(57)【要約】【課題】磁性流体を利用して、中心軸と外輪との係合あるいは取り外しの際に生じる振動を抑制することのできる動力伝達装置を提供する。【解決手段】中心軸２と該中心軸２に対して同心円状に配置された外輪１との間に、これら中心軸２と外輪１との間に選択的に挟み込まれるローラ５を有し、かつ該ローラ５が前記中心軸２と前記外輪１との間に挟み込まれる位置と挟み込まれない位置とに移動させる、前記中心軸２に対して相対回転可能な保持器３によって保持されている動力伝達装置において、前記保持器３に対して前記ローラ５が前記中心軸２と前記外輪１との回転方向に相対移動可能に設けられ、磁気が印加されてその相対移動に対する抵抗力を増大させる磁性流体８が介在していることを特徴とする動力伝達装置。【選択図】図１
2009047189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸と該中心軸に対して同心円状に配置された外輪との間に、これら中心軸と外輪との間に選択的に挟み込まれるローラを有し、かつ該ローラが前記中心軸と前記外輪との間に挟み込まれる位置と挟み込まれない位置とに移動させる、前記中心軸に対して相対回転可能な保持器によって保持されている動力伝達装置において、
前記保持器に対して前記ローラが前記中心軸と前記外輪との回転方向に相対移動可能に設けられ、磁気が印加されてその相対移動に対する抵抗力を増大させる磁性流体が介在していることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記中心軸と前記外輪との間に前記ローラが係合され前記中心軸と前記外輪との間で伝達されるトルクを検出するクラッチ伝達トルク検出手段により検出されたトルクと、前記中心軸と前記外輪との回転数を検出するクラッチ回転数検出手段により検出された回転数と、前記磁性流体の温度を測定するクラッチ温度検出手段により検出された磁性流体の温度とに基づいて、前記磁性流体に印加させる磁束密度を制御することを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記制御は、前記トルクの増大に伴い前記磁束密度を上昇させる制御と、前記回転数の増大に伴い前記磁束密度を上昇させる制御と、前記温度の上昇に伴い前記磁束密度を上昇させる制御とからなることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外輪と中心軸の環状空間に介在する保持器の位相を変更することにより、外輪と中心軸との間のトルクの伝達と遮断とを切り替える動力伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、部材の相対位置を調整したり、相対的に回転する部材の相対回転を制限したりする装置や機構が各種の分野で使用されている。この種の装置のうち相対回転の制限を行う装置の一例が特許文献１および特許文献２に記載されている。
【０００３】
特許文献１および特許文献２に記載されている装置は、中心軸と外輪との間にローラと第１保持器と第２保持器とが設けられているクラッチであって、第１保持器と第２保持器との柱部には中心軸のカム面と対向する位置にポケットが形成され、各ポケット内に一対のローラが組み込まれるように構成されている。ここで、中心軸と外輪との間隔はポケットで狭くなり、一対のローラの間、即ちローラとローラとの間には弾性部材が設けられている。そのため、弾性部材の弾性力により、ローラがポケットに係合される。これにより、中心軸と外輪とが係合され、入力軸の回転が外輪を介して出力側の部材に伝達される。
【０００４】
また、特許文献３に記載されている装置は、中心軸と外輪との間にローラと保持器とが設けられているクラッチであって、中心軸と外輪との間でカム面の端部付近にポケットが形成され、各ポケット内にローラが組み込まれるように構成されている。ここで、入力軸の外周部に設けられたベーンとハウジングとの間には、ローラが内方部材および外輪に係合しない中立位置へ保持器を位置決めする位置決めピンが設けられている。そのため、内方部材と外輪との回転に附随する保持器の位相の変化が防止される。また、中心軸の周囲には放射状にベーン収容室が形成され、各ベーン収容室内に収容されたベーンの両側に圧力室が形成されている。そのため、圧力室に粘性流体を流入させることにより圧力室の圧力が増加し、隣接する圧力室の圧力差により位置決めピンが外れて、ベーンが右回り、あるいは左回りに回転運動をする。そして、ベーンに連結されている保持器がベーンの回転運動に伴って回転するため、この保持器と連結されているローラがカム面の中立位置から係合位置に移動する。これにより、中心軸と外輪とが係合され、入力軸の回転が外輪を介して出力側の部材に伝達される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９４４５号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０２９４号公報
