JP6299250B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、２つの部材間で動力の伝達を行う動力伝達装置に関する。

従来、磁性流体等の機能性流体を用い、ハウジングとシャフトとの間で動力の伝達を行う動力伝達装置が知られている。例えば特許文献１の動力伝達装置では、ハウジングにエンジン等が接続され、シャフトに変速機等が接続されている。特許文献１には、ハウジングとシャフトとの間の動力、すなわち、トルクの伝達効率を制御することにより、エンジンから変速機へ伝達する動力を制御する例が記載されている。ここで、動力伝達装置は、所謂係合装置として利用されている。

特開２０１０−１０１４１２号公報

特許文献１の動力伝達装置では、ハウジングの内部空間に一端が位置するようシャフトを設け、シャフトの一端に対し相対回転不能なようロータを接続している。内部空間には、磁性流体が充填されている。ハウジングに設けられた電磁コイルが磁場を発生させると、磁性流体中の微粒子がクラスタを形成し、磁性流体の見かけの粘度が増大する。これにより、電磁コイルが発生する磁場の強さに応じてハウジングとロータとの間の動力の伝達効率が増大する。その結果、ハウジングおよびシャフトを経由した、エンジンから変速機への動力の伝達が可能となる。

しかしながら、特許文献１の動力伝達装置では、ハウジングとロータとの間の動力の伝達は磁性流体を介して行われるため、電磁コイルにより磁性流体の粘度を増大させたとしても、所定値以上の大きな動力については伝達できないおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、動力の伝達効率を任意の値に設定可能、かつ、大きな動力を伝達可能な動力伝達装置を提供することにある。

本発明の動力伝達装置は、ハウジングとシャフトとロータと機能性流体と機能発生部と付勢手段とを備えている。
ハウジングは、筒部、第１板部、第２板部および穴部を有している。第１板部は、筒部の一端を塞ぐ。第２板部は、筒部の他端を塞ぎ、筒部と第１板部との間に内部空間を形成する。穴部は、第１板部の内部空間側と、内部空間とは反対側とを接続するよう第１板部に形成される。シャフトは、一端が内部空間に位置するよう穴部に挿通され、ハウジングに対し相対回転可能に設けられる。

ロータは、シャフトの一端に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動し第１板部または第２板部に当接可能なよう内部空間に設けられる。機能性流体は、内部空間に設けられ、外部からの刺激に応じて、相対回転するハウジングとロータとの間の動力の伝達効率が変化するよう機能する。機能発生部は、ロータとの間に吸引力を発生しロータを第１板部側または第２板部側に吸引するとともに機能性流体に刺激を与えることが可能である。
付勢手段は、機能発生部がロータを吸引する方向とは反対の方向にロータを付勢する。上記構成により、動力伝達装置は、相対回転するハウジングとシャフトとの間で動力の伝達が可能である。

本発明では、機能発生部により機能性流体に刺激を与えることにより、例えば、刺激の大きさに応じてハウジングとロータとの間の動力の伝達効率を増大させることができる。これにより、ハウジングとシャフトとの間の動力の伝達効率を、刺激の大きさに応じて増大させ、任意の値に設定することができる。

また、機能発生部によりロータを第１板部側または第２板部側に吸引し、ロータを第１板部または第２板部に当接させることにより、ハウジングとシャフトとの間の動力の伝達効率を所定の大きさ以上に増大させることができる。したがって、ハウジングとシャフトとの間で所定値以上の大きさの動力を伝達することができる。すなわち、本発明の動力伝達装置は、ハウジングとシャフトとの間の動力の伝達効率の最大値が大きい。

また、本発明では、付勢手段が、機能発生部がロータを吸引する方向とは反対の方向にロータを付勢する。そのため、例えば、機能発生部がロータとの間に発生する吸引力を、ロータと第１板部または第２板部とが当接しない程度の大きさに制御する場合、機能性流体に与える刺激の大きさに応じてハウジングとシャフトとの間の動力の伝達効率を任意の値に設定する制御を行うことができる。一方、機能発生部がロータとの間に発生する吸引力を、ロータと第１板部または第２板部とが当接する程度の大きさに制御する場合、ハウジングとシャフトとの間の動力の伝達効率を所定の大きさ以上に増大させる制御を行うことができる。このように、本発明では、ハウジングとシャフトとの間の動力の伝達効率を任意の値に容易に設定でき、伝達効率の制御性が良好である。
また、本発明では、第１板部または第２板部とロータとが当接したとき、ハウジングとロータとの間の動力の伝達効率が所定の大きさ以上となるよう作用する作用部（９０）をさらに備えている。作用部は、凹部、および、凹部に係合可能な凸部を有している。凸部が凹部に係合したとき、ハウジングとロータとは、相対回転不能となる。

