(57)【要約】【課題】電磁コイルで生成する磁場分担を削減できると共に、休止状態で磁気粘性流体内の強磁性体粒子の沈殿を抑制すること。【解決手段】ＭＲ流体クラッチ５は、入力軸６に連結される第１ディスク５１と、出力軸８に連結される第２ディスク５２と、ＭＲ流体層５３と、永久磁石５９と、電磁コイル５４と、クラッチ制御回路６０と、を備える構成とした。ＭＲ流体層５３は、第１ディスク５１と第２ディスク５２のディスク対向面間に形成され、強磁性体粒子をオイル中に分散させたＭＲ流体４が充填される。永久磁石５９は、ＭＲ流体層５３に対して粘性変化により伝達トルクを発生する固定の磁場を生成する。電磁コイル５４は、ＭＲ流体層５３に対する通電に応じた粘性変化により伝達トルクを発生する可変の磁場を生成する。クラッチ制御回路６０は、電磁コイル５４に接続され、コイル電流の流れ方向とコイル電流の大きさを制御する。【選択図】図１
2015183846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に連結される第１ディスクと、
出力軸に連結される第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクのディスク対向面間に形成され、強磁性体粒子をオイル中に分散させた磁気粘性流体が充填される磁気粘性流体層と、
前記磁気粘性流体層に対して粘性変化により伝達トルクを発生する固定の磁場を生成する永久磁石と、
前記磁気粘性流体層に対する通電に応じた粘性変化により伝達トルクを発生する可変の磁場を生成する電磁コイルと、
前記電磁コイルに接続され、コイル電流の流れ方向とコイル電流の大きさを制御するクラッチ制御回路と、
を備えたことを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項２】
請求項１に記載された電磁クラッチにおいて、
前記電磁コイルへの通電より生成される最大の磁場の強さを、前記永久磁石により生成される磁場の強さ以上に設定した
ことを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された電磁クラッチにおいて、
前記電磁コイルを、前記磁気粘性流体層の軸心側位置に配置した
ことを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載された電磁クラッチにおいて、
前記第１ディスクを、前記入力軸に連結されたコンバータカバーに設け、
前記第２ディスクを、前記出力軸に連結されたタービンランナーに設け、
前記磁気粘性流体層を、前記コンバータカバーと、前記コンバータカバーに連結されるポンプインペラーと、に覆われた密閉空間の内部に封入される磁気粘性流体を、前記第１ディスクと前記第２ディスクの対向隙間に充填することで構成した
ことを特徴とする電磁クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場に応じて粘性が変化する磁気粘性流体（＝ＭＲ流体）を用いた電磁クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁コイルへの通電により生成した磁場に応じて粘性が変化するＭＲ流体を用いた電磁クラッチが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１１２１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の電磁クラッチにあっては、伝達トルクを発生させるために生成する磁場を、全て電磁コイルへの通電により構成される電磁石で与える構成とされていた。このため、電磁コイルへの通電電流として、大きな電流が必要となり、電磁コイルが大きくなってしまう。また、電磁コイルへの通電を停止する休止状態では、磁場が発生していないため、強磁性体粒子をオイル中に分散させたＭＲ流体内の強磁性体粒子が沈殿してしまう、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、電磁コイルで生成する磁場分担を削減できると共に、休止状態で磁気粘性流体内の強磁性体粒子の沈殿を抑制することができる電磁クラッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の電磁クラッチは、第１ディスクと、第２ディスクと、磁気粘性流体層と、永久磁石と、電磁コイルと、クラッチ制御回路と、を備える。