【特許文献３】特開２００２−３４９６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１，２に記載されたクラッチでは、ポケットの幅寸法が大きくなる方向に第１保持器と第２保持器を相対回転させることにより、弾性部材の押圧により一対のローラが互に離反する方向に移動して円筒形内面およびカム面に係合するスタンバイ位置に配置され、その一対のローラを介して中心軸の正逆両方向の回転が外輪に伝達されると共に、中心軸の回転方向が切換わると切換え前に係合状態にあった一方のローラが係合解除されて他方のローラが直ちに係合状態になる。そのため、回転方向の切換え時に生じる振動を防止することができる。また、ローラと円筒形内面又はカム面との隙間が少ないため、円筒形内面およびカム面にローラが係合される際に生じる振動が抑制されている。しかしながら、特許文献１，２に記載されている動力伝達装置では、一対のローラの間に設けられている弾性部材は係合状態のローラを係合解除する際の振動防止について着目されたものであり、ローラを円筒形内面およびカム面に係合する際の振動については考慮されていない。また、ローラと円筒形内面又はカム面との隙間を少なくした場合は、動力伝達装置の寸法誤差や異物の混入により、ローラと円筒形内面又はカム面との係合の際に影響を受けやすい。そのため、本来の制御と異なる位置でローラが円筒形内面またはカム面に係合され、入力軸と出力軸との間のトルク伝達が本来の制御と異なるタイミングでなされる。
【０００７】
また、上記の特許文献３は、中心軸の周囲にベーン収容室が形成され、各ベーン収容室内に収容されたベーンの両側に圧力室が形成されて構成されている。そのため、圧力室に粘性流体を流入させることにより圧力室の圧力が増加し、隣接する圧力室の圧力差により位置決めピンが外れて、ベーンが右回り、あるいは左回りに回転運動をする。したがって、ベーンと接続されている保持器の位相が粘性流体の給排による回動機構により直接変更され、これにより保持器の位相の安定した切り換えを実現することができる。しかしながら、特許文献３に記載されている動力伝達装置では位置決めピンによりローラの空転位置を維持しているため、ローラの係合と空転とのピンの取り付け、取り外しによるピンの摩耗、破損に伴うベーンの固着の可能性がある。そのため、動力伝達装置の空転状態と係合状態との切り換えができなくなる可能性がある。また、特許文献３に記載されている動力伝達装置の圧力室に流入される粘性流体の圧力を制御することにより、ローラの係合時における振動を抑制することが可能となるが、このときに、油圧の制御をする機構が必要となる。そして、吸排装置が全ての圧力室と連通しているため、吸排装置自体に異常がある場合、具体的には粘性流体がリリーフ通路から排出されない場合は、ベーンが回転しない可能性もある。
【０００８】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、ローラの係合時に生じる振動を減少させると共に、動力伝達装置の摩耗や、動力伝達装置の移動時における異音を防ぎ、異物の混入による動作性の劣化の防止、動力伝達装置の一部の動作が正常でない場合の動作性の低下を防止することのできる動力伝達装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、中心軸と該中心軸に対して同心円状に配置された外輪との間に、これら中心軸と外輪との間に選択的に挟み込まれるローラを有し、かつ該ローラが前記中心軸と前記外輪との間に挟み込まれる位置と挟み込まれない位置とに移動させる、前記中心軸に対して相対回転可能な保持器によって保持されている動力伝達装置において、前記保持器に対して前記ローラが前記中心軸と前記外輪との回転方向に相対移動可能に設けられ、磁気が印加されてその相対移動に対する抵抗力を増大させる磁性流体が介在していることを特徴とする動力伝達装置である。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記中心軸と前記外輪との間に前記ローラが係合され前記中心軸と前記外輪との間で伝達されるトルクを検出するクラッチ伝達トルク検出手段により検出されたトルクと、前記中心軸と前記外輪との回転数を検出するクラッチ回転数検出手段により検出された回転数と、前記磁性流体の温度を測定するクラッチ温度検出手段により検出された磁性流体の温度とに基づいて、前記磁性流体に印加させる磁束密度を制御をすることを特徴とする動力伝達装置である。
【００１１】
さらに、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記制御は、前記トルクの増大に伴い前記磁束密度を上昇させる制御と、前記回転数の増大に伴い前記磁束密度を上昇させる制御と、前記温度の上昇に伴い前記磁束密度を上昇させる制御とからなることを特徴とする動力伝達装置である。
【発明の効果】
【００１２】