本発明の第１実施形態による動力伝達装置を示す断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。 本発明の第１実施形態による動力伝達装置の作動状態を示す断面図。 本発明の第１実施形態による動力伝達装置の作動状態を示す断面図。 本発明の第１実施形態および比較例の電磁コイルが発生する磁場と動力の伝達効率との関係を示す図。 本発明の第２実施形態による動力伝達装置を示す断面図。 本発明の第２実施形態による動力伝達装置を示す断面図。 本発明の第３実施形態による動力伝達装置を示す断面図。 本発明の第３実施形態による動力伝達装置を示す断面図。 本発明の第４実施形態による動力伝達装置を示す断面図。 本発明の第５実施形態による動力伝達装置を示す断面図。

以下、本発明の複数の実施形態による動力伝達装置を図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図面の記載が煩雑になることを避けるため、１つの図面において、実質的に同一の複数の部材または部位には、複数のうち１つのみに符号を付す場合がある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による動力伝達装置を図１〜３に示す。
動力伝達装置１は、例えば、図示しない車両のエンジンのクランクシャフトと補機の入力軸との間に設けられ、クランクシャフトから出力される動力を補機に伝達可能である。

動力伝達装置１は、ハウジング２０、シャフト３０、ロータ４０、機能性流体５０、機能発生部６０、付勢手段７０、制御部としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）８０、および、作用部９０等を備えている。
ハウジング２０は、例えば鉄等の磁性体により形成され、筒部２１、第１板部２２、第２板部２３、および、穴部２５を有している。

筒部２１は、略円筒状に形成されている。第１板部２２は、筒部２１の一端を塞ぐようにして形成されている。第２板部２３は、筒部２１の他端を塞ぎ、筒部２１と第１板部２２との間に内部空間２４を形成している。穴部２５は、第１板部２２の内部空間２４側と、内部空間２４とは反対側とを接続するよう第１板部２２の中央に形成されている。

第２板部２３の中央の内部空間２４とは反対側には、軸部材２の一端が接続される。ここで、軸部材２と第２板部２３とは相対回転不能である。軸部材２の一端は、軸受３により軸受けされている。軸部材２の他端は、補機の入力軸に接続される。
シャフト３０は、例えばステンレス等の金属により形成され、本体３１、突出部３２、第１環状部３３、第２環状部３４等を有している。

本体３１は、長い円柱状に形成され、一端が内部空間２４に位置するよう穴部２５に挿通されている。本体３１の外壁と穴部２５の内壁との間には、環状のシール部材４が設けられている。シール部材４は、本体３１と穴部２５との間を気密または液密に保持している。本体３１は、シール部材４に対し内部空間２４とは反対側に設けられる軸受５により軸受けされている。これにより、本体３１は、ハウジング２０に対し相対回転可能である。本体３１の他端は、エンジンのクランクシャフトに接続される。そのため、エンジンが回転しているとき、本体３１の他端には、クランクシャフトから動力、すなわち、トルクが入力される。

突出部３２は、本体３１の一端において径方向外側へ突出するよう、かつ、本体３１の軸に平行な方向へ延びるよう本体３１と一体に形成されている。本実施形態では、突出部３２は、本体３１の周方向に等間隔で並ぶよう８つ形成されている（図２、３参照）。
第１環状部３３は、略円環状に形成され、突出部３２のシール部材４側に位置するよう本体３１に嵌め込まれている。ここで、第１環状部３３は、本体３１に対し相対移動不能である。

第２環状部３４は、略円環状に形成され、突出部３２の第２板部２３側に位置するよう本体３１に嵌め込まれている。ここで、第２環状部３４は、本体３１に対し相対移動不能である。
ロータ４０は、例えば鉄等の磁性体により形成され、本体４１、穴部４２、溝部４３を有している。

本体４１は、略円板状に形成されている。穴部４２は、本体４１を板厚方向に貫くよう、本体４１の中央に形成されている。溝部４３は、穴部４２の内壁から径方向外側へ凹むよう形成されている。溝部４３は、シャフト３０の突出部３２に対応し、穴部４２の周方向に等間隔で並ぶよう８つ形成されている（図３参照）。

