JP5276473B2 - プーリ構造体 - Google Patents

Description

本発明は、相対回転可能な２つの回転体を有するプーリ構造体に関する。

従来から、相対回転可能に連結された２つの回転体を有するプーリ構造体として、２つの回転体の一方に回転変動が生じたときに、その回転変動を減衰させるための構成を備えたものが知られている。

例えば、特許文献１に記載のプーリ構造体は、ベルトが巻回されるプーリ（第１回転体）と、プーリの内側において、このプーリに対して相対回転可能に設けられ、且つ、エンジンの出力軸に連結されるハブ（第２回転体）と、プーリとハブとを連結するゴム弾性体（ゴムカップリング）とを有する。そして、エンジンのトルク変動に応じてハブに回転変動が生じたときには、ハブとプーリの間のゴム弾性体が弾性変形することによって、その回転変動を吸収するように構成されている。

また、特許文献２に記載のプーリ構造体は、クランクシャフトに組み付けられたダンパ本体（第１回転体）と、ダンパ本体内側に設けられたダンパマス（第２回転体）とを有する。ダンパマスには、周方向に配置された複数の永久磁石が固定され、一方、ダンパ本体には、ダンパマスの複数の永久磁石と対向する銅板が固定されている。そして、クランクシャフトに生じた捩り振動に起因して、ダンパ本体とダンパマスの間に回転速度差が発生すると、永久磁石と銅板の間の速度差によって銅板に渦電流が発生する。このとき、銅板に発生した渦電流によって２つの回転体（ダンパ本体とダンパマス）の間に両者間の速度差を小さくするような力が作用し、ダンパ本体の回転変動が抑制される。

実開昭６３−６８５４０号公報 特開２００２−２８６０９４号公報

しかし、特許文献１のプーリ構造体のように、２つの回転体がゴム弾性体で連結されている場合には、ゴム弾性体の経年劣化や疲労破壊に起因する故障が発生する。また、一方の回転体に過大な回転変動が生じたときには、ゴム弾性体にその弾性変形の範囲を超える過大な力が作用し、ゴム弾性体が破損してしまう虞もある。さらに、ゴム弾性体の弾性変形時の発音が問題になる場合もある。

一方、特許文献２のプーリ構造体のように、永久磁石と銅板との間の速度差に起因して銅板に生じる渦電流によって、２つの回転体に両者の速度差を小さくするような抑制力を作用させる構成では、ゴム弾性体を用いる必要がないことから、上述したような問題は生じない。しかし、渦電流により２つの回転体に作用させることのできる抑制力はかなり小さいものであり、一方の回転体に生じる回転変動が大きい場合には、その回転変動を速やかに減衰させることは困難である。

本発明の目的は、ゴム弾性体を使用することなく、回転体に生じた回転変動を速やかに減衰させることが可能なプーリ構造体を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明のプーリ構造体は、第１回転体と、前記第１回転体に対して相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体に設けられた第１磁石と、前記第２回転体に設けられた第２磁石を有し、前記第１磁石と前記第２磁石のうちの少なくとも一方の磁石の、Ｎ，Ｓ磁極の少なくとも１つの磁極面に磁性体が連結され、前記磁性体は、前記第１磁石と前記第２磁石のうちの前記磁性体と連結されていない磁石の磁極面と、隙間を空けて対向し、前記第１磁石、前記第２磁石、及び、前記磁性体は、全て、前記第１回転体及び前記第２回転体の回転軸を中心とする略扇形の形状に形成され、前記磁性体の中心角が、前記第１磁石及び前記第２磁石の中心角よりも小さいことを特徴とするものである。

本発明によれば、第１磁石と第２磁石のうちの一方の磁石の、Ｎ，Ｓ磁極の少なくとも１つの磁極面から出る磁束が、この磁極面に連結された磁性体を通り、さらに、磁性体と隙間を空けて対向する、前記磁性体と連結されていない他方の磁石の磁極面へと流れるように、磁気回路が形成されている。この状態で、第１回転体と第２回転体の一方の回転体に回転変動が生じて、両者の間に回転速度差（位相差）が生じ、両回転体にそれぞれ設けられた第１磁石と第２磁石の位相（周方向位置）がずれたときには、前記一方の磁石と連結された磁性体と前記他方の磁石の間の隙間における磁束の向きが、両者が対向する方向に対して周方向に傾く。この傾きを解消するように（即ち、回転速度差を解消するように）第１回転体と第２回転体の間にトルクが作用するため、一方の回転体に生じた回転変動が減衰される。

