(57)【要約】【課題】装置全体の小型化を図ることができ、また、確実な過熱保護制御を行うことができる磁性粒子式電磁連結装置を提供する。【解決手段】ドライブメンバ７とドリブンメンバ８との間に磁性粒子１６が介在されるとともに、ドリブンメンバ８には励磁コイル１５が内蔵されてなる連結部２を備え、この連結部２の前後にそれぞれ遊星歯車機構３，４が配置され、一方の遊星歯車機構３の内歯歯車３１がドライブメンバ７に、他方の遊星歯車機構４の内歯歯車４１がドリブンメンバ８にそれぞれ接続されるとともに、両遊星歯車機構３，４の太陽歯車３４，４４同士が互いに一体的に連結されている。【選択図】　　　　図１
2004132422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略リング状のドライブメンバとその内側に配置されたドリブンメンバとを有するとともに、上記ドリブンメンバには上記両者間に介在された磁性粒子を励磁して両者間を連結する励磁コイルが内蔵されてなる連結部を備え、この連結部の前後にはそれぞれ遊星歯車機構が配置され、これらの一方の遊星歯車機構の内歯歯車が上記ドライブメンバに、他方の遊星歯車機構の内歯歯車が上記ドリブンメンバにそれぞれ一体連結されるとともに、両遊星歯車機構の太陽歯車同士が互いに一体的に接合されていることを特徴とする磁性粒子式電磁連結装置。
【請求項２】
上記左右一対の遊星歯車機構は、互いに同一の形状および寸法を有することを特徴とする請求項１記載の磁性粒子式電磁連結装置。
【請求項３】
上記左右一対の遊星歯車機構は、上記連結部を挟んで突き合わせ連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の磁性粒子式電磁連結装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性粒子式電磁連結装置に係り、特には装置の小型化を図るとともに、確実な過熱保護制御を行うための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の磁性粒子式電磁連結装置は、これをたとえば自動車エンジンの動力伝達系に採用する場合、ドライブメンバをエンジンのクランクシャフトに、ドリブンメンバを変速機のメインシャフトにそれぞれ接続するとともに、ドライブメンバあるいはドリブンメンバ内に励磁コイルを内蔵させ、ドライブメンバとドリブンメンバとの間に介在させた磁性粒子を励磁コイルで励磁することによりドライブメンバとドリブンメンバ間を連結してトルク伝達を行わせるようにしている。
【０００３】
このような従来の磁性粒子式電磁連結装置は、電気的制御によってトルク伝達を簡単に制御できる利点があるものの、この装置を上記のような自動車エンジンの動力伝達系に採用する場合、主として軽自動車に搭載される０．６６Ｌ程度の小容量のエンジンであれば比較的小型のままで使用できるが、大容量のエンジンの場合にはトルクが大きいので、これに伴って磁性粒子式電磁連結装置も大型になり、自動車への搭載が制約されるなど、実用化が難しくなる。
【０００４】
そこで、従来では、エンジンのクランクシャフトと磁性粒子式電磁連結装置との間に伝達トルクを分割する遊星歯車機構を設け、ドライブメンバとドリブンメンバとの間を連結させるのに必要な力を減少させるようにした技術も提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−２３０６０号公報（第１−第４頁、第１−２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のした従来技術（特許文献１）では、次の点で未だ改良の余地がある。
（１）　励磁コイルへの通電が行われてはいるが、ドライブメンバとドリブンメンバとが完全には連結されておらず両者間でスリップが生じている、いわゆる半クラッチ状態では、ドライブメンバとドリブンメンバの回転方向が逆になるため、スリップ時の発熱量が非常に大きくなる。
【０００７】
（２）　遊星歯車機構は磁性粒子式電磁連結装置に外付けされているため、小型化を図る上で不十分であり、依然として大きな設置スペースを要する。
【０００８】
