(57)【要約】      （修正有）【課題】磁性流体の流体駆動力を効率よく利用することが可能な動力伝達装置を提供する。【解決手段】互いに平行な軸線Ｘ１、Ｘ２の回りに回転可能な一対の磁性材料製のローラ２、３がそれらの外周面２ａ、３ａ間に隙間７が生じるように配置され、隙間７に磁性流体８が収容され、隙間７を介してローラ２、３間に磁場ＭＦを生じさせることにより、ローラ２、３間で動力の伝達を可能とする。隙間７の中央からみてローラ２、３の回転方向後方を隙間７の入口側７ａ、回転方向前方を出口側７ｂとしたときに、入口側７ａには低温側の熱交換器１１を、出口側７ｂには高温側の熱交換器１２をそれぞれ配置して、磁性流体８の温度を入口側７ａよりも出口側７ｂにおいて高温に設定する。その温度差で磁性流体８に入口側７ａから出口側７ｂに向かう流体駆動力を発生させ、その流体駆動力をドリブンローラ３に付加する。【選択図】図１
2009019723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる軸線の回りに回転可能であり、かつ隙間を空けて設けられた磁性材料製の一対の回転体と、
前記一対の回転体を取り囲むケースと、
前記ケースを貫いて前記一対の回転体のそれぞれと同軸的に接続される一対の動力伝達軸と、
前記隙間を埋めるようにして前記ケース内に収容された磁性流体と、
磁気を発生する磁気発生手段と、
一方の回転体から前記隙間を介して他方の回転体に向かう磁場が生じるように、前記磁気発生手段が発生した磁気の磁路を形成する磁路形成手段と、
前記隙間の中央からみて前記回転体の回転方向後方を前記隙間の入口側、回転方向前方を出口側としたときに、前記入口側の磁性流体が前記出口側の磁性流体よりも強く磁化されるように、前記隙間内の前記磁性流体の磁化の強さに影響する物理量を前記入口側と出口側との間で変化させる磁化調整手段と、
を備えたことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記磁化調整手段は、前記磁性流体が前記入口側よりも前記出口側で高温となるように当該磁性流体の温度を前記物理量として変化させ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】
前記磁化調整手段は、前記出口側に配置された熱交換器によって前記磁性流体に熱を加えることにより前記磁性流体の温度を変化させることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
内燃機関で生じた動力の伝達経路に前記一対の回転体が組み込まれ、前記出口側に配置された熱交換器は、前記内燃機関の排熱を熱源に利用して前記磁性流体に熱を加えることを特徴とする請求項３に記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記磁化調整手段は、前記入口側に配置された熱交換器によって前記磁性流体から熱を奪うことにより前記磁性流体の温度を変化させることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記ケースの壁部には、前記隙間に入り込むように延びる突出部が一体に形成され、前記突出部に前記熱媒体を通過させる流路が設けられることにより、前記突出部が前記熱交換器として機能することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
【請求項７】
前記一対の回転体のそれぞれの軸線が互いに平行であり、かつ、前記回転体の外周面間に前記隙間が生じるように前記回転体が配置され、前記軸線と直交する断面上にて、前記熱交換器は、前記隙間の中央部に向かって徐々に幅が減少しつつ当該隙間内に入り込む形状を有していることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性流体を利用した動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性流体の磁化の相違を利用した流体駆動原理は公知であり、その原理を応用したシステムの一例として、磁性流体を高温側の熱交換器と低温側の熱交換器との間で循環させて熱を輸送するヒートパイプが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１０６６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した流体駆動原理で得られる流体駆動力を車両の変速機等の動力伝達装置にて利用する場合、例えば磁性流体でタービンを駆動し、得られた回転運動のエネルギを動力伝達装置の被駆動側に付加する方法、磁性流体で発電機を駆動して磁性流体の持つエネルギを電気エネルギに変換し、得られた電気エネルギで電動機を駆動してその電動機が出力する回転運動のエネルギを動力伝達装置の被駆動側に付加する、といった方法が考えられる。