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２に設けられた複数の第１磁石１７は、周方向に隣り合う２つの第１磁石１７の同極の磁極面が同極間磁性体２５を挟んで対向する状態と異極の磁極面が異極間磁性体２６を挟んで対向する状態とが、周方向に交互に現れるように構成されている。また、ハブ３に設けられた複数の第２磁石１８は、第１磁石１７又は磁性体２５，２６と対向する磁極面において周方向に交互に異なる磁極が現れるように構成されている。
【解決手段】プーリ２に設けられた複数の第１磁石１７は、周方向に隣り合う２つの第１磁石１７の同極の磁極面が同極間磁性体２５を挟んで対向する状態と異極の磁極面が異極間磁性体２６を挟んで対向する状態とが、周方向に交互に現れるように構成されている。また、ハブ３に設けられた複数の第２磁石１８は、第１磁石１７又は磁性体２５，２６と対向する磁極面において周方向に交互に異なる磁極が現れるように構成されている。
【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と、ダンパ本体内側に設けられたダンパマスとを有する。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複数の第１磁石と、前記第２回転体に前記複数の第１磁石と対向可能に設けられた複数の第２磁石を有し、
前記複数の第１磁石は、回転体の周方向に磁性体を挟んで配置されるとともに、周方向に隣り合う２つの第１磁石の磁極面が前記磁性体を介して対向し、さらに、前記複数の第１磁石は、周方向に隣り合う２つの前記第１磁石の同極の磁極面が前記磁性体を挟んで対向する状態と異極の磁極面が前記磁性体を挟んで対向する状態とが、周方向に交互に現れるように構成されており、
前記複数の第２磁石は、回転体の周方向に配置されるとともに、それらの磁極面が前記第１磁石又は前記磁性体と対向し、さらに、前記複数の第２磁石は、それらの磁極面において周方向に交互に異なる磁極が現れるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、第１回転体に設けられた複数の第１磁石は周方向に配置されており、それらの磁極面は磁性体を挟んで周方向に対向している。また、複数の第１磁石は、周方向に隣り合う２つの第１磁石の同極の磁極面同士が磁性体を挟んで対向する状態と、異極の磁極面同士が磁性体を挟んで対向する状態とが、周方向に交互に現れるように構成されている。そして、異極の磁極面に挟まれた磁性体（以下、異極間磁性体と称する）では周方向に磁束が通過するのに対して、同極の磁極面に挟まれた磁性体（以下、同極間磁性体と称する）においては、両側２つの第１磁石からの磁束が外部へ流出する（あるいは、外部から流入した磁束が２つの第１磁石へ流れる）ことになる。そのため、この同極間磁性体と、第１磁石や磁性体と対向する磁極面を有する第２磁石との間に、磁束の流れが生じる。従って、第１回転体と第２回転体との間に回転速度差（位相差）が生じて、第１磁石（磁性体）と第２磁石の位相がずれたときには、前記同極間磁性体と第２磁石との間に磁力によって、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なトルクが作用することから、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】
また、本発明では、第１磁石の磁化方向（磁極面の向く方向）は周方向である一方で、第２磁石の磁化方向は第１磁石と対向する方向であって、周方向とは異なるため、第１磁石と第２磁石の間では直接磁束の流れは生じず、磁力が作用しない。そして、この第１磁石や第１磁石と同じく周方向に磁束が流れる異極間磁性体が、第２磁石との間で磁力が作用する前記同極間磁性体の間に介在した構造となっている。従って、第１回転体と第２回転体との間の位相差が小さく、同極間磁性体と第２磁石の位相が少しずれた程度では、同極間磁性体と第２磁石とはまだ大きく離れた状態であることから、両者の間に作用する磁力は小さい。従って、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。
【００１３】
さらに、異極間磁性体はその内部において磁束が周方向に流れることから、この異極間磁性体と両側の２つの第１磁石とからなる磁石構造体は、周方向に磁化された１つの大きな磁石と同等とみなすことができる。つまり、１つの大きな磁石を使用した場合に対して、この大きな磁石の一部を磁性体で置換して磁性体よりも高価な磁石部分の量を減らしつつ、同等の回転変動減衰性能を発揮することができる。
【００１４】
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２磁石は、その周方向両端面がそれぞれ回転体の半径方向と平行な、扇形形状に形成され、前記第１磁石は、ほぼ直方体形状に形成され、異極の磁極面が対向する２つの前記第１磁石と、これら２つの第１磁石の異極の磁極面の間に介在する前記磁性体とで構成される、磁石構造体が、前記第２磁石と同心状の扇形形状であることを特徴とするものである。