前記第１ディスクは、入力軸に連結される。
前記第２ディスクは、出力軸に連結される。
前記磁気粘性流体層は、前記第１ディスクと前記第２ディスクのディスク対向面間に形成され、強磁性体粒子をオイル中に分散させた磁気粘性流体が充填される。
前記永久磁石は、前記磁気粘性流体層に対して粘性変化により伝達トルクを発生する固定の磁場を生成する。
前記電磁コイルは、前記磁気粘性流体層に対する通電に応じた粘性変化により伝達トルクを発生する可変の磁場を生成する。
前記クラッチ制御回路は、前記電磁コイルに接続され、コイル電流の流れ方向とコイル電流の大きさを制御する。
【発明の効果】
【０００７】
よって、電磁コイルへの通電をゼロにすると、永久磁石により固定の磁場が生成され、生成された磁場に応じた磁気粘性流体層の粘性により、所定のトルク伝達量が発生する。電磁コイルへの通電を、ゼロから永久磁石による磁力線方向と同じ方向の磁力線を形成する方向に徐々に高くしてゆくと、電磁コイルによる磁力線が永久磁石による磁力線を補うように働く。一方、電磁コイルへの通電を、ゼロから永久磁石による磁力線方向と反対方向の磁力線を形成する方向に徐々に高くしてゆくと、電磁コイルによる磁力線が永久磁石による磁力線を打ち消すように働く。
このように、電磁コイルへの通電をゼロにしても、永久磁石により固定の磁場が生成されることで、電磁コイルで生成する磁場分担が削減される。加えて、電磁コイルへの通電ゼロの休止状態であっても、永久磁石による固定の磁場によりオイル中に分散させた強磁性体粒子を保持するため、強磁性体粒子の沈殿が抑制される。
この結果、電磁コイルで生成する磁場分担を削減できると共に、休止状態で磁気粘性流体内の強磁性体粒子の沈殿を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１のＭＲ流体クラッチ（電磁クラッチ）をロックアップクラッチとして適用したロックアップクラッチ付きトルクコンバータを示す断面図である。
【図２】電磁コイルのみで磁場を生成する比較例のＭＲ流体クラッチでの磁力線を示す作用説明図である。
【図３】電磁コイルのみで磁場を生成する比較例のＭＲ流体クラッチでの磁気回路を示す図である。
【図４】電磁コイルのみで磁場を生成する比較例のＭＲ流体クラッチでの電流に対するトルクの関係を示す電流−トルク特性図である。
【図５】永久磁石と電磁コイルで磁場を生成する実施例１のＭＲ流体クラッチでの磁力線を示す作用説明図である。
【図６】永久磁石と電磁コイルで磁場を生成する実施例１のＭＲ流体クラッチでの磁気回路を示す図である。
【図７】永久磁石と電磁コイルで磁場を生成する実施例１のＭＲ流体クラッチでの電流に対するトルクの関係を示す電流−トルク特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の電磁クラッチを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
実施例１におけるＭＲ流体クラッチ（電磁クラッチの一例）の構成を、［ロックアップクラッチ付きトルクコンバータの全体構成］、［ＭＲ流体クラッチの詳細構成］に分けて説明する。
【００１１】
［ロックアップクラッチ付きトルクコンバータの全体構成］
