プーリ構造体
【課題】ゴム弾性体を使用することなく、回転体に生じた回転変動を速やかに減衰させることが可能なプーリ構造体を提供することである。
【解決手段】プーリ構造体１は、ベルト１０６が巻き掛けられるプーリ２と、プーリ２に対して相対回転可能なハブ３と、プーリ２に設けられ、周方向に交互に配置された３つの第１磁石１７と３つの磁性体２５からなる第１環状磁石体２０と、ハブ３に設けられ、周方向に交互に配置された３つの第２磁石１８と３つの磁性体２６からなる第２環状磁石体２１とを備えている。
【解決手段】プーリ構造体１は、ベルト１０６が巻き掛けられるプーリ２と、プーリ２に対して相対回転可能なハブ３と、プーリ２に設けられ、周方向に交互に配置された３つの第１磁石１７と３つの磁性体２５からなる第１環状磁石体２０と、ハブ３に設けられ、周方向に交互に配置された３つの第２磁石１８と３つの磁性体２６からなる第２環状磁石体２１とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対回転可能な２つの回転体を有するプーリ構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、相対回転可能に連結された２つの回転体を有するプーリ構造体として、２つの回転体の一方に回転変動が生じたときに、その回転変動を減衰させるための構成を備えたものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のプーリ構造体は、ベルトが巻回されるプーリ（第１回転体）と、プーリの内側において、このプーリに対して相対回転可能に設けられ、且つ、エンジンの出力軸に連結されるハブ（第２回転体）と、プーリとハブとを連結するゴム弾性体（ゴムカップリング）とを有する。そして、エンジンのトルク変動に応じてハブに回転変動が生じたときには、ハブとプーリの間のゴム弾性体が弾性変形することによって、その回転変動を吸収するように構成されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載のプーリ構造体は、クランクシャフトに組み付けられたダンパ本体（第１回転体）と、ダンパ本体内側に設けられたダンパマス（第２回転体）とを有する。ダンパマスには、周方向に配置された複数の永久磁石が固定され、一方、ダンパ本体には、ダンパマスの複数の永久磁石と対向する銅板が固定されている。そして、クランクシャフトに生じた捩り振動に起因して、ダンパ本体とダンパマスの間に回転速度差が発生すると、永久磁石と銅板の間の速度差によって銅板に渦電流が発生する。このとき、銅板に発生した渦電流によって２つの回転体（ダンパ本体とダンパマス）の間に両者間の速度差を小さくするような力が作用し、ダンパ本体の回転変動が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６３−６８５４０号公報
【特許文献２】特開２００２−２８６０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のプーリ構造体のように、２つの回転体がゴム弾性体で連結されている場合には、ゴム弾性体の経年劣化や疲労破壊に起因する故障が発生する。また、一方の回転体に過大な回転変動が生じたときには、ゴム弾性体にその弾性変形の範囲を超える過大な力が作用し、ゴム弾性体が破損してしまう虞もある。さらに、ゴム弾性体の弾性変形時の発音が問題になる場合もある。
【０００７】
一方、特許文献２のプーリ構造体のように、永久磁石と銅板との間の速度差に起因して銅板に生じる渦電流によって、２つの回転体に両者の速度差を小さくするような抑制力を作用させる構成では、ゴム弾性体を用いる必要がないことから、上述したような問題は生じない。しかし、渦電流により２つの回転体に作用させることのできる抑制力はかなり小さいものであり、一方の回転体に生じる回転変動が大きい場合には、その回転変動を速やかに減衰させることは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、ゴム弾性体を使用することなく、回転体に生じた回転変動を速やかに減衰させることが可能なプーリ構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
第１の発明のプーリ構造体は、第１回転体と、前記第１回転体に対して相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体に設けられた第１磁石と、前記第２回転体に前記第１磁石と対向可能に設けられた第２磁石とを有し、前記第１磁石と前記第２磁石の少なくとも一方にあっては、周方向に沿って並ぶように磁性体が配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の構成によれば、第１回転体に設けられた第１磁石と第２回転体に設けられた第２磁石との間の磁束によって、第１回転体と第２回転体が相対回転可能な状態で連結されている。そして、一方の回転体に回転変動が発生して２つの回転体に回転速度差（位相のずれ、位相差）が生じたときには、第１磁石と第２磁石との間に働く磁力によって、第１回転体と第２回転体の間に、回転速度差を解消するようにトルクが作用する。これにより、一方の回転体に生じた回転変動が減衰される。
【００１１】
ここで、第１回転体と第２回転体に、回転速度差が小さくなるように作用する、第１磁石と第２磁石の間の磁力は、従来の渦電流によって回転体に作用する抑制力に比べると、はるかに強力である。そのため、一方の回転体に大きな回転変動が生じた場合でも、その回転変動を速やかに減衰させることが可能となる。また、回転変動を減衰するためにゴム弾性体を使用しないことから、ゴム弾性体の経年劣化や疲労破壊、あるいは、ゴム弾性体の弾性変形時の発音といった問題が生じない。
【００１２】
さらに、本発明においては、第１磁石と第２磁石の少なくとも一方にあっては、周方向に沿って並ぶように磁性体が配置されている。そのため、第１回転体と第２回転体との間に比較的小さな回転速度差（位相差）が生じたときには、相対向していた第１磁石と第２磁石の位相がずれて、一方の磁石が、他方の磁石と周方向に隣接している磁性体と対向することになる。このとき、位相がずれた第１磁石と第２磁石との間には、先にも述べたように、回転速度差を小さくするように磁力が発生するが、一部対向する磁性体と磁石との間では、異極の磁石同士のように反発する方向（即ち、回転速度差を小さくする方向）の磁力が大きく作用することはない。従って、２つの回転体の回転速度差が小さい場合に、この回転速度差を解消するように作用するトルクが大きくなりすぎることがなく、第１回転体と第２回転体の間で共振が発生するのを防止できる。また、磁性体と磁石が対向したときに、磁性体との間で磁石に逆磁場が大きく作用することはないため、逆磁場による磁石の減磁も防止できる。
【００１３】
第２の発明のプーリ構造体は、前記第１の発明において、前記第１磁石と前記第２磁石の少なくとも一方が、周方向に関して前記磁性体に挟まれていることを特徴とするものである。
【００１４】
この構成によれば、第１回転体と第２回転体との間の回転速度差（位相差）が、周方向２方向の何れの方向に生じても、第１磁石と第２磁石の一方の磁石が、他方の磁石と周方向に隣接している磁性体と対向することになるから、２つの回転体の回転速度差を解消するように作用するトルクが大きくなりすぎることが抑制される。
【００１５】
第３の発明のプーリ構造体は、前記第２の発明において、前記第１回転体に複数の前記第１磁石が設けられ、前記複数の第１磁石と前記磁性体とが周方向に関して交互に配置されるとともに、前記第２回転体にも複数の前記第２磁石が設けられ、前記複数の第２磁石と前記磁性体とが周方向に介して交互に配置されていることを特徴とするものである。
【００１６】
この構成によれば、複数の第１磁石と複数の第２磁石が周方向に分散して配置されることから、第１回転体と第２回転体との間で、周方向に関して均等にトルクを作用させることができる。
【００１７】
第４の発明のプーリ構造体は、前記第３の発明において、前記複数の第１磁石の、前記第２磁石との対向面における磁極が全て等しく、前記複数の第２磁石の、前記第１磁石との対向面における磁極が全て等しく、且つ、前記第１磁石の磁極と異なる磁極であることを特徴とするものである。
【００１８】
複数の第１磁石の対向面の磁極が全て等しく、また、複数の第２磁石の対向面の磁極が全て等しく、且つ、第１磁石の磁極とは異なっていることから、全ての第１磁石及び第２磁石に逆磁場が作用せず、この逆磁場による不可逆的な減磁が生じることがないため、回転変動の減衰機能の劣化が抑制される。
【００１９】
第５の発明のプーリ構造体は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記第１回転体と前記第２回転体は非磁性材料からなり、前記第１磁石と前記第２磁石の少なくとも一方は、対応する前記回転体に、磁性材料からなる支持部材を介して取り付けられていることを特徴とするものである。
【００２０】
第１回転体と第２回転体とが磁性材料で形成されていると、第１磁石及び第２磁石から発生した磁束が、第１回転体及び第２回転体の内部を通って、両磁石の隙間を通らない閉回路を形成してしまい、磁石のエネルギーを効率的に利用できないという問題がある。しかし、第１回転体と第２回転体を非磁性材料で形成すると、第１磁石と第２磁石のそれぞれの対向面以外の面から、非磁性材料からなる第１回転体及び第２回転体を通過して多くの磁束が外部に漏洩してしまうという問題がある。そこで、本発明では、第１回転体と第２回転体を非磁性材料で形成した上で、さらに、第１磁石と第２磁石のうちの少なくとも一方が、対応する回転体に磁性材料からなる支持部材を介して取り付けられており、この磁性材料からなる支持部材は、第１磁石と第２磁石の間を通るように磁束を導くヨークの役割を果たすことになる。つまり、第１磁石と第２磁石の互いの対向面以外からの磁束の漏洩を極力抑制し、第１磁石と第２磁石による磁力のエネルギーを、第１磁石と第２磁石の間に効果的に作用させることができるため、第１回転体と第２回転体との間でトルクを効率よく伝達することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る補機駆動システムの概略構成図である。
【図２】プーリ構造体の回転軸を含む面に関する断面図である。
【図３】プーリとハブとの間に配置された環状磁石体の斜視図である。
【図４】図２のIV-IV線断面図である。