【００１５】
扇形の第２磁石の周方向両端面が回転体の半径方向と平行ということは、第２磁石の扇形の中心は、回転体の中心と一致するということを意味する。その上で、周方向に配置される第１磁石や磁性体を、第２磁石と同様に、回転体と中心位置が一致する扇形にすることは、磁石配置をコンパクトにしつつ、磁気エネルギーを効果的に用いることができるという観点から、当然ながら望ましい。しかし、磁石製造の容易さやコスト等の観点からは、磁石形状は扇形形状よりも直方体形状の方が好ましい。そこで、本発明では、第１磁石をほぼ直方体形状にした上で、異極の磁極面が対向する２つの第１磁石と、これら２つの第１磁石の異極の磁極面の間に介在する異極間磁性体とで構成される、磁石構造体が、これに対応する第２磁石と中心位置が等しい同心状の扇形形状となっている。
【００１６】
第３の発明のプーリ構造体は、前記第１又は第２の発明において、前記複数の第２磁石の、前記第１磁石とは反対側の磁極面に、磁性体からなるヨークが設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
この構成によれば、第２磁石の、第１磁石や磁性体とは反対側の磁極面からの磁束の漏洩を極力抑えることができる。
【００１８】
第４の発明のプーリ構造体は、前記第１〜第３の何れかの発明において、回転体の周方向に配置された、前記複数の第１磁石と前記複数の第２磁石が、それぞれ、環状の磁石体を構成していることを特徴とするものである。
【００１９】
この構成によれば、複数の磁石及び複数の磁性体が、全周にわたって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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】（ａ）は第１環状磁石体を回転軸方向から見た図、（ｂ）は第２環状磁石体を回転軸方向から見た図である。
【図５】第１環状磁石体の一部を半径方向外側から見た図である。
【図６】図４（ｂ）の２つの第１磁石と異極間磁性体を１つの大きな扇形磁石で置換した、環状磁石体を示す図である。
【図７】プーリとハブの間に回転速度差がないときの、第１環状磁石体と第２環状磁石体の位置関係を示す図である。
【図８】プーリとハブの間に小さな回転速度差があるときの、第１環状磁石体と第２環状磁石体の位置関係を示す図である。
【図９】プーリとハブの間に大きな回転速度差があるときの、第１環状磁石体と第２環状磁石体の位置関係を示す図である。
【図１０】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１１】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１２】図１１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１３】実施例１，２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１４】実施例３，４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１５】比較例のプーリ構造体の、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】
【００２１】
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。
【００２２】
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）。
【００２３】
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。
【００２４】
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を備えている。尚、本実施形態においては、プーリ２が本発明における第１回転体に相当し、ハブ３が本発明における第２回転体に相当する。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、オーステナイト系ステンレス鋼、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。
【００２７】
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１つの第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。尚、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環状磁石体２０が、回転軸方向に関して、２つの第２環状磁石体２１に挟まれている。
【００２８】