ロータ４０は、各溝部４３が各突出部３２に対応するよう穴部４２に本体３１の一端が挿通されることで、第１環状部３３と第２環状部３４との間に設けられている。これにより、ロータ４０は、シャフト３０（本体３１）の一端に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動可能である。

本実施形態では、ロータ４０は、第１環状部３３側へ移動したとき、第１板部２２に当接可能である。また、ロータ４０は、第２環状部３４側へ移動したとき、内縁部（穴部４２の外縁部）が第２環状部３４に当接可能である。ロータ４０がシャフト３０に対し軸方向に相対移動するとき、ロータ４０とシャフト３０とは摺動する。ここで、シャフト３０の本体３１および突出部３２には、ロータ４０との摺動箇所である摺動部３５が形成されている。
このように、ロータ４０は、シャフト３０の一端に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動し第１板部２２に当接可能なよう内部空間２４に設けられる。

機能性流体５０は、本実施形態では、例えば、カルボニル鉄やマグネタイトやマンガン亜鉛フェライト等の粒子である強磁性粒子５１、その表面を覆う界面活性剤、および、水や油等のベース液からなる磁気粘性流体である。ここで、強磁性粒子５１は、例えば５μｍ程度の大きさである。機能性流体５０中の強磁性粒子５１は、界面活性剤とベース液の親和力と界面活性剤同士の反発力によりベース液中で凝集したり沈降したりすることなく、安定した分散状態を保っている。

機能性流体５０は、内部空間２４に充填されるようにして設けられている。機能性流体５０は、例えば磁場を発生する物が近傍にあり磁場が作用すると、磁力線に沿って強磁性粒子５１が連なることによりクラスタ５１１が形成され、疑似的には粘度が増大したような状態になる（図４参照）。そのため、内部空間２４にクラスタ５１１が形成された状態でロータ４０またはハウジング２０の一方が回転すると、クラスタ５１１に引き摺られるようにして他方が回転する。これにより、ロータ４０とハウジング２０との間で相互に動力（トルク）の伝達が可能になる。

機能性流体５０は、作用する磁場の強さに応じて、形成されるクラスタ５１１が大きくなる。そのため、機能性流体５０に作用する磁場の強さに応じて、相対回転するハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率が増大する。言い換えると、機能性流体５０に作用する磁場の強さに応じて、ハウジング２０およびロータ４０との間の粘性摩擦力が増大する。
このように、機能性流体５０は、内部空間２４に設けられ、作用する磁場の強さ（外部からの刺激の大きさ）に応じて、相対回転するハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率が変化するよう機能する。

機能発生部６０は、本実施形態では、電磁コイル６１を有している。電磁コイル６１は、本実施形態では、略円環状に形成され、第１板部２２の外縁部の内側に設けられている。電磁コイル６１は、電力が供給されると、供給される電力に応じて磁場を発生する。電磁コイル６１が磁場を発生すると、第１板部２２、筒部２１、第２板部２３、内部空間２４、ロータ４０、機能性流体５０を磁力線が通過する。これにより、ロータ４０と第１板部２２との間に吸引力が発生し、ロータ４０が第１板部２２側に吸引される。また、内部空間２４を磁力線が通過することにより、機能性流体５０中にクラスタ５１１が形成され、機能性流体５０の見かけの粘度が増大する。
このように、機能発生部６０は、ロータ４０との間に吸引力を発生しロータ４０を第１板部２２側に吸引するとともに機能性流体５０に刺激を与えることが可能である。

付勢手段７０は、本実施形態では、スプリング７１を有している。スプリング７１は、所謂コイルスプリングであり、内側にシャフト３０の本体３１の一端が位置するよう第１環状部３３とロータ４０との間に設けられている。スプリング７１の一端は第１環状部３３に当接し、他端はロータ４０の本体４１の内縁部に当接している。スプリング７１は、軸方向に伸びる力を有している。そのため、スプリング７１は、ロータ４０を第２環状部３４側に付勢している。すなわち、スプリング７１は、電磁コイル６１がロータ４０を吸引する方向（第１環状部３３側）とは反対の方向にロータ４０を付勢している。

このように、付勢手段７０は、機能発生部６０がロータ４０を吸引する方向とは反対の方向にロータ４０を付勢している。
上記構成により、動力伝達装置１は、所定の条件のとき（例えば機能発生部６０が機能性流体５０に刺激を与えているとき）、相対回転するハウジング２０とシャフト３０との間で動力の伝達が可能である。