ここで、第１磁石と第２磁石間に流れる磁束によって、第１回転体と第２回転体に回転速度差が小さくなるように作用するトルクは、従来の渦電流によって回転体に作用するトルクに比べると、はるかに強力である。そのため、一方の回転体に大きな回転変動が生じた場合でも、その回転変動を速やかに減衰させることが可能となる。また、回転変動を減衰するためにゴム弾性体を使用しないことから、ゴム弾性体の経年劣化や疲労破壊、あるいは、ゴム弾性体の弾性変形時の発音といった問題が生じない。

さらに、本発明では、第１回転体と第２回転体との間に比較的小さな回転速度差（位相差）が生じて、第１磁石と第２磁石の位相が周方向に少しずれても、磁性体内を通って隙間へ磁束が流れることから、磁性体と磁石との間の隙間における磁束の傾きが大きくならない。従って、２つの回転体の回転速度差が小さい場合に、この回転速度差を解消するように作用するトルクが大きくなりすぎることがなく、第１回転体と第２回転体の間で共振が発生するのを防止できる。
また、磁性体の中心角が、第１磁石及び第２磁石よりも小さい場合には、第１回転体と第２回転体との間に比較的小さな回転速度差が生じて、第１磁石と第２磁石とが周方向にわずかにずれる程度では、磁性体が、前記他方の磁石の磁極面と対向する状態が継続することになる。従って、磁性体と他方の磁石の間の隙間を流れる磁束の傾きが大きく変化することがない。

第２の発明のプーリ構造体は、前記第１の発明において、前記第１磁石、前記第２磁石、及び、前記磁性体により、２つの隙間を有する１つの磁気回路が形成されていることを特徴とするものである。

上述したように、第１回転体と第２回転体との間の回転速度差を解消するトルクは、磁石や磁性体の間の隙間を流れる磁束の向きが傾くことによって発生する。ここで、相対向する２種類の磁石のみで磁気回路が形成されていると、トルクを発生させる隙間を１つ形成するために磁石が２つ必要となり、１つの磁気回路の磁気抵抗が大きくなる傾向がある。一方、本発明では、２種類の磁石と磁性体とで構成される磁気回路が２つの隙間を有するため、磁石数を増やすことなく、大きなトルクを発生させることが可能となる。

また、１つの磁気回路に含まれる隙間が１つのみであると、その隙間において２種類の磁石間に作用する、引き合う方向、あるいは、反発する方向の磁力が、第１回転体と第２回転体に常に作用することになり、軸受等に無理な力が働く虞がある。本発明では、２種類の磁石と磁性体により、２つの隙間を有する１つの磁気回路が形成されており、２つの隙間において作用する磁力が互いに相殺される。そのため、軸受等に無理な力が働くことがなく、プーリ構造体の長寿命化が期待できる。

尚、第１磁石及び第２磁石と磁性体により、２つの隙間を有する磁気回路を形成するとともに、これら２つの隙間の双方において磁石同士が対向しない構成（磁石と磁性体が対向する構成）が好ましい。具体的には、前記第１磁石と前記第２磁石の一方の２つの磁極面に、２つの前記磁性体がそれぞれ連結され、前記一方の磁石に連結された前記２つの磁性体は、前記第１磁石と前記第２磁石の他方の２つの磁極面と、それぞれ隙間を空けて対向した構成とすることができる（第３の発明）。

第４の発明のプーリ構造体は、第１回転体と、前記第１回転体に対して相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体に設けられた第１磁石と、前記第２回転体に設けられた第２磁石を有し、前記第１磁石と前記第２磁石のうちの少なくとも一方の磁石の、Ｎ，Ｓ磁極の少なくとも１つの磁極面に磁性体が連結され、前記磁性体は、前記第１磁石と前記第２磁石のうちの前記磁性体と連結されていない磁石の磁極面と、隙間を空けて対向し、
前記第１磁石、前記第２磁石、及び、前記磁性体により、２つの隙間を有する１つの磁気回路が形成され、前記第１磁石の一方の磁極面に前記磁性体が連結され、この磁性体は前記第２磁石の一方の磁極面と隙間を空けて対向し、前記第２磁石の他方の磁極面にも前記磁性体が連結され、この磁性体は前記第１磁石の他方の磁極面と隙間を空けて対向していることを特徴とするものである。

第５の発明のプーリ構造体は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記第１磁石は周方向に複数並べて配置されるとともに、前記第２磁石も周方向に複数並べて配置され、前記複数の第１磁石と前記複数の第２磁石は、共に、周方向に隣接する磁石間で磁化の方向が逆となっていることを特徴とするものである。