（３）　装置の焼損防止のためには、ドライブメンバとドリブンメンバの連結箇所近傍の温度を検出して過熱保護制御を行う必要がある。そのため、従来は励磁コイルに対する電圧増加により温度上昇値の推定を行っている。ところが、従来の装置では、励磁コイルに対してブラシからスリップリングを介して電力供給を行っているので、ブラシのドロップ電圧が不安定となり易く、正確な温度上昇値の推定が困難である。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、入力軸に加わるトルクが大きい場合でも装置全体の小型化を図ることができ、また、励磁コイル部分を静止体としてケーブルを介して直接に電力供給できる構造にして確実な過熱保護制御を行うことができる磁性粒子式電磁連結装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、略リング状のドライブメンバとその内側に配置されたドリブンメンバとを有するとともに、上記ドリブンメンバには上記両者間に介在された磁性粒子を励磁して両者間を連結する励磁コイルが内蔵されてなる連結部を備え、この連結部の前後にはそれぞれ遊星歯車機構が配置され、これらの一方の遊星歯車機構の内歯歯車が上記ドライブメンバに、他方の遊星歯車機構の内歯歯車が上記ドリブンメンバにそれぞれ一体連結されるとともに、両遊星歯車機構の太陽歯車同士が互いに一体的に接合されている構成を採用している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る磁性粒子式電磁連結装置を一部分解して示す縦断面図、図２は同装置を構成する遊星歯車機構の横断面図である。
【００１２】
この実施の形態１の磁性粒子式電磁連結装置１は、自動車エンジンの動力伝達系の途中に設けられるもので、連結部２、およびこの連結部２を挟むように前後に配置された第１，第２遊星歯車機構３，４を有する。そして、第１遊星歯車機構３は図示しないエンジンのクランクシャフトに、第２の遊星歯車機構側４は図示しない変速機のメインシャフトにそれぞれ接続されている。
【００１３】
上記の連結部２は、略リング状のドライブメンバ７と、このドライブメンバ７の内側に同心に配置された略円筒状のドリブンメンバ８とを有し、これらの部材７，８はいずれも高透磁率の金属（たとえばＳ１０Ｃ等の鉄材）で製作されている。
【００１４】
ドライブメンバ７は、その内周部にはクロムメッキ等が施されてドリブンメンバ８との連結面７ａが形成されている。また、このドライブメンバ７の第１遊星歯車機構３側の側面には、複数の固定ネジ１０によってブラケット１１が、また、ドライブメンバ７の第２遊星歯車機構４側の側面には複数の固定ネジ１２によってプレート１３がそれぞれドライブメンバ７の外面を覆うように固定されている。これによって、ブラケット１１およびプレート１３はドライブメンバ７と一体的に回転するようになっている。
【００１５】
ドリブンメンバ８は、左右一対の部材８１，８２を固定ネジ１４によって一体接合して構成されたもので、この一対の部材８１，８２間には、両部材８１，８２の周方向に沿って巻回された励磁コイル１５が内蔵されており、この励磁コイル１５には図示しない電力供給用のケーブルの一端が接続され、このケーブルの他端はドリブンメンバ８の外部に引き出されて図外の電源に接続されている。
【００１６】
また、ドリブンメンバ８は、その外周面とドライブメンバ７の連結面７ａとの間に微小間隙（パウダギャップ）が形成されるように、ドライブメンバ７の内径よりも僅かに小さい外径になるように設定されており、このドリブンメンバ８の外周部にはクロムメッキ等が施されてドライブメンバ７との連結面８ａが形成されている。
【００１７】
そして、ドライブメンバ７の連結面７ａとドリブンメンバ８の連結面８ａとの間には磁性粒子１６が介在されている。これにより、電源からケーブルを介して励磁コイル１５に通電することで、磁性粒子１６が磁化されてドライブメンバ７とドリブンメンバ８とが互いに連結されるようになっている。なお、１７はドリブンメンバ８に設けられた磁性粒子１６の受止部である。
【００１８】
一方、ドリブンメンバ８の第２遊星歯車機構４側の内周部にはボス１８が嵌合されて複数の固着ネジ１９によって一体固定されている。そして、このボス１８には、プレート１３の外側面まで径方向に張り出したフランジ部１８ａが形成され、このフランジ部１８ａが図示しない車体フレーム等の固定部材に固定されている。したがって、ドリブンメンバ８はボス１８と共に、固定部材に常時固定された状態になっている。
【００１９】
さらに、ブラケット１１およびボス１８の中央の内周部には軸受け２２を介して中空シャフト２３が回転自在に支持されており、この中空シャフト２３の内周面にはスプライン部２３ａが形成されている。
【００２０】
上記の第１，第２遊星歯車機構３，４は、この例では互いに同一の形状および寸法を有している。したがって、まず、第１遊星歯車機構３について説明すると、この第１遊星歯車機構３は、内歯歯車３１を有し、この内歯歯車３１の内部に軸受け３２を介してキャリア３３が回転自在に支持されており、さらに、このキャリア３３の連結部２側の内端部には太陽歯車３４が軸受け３５を介して回転自在に支持されている。
【００２１】
また、上記のキャリア３３には周方向に沿って複数（ここでは３個）のピン部３３ａが軸方向に沿って突設され、これらの各ピン部３３ａに遊星歯車３６が軸受け３７を介して回転自在に支持されている。そして、各遊星歯車３６は内歯歯車３１および太陽歯車３４の双方に常時噛合されている。