図３は、図２に示される環状磁石体２０，２１の斜視図、図４（ａ），（ｂ）は、環状磁石体２０，２１をプーリ２の回転軸Ｃ方向から見た図である。図２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。図３、図４（ａ）に示すように、この第１環状磁石体２０は、複数の第１磁石１７と複数の磁性体２５，２６で構成されている。一例として、図３、図４（ａ）には、１２個の第１磁石１７と１２個の磁性体２５（２６）からなる第１環状磁石体２０が示されている。
【００２９】
複数の第１磁石１７は、磁性体２５（２６）を挟んでプーリ２の周方向に配置されている。また、図４（ａ）に示すように、各第１磁石１７はほぼ直方体形状に形成され、この図４（ａ）に矢印で示されるように、第１磁石１７の磁化の方向は、回転軸方向から見たときの矩形の短手方向であって、プーリ２の周方向とほぼ平行である。つまり、第１磁石１７の磁性体２５（２６）に接する周方向両端面がそれぞれ磁極面となる。さらに、複数の第１磁石１７は、周方向に隣り合う２つの第１磁石１７の同極の磁極面が磁性体２５を挟んで対向する状態と異極の磁極面が磁性体２６を挟んで対向する状態とが、周方向に交互に並ぶように構成されている。上記構成を、１つの第１磁石１７に着目して別の表現で言い換えると、１つの第１磁石１７の一方の磁極面は、磁性体２５を介して別の第１磁石１７の同極の磁極面と対向し、他方の磁極面は、磁性体２６を介してまた別の第１磁石１７の異極の磁極面と対向している。
【００３０】
複数の磁性体２５，２６は、それぞれ磁性材料（好ましくは軟磁性材料）で形成されている。上述したように、複数の磁性体２５，２６は、共に複数の第１磁石１７に挟まれた状態で配置されるが、隣り合う２つの第１磁石１７の同極の磁極面に挟まれる磁性体２５（同極間磁性体）と、２つの第１磁石１７の異極の磁極面に挟まれる磁性体２６（異極間磁性体）に分けられる。同極間磁性体２５と異極間磁性体２６は共に扇形形状に形成されているが、中心位置の異なる扇形形状となっている（同心の扇形でない）。この理由については、先に少し述べた、第１磁石１７をほぼ直方体形状としている理由とあわせて、後ほど触れることにする。
【００３１】
図２に示すように、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。図３、図４（ｂ）に示すように、この第２環状磁石体２１は、周方向に並べて配置された複数（図では６つ）の第２磁石１８からなる。これら複数の第２磁石１８はそれぞれ扇形に形成されており、さらに、その扇形の中心は、プーリ２の回転中心と一致している。別の表現をすれば、扇形の第２磁石１８の周方向両端面は、プーリ２の半径方向と平行である。また、第２磁石１８の磁化の方向は、前記第１磁石１７とは違ってプーリ２の回転軸方向となっており、第２磁石１８の回転軸Ｃの方向における両面がそれぞれ磁極面となる。従って、図３からもわかるように、第２磁石１８の一方の磁極面は、第１環状磁石体２０を構成する第１磁石１７あるいは磁性体２５，２６と対向する。
【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。また、磁性体２５，２６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。
【００３３】
図５は、第１環状磁石体２０の一部を半径方向外側から見た図であり、第１環状磁石体２０における磁束の流れを示している。尚、図５では、第１磁石１７と磁性体２５（２６）の区別が明確になるように、磁性体２５（２６）にハッチングを施してある。図５に示されるように、異極間磁性体２６においては、一方の第１磁石１７から他方の第１磁石１７へ磁束が周方向に流れる。一方、同極間磁性体２５は、第１環状磁石体２０と外部との間で磁束を流出入させる作用を奏する。即ち、同極間磁性体２５の両側の磁極がＮ極である場合には、両側２つの第１磁石１７からの磁束が外部へ流れ出し、両側の磁極がＳ極である場合には、外部からの磁束が流入して２つの第１磁石１７へ流れる。
【００３４】
第１磁石１７の磁化の向きは周方向である一方で、第２磁石１８の磁化の向きは回転軸Ｃの方向であって周方向とは異なることから、第１磁石１７と第２磁石１８の間では直接磁束の流れは生じず、磁力が作用しない。しかしながら、同極間磁性体２５において外部との間の磁束の流出入が生じるため、第２磁石１８との間で磁束の干渉が生じ、これによって、同極間磁性体２５と第２磁石１８の間に磁力が発生することになる。
【００３５】
また、先に述べたように、異極間磁性体２６は、一方の第１磁石１７から他方の第１磁石１７へ磁束が周方向に流れるものであるが、この異極間磁性体２６とその両側の２つの第１磁石１７とからなる構成（図４（ａ）の角度βで示される部分）を、１つの大きな磁石とみなすことができる。即ち、図４（ａ）の第１環状磁石体２０と、異極間磁性体２６とその両側の２つの第１磁石１７を１つの大きな磁石３７で置き換えた、図６の環状磁石体５１とでは、置き換えた部分での磁束の流れは共に周方向であり違いはない。別の言い方をすれば、図６の構成に対して、本実施形態では、図６の磁石３７の一部を異極間磁性体２６で置換することで高価な磁石部分の量を減らすことができ、さらに、図６の構成と同等の性能を発揮することができる。