ＥＣＵ８０は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭ、ならびに、入出力手段等を有する小型のコンピュータである。ＥＣＵ８０は、車両に搭載されたセンサ類からの信号等に基づき、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い車両の各部および各種機器類の作動を制御する。ＥＣＵ８０は、図示しないバッテリから電磁コイル６１に供給する電力を制御することで、電磁コイル６１の作動を制御可能である。

例えば、ＥＣＵ８０が電磁コイル６１に供給する電力を増大させると、ロータ４０との間に発生する吸引力、および、機能性流体５０に作用する磁場の強さ（与える刺激の大きさ）が増大する。一方、ＥＣＵ８０が電磁コイル６１への電力の供給を停止すると、ロータ４０との間の吸引力、および、機能性流体５０に作用する磁場は消滅する。

ＥＣＵ８０は、センサ類からの信号等に基づき、電磁コイル６１へ供給する電力を制御することにより、ロータ４０との間に発生する吸引力、および、機能性流体５０に作用する磁場の強さを変化させ、シャフト３０とハウジング２０との間の動力の伝達効率を変化させる。これにより、例えば車両の走行状態やエンジンの運転状態等に応じ、動力伝達装置１を経由してクランクシャフトから補機に伝達される動力の大きさを制御することができる。

本実施形態では、作用部９０は、ハウジング２０の第１板部２２とロータ４０との間に設けられている。作用部９０は、摩擦面９１、９２を有している。摩擦面９１は、第１板部２２のロータ４０側に形成されている。摩擦面９２は、ロータ４０の第１板部２２側に形成されている。摩擦面９１、９２は、それぞれ、例えば面粗度が所定値以上になるよう形成されている。

機能発生部６０によりロータ４０が第１板部２２側に吸引されて、ロータ４０と第１板部２２とが当接したとき、摩擦面９１と摩擦面９２とは当接する。このとき、摩擦面９１と摩擦面９２との間に所定値以上の摩擦力が生じる。これにより、相対回転するハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率を所定の大きさ以上に増大させることができる。

次に、本実施形態による動力伝達装置１の作動について、図１、４、５に基づき説明する。
図１に示すように、機能発生部６０の電磁コイル６１に電力が供給されていないとき、ロータ４０は、スプリング７１により、シャフト３０の第２環状部３４に押し付けられた状態である。この状態では、ハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率が略０のため、シャフト３０に対しクランクシャフトから動力が入力されても、この動力はハウジング２０側に伝達されない。よって、補機の入力軸に動力は入力されない。

図４に示すように、ＥＣＵ８０が電磁コイル６１に対し所定の大きさの電力を供給すると、ロータ４０と第１板部２２との間に吸引力が発生し、ロータ４０が第１板部２２側に吸引される。なお、このとき、スプリング７１の付勢力により、ロータ４０は、第１板部２２に当接することなく、第１環状部３３と第２環状部３４との間に位置している。また、内部空間２４を磁力線が通過することにより、機能性流体５０中にクラスタ５１１が形成され、機能性流体５０の見かけの粘度が増大する。この状態では、機能性流体５０に作用する磁場の強さに応じて、相対回転するハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率が増大する。よって、シャフト３０に対しクランクシャフトから動力が入力されると、上記伝達効率に応じて、補機の入力軸に動力が入力される。

図５に示すように、ＥＣＵ８０が電磁コイル６１に対し、さらに大きな電力を供給すると、ロータ４０と第１板部２２との間の吸引力が増大し、ロータ４０（摩擦面９２）と第１板部２２（摩擦面９１）とが当接する。この状態では、相対回転するハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率が所定の大きさ以上に増大する。よって、シャフト３０に対しクランクシャフトから入力される動力が大きい場合でも、補機の入力軸に対し動力を良好に入力することができる。

図６に実線で示すように、本実施形態では、電磁コイル６１が発生する磁場（電磁コイル６１に供給する電流）が０からｍ２までは、ロータ４０と第１板部２２とは当接していないため、磁場の強さに応じて、ハウジング２０とシャフト３０との間の伝達効率（ハウジング２０とシャフト３０との間で伝達されるトルク）が０からｔ１まで線形に変化する。一方、電磁コイル６１が発生する磁場がｍ２以上の場合、ロータ４０と第１板部２２とが当接するため、ハウジング２０とシャフト３０との間の伝達効率は、ｔ１より大きいｔ２となる。このように、本実施形態では、ＥＣＵ８０により電磁コイル６１に供給する電力を制御することにより、電磁コイル６１が発生する磁場が０からｍ２の間は動力伝達装置１の線形制御が可能であり、電磁コイル６１が発生する磁場がｍ２以上のとき、大きなトルクが伝達される大トルク制御が可能となる。

