to the fifth embodiment in configuration and the likeFiveAnd different.
[0086]
That is, this joint device Z6The inner rotor 47 is connected to the camshaft 45, and the outer rotor 50 comprising a permanent magnet 51 and a pair of yokes 52, 52 disposed on both sides of the permanent magnet 51 on the radially outer side of the inner rotor 47. Is arranged. The outer rotor 50 is connected to a pulley (not shown) via a core 48. An exciting coil 53 having a yoke 54 is arranged on the inner side in the radial direction of the inner rotor 47. Therefore, in this embodiment, the outer rotor 50 side is the driving side, and the inner rotor 47 side is the driven side.
[0087]
As described above, of the inner rotor 47 and the outer rotor 50 that are arranged in the radial direction, the permanent magnet 51 is disposed on the outer rotor 50 positioned on the radially outer side, and further on the radial direction than the inner rotor 47 positioned on the radially inner side. When the exciting coil 53 is arranged on the inner side, the coil diameter of the exciting coil 53 is smaller than that when the exciting coil 53 is arranged on the outer side in the radial direction of the outer rotor as in the above embodiments, for example. As a result, for example, when the coil length of the exciting coil 53 is the same, the number of coil turns can be increased by the smaller diameter of the exciting coil 53, and the exciting current necessary for obtaining the same magnetomotive force can be increased accordingly. It can be lowered.
[0088]
Further, the diameter of the air gap 47 between the inner rotor 47 and the outer rotor 50 that generates the holding force (that is, the length of the moment arm that defines the holding force) is, for example, the exciting coil 53 in the radial direction of the inner rotor 47. As a result, when the required holding force of the permanent magnet 51 is the same, the magnetic attraction at the convex pole of the air gap 49 is increased by the amount of the moment arm. It can be set small. Therefore, the necessary magnetomotive force of the exciting coil 53 for reducing the magnetic attraction force can be suppressed by a small amount.
[0089]
G: Seventh embodiment
FIG. 11 shows a coupling device Z according to the seventh embodiment.7Is shown. This coupling device Z7Is applied as a joint of a cooling fan 62 of the engine, and is provided with an outer rotor 63 on the crankshaft 60, and an inner made of a permanent magnet 65 and a pair of yokes 66, 66 on the radially inner side of the outer rotor 63. A rotor 64 is disposed, and an excitation coil 67 having a yoke 68 is disposed outside the outer rotor 63 in the radial direction. The inner rotor 64 is connected to a fan shaft 61 to which the cooling fan 62 is attached.
[0090]
With this configuration, when the exciting coil 67 is in a non-excited state, the magnetic flux generated by the permanent magnet 65 flows between the yokes 66 and 66 and the outer rotor 63, and the inner rotor 64 and the outer rotor A predetermined holding force is acting between the first and second members 63. Therefore, the fan shaft 61 is rotationally driven by the crankshaft 60, and the air blowing state by the cooling fan 62 is realized.
[0091]
On the other hand, when the exciting coil 67 is excited, the magnetic force causes the magnetic flux of the permanent magnet 65 to be pushed out from the outer rotor 63 side, thereby reducing the holding force. Therefore, the crankshaft 60 and the fan shaft 61 are disconnected from each other, and the cooling fan 62 is stopped from blowing.
[0092]
Thus, the joint device Z7Is applied as a joint of the cooling fan 62, the operation / stop of the cooling fan 62 can be controlled only by the excitation / non-excitation operation of the excitation coil 67, and the holding release by excitation can be controlled by a small magnetomotive force (that is, For example, an electromagnetic clutch or the like is provided between the crankshaft 60 and the fan shaft 61 as in the prior art, and the crankshaft 60 and the fan shaft 61 are rotated integrally by the magnetic force of the clutch coil. As compared with the case where connection is possible, the device can be made compact or cost-effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which a joint device according to a first embodiment of the present invention is incorporated in a variable valve timing device of an engine.
2 is an exploded perspective view of a permanent magnet and the like in the joint device shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a portion V in FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory view of a main part structure of a joint device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view of a main part structure of a joint device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view of the main part structure of a joint device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which a joint device according to a fifth embodiment of the present invention is incorporated in an engine variable valve timing device.