【図５】プーリとハブの間に回転速度差がないときの、３つの環状磁石体間での磁束の流れを模式的に示した図である。
【図６】プーリとハブの間に回転速度差があるときの、プーリ構造体の図４相当の断面図である。
【図７】プーリとハブの間に回転速度差があるときの、３つの環状磁石体間での磁束の流れを模式的に示した図である。
【図８】磁石のみで構成された環状磁石体の斜視図である。
【図９】変更形態に係るプーリ構造体の、回転軸を含む面に関する断面図である。
【図１０】別の変更形態の環状磁石体の斜視図である。
【図１１】別の変更形態の磁石及び磁性体の周方向配置を示す図である。
【図１２】別の変更形態のプーリ構造体の、回転軸を含む面に関する断面図である。
【図１３】図１２のプーリ構造体の環状磁石体を、回転軸方向から見た図である。
【図１４】別の変更形態の環状磁石体の斜視図である。
【図１５】実施例１のプーリ構造体の回転角とトルクの関係を示すグラフである。
【図１６】実施例２のプーリ構造体の回転角とトルクの関係を示すグラフである。
【図１７】実施例３のプーリ構造体の回転角とトルクの関係を示すグラフである。
【図１８】比較例１のプーリ構造体の回転角とトルクの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、自動車用エンジンの出力軸のトルクによって補機を駆動する、補機駆動システムに用いられるプーリ構造体に本発明を適用した一例である。
【００２３】
図１は本実施形態の補機駆動システムの概略構成図である。図１に示すように、補機駆動システム１００は、エンジンの出力軸１０１（レシプロエンジンのクランクシャフトや、ロータリーエンジンのエキセントリックシャフト等）に連結された駆動プーリ１０５と、ウォーターポンプやオルタネータ等の各種補機にそれぞれ連結された従動軸（補機軸）１０２，１０３と、従動軸１０２に取り付けられた従動プーリ１０４と、従動軸１０３に取り付けられた、本実施形態に係るプーリ構造体１のプーリ２と、駆動プーリ１０５、従動プーリ１０４、及び、プーリ構造体１のプーリ２にわたって架け渡された伝動ベルト１０６とを有する。尚、本実施形態では、伝動ベルト１０６として、ベルト長手方向に沿って互いに平行に延びる複数のＶリブ１０６ａを有するＶリブドベルトが用いられている（図２参照）。
【００２４】
出力軸１０１のトルクによって駆動プーリ１０５が回転駆動されると、その駆動プーリ１０５の回転により伝動ベルト１０６が駆動される。すると、この伝動ベルト１０６の走行に伴って、従動プーリ１０４やプーリ構造体１のプーリ２がそれぞれ回転駆動されることにより、従動軸１０２，１０３に連結されたウォーターポンプやオルタネータ等の補機がそれぞれ駆動される。
【００２５】
次に、出力軸１０１から伝動ベルト１０６を介して伝達されるトルクを従動軸（補機軸）１０３に伝える、本実施形態のプーリ構造体１について詳細に説明する。図２は本実施形態のプーリ構造体１の回転軸Ｃを含む面に関する断面図である。図２に示すように、プーリ構造体１は、伝動ベルト１０６が巻回される円筒形状のプーリ２（第１回転体）と、従動軸（補機軸）１０３に連結されるとともにプーリ２の内側に設けられたハブ３（第２回転体）を備えている。また、プーリ２とハブ３は軸受５を介して相対回転可能に連結されている。尚、図２における右側をプーリ構造体１の先端側、図２における左側（従動軸（補機軸）１０３側）をプーリ構造体１の基端側と定義して以下説明する。
【００２６】
プーリ２の外周部には、その周方向に沿って延びる複数のＶ溝１１が形成されている。そして、伝動ベルト１０６は、その腹面側に形成された複数のＶリブ１０６ａが、複数のＶ溝１１にそれぞれ係合した状態で、プーリ２の外周に巻回される。
【００２７】
ハブ３は、回転軸方向に沿って同軸状に並ぶ２つの円筒部材３ａ，３ｂを有し、これら２つの円筒部材３ａ，３ｂは図示しない部分において連結され、一体化されている。このハブ３の２つの円筒部材３ａ，３ｂには従動軸１０３の先端部が嵌挿され、ボルト等の適宜の連結手段によって従動軸１０３とハブ３とが相対回転不能に連結される。尚、プーリ２、及び、ハブ３を構成する２つの円筒部材３ａ，３ｂは、それぞれ非磁性材料（常磁性体や反磁性体、あるいは、反強磁性体）で形成されている。尚、非磁性材料としては、例えば、アルミニウム合金、チタン合金、あるいは、合成樹脂等を挙げられる。
【００２８】
２つの円筒部材３ａ，３ｂのうち、基端側に位置する円筒部材３ａに軸受５が設けられ、この軸受５を介してプーリ２が円筒部材３ａに回転自在に連結されている。一方、先端側に位置する円筒部材３ｂと、プーリ２との間には、環状の磁石収容室１６が形成され、この磁石収容室１６内に、プーリ２に固定された第１環状磁石体２０と、ハブ３の円筒部材３ｂに固定された２つの第２環状磁石体２１が収容されている。
【００２９】
図３は、図２に示される環状磁石体２０，２１の斜視図、図４は、図２のIV-IV線断面図である。図３、図４に示すように、第１環状磁石体２０はその外周面においてプーリ２に固定されている。この第１環状磁石体２０は３つの第１磁石１７と３つの磁性材料（好ましくは軟磁性材料）からなる磁性体２５で構成されている。第１磁石１７と磁性体２５は、共に、中心角（６０度）の略扇形形状を有し、３つの第１磁石１７と３つの磁性体２５が周方向に交互に並べて配置されることで、第１環状磁石体２０が構成されている。
【００３０】
第２環状磁石体２１は、その内周面においてハブ３に固定されている。また、この第２環状磁石体２１も、第１環状磁石体２０と同じように、３つの第２磁石１８と３つの磁性材料（好ましくは軟磁性材料）からなる磁性体２６で構成されている。第２磁石１８と磁性体２６は、共に、中心角（６０度）の略扇形形状を有し、３つの第２磁石１８と３つの磁性体２６が周方向に交互に並べて配置されることで、第２環状磁石体２１が構成されている。
【００３１】
また、プーリ２に固定された１つの第１環状磁石体２０とハブ３に固定された２つの第２環状磁石体２１は、プーリ２の回転軸Ｃの方向に隙間を空けて交互に配置されている。言い換えれば、第１磁石１７を含む第１環状磁石体２０が、回転軸方向に関して、第２磁石１８を含む第２環状磁石体２１に挟まれている。
【００３２】
尚、第１磁石１７と第２磁石１８は、それぞれ永久磁石で構成されている。永久磁石としては、ネオジム、サマリウムコバルト、フェライト、アルニコ、プラチナ、クロム、鉄、マンガン、アルミニウム、プラセオジムなどを成分とするものを使用できる。
【００３３】
また、磁性体２５と磁性体２６を構成する磁性材料としては、軟鉄やフェライト（Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト）等が挙げられる。他に、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ケイ素鋼等が使用できる。
【００３４】
さらに、第１磁石１７と第２磁石１８は、それぞれ回転軸方向に磁化されている。そして、第１環状磁石体２０を構成する３つの第１磁石１７は、全て、基端側（図２、図３の左側）の面における磁極がＮ極、先端側の面（図２、図３の右側）の面における磁極がＳ極となっている。同じく、第２環状磁石体２１を構成する３つの第２磁石１８も、全て、基端側の面における磁極がＮ極、先端側の面における磁極がＳ極となっている。
【００３５】
言い換えれば、第１環状磁石体２０を構成する３つの第１磁石１７の、第２磁石１８との対向面における磁極は全て等しい。また、第２環状磁石体２１を構成する３つの第２磁石１８の、第１磁石１７との対向面における磁極は全て等しく、且つ、第１磁石１７の磁極とは異なる磁極となっている。従って、第１磁石１７と第２磁石１８との間には、常に引き合う方向の磁力が作用する。
【００３６】
また、本実施形態では、回転軸Ｃの方向に関して交互に配置された３つの環状磁石体２０，２１のうち、中央に位置する第１環状磁石体２０はプーリ２の内面に直接取り付けられている。取付方法としては、接着や、圧入、あるいは、ネジやボルト等による固定等の方法を採用できる。一方、回転軸方向に関して外側に位置する２つの第２環状磁石体２１は、それぞれ２つの環状の支持部材２２，２３を介してハブ３（円筒部材３ｂ）の外周面に取り付けられている。尚、２つの支持部材２２，２３のハブ３への取付方法も、接着や、圧入、あるいは、ネジやボルト等による固定等の方法を採用できる。また、２つの第２環状磁石体２１の支持部材２２，２３への取付方法も、接着や、圧入、あるいは、ネジやボルト等による固定等の方法を採用できる。
【００３７】
支持部材２２，２３は、支持対象である第２環状磁石体２１（第２磁石１８）の、第１環状磁石体２０（第１磁石１７）との対向面と反対側の面を覆うように設けられている。即ち、基端側（図２中左側）の支持部材２２は第２環状磁石体２１の基端側の面（図中左側の面）を覆うとともに、先端側の支持部材２３は第２環状磁石体２１の先端側の面（図中右側の面）を覆っている。また、２つの支持部材２２，２３は、それぞれ磁性材料（強磁性体）で形成されている。支持部材２２，２３を構成する磁性材料としては、軟鉄やフェライト（Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｂａ系フェライト、あるいは、フェロックスプレーナ系フェライト）等が挙げられる。
【００３８】
また、２つの支持部材２２，２３のうち、先端側（図２中右側）の第２環状磁石体２１（第２磁石１８）を支持する支持部材２３は、第２環状磁石体２１の外側面をも覆っている。その上で、プーリ２の内側面には環状の摺動部材２４が設けられており、支持部材２３の、第２環状磁石体２１を覆う外周部２３ａが摺動部材２４に対して摺動回転となっている。つまり、支持部材２３の外周部２３ａと摺動部剤２４とが軸受の役割を果たしている。尚、摺動部材２４としては、表面摩擦抵抗が小さく、且つ、耐摩耗性に優れた材料を使用することが好ましく、例えば、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素、真鍮、メッキ処理が施された真鍮、青銅、メッキ処理が施された青銅などを使用できる。あるいは、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、高分子量ポリエチレンなどの合成樹脂材料を使用することもできる。
【００３９】
次に、本実施形態のプーリ構造体１の作用について説明する。図４に示すように、プーリ２とハブ３の間に回転速度差（位相差）がない状態では、プーリ２に固定された第１環状磁石体２０の３つの第１磁石１７と、ハブ３に固定された第２環状磁石体２１の３つの第２磁石１８とが、回転軸方向（図４の紙面垂直方向）に関して互いに対向している。