次に、比較例による動力伝達装置の作動について説明することにより、比較例に対する本実施形態の優位な点を明らかにする。
比較例による動力伝達装置は、物理的な構成が、付勢手段７０（スプリング７１）を備えない点以外、本実施形態と同様である。図６に破線で示すように、比較例では、付勢手段７０を備えないため、電磁コイル６１が発生する磁場がｍ１になると、ロータ４０と第１板部２２とが当接し、ハウジング２０とシャフト３０との間の伝達効率がｔ２となる。このように、比較例では、電磁コイル６１に供給する電力に応じてハウジング２０とシャフト３０との間の伝達効率を線形に変化させることはできない。よって、本実施形態は、ハウジング２０とシャフト３０との間の伝達効率の制御性が良好な点で、比較例に対し優位であると言える。

以上説明したように、（１）本実施形態では、ハウジング２０は、筒部２１、第１板部２２、第２板部２３および穴部４２を有している。第１板部２２は、筒部２１の一端を塞ぐ。第２板部２３は、筒部２１の他端を塞ぎ、筒部２１と第１板部２２との間に内部空間２４を形成する。穴部４２は、第１板部２２の内部空間２４側と、内部空間２４とは反対側とを接続するよう第１板部２２に形成される。シャフト３０は、一端が内部空間２４に位置するよう穴部２５に挿通され、ハウジング２０に対し相対回転可能に設けられる。

ロータ４０は、シャフト３０の一端に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動し第１板部２２に当接可能なよう内部空間２４に設けられる。機能性流体５０は、内部空間２４に設けられ、外部からの刺激に応じて、相対回転するハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率が変化するよう機能する。機能発生部６０は、ロータ４０との間に吸引力を発生しロータ４０を第１板部２２側に吸引するとともに機能性流体５０に刺激を与えることが可能である。

付勢手段７０は、機能発生部６０がロータ４０を吸引する方向とは反対の方向にロータ４０を付勢する。上記構成により、動力伝達装置１は、相対回転するハウジング２０とシャフト３０との間で動力の伝達が可能である。

本実施形態では、機能発生部６０により機能性流体５０に刺激を与えること（磁場を作用させること）により、刺激の大きさ（磁場の強さ）に応じてハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率を増大させることができる。これにより、ハウジング２０とシャフト３０との間の動力の伝達効率を、刺激の大きさに応じて増大させ、任意の値に設定することができる。

また、機能発生部６０によりロータ４０を第１板部２２側に吸引し、ロータ４０を第１板部２２に当接させることにより、ハウジング２０とシャフト３０との間の動力の伝達効率を所定の大きさ以上に増大させることができる。したがって、ハウジング２０とシャフト３０との間で所定値以上の大きさの動力を伝達することができる。すなわち、本実施形態の動力伝達装置１は、ハウジング２０とシャフト３０との間の動力の伝達効率の最大値が大きい。

また、本実施形態では、付勢手段７０が、機能発生部６０がロータ４０を吸引する方向とは反対の方向にロータ４０を付勢する。そのため、例えば、機能発生部６０がロータ４０との間に発生する吸引力を、ロータ４０と第１板部２２とが当接しない程度の大きさに制御する場合、機能性流体５０に与える刺激の大きさに応じてハウジング２０とシャフト３０との間の動力の伝達効率を任意の値に設定する制御を行うことができる。一方、機能発生部６０がロータ４０との間に発生する吸引力を、ロータ４０と第１板部２２とが当接する程度の大きさに制御する場合、ハウジング２０とシャフト３０との間の動力の伝達効率を所定の大きさ以上に増大させる制御を行うことができる。このように、本実施形態では、ハウジング２０とシャフト３０との間の動力の伝達効率を任意の値に容易に設定でき、伝達効率の制御性が良好である。

また、（２）本実施形態は、ロータ４０との間に発生する吸引力、および、機能性流体５０に与える刺激の大きさが変化するよう機能発生部６０を制御可能なＥＣＵ８０をさらに備えている。上述のように、本実施形態の動力伝達装置１は、ハウジング２０とシャフト３０との間の動力の伝達効率の制御性が良好である。よって、ＥＣＵ８０により、伝達効率を任意の値に容易に設定できる。