第１回転体と第２回転体の間に生じた回転速度差が大きい場合には、一方の磁石に連結された磁性体は、回転速度差がないときに対向していた他方の磁石に対して周方向に隣接する、別の磁石の磁極面と主に対向するようになる。このとき、周方向に隣接し磁化の方向が逆となる２つの前記他方の磁石と、磁性体の間でも、磁束が流れて安定した磁気回路が形成されるように、第１回転体と第２回転体との間にトルクが発生する（リラクタンストルク）。このリラクタンストルクは、第１磁石と第２磁石の位相差が大きい場合には、第１磁石と第２磁石と磁性体で磁気回路が形成されることによる上述したトルク（マグネットトルク）と同じ方向に作用するため、第１回転体と第２回転体の間の大きな回転速度差を迅速に収束させることができる。

本発明の実施形態に係る補機駆動システムの概略構成図である。 プーリ構造体の回転軸を含む面に関する断面図である。 図２のIII-III線断面図である。 第１磁石からなる第１環状磁石体と第２磁石からなる第２環状磁石体を回転軸方向からみた図である。 図２に示される第１磁石、第２磁石、及び、磁性体を拡大した図である。 プーリとハブの間に回転速度差があるときの、プーリ構造体の図３相当の断面図である。 変更形態に係るプーリ構造体の、第１磁石、第２磁石、及び、磁性体を拡大した図である。 別の変更形態に係るプーリ構造体の、第１磁石、第２磁石、及び、磁性体を拡大した図である。 さらに別の変更形態に係るプーリ構造体の、第１磁石、第２磁石、及び、磁性体を拡大した図である。 実施例１の第１磁石、第２磁石、及び、２つの磁性体の配置を示す図である。 磁石のみで構成された比較例１の環状磁石体の斜視図である。 実施例１〜６のプーリ構造体の回転角とトルクの関係を示すグラフである。 比較例１のプーリ構造体の回転角とトルクの関係を示すグラフである。

次に、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、自動車用エンジンの出力軸のトルクによって補機を駆動する、補機駆動システムに用いられるプーリ構造体に本発明を適用した一例である。

図１は本実施形態の補機駆動システムの概略構成図である。図１に示すように、補機駆動システム１００は、エンジンの出力軸１０１（レシプロエンジンのクランクシャフトや、ロータリーエンジンのエキセントリックシャフト等）に連結された駆動プーリ１０５と、ウォーターポンプやオルタネータ等の各種補機にそれぞれ連結された従動軸（補機軸）１０２，１０３と、従動軸１０２に取り付けられた従動プーリ１０４と、従動軸１０３に取り付けられた、本実施形態に係るプーリ構造体１のプーリ２と、駆動プーリ１０５、従動プーリ１０４、及び、プーリ構造体１のプーリ２にわたって架け渡された伝動ベルト１０６とを有する。尚、本実施形態では、伝動ベルト１０６として、ベルト長手方向に沿って互いに平行に延びる複数のＶリブ１０６ａを有するＶリブドベルトが用いられている（図２参照）。

出力軸１０１のトルクによって駆動プーリ１０５が回転駆動されると、その駆動プーリ１０５の回転により伝動ベルト１０６が駆動される。すると、この伝動ベルト１０６の走行に伴って、従動プーリ１０４やプーリ構造体１のプーリ２がそれぞれ回転駆動されることにより、従動軸１０２，１０３に連結されたウォーターポンプやオルタネータ等の補機がそれぞれ駆動される。

次に、出力軸１０１から伝動ベルト１０６を介して伝達されるトルクを従動軸（補機軸）１０３に伝える、本実施形態のプーリ構造体１について詳細に説明する。図２は本実施形態のプーリ構造体１の回転軸Ｃを含む面に関する断面図である。図２に示すように、プーリ構造体１は、伝動ベルト１０６が巻回される円筒形状のプーリ２（第１回転体）と、従動軸（補機軸）１０３に連結されるとともにプーリ２の内側に設けられたハブ３（第２回転体）を備えている。また、プーリ２とハブ３は軸受５を介して相対回転可能に連結されている。尚、図２における右側をプーリ構造体１の先端側、図２における左側（従動軸（補機軸）１０３側）をプーリ構造体１の基端側と定義して以下説明する。

プーリ２の外周部には、その周方向に沿って延びる複数のＶ溝１１が形成されている。そして、伝動ベルト１０６は、その腹面側に形成された複数のＶリブ１０６ａが、複数のＶ溝１１にそれぞれ係合した状態で、プーリ２の外周に巻回される。