【００４０】
図５は、プーリ２とハブ３の間に回転速度差がないときの、３つの第２環状磁石体２１，２０，２１間での磁束の流れを模式的に示した図である。尚、図５では、各環状磁石体２１，２０，２１に含まれる、１つの磁性体とそれを周方向に挟むように配置された２つの磁石を、環状磁石体の半径方向から見た図で示している。
【００４１】
図５に示すように、プーリ２とハブ３との間に回転速度差（位相差）がなく、両者が一体回転している状態では、第１環状磁石体２０の第１磁石１７と第２環状磁石体２１の第２磁石１８の周方向位置が一致しており、両磁石１７，１８が対向している。このとき、磁石のＮ極から出た磁束Ｂは、磁性材料からなる支持部材２２，２３と、磁石を周方向に挟むように配置された磁性体２５，２６とを通ってＳ極に至るように流れるが、２つの環状磁石体２０，２１の間では磁束Ｂの向きは回転軸方向（図５の左右方向）と平行である。従って、第１環状磁石体２０が設けられているプーリ２と、第２環状磁石体２１が設けられているハブ３との間で、トルクは発生していない。
【００４２】
このように、プーリ２とハブ３が一体的に回転している状態から、エンジンで発生したトルク変動がベルト１０６を介して伝達されて、プーリ２に回転変動が生じると、プーリ２とハブ３の間には回転速度差（位相差）が生じる。
【００４３】
この回転速度差が比較的小さい場合、図６に示すように、３つの第１磁石１７と３つの第２磁石１８の周方向位置が少しずれるため、第１磁石１７から見ると、先ほど対向していた第２磁石１８と周方向に隣接する磁性体２６と一部対向することになる。
【００４４】
図７は、プーリ２とハブ３との間に回転速度差が生じた状態での、３つの環状磁石体２１，２０，２１間での磁束の流れを模式的に示した図である。この図７に示すように、第１磁石１７と第２磁石１８の周方向位置がずれることによって、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１との間を流れる磁束Ｂの向きは、回転軸方向（図７の左右方向）に対して傾くことになり、第１磁石１７と第２磁石１８の間に、周方向の位置ずれ（位相差）を解消するように磁力が作用する。そのため、第１磁石１７（第１環状磁石体２０）が固定されているプーリ２と第２磁石１８（第２環状磁石体２１）が固定されているハブ３の間に回転速度差が小さくなるようにトルクが発生する。これにより、プーリ２に生じた回転変動が、ハブ３に伝達される際に減衰される。
【００４５】
このように、プーリ２とハブ３との間に回転速度差を小さくするように作用する、第１磁石１７と第２磁石１８の間の磁力は、従来知られている渦電流による回転変動抑制力に比べると、はるかに強力である。そのため、ハブ３に生じた回転変動を速やかに減衰させることが可能となる。また、回転変動を減衰するためにゴム弾性体を使用しないことから、ゴム弾性体の経年劣化や疲労破壊、あるいは、ゴム弾性体の弾性変形時における発音といった問題が生じない。
【００４６】
ところで、本実施形態では、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１は、永久磁石（第１磁石１７と第２磁石１８）と磁性体２５，２６とが交互に配置されて、磁石が磁性体２５，２６で挟まれた構成となっているが、永久磁石だけで環状磁石体を構成することも十分考えられる。例えば、図８に示すように、磁性体２５，２６の代わりに永久磁石を用いて、環状磁石体１２０，１２１を、周方向に隣接する磁石間で磁極が異なる６つの磁石１７，１８のみで構成する。この構成でも、上述したような、環状磁石体２０，２１間で回転速度差が小さくなるようなトルクを発生させるという作用は実現できる。
【００４７】
しかし、図８の構成では、以下のような問題が生じる。即ち、プーリ２とハブ３の間（２つの環状磁石体１２０，１２１の間）に回転速度差が生じたときに、磁極が同じである第１磁石１７と第２磁石１８が対向することになる。そのため、異極の第１磁石１７と第２磁石１８との間の引き合う方向の磁力に加えて、同極の第１磁石１７と第２磁石１８との間に反発する方向の磁力が作用することになり、回転速度差（位相差）が小さいときであっても、その回転速度差を解消する方向にプーリ２とハブ３に作用するトルクが非常に大きなものとなる。このように、小さな回転速度差に対して、これを解消するトルクが大き過ぎると、プーリ２とハブ３の間で共振が発生する虞がある。従って、回転速度差（位相差）が小さいときにはこれを解消するトルクも小さくなるように、回転速度差（位相差）とトルクの関係が、ほぼリニアな関係に近くなることが好ましい。
【００４８】
また、図８の構成では、プーリ２とハブ３の間に回転速度差が生じて、同極の第１磁石１７と第２磁石１８が対向したときに、相対向する第１磁石１７と第２磁石１８には、それぞれ、対向相手の磁石からの磁場（逆磁場）が作用することになる。そのため、この逆磁場によって第１磁石１７と第２磁石１８の双方に不可逆的な減磁が生じ、その結果、プーリ構造体１の回転変動減衰機能が低下する虞がある。
【００４９】
一方、本実施形態のプーリ構造体１では、第１磁石１７及び第２磁石１８と周方向に沿って並ぶ磁性体２５，２６が設けられている。そして、プーリ２とハブ３との間に比較的小さな回転速度差が生じたときに、各磁石１７（１８）は、元々対向していた磁石１８（１７）に隣接する磁性体２６（２５）と一部対向することになるが、磁性体２６（２５）と磁石１７（１８）との間には反発する方向（即ち、位相差を解消する方向）に磁力が作用することはない。従って、回転速度差（位相差）が小さい場合に、この回転速度差を解消するように作用するトルクが大きくなりすぎることがなく、プーリ２とハブ３との間で共振が発生するのを防止できる。尚、磁石１７（１８）に作用する逆磁場は、図８の構成に比較して小さくなる。
【００５０】
また、プーリ２とハブ３との間に回転速度差が生じて磁石と磁性体とが対向した場合には、同極の磁石１７，１８が対向する場合とは異なり、不必要な外部磁界（逆磁場）が磁石１７，１８に作用することはない。従って、磁石１７，１８に不可逆的な減磁が生じて、回転変動減衰機能が低下することを防止できる。
【００５１】
また、本実施形態では、３つの第１磁石１７と３つの磁性体２５、及び、３つの第２磁石１８と３つの磁性体２６が、周方向に交互に配置されることによって、第１磁石１７と第２磁石１８がそれぞれ磁性体２５，２６によって周方向に挟まれた構成となっている。そのため、プーリ２とハブ３との間の回転速度差が、周方向２方向の何れの方向に生じても、第１磁石１７と第２磁石１８が磁性体２５，２６と対向することになるから、回転速度差を解消するように作用するトルクが大きくなりすぎることが抑制される。また、３つの第１磁石１７と３つの第２磁石１８が周方向に分散して配置されているため、プーリ２とハブ３との間で、周方向に関して均等なトルクを作用させることができる。
【００５２】
また、本実施形態のプーリ構造体１においては、前述したように、第１磁石１７（第１環状磁石体２０）が設けられたプーリ２と、第２磁石１８（第２環状磁石体２１）が設けられたハブ３は、それぞれ、非磁性材料で形成されている。但し、これでは、第１磁石１７と第２磁石１８のそれぞれの対向面以外の面から、非磁性材料からなるプーリ２及びハブ３を通過して多くの磁束が外部に漏洩してしまうため、図２、図５、図７に示すように、第１磁石１７を挟むように設けられた第２磁石１８（第２環状磁石体２１）は磁性材料からなる支持部材２２，２３によってハブ３に取り付けられている。
【００５３】
これら磁性材料からなる２つの支持部材２２，２３は、第１磁石１７と第２磁石１８の間を通るように磁束を導くヨークの役割を果たすことになり、第１磁石１７と第２磁石１８の互いの対向面以外の面からの磁束の漏洩を極力抑制し、第１磁石１７と第２磁石１８による磁力のエネルギーを、第１磁石１７と第２磁石１８の間に効果的に作用させることができる。これにより、プーリ２とハブ３との間でトルクを効率よく伝達することが可能となる。
【００５４】
また、図２に示すように、第１環状磁石体２０（第１磁石１７）と２つの第２環状磁石体２１（第２磁石１８）が、回転軸Ｃの方向に関して交互に配置されているため、第１磁石１７と第２磁石１８が回転軸方向に１つずつ設けられている場合と比べて、プーリ２とハブ３との間に作用する磁力が大きくなり、両者の間でトルクを確実に伝達できるようになる。また、回転軸方向に並ぶ３つの環状磁石体２１，２０，２１のうち両外側に配置されている２つの第２環状磁石体２１の、第１環状磁石体２０との対向面と反対側の面が、支持部材２２，２３で覆われている。そのため、第２磁石１８の前記対向面と反対側の面から磁束の一部が回転軸方向（第１磁石１７と反対の方向）に漏れるのを確実に防止できる。さらに、図２に示すように、一方の支持部材２３は、第２環状磁石体２１の外側面をも覆っている。それにより、摺動部材２４の軸受けになっている。
【００５５】
また、本実施形態では、３つの第１磁石１７と３つの第２磁石１８は、それぞれ永久磁石で構成されている。そのため、プーリ２とハブ３とが、永久磁石から半永久的に発せられる磁束によって連結されることになり、長期間の使用によって経年劣化や疲労破壊等が生じるゴム弾性体と比べると、回転変動を減衰させる機能が低下したり、減衰不能に陥ったりという問題が生じにくい。
【００５６】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００５７】
１］第１磁石１７、第２磁石１８、及び、それらに設けられる磁性体のサイズ、形状、数、材質、配置等は、プーリやハブの形状や発生しうる回転変動の程度等に応じて、適宜変更可能である。
【００５８】
例えば、プーリ２の回転軸方向に並ぶ環状磁石体２０，２１の数は、前記実施形態のような３つ（１つの第１環状磁石体２０と２つの第２環状磁石体２１）に限られるものではない。例えば、図９に示すプーリ構造体１Ａのように、回転軸Ｃの方向に関して配置される第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１の数がそれぞれ１つであってもよい。あるいは、４以上の第１環状磁石体２０，２１が回転軸方向に交互に並ぶように設けられてもよい。
【００５９】