図１は、実施例１のＭＲ流体クラッチ５をロックアップクラッチとして適用したロックアップクラッチ付きトルクコンバータＡを示す。以下、図１に基づき、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータＡの全体構成を説明する。
【００１２】
前記ロックアップクラッチ付きトルクコンバータＡは、図１に示すように、ポンプインペラー１と、タービンランナー２と、ステータ３と、磁気粘性流体４（以下、「ＭＲ流体４」という。）と、ＭＲ流体クラッチ５と、を備えている。
【００１３】
前記ポンプインペラー１は、入力軸６にコンバータカバー７を介して連結されたものである。このポンプインペラー１は、アルミ合金等を素材として製造され、ポンプ外殻１ａと、ポンプ外殻１ａの内面からタービンランナー２側に突設させた複数のポンプ翼１ｂと、複数のポンプ翼１ｂの内端部を連結するポンプ内殻１ｃと、を有して構成される。
【００１４】
前記ポンプインペラー１には、出力軸８を内包する位置に回転軸部９が連結され、この回転軸部９の外周面に、ＭＲ流体クラッチ５の電磁コイル５４に電流を印加するスリップリング１０，１０が設けられている。このスリップリング１０，１０には、コイル電流印加端子１１のリング接触子１２，１２がスプリング付勢により接触される。ここで、スリップリング１０，１０と電磁コイル５４は、ポンプ外殻１ａとコンバータカバー７を経由し、図外のリード線により接続される。なお、ポンプインペラー１の駆動源側の端面位置には、入力軸回転数を検出するための回転センサギヤ１３が、図外のボルトにより固定される。
【００１５】
前記タービンランナー２は、ポンプインペラー１に対向配置され、出力ハブ１４を介して出力軸８に連結されたものである。このタービンランナー２は、アルミ合金等を素材として製造され、タービン外殻２ａと、該タービン外殻２ａの内面からポンプインペラー１側に突設させた複数のタービン翼２ｂと、該タービン翼２ｂの内端部を連結するタービン内殻２ｃと、を有して構成される。
【００１６】
前記ステータ３は、ポンプインペラー１とタービンランナー２の間であって、両者１，２の対向領域のうち内側領域に配置され、静止固定部材であるケース１５に対し、ワンウェイクラッチ１６を介して設けられる。このステータ３は、ステータ内輪３ａと、該ステータ内輪３ａの外面から外径方向に突設させた複数のステータ翼３ｂと、該ステータ翼３ｂの外端部を連結するステータ外輪３ｃと、を有して構成される。
【００１７】
前記ＭＲ流体４は、ポンプインペラー１とコンバータカバー７に覆われると共に、第１ＭＲ流体シール１７と第２ＭＲ流体シール１８と第３ＭＲ流体シール１９により密閉されたコンバータ空間の内部に封入される。ここで、ＭＲ流体４とは、鉄ナノ粒子等の強磁性粒子をオイル中に分散させたものであり、外部磁場に応じて粘性が変化する機能性流体の一つである。このＭＲ流体４は、トルクコンバータ作動時、ポンプインペラー１とタービンランナー２とステータ３が集合するトーラス部において循環流を形成すると共に、ＭＲ流体クラッチ５の磁気粘性流体層５３に充填される。
【００１８】
前記ＭＲ流体クラッチ５は、ＭＲ流体４を用いたロックアップクラッチであり、コンバータカバー７とタービンランナー２との間に介装され、ロックアップ締結とスリップロックアップ締結とロックアップ開放を行う。ロックアップ締結時には、入力軸６と出力軸８を直結する。スリップロックアップ締結時には、所定の差回転を許容しながら入力軸６と出力軸８を締結する。ロックアップ開放時には、入力軸６と出力軸８を、ＭＲ流体４を用いたトルクコンバータを介して連結する。
【００１９】
［ＭＲ流体クラッチの詳細構成］
以下、図１に基づき、ＭＲ流体クラッチ５の詳細構成を説明する。
前記ＭＲ流体クラッチ５は、図１に示すように、第１ディスク５１と、第２ディスク５２と、磁気粘性流体層５３（以下、「ＭＲ流体層５３」という。）と、電磁コイル５４と、ヨーク部５５と、永久磁石５９と、クラッチ制御回路６０と、を備えている。