【００３６】
ところで、周方向に配置される第１磁石１７や磁性体２５（２６）を、第２磁石１８と同様に、プーリ２と中心位置が一致した扇形にすることは、磁石配置をコンパクトにしつつ、磁気エネルギーを効果的に用いることができるという観点から、当然ながら望ましい。しかし、扇形の磁石を製造する場合には弦方向に着磁する必要があり、表面磁束密度が不均一になりやすいなどの問題がある。また、磁石のエネルギーを効果的に使用できず、コストアップにつながるという問題もある。そこで、磁石製造の容易さやコスト等を考慮して、本実施形態では第１磁石１７をほぼ直方体形状としている。
【００３７】
その上で、本実施形態では、２つの直方体形状の第１磁石１７と、これら２つの第１磁石の間に介在する異極間磁性体２６とで構成される、磁石構造体（図４（ａ）の角度βで示される部分）が、これに対応する第２磁石１８と中心位置が同じ扇形形状となっている。尚、上記構成の結果、２つの第１磁石１７の異極に挟まれる異極間磁性体２６の形状は、同極間磁性体２５とは中心が異なる扇形となり、その両端面はプーリ２の半径方向と平行ではなくなっている。
【００３８】
また、本実施形態では、図２に示すように、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２１，２０，２１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。
【００３９】
支持部材２２，２３は、支持対象である２つの第２環状磁石体２１（第２磁石１８）の、第１環状磁石体２０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。これらの磁性材料からなる支持部材２２，２３はヨークの役割を果たし、第２磁石１８の、第１環状磁石体２０との対向面と反対側の面からの磁束の漏洩が抑制される。
【００４０】
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を支持する支持部材２３は、第２環状磁石体２１の外周面をも覆っている。その上で、プーリ２の内周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と摺動部材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。
【００４１】
次に、本実施形態のプーリ構造体１の作用について図７〜図９を参照して説明する。まず、図７は、プーリ２とハブ３の間に回転速度差がないときの、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１の位置関係を示す図である。尚、図７〜図９では、環状磁石体２１，２０，２１にそれぞれ含まれる、周方向に並ぶ磁石及び磁性体を、環状磁石体の半径方向外側から見た図で示している。
【００４２】
図７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の同極間磁性体２５と、ハブ３に固定された第２環状磁石体２１の第２磁石１８との間に引き合う方向の磁力が作用し、同極間磁性体２５とこれと引き合う第２磁石１８が、回転軸方向（図７の左右方向）に関して対向している。
【００４３】
このように、プーリ２とハブ３に回転速度差がなく、両者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。図８は、回転速度差が小さいときの、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１の位置関係を示す図である。また、図９は、回転速度差が大きいときの、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１の位置関係を示す図である。プーリ２とハブ３の間に回転速度差が生じると、その回転速度差に応じて、図８、図９に示すように、第１環状磁石体２０の同極間磁性体２５と、第２環状磁石体２１の第２磁石１８の周方向位置（位相）がずれる。
【００４４】
図８に示すように、回転速度差（位相差）が小さい場合には、図８に矢印ａで示すように、同極間磁性体２５は、これとの間で反発する磁力が作用する第２磁石１８に少し近づくものの、それでもまだ大きく離れていることから、両者間に作用する反発力は弱い。従って、第１環状磁石体２０が固定されたプーリ２と、第２環状磁石体２１が固定されたハブ３との間に、両者の回転速度差を小さくするようにトルクが発生しても、そのトルクは比較的弱いものとなる。つまり、回転変動が小さく、プーリ２とハブ３の回転速度差が小さい場合には、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いことから、プーリ２とハブ３の間で共振が発生するのを防止できる。