しかし、これらの方法は、磁性流体と動力伝達装置の被駆動側との間にエネルギ変換のための機構、装置類が介在することから、エネルギ変換時の損失により効率が低下するおそれがある。
【０００４】
本発明は、磁性流体に発生させた流体駆動力を効率よく利用することが可能な動力伝達装置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】
【０００５】
本発明の動力伝達装置は、互いに異なる軸線の回りに回転可能であり、かつ隙間を空けて設けられた磁性材料製の一対の回転体と、前記一対の回転体を取り囲むケースと、前記ケースを貫いて前記一対の回転体のそれぞれと同軸的に接続される一対の動力伝達軸と、前記隙間を埋めるようにして前記ケース内に収容された磁性流体と、磁気を発生する磁気発生手段と、一方の回転体から前記隙間を介して他方の回転体に向かう磁場が生じるように、前記磁気発生手段が発生した磁気の磁路を形成する磁路形成手段と、前記隙間の中央からみて前記回転体の回転方向後方を前記隙間の入口側、回転方向前方を出口側としたときに、前記入口側の磁性流体が前記出口側の磁性流体よりも強く磁化されるように、前記隙間内の前記磁性流体の磁化の強さに影響する物理量を前記入口側と出口側との間で変化させる磁化調整手段とを備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００６】
本発明の動力伝達装置によれば、一対の回転体間に磁場を生じさせることにより、それらの回転体の隙間にて磁性流体のせん断応力が増加し、回転体間で磁性流体を介した動力の伝達が可能となる。加えて、隙間の入口側の磁性流体が出口側の磁性流体よりも強く磁化されることにより、入口側と出口側との間で磁性流体に圧力差が生じ、その圧力差で入口側から出口側に向かう流体駆動力が磁性流体に発生する。その流体駆動力の作用方向は隙間における回転体の回転方向前方を向いている。そのため、被駆動側の回転体には、駆動側の回転体から磁性流体を介して伝達される動力に加えて、磁性流体の流体駆動力が付加される。よって、磁性流体の流体駆動力を回転体の回転駆動力として効率よく利用することが可能となる。
【０００７】
本発明の一形態において、前記磁化調整手段は、前記磁性流体が前記入口側よりも前記出口側で高温となるように当該磁性流体の温度を前記物理量として変化させてもよい（請求項２）。磁性流体は、その温度がキュリー温度に近付くと磁化の強さが減少する特性を有している。よって、磁性流体の温度を入口側よりも出口側で高温となるように変化させることにより、出口側の磁化の強さが入口側のそれよりも低下する。その結果、入口側から出口側に向かう流体駆動力が磁性流体に発生する。
【０００８】
上記の形態において、前記磁化調整手段は、前記出口側に配置された熱交換器によって前記磁性流体に熱を加えることにより前記磁性流体の温度を変化させてもよい（請求項３）。本形態では、出口側の磁性流体に熱交換器から熱を加えてその温度を上昇させることにより、隙間の出口側における磁性流体の磁化の強さを入口側のそれよりも低下させて流体駆動力を発生させることができる。
【０００９】
内燃機関で生じた動力の伝達経路に前記一対の回転体が組み込まれる場合において、前記出口側に配置された熱交換器は、前記内燃機関の排熱を熱源に利用して前記磁性流体に熱を加えるものとしてもよい（請求項４）。本形態によれば、内燃機関の排熱の熱エネルギを回収して流体駆動力を発生させ、その流体駆動力を内燃機関の動力の伝達経路に付加することができるので、内燃機関の機関効率を向上させて燃費の改善を図ることができる。
【００１０】
前記磁化調整手段は、出口側の熱交換器による磁性流体の加熱に代えて、又は加えて、前記入口側に配置された熱交換器によって前記磁性流体から熱を奪うことにより前記磁性流体の温度を変化させてもよい（請求項５）。例えば、ケース内の磁性流体の平均温度が比較的高いときには入口側の熱交換器で磁性流体から熱を奪うだけでも入口側と出口側との間に十分な温度差を生じさせることができる。入口側の熱交換器にて磁性流体から熱を奪う一方で、出口側の熱交換器で磁性流体に熱を加えた場合には、磁性流体に十分な温度差を確実に生じさせることができる。