また、１つの環状磁石体２０，２１を構成する磁石１７，１８の数も３つである必要はなく、適宜変更できる。別の言い方をすれば、略扇状に形成された１つの磁石１７，１８の中心角は、６０度である必要はなく、４５度や３０度などの他の角度に変更してもよい。また、図１０に示すように、１８０度の中心角を有する１つの磁石１７（１８）と１つの磁性体２５（２６）のみによって環状磁石体２０（２１）が構成されてもよい。さらに、磁石１７，１８の中心角と磁性体２５，２６の中心角を等しくする必要も特になく、両者の中心角を異ならせてもよい。
【００６０】
さらには、磁石１７，１８と磁性体２５，２６が周方向全周にわたって配置されて環状の磁石体を構成する必要はなく、図１１のように、周方向一部分にのみ磁石１７（１８）と磁性体２５（２６）が配置された構成であってもよい。また、１つの磁石１７（１８）に対して周方向両側に磁性体２５（２６）が配置されている必要もなく、この図１１のように、周方向一方側にのみ磁性体２５（２６）が配置された構成であってもよい。
【００６１】
また、第１磁石１７と第２磁石１８の両方に対して周方向に磁性体２５，２６が配置されている必要は必ずしもなく、第１磁石１７と第２磁石１８の一方にのみ磁性体が設けられてもよい。
【００６２】
２］前記実施形態では、プーリ側の第１磁石１７とハブ側の第２磁石１８が回転軸方向に対向しているが、第１磁石１７と第２磁石１８がプーリの径方向に対向してもよい。例えば、図１２に示すプーリ構造体１Ｂにおいては、プーリ２Ｂに、第１環状磁石体２０Ｂが、磁性材料からなる環状の支持部材２２Ｂを介して固定される一方で、ハブ３Ｂには、第２環状磁石体２１Ｂが、磁性材料からなる環状の支持部材２３Ｂを介して固定されている。また、プーリ２Ｂ側の第１環状磁石体２０Ｂが、ハブ３Ｂ側の第２環状磁石体２１Ｂの径よりも径が大きいものに形成された上で、第１環状磁石体２０Ｂの内側に径方向に隙間を空けて第２環状磁石体２１Ｂが配置されている。
【００６３】
図１３に示すように、外側に位置する第１環状磁石体２０Ｂは、周方向に交互に配置された３つの第１磁石１７Ｂと３つの磁性体２５Ｂで構成されている。３つの第１磁石１７Ｂは半径方向に磁化されており、内側の第２環状磁石体２１Ｂと対向する内周面がＮ極、外周面がＳ極となっている。また、内側に位置する第２環状磁石体２１Ｂは、周方向に交互に配置された３つの第２磁石１８Ｂと３つの磁性体２６Ｂで構成されている。３つの第２磁石１８Ｂも半径方向に磁化されており、外側の第１環状磁石体２０Ｂと対向する外周面がＳ極、内周面がＮ極となっている。
【００６４】
このプーリ構造体１Ｂの、プーリ２Ｂとハブ３Ｂとの間に回転速度差が生じたときの作用は、前記実施形態のプーリ構造体１と基本的には同じである。即ち、プーリ２Ｂとハブ３Ｂとの間に回転速度差が生じたときには、第１環状磁石体２０Ｂの第１磁石１７Ｂと第２環状磁石体２１Ｂの第２磁石１８Ｂの周方向位置がずれるが、２種類の磁石１７Ｂ，１８Ｂ間に作用する引き合う方向の磁力により、プーリ２Ｂとハブ３Ｂの間には、回転速度差を解消する方向のトルクが発生する。また、プーリ２Ｂとハブ３Ｂの間に回転速度差が生じたときには、磁石１７Ｂ（１８Ｂ）と磁性体２５Ｂ（２６Ｂ）とが一部対向することになるため、回転速度差を解消する方向に過大なトルクが発生することはない。
【００６５】
３］前記実施形態では、環状磁石体２０，２１を構成する複数の磁石１７，１８の磁極（別の環状磁石体との対向面の磁極）が、全て同じであったが、図１４に示すように、複数の磁石の磁極が異なっていてもよい。この場合、第１磁石１７と第２磁石１８とが周方向にずれたときに、一方の磁石１７（１８）に、同極の他方の磁石１８（１７）の磁界（逆磁場）が多少は作用するかもしれないが、環状磁石体２０（２１）に含まれる複数の磁石１７（１８）は、それらの間に磁性体２５（２６）を介在させて周方向に配置されていることから、同極の第１磁石１７と第２磁石１８が直接対向することはあまりない。そのため、仮に各磁石１７，１８に逆磁場が作用したとしても磁石１７，１８の減磁は起こりにくい。
【００６６】
４］プーリ２に生じた回転変動が非常に大きいと、第１磁石１７と第２磁石１８との間の磁力だけでは回転変動をすぐに減衰させることができないこともあり得る。そこで、プーリ２とハブ３との位相差が一定の角度に達したときに、それ以上の位相差の増大を抑制するストッパー構造が設けられてもよい。例えば、プーリ２の内周面とハブ３の内周面にそれぞれ突出部が設けられ、プーリ２とハブ３の位相差が一定の角度となったときに両者の突出部が周方向に当接（係合）することによりプーリ２とハブ３とを一体回転させ、位相差が増大する方向への相対回転するのを防止するようにしてもよい。
【００６７】
５］前記実施形態では、第２磁石１８をハブ３に取り付ける支持部材２２，２３が、磁性材料で形成されていたが、本発明はこのような形態に限られるものではない。例えば、第１磁石１７や第２磁石１８が、対応するプーリ２やハブ３に直接固定された上で、第１磁石１７や第２磁石１８にヨークの役割を果たす磁性材料が取り付けられてもよい。さらには、このようなヨークの役割を果たす磁性材料が省略されてもよい。
【００６８】
以上、本発明の実施形態として、エンジンの補機駆動システムのプーリ構造体に本発明を適用した一例について説明したが、本発明の適用対象はこれに限られるものではない。例えば、建築建材、家具、機械装置などの分野において、窓、ドア、蓋等の開閉部材の開閉角度に応じてトルクを変化させるために使用されるプーリ構造体など、様々な用途に使用されるプーリ構造体にも適用することが可能である。
【実施例】
【００６９】
次に、本発明の具体的な実施例について比較例と共に説明する。
【００７０】
（実施例１）
プーリ２に設けられる第１磁石１７としては、外径５８ｍｍ、内径２６ｍｍ、中心角４５度の扇形で、回転軸方向に磁化されたネオジム磁石を使用した。また、この第１磁石１７と組み合わされる磁性体２５は、第１磁石１７と同じ形状に形成されたＳ２５Ｃ材を使用した。そして、４つの第１磁石１７と４つの磁性体２５とが周方向に交互に配置された、第１環状磁石体２０を１つ作製した。
【００７１】
ハブ３に設けられる第２磁石１８としては、外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、中心角４５度の扇形で、回転軸方向に磁化されたネオジム磁石を使用した。また、この第２磁石１８と組み合わされる磁性体２６は、第２磁石１８と同じ形状に形成されたＳ２５Ｃ材を使用した。そして、４つの第２磁石１８と４つの磁性体２６とが周方向に交互に配置された、第２環状磁石体２１を２つ作製した。また、一方の第２環状磁石体２１のＮ極側と、他方の第２環状磁石体２１のＳ極側に、外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚み５ｍｍのＳ２５Ｃ材（支持部材２２，２３）をバックヨークとして張り合わせた。
【００７２】
それぞれの磁化方向（磁極の位置）が同一になるように、１つの第１環状磁石体２０を２つの第２環状磁石体２１で挟んで配置した。尚、３つの環状磁石体２１，２０，２１の配置間隔は０．５ｍｍとした。これら３つの環状磁石体を、図１に示すプーリ２及びハブ３に取り付けて、プーリ構造体を作製した。
【００７３】
（実施例２）
第１磁石１７の外径を６８ｍｍ、第２磁石１８の外径を６６ｍｍとした以外は、実施例１と同じ仕様とした。
【００７４】
（実施例３）
第１磁石１７、第２磁石１８、及び、両磁石と組み合わされる磁性体２５，２６の中心角を３０度とし、磁石１７，１８及び磁性体２５，２６の周方向配置数をそれぞれ６つとした以外は、実施例１と同じ仕様とした。
【００７５】
（比較例１）
実施例１において第１磁石１７及び第２磁石１８と周方向に並べて配置されるＳ２５Ｃの磁性体２５，２６を、隣接する第１磁石１７及び第２磁石１８とは磁極が反対となる別の磁石で置き換えた（即ち、環状磁石体が磁石のみで構成された図８の構成）。また、上記以外は実施例１と同じ仕様とした。
【００７６】
上述した実施例１〜３及び比較例１のプーリ構造体のそれぞれについて、プーリとハブの位相差とトルクとの関係を求めた。具体的には、ハブに装着された回転軸をトルクメータ（石戸電気製作所製：トルク測定機）の回転軸に挿入して、ハブをトルクメータと一体に回転可能とする一方で、プーリの表面を回転不能に機械的に固定した。この状態で、トルクメータを１．５ｒｐｍで反時計回り（正転）に回転させたときの、回転角とトルクの関係を求めた。その結果を図１５〜図１８に示す。
【００７７】
磁石と磁性体とを組み合わせた実施例１〜３（図１５〜図１７）では、プーリとハブの位相差（回転角）とトルクが広い位相差範囲において、ほぼリニアな関係となっている。言い換えれば、捩りバネ定数が位相差によってそれほど変化しない。そのため、位相差が小さいときのトルクが小さく抑えられるため、共振が起こりにくい。一方、磁石のみを使用した比較例１（図１８）では、位相差が小さいときのトルク変化率が非常に大きくなっていることがわかり、少しの位相差でも大きなトルクが作用して共振が生じやすくなる。
【符号の説明】
【００７８】
１，１Ａ，１Ｂ プーリ構造体
２，２Ａ，２Ｂ プーリ
３，３Ａ，３Ｂ ハブ
１７，１７Ｂ 第１磁石
１８，１８Ｂ 第２磁石
２２，２２Ａ，２２Ｂ 支持部材
２３，２３Ｂ 支持部材
２５，２５Ｂ 磁性体
２６，２６Ｂ 磁性体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対回転可能な２つの回転体を有するプーリ構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、相対回転可能に連結された２つの回転体を有するプーリ構造体として、２つの回転体の一方に回転変動が生じたときに、その回転変動を減衰させるための構成を備えたものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のプーリ構造体は、ベルトが巻回されるプーリ（第１回転体）と、プーリの内側において、このプーリに対して相対回転可能に設けられ、且つ、エンジンの出力軸に連結されるハブ（第２回転体）と、プーリとハブとを連結するゴム弾性体（ゴムカップリング）とを有する。そして、エンジンのトルク変動に応じてハブに回転変動が生じたときには、ハブとプーリの間のゴム弾性体が弾性変形することによって、その回転変動を吸収するように構成されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載のプーリ構造体は、クランクシャフトに組み付けられたダンパ本体（第１回転体）と、ダンパ本体内側に設けられたダンパマス（第２回転体）とを有する。ダンパマスには、周方向に配置された複数の永久磁石が固定され、一方、ダンパ本体には、ダンパマスの複数の永久磁石と対向する銅板が固定されている。そして、クランクシャフトに生じた捩り振動に起因して、ダンパ本体とダンパマスの間に回転速度差が発生すると、永久磁石と銅板の間の速度差によって銅板に渦電流が発生する。このとき、銅板に発生した渦電流によって２つの回転体（ダンパ本体とダンパマス）の間に両者間の速度差を小さくするような力が作用し、ダンパ本体の回転変動が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６３−６８５４０号公報