【００４５】
一方、図９に示すように、回転速度差が大きい場合には、図９に矢印ｂで示すように、同極間磁性体２５と、これに反発する第２磁石１８との距離が小さくなり、反発力が大きくなるため、プーリ２とハブ３の間に大きなトルクが発生する。従って、回転変動が大きく、プーリ２とハブ３の回転速度差が大きい場合には、その回転速度差を解消するように両者に大きなトルクが作用して、大きな回転変動を速やかに減衰させることができる。
【００４６】
本実施形態のプーリ構造体１によれば、プーリ２とハブ３との間に回転速度差が生じたときに、プーリ２に設けられ、第１磁石１７の同極の磁極面に挟まれて外部との間で磁束の流出入が生じる、同極間磁性体２５と、ハブ３に設けられた第２磁石１８との間に、回転位相差を小さくするような磁力が生じる。この磁力は、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、プーリ２とハブ３の間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。
【００４７】
第１磁石１７の磁化の向きは周方向である一方で、第２磁石１８の磁化の向きは周方向とは異なる方向（回転軸Ｃの方向：第１磁石１７と対向する方向）であり、第１磁石１７と第２磁石１８の間では直接磁束の流れは生じず、磁力が作用しない。その上で、この第１磁石１７や第１磁石１７と同じく周方向に磁束が流れる異極間磁性体２６が、第２磁石１８との間で磁力が作用する同極間磁性体２５の間に介在した構造となっている。それ故、プーリ２とハブ３との間の回転速度差が小さく、同極間磁性体２５と第２磁石１８の位相が少しずれた程度では、同極間磁性体２５とこれに反発する第２磁石１８とはまだ大きく離れた状態であり、両者の間に作用する磁力は小さい。従って、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。
【００４８】
また、異極間磁性体２６はその内部において磁束が周方向に流れることから、この異極間磁性体２６と両側の２つの第１磁石１７とからなる磁石構造体は、周方向に磁化された１つの大きな磁石と同等とみなすことができる。つまり、１つの大きな磁石を使用した場合に対して、この大きな磁石の一部を磁性体２６で置換することで高価な磁石部分の量を減らしつつ、同等の回転変動減衰性能を発揮することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、第２磁石１８（第２環状磁石体２１）の、第１磁石１７及び磁性体からなる第１環状磁石体２０と反対側の面に、磁性材料からなる支持部材２２，２３が設けられており、これら支持部材２２，２３がヨークの役割を果たす。従って、第２磁石１８の、第１磁石１７や磁性体とは反対側の磁極面からの磁束の漏洩を抑制し、磁力のエネルギーを、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１の間に効果的に作用させることができるため、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。
【００５０】
また、本実施形態では、複数（１２個）の第１磁石１７及び複数（１２個）の磁性体２５（２６）が周方向に配置されて、第１環状磁石体２０を構成するとともに、複数（６個）の第２磁石１８が周方向に配置されて、第２環状磁石体２１を構成している。これによれば、第１磁石１７、磁性体２５（２６）、及び、第２磁石１８が全周にわたって分散して配置されることから、プーリ２とハブ３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。
【００５１】
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。
【００５２】
１］第１磁石１７、磁性体２５，２６、及び、第２磁石１８のサイズ、形状、数、材質、配置等は、プーリ２やハブ３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。
【００５３】
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１０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。尚、図１０の形態では、第１環状磁石体２０の外側の面（第２環状磁石体２１との対向面と反対側の面）に設けられた、支持部材２２Ａを磁性体（ヨーク）とすると、同極間磁性体２５から出た磁束が支持部材２２Ａ内を流れてしまうため、支持部材２２Ａは非磁性体とすることが好ましい。また、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。
【００５４】