【００２０】
前記第１ディスク５１は、ドーナツ盤形状による多層ディスク構造とし、コンバータカバー７を介してポンプインペラー１に連結される。この第１ディスク５１は、その内周端部を、コンバータカバー７からタービンランナー２に向かって軸方向に延在する第１フランジ部５７の外周面に埋設している。第１ディスク５１としては、第１フランジ部５７の外周面に埋設した２枚と、その両側に設けたヨーク部５５を兼用する２枚との合計４枚にて等間隔の３つの空間を形成した多層ディスク構造としている。なお、ヨーク部５５を兼用する両側の２枚のディスク厚みは、その内側に配置された２枚のディスク厚みより厚くしている。そして、第１ディスク５１及びヨーク部５５を、鉄等の強磁性材を素材とし、第１フランジ部５７を、アルミ合金等を素材としている。
【００２１】
前記第２ディスク５２は、ドーナツ盤形状による多層ディスク構造とし、タービンランナー２に連結される。この第２ディスク５２は、その外周端部を、タービンランナー２の外周端部からコンバータカバー７に向かって軸方向に延在する第２フランジ部５８の内周面に埋設している。第２ディスク５２としては、第２フランジ部５８の内周面に埋設した３枚による多層ディスク構造とし、第１ディスク５１により形成された等間隔の３つの空間の中間位置に配置している。なお、３枚のディスク厚みは、第１フランジ部５７の外周面に埋設した２枚の第１ディスク５１の厚みと同じ厚みに設定している。そして、第２ディスク５２は、鉄等の強磁性材を素材とし、第２フランジ部５８は、アルミ合金等を素材としている。
【００２２】
前記ＭＲ流体層５３は、第１ディスク５１と第２ディスク５２のディスク対向面間に、コンバータ回転軸CLに直交する面に沿って延在するように複数層形成している。実施例１では、図１に示すように、ＭＲ流体４が充填されるＭＲ流体層５３を、等間隔により６層形成している。このＭＲ流体層５３が設定される径方向範囲は、径方向サイズの大型化を抑えるため、トーラス部にて循環流が形成されるときＭＲ流体４が滞留するコア領域の位置から、トーラス部の外径端領域の位置までの範囲に設定されている。
【００２３】
前記電磁コイル５４は、ＭＲ流体層５３に対する通電により磁場を生成するもので、磁場による粘性変化に応じて伝達トルクを発生する６層のＭＲ流体層５３の軸心側位置に配置している。この電磁コイル５４は、第１フランジ部５７の内周側位置であって、第１フランジ部５７を除く外周部分がＶ字状のヨーク部５５により囲まれる断面直角三角形状領域に配置している。ここで、電磁コイル５４を断面直角三角形状としている理由は、周辺のレイアウト設計を変えることなく、図１の仮想線で示す油圧クラッチを用いたロックアップクラッチ付きトルクコンバータT/Cに代え、ＭＲ流体クラッチ５を用いたロックアップクラッチ付きトルクコンバータＡを適用するという設計コンセプトにしたがったことによる。
【００２４】
前記ヨーク部５５は、電磁コイル５４への通電時、磁力線経路による磁気回路を構成するもので、コンバータカバー７のうち磁気粘性流体層５３が形成される領域に設定している。すなわち、ポンプインペラー１に連結されたコンバータカバー７の一部に、第１ディスク５１を兼用しつつ、コンバータカバー７と一体に設けている。
【００２５】
前記永久磁石５９は、ＭＲ流体層５３に対し、Ｎ極とＳ極の関係により決まる方向の磁力線により固定の磁場を生成するもので、図１に示すように、ＭＲ流体層５３の軸心側位置に配置される。すなわち、永久磁石５９は、ＭＲ流体層５３の軸心側位置であって、第１フランジ部５７と電磁コイル５４に挟まれた位置に配置される。そして、電磁コイル５４への通電より生成される最大の磁場の強さを、永久磁石５９により生成される磁場の強さ以上に設定している。
【００２６】