【特許文献２】特開２００２−２８６０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のプーリ構造体のように、２つの回転体がゴム弾性体で連結されている場合には、ゴム弾性体の経年劣化や疲労破壊に起因する故障が発生する。また、一方の回転体に過大な回転変動が生じたときには、ゴム弾性体にその弾性変形の範囲を超える過大な力が作用し、ゴム弾性体が破損してしまう虞もある。さらに、ゴム弾性体の弾性変形時の発音が問題になる場合もある。
【０００７】
一方、特許文献２のプーリ構造体のように、永久磁石と銅板との間の速度差に起因して銅板に生じる渦電流によって、２つの回転体に両者の速度差を小さくするような抑制力を作用させる構成では、ゴム弾性体を用いる必要がないことから、上述したような問題は生じない。しかし、渦電流により２つの回転体に作用させることのできる抑制力はかなり小さいものであり、一方の回転体に生じる回転変動が大きい場合には、その回転変動を速やかに減衰させることは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、ゴム弾性体を使用することなく、回転体に生じた回転変動を速やかに減衰させることが可能なプーリ構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
第１の発明のプーリ構造体は、第１回転体と、前記第１回転体に対して相対回転可能な第２回転体と、前記第１回転体に設けられた第１磁石と、前記第２回転体に前記第１磁石と対向可能に設けられた第２磁石とを有し、前記第１磁石と前記第２磁石の少なくとも一方にあっては、周方向に沿って並ぶように磁性体が配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の構成によれば、第１回転体に設けられた第１磁石と第２回転体に設けられた第２磁石との間の磁束によって、第１回転体と第２回転体が相対回転可能な状態で連結されている。そして、一方の回転体に回転変動が発生して２つの回転体に回転速度差（位相のずれ、位相差）が生じたときには、第１磁石と第２磁石との間に働く磁力によって、第１回転体と第２回転体の間に、回転速度差を解消するようにトルクが作用する。これにより、一方の回転体に生じた回転変動が減衰される。
【００１１】
ここで、第１回転体と第２回転体に、回転速度差が小さくなるように作用する、第１磁石と第２磁石の間の磁力は、従来の渦電流によって回転体に作用する抑制力に比べると、はるかに強力である。そのため、一方の回転体に大きな回転変動が生じた場合でも、その回転変動を速やかに減衰させることが可能となる。また、回転変動を減衰するためにゴム弾性体を使用しないことから、ゴム弾性体の経年劣化や疲労破壊、あるいは、ゴム弾性体の弾性変形時の発音といった問題が生じない。
【００１２】
さらに、本発明においては、第１磁石と第２磁石の少なくとも一方にあっては、周方向に沿って並ぶように磁性体が配置されている。そのため、第１回転体と第２回転体との間に比較的小さな回転速度差（位相差）が生じたときには、相対向していた第１磁石と第２磁石の位相がずれて、一方の磁石が、他方の磁石と周方向に隣接している磁性体と対向することになる。このとき、位相がずれた第１磁石と第２磁石との間には、先にも述べたように、回転速度差を小さくするように磁力が発生するが、一部対向する磁性体と磁石との間では、異極の磁石同士のように反発する方向（即ち、回転速度差を小さくする方向）の磁力が大きく作用することはない。従って、２つの回転体の回転速度差が小さい場合に、この回転速度差を解消するように作用するトルクが大きくなりすぎることがなく、第１回転体と第２回転体の間で共振が発生するのを防止できる。また、磁性体と磁石が対向したときに、磁性体との間で磁石に逆磁場が大きく作用することはないため、逆磁場による磁石の減磁も防止できる。
【００１３】
第２の発明のプーリ構造体は、前記第１の発明において、前記第１磁石と前記第２磁石の少なくとも一方が、周方向に関して前記磁性体に挟まれていることを特徴とするものである。
【００１４】
この構成によれば、第１回転体と第２回転体との間の回転速度差（位相差）が、周方向２方向の何れの方向に生じても、第１磁石と第２磁石の一方の磁石が、他方の磁石と周方向に隣接している磁性体と対向することになるから、２つの回転体の回転速度差を解消するように作用するトルクが大きくなりすぎることが抑制される。
【００１５】
第３の発明のプーリ構造体は、前記第２の発明において、前記第１回転体に複数の前記第１磁石が設けられ、前記複数の第１磁石と前記磁性体とが周方向に関して交互に配置されるとともに、前記第２回転体にも複数の前記第２磁石が設けられ、前記複数の第２磁石と前記磁性体とが周方向に介して交互に配置されていることを特徴とするものである。
【００１６】
この構成によれば、複数の第１磁石と複数の第２磁石が周方向に分散して配置されることから、第１回転体と第２回転体との間で、周方向に関して均等にトルクを作用させることができる。
【００１７】
第４の発明のプーリ構造体は、前記第３の発明において、前記複数の第１磁石の、前記第２磁石との対向面における磁極が全て等しく、前記複数の第２磁石の、前記第１磁石との対向面における磁極が全て等しく、且つ、前記第１磁石の磁極と異なる磁極であることを特徴とするものである。
【００１８】
複数の第１磁石の対向面の磁極が全て等しく、また、複数の第２磁石の対向面の磁極が全て等しく、且つ、第１磁石の磁極とは異なっていることから、全ての第１磁石及び第２磁石に逆磁場が作用せず、この逆磁場による不可逆的な減磁が生じることがないため、回転変動の減衰機能の劣化が抑制される。
【００１９】
第５の発明のプーリ構造体は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記第１回転体と前記第２回転体は非磁性材料からなり、前記第１磁石と前記第２磁石の少なくとも一方は、対応する前記回転体に、磁性材料からなる支持部材を介して取り付けられていることを特徴とするものである。
【００２０】
第１回転体と第２回転体とが磁性材料で形成されていると、第１磁石及び第２磁石から発生した磁束が、第１回転体及び第２回転体の内部を通って、両磁石の隙間を通らない閉回路を形成してしまい、磁石のエネルギーを効率的に利用できないという問題がある。しかし、第１回転体と第２回転体を非磁性材料で形成すると、第１磁石と第２磁石のそれぞれの対向面以外の面から、非磁性材料からなる第１回転体及び第２回転体を通過して多くの磁束が外部に漏洩してしまうという問題がある。そこで、本発明では、第１回転体と第２回転体を非磁性材料で形成した上で、さらに、第１磁石と第２磁石のうちの少なくとも一方が、対応する回転体に磁性材料からなる支持部材を介して取り付けられており、この磁性材料からなる支持部材は、第１磁石と第２磁石の間を通るように磁束を導くヨークの役割を果たすことになる。つまり、第１磁石と第２磁石の互いの対向面以外からの磁束の漏洩を極力抑制し、第１磁石と第２磁石による磁力のエネルギーを、第１磁石と第２磁石の間に効果的に作用させることができるため、第１回転体と第２回転体との間でトルクを効率よく伝達することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る補機駆動システムの概略構成図である。
【図２】プーリ構造体の回転軸を含む面に関する断面図である。
【図３】プーリとハブとの間に配置された環状磁石体の斜視図である。
【図４】図２のIV-IV線断面図である。
【図５】プーリとハブの間に回転速度差がないときの、３つの環状磁石体間での磁束の流れを模式的に示した図である。
【図６】プーリとハブの間に回転速度差があるときの、プーリ構造体の図４相当の断面図である。
【図７】プーリとハブの間に回転速度差があるときの、３つの環状磁石体間での磁束の流れを模式的に示した図である。
【図８】磁石のみで構成された環状磁石体の斜視図である。
【図９】変更形態に係るプーリ構造体の、回転軸を含む面に関する断面図である。
【図１０】別の変更形態の環状磁石体の斜視図である。
【図１１】別の変更形態の磁石及び磁性体の周方向配置を示す図である。
【図１２】別の変更形態のプーリ構造体の、回転軸を含む面に関する断面図である。
【図１３】図１２のプーリ構造体の環状磁石体を、回転軸方向から見た図である。
【図１４】別の変更形態の環状磁石体の斜視図である。
【図１５】実施例１のプーリ構造体の回転角とトルクの関係を示すグラフである。
【図１６】実施例２のプーリ構造体の回転角とトルクの関係を示すグラフである。
【図１７】実施例３のプーリ構造体の回転角とトルクの関係を示すグラフである。
【図１８】比較例１のプーリ構造体の回転角とトルクの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、自動車用エンジンの出力軸のトルクによって補機を駆動する、補機駆動システムに用いられるプーリ構造体に本発明を適用した一例である。
【００２３】
図１は本実施形態の補機駆動システムの概略構成図である。図１に示すように、補機駆動システム１００は、エンジンの出力軸１０１（レシプロエンジンのクランクシャフトや、ロータリーエンジンのエキセントリックシャフト等）に連結された駆動プーリ１０５と、ウォーターポンプやオルタネータ等の各種補機にそれぞれ連結された従動軸（補機軸）１０２，１０３と、従動軸１０２に取り付けられた従動プーリ１０４と、従動軸１０３に取り付けられた、本実施形態に係るプーリ構造体１のプーリ２と、駆動プーリ１０５、従動プーリ１０４、及び、プーリ構造体１のプーリ２にわたって架け渡された伝動ベルト１０６とを有する。尚、本実施形態では、伝動ベルト１０６として、ベルト長手方向に沿って互いに平行に延びる複数のＶリブ１０６ａを有するＶリブドベルトが用いられている（図２参照）。
【００２４】
出力軸１０１のトルクによって駆動プーリ１０５が回転駆動されると、その駆動プーリ１０５の回転により伝動ベルト１０６が駆動される。すると、この伝動ベルト１０６の走行に伴って、従動プーリ１０４やプーリ構造体１のプーリ２がそれぞれ回転駆動されることにより、従動軸１０２，１０３に連結されたウォーターポンプやオルタネータ等の補機がそれぞれ駆動される。