【００１１】
熱交換器を利用して磁性流体に温度差を生じさせる場合において、前記ケースの壁部には、前記隙間に入り込むように延びる突出部が一体に形成され、前記突出部に前記熱媒体を通過させる流路が設けられることにより、前記突出部が前記熱交換器として機能するようにしてもよい（請求項６）。ケースの一部を熱交換器として機能させることにより、熱交換に必要な部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。突出部を一体に設けることによりケースの剛性を高めることもできる。
【００１２】
本発明の動力伝達装置においては、前記一対の回転体のそれぞれの軸線が互いに平行であり、かつ、前記回転体の外周面間に前記隙間が生じるように前記回転体が配置されてもよい。この場合、前記軸線と直交する断面上にて、前記熱交換器は、前記隙間の中央部に向かって徐々に幅が減少しつつ当該隙間内に入り込む形状を有していてもよい（請求項７）。回転体の軸線を平行とし、かつそれらの外周面間に隙間を設けた場合、隙間の入口側及び出口側のそれぞれでは、一対の回転体の外周面が隙間の中央部に向かって互いに徐々に接近して隙間が徐々に狭まる。これに合わせて、熱交換器の断面形状をその幅が徐々に減少しつつ隙間内に入り込むように設定すれば、磁性流体が流れるために必要なスペースを除いて、隙間の入口側又は出口側をほぼ埋めるように熱交換器を配置することが可能となる。それにより、隙間の入口側又は出口側における熱交換面積を拡大して熱交換量を増加させることができる。これにより、磁性流体の入口側と出口側との間の温度差を拡大し、より大きな流体駆動力を発生させることが可能となる。なお、ここでいう熱交換器には、ケースの壁部の突出部によって実現される熱交換器も含まれる。
【発明の効果】
【００１３】
以上に説明したように、本発明の動力伝達装置によれば、回転体間の隙間を埋める磁性流体に磁場を付与することにより、回転体間で動力を伝達する媒介として磁性流体を機能させるとともに、隙間の出口側よりも入口側で磁性流体をより強く磁化することにより、回転体の回転方向前方に向かって流体駆動力を発生させるようにしたため、被駆動側の回転体に対して、駆動側の回転体から磁性流体を介して伝達される動力に加えて、磁性流体の流体駆動力を付加することができる。これにより、磁性流体の流体駆動力を回転体の回転駆動力として効率よく利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の第１の形態に係る動力伝達装置の要部を示す図であって、図２はその要部を図１の下側から見た側面図である。これらの図に示すように、動力伝達装置１は、回転体としてのドライブローラ２及びドリブンローラ３と、それらのローラ２、３を収容するケース４とを備えている。ローラ２、３は円板状に形成され、それらの厚さは互いに等しく設定されている。ローラ２、３は磁性材料、好ましくは、保磁力が小さく透磁率が大きい軟磁性材料にて形成されている。例えば、鉄、あるいは鉄系合金にてローラ２、３を形成することができる。
【００１５】
ローラ２、３は互いに平行な軸線Ｘ１、Ｘ２の回りに回転可能である。ドライブローラ２には動力伝達軸としての入力軸５が同軸的に接続され、ドリブンローラ３には、動力伝達軸としての出力軸６が同軸的に接続されている。入力軸５はケース４を貫いて動力を発生する側と接続され、出力軸６はケース４を貫いて動力による被駆動側と接続される。例えば、車両の原動機（内燃機関、電動モータ等）と駆動輪との間の動力伝達経路に動力伝達装置１が組み込まれる場合には、原動機の出力軸側とドライブローラ２とが入力軸５を介して接続され、車両の駆動輪側とドリブンローラ３とが出力軸６を介して接続される。ローラ２、３の回転方向は図１に矢印Ａ、Ｂで示す通りにそれぞれ設定されている。ローラ２、３の軸線Ｘ１、Ｘ２を中心とした回転半径Ｒ１、Ｒ２は相互に等しく設定されている。但し、回転半径Ｒ１、Ｒ２の比は、ローラ２、３間に要求される速度比に応じて適宜に変更してよい。
【００１６】