前記クラッチ制御回路６０は、電磁コイル５４に接続され、入力情報に基づき、電磁コイル５４に対しコイル電流の流れ方向とコイル電流の大きさを制御する回路である。ここで、コイル電流の流れ方向は、永久磁石５９による磁力線方向と同じ方向の磁力線を形成する側を(+)とし、永久磁石５９による磁力線方向と反対方向に磁力線を形成する側を(-)とする。
【００２７】
次に、作用を説明する。
実施例１のＭＲ流体クラッチ５における作用を、［クラッチ制御回路によるトルク伝達容量制御比較作用］、［他の特徴作用］に分けて説明する。
【００２８】
［クラッチ制御回路によるトルク伝達容量制御比較作用］
まず、電磁コイル５４’のみで磁場を生成するＭＲ流体クラッチ５’を比較例とする（図２）。この比較例の場合、ＭＲ流体クラッチ５’での磁気回路は、図３に示すように、電磁コイル５４’による磁場と、ＭＲ流体層（消費）が直列に接続される回路となる。そして、電磁コイル５４’に対して通電したときの磁力線Ｂ’は、図２の矢印に示すように、一方向のみに発生する。
【００２９】
したがって、比較例のクラッチ制御回路で行われる電流制御は、図４に示すように、ＭＲ流体クラッチ５’のロックアップ開放時、電磁コイル５４’に印加する電流がゼロとされる。ＭＲ流体クラッチ５’のロックアップ締結時には、入力トルクに対して滑りを許容しない目標伝達トルクを得る最大電流を電磁コイル５４’に印加する。また、ＭＲ流体クラッチ５’のスリップロックアップ締結時には、目標スリップ量が得られるように決められた電流（０〜最大電流）を電磁コイル５４’に印加する。
【００３０】
このように、比較例では、伝達トルクを発生させるために生成する磁場を、全て電磁コイル５４’への通電により構成される電磁石で与える構成とされている。このため、下記に述べる課題を有する。
(a’) 電磁コイルへの通電電流として、目標伝達トルクが得られる大きな最大電流（エネルギ）が必要となる。或いは、最大電流を抑えて目標伝達トルクを得るには、電磁コイルの巻き数を増加する必要があり、この場合には、電磁コイル（断面積）が大きくなってしまう。
(b’) 電磁コイルへの通電を停止する休止状態では、磁場が発生していないため、強磁性体粒子をオイル中に分散させたＭＲ流体内の強磁性体粒子が沈殿してしまう。ＭＲ流体内の強磁性体粒子が沈殿してしまうと、次に電磁コイルへの通電を開始した場合、コイル電流に対して所望の伝達トルクが発生しないというように、電流−トルク特性が変化してしまう。
【００３１】
これに対し、実施例１では、永久磁石５９による固定の磁場と電磁コイル５４による可変の磁場の合算によりトータル磁場を生成するＭＲ流体クラッチ５とする構成を採用した（図５）。この実施例１の場合、ＭＲ流体クラッチでの磁気回路は、図６に示すように、永久磁石５９による磁場と、電磁コイル５４による磁場と、ＭＲ流体層（消費）が直列に接続される回路となる。そして、永久磁石５９による磁力線は、図５の矢印Ｂに示すように形成される。加えて、電磁コイル５４に対して(+)側に通電したときの磁力線は、図５の矢印Ｃに示すように形成され、電磁コイル５４に対して(-)側に通電したときの磁力線は、図５の矢印Ｄに示すように形成される（図５は、電磁コイル５４と永久磁石５９がそれぞれ生成する磁力線がＭＲ流体クラッチ５に作用する様子を説明する図であるので、電磁コイル５４と永久磁石５９とＭＲ流体層５３等の配置は実施例１と異なる配置となっている）。このため、クラッチ制御回路６０によるＭＲ流体クラッチ５でのトルク伝達容量制御作用は、下記のようになる。
【００３２】
まず、電磁コイル５４への通電をゼロにすると、永久磁石５９のＮ極とＳ極の関係により決まる方向の磁力線により固定の磁場が生成され、この永久磁石５９により生成された固定の磁場に応じたＭＲ流体層５３の粘性により、ＭＲ流体クラッチ５を介してトルクが伝達される（図７のノーマルクローズ、ａの位置）。
【００３３】