したがって、請求項１の発明によれば、ローラが中心軸と外輪との回転方向に相対移動可能に設けられ、磁気が印加されることによりその相対移動に対して抵抗力を増大させる磁性流体が介在している。この磁性流体は、磁界を印加させることにより粘性が高くなる性質を持っている。そのため、このローラが外輪と中心軸との隙間に挟み込まれる際に磁性流体に磁界を印加させることにより、挟み込まれる際の振動を減少させることが可能となる。
【００１３】
また、請求項１の発明によれば、ローラが中心軸と外輪との隙間に挟み込まれる際のローラの移動速度を調節することが可能となるため、前記中心軸と前記外輪との隙間が広い場合においても、ローラがこの隙間に挟み込まれる際にローラの移動速度を遅くすることにより、係合の際の振動を減少させることが可能となる。
【００１４】
さらに、請求項１の発明によれば、ローラが空転する際の制御に油圧を使用しないため、ポンプやバルブ等の油圧制御装置が不要となり、製造コストの減少、装置の小型化を図ることができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、中心軸と外輪との間で伝達されているトルクと、中心軸と外輪との回転数と、ケースの内部に充填されている磁性流体の温度とを検出することができるため、磁性流体の粘性を推測することが可能となる。そして、この推測された粘性に基づいてケース内部に充填されている磁性流体に印加させる磁束密度を制御することにより、磁性流体の粘性を制御することが可能となる。そして、この磁性流体の粘性の制御により、ローラが外輪と中心軸との隙間に挟み込まれる際に生じる振動を減少させることが可能となり、ローラと中心軸と外輪との摩耗が防止される。
【００１６】
また、請求項２の発明によれば、中心軸と外輪とで生じる駆動時と被駆動時との切替がない場合には、駆動時と被駆動時との切替に伴う振動が生じていないため、磁性流体に磁界を印加しない制御をすることが可能となる。また、中心軸と外輪とで生じる駆動時と被駆動時との切替時においてトルク変化が小さい場合には、中心軸と外輪との隙間へのローラの係合の際に生じる衝撃が小さいため、ケースに充填されている磁性流体への磁界の印加を減少させることが可能となる。したがって、磁界を生じさせるコイルに通電させる電流値を小さくすることが可能となるため、動力伝達装置全体の動力損失が小さくなる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、磁性流体の温度が高い場合には磁性流体の粘性が小さくなるので、磁束密度を増加させることにより、磁性流体の粘性を大きくすることができる。また、中心軸と外輪とのトルクや回転数が大きくなるにつれて中心軸と外輪とで生じる駆動時と被駆動時との切替時のエネルギーが大きくなるので、磁性流体の粘性を増加させることにより、出力軸と入力軸との隙間へのローラの係合の際の衝撃を少なくすることが可能となる。
【００１８】
また、請求項３の発明によれば、磁性流体の温度が低い場合には磁性流体の粘性が大きくなり、この時に、磁性流体に印加されている磁界の磁束密度が大きい時は、磁性流体の粘度が大きくなる。そのため、中心軸と外輪とで生じる駆動時と被駆動時との切替の応答時間が長くなり、空転状態の時間が長くなる。このときは、磁性流体に印加させる磁界の粘性を減少させることにより、切替の応答時間を短くし、中心軸と外輪との間のトルク抜けを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明を具体例に基づいて説明する。図１は、この発明における動力伝達装置の第１の実施例を説明するための模式図であって、ここでは、駆動力の伝達と遮断の切り替えに用いられる動力伝達装置、特に中心軸と外輪との係合及び切り離しを行うツーウェイクラッチの例を示している。
【００２０】
図１に記されている動力伝達装置は、回転運動の可能な筒状の外輪１の内部に同心円状に配置されて、回転運動の可能な角柱状の中心軸２が設けられている。外輪１と中心軸２との間は空洞に形成されており、この空洞に柱状からなる保持器３とピストン４とローラ５とが設けられている。このピストン４は中心軸２の外周側に取り付けられているケース６の内部の空洞部７に設けられている。前記ピストン４は内部が空洞になっており、この内部に磁性流体８が充填されている。
【００２１】
前記ローラ５は中心軸２と接触し、このローラ５は前記中心軸２と前記外輪１との間の隙間９を回転運動を伴い移動するように設けられている。ここで、中心軸２は角柱状に形成されており、外輪１は円筒状に形成されている。また、ローラ５および保持器３は、中心軸２の周状を等間隔に形成した構造とされ、ローラ５は角柱状に形成された中心軸２の一の平面に対して一つ形成されている。すなわち、ローラ５と保持器３は、中心軸２と外輪１との間の隙間９に複数配置されており、ローラ５と保持器３との配置数が一致する。
【００２２】