【００２２】
上記の内歯歯車３１は、連結部２のブラケット１１に複数の固定ネジ３８で同心状に固定されており、このため、内歯歯車３１は、ブラケット１１およびドライブメンバ７と共に一体的に回転する。また、太陽歯車３４は、その中心の軸部３４ａが連結部２の中空シャフト２３のスプライン部２３ａに嵌合されて中空シャフト２３と一体回転するようになっている。
【００２３】
第２遊星歯車機構４も第１遊星歯車機構３と同一構成のもので、内歯歯車４１、キャリア４３、太陽歯車４４、遊星歯車４６をそれぞれ有している。そして、内歯歯車４１は、連結部２を構成するボス１８に複数の固定ネジ４８で同心状に固定されており、したがって、内歯歯車４１は、ボス１８およびドリブンメンバ８と共に図示しない固定部材に常時固定されている。また、太陽歯車４４は、その中心の軸部４４ａが中空シャフト２３のスプライン部２３ａに嵌合されて中空シャフト２３と一体回転するようになっている。なお、４２，４５、４７はそれぞれ軸受け、４３ａは遊星歯車４６を支持するキャリア４３のピン部である。
【００２４】
このように、この実施の形態１における磁性粒子式電磁連結装置１は、一方の第１遊星歯車機構３の内歯歯車３１がドライブメンバ７に、他方の第２遊星歯車機構４の内歯歯車４１がドリブンメンバ８にそれぞれ連結され、かつ、両遊星歯車機構３，４の太陽歯車３４，４４同士が連結部２を挟んで突き合わされた状態で中空シャフト２３を介して互いに一体的に接合されている。
【００２５】
そして、前述のごとく、第１遊星歯車機構３のキャリア３３が図示しないエンジンのクランクシャフトに、第２遊星歯車機構４のキャリア４３が図示しない変速機のメインシャフトにそれぞれ接続されており、したがって、この実施の形態１では、第１遊星歯車機構３のキャリア３３が入力軸に相当し、第２遊星歯車機構４のキャリア４３が出力軸に相当している。
【００２６】
上記構成の磁性粒子式電磁連結装置１には、第１遊星歯車機構３のキャリア３３の回転トルクが遊星歯車３６、内歯歯車３１、およびブラケット１１を介してドライブメンバ７に伝達される第１トルク伝達経路Ａと、第１遊星歯車機構３のキャリア３３から遊星歯車３６、太陽歯車３４を介して中空シャフト２３に伝達される第２トルク伝達経路Ｂとが存在する。
【００２７】
ここで、いま、励磁コイル１５への通電が行われず、ドライブメンバ７とドリブンメンバ８との連結が切り離されている場合、エンジンの始動に伴いクランクシャフトからの回転トルクは、上述した第１トルク伝達経路Ａに伝達される。すなわち、クランクシャフトからの回転トルクは、第１遊星歯車機構３のキャリア３３、遊星歯車３６、内歯歯車３１、およびブラケット１１を介してドライブメンバ７に伝達されるが、このとき、ドライブメンバ７とドリブンメンバ８との連結が切り離されているので、ドリブンメンバ８へのトルク伝達はなく、連結部２のドライブメンバ７がブラケット１１およびプレート１３と共に空回転する。その場合、第１遊星歯車機構３の内歯歯車３１はキャリア３３とともに同期回転するので、第２伝達経路Ｂの途中の太陽歯車３４にはトルクが伝達されず停止しており、このため、第２遊星歯車機構４にはトルクが伝達されない。
【００２８】
一方、励磁コイル１５への通電により磁性粒子１６が磁化されてドライブメンバ７とドリブンメンバ８とが完全に一体結合された状態では、常時固定状態にあるドリブンメンバ８によってドライブメンバ７およびブラケット１１の回転が拘束されてこれらが停止状態になる。そのため、第１遊星歯車機構３の内歯歯車３１の回転も拘束されて停止される。
【００２９】
したがって、第１トルク伝達経路Ａへのトルク伝達がなくなり、その代わりに、クランクシャフトからの回転トルクは全て第２トルク伝達経路Ｂを通って第２遊星歯車機構４に伝達されるようになる。つまり、回転トルクは、第１遊星歯車機構３のキャリア３３、遊星歯車３６、太陽歯車３４を介して中空シャフト２３に伝わり、さらに、第２遊星歯車機構４の太陽歯車４４、遊星歯車４６、およびキャリア４３を介して図示しない変速機のメインシャフトに伝わる。
【００３０】
この場合、第１遊星歯車機構３と第２遊星歯車機構４は互いに同一の形状および寸法を有しているので、各歯車の歯数も同じでギア比も同じになることから、クランクシャフトから伝達される回転トルクと変速機のメインシャフトに伝達される回転トルクは同じであり、回転数も同じになる。すなわち、入力軸からの入力回転数に対して出力軸は減速することなく同じ回転数でトルク伝達が行われる。
【００３１】