8 is an enlarged view of a portion VIII in FIG.
FIG. 9 is a sectional view showing a state in which a joint device according to a sixth embodiment of the present invention is incorporated in an engine variable valve timing device.
10 is an enlarged view of a portion X in FIG. 9;
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which a joint device according to a seventh embodiment of the present invention is incorporated in an engine cooling fan.
FIG. 12 is a “magnetic field-magnetic flux density” characteristic diagram.
FIG. 13 is a “magnetomotive force-holding force” characteristic diagram.
[Explanation of symbols]
1 is a cam shaft, 2 is a pulley, 3 is an intermediate shaft, 4 is a first core, 5 is a second core, 6 is an advanced plate, 7 is a return spring, 8 is a permanent magnet, 9 is a yoke, 9c is a convex pole 10 is an inner rotor, 11 is an outer rotor, 11a is a convex pole, 12 is an exciting coil, 13 is a yoke, 14 is a yoke, 15 is a brake coil, 16 is a shoe member, 17 is a small cross section, 18 is an auxiliary permanent magnet, 20 is a claw member, 21-24 is an air gap, 25 is a fastening bolt, 26 is a filler 2, 27 is a collar member, 31 is a cam shaft, 32 is a first core, 33 is a second core, 34 is an intermediate member, 35 is an outer rotor, 36 is an inner rotor, 37 is a permanent magnet, 38 is a yoke, 39 is an exciting coil, 40 is a yoke, 41 is a brake coil, 45 is a cam shaft, 46 is a core, 47 is an inner rotor, 48 Core, 50, outer rotor, 51, permanent magnet, 52, yoke, 53, excitation coil, 54, yoke, 55, brake coil, 60, crankshaft, 61, fan shaft, 62 cooling fan, 63, outer rotor, 64 An inner rotor, 65 is a permanent magnet, 66 is a yoke, 67 is an exciting coil, and 68 is a yoke.

Claims (15)

同軸状に配置された駆動側部材と非駆動側部材とを磁力による保持力で一体回転可能に接続する回転伝動部材の継手装置であって、
上記駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がる磁束を生成して上記保持力を発生させるための永久磁石を上記駆動側部材と非駆動側部材との少なくともいずれか一方側に設けるとともに、
上記永久磁石の磁力による上記保持力を減少させて上記駆動側部材と非駆動側部材との接続状態を解除させるための励磁コイルを、該駆動側部材と非駆動側部材のいずれか他方側を挟んで上記永久磁石に対向する位置に固定配置し、
上記励磁コイルに対して、上記永久磁石と上記励磁コイルとに挟まれた上記他方側の部材における該永久磁石と励磁コイルが対向する部位での該励磁コイルにより生成される磁束方向が上記永久磁石の磁束と同方向となるように通電することを特徴とする回転伝動部材の継手装置。A joint device for a rotary transmission member that connects a driving side member and a non-driving side member arranged coaxially so as to be integrally rotatable with a holding force by magnetic force,
A permanent magnet for generating a magnetic flux straddling between the driving side member and the non-driving side member to generate the holding force is provided on at least one side of the driving side member and the non-driving side member. With
An exciting coil for reducing the holding force due to the magnetic force of the permanent magnet and releasing the connection state between the driving side member and the non-driving side member is provided on the other side of the driving side member and the non-driving side member. It is fixedly placed at a position facing the permanent magnet,
The direction of the magnetic flux generated by the exciting coil at a portion where the permanent magnet and the exciting coil are opposed to each other in the member on the other side sandwiched between the permanent magnet and the exciting coil with respect to the exciting coil. A joint device for a rotary transmission member, wherein current is supplied so as to be in the same direction as the magnetic flux. 請求項１において、
上記永久磁石の磁力を、上記他方側の部材における上記永久磁石の磁束密度が飽和密度近くになるように設定したことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 1,
The joint device for a rotary transmission member, wherein the magnetic force of the permanent magnet is set so that the magnetic flux density of the permanent magnet in the other member is close to the saturation density. 請求項２において、
上記他方側の部材を鉄系材料で構成するとともに、その磁束方向における断面積を小さく設定したことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 2,