図１におけるローラ５付近の拡大模式図を図２，図３に記す。外輪１は内部と外部が筒状に形成されており、より具体的には内部と外部とが円筒状に形成されている。一方で、中心軸２は角柱状に設けられている。このため、隙間９の幅は、中心軸２の側面の角部付近で狭くなるように形成され、中心軸２の側面の中心部付近で広くなるように形成されている。このとき、中心軸２の側面の中心部付近での隙間９の広さは、ローラ５の直径よりも大きくなるように構成されている。そのため、ローラ５は中心軸２と外輪１との隙間９を移動することができる。
【００２３】
ローラ５が隙間９を移動可能とする状態で中心軸２が右回りに回転すると、ローラ５も中心軸２の回転に伴い移動する。このときは、中心軸２の回転運動に関わらず、ローラ５と中心軸２との相対位置は同一であるため、ローラ５は隙間９に係合されない。そのため、中心軸２から外輪１にトルクは伝達されず、あるいは外輪１から中心軸２にトルクは伝達されない。
【００２４】
一方で、ローラ５が保持器３と接続されているときは、ローラ５は保持器３の回転運動に伴い、中心軸２に対する相対位置が移動する。ローラ５が中心軸２に対して左側に移動したときは、ローラ５が外輪１の内周部と接触する。そして、接触後さらにローラ５が左側に移動すると、すなわち、中心軸２がさらに右回りに回転すると、ローラ５が中心軸２と外輪１との隙間９に係合される。すなわち、ローラ５と隙間９との係合がクラッチ機構としての機能を有しているため、中心軸２と外輪１とが係合された状態で右回りに回転する。また、換言すれば、中心軸２から外輪１へのトルクが伝達されている。
【００２５】
ローラ５が保持器３と接続されているときに、外輪１が左回りに回転すると、ローラ５が中心軸２と外輪１との隙間９に係合される。すなわち、ローラ５と隙間９との係合がクラッチ機構としての機能を有しているため、中心軸２と外輪１とが係合された状態で左回りに回転する。換言すれば、中心軸２から外輪１へのトルクが伝達されている。
【００２６】
ピストン４は、ローラ５と連動するように形成されている。より具体的には、ローラ５と接続されている保持器３がピストン４と連結されており、このピストン４は空洞部７の内部に設けられている。ローラ５が隙間９を移動すると、ローラ５にピストン８が連結されているため、ピストン８がローラ５の移動に伴い移動する。また、ピストン４の内部には、磁性流体８が充填されている。
【００２７】
中心軸２が左回りに回転したときは、ローラ５も中心軸２の回転に伴い移動する。このときは、中心軸２の回転運動に関わらず、ローラ５と中心軸２との相対位置は同一であるため、ローラ５は隙間９に挟み込まれない。そのため、中心軸２から外輪１にトルクは伝達されず、あるいは外輪１から中心軸２にトルクは伝達されない。
【００２８】
一方で、ローラ５が保持器３と接続されているときは、ローラ５は保持器３の回転運動に伴い、中心軸２に対する相対位置が移動する。ローラ５が中心軸２に対して右側に移動したときは、ローラ５が外輪１の内周部と接触する。そして、接触後さらにローラ５が右側に移動すると、すなわち、中心軸２がさらに左回りに回転すると、ローラ５が中心軸２と外輪１との隙間９に挟み込まれて係合される。すなわち、ローラ５と隙間９との係合がクラッチ機構としての機能を有しているため、中心軸２と外輪１とが係合された状態で左回りに回転する。
【００２９】
また、ローラ５が保持器３と接続されているときに、外輪１が右回りに回転すると、ローラ５が中心軸２と外輪１との隙間９に係合される。すなわち、ローラ５と隙間９との係合がクラッチ機構としての機能を有しているため、中心軸２と外輪１とが係合された状態で右回りに回転する。換言すれば、中心軸２から外輪１へのトルクが伝達されている。
【００３０】
図４は、この発明における動力伝達装置の第１の実施例を説明するための縦断面図である。外輪１の内側に設けられた中心軸２には出力軸１０が設けられている。また、この出力軸１０は、軸方向に平行な入力軸１１と接続されている。
【００３１】
入力軸１１の外周部で、前記ピストン８におけるローラ５と対向する側には、電磁コイル１２が設けられている。前記電磁コイル１２に電流を印加させることにより生じる磁界が増大すると、ピストン８に密封されている磁性流体８の粘度が上昇する。
【００３２】
図５には、動力伝達装置に生じるトルクとローラ５の位置との関係について、換言すれば動力伝達装置に生じるトルクと時間との関係がタイムチャートとして記されている。また、図６には、電磁コイル１２から生じる磁束密度とローラ５の位置との関係が、換言すれば電磁コイル１２から生じる磁束密度と時間との関係が記されている。ここで、時刻０からｔ２と、時刻ｔ５からｔ８までと、時刻ｔ１１以降とは、中心軸２と外輪１とがトルクを伝達して回転運動をしている。換言すれば、外輪１と中心軸２とが駆動状態として回転運動をしている。また、時刻ｔ２からｔ５までと時刻ｔ８からｔ１１までは、中心軸２と外輪１とがトルクを伝達することなく各々独立して回転運動をしている。換言すれば、外輪１と中心軸２とが被駆動状態として回転運動をしている。以下においては、時刻０において中心軸２が左回りに回転して、外輪１にトルクが伝達されている場合についての例を示す。