ローラ２、３の軸線方向（軸線Ｘ１、Ｘ２の方向）の位置は互いに等しい（図２参照）。ローラ２、３の外周面２ａ、３ａの間には半径方向の隙間７が設けられている。隙間７の大きさは、ローラ２、３の間に隙間７を介して磁路が形成可能な範囲に設定される。ケース４の内部には、隙間７を埋めるようにして磁性流体８が収容されている。隙間７の中央部（すなわち、隙間７が最も狭くなる領域）からみてローラ２、３の回転方向後方を隙間７の入口側７ａ、回転方向前方を隙間７の出口側７ｂと定義したとき、その入口側７ａには低温側の熱交換器１１が、出口側７ｂには高温側の熱交換器１２がそれぞれ設けられている。熱交換器１１、１２は、隙間７の入口側７ａと出口側７ｂとの間で磁性流体８に温度差を生じさせるために設けられている。低温側の熱交換器１１は磁性流体８から熱を奪い、高温側の熱交換器１２は磁性流体８に熱を加える。
【００１７】
熱交換器１１、１２は冷却又は加熱の機能が異なるのみで、基本構成を同じくする。以下では高温側の熱交換器１２を例にしてその詳細を説明する。図３は高温側の熱交換器１２を拡大して示す図、図４は図３のIII−III線に沿った断面図である。これらの図に示すように、熱交換器１２は、ローラ２、３の軸線方向に沿って配置された熱交換パイプ１３を有している。熱交換パイプ１３は断面三角形状の内部流路１３ａを有し、かつ、その外周には適宜の間隔をおいて三角形平板状のフィン１３ｂが設けられている。フィン１３ｂの頂点は内部流路１３ａの頂点と位置が揃っている。そして、各フィン１３ｂの一つの頂点は隙間７の中心部に向けられている。これにより、ローラ２、３の軸線と直交する断面上で、熱交換器１３（具体的にはフィン１３ｂ）の幅が隙間７の中央部に向かうに従って漸次減少する。そのため、フィン１３ｂの外周を隙間７の出口側７ｂにおけるローラ２、３の外周面２ａ、３ａに可能な限り沿わせて、磁性流体７が流れるために必要なスペースを除いて隙間７の出口側７ａを熱交換器１２でほぼ埋めることができる。これにより、熱交換の面積を最大限に確保し、熱交換量を増加させて出口側７ｂの磁性流体８の温度を十分に高めることができる。
【００１８】
熱交換パイプ１３の内部流路１３ａには、磁性流体８よりも高温の熱媒体１４が送り込まれる。それにより、熱媒体１４から磁性流体８へと熱が加えられる。なお、ここでいう高温とは、隙間７の中央部、すなわち入口側７ａと出口側７ｂとの間の中間付近の磁性流体８よりも高温であることを意味する。熱交換パイプ１３及び熱媒体１４はいずれも非磁性材料からなる。一例として、熱交換パイプ１３にはアルミニウムを、熱媒体１４には水をそれぞれ用いることができる。熱媒体１４の加熱には様々な熱源を用いてよい。動力伝達装置１が内燃機関で生じた動力を伝達する経路に組み込まれる場合には、内燃機関の排熱（例えば排気ガスの熱）を熱源に利用して熱媒体１４を加熱することにより、熱エネルギーを有効に回収することができる。
【００１９】
低温側の熱交換器１１は、高温側の熱交換器１２と同様の熱交換パイプの内部通路に熱媒体を流通させる構成であって、その熱交換パイプの形状は図３及び図４と共通する。また、図１から明らかなように、熱交換器１１のフィンの一つの頂点が隙間７の中央部に向けられる点も熱交換器１２と同様である。但し、低温側の熱交換器１１にて使用される熱媒体の温度は、入口側７ａの磁性流体８を出口側７ｂの磁性流体８よりも低温に保持できる温度域に設定される。出口側７ｂの磁性流体８の温度をケース４内の磁性流体８の平均温度よりも十分に高めることができるならば、低温側の熱交換器１１は、入口側７ａにおける磁性流体８の温度をその平均温度程度に保持できる程度の熱交換能力を有していれば十分である。この場合、低温側の熱交換器１１に供給する熱媒体の温度は常温域で足り、冷凍サイクル等を利用して熱媒体を常温よりも低温に冷却することを要しない。
【００２０】
図２に示すように、動力伝達装置１には、磁気発生手段として電磁コイル２０が設けられている。電磁コイル２０は、直流電源２１とスイッチ２２を介して接続される。電磁コイル２０が発生させる磁気は磁路２３に沿って導かれる。磁路２３はローラ２、３を含むように形成されている。これにより、隙間７を半径方向に横切る磁場ＭＦがローラ２、３間に付与される。なお、図２の例では、ローラ２、３に加えて、入力軸５及び出力軸６を磁性材料にて構成することにより、これらの部品と磁路形成手段として機能させるとともに、さらに軸５、６を磁気的に接続することにより磁路２３を完成させている。しかし、隙間７を経由してローラ２、３の間に磁路２３が形成される限り、磁路形成手段として使用される部品は適宜に追加、変更、削除が可能である。磁場の方向に関しては、ドライブローラ２からドリブンローラ３へと向かうように磁場を作用させてもよい。意図しない磁路２３の変化を防止するため、ケース４は非磁性材料にて構成することが望ましい。