また、（３）本実施形態は、第１板部２２とロータ４０とが当接したとき、ハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率が所定の大きさ以上となるよう作用する作用部９０をさらに備えている。そのため、機能発生部６０によりロータ４０を吸引して第１板部２２に当接させたときのハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率をより大きくすることができる。したがって、ハウジング２０とシャフト３０との間でより大きな動力を伝達可能である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による動力伝達装置を図７、８に示す。第２実施形態は、作用部９０の構成が第１実施形態と異なる。
第２実施形態では、作用部９０は、摩擦面９１、９２に代えて、凸部９３、凹部９４を有している。

図７に示すように、凸部９３は、第１板部２２のロータ４０側の面からロータ４０側に突出するよう第１板部２２と一体に形成されている。凸部９３は、穴部２５から径方向外側へ直線状に延びるよう形成されている。本実施形態では、凸部９３は、第１板部２２の周方向に等間隔で並ぶよう８つ形成されている。

図８に示すように、凹部９４は、ロータ４０の本体４１の第１板部２２側の面から第２板部２３側に凹むよう形成されている。凹部９４は、凸部９３に対応し、穴部４２の溝部４３から径方向外側へ直線状に延びるよう形成されている。本実施形態では、凹部９４は、本体４１の周方向に等間隔で並ぶよう８つ形成されている。

各凸部９３は、第１板部２２とロータ４０とが当接したとき、各凹部９４に嵌まり込み（係合）可能である。そのため、第１板部２２とロータ４０とが当接したとき、ハウジング２０とロータ４０とは相対回転不能となり、シャフト３０に入力されるクランクシャフトからの動力は、動力伝達装置を経由して補機の入力軸に、そのまま損失無く伝達される。

以上説明したように、（３）第１板部２２とロータ４０とが当接したとき、ハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率が所定の大きさ以上となるよう作用する作用部９０（凸部９３、凹部９４）をさらに備えている。したがって、ハウジング２０とシャフト３０との間でより一層大きな動力を伝達可能である。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による動力伝達装置を図９、１０に示す。第３実施形態は、作用部９０の構成が第１実施形態と異なる。
第３実施形態では、作用部９０は、摩擦面９１、９２に代えて、凸部９５、凹部９６を有している。

図９に示すように、凸部９５は、第１板部２２のロータ４０側の面からロータ４０側に突出するよう第１板部２２と一体に形成されている。本実施形態では、凸部９５は、円形に形成され、第１板部２２の周方向に等間隔で並ぶよう８つ形成されている。

図１０に示すように、凹部９６は、ロータ４０の本体４１の第１板部２２側の面から第２板部２３側に凹むよう形成されている。凹部９６は、凸部９５に対応し、円形に形成され、本体４１の周方向に等間隔で並ぶよう８つ形成されている。

各凸部９５は、第１板部２２とロータ４０とが当接したとき、各凹部９６に嵌まり込み（係合）可能である。そのため、第１板部２２とロータ４０とが当接したとき、ハウジング２０とロータ４０とは相対回転不能となり、シャフト３０に入力されるクランクシャフトからの動力は、動力伝達装置を経由して補機の入力軸に、そのまま損失無く伝達される。

以上説明したように、（３）第１板部２２とロータ４０とが当接したとき、ハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率が所定の大きさ以上となるよう作用する作用部９０（凸部９５、凹部９６）をさらに備えている。したがって、第２実施形態と同様、ハウジング２０とシャフト３０との間でより一層大きな動力を伝達可能である。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による動力伝達装置を図１１に示す。第４実施形態は、付勢手段７０の構成が第１実施形態と異なる。
第４実施形態では、付勢手段７０は、スプリング７１に代えて、ベローズ７２を有している。

ベローズ７２は、例えばステンレス等の金属により、筒状の蛇腹状に形成されている。ベローズ７２は、内側にシャフト３０の本体３１の一端が位置するよう第１環状部３３とロータ４０との間に設けられている。ベローズ７２の一端は第１環状部３３に当接し、他端はロータ４０の本体４１の内縁部に当接している。ベローズ７２は、軸方向に伸びる力を有している。そのため、ベローズ７２は、ロータ４０を第２環状部３４側に付勢している。すなわち、ベローズ７２は、電磁コイル６１がロータ４０を吸引する方向（第１環状部３３側）とは反対の方向にロータ４０を付勢している。