【００３３】
時刻０からｔ１までは、ローラ５は中心軸２に対して相対的に左側の隙間９に移動されており、このローラ５が隙間９に係合されている。換言すれば、中心軸２の回転運動により生じるトルクが外輪１に伝達されている。したがって、入力軸１１の回転により生じるトルクが出力軸１０に伝達され、あるいは出力軸１０の回転により生じるトルクが入力軸１１に伝達される。このとき、電磁コイル１２に通電される電流が少ないため、磁性流体８に付与される磁束密度が小さくなる。したがって、磁性流体８の粘度は小さくなる。
【００３４】
時刻０からｔ１の間では、ローラ５の移動に伴いピストン４が右側に移動している。このとき、筒状に形成されたローラ５の右側の開口端に中心軸２に対して相対回転可能な保持器３が挿入されて、ローラ５の内部に挿入されているピストン８と接触している。
【００３５】
時刻ｔ１からｔ２の間では、中心軸２と外輪１との間に係合されているローラ５の係合力が時間と共に小さくなる。換言すれば、時刻ｔ２に近づくにつれてローラ５が隙間９から外れやすくなる。このときは、入力軸１１から出力軸１０へと伝達されるトルクが時間の経過と共に減少し、あるいは、出力軸１０から入力軸１１へと伝達されるトルクが時間の経過と共に減少する。そして、時刻ｔ２でローラ５が隙間９から外れる。
【００３６】
ローラ５が隙間９から外れる際に振動が生じる状態になるので、この振動を抑制するために、ピストン４の内部に密封されている磁性流体８の粘度が調節される。具体的には、時刻ｔ２において電磁コイル１２に印加される電流が増加され、これにより磁性流体８に付与される磁束密度が増加される。そのため、振動を抑制するための適度な磁性流体８の粘度を得ることが可能となる。
【００３７】
時刻ｔ２からｔ５の間では、ローラ５と隙間９とは係合されていない。そのため、入力軸１１と出力軸１０とは各々自由に回転運動をすることができる。このとき、電磁コイル１２に印加される電流はｔ２からｔ４の間で一定であるため電磁コイル１２により生じる磁界は一定である。そのため、磁性流体に付与される磁束密度が一定となる。
【００３８】
時刻ｔ３で、中心軸２に対して相対的に隙間９の左側に位置していたローラ５が中心軸２に対して相対的に隙間９の中心に移動する。そして、時刻ｔ３の経過後は、このローラ５は中心軸２に対して相対的に隙間９の右側に移動する。
【００３９】
時刻ｔ５において、ローラ５は中心軸２に対して相対的に隙間９の右側に移動しており、ローラ５が隙間９に係合される。ここで、ローラ５が隙間９に係合される際に振動が生じる状態になるので、この振動を抑制するために、ピストン４の内部に封入されている磁性流体８の粘度が調節される。具体的には、ローラ５が隙間９に未だ係合されていない時刻ｔ４において、電磁コイル１２に印加される電流が増加され、これにより磁性流体８に付与される磁束密度が時刻ｔ２からｔ４の時よりも増加される。
【００４０】
磁束密度の増加により、振動を抑制するための適度な磁性流体８の粘度を得ることが可能となり、ローラ５が隙間９に係合される際の振動と異音およびローラ５と中心軸２と外輪１との摩耗を抑制することが可能となる。また、係合時の振動と異音と摩耗とを抑制することができるため、隙間９を移動するローラ５の移動速度を速くすることが可能となる。換言すれば、大きな隙間９を設定することが可能となるため、隙間９に異物が混入した場合におけるローラ５と隙間９との係合状態の変化が小さくなる。
【００４１】
時刻ｔ５において、ローラ５は中心軸２に対して相対的に右側の隙間９に係合されるため、入力軸１１の回転により生じるトルクが出力軸１０に伝達され、あるいは出力軸１０の回転により生じるトルクが入力軸１１に伝達される。その際、入力軸１１および出力軸１０は左回りに回転する。
【００４２】
時刻ｔ５からｔ６の間では、中心軸２と外輪１との間に係合されているローラ５の係合力が時間と共に大きくなる。換言すれば、時刻ｔ６に近づくにつれてローラ５が隙間９に食い込むようになる。このときは、入力軸１１から出力軸１０へと伝達されるトルクが時間の経過と共に増加し、あるいは、出力軸１０から入力軸１１へと伝達されるトルクが時間の経過と共に増加する。
【００４３】
時刻ｔ５で、電磁コイル１２に印加する電流が減少する。そのため、磁性流体８に付与される磁束密度が少なくなり、磁性流体８の粘度が減少する。ここで、電磁コイル１２に印加される電流の減少により、電力の消費エネルギーを減少させることができる。また、時刻ｔ５ではローラ５と隙間９との係合の際に生じる振動が抑制されているため、磁性流体８の粘度を低下させても振動の抑制の効果を保つことができる。
【００４４】
時刻ｔ６で、ローラ５が隙間９と係合して密着される。そして、入力軸１１から出力軸１０へと伝達されるトルクが最大となり、あるいは、出力軸１０から入力軸１１へと伝達されるトルクが最大となる。