ハブ３は、回転軸方向に沿って同軸状に並ぶ２つの円筒部材３ａ，３ｂを有し、これら２つの円筒部材３ａ，３ｂは図示しない部分において連結され、一体化されている。このハブ３の２つの円筒部材３ａ，３ｂには従動軸１０３の先端部が嵌挿され、ボルト等の適宜の連結手段によって従動軸１０３とハブ３とが相対回転不能に連結される。尚、プーリ２、及び、ハブ３を構成する２つの円筒部材３ａ，３ｂは、それぞれ非磁性材料（常磁性体や反磁性体、あるいは、反強磁性体）で形成されている。尚、非磁性材料としては、例えば、アルミニウム合金、チタン合金、あるいは、合成樹脂等を挙げられる。

２つの円筒部材３ａ，３ｂのうち、基端側に位置する円筒部材３ａに軸受５が設けられ、この軸受５を介してプーリ２が円筒部材３ａに回転自在に連結されている。一方、先端側に位置する円筒部材３ｂと、プーリ２との間には、環状の磁石収容室１６が形成され、この磁石収容室１６内に、プーリ２に固定された第１環状磁石体２０と、ハブ３の円筒部材３ｂに固定された２つの第２環状磁石体２１が収容されている。

図３は、図２のIII-III線断面図、図４は、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１を回転軸方向から見た図である。第１環状磁石体２０はその外周面においてプーリ２に固定されている。図３、図４に示すように、この第１環状磁石体２０は、周方向に並べて配置された８つの第１磁石１７で構成されている。また、各々の第１磁石１７は、回転軸Ｃを中心とする中心角が４５度の略扇形形状を有するものであり、その厚み方向（回転軸Ｃと平行な方向：図２の左右方向））に磁化されている。さらに、図４に示すように、周方向に隣接する第１磁石１７間で、磁化の方向、即ち、回転軸方向における端面（磁極面）の磁極が、互いに逆になっている。

第２環状磁石体２１はその内周面においてハブ３に固定されるとともに、第１環状磁石体２０の内側に配置されている。図３、図４に示すように、この第２環状磁石体２１は、周方向に並べて配置された８つの第２磁石１８で構成されている。また、各々の第２磁石１８は、回転軸Ｃを中心とする中心角が４５度の略扇形形状を有するものであり、第１磁石１７と同様に、その厚み方向（回転軸Ｃと平行な方向）に磁化されている。さらに、図４に示すように、周方向に隣接する第２磁石１８間で、磁化の方向、即ち、回転軸方向における端面（磁極面）の磁極が、互いに逆になっている。

尚、第１磁石１７と第２磁石１８は、それぞれ永久磁石で構成されている。永久磁石としては、ネオジム、サマリウムコバルト、フェライト、アルニコ、プラチナ、クロム、鉄、マンガン、アルミニウム、プラセオジムなどを成分とするものを使用できる。

さらに、図２、図３に示すように、各第１磁石１７の回転軸方向に関する両端面（磁極面）には、それぞれ磁性材料（好ましくは軟磁性材料）からなる２つの磁性体２５（ヨーク）が連結されている。図３に示すように、磁性体２５も、回転軸Ｃを中心とする略扇形形状を有するが、その中心角は、第１磁石１７及び第２磁石１８よりもやや小さくなっている。そして、各磁性体２５の先端部（径方向外側端部）は第１磁石１７の磁極面に固定されるとともに、磁性体２５の基端部（径方向内側端部）は、第２磁石１８の磁極面と隙間を空けて対向している。

また、磁性体２５を構成する磁性材料としては、軟鉄やフェライト（Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト）等が挙げられる。他に、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ケイ素鋼等が使用できる。

尚、本実施形態では、第１環状磁石体２０はプーリ２の内周面に取り付けられているが、その取付方法としては、接着や、圧入、あるいは、ネジやボルト等による固定等の方法を採用できる。また、第２環状磁石体２１は、ハブ３（円筒部材３ｂ）の外周面に取り付けられているが、この第２環状磁石体２１のハブ３への取付方法も、接着や、圧入、あるいは、ネジやボルト等による固定等の方法を採用できる。

次に、本実施形態のプーリ構造体１の作用について説明する。図３に示すように、プーリ２とハブ３の間に回転速度差（位相差）がない状態では、プーリ２に固定された第１環状磁石体２０の８つの第１磁石１７と、ハブ３に固定された第２環状磁石体２１の８つの第２磁石１８の、位相（周方向位置）が一致した状態である。このとき、第１磁石１７の磁極面に連結された磁性体２５は、第２磁石１８の磁極面の、周方向に関する中央領域と対向した状態となる。