A joint device for a rotary transmission member, wherein the member on the other side is made of an iron-based material, and the cross-sectional area in the magnetic flux direction is set small. 請求項３において、
上記他方側の部材を軟鉄としたことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 3,
A joint device for a rotary transmission member, wherein the member on the other side is made of soft iron. 請求項１において、
上記駆動側部材と非駆動側部材のうち径方向外側に位置する部材に上記永久磁石が、径方向内側に位置する部材よりもさらに径方向内側に上記励磁コイルが、それぞれ配置されていることを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 1,
The permanent magnet is disposed on a member positioned on the radially outer side of the driving side member and the non-driving side member, and the excitation coil is disposed on the radially inner side of a member positioned on the radially inner side. A joint device for a rotary transmission member. 請求項１において、
上記他方側の部材における上記永久磁石の磁束と上記励磁コイルの磁束とが共に通る部位と上記永久磁石との中間にエアギャップが形成されていることを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 1,
The joint device for a rotary transmission member, wherein an air gap is formed between the permanent magnet and a portion through which the magnetic flux of the permanent magnet and the magnetic flux of the exciting coil pass in the other member. 請求項６において、
上記エアギャップの上記永久磁石軸方向における幅寸法を、該永久磁石の軸方向寸法よりも小さく設定したことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 6,
A joint device for a rotary transmission member, wherein a width dimension of the air gap in the axial direction of the permanent magnet is set smaller than an axial dimension of the permanent magnet. 請求項６又は７において、
上記エアギャップ内に、非磁性物質を充填したことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 6 or 7,
A joint device for a rotary transmission member, wherein the air gap is filled with a nonmagnetic substance. 請求項１において、
上記永久磁石が備えられた上記一方側の部材が接する回転部材の該永久磁石に近い表面層を非磁性層とするとともに内部層を磁性層としたことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 1,
A joint device for a rotary transmission member, wherein a surface layer near the permanent magnet of the rotary member in contact with the one side member provided with the permanent magnet is a nonmagnetic layer and an inner layer is a magnetic layer. 請求項６または７において、
上記他方側の部材における上記永久磁石と対向する部位に補助永久磁石を備えるとともに、
該補助永久磁石の着磁方向を上記永久磁石の着磁方向と同方向としたことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 6 or 7,
Auxiliary permanent magnet is provided in a part facing the permanent magnet in the member on the other side,
A joint device for a rotary transmission member, wherein the magnetizing direction of the auxiliary permanent magnet is the same as the magnetizing direction of the permanent magnet. 請求項１において、
上記他方側の部材と上記励磁コイルとのエアギャップ部分に、鉄粉又は鉄系材料でなるスベリ軸受を配置したことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 1,
A joint device for a rotary transmission member, wherein a sliding bearing made of iron powder or an iron-based material is disposed in an air gap portion between the other member and the exciting coil. 請求項５において、
上記他方側の部材に、該部材よりもさらに小径の内径寸法をもつ電磁ブレーキ用のディスク部を設けたことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 5,
A joint device for a rotary transmission member, wherein the other member is provided with a disk portion for an electromagnetic brake having a smaller inner diameter than the member. 同軸状に配置された駆動側部材と非駆動側部材とを磁力による保持力で一体回転可能に接続する回転伝動部材の継手装置であって、
上記駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がる磁束を生成して上記保持力を発生させるための永久磁石を上記駆動側部材と非駆動側部材との少なくともいずれか一方側に設けるとともに、
上記永久磁石の磁力による上記保持力を減少させて上記駆動側部材と非駆動側部材との接続状態を解除させるための励磁コイルを、該駆動側部材と非駆動側部材のいずれか他方側を挟んで上記永久磁石に対向する位置に固定配置し、
さらに上記他方側の部材に該部材よりもさらに小径の内径寸法をもつ電磁ブレーキ用のディスク部を設けたことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。A joint device for a rotary transmission member that connects a driving side member and a non-driving side member arranged coaxially so as to be integrally rotatable with a holding force by magnetic force,
A permanent magnet for generating a magnetic flux straddling between the driving side member and the non-driving side member to generate the holding force is provided on at least one side of the driving side member and the non-driving side member. With