また、１つの環状磁石体２０，２１を構成する磁石１７，１８や磁性体２５，２６の数も適宜変更できる。また、第１磁石１７が、前記実施形態のような直方体形状ではなく、第２磁石１８と同じく扇形形状に形成されてもよい。さらには、第１磁石１７及び磁性体２５，２６、あるいは、第２磁石１８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、周方向一部分にのみ磁石１７，１８や磁性体２５，２６が配置された構成であってもよい。
【００５５】
また、前記実施形態では、プーリ２側に第１磁石１７と磁性体２５，２６が設けられ、ハブ３側に第２磁石１８が設けられていたが、逆であってもよい。即ち、プーリ２側に周方向に並ぶ複数の第２磁石１８が設けられ、ハブ３側に磁性体２５，２６を挟んで周方向に並ぶ複数の第１磁石１７が設けられてもよい。尚、この形態では、第１磁石１７及び磁性体２５，２６が設けられるハブ３が、本発明の第１回転体に相当し、第２磁石１８が設けられるプーリ２が、本発明の第２回転体に相当する。
【００５６】
２］前記実施形態では、第１磁石１７及び磁性体２５，２６からなる第１環状磁石体２０と第２磁石１８からなる第２環状磁石体２１が回転軸方向に対向しているが、第１磁石及び磁性体と、第２磁石とが、プーリ２の径方向に対向してもよい。例えば、図１１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、非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。
【００５７】
図１２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複数の第１磁石１７Ｂと複数の磁性体２５Ｂ，２６Ｂで構成されている。また、複数の第１磁石１７Ｂはそれぞれ周方向に磁化され、さらに、２つの隣り合う第１磁石１７Ｂの間で同極の磁極面が同極間磁性体２５Ｂを挟んで対向する状態と、異極の磁極面が異極間磁性体２６Ｂを挟んで対向する状態とが、周方向に交互に現れるように配置されている。
【００５８】
また、内側に位置する第２環状磁石体２１Ｂは、周方向に配置された複数の第２磁石１８Ｂで構成されている。複数の第２磁石１８Ｂはそれぞれ半径方向に磁化されており、周方向に隣り合う２つの第２磁石１８Ｂの間で、外周面（第１磁石１７Ｂとの対向面）の磁極が逆になっている。
【００５９】
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の同極間磁性体２５Ｂ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、その回転速度差（位相差）が小さいときには、同極間磁性体２５Ｂとこれと反発する第２磁石との距離が離れているため、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。
【００６０】
５］前記実施形態では、複数の第２磁石１８からなる第２環状磁石体２１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別途設けられてもよい。また、プーリ２やハブ３の一部又は全部を磁性材料で形成し、この磁性部分に第１磁石１７や第２磁石１８が取り付けられてヨークの役割を果たすように構成されてもよい。
【００６１】
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】
【００６２】
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。
【００６３】
（実施例１）
第１磁石１７としては、５．６ｍｍ×１５．４ｍｍ×６ｍｍの直方体形状（５．６ｍｍの方向に磁化）のネオジム系磁石を使用した。このネオジム系磁石をその磁化方向が周方向となるように１２個放射状に並べ、磁石間にはＳ２５Ｃの磁性体２５，２６を挿入して、第１環状磁石体２０を１つ作製した。尚、同極の磁極面が対向する状態と、異極の磁極面が対向する状態が、周方向に交互に現れるように第１磁石１７を配置した。以上によって得られた第１環状磁石体２０は、外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚さ６ｍｍであり、同極間磁性体２５の中心角（図４（ａ）のα）は１０度、異極間磁性体２６を挟む２つの第１磁石１７の両端面間角度（図４（ａ）のβ）は５０度である。
【００６４】
第２磁石１８としては、外径５８ｍｍ、内径２８ｍｍ、厚さ６ｍｍ、中心角６０度の扇形で、厚さ方向に磁化されたネオジム系磁石を使用した。そして、６つの第２磁石１８を磁極が逆になるように周方向に交互に配置し、第２環状磁石体２１を２つ作製した。
【００６５】
そして、１つの第１環状磁石体２０と２つの第２環状磁石体２１を０．５ｍｍ間隔で配置するとともに、外側２つの第２環状磁石体２１の第１環状磁石体２０と対向しない面にＳ２５Ｃ材をバックヨークとして張り合わせた。これら３つの環状磁石体２１，２０，２１を、図１に示すハブ３及びプーリ２に取り付けて、プーリ構造体を作製した。