このように、付勢手段７０は、機能発生部６０がロータ４０を吸引する方向とは反対の方向にロータ４０を付勢している。
なお、ベローズ７２は、シャフト３０の摺動部３５を覆うようにして設けられている。

以上説明したように、（４）本実施形態では、付勢手段７０のベローズ７２は、摺動部３５を覆うよう筒状に形成されている。そのため、例えば、摺動部３５とロータ４０との間に機能性流体５０の強磁性粒子５１等が噛み込み、ロータ４０とシャフト３０との軸方向の円滑な相対移動が妨げられるといった事態を回避することができる。したがって、動力伝達装置の作動を長期に亘り良好に保つことができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による動力伝達装置を図１２に示す。第５実施形態は、機能性流体５０、および、機能発生部６０の構成が第１実施形態と異なる。

第５実施形態では、機能性流体５０は、例えば絶縁体の微粒子である絶縁体粒子５２、および、シリコンオイル等の絶縁液体からなるＥＲ流体または電気粘性流体とよばれる機能性流体の一種である。ここで、絶縁体粒子５２は、例えば５μｍ程度の大きさである。
機能性流体５０は、内部空間２４に充填されるようにして設けられている。機能性流体５０は、例えば電界が作用すると、粘度が変化する。

また、本実施形態では、機能発生部６０は、電磁コイル６１に加え、電極６２、６３を有している。
電極６２は、例えば銅等の金属により略円環状に形成され、一方の面が第１板部２２のロータ４０側の面に露出するよう第１板部２２と同軸になるよう設けられている。電極６３は、例えば銅等の金属により略円環境に形成され、一方の面が第２板部２３のロータ４０側の面に露出するよう第２板部２３と同軸になるよう設けられている。

ＥＣＵ８０は、電極６２、６３に印加する電圧の大きさを制御可能である。
ＥＣＵ８０が電極６２、６３に印加する電圧の大きさを大きくすると、機能性流体５０に作用する電界の強さが大きくなる。これにより、機能性流体５０の粘度が増大し、ロータ４０とハウジング２０との間で相互に動力（トルク）の伝達が可能になる。

機能性流体５０は、作用する電界の強さに応じて、粘度が大きくなる。そのため、機能性流体５０に作用する電界の強さに応じて、相対回転するハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率が増大する。言い換えると、機能性流体５０に作用する電界の強さに応じて、ハウジング２０およびロータ４０との間の粘性摩擦力が増大する。

このように、本実施形態では、機能性流体５０は、内部空間２４に設けられ、作用する電界の強さ（外部からの刺激の大きさ）に応じて、相対回転するハウジング２０とロータ４０との間の動力の伝達効率が変化するよう機能する。

また、ＥＣＵ８０は、機能発生部６０の電磁コイル６１によりロータ４０との間に吸引力を発生させることにより、ロータ４０と第１板部２２とを当接させることができる。これにより、ハウジング２０とシャフト３０との間の動力の伝達効率を所定の大きさ以上に増大させることができる。

以上説明したように、本実施形態では、機能性流体５０として、絶縁体粒子５２を含むＥＲ流体または電気粘性流体を用いた場合でも、第１実施形態と同様、ハウジング２０とシャフト３０との間の動力の伝達効率を、刺激の大きさに応じて増大させ、任意の値に設定することができ、ハウジング２０とシャフト３０との間で所定値以上の大きさの動力を伝達することができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、ハウジングの内部空間に充填する機能性流体として、粒子の大きさが５μｍ程度の磁気粘性流体やＥＲ流体または電気粘性流体に限らず、大きさが例えば数十〜数百ｎｍ程度の強磁性微粒子を含む磁性流体を用いることとしてもよい。機能性流体として磁性流体を用いた場合の動力伝達装置の作動は、第１実施形態と同様である。

また、上述の実施形態では、外部からの刺激が大きくなるのに応じて、相対回転するハウジングとロータとの間の動力の伝達効率が増大するよう機能する機能性流体を採用する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えば、外部からの刺激が大きくなるのに応じて、相対回転するハウジングとロータとの間の動力の伝達効率が低減するよう機能する機能性流体を採用してもよい。

また、本発明の他の実施形態では、制御部は、例えば、ロータとの間に発生する吸引力、および、機能性流体に与える刺激の大きさが所定の値になるよう機能発生部を制御してもよい。また、本発明の他の実施形態では、制御部を備えない構成であってもよい。