そして、電磁コイル５４へ通電ゼロから(+)側通電を徐々に高くしてゆくと、電磁コイル５４による磁力線が永久磁石５９による磁力線に加わり、加算された磁力線により生成された磁場に応じてＭＲ流体層５３の粘性が高くなってゆくことにより、ＭＲ流体クラッチ５を介して伝達されるトータルトルクも上昇する。すなわち、電磁コイル５４による磁力線が永久磁石５９による磁力線を補うように働く（図７のトルク上乗せ区間、ｂの領域）。
【００３４】
更に、電磁コイル５４へ通電ゼロから(-)側通電を徐々に高くしてゆくと、電磁コイル５４による磁力線が永久磁石５９による磁力線とは反対方向に発生し、減算された磁力線により生成された磁場に応じてＭＲ流体層５３の粘性が低くなってゆくことによりＭＲ流体クラッチ５を介して伝達されるトータルトルクも低下してゆく。すなわち、電磁コイル５４による磁力線が永久磁石５９による磁力線を打ち消すように働く（図７のトルク減少区間、ｃの領域）。
【００３５】
そして、電磁コイル５４による磁力線の絶対値を、永久磁石５９による磁力線と一致させる(-)側通電を行うと、２つの磁力線が互いに相殺され、ＭＲ流体クラッチ５はロックアップ開放状態となる（図７のL/U開放、ｄの位置）。
【００３６】
この結果、実施例１では、電磁コイル５４で生成する磁場分担を削減できると共に、休止状態でＭＲ流体４内の強磁性体粒子の沈殿を抑制することができる。以下、磁場分担削減と粒子沈殿抑制を詳しく述べる。
【００３７】
(a) 電磁コイル５４への通電をゼロにしても、永久磁石５９により固定の磁場が生成されることで、電磁コイル５４で生成する磁場分担が削減される。例えば、ノーマル状態（電流ゼロ）で、永久磁石５９により目標伝達トルクの50％程度のトルクが発生するようにした場合、電磁コイル５４で生成する磁場分担は、目標伝達トルクの50％程度のトルクが発生する分担になる。このため、電磁コイル５４への通電電流として、目標伝達トルクを得るのに必要な最大電流（エネルギ）を比較例に対し半分程度まで削減できる。或いは、最大電流を抑えて目標伝達トルクを得るときは、比較例に対し電磁コイル５４の巻き数を減少でき、電磁コイル（断面積）を小さく抑えることができる。なお、磁場を形成する磁力線の大きさは、コイル巻き数と電流の積算値によりあらわされる。
【００３８】
(b) 電磁コイル５４への通電ゼロの休止状態であっても、永久磁石５９による固定の磁場によりオイル中に分散させた強磁性体粒子を保持するため、強磁性体粒子の沈殿が抑制される。したがって、例えば、長期間にわたって駐車した後、電磁コイル５４への通電を開始した場合でも、ＭＲ流体４のオイル中に強磁性体粒子が分散した状態であり、コイル電流に対して所望の伝達トルクを安定して発生させることができる。
【００３９】
更に、次に述べるような作用も得られる。永久磁石５９によりＭＲ流体４にかける磁界を発生することができるので、電磁コイル５４に電流を供給しなくてもＭＲ流体クラッチ５を締結状態にすることができる。また、電磁コイル５４で発生させる磁界で、永久磁石５９の磁界を弱めることができるので、ＭＲ流体クラッチ５のトルク伝達容量を小さくすることができる。このように、電磁コイル５４に電流を供給しなくてもトルクを伝達できるので、走行中の電力の消費を抑制することができる。
【００４０】
また、電磁コイル５４に流れる電流の向きを逆向きに切り替えることができるので、永久磁石５９が発生する磁界と同じ向きの磁界を電磁コイル５４が発生させることができるので、永久磁石５９の単体で磁界を発生させる場合に比べ、ＭＲ流体クラッチ５のトルクの伝達容量を大きくすることができる。このため、走行中、一時的に大きなＭＲ流体クラッチ５のトルク伝達容量が必要になっても、電磁コイル５４に電流を流すだけで対応することができるので、要求されるＭＲ流体クラッチ５のトルク容量全てを永久磁石５９で賄う必要がなくなり、永久磁石５９を小型化することができる。
【００４１】
［他の特徴作用］
実施例１では、電磁コイル５４への通電より生成される最大の磁場の強さを、永久磁石５９により生成される磁場の強さ以上に設定する構成を採用した。