【００４５】
時刻ｔ７以降では、中心軸２の回転数が外輪１の回転数よりも相対的に減少し、時刻ｔ９において回転運動が反対に右回りとなる例を示している。ｔ７からｔ８の間では、ローラ５の移動に伴いピストン４が中心軸２に対して相対的に隙間９の左側に移動している。このとき、ピストン４の左側の開口端に保持器３が挿入されて、ローラ５の内部に挿入されているピストン４と接触している。
【００４６】
時刻ｔ７からｔ８の間では、中心軸２と外輪１との間に係合されているローラ５の係合力が時間と共に小さくなる。換言すれば、時刻ｔ８に近づくにつれてローラ５が隙間９から外れやすくなる。このときは、入力軸１１から出力軸１０へと伝達されるトルクが時間の経過と共に減少し、あるいは、出力軸１０から入力軸１１へと伝達されるトルクが時間の経過と共に減少する。そして、時刻ｔ８でローラ５が隙間９から外れる。
【００４７】
ローラ５と隙間９との取り外しの際に振動が生じる状態になるので、この振動を抑制するために、ピストン４の内部に密封されている磁性流体８の粘度が調節される。具体的には、時刻ｔ８において電磁コイル１２に印加される電流が増加され、これにより磁性流体８に付与される磁束密度が増加される。そのため、振動を抑制するための適度な磁性流体８の粘度を得ることが可能となる。
【００４８】
時刻ｔ８からｔ１１の間では、ローラ５は外輪１と接触していない。そのため、入力軸１１と出力軸１０は各々自由に回転運動をすることができる。このとき、電磁コイル１２に印加される電流はｔ８からｔ１０の間で一定であるため、電磁コイル１２により生じる磁界が一定となる。そのため、磁性流体に付与される磁束密度が一定となる。
【００４９】
時刻ｔ９で、中心軸２に対して相対的に隙間９の右側に生じたローラ５が中心軸２の中心に移動する。そして、時刻ｔ９の経過後は、このローラ５は中心軸２に対して相対的に左側に移動する。そして、この時刻ｔ９で、中心軸２の回転方向が右回りに切り替わる。
【００５０】
時刻ｔ１１において、ローラ５は中心軸２の相対的に隙間９の左側に移動しており、ローラ５は中心軸２の左側で隙間９に係合される。ここで、ローラ５と隙間９との係合の際に振動が生じる状態になるので、この振動を抑制するためにピストン４の内部に密封されている磁性流体８の粘度が調節される。具体的には、ローラ５が隙間９に未だ係合されていない時刻ｔ１０において、電磁コイル１２に印加される電流が増加され、これにより磁性流体８に付与される磁束密度が時刻ｔ８からｔ１０の時よりも増加される。そのため、動力伝達装置全体に生じる振動を抑制するための適度な磁性流体８の粘度を得ることが可能となる。
【００５１】
時刻ｔ１１において、ローラ５は中心軸２に対して相対的に隙間９の左側で係合されるため、入力軸１１の回転により生じるトルクが出力軸１０に伝達され、あるいは出力軸１０の回転により生じるトルクが入力軸１１に伝達される。その際、入力軸１１および出力軸１０は時計回りに回転する。
【００５２】
時刻ｔ１１からｔ１２の間では、中心軸２と外輪１との間に係合されているローラ５の係合力が時間と共に大きくなる。換言すれば、時刻ｔ１２に近づくにつれてローラ５が隙間９に食い込むようになる。このときは、入力軸１１から出力軸１０へと伝達されるトルクが時間の経過と共に増加し、あるいは、出力軸１０から入力軸１１へと伝達されるトルクが時間の経過と共に増加する。
【００５３】
時刻ｔ１１で、電磁コイル１２に印加する電流が少なくなり、これにより磁性流体８に付与される磁束密度が少なくなる。そして、これにより磁性流体８の粘度が減少される。このため、電磁コイル１２に印加される電流が減少し、電力の消費エネルギーを減少させることができる。また、時刻ｔ１１ではローラ５と隙間９との係合の際に振動が減衰されているため、磁性流体の粘度を減少させることによる振動の抑制の効果を保つことができる。
【００５４】
時刻ｔ１２で、ローラ５が隙間９と係合されて密着される。そして、入力軸１１から出力軸１０へと伝達されるトルクが最大となり、あるいは、出力軸１０から入力軸１１へと伝達されるトルクが最大となる。
【００５５】
時刻０からｔ１２の制御では、磁性流体８に付与させる磁束密度を調節することにより、磁性流体８の粘性を調節することが可能となる。したがって、磁性流体８の代わりに油圧を用いた場合には、油圧を調節するためのポンプやバルブを含む圧力制御装置を設ける必要があるが、磁性流体８を用いることによりこれらの圧力制御装置が不要となる。したがって、装置を小型化することが可能となり、また製造コストが安くなる。
【００５６】
図７には、ローラ５の移動と磁性流体８に付与させる磁束密度の関係を記したフローチャートが記載されている。ステップＳ１では、磁束密度と磁性流体８の温度との関係を定めたマップと、磁束密度と回転数との関係を定めたマップと、磁束密度とトルクとの関係を定めたマップとが図示しない電子制御装置により読み込まれる。図８から図１０には、そのマップの一例が示されている。
【００５７】