【００２１】
次に、動力伝達装置１の動作を説明する。まず、熱交換器１１、１２の影響を考慮しないときの動力伝達装置１の動力伝達作用は以下の通りである。スイッチ２２を閉じて電磁コイル２０を励磁することにより、ローラ２、３間に磁場ＭＦが付与される。これにより、磁性流体８のせん断応力が増加してドライブローラ２からドリブンローラ３への磁性流体８を介した動力の伝達が可能となる。ローラ２、３の回転半径Ｒ１、Ｒ２が互いに等しいため、ローラ２、３の回転速度は互いに等しい。ローラ２、３と磁性流体８との間の滑りが実質的に無視し得るほど小さければ、ドライブローラ２に入力されたトルクとドリブンローラ３から出力されるトルクは略一致する。但し、磁場ＭＦを弱めて磁性流体８のせん断応力を低下させると、ローラ２、３間に滑りが生じてドリブンローラ３から出力されるトルクが徐々に低下する。一方、スイッチ２２を開いて電磁コイル２０の励磁を解除すると、ローラ２、３間の磁場ＭＦが消滅し、磁性流体８を介した動力伝達が不可能となる。この場合、ドライブローラ２に回転が入力されてもドリブンローラ３は回転しない。このとき、ローラ２、３間の摩擦抵抗は無視し得るほどに小さく略ゼロである。よって、動力の非伝達中におけるエネルギー損失は極めて少ない。
【００２２】
続いて、熱交換器１１、１２を利用して磁性流体８に温度差を与えたときの作用を説明する。図５は隙間７の状態を拡大して示す図である。なお、図５では低温側の熱交換器１１の図示を省略しかつ高温側の熱交換器１２を簡略化して示している。ここでは、隙間７の状態を、区間ｂ−ｃに一定強さＨｘ（＞０）の磁場ＭＦが作用し、位置ａ、ｄのそれぞれでは磁場ＭＦの強さＨが略ゼロ（Ｈ≒０）、位置ａからｂに向かって磁場の強さＨが徐々に増し、位置ｃからｄに向かって磁場の強さＨが徐々に低下し、区間ａ−ｂの磁性流体８の温度がＴ１、区間ｃ−ｄの磁性流体８の温度がＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）であるとみなしている。ところで、図６に示すように、磁性流体８は、その温度Ｔがキュリー温度Ｔｃに近付くほどの飽和磁化Ｍｓが低下する特性を有している。温度Ｔ１はこれに対応する飽和磁化Ｍｓ１が飽和磁化Ｍｓの最大値又はその付近にあるときの温度域に設定され、温度Ｔ２はこれに対応する飽和磁化Ｍｓ２が飽和磁化Ｍｓ１よりも明確に低下する温度域に設定される。図７は磁性流体が温度Ｔ１、Ｔ２にあるときの磁場の強さＨと磁性流体の磁化の強さＭとの関係を示している。温度Ｔ１、Ｔ２では飽和磁化Ｍｓ１、Ｍｓ２に差があるため、磁場の強さが同一の値であっても、温度Ｔ１のときの磁化の強さは温度Ｔ２のときの磁化の強さよりも相対的に大きい。
【００２３】
従って、熱交換器１１、１２にて隙間７の入口側７ａと出口側７ｂとに温度差を与えると、出口側７ｂよりも入口側７ａにて磁性流体８がより強く磁化される。その磁化の強さの相違に起因して入口側７ａの磁性流体８の圧力Ｐａと出口側７ｂの磁性流体８の圧力Ｐｄとの間に圧力差が生じる。圧力差ΔＰは下式（１）で与えられる。
【００２４】
【数１】
2009019723.tif 000003
【００２５】
図５に示したように、上式（１）の圧力差ΔＰにより、隙間７内の磁性流体８に入口側７ａから出口側７ｂへと向かう流体駆動力Ｆが生じる。その流体駆動力Ｆは、ドライブローラ２から磁性流体８を介してドリブンローラ３に伝達される回転トルクに重畳されてドリブンローラ３に付加される。従って、図８に示したように、ドリブンローラ３から出力されるトルクＴｑは、磁性流体８に温度差を与えないときのドリブンローラ３からの出力トルクＴｑ０よりも大きくなる。しかも、出力トルクＴｑは磁性流体８の温度差が大きいほど増加する。このように、本形態によれば、磁性流体８をローラ２、３の間で動力を媒介する手段として機能させつつ、そのローラ２、３間で伝達すべき動力と同一方向の流体駆動力Ｆを磁性流体８に発生させているので、流体駆動力Ｆをドリブンローラ３に回転駆動力として直接的に作用させて流体駆動力Ｆを効率よく利用することができる。なお、電磁コイル２０の励磁を解除して磁場ＭＦを消滅させた場合には、上記の圧力差ΔＰも消滅する。よって、電磁コイル２０が非励磁状態の間に熱交換器１１、１２による熱交換を継続しても、ドリブンローラ３には動力が与えられず、かつ、ローラ２、３間の摩擦抵抗が増加するおそれもない。