An exciting coil for reducing the holding force due to the magnetic force of the permanent magnet and releasing the connection state between the driving side member and the non-driving side member is provided on the other side of the driving side member and the non-driving side member. It is fixedly placed at a position facing the permanent magnet,
Furthermore, the rotary transmission member coupling device is characterized in that the other member is provided with a disk portion for an electromagnetic brake having a smaller inner diameter than the member. 同軸状に配置された駆動側部材と非駆動側部材のうち、該駆動側部材をクランク軸により駆動されるプーリーに、上記非駆動側部材をカムシャフトに、それぞれ接続する一方、
上記駆動側部材と非駆動側部材のうちの少なくともいずれが一方側に該駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がる磁束を生成してこれらを一体回転可能とする上記保持力を発生させるための永久磁石を設けるとともに、
上記永久磁石の磁力による上記保持力を減少させて上記駆動側部材と非駆動側部材との接続状態を解除させるための励磁コイルを、該駆動側部材と非駆動側部材のいずれか他方側を挟んで上記永久磁石に対向する位置に固定配置し、
上記励磁コイルに対して、上記永久磁石と上記励磁コイルとに挟まれた上記他方側の部材における該永久磁石と励磁コイルが対向する部位での該励磁コイルにより生成される磁束方向が上記永久磁石の磁束と同方向となるように通電し、
さらに、上記駆動側部材に対してこれを加速及び減速させる方向に駆動力を付与する駆動手段を備えたことを特徴とする可変バルブタイミング装置。Of the driving side member and the non-driving side member arranged coaxially, the driving side member is connected to a pulley driven by a crankshaft, and the non-driving side member is connected to a camshaft.
At least one of the driving side member and the non-driving side member generates the magnetic flux straddling between the driving side member and the non-driving side member on one side so that the holding force can be rotated integrally. While providing a permanent magnet to generate,
An exciting coil for reducing the holding force due to the magnetic force of the permanent magnet and releasing the connection state between the driving side member and the non-driving side member is provided on the other side of the driving side member and the non-driving side member. It is fixedly placed at a position facing the permanent magnet,
The direction of the magnetic flux generated by the exciting coil at a portion where the permanent magnet and the exciting coil are opposed to each other in the member on the other side sandwiched between the permanent magnet and the exciting coil with respect to the exciting coil. Energize to be in the same direction as the magnetic flux of
The variable valve timing device further comprises driving means for applying a driving force in the direction of accelerating and decelerating the driving side member. 同軸状に配置された駆動側部材と非駆動側部材のうち、該駆動側部材をクランク軸により駆動されるプーリーに、上記非駆動側部材をカムシャフトに、それぞれ接続する一方、
上記駆動側部材と非駆動側部材のうちの少なくともいずれか一方側に該駆動側部材と非駆動側部材との間に跨がる磁束を生成してこれらを一体回転可能とする上記保持力を発生させるための永久磁石を設けるとともに、
上記永久磁石の磁力による上記保持力を減少させて上記駆動側部材と非駆動側部材との接続状態を解除させるための励磁コイルを、上記他方側の部材を挟んで上記永久磁石に対向する位置に固定配置し、
さらに、上記駆動側部材に対してこれを加速及び減速させる方向に駆動力を付与する駆動手段を備えたことを特徴とする可変バルブタイミング装置。Of the driving side member and the non-driving side member arranged coaxially, the driving side member is connected to a pulley driven by a crankshaft, and the non-driving side member is connected to a camshaft.
The holding force that generates a magnetic flux straddling between the driving side member and the non-driving side member on at least one side of the driving side member and the non-driving side member so that these members can rotate integrally. While providing a permanent magnet to generate,
An exciting coil for reducing the holding force due to the magnetic force of the permanent magnet to release the connection state between the driving side member and the non-driving side member, and a position facing the permanent magnet across the other side member Fixedly placed on the
The variable valve timing device further comprises driving means for applying a driving force in the direction of accelerating and decelerating the driving side member.
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