図５は、図２に示される、第１磁石１７、第２磁石１８、及び、磁性体２５を拡大した図である。図５に示すように、回転軸方向に磁化された第１磁石１７のＮ極から出た磁束Ｂは、このＮ極の磁極面に連結された磁性体２５を通り、磁性体２５から隙間２７を通って第２磁石１８のＳ極に至る。同じく、回転軸方向に磁化された第２磁石１８のＮ極から流れ出た磁束Ｂは、隙間２８を通って磁性体２５へ流れ、磁性体２５内を通って第１磁石１７のＳ極に至る。即ち、第１磁石１７、第２磁石１８、及び、２つの磁性体２５により、２つの隙間２７，２８を有する１つの磁気回路が形成されている。

プーリ２とハブ３との間に回転速度差がなく、第１磁石１７と第２磁石１８の間に位相（周方向位置）のずれがない状態では、第２磁石１８と２つの磁性体２５との２つの隙間２７，２８における磁束Ｂの向きは、回転軸Ｃの方向（第２磁石１８と磁性体２５が対向する方向）と平行となる。従って、第１環状磁石体２０が設けられているプーリ２と、第２環状磁石体２１が設けられているハブ３との間で、トルクは発生していない。

このように、プーリ２とハブ３が一体的に回転している状態から、エンジンで発生したトルク変動がベルト１０６を介して伝達されて、プーリ２に回転変動が生じると、プーリ２とハブ３の間には回転速度差（位相差）が生じる。

図６は、プーリ２とハブ３との間に回転速度差が生じたときの、プーリ構造体１の断面図である。図６に示すように、プーリ２とハブ３との間に回転速度差が生じると、プーリ２に固定された第１磁石１７と、ハブ３に固定された第２磁石１８の、位相（周方向位置）がずれることになる。このとき、第１磁石１７と連結された２つの磁性体２５と、第２磁石１８の間の、２つの隙間２７，２８における磁束Ｂの向きが、回転軸Ｃの方向（第２磁石１８と磁性体２５が対向する方向）に対して、周方向に傾く。従って、この傾きを解消するように（即ち、回転速度差を解消するように）プーリ２とハブ３の間にトルクが作用するため、プーリ２に生じた回転変動が減衰される。

ここで、プーリ２とハブ３に、両者の間の回転速度差が小さくなるように作用する、第１磁石１７と第２磁石１８の間の磁力は、従来の渦電流によって回転体に作用する抑制力に比べると、はるかに強力である。そのため、プーリ２に大きな回転変動が生じた場合でも、その回転変動を速やかに減衰させることが可能となる。また、回転変動を減衰するためにゴム弾性体を使用しないことから、ゴム弾性体の経年劣化や疲労破壊、あるいは、ゴム弾性体の弾性変形時の発音といった問題が生じない。

さらに、本実施形態のプーリ構造体１においては、第１磁石１７の磁極面に磁性体２５が連結され、この磁性体２５が第２磁石１８の磁極面と隙間２７，２８を空けて対向している。そして、プーリ２とハブ３の間に生じた回転速度差が比較的小さく、第１磁石１７と第２磁石１８の位相のずれが小さい場合には、図６に示すように、第１磁石１７に連結された磁性体２５は、第２磁石１８の磁極面の周方向端部と対向した状態となる。このとき、第１磁石１７のＮ極から出た磁束は、第２磁石１８の周方向端部と対向する磁性体２５内を通って隙間２７へ磁束が流れる。そのため、隙間２７，２８における磁束の、回転軸方向に対する周方向への傾きは、２つの磁石の磁極面同士が隙間を空けて直接対向しているような構成と比べると、それほど大きくはならない。従って、プーリ２とハブ３の回転速度差が小さい場合に、この回転速度差を解消するように作用するトルクが大きくなりすぎることがなく、プーリ２とハブ３の間で共振が発生するのを防止できる。

特に、図３、図６に示すように、磁性体２５の中心角が、第１磁石及び第２磁石よりも小さくなっていると、第１磁石１７と第２磁石１８の位相がわずかにずれた程度では、磁性体２５が、第２磁石１８の磁極面とのみ対向した状態が継続することになる。そのため、磁性体２５と第２磁石１８の間の隙間２７，２８を流れる磁束が、回転軸方向に対して周方向に大きく傾くことはない。