【００２５】
次に、出力軸１０１から伝動ベルト１０６を介して伝達されるトルクを従動軸（補機軸）１０３に伝える、本実施形態のプーリ構造体１について詳細に説明する。図２は本実施形態のプーリ構造体１の回転軸Ｃを含む面に関する断面図である。図２に示すように、プーリ構造体１は、伝動ベルト１０６が巻回される円筒形状のプーリ２（第１回転体）と、従動軸（補機軸）１０３に連結されるとともにプーリ２の内側に設けられたハブ３（第２回転体）を備えている。また、プーリ２とハブ３は軸受５を介して相対回転可能に連結されている。尚、図２における右側をプーリ構造体１の先端側、図２における左側（従動軸（補機軸）１０３側）をプーリ構造体１の基端側と定義して以下説明する。
【００２６】
プーリ２の外周部には、その周方向に沿って延びる複数のＶ溝１１が形成されている。そして、伝動ベルト１０６は、その腹面側に形成された複数のＶリブ１０６ａが、複数のＶ溝１１にそれぞれ係合した状態で、プーリ２の外周に巻回される。
【００２７】
ハブ３は、回転軸方向に沿って同軸状に並ぶ２つの円筒部材３ａ，３ｂを有し、これら２つの円筒部材３ａ，３ｂは図示しない部分において連結され、一体化されている。このハブ３の２つの円筒部材３ａ，３ｂには従動軸１０３の先端部が嵌挿され、ボルト等の適宜の連結手段によって従動軸１０３とハブ３とが相対回転不能に連結される。尚、プーリ２、及び、ハブ３を構成する２つの円筒部材３ａ，３ｂは、それぞれ非磁性材料（常磁性体や反磁性体、あるいは、反強磁性体）で形成されている。尚、非磁性材料としては、例えば、アルミニウム合金、チタン合金、あるいは、合成樹脂等を挙げられる。
【００２８】
２つの円筒部材３ａ，３ｂのうち、基端側に位置する円筒部材３ａに軸受５が設けられ、この軸受５を介してプーリ２が円筒部材３ａに回転自在に連結されている。一方、先端側に位置する円筒部材３ｂと、プーリ２との間には、環状の磁石収容室１６が形成され、この磁石収容室１６内に、プーリ２に固定された第１環状磁石体２０と、ハブ３の円筒部材３ｂに固定された２つの第２環状磁石体２１が収容されている。
【００２９】
図３は、図２に示される環状磁石体２０，２１の斜視図、図４は、図２のIV-IV線断面図である。図３、図４に示すように、第１環状磁石体２０はその外周面においてプーリ２に固定されている。この第１環状磁石体２０は３つの第１磁石１７と３つの磁性材料（好ましくは軟磁性材料）からなる磁性体２５で構成されている。第１磁石１７と磁性体２５は、共に、中心角（６０度）の略扇形形状を有し、３つの第１磁石１７と３つの磁性体２５が周方向に交互に並べて配置されることで、第１環状磁石体２０が構成されている。
【００３０】
第２環状磁石体２１は、その内周面においてハブ３に固定されている。また、この第２環状磁石体２１も、第１環状磁石体２０と同じように、３つの第２磁石１８と３つの磁性材料（好ましくは軟磁性材料）からなる磁性体２６で構成されている。第２磁石１８と磁性体２６は、共に、中心角（６０度）の略扇形形状を有し、３つの第２磁石１８と３つの磁性体２６が周方向に交互に並べて配置されることで、第２環状磁石体２１が構成されている。
【００３１】
また、プーリ２に固定された１つの第１環状磁石体２０とハブ３に固定された２つの第２環状磁石体２１は、プーリ２の回転軸Ｃの方向に隙間を空けて交互に配置されている。言い換えれば、第１磁石１７を含む第１環状磁石体２０が、回転軸方向に関して、第２磁石１８を含む第２環状磁石体２１に挟まれている。
【００３２】
尚、第１磁石１７と第２磁石１８は、それぞれ永久磁石で構成されている。永久磁石としては、ネオジム、サマリウムコバルト、フェライト、アルニコ、プラチナ、クロム、鉄、マンガン、アルミニウム、プラセオジムなどを成分とするものを使用できる。
【００３３】
また、磁性体２５と磁性体２６を構成する磁性材料としては、軟鉄やフェライト（Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト）等が挙げられる。他に、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ケイ素鋼等が使用できる。
【００３４】
さらに、第１磁石１７と第２磁石１８は、それぞれ回転軸方向に磁化されている。そして、第１環状磁石体２０を構成する３つの第１磁石１７は、全て、基端側（図２、図３の左側）の面における磁極がＮ極、先端側の面（図２、図３の右側）の面における磁極がＳ極となっている。同じく、第２環状磁石体２１を構成する３つの第２磁石１８も、全て、基端側の面における磁極がＮ極、先端側の面における磁極がＳ極となっている。
【００３５】
言い換えれば、第１環状磁石体２０を構成する３つの第１磁石１７の、第２磁石１８との対向面における磁極は全て等しい。また、第２環状磁石体２１を構成する３つの第２磁石１８の、第１磁石１７との対向面における磁極は全て等しく、且つ、第１磁石１７の磁極とは異なる磁極となっている。従って、第１磁石１７と第２磁石１８との間には、常に引き合う方向の磁力が作用する。
【００３６】
また、本実施形態では、回転軸Ｃの方向に関して交互に配置された３つの環状磁石体２０，２１のうち、中央に位置する第１環状磁石体２０はプーリ２の内面に直接取り付けられている。取付方法としては、接着や、圧入、あるいは、ネジやボルト等による固定等の方法を採用できる。一方、回転軸方向に関して外側に位置する２つの第２環状磁石体２１は、それぞれ２つの環状の支持部材２２，２３を介してハブ３（円筒部材３ｂ）の外周面に取り付けられている。尚、２つの支持部材２２，２３のハブ３への取付方法も、接着や、圧入、あるいは、ネジやボルト等による固定等の方法を採用できる。また、２つの第２環状磁石体２１の支持部材２２，２３への取付方法も、接着や、圧入、あるいは、ネジやボルト等による固定等の方法を採用できる。
【００３７】
支持部材２２，２３は、支持対象である第２環状磁石体２１（第２磁石１８）の、第１環状磁石体２０（第１磁石１７）との対向面と反対側の面を覆うように設けられている。即ち、基端側（図２中左側）の支持部材２２は第２環状磁石体２１の基端側の面（図中左側の面）を覆うとともに、先端側の支持部材２３は第２環状磁石体２１の先端側の面（図中右側の面）を覆っている。また、２つの支持部材２２，２３は、それぞれ磁性材料（強磁性体）で形成されている。支持部材２２，２３を構成する磁性材料としては、軟鉄やフェライト（Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｂａ系フェライト、あるいは、フェロックスプレーナ系フェライト）等が挙げられる。
【００３８】
また、２つの支持部材２２，２３のうち、先端側（図２中右側）の第２環状磁石体２１（第２磁石１８）を支持する支持部材２３は、第２環状磁石体２１の外側面をも覆っている。その上で、プーリ２の内側面には環状の摺動部材２４が設けられており、支持部材２３の、第２環状磁石体２１を覆う外周部２３ａが摺動部材２４に対して摺動回転となっている。つまり、支持部材２３の外周部２３ａと摺動部剤２４とが軸受の役割を果たしている。尚、摺動部材２４としては、表面摩擦抵抗が小さく、且つ、耐摩耗性に優れた材料を使用することが好ましく、例えば、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素、真鍮、メッキ処理が施された真鍮、青銅、メッキ処理が施された青銅などを使用できる。あるいは、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、高分子量ポリエチレンなどの合成樹脂材料を使用することもできる。
【００３９】
次に、本実施形態のプーリ構造体１の作用について説明する。図４に示すように、プーリ２とハブ３の間に回転速度差（位相差）がない状態では、プーリ２に固定された第１環状磁石体２０の３つの第１磁石１７と、ハブ３に固定された第２環状磁石体２１の３つの第２磁石１８とが、回転軸方向（図４の紙面垂直方向）に関して互いに対向している。
【００４０】
図５は、プーリ２とハブ３の間に回転速度差がないときの、３つの第２環状磁石体２１，２０，２１間での磁束の流れを模式的に示した図である。尚、図５では、各環状磁石体２１，２０，２１に含まれる、１つの磁性体とそれを周方向に挟むように配置された２つの磁石を、環状磁石体の半径方向から見た図で示している。
【００４１】
図５に示すように、プーリ２とハブ３との間に回転速度差（位相差）がなく、両者が一体回転している状態では、第１環状磁石体２０の第１磁石１７と第２環状磁石体２１の第２磁石１８の周方向位置が一致しており、両磁石１７，１８が対向している。このとき、磁石のＮ極から出た磁束Ｂは、磁性材料からなる支持部材２２，２３と、磁石を周方向に挟むように配置された磁性体２５，２６とを通ってＳ極に至るように流れるが、２つの環状磁石体２０，２１の間では磁束Ｂの向きは回転軸方向（図５の左右方向）と平行である。従って、第１環状磁石体２０が設けられているプーリ２と、第２環状磁石体２１が設けられているハブ３との間で、トルクは発生していない。
【００４２】
このように、プーリ２とハブ３が一体的に回転している状態から、エンジンで発生したトルク変動がベルト１０６を介して伝達されて、プーリ２に回転変動が生じると、プーリ２とハブ３の間には回転速度差（位相差）が生じる。
【００４３】
この回転速度差が比較的小さい場合、図６に示すように、３つの第１磁石１７と３つの第２磁石１８の周方向位置が少しずれるため、第１磁石１７から見ると、先ほど対向していた第２磁石１８と周方向に隣接する磁性体２６と一部対向することになる。
【００４４】
図７は、プーリ２とハブ３との間に回転速度差が生じた状態での、３つの環状磁石体２１，２０，２１間での磁束の流れを模式的に示した図である。この図７に示すように、第１磁石１７と第２磁石１８の周方向位置がずれることによって、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１との間を流れる磁束Ｂの向きは、回転軸方向（図７の左右方向）に対して傾くことになり、第１磁石１７と第２磁石１８の間に、周方向の位置ずれ（位相差）を解消するように磁力が作用する。そのため、第１磁石１７（第１環状磁石体２０）が固定されているプーリ２と第２磁石１８（第２環状磁石体２１）が固定されているハブ３の間に回転速度差が小さくなるようにトルクが発生する。これにより、プーリ２に生じた回転変動が、ハブ３に伝達される際に減衰される。