図８には磁性流体の温度を横軸に採り、磁性流体に印加される磁束密度を縦軸に採るマップが示されている。このマップは、磁性流体８の温度の上昇とともに、磁性流体８に印加される磁束密度が上昇する関係となっている。これは、磁性流体８は温度が高い場合には粘性が低くなるため、温度の上昇に伴い磁性流体８に印加させる磁束密度を増加させて、磁性流体８の粘性を増加させる必要があるためである。
【００５８】
図９には中心軸の回転数を横軸に採り、磁性流体に印加される磁束密度を縦軸に採るマップが示されている。このマップは、中心軸２の回転数の増加とともに、磁性流体８に印加される磁束密度が上昇する関係となっている。これは、中心軸２の回転数が増加すると隙間９とローラ５とが係合される際の振動が生じる状態になるため、あるいは隙間９とローラ５との取り外しの際の振動が生じる状態になるため、磁性流体８の粘性を増加させることにより振動が抑制される。換言すれば、中心軸２の回転数の増加に伴い、隙間９とローラ５との係合の有無の切り替わりに生じるエネルギが大きくなるため、磁性流体８の粘性を増加させることにより振動と異音及びローラ５と中心軸２と外輪１との摩耗を抑制することが可能となる。
【００５９】
図１０には中心軸と外輪との間で伝達されるトルクを横軸に採り、磁性流体に印加される磁束密度を縦軸に採るマップが示されている。このマップは、中心軸２と外輪１との間で伝達されるトルクの変化が一定の値になるまでは、トルクの変化の増加に伴い磁性流体８に印加される磁束密度が上昇する関係となっている。これは、トルクの変化が増加すると隙間９とローラ５との係合および取り外しの際に振動が生じる状態になるため、磁性流体８の粘性を増加させることにより振動を抑制することが可能となる。換言すれば、中心軸２の回転数の増加に伴い、隙間９とローラ５との係合の有無の切り替わりに生じるエネルギが大きくなるため、磁性流体８の粘性を増加させることにより振動と異音及びローラ５と中心軸２と外輪１との摩耗を抑制することが可能となる。
【００６０】
ピストン４の内部に封入されている磁性流体８の温度は、クラッチ温度検出手段としての温度センサにより測定される。また、中心軸２又は外輪１の回転数は、クラッチ回転数検出手段としての回転数センサにより測定される。さらに、中心軸２と外輪１との間で伝達されるトルクは、クラッチ伝達トルク検出手段としてのトルクセンサにより測定される。そして、測定された磁性流体８の温度と中心軸２若しくは外輪１の回転数とトルクとが、図示しないコントローラとしての電子制御装置に入力される。そして、読み込まれた磁性流体の温度、中心軸の回転数、中心軸と外輪とのトルクの変化に応じて、磁性流体に印加させる磁束密度が設定される。
【００６１】
ステップＳ２において、中心軸２と外輪１との間で伝達されるトルクの値が所定のトルクＴ２よりも大きい場合、すなわち前述した時刻０〜ｔ２と時刻ｔ５〜ｔ８と時刻ｔ１１〜ｔ１２とでは、ローラ５が中心軸２と外輪１との隙間に噛み込まれている。このときは、時刻ｔ４から時刻ｔ５の間または時刻ｔ１０から時刻ｔ１１の間と比較して小さい振動が生じる状態になるので、磁性流体８の粘度を上昇させることなく振動を抑制することが可能となる。したがって、電磁コイル１２における消費電力を低減させるため、ステップＳ７において磁束密度がＢｍｒ＿ｍｉｎ１として低く設定される。
【００６２】
ステップＳ２において、中心軸２と外輪１との間で伝達されるトルクの値が所定のトルクＴ２よりも小さい場合、すなわち前述した時刻ｔ２〜ｔ５と時刻ｔ８〜ｔ１１の場合は、次のステップＳ３において磁束密度がＢｍｒ＿ｍｉｎ２になるように電磁コイル１２に電流が印加される。この磁束密度Ｂｍｒ＿ｍｉｎ２は、Ｂｍｒ＿ｍｉｎ１よりも大きい値に設定され、また後述するＢｍｒ＿ｍａｘよりも小さい値に設定されている。
【００６３】
次のステップＳ４では、磁束密度がＢｍｒ＿ｍｉｎ２に設定された後に、中心軸２と外輪１との隙間に係合されたローラ５が隙間から外れて、さらに入力軸８の軸線方向の反対側の隙間に係合された場合の中心軸２と外輪１との間のトルクの大きさに基づいて磁性流体８に付与される磁束が制御される。換言すれば入力軸１１と出力軸１０とのトルク伝達の有無の切替がなされた場合に、中心軸２と外輪１との間で伝達されるトルクの大きさに基づいて、磁性流体８に付与される磁束が制御される。
【００６４】
ステップＳ４においては、入力軸１１と出力軸１０との間で伝達されるトルクの値がＴ１よりも大きくかつＴ２よりも小さい範囲であるか否かが判断される。この状態は、時刻ｔ４からｔ５の間と時刻ｔ１０からｔ１１の間に該当する。このとき、ローラ５は中心軸２と外輪１との間に係合されているもののローラ５が抜けやすい状態になっている。そのため、ローラ５と隙間９との係合力の増大に伴い、中心軸２と外輪１との間で伝達されるトルクが上昇する。
【００６５】