逆に、プーリ２とハブ３の間に生じた回転速度差が比較的大きい（図３、図６の例では、４５度以上）場合には、第１磁石１７に連結された磁性体２５は、回転速度差がないときに対向していた第２磁石１８に隣接する、別の第２磁石１８と主に対向するようになる。このとき、周方向に隣接し、磁化の方向が逆となる２つの第２磁石１８と、２つの磁性体２５の間でも安定した磁気回路が形成されるように、プーリ２とハブ３の間にトルクが発生する（リラクタンストルク）。このリラクタンストルクは、磁気回路が最も安定する角度（上の例では４５度）に位相差が収束する方向に作用する。そして、位相差が前記角度以上である場合には、このリラクタンストルクの方向は、第１磁石１７と第２磁石１８と磁性体２５で磁気回路が形成されることによる上述したトルク（マグネットトルク）と同じ方向となるため、トルクの総和が大きくなる。従って、プーリ２とハブ３の間の大きな回転速度差を迅速に収束させることができる。

さらに、本実施形態のプーリ構造体１においては、第１磁石１７、第２磁石１８、及び、２つの磁性体２５によって、２つの隙間２７，２８を有する１つの磁気回路が形成されている。これによれば、以下の効果が得られる。

プーリ２とハブ３の間の回転速度差を解消するトルクは、磁石や磁性体の間の隙間を流れる磁束が、磁石等が対向する方向（ここでは回転軸方向）に対して周方向に傾くことによって発生する。ここで、相対向する２種類の磁石のみで１つの磁気回路が形成されている場合には、トルクを発生させる隙間を１つ形成するために磁石が２つ必要となり、回路の磁気抵抗が大きくなる傾向がある。一方、本実施形態の構成では、２種類の磁石１７，１８と磁性体２５とで構成される磁気回路が２つの隙間２７，２８を有するため、磁石数を増やすことなく、より大きなトルクを発生させることが可能となる。

また、１つの磁気回路の隙間が１つのみであると、その１つの隙間において２種類の磁石１７，１８間に作用する、引き合う方向、あるいは、反発する方向の磁力が、プーリ２とハブ３に作用することで、軸受５等に無理な力が働く虞がある。本実施形態では、２種類の磁石１７，１８と２つの磁性体２５により、２つの隙間２７，２８を有する１つの磁気回路が形成されており、２つの隙間２７，２８において作用する磁力が互いに相殺される。具体的には、図５において、図中右側の隙間２７と左側の隙間２８において、それぞれ、磁性体２５と第２磁石１８の間に引き合う方向の磁力が作用するため、互いに相殺される。そのため、軸受５等に無理な力が働くことがなく、プーリ構造体１の長寿命化が期待できる。

尚、本実施形態では、第１磁石１７、第２磁石１８、及び、２つの磁性体２５によって形成された１つの磁気回路の、２つの隙間２７，２８の両方が、磁石（第２磁石１８）と磁性体２５によって形成された隙間となっている。２つの隙間のうち一方を、第１磁石１７と第２磁石１８の磁極面同士が直接対向するような隙間としてもよいのだが、そのような構成と比べると、本実施形態では、両方の隙間において、位相差が小さいときの磁束の傾きを小さく抑える効果が得られ、共振を防止する効果が大きくなる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］第１磁石１７、第２磁石１８、及び、磁性体２５のサイズ、形状、数、材質、配置等は、プーリやハブの形状や発生しうる回転変動の程度等に応じて、適宜変更可能である。

１つの環状磁石体２０，２１を構成する磁石１７，１８や磁性体２５の数は８つである必要はなく、適宜変更できる。別の言い方をすれば、略扇状に形成された磁石１７，１８や磁性体２５の中心角を、前記実施形態とは別の角度に変更してもよい。

また、第１磁石１７や第２磁石１８が周方向全周にわたって配置されて環状の磁石体を構成している必要はなく、周方向一部分にのみ磁石１７，１８が配置された構成であってもよい。

２］磁性体２５の配置を、前記実施形態から適宜変更することも可能である。例えば、図７に示すように、第１磁石１７のＮ極の磁極面に磁性体２５ａが連結され、この磁性体２５ａが第２磁石１８のＳ極の磁極面と隙間２７を空けて対向する一方で、第２磁石１８のＮ極の磁極面にも磁性体２５ｂが連結され、この磁性体２５ｂが第１磁石１７のＳ極の磁極面と隙間２８を空けて対向するように構成されてもよい。この場合でも、第１磁石１７、第２磁石１８、及び、２つの磁性体２５ａ，２５ｂにより、磁性体２５と磁石１７，１８とに挟まれる隙間２７，２８を２つ有する１つの磁気回路が形成される。