【００２６】
次に、図９〜図１１を参照して、上記の動力伝達装置１の一部を変更した他の形態について説明する。なお、各形態において、上述した図１〜図５の形態と共通する部分には同一の参照符号を付し、それらの説明は省略する。
【００２７】
図９に示す第２の形態では、ケース４の低温側の壁部４ａがローラ２、３の外周２ａ、３ａに沿った形状に形成され、低温側の熱交換器が省略されている。この場合、入口側７ａの磁性流体８がケース４の壁部４ａを介して外気との間で熱交換されることにより、出口側７ｂよりも低温に保持される。この形態によれば、低温側の熱交換を低コストで効率よく実施することができる。なお、ケース４の壁部４ａと磁性流体８との間で磁路が形成されることがないように、ケース４を非磁性材料にて形成することが望ましい。
【００２８】
図１０に示す第３の形態では、ケース４の高温側（図１０では下側）の壁部４ｂに、ローラ２、３の外周面２ａ、３ａに沿って隙間７の出口側７ｂに入り込む突出部１５が一体に形成され、その突出部１５に、熱媒体１４を通過させる流路１５ａが形成されている。つまり、図１０の形態では、突出部１５が実質的に高温側の熱交換器として機能する。低温側においては、熱交換器が省略されている。低温側のケース４の壁部は図１の形態と同様であるが、図９の壁部４ａのようにローラ２、３の外周面２ａ、３ａに沿った形状に形成されてもよい。図１０の形態によれば、高温側の熱交換を低コストで効率よく実施することができる。突出部１５がケース４と一体に形成されることにより、ケース４の剛性を高めることができる。突出部１５は、図３に示した熱交換器１２と同様に、隙間７の中央部に向かって徐々にその幅が減少する断面形状を有しているため、磁性流体８が流れるために必要なスペースを除いて、隙間７の入口側７ａをほぼ埋めるように熱交換器を配置することができる。これにより、熱交換量を可能な限り確保して磁性流体８の温度差を拡大することができる。なお、ケース４の突出部１５と磁性流体８との間で磁路が形成されることがないように、ケース４を非磁性材料で形成することが望ましい。
【００２９】
図１１に示す第４の形態では、ケース４の上下壁４ｃ、４ｄ、すなわち、ローラ２、３の軸線方向と直交する壁部の内面に、ローラ２、３に向かって突出する仕切壁１６、１７が形成されている。なお、図１１はケース４の内部を図９のXI−XI線に沿って切り開いた断面図に相当する。仕切壁１６、１７は隙間７を跨いでローラ２、３の軸線Ｘ１、Ｘ２を結ぶ方向に延ばされている。これにより、仕切壁１６、１７は隙間７の近傍におけるケース内空間を低温側と高温側とに区分するように機能する。この形態によれば、ケース４内の低温側と高温側との間における磁性流体８の対流を仕切壁１６、１７で抑制することができる。よって、隙間７の入口側７ａと出口側７ｂとの間の温度差の縮小を抑えることができる。
【００３０】
図１２は、動力伝達装置１のさらに具体的な第５の形態を示している。なお、図１２において、上述した各形態との共通部分には同一の参照符号を付し、以下では相違点を中心として説明する。図１２の動力伝達装置１において、ドライブローラ２及びドリブンローラ３の構成及びそれらの配置は図１及び図２に示した第１の形態と同様である。ローラ２、３は互いに平行な入力軸５又は出力軸６と一体回転可能に連結されるが、図１２の形態では入力軸５と出力軸６のケース４からの突出方向が互いに逆向きに設定されている。ケース４は、入力軸５と出力軸６との間において直方体形状に延び、かつ、入力軸５及び出力軸６よりも外側ではローラ２、３の外周面２ａ、３ａに沿って丸められている。ケース４の内部は磁性流体８で満たされている。
【００３１】
ケース４の高温側（図１２において手前側）の壁部４ｂには、図１０の形態と同様に突出部１５が設けられ、その突出部１５の内部に高温の熱媒体の流路１５ａが形成されている。低温側の壁部（図１２では隠れて見えない）にも同様の突出部が形成され、その内部に低温の熱媒体の流路が形成されている。低温側の流路にはケース４の外部から導入パイプ１８Ａが挿入されており、その導入パイプからケース４内の流路に低温の熱媒体が送り込まれる。図示を省略したが、高温側の流路にも同様に導入パイプが挿入され、その導入パイプから流路１５ａに高温の熱媒体が送り込まれる。ケース４内の流路１５ａを通過した高温の熱媒体は、ケース４の反対側の排出パイプ１９Ｂへと排出される。低温側のケース内流路を通過した低温の熱媒体も同様の排出パイプによってケース４外へ排出される。