【００４５】
このように、プーリ２とハブ３との間に回転速度差を小さくするように作用する、第１磁石１７と第２磁石１８の間の磁力は、従来知られている渦電流による回転変動抑制力に比べると、はるかに強力である。そのため、ハブ３に生じた回転変動を速やかに減衰させることが可能となる。また、回転変動を減衰するためにゴム弾性体を使用しないことから、ゴム弾性体の経年劣化や疲労破壊、あるいは、ゴム弾性体の弾性変形時における発音といった問題が生じない。
【００４６】
ところで、本実施形態では、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１は、永久磁石（第１磁石１７と第２磁石１８）と磁性体２５，２６とが交互に配置されて、磁石が磁性体２５，２６で挟まれた構成となっているが、永久磁石だけで環状磁石体を構成することも十分考えられる。例えば、図８に示すように、磁性体２５，２６の代わりに永久磁石を用いて、環状磁石体１２０，１２１を、周方向に隣接する磁石間で磁極が異なる６つの磁石１７，１８のみで構成する。この構成でも、上述したような、環状磁石体２０，２１間で回転速度差が小さくなるようなトルクを発生させるという作用は実現できる。
【００４７】
しかし、図８の構成では、以下のような問題が生じる。即ち、プーリ２とハブ３の間（２つの環状磁石体１２０，１２１の間）に回転速度差が生じたときに、磁極が同じである第１磁石１７と第２磁石１８が対向することになる。そのため、異極の第１磁石１７と第２磁石１８との間の引き合う方向の磁力に加えて、同極の第１磁石１７と第２磁石１８との間に反発する方向の磁力が作用することになり、回転速度差（位相差）が小さいときであっても、その回転速度差を解消する方向にプーリ２とハブ３に作用するトルクが非常に大きなものとなる。このように、小さな回転速度差に対して、これを解消するトルクが大き過ぎると、プーリ２とハブ３の間で共振が発生する虞がある。従って、回転速度差（位相差）が小さいときにはこれを解消するトルクも小さくなるように、回転速度差（位相差）とトルクの関係が、ほぼリニアな関係に近くなることが好ましい。
【００４８】
また、図８の構成では、プーリ２とハブ３の間に回転速度差が生じて、同極の第１磁石１７と第２磁石１８が対向したときに、相対向する第１磁石１７と第２磁石１８には、それぞれ、対向相手の磁石からの磁場（逆磁場）が作用することになる。そのため、この逆磁場によって第１磁石１７と第２磁石１８の双方に不可逆的な減磁が生じ、その結果、プーリ構造体１の回転変動減衰機能が低下する虞がある。
【００４９】
一方、本実施形態のプーリ構造体１では、第１磁石１７及び第２磁石１８と周方向に沿って並ぶ磁性体２５，２６が設けられている。そして、プーリ２とハブ３との間に比較的小さな回転速度差が生じたときに、各磁石１７（１８）は、元々対向していた磁石１８（１７）に隣接する磁性体２６（２５）と一部対向することになるが、磁性体２６（２５）と磁石１７（１８）との間には反発する方向（即ち、位相差を解消する方向）に磁力が作用することはない。従って、回転速度差（位相差）が小さい場合に、この回転速度差を解消するように作用するトルクが大きくなりすぎることがなく、プーリ２とハブ３との間で共振が発生するのを防止できる。尚、磁石１７（１８）に作用する逆磁場は、図８の構成に比較して小さくなる。
【００５０】
また、プーリ２とハブ３との間に回転速度差が生じて磁石と磁性体とが対向した場合には、同極の磁石１７，１８が対向する場合とは異なり、不必要な外部磁界（逆磁場）が磁石１７，１８に作用することはない。従って、磁石１７，１８に不可逆的な減磁が生じて、回転変動減衰機能が低下することを防止できる。
【００５１】
また、本実施形態では、３つの第１磁石１７と３つの磁性体２５、及び、３つの第２磁石１８と３つの磁性体２６が、周方向に交互に配置されることによって、第１磁石１７と第２磁石１８がそれぞれ磁性体２５，２６によって周方向に挟まれた構成となっている。そのため、プーリ２とハブ３との間の回転速度差が、周方向２方向の何れの方向に生じても、第１磁石１７と第２磁石１８が磁性体２５，２６と対向することになるから、回転速度差を解消するように作用するトルクが大きくなりすぎることが抑制される。また、３つの第１磁石１７と３つの第２磁石１８が周方向に分散して配置されているため、プーリ２とハブ３との間で、周方向に関して均等なトルクを作用させることができる。
【００５２】
また、本実施形態のプーリ構造体１においては、前述したように、第１磁石１７（第１環状磁石体２０）が設けられたプーリ２と、第２磁石１８（第２環状磁石体２１）が設けられたハブ３は、それぞれ、非磁性材料で形成されている。但し、これでは、第１磁石１７と第２磁石１８のそれぞれの対向面以外の面から、非磁性材料からなるプーリ２及びハブ３を通過して多くの磁束が外部に漏洩してしまうため、図２、図５、図７に示すように、第１磁石１７を挟むように設けられた第２磁石１８（第２環状磁石体２１）は磁性材料からなる支持部材２２，２３によってハブ３に取り付けられている。
【００５３】
これら磁性材料からなる２つの支持部材２２，２３は、第１磁石１７と第２磁石１８の間を通るように磁束を導くヨークの役割を果たすことになり、第１磁石１７と第２磁石１８の互いの対向面以外の面からの磁束の漏洩を極力抑制し、第１磁石１７と第２磁石１８による磁力のエネルギーを、第１磁石１７と第２磁石１８の間に効果的に作用させることができる。これにより、プーリ２とハブ３との間でトルクを効率よく伝達することが可能となる。
【００５４】
また、図２に示すように、第１環状磁石体２０（第１磁石１７）と２つの第２環状磁石体２１（第２磁石１８）が、回転軸Ｃの方向に関して交互に配置されているため、第１磁石１７と第２磁石１８が回転軸方向に１つずつ設けられている場合と比べて、プーリ２とハブ３との間に作用する磁力が大きくなり、両者の間でトルクを確実に伝達できるようになる。また、回転軸方向に並ぶ３つの環状磁石体２１，２０，２１のうち両外側に配置されている２つの第２環状磁石体２１の、第１環状磁石体２０との対向面と反対側の面が、支持部材２２，２３で覆われている。そのため、第２磁石１８の前記対向面と反対側の面から磁束の一部が回転軸方向（第１磁石１７と反対の方向）に漏れるのを確実に防止できる。さらに、図２に示すように、一方の支持部材２３は、第２環状磁石体２１の外側面をも覆っている。それにより、摺動部材２４の軸受けになっている。
【００５５】
また、本実施形態では、３つの第１磁石１７と３つの第２磁石１８は、それぞれ永久磁石で構成されている。そのため、プーリ２とハブ３とが、永久磁石から半永久的に発せられる磁束によって連結されることになり、長期間の使用によって経年劣化や疲労破壊等が生じるゴム弾性体と比べると、回転変動を減衰させる機能が低下したり、減衰不能に陥ったりという問題が生じにくい。
【００５６】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００５７】
１］第１磁石１７、第２磁石１８、及び、それらに設けられる磁性体のサイズ、形状、数、材質、配置等は、プーリやハブの形状や発生しうる回転変動の程度等に応じて、適宜変更可能である。
【００５８】
例えば、プーリ２の回転軸方向に並ぶ環状磁石体２０，２１の数は、前記実施形態のような３つ（１つの第１環状磁石体２０と２つの第２環状磁石体２１）に限られるものではない。例えば、図９に示すプーリ構造体１Ａのように、回転軸Ｃの方向に関して配置される第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１の数がそれぞれ１つであってもよい。あるいは、４以上の第１環状磁石体２０，２１が回転軸方向に交互に並ぶように設けられてもよい。
【００５９】
また、１つの環状磁石体２０，２１を構成する磁石１７，１８の数も３つである必要はなく、適宜変更できる。別の言い方をすれば、略扇状に形成された１つの磁石１７，１８の中心角は、６０度である必要はなく、４５度や３０度などの他の角度に変更してもよい。また、図１０に示すように、１８０度の中心角を有する１つの磁石１７（１８）と１つの磁性体２５（２６）のみによって環状磁石体２０（２１）が構成されてもよい。さらに、磁石１７，１８の中心角と磁性体２５，２６の中心角を等しくする必要も特になく、両者の中心角を異ならせてもよい。
【００６０】
さらには、磁石１７，１８と磁性体２５，２６が周方向全周にわたって配置されて環状の磁石体を構成する必要はなく、図１１のように、周方向一部分にのみ磁石１７（１８）と磁性体２５（２６）が配置された構成であってもよい。また、１つの磁石１７（１８）に対して周方向両側に磁性体２５（２６）が配置されている必要もなく、この図１１のように、周方向一方側にのみ磁性体２５（２６）が配置された構成であってもよい。
【００６１】
また、第１磁石１７と第２磁石１８の両方に対して周方向に磁性体２５，２６が配置されている必要は必ずしもなく、第１磁石１７と第２磁石１８の一方にのみ磁性体が設けられてもよい。
【００６２】
２］前記実施形態では、プーリ側の第１磁石１７とハブ側の第２磁石１８が回転軸方向に対向しているが、第１磁石１７と第２磁石１８がプーリの径方向に対向してもよい。例えば、図１２に示すプーリ構造体１Ｂにおいては、プーリ２Ｂに、第１環状磁石体２０Ｂが、磁性材料からなる環状の支持部材２２Ｂを介して固定される一方で、ハブ３Ｂには、第２環状磁石体２１Ｂが、磁性材料からなる環状の支持部材２３Ｂを介して固定されている。また、プーリ２Ｂ側の第１環状磁石体２０Ｂが、ハブ３Ｂ側の第２環状磁石体２１Ｂの径よりも径が大きいものに形成された上で、第１環状磁石体２０Ｂの内側に径方向に隙間を空けて第２環状磁石体２１Ｂが配置されている。
【００６３】
図１３に示すように、外側に位置する第１環状磁石体２０Ｂは、周方向に交互に配置された３つの第１磁石１７Ｂと３つの磁性体２５Ｂで構成されている。３つの第１磁石１７Ｂは半径方向に磁化されており、内側の第２環状磁石体２１Ｂと対向する内周面がＮ極、外周面がＳ極となっている。また、内側に位置する第２環状磁石体２１Ｂは、周方向に交互に配置された３つの第２磁石１８Ｂと３つの磁性体２６Ｂで構成されている。３つの第２磁石１８Ｂも半径方向に磁化されており、外側の第１環状磁石体２０Ｂと対向する外周面がＳ極、内周面がＮ極となっている。
【００６４】