あるいは、図８に示すように、第１磁石１７が、Ｎ極の磁極面に連結された磁性体２５を介してプーリ２に固定されるとともに、ハブ３に固定された第２磁石１８が第１磁石１７と回転軸Ｃの方向に隙間２７を空けて配置された上で、さらに、磁性体２５が第２磁石のＳ極の磁極面と隙間２８を空けて対向するように構成されてもよい。この場合でも、第１磁石１７、第２磁石１８、及び、２つの磁性体２５により、隙間２７，２８を２つ有する１つの磁気回路が形成される。但し、この形態では、一方の隙間２７は、第１磁石１７と第２磁石１８が直接対向する隙間となっている。

３］第１磁石１７と第２磁石１８は、回転軸方向に磁化されたものには限られず、図９に示すように、回転軸Ｃと直交する径方向に磁化されたものであってもよい。

４］プーリ２に生じた回転変動が非常に大きいと、第１磁石１７と第２磁石１８との間の磁力だけでは回転変動をすぐに減衰させることができないこともあり得る。そこで、プーリ２とハブ３との位相差が一定の角度に達したときに、それ以上の位相差の増大を抑制するストッパー構造が設けられてもよい。例えば、プーリ２の内周面とハブ３の内周面にそれぞれ突出部が設けられ、プーリ２とハブ３の位相差が一定の角度となったときに両者の突出部が周方向に当接（係合）することによりプーリ２とハブ３とを一体回転させ、位相差が増大する方向への相対回転するのを防止するようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態として、エンジンの補機駆動システムのプーリ構造体に本発明を適用した一例について説明したが、本発明の適用対象はこれに限られるものではない。例えば、建築建材、家具、機械装置などの分野において、窓、ドア、蓋等の開閉部材の開閉角度に応じてトルクを変化させるために使用されるプーリ構造体など、様々な用途に使用されるプーリ構造体にも適用することが可能である。

次に、本発明の具体的な実施例について比較例と共に説明する。

（実施例１）
プーリ２に設けられる第１磁石１７としては、外径５２ｍｍ、内径４２ｍｍ、厚み２０ｍｍで、中心角６０度の扇形の形状を有し、厚み方向に着磁されたネオジム磁石を６個使用した。第１磁石１７に連結される磁性体２５としては、外径５２ｍｍ、内径２６ｍｍ、第１磁石１７と連結される部分（薄部）の厚み６ｍｍ、第２磁石１８と対向する部分（厚部）の厚み８．２ｍｍで、中心角５６度の扇形の形状を有する、軟磁性体ＳＵＹ（軟鉄）製のものを使用した。ハブ３に設けられる第２磁石１８としては、外径４０ｍｍ、内径２２ｍｍ、厚み１５ｍｍで、中心角６０度の扇形の形状を有し、厚み方向に着磁されたネオジム磁石を６個使用した。

そして、６個の第１磁石１７を、非磁性体ＳＵＳ３０４製のプーリ２の内周面に環状に固定するとともに、各第１磁石１７の一方の磁極面と外径を合わせて磁性体２５を固定した。次に、６個の第２磁石１８を、非磁性体ＳＵＳ３０４製のハブ３の外周面に環状に固定し、このハブ３を軸受を介してプーリ２に圧入した。最後に、各第１磁石１７の他方の磁極面と外径を合わせて磁性体２５を固定した。これにより、各第１磁石１７の２つの磁極面に２つの磁性体２５がそれぞれ連結され、２つの磁性体２５と各第２磁石１８の２つの磁極面とが隙間（０．３ｍｍ）を空けて対向した、プーリ構造体を作製した（即ち、図３において磁石１７，１８や磁性体２５の数を６個とした構成）。図１０に、実施例１の第１磁石１７、第２磁石１８、及び、２つの磁性体２５の配置を示す。尚、図１０の寸法単位はｍｍである。

（実施例２〜６）
磁性体２５の中心角を、実施例２では５０度、実施例３では４０度、実施例４では３０度、実施例５では２０度、実施例６では１０度とした。上記以外は実施例１と同じ仕様とした。