【００３２】
さらに、ドライブローラ２の外周付近には、磁気発生手段としての電磁コイル３０が内蔵されている。電磁コイル３０はローラ２の周方向に沿って多数回巻かれている。電磁コイル３０の両端部は、入力軸５の外周に設けられたリング状の端子３１、３２とそれぞれ接続されている。それらの端子３１、３２にはブラシ３３、３４が接触している。ブラシ３３、３４の間には、スイッチ３５及び直流電源３６が設けられている。スイッチ３５を閉じると直流電源３６と電磁コイル３０とがブラシ３３、３４及び端子３１、３２を介して接続され、それにより電磁コイル３０が励磁される。ローラ２、３はいずれも磁性材料にて形成されているため、図１３に示すように、電磁コイル３０が励磁されると、隙間７を介してローラ２、３の間を循環するように磁場ＭＦが生じる。より詳しくは、電磁コイル３０の左側でドライブローラ２からドリブンローラ３に向かう磁場ＭＦが生じ、電磁コイル３０の右側でドリブンローラ３からドライブローラ２に向かう磁場ＭＦが生じる。その磁場ＭＦにより隙間７の磁性流体８が磁化される。しかも、熱交換によって隙間７の入口側７ａよりも出口側７ｂで磁性流体８の温度が高くなるので、隙間７の入口側７ａの磁性流体８が出口側７ｂの磁性流体８よりも強く磁化される。これにより、上述した通り、流体駆動力がドリブンローラ３に付加される。
【００３３】
なお、図１２の形態では、ローラ２、３のみが磁路形成手段として機能している。この例から明らかなように、本発明において、磁場の方向は隙間の全域に亘って同一方向に揃っている必要はなく、一方のローラから隙間を介して他方のローラに向かうように磁場が付与されれば足りる。
【００３４】
本発明は上述した各形態に限ることなく、適宜の形態にて実施することができる。例えば、回転体は円板状に限らず、適宜の形状に変更してよい。図１４はドライブローラ２及びドリブンローラ３のそれぞれの外周面２ａ、３ａに多数の突起２ｂ、３ｂを周方向に等間隔に設けた例を示す。また、図１５はドライブローラ２及びドリブンローラ３の外周を正多角形状に形成した例を示す。これらの例に示すように、ドライブローラ２及びドリブンローラ３の外周面、つまり隙間７に臨む表面に、周方向へ沿って凹凸を付した場合には、隙間７に磁場ＭＦを作用させて磁性流体８のせん断応力を増加させたときに、その磁性流体８とローラ２、３との間の滑りが減少して動力伝達効率が高まる。しかも、磁性流体８に発生した流体駆動力を効率よくドリブンローラ３に付加することができる。
【００３５】
ローラ間の隙間は半径方向に設けられる例に限らず、例えば軸線方向に隙間を設けることもできる。その一例を図１６及び図１７に示す。これらの図に示す動力伝達装置５１では、ドライブローラ５２及びドリブンローラ５３が軸線方向に部分的に重なり合うようにしてケース５４内に配置されている。ローラ５２、５３はそれぞれ入力軸５５又は出力軸５６と一体回転可能に連結されている。ローラ５２、５３の重複部分には軸線方向の隙間５７が設けられ、ケース５４内にはその隙間５７を埋めるようにして磁性流体５８が収容されている。ローラ５２、５３の重複部分には、一対の磁極５９Ａ、５９Ｂがローラ５２、５３を軸線方向に挟み込むように配置されている。磁極５９Ａ、５９Ｂ間で磁場ＭＦを発生させることにより、隙間５７の磁性流体５８が磁化されてドライブローラ５２からドリブンローラ５３への動力伝達が可能となる。さらに、隙間５７の入口側５７ａには低温側の熱交換器６１が、出口側５７ｂには高温側の熱交換器６２がそれぞれ配置される。ケース５４の外部から低温側の熱交換器６１に低温の熱媒体が、高温側の熱交換器６２に高温の熱媒体がそれぞれ供給されることにより、隙間５７の磁性流体５８に圧力差を生じさせ、それにより流体駆動力をドリブンローラ５３に付加することができる。なお、この形態でも、ローラ５２、５３の隙間５７に臨む表面に多数の突起５２ａ、５３ａを周方向に沿って設けることにより、磁性流体５８を介した動力伝達効率を向上させ、かつ、流体駆動力のドリブンローラ５３への付加の効率の向上を図ることができる。なお、図１４、図１５及び図１７に示した凹凸形状はドリブンローラ３、５３のみに設けられてもよい。
【００３６】