このプーリ構造体１Ｂの、プーリ２Ｂとハブ３Ｂとの間に回転速度差が生じたときの作用は、前記実施形態のプーリ構造体１と基本的には同じである。即ち、プーリ２Ｂとハブ３Ｂとの間に回転速度差が生じたときには、第１環状磁石体２０Ｂの第１磁石１７Ｂと第２環状磁石体２１Ｂの第２磁石１８Ｂの周方向位置がずれるが、２種類の磁石１７Ｂ，１８Ｂ間に作用する引き合う方向の磁力により、プーリ２Ｂとハブ３Ｂの間には、回転速度差を解消する方向のトルクが発生する。また、プーリ２Ｂとハブ３Ｂの間に回転速度差が生じたときには、磁石１７Ｂ（１８Ｂ）と磁性体２５Ｂ（２６Ｂ）とが一部対向することになるため、回転速度差を解消する方向に過大なトルクが発生することはない。
【００６５】
３］前記実施形態では、環状磁石体２０，２１を構成する複数の磁石１７，１８の磁極（別の環状磁石体との対向面の磁極）が、全て同じであったが、図１４に示すように、複数の磁石の磁極が異なっていてもよい。この場合、第１磁石１７と第２磁石１８とが周方向にずれたときに、一方の磁石１７（１８）に、同極の他方の磁石１８（１７）の磁界（逆磁場）が多少は作用するかもしれないが、環状磁石体２０（２１）に含まれる複数の磁石１７（１８）は、それらの間に磁性体２５（２６）を介在させて周方向に配置されていることから、同極の第１磁石１７と第２磁石１８が直接対向することはあまりない。そのため、仮に各磁石１７，１８に逆磁場が作用したとしても磁石１７，１８の減磁は起こりにくい。
【００６６】
４］プーリ２に生じた回転変動が非常に大きいと、第１磁石１７と第２磁石１８との間の磁力だけでは回転変動をすぐに減衰させることができないこともあり得る。そこで、プーリ２とハブ３との位相差が一定の角度に達したときに、それ以上の位相差の増大を抑制するストッパー構造が設けられてもよい。例えば、プーリ２の内周面とハブ３の内周面にそれぞれ突出部が設けられ、プーリ２とハブ３の位相差が一定の角度となったときに両者の突出部が周方向に当接（係合）することによりプーリ２とハブ３とを一体回転させ、位相差が増大する方向への相対回転するのを防止するようにしてもよい。
【００６７】
５］前記実施形態では、第２磁石１８をハブ３に取り付ける支持部材２２，２３が、磁性材料で形成されていたが、本発明はこのような形態に限られるものではない。例えば、第１磁石１７や第２磁石１８が、対応するプーリ２やハブ３に直接固定された上で、第１磁石１７や第２磁石１８にヨークの役割を果たす磁性材料が取り付けられてもよい。さらには、このようなヨークの役割を果たす磁性材料が省略されてもよい。
【００６８】
以上、本発明の実施形態として、エンジンの補機駆動システムのプーリ構造体に本発明を適用した一例について説明したが、本発明の適用対象はこれに限られるものではない。例えば、建築建材、家具、機械装置などの分野において、窓、ドア、蓋等の開閉部材の開閉角度に応じてトルクを変化させるために使用されるプーリ構造体など、様々な用途に使用されるプーリ構造体にも適用することが可能である。
【実施例】
【００６９】
次に、本発明の具体的な実施例について比較例と共に説明する。
【００７０】
（実施例１）
プーリ２に設けられる第１磁石１７としては、外径５８ｍｍ、内径２６ｍｍ、中心角４５度の扇形で、回転軸方向に磁化されたネオジム磁石を使用した。また、この第１磁石１７と組み合わされる磁性体２５は、第１磁石１７と同じ形状に形成されたＳ２５Ｃ材を使用した。そして、４つの第１磁石１７と４つの磁性体２５とが周方向に交互に配置された、第１環状磁石体２０を１つ作製した。
【００７１】
ハブ３に設けられる第２磁石１８としては、外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、中心角４５度の扇形で、回転軸方向に磁化されたネオジム磁石を使用した。また、この第２磁石１８と組み合わされる磁性体２６は、第２磁石１８と同じ形状に形成されたＳ２５Ｃ材を使用した。そして、４つの第２磁石１８と４つの磁性体２６とが周方向に交互に配置された、第２環状磁石体２１を２つ作製した。また、一方の第２環状磁石体２１のＮ極側と、他方の第２環状磁石体２１のＳ極側に、外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚み５ｍｍのＳ２５Ｃ材（支持部材２２，２３）をバックヨークとして張り合わせた。
【００７２】
それぞれの磁化方向（磁極の位置）が同一になるように、１つの第１環状磁石体２０を２つの第２環状磁石体２１で挟んで配置した。尚、３つの環状磁石体２１，２０，２１の配置間隔は０．５ｍｍとした。これら３つの環状磁石体を、図１に示すプーリ２及びハブ３に取り付けて、プーリ構造体を作製した。
【００７３】
（実施例２）
第１磁石１７の外径を６８ｍｍ、第２磁石１８の外径を６６ｍｍとした以外は、実施例１と同じ仕様とした。
【００７４】
（実施例３）
第１磁石１７、第２磁石１８、及び、両磁石と組み合わされる磁性体２５，２６の中心角を３０度とし、磁石１７，１８及び磁性体２５，２６の周方向配置数をそれぞれ６つとした以外は、実施例１と同じ仕様とした。
【００７５】
（比較例１）
実施例１において第１磁石１７及び第２磁石１８と周方向に並べて配置されるＳ２５Ｃの磁性体２５，２６を、隣接する第１磁石１７及び第２磁石１８とは磁極が反対となる別の磁石で置き換えた（即ち、環状磁石体が磁石のみで構成された図８の構成）。また、上記以外は実施例１と同じ仕様とした。
【００７６】
上述した実施例１〜３及び比較例１のプーリ構造体のそれぞれについて、プーリとハブの位相差とトルクとの関係を求めた。具体的には、ハブに装着された回転軸をトルクメータ（石戸電気製作所製：トルク測定機）の回転軸に挿入して、ハブをトルクメータと一体に回転可能とする一方で、プーリの表面を回転不能に機械的に固定した。この状態で、トルクメータを１．５ｒｐｍで反時計回り（正転）に回転させたときの、回転角とトルクの関係を求めた。その結果を図１５〜図１８に示す。
【００７７】
磁石と磁性体とを組み合わせた実施例１〜３（図１５〜図１７）では、プーリとハブの位相差（回転角）とトルクが広い位相差範囲において、ほぼリニアな関係となっている。言い換えれば、捩りバネ定数が位相差によってそれほど変化しない。そのため、位相差が小さいときのトルクが小さく抑えられるため、共振が起こりにくい。一方、磁石のみを使用した比較例１（図１８）では、位相差が小さいときのトルク変化率が非常に大きくなっていることがわかり、少しの位相差でも大きなトルクが作用して共振が生じやすくなる。
【符号の説明】
【００７８】
１，１Ａ，１Ｂ プーリ構造体
２，２Ａ，２Ｂ プーリ
３，３Ａ，３Ｂ ハブ
１７，１７Ｂ 第１磁石
１８，１８Ｂ 第２磁石
２２，２２Ａ，２２Ｂ 支持部材
２３，２３Ｂ 支持部材
２５，２５Ｂ 磁性体
２６，２６Ｂ 磁性体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転体と、
前記第１回転体に対して相対回転可能な第２回転体と、
前記第１回転体に設けられた第１磁石と、
前記第２回転体に前記第１磁石と対向可能に設けられた第２磁石と、
を有し、
前記第１磁石と前記第２磁石の少なくとも一方にあっては、周方向に沿って並ぶように、磁性体が配置されていることを特徴とするプーリ構造体。
【請求項２】
前記第１磁石と前記第２磁石の少なくとも一方が、周方向に関して前記磁性体に挟まれていることを特徴とする請求項１に記載のプーリ構造体。
【請求項３】
前記第１回転体に複数の前記第１磁石が設けられ、前記複数の第１磁石と前記磁性体とが周方向に関して交互に配置されるとともに、
前記第２回転体にも複数の前記第２磁石が設けられ、前記複数の第２磁石と前記磁性体とが周方向に介して交互に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のプーリ構造体。
【請求項４】
前記複数の第１磁石の、前記第２磁石との対向面における磁極が全て等しく、
前記複数の第２磁石の、前記第１磁石との対向面における磁極が全て等しく、且つ、前記第１磁石の磁極と異なる磁極であることを特徴とする請求項３に記載のプーリ構造体。
【請求項５】
前記第１回転体と前記第２回転体は非磁性材料からなり、
前記第１磁石と前記第２磁石の少なくとも一方は、対応する前記回転体に、磁性材料からなる支持部材を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のプーリ構造体。
【請求項１】
第１回転体と、
前記第１回転体に対して相対回転可能な第２回転体と、
前記第１回転体に設けられた第１磁石と、
前記第２回転体に前記第１磁石と対向可能に設けられた第２磁石と、
を有し、
前記第１磁石と前記第２磁石の少なくとも一方にあっては、周方向に沿って並ぶように、磁性体が配置されていることを特徴とするプーリ構造体。
【請求項２】
前記第１磁石と前記第２磁石の少なくとも一方が、周方向に関して前記磁性体に挟まれていることを特徴とする請求項１に記載のプーリ構造体。
【請求項３】
前記第１回転体に複数の前記第１磁石が設けられ、前記複数の第１磁石と前記磁性体とが周方向に関して交互に配置されるとともに、
前記第２回転体にも複数の前記第２磁石が設けられ、前記複数の第２磁石と前記磁性体とが周方向に介して交互に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のプーリ構造体。
【請求項４】
前記複数の第１磁石の、前記第２磁石との対向面における磁極が全て等しく、
前記複数の第２磁石の、前記第１磁石との対向面における磁極が全て等しく、且つ、前記第１磁石の磁極と異なる磁極であることを特徴とする請求項３に記載のプーリ構造体。
【請求項５】
前記第１回転体と前記第２回転体は非磁性材料からなり、
前記第１磁石と前記第２磁石の少なくとも一方は、対応する前記回転体に、磁性材料からなる支持部材を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のプーリ構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１０−１７４９０８（Ｐ２０１０−１７４９０８Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４９２２（Ｐ２００９−１４９２２）
【出願日】平成２１年１月２７日（２００９．１．２７）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２７日（２００９．１．２７）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
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