（比較例１）
図１１に示すように、外径５８ｍｍ、内径２６ｍｍ、厚み６ｍｍ、中心角が４５度で、回転軸Ｃの方向に磁化された第１磁石１７を８個周方向に並べて第１環状磁石体１２０を構成した。また、第１磁石１７と同形状で、同様に回転軸Ｃの方向に磁化された第２磁石１８を８個周方向に並べて第２環状磁石体１２１を構成した。そして、１つの第１環状磁石体１２０を２つの第２環状磁石体１２１で回転軸Ｃの方向に関して挟むように、３つの環状磁石体１２１，１２０，１２１を配置した。尚、周方向に並ぶ８個の磁石１７（１８）は、隣接する磁石間で、別の環状磁石体との対向面（図１１の左右側面）の磁極が反対となるように配置されている。また、左右２つの環状磁石体１２１の、環状磁石体１２０と対向していない面に、バックヨークとして外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚み５ｍｍのＳ２５Ｃ材を取り付けた。

上述した実施例１〜６のプーリ構造体のそれぞれについて、プーリとハブの位相差とトルクとの関係を求めた。具体的には、ハブに装着された回転軸をトルクメータ（石戸電気製作所製：トルク測定機）の回転軸に挿入して、ハブをトルクメータと一体に回転可能とする一方で、プーリの表面を回転不能に機械的に固定した。この状態で、トルクメータを１．５ｒｐｍで反時計回り（正転）に回転させたときの、回転角とトルクの関係を求めた。その結果を図１２（実施例１〜６）、図１３（比較例１）に示す。

図１２、図１３に示すように、周方向に磁化された磁石と磁性体とを組み合わせた実施例１〜６では、回転角の小さい初期のトルク変化率（傾き）が、比較例１（約1.2Nm/degree）と比べてかなり小さくなっている。つまり、プーリ２とハブ３の回転速度差が小さいときのトルクが小さく抑えられており、共振が起こりにくい。

１ プーリ構造体
２ プーリ
３ ハブ
１７ 第１磁石
１８ 第２磁石
２５ 磁性体
２７，２８ 隙間

Claims (5)

1. 第１回転体と、
   前記第１回転体に対して相対回転可能な第２回転体と、
   前記第１回転体に設けられた第１磁石と、
   前記第２回転体に設けられた第２磁石を有し、
   前記第１磁石と前記第２磁石のうちの少なくとも一方の磁石の、Ｎ，Ｓ磁極の少なくとも１つの磁極面に磁性体が連結され、
   前記磁性体は、前記第１磁石と前記第２磁石のうちの前記磁性体と連結されていない磁石の磁極面と、隙間を空けて対向し、
   前記第１磁石、前記第２磁石、及び、前記磁性体は、全て、前記第１回転体及び前記第２回転体の回転軸を中心とする略扇形の形状に形成され、
   前記磁性体の中心角が、前記第１磁石及び前記第２磁石の中心角よりも小さいことを特徴とするプーリ構造体。
2. 前記第１磁石、前記第２磁石、及び、前記磁性体により、２つの隙間を有する１つの磁気回路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプーリ構造体。
3. 前記第１磁石と前記第２磁石の一方の２つの磁極面に、２つの前記磁性体がそれぞれ連結され、
   前記一方の磁石に連結された前記２つの磁性体は、前記第１磁石と前記第２磁石の他方の２つの磁極面と、それぞれ隙間を空けて対向していることを特徴とする請求項２に記載のプーリ構造体。
4. 第１回転体と、
   前記第１回転体に対して相対回転可能な第２回転体と、
   前記第１回転体に設けられた第１磁石と、
   前記第２回転体に設けられた第２磁石を有し、
   前記第１磁石と前記第２磁石のうちの少なくとも一方の磁石の、Ｎ，Ｓ磁極の少なくとも１つの磁極面に磁性体が連結され、
   前記磁性体は、前記第１磁石と前記第２磁石のうちの前記磁性体と連結されていない磁石の磁極面と、隙間を空けて対向し、
   前記第１磁石、前記第２磁石、及び、前記磁性体により、２つの隙間を有する１つの磁気回路が形成され、
   前記第１磁石の一方の磁極面に前記磁性体が連結され、この磁性体は前記第２磁石の一方の磁極面と隙間を空けて対向し、
   前記第２磁石の他方の磁極面にも前記磁性体が連結され、この磁性体は前記第１磁石の他方の磁極面と隙間を空けて対向していることを特徴とするプーリ構造体。
5. 前記第１磁石は周方向に複数並べて配置されるとともに、前記第２磁石も周方向に複数並べて配置され、
   前記複数の第１磁石と前記複数の第２磁石は、共に、周方向に隣接する磁石間で磁化の方向が逆となっていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のプーリ構造体。
   

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