また、励磁コイル１５への通電が行われてはいるが、ドライブメンバ７とドリブンメンバ８とが完全には連結されておらず両者７，８間でスリップが生じている、いわゆる半クラッチ状態では、エンジンのクランクシャフトからのトルクは、上述した第１トルク伝達経路Ａに伝達されるとともに、第２トルク伝達経路Ｂにも伝達される。そして、ドライブメンバ７がドリブンメンバ８に結合される度合いが強くなるのに従って第２トルク伝達経路Ｂに伝わるトルクの割合が多くなる。また、この装置１では、半クラッチ状態の場合でもドリブンメンバ８は常に固定状態にあるので、従来装置（特許文献１）よりも発熱量は少なく、焼損等の発生が抑えられる。
【００３２】
以上の説明から分かるように、連結部２を構成するドライブメンバ７とドリブンメンバ８間を一体連結させるのに必要な力は、第１トルク伝達経路Ａを伝わるトルクを拘束してドライブメンバ７をドリブンメンバ８に連結させるのに必要な力だけであり、そのため、連結部２を断続させるに必要な力は小さくて済む。したがって、本装置１を大容量のエンジンに使用する場合でも連結部２を大型化する必要がなくなり、安価に製造することができるとともに、車両への搭載が容易になる。
【００３３】
また、上記のように、励磁コイル１５が埋設されたドリブンメンバ８はボス１８のフランジ部１８ａを介して図外の固定部材に常時固定されて静止構造体となっているので、励磁コイル１５への通電にはブラシやスリップリングなどは不要で、励磁コイル１５から引き出された電力供給用のケーブルを介して直接電源を供給することができる。そのため、励磁コイル１５のコイル抵抗の電圧変化から容易に正確な温度上昇値を推定することが可能となり、確実な過熱保護制御を行うことができる。
【００３４】
さらに、この実施の形態１において、第１遊星歯車機構３と第２遊星歯車機構４は互いに同一の形状および寸法を有しているので、装置全体の部品点数を削減でき、安価に製造することができる。また、連結部２に対して第１，第２遊星歯車機構３，４が内蔵された構造になっているため、この点でも小型化を図る上で有利である。しかも、第１，第２遊星歯車機構３，４は、連結部２を挟んで突き合わせ連結するだけの極めて簡単な構造になっているので、装置全体の組み立てが容易である。
【００３５】
さらにまた、第１，第２遊星歯車機構３，４のみを簡単に交換することが可能なので、第１，第２遊星歯車機構３，４の交換前後でギア比の異なるものを使用することにより、必要なトルクを容易に変更することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記の実施の形態１で説明した形態のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更して実施することができる。たとえば、上記の実施の形態１では、磁性粒子式電磁連結装置１を自動車エンジンの動力伝達系に適用した場合について説明したが、これに限らず、作業機械や工作機械などの他の動力伝達に必要な部分に適用することができる。また、この実施の形態１では、第１遊星歯車機構３と第２遊星歯車機構４は互いに同一の形状および寸法を有するものとしたが、第１遊星歯車機構３と第２遊星歯車機構４とでギヤ比を異ならせることで、所望の出力トルクが得られるようにすることも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、連結部を断続する際に必要な力を小さくすることができるので、大容量エンジンの動力伝達系に使用する場合のように、入力軸に加わるトルクが大きいときでも装置全体の小型化を図ることができる。しかも、第１，第２遊星歯車機構は連結部に内蔵されたような構造となるため、この点でも小型化を図ることができる。また、連結部を挟む左右の遊星歯車機構を交換するだけで目標とする伝達トルクを容易に変更することができる。
【００３８】
さらに、一対の遊星歯車機構を用いることで、励磁コイルが内蔵されたドリブンメンバを静止構造体にできるため、励磁コイルへの通電にはブラシやスリップリングなどは不要で、励磁コイルから取り出された電力供給用のケーブルを介して直接電源を供給することができる。そのため、励磁コイルのコイル抵抗の電圧変化から容易に正確な温度上昇値を推定することが可能となり、確実な過熱保護制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る磁性粒子式電磁連結装置を一部分解して示す縦断面図である。
【図２】同装置を構成する遊星歯車機構の横断面図である。
【符号の説明】
１　磁性粒子式電磁連結装置、２　連結部、３　第１遊星歯車機構、４　第２遊星歯車機構、７　ドライブメンバ、８　ドリブンメンバ、１５　励磁コイル、１６　磁性粒子、３１　内歯歯車、３３　キャリア、３４　太陽歯車、３６　遊星歯車、４１　内歯歯車、４３　キャリア、４４　太陽歯車、４６　遊星歯車。
【図１】
2004132422.tif 000003
【図２】
2004132422.tif 000004