また、本発明の他の実施形態では、作用部の摩擦面の面粗度はどのような値でもよく、作用部の凸部および凹部の形状は、直線状または円形に限らず、曲線状、楕円形、三角形、四角形、または、多角形等、どのような形状であってもよい。また、本発明の他の実施形態では、作用部を備えない構成であってもよい。
また、本発明の他の実施形態では、金属製のベローズに代えて、例えばゴム製チューブ状の付勢手段により、シャフトの摺動部を覆う構成としてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、ロータは、シャフトの一端に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動し第２板部に当接可能なよう内部空間に設けられることとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ハウジングは、筒部、第１板部および第２板部のうち２つが一体となり他の１つが別体に形成されるよう、または、すべてが別体に形成され互いに接合されることとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、ハウジング側に動力が入力され、シャフト側から動力が出力されることとしてもよい。また、動力伝達装置は、車両の補機に限らず、車両の変速機や車輪、または、その他機器の入力軸に対し動力を伝達することとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、例えばハウジングを他部材に対し相対回転不能に固定し、ハウジングとロータとの間の動力の伝達効率を変化させてシャフトの回転を停止させるよう、動力伝達装置をブレーキ装置（係合装置）として用いることとしてもよい。
このように、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に適用可能である。

１ ・・・・動力伝達装置
２０ ・・・ハウジング
２１ ・・・筒部
２２ ・・・第１板部
２３ ・・・第２板部
２４ ・・・内部空間
２５ ・・・穴部
３０ ・・・シャフト
４０ ・・・ロータ
５０ ・・・機能性流体
６０ ・・・機能発生部
７０ ・・・付勢手段

Claims (6)

1. 筒部（２１）、前記筒部の一端を塞ぐ第１板部（２２）、前記筒部の他端を塞ぎ前記筒部と前記第１板部との間に内部空間（２４）を形成する第２板部（２３）、および、前記第１板部の前記内部空間側と前記内部空間とは反対側とを接続するよう前記第１板部に形成される穴部（２５）を有するハウジング（２０）と、
   一端が前記内部空間に位置するよう前記穴部に挿通され、前記ハウジングに対し相対回転可能に設けられるシャフト（３０）と、
   前記シャフトの一端に対し相対回転不能、かつ、軸方向に相対移動し前記第１板部または前記第２板部に当接可能なよう前記内部空間に設けられるロータ（４０）と、
   前記内部空間に設けられ、外部からの刺激に応じて、相対回転する前記ハウジングと前記ロータとの間の動力の伝達効率が変化するよう機能する機能性流体（５０）と、
   前記ロータとの間に吸引力を発生し前記ロータを前記第１板部側または前記第２板部側に吸引するとともに前記機能性流体に刺激を与えることが可能な機能発生部（６０）と、
   前記機能発生部が前記ロータを吸引する方向とは反対の方向に前記ロータを付勢する付勢手段（７０）と、を備え、
   相対回転する前記ハウジングと前記シャフトとの間で動力の伝達が可能であり、
   前記第１板部または前記第２板部と前記ロータとが当接したとき、前記ハウジングと前記ロータとの間の動力の伝達効率が所定の大きさ以上となるよう作用する作用部（９０）をさらに備え、
   前記作用部は、凹部（９４、９６）、および、前記凹部に係合可能な凸部（９３、９５）を有し、
   前記凸部が前記凹部に係合したとき、前記ハウジングと前記ロータとは、相対回転不能となる動力伝達装置（１）。
2. 前記凸部は、前記第１板部または前記第２板部の周方向に等間隔で並ぶよう複数形成され、
   前記凹部は、前記ロータの周方向に等間隔で並ぶよう複数形成されている請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記凸部（９３）は、前記第１板部または前記第２板部の中央から径方向外側へ直線状に延びるよう形成され、
   前記凹部（９４）は、前記ロータの中央から径方向外側へ直線状に延びるよう形成されている請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 前記凸部（９５）は、前記第１板部または前記第２板部の前記ロータ側の面から円形に突出するよう形成され、
   前記凹部（９６）は、前記ロータの前記第１板部側または前記第２板部側の面から円形に凹むよう形成されている請求項２に記載の動力伝達装置。
5. 前記ロータとの間に発生する吸引力、および、前記機能性流体に与える刺激の大きさが変化するよう前記機能発生部を制御可能な制御部（８０）をさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
6. 前記シャフトは、前記ロータと摺動する部位である摺動部（３５）を有し、
   前記付勢手段は、内周壁で前記摺動部を覆うよう蛇腹状に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の係合装置。

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