すなわち、ＭＲ流体クラッチ５の開放要求に応えるには、少なくとも永久磁石５９により生成される磁場を打ち消す大きさの逆方向の磁場を、電磁コイル５４への通電より生成する必要がある。
これに対し、永久磁石５９により生成される磁場の強さ以上を生成可能な電磁コイル５４で発生する磁界で、永久磁石５９が発生する磁界を相殺することができるので、ＭＲ流体クラッチ５を切断状態（開放状態）とすることができる。
【００４２】
実施例１では、電磁コイル５４を、ＭＲ流体層５３の軸心側位置に配置する構成を採用した。
このように、電磁コイル５４をＭＲ流体層５３よりもコンバータ回転軸CLに近い軸心側位置に配置したので、電磁コイル５４の占有容積を小さくすることができた。
つまり、電磁コイル５４が発生する磁界は、電磁コイル５４を流れる電流とその断面積によって決まるが、断面積が同じであった場合、軸心側に配置するほうが、電磁コイル５４の全周長を短くして、電磁コイル５４の占有容積を小さくすることができる。また、電磁コイル５４の材料は、銅等の比重が重い金属である場合が多いが、そのような場合でもコンバータ回転軸CLに近い軸心側位置に配置することで、イナーシャを小さくして制御性を向上することができる。
更に、２つのディスク５１，５２の隙間に形成されるＭＲ流体層５３は、径方向外側に配置されるので、ＭＲ流体層５３の径方向の幅が同じであっても、トルク伝達面を大きくすることができ、かつ、コンバータ回転軸CLからも遠ざかることからＭＲ流体４のせん断力が同じであっても、伝達するトルクを大きくすることができる。
【００４３】
実施例１では、第１ディスク５１を、入力軸６に連結されたコンバータカバー７に設け、第２ディスク５２を、出力軸８に連結されたタービンランナー２に設けた。そして、ＭＲ流体層５３を、コンバータカバー１と、コンバータカバー１に連結されるポンプインペラー１と、に覆われた密閉空間の内部に封入されるＭＲ流体４を、第１ディスク５１と第２ディスク５２の対向隙間に充填することで構成した。
すなわち、ＭＲ流体クラッチ５を、ＭＲ流体４を用いたトルクコンバータのロックアップクラッチに適用することで、ＭＲ流体４を、トルクコンバータとＭＲ流体クラッチ５で共有できる。このため、ロックアップクラッチ用に別の流体を用意する必要がなくなり、種類の異なる流体をそれぞれ格納する液室を設ける必要がなくなり、構造を簡素化することができる。
【００４４】
次に、効果を説明する。
実施例１のＭＲ流体クラッチ５にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４５】
(1) 入力軸６に連結される第１ディスク５１と、
出力軸８に連結される第２ディスク５２と、
前記第１ディスク５１と前記第２ディスク５２のディスク対向面間に形成され、強磁性体粒子をオイル中に分散させた磁気粘性流体（ＭＲ流体４）が充填される磁気粘性流体層（ＭＲ流体層５３）と、
前記磁気粘性流体層（ＭＲ流体層５３）に対して粘性変化により伝達トルクを発生する固定の磁場を生成する永久磁石５９と、
前記磁気粘性流体層（ＭＲ流体層５３）に対する通電に応じた粘性変化により伝達トルクを発生する可変の磁場を生成する電磁コイル５４と、
前記電磁コイル５４に接続され、コイル電流の流れ方向とコイル電流の大きさを制御するクラッチ制御回路６０と、
を備えた。
このため、電磁コイル５４で生成する磁場分担を削減できると共に、休止状態で磁気粘性流体（ＭＲ流体４）内の強磁性体粒子の沈殿を抑制することができる。
【００４６】
(2) 前記電磁コイル５４への通電より生成される最大の磁場の強さを、前記永久磁石５９により生成される磁場の強さ以上に設定した。
このため、(1)の効果に加え、電磁コイル５４で発生する磁界により永久磁石５９が発生する磁界を相殺することで、ＭＲ流体クラッチ５を切断状態（開放状態）とすることができる。
【００４７】