中心軸２と外輪１との間で伝達されるトルクがＴ２よりも大きい場合、またはＴ１よりも小さい場合は、磁束密度はＢｍｒ＿ｍｉｎ２であり、ステップＳ３に戻る。すなわち、電磁コイル１２に印加させる電流は一定となる。このとき、トルクがＴ１よりも小さい時は、中心軸２と外輪１との隙間にローラ５が係合されていないため、中心軸２と外輪１との間でトルクが充分に伝達されない状態にある。また、トルクがＴ２よりも大きい時は、中心軸２と外輪１との隙間にローラ５が係合されてから充分に時間が経過しているため、ローラ５の係合に伴う振動が小さい状態になっている。いずれの場合も、動力伝達装置に生じている振動が少ないため、磁性流体８に付与される磁束密度を減少させることにより磁性流体８のダンピング機能を減少させることが可能となる。したがって、電磁コイル１２に印加させる電流が減少し、エネルギ効率を向上させることが可能となる。
【００６６】
一方で、中心軸２と外輪１との間で伝達されるトルクがＴ１よりも大きく、Ｔ２よりも小さい時で、かつ中心軸２と外輪１との駆動状態と被駆動状態とが切り替わっているときは、磁性流体８に付与される磁束密度がＢｍｒ＿ｍａｘまで増加する。これは時刻ｔ４からｔ５の間、または時刻ｔ１０からｔ１１の間に該当し、ローラ５が時刻ｔ４およびｔ１０で隙間９に係合される。そのため、ローラ５と隙間９との係合の際に生じる振動や異音及びローラ５と中心軸２と外輪１との摩耗が粘度の上昇した磁性流体８により抑制される。
【００６７】
ステップＳ５の制御は中心軸２と外輪１との間で伝達されるトルクがＴ２よりも大きくなるまで行われる。そして、ステップＳ６においてこのトルクがＴ２よりも大きくなった時、すなわち時刻ｔ５からｔ８まで若しくは時刻ｔ１１以降において、ローラ５と隙間９との係合により生じた振動が充分に抑制されているため、ステップＳ７において磁性流体８に付与される磁束密度を最小値であるＢｍｒ＿ｍｉｎ１とする制御をする。そのため電磁コイル１２に印加させる電流が最小となり、消費電力が減少する。
【００６８】
なお、ローラ５と保持器３とケース６の内部に設けられているピストン４との組み合わせは、一の動力伝達装置に複数設けられていてもよい。このときは、中心軸２と外輪１との回転運動に伴うトルクを複数の磁性流体８で分散させることが可能となるため、トルクの大きい回転運動に対しても、振動と異音と及びローラ５と中心軸２と外輪１との摩耗を抑制することが可能となる。また、ローラ５と保持器３とケース６の内部に設けられているピストン４との組み合わせが、一の動力伝達装置に複数設けられることにより、そのうちの一つが動作せず、有効に振動と異音と及びローラ５と中心軸２と外輪１との摩耗を抑制することができない場合でも、他のピストン４などにより振動と異音と及びローラ５と中心軸２と外輪１との摩耗を抑制することができる。
【００６９】
また、図５に示される時間に対する中心軸２と外輪１とのトルクの関係を示すタイムチャートは、時刻０において中心軸２が右回りに回転して、外輪１にトルクが伝達されている場合も含まれる。このときは、各時間における中心軸２と外輪１との回転方向が左右逆となる。また、各時間におけるローラ５の中心軸２に対する係合方向が左右逆となる。
【００７０】
さらに、このタイムチャートは、外輪１に入力されたトルクが中心軸２に伝達される場合も含まれる。このときは、外輪１の回転方向が時刻０において右回りに回転している場合に相当する。また、外輪１の回転方向が時刻０において左回りに回転している場合は、各時間における中心軸２と外輪１との回転方向が左右逆となり、各時間におけるローラ５の中心軸２対する係合方向が左右逆となる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の第１の実施例の構成を模式的に示す図である。
【図２】この発明の第１の実施例の取り付け部材付近を拡大した一の模式図である。
【図３】この発明の第１の実施例の取り付け部材付近を拡大した他の模式図である。
【図４】この発明の第１の実施例の全体を示す縦断正面図である。
【図５】この発明の実施におけるトルクについてのタイムチャートである。
【図６】この発明の実施における磁束密度についてのタイムチャートである。
【図７】この発明の実施におけるフローチャートである。
【図８】この発明の温度と磁束密度についてのマップである。
【図９】この発明の中心軸の回転数と磁束密度についてのマップである。
【図１０】この発明の中心軸と外輪との間で伝達されるトルクと磁束密度についてのマップである。
【符号の説明】
【００７２】
１…外輪、  ２…中心軸、  ３…保持器、  ４…ピストン、  ５…ローラ、  ６…ケース、  ７…空洞部、  ８…磁性流体、  ９…隙間、  １０…出力軸、  １１…入力軸、  １２…電磁コイル。
【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】
2009047189.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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