以上の形態では、磁化調整手段として、隙間の入口側及び出口側の少なくとも一方に熱交換器（突出部によるものを含む。）を設け、磁化の強さに影響する物理量として温度を変化させて入口側と出口側との間で磁性流体の磁化の強さを変化させている。しかし、磁化の強さに影響する物理量は温度に限らない。隙間７における磁場の強さＨを、出口側７ｂよりも入口側７ａでより強くなるよう変化させることができれば、入口側７ａと出口側７ｂとの間で磁性流体８の磁化の強さに差を与えて圧力差ΔＰを生じさせ、それにより流体駆動力Ｆを発生させることができる。例えば、図１８に示すようにローラ２、３の内部に軸線Ｘ１、Ｘ２を中心として回転変位可能な磁極７１Ａ、７１Ｂを配置し、それらの磁極７１Ａ、７１Ｂを図中の実線位置から想像線で示すように隙間７の中心部よりも入口側７ａに偏らせることにより、入口側７ａの磁場の強さを出口側７ｂの磁場の強さよりも大きく設定することができる。この場合、隙間７の入口側７ａと出口側７ｂとの間で温度差を与えなくとも、入口側７ａの磁化の強さが出口側７ｂの磁化の強さよりも大きくなり、磁性流体８に圧力差を与えて流体駆動力を発生させることができる。
【００３７】
本発明において、磁気発生手段は電磁コイルに限らず、永久磁石又はヨークでもよい。本発明の動力伝達装置は、車両の動力伝達系に限らず、適宜の動力伝達系に組み込むことができる。例えば、遊星ローラ機構の太陽ローラと遊星ローラとの間、又は遊星ローラとリングローラとの間に本発明を適用して、それらのローラ間の動力伝達の有無を切り替えてもよい。
【００３８】
本発明において、回転体は互いに平行な軸線の回りに回転可能に配置される例に限らない。それらの軸線は同軸でない限り、非平行であってもよい。例えば、円錐状の回転体をそれらの円錐面間に隙間が空くようにして配置し、一方の回転体から隙間を介して他方の回転体に磁場を作用させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の形態に係る動力伝達装置の要部を示す平面図。
【図２】図１の動力伝達装置の要部を同図の下側から見た側面図。
【図３】図１の高温側の熱交換器を拡大して示す図。
【図４】図３のIII−III線に沿った断面図。
【図５】隙間の状態を拡大して示す図。
【図６】磁性流体の温度と飽和磁化との関係を示す図。
【図７】磁性流体に付与される磁場の強さと磁化の強さとの関係を示す図。
【図８】隙間の入口側と出口側との間における磁性流体の温度差とドリブンローラの出力トルクとの関係を示す図。
【図９】本発明の第２の形態に係る動力伝達装置の要部を示す図。
【図１０】本発明の第３の形態に係る動力伝達装置の要部を示す図。
【図１１】本発明の第４の形態に係る動力伝達装置のケース内の様子を示す図。
【図１２】本発明の第５の形態に係る動力伝達装置を示す図。
【図１３】図１２のローラ間に付与される磁場の様子を示す図。
【図１４】一対のローラの外周面に凹凸を付した例を示す図。
【図１５】一対のローラの外周面に凹凸を付した他の例を示す図。
【図１６】ローラ間に軸線方向の隙間を設けた他の形態を示す図。
【図１７】図１６のXVII−XVII線に沿った断面図。
【図１８】隙間の入口側と出口側との間で磁場の強さを変化させる形態を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１  動力伝達装置
２  ドライブローラ（回転体、磁路形成手段）
３  ドリブンローラ（回転体、磁路形成手段）
４  ケース
４ａ  ケースの低温側の壁部
４ｂ  ケースの高温側の壁部
５  入力軸（動力伝達軸、磁路形成手段）
６  出力軸（動力伝達軸、磁路形成手段）
７  隙間
７ａ  隙間の入口側
７ｂ  隙間の出口側
８  磁性流体
１１  低温側の熱交換器
１２  高温側の熱交換器
１３  熱交換パイプ
１３ａ  内部流路
１３ｂ  フィン
１４  高温側の熱媒体
１５  突出部
１５ａ  突出部内の流路
２０  電磁コイル（磁気発生手段）
２３  磁路
３０  電磁コイル（磁気発生手段）
５１  動力伝達装置
５２  ドライブローラ
５３  ドリブンローラ
５４  ケース
５５  入力軸（動力伝達軸）
５６  出力軸（動力伝達軸）
５７  隙間
５７ａ  隙間の入口側
５７ｂ  隙間の出口側
５８  磁性流体
５９Ａ、５９Ｂ  磁極
６１  低温側の熱交換器
６２  高温側の熱交換器
Ｆ  流体駆動力
ＭＦ  磁場
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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