(3) 前記電磁コイル５４を、前記磁気粘性流体層（ＭＲ流体層５３）の軸心側位置に配置した。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、電磁コイル５４の占有容積縮小化と、小さいイナーシャによる制御性向上と、トルク伝達面の拡大による伝達トルク増大と、を併せて達成することができる。
【００４８】
(4) 前記第１ディスク５１を、前記入力軸６に連結されたコンバータカバー７に設け、
前記第２ディスク５２を、前記出力軸８に連結されたタービンランナー２に設け、
前記磁気粘性流体層（ＭＲ流体層５３）を、前記コンバータカバー７と、前記コンバータカバー７に連結されるポンプインペラー１と、に覆われた密閉空間の内部に封入される磁気粘性流体（ＭＲ流体５）を、前記第１ディスク５１と前記第２ディスク５２の対向隙間に充填することで構成した。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、種類の異なるトルクコンバータ用の作動流体とＭＲ流体クラッチ５用の作動流体を用意したり、それぞれの流体を格納する液室を設けたりする必要がなくなり、構造を簡素化することができる。
【００４９】
以上、本発明の電磁クラッチを実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００５０】
実施例１では、ＭＲ流体層５３として、コンバータ回転軸CLに直交する面に沿って６層延在する例を示した。しかし、ＭＲ流体層としては、６層以外の層（１層〜５層、７層以上）延在する例であっても良い。また、ＭＲ流体層がコンバータ回転軸に平行な面に沿って単一層或いは多層延在する例であっても良い。
【００５１】
実施例１では、第１ディスク５１を第１フランジ部５７に設け、第２ディスク５２を第２フランジ部５８に設ける例を示した。しかし、入力軸側の第１ディスクと出力軸側の第２ディスクは、ＭＲ流体層となる隙間を形成するものであれば、例えば、クラッチハブ部材とクラッチドラム部材に設けるような例としても良い。
【００５２】
実施例１では、電磁コイル５４と永久磁石５９の両方を、ＭＲ流体層５３の軸心側位置に配置する好ましい例を示した。しかし、電磁コイルと永久磁石の両方を、ＭＲ流体層の軸心から遠い側の位置に配置する例としても良いし、電磁コイルと永久磁石のうち、ＭＲ流体層に対して軸心側位置に一方を配置し、軸心から遠い側の位置に他方を配置するような例としても良い。更に、電磁コイル５４と永久磁石５９の位置を径方向で入れ替えても良く、軸方向に並べて配置しても良い。
【００５３】
実施例１では、本発明の電磁クラッチをロックアップクラッチ付きトルクコンバータのロックアップクラッチとして適用する例を示した。しかし、本発明の電磁クラッチは、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータに限らず、様々な車両の発進クラッチ等としても適用することもできる。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ  ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ
１  ポンプインペラー
２  タービンランナー
３  ステータ
４  ＭＲ流体（磁気粘性流体）
５  ＭＲ流体クラッチ（電磁クラッチ）
５１  第１ディスク
５２  第２ディスク
５３  ＭＲ流体層（磁気粘性流体層）
５４  電磁コイル
５５  ヨーク部
５７  第１フランジ部
５８  第２フランジ部
５９  永久磁石
６０  クラッチ制御回路
６  入力軸
７  コンバータカバー
８  出力軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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