【００６６】
尚、この実施例１で使用した磁石の総体積は、５．６×１５．４×６×１２（第１磁石）＋２×（１／４）×（５８×５８−２８×２８）×π×６（第２磁石）＝３０５２５（ｍｍ３）である。
【００６７】
（実施例２）
第１磁石を４．４ｍｍ×１５．７ｍｍ×６ｍｍ（４．４ｍｍの方向に磁化）とし、αを２０度、βを４０度とした以外は、実施例１と同じ仕様とした。この実施例２で使用した磁石の総体積は、４．４×１５．７×６×１２（第１磁石）＋２×（１／４）×（５８×５８−２８×２８）×π×６（第２磁石）＝２９２９０（ｍｍ３）である。
【００６８】
（実施例３）
第１磁石を６．５ｍｍ×１４．３ｍｍ×６ｍｍ（６．５ｍｍの方向に磁化）として周方向に１２個配置し、外径５８ｍｍ、内径２８ｍｍ、厚さ６ｍｍ、αが１０度、βが５０度の第１環状磁石体２０を２つ作製した。また、外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚さ６ｍｍ、中心角６０度の第２磁石１８を６つ使用して、第２環状磁石体２１を１つ作製した。そして、２つの第１環状磁石体２０が１つの第２環状磁石体２１を回転軸方向に挟むように配置した上で、３つの環状磁石体２０，２１，２０をプーリ２及びハブ３に取り付けた。但し、外側に位置する第１環状磁石体２０の外面にはバックヨークを取り付けなかった。この実施例３で使用した磁石の総体積は、６．５×１４．３×６×２４（第１磁石）＋（１／４）×（５６×５６−２４×２４）×π×６（第２磁石）＝２５４４９（ｍｍ３）である。
【００６９】
（実施例４）
第１磁石を３．８ｍｍ×１４．８ｍｍ×６ｍｍ（３．８ｍｍの方向に磁化）として周方向に１６個配置し、αが１５度、βが３０度、外径５８ｍｍ、内径２８ｍｍ、厚さ６ｍｍの第１環状磁石体２０を２つ作製した。また、外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚さ６ｍｍ、中心角４５度の第２磁石１８を８つ使用して、第２環状磁石体２１を１つ作製した。そして、実施例３と同様に３つの環状磁石体２０，２１，２０をプーリ２及びハブ３に取り付けた。尚、外側に位置する第１環状磁石体２０にはバックヨークを取り付けなかった。この実施例４で使用した磁石の総体積は、３．８×１４．８×６×３２（第１磁石）＋（１／４）×（５６×５６−２４×２４）×π×６（第２磁石）＝２２８６２（ｍｍ３）である。
【００７０】
（比較例）
外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚さ６ｍｍ、中心角５０度で、周方向に磁化された６つの扇形の磁石を、隣り合う磁石の間で対向する磁極面の磁極が同極となるように周方向に配置し、さらに、６つの磁石の間に磁性体（Ｓ２５Ｃ）を挿入し、１つの環状磁石体を作製した（図６の環状磁石体５１）。また、実施例１と同じ６つの第２磁石１８からなる第２環状磁石体２１を２つ作製した。そして、これら３つの環状磁石体をプーリ及びハブに取り付けて、プーリ構造体とした。この比較例で使用した磁石の総体積は、（１／４）×（５６×５６−２４×２４）×π×６×（３００／３６０）（図６の磁石）＋（１／４）×（５８×５８−２８×２８）×π×６×２（第２磁石）＝３４３６９（ｍｍ３）である。
【００７１】
図１３は、実施例１と実施例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、図１４は、実施例３と実施例４のプーリ構造体の回転角とトルクの関係を示すグラフ、図１５は、比較例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。また、表１に、実施例１〜４及び比較例のそれぞれについて、使用した磁石の総体積と最大トルクを示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】
図１３〜図１５及び表１から分かるように、２つの第１磁石間に異極間磁性体２６を挿入している実施例１〜４は、そうでない比較例と比べ、使用した磁石の量が少ない（実施例４では３０％以上少ない）。それにもかかわらず、実施例１〜４では、それぞれ、比較例と同等の最大トルクが得られている。
【符号の説明】
【００７４】
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
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と、ダンパ本体内側に設けられたダンパマスとを有する。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複数の第１磁石と、前記第２回転体に前記複数の第１磁石と対向可能に設けられた複数の第２磁石を有し、
前記複数の第１磁石は、回転体の周方向に磁性体を挟んで配置されるとともに、周方向に隣り合う２つの第１磁石の磁極面が前記磁性体を介して対向し、さらに、前記複数の第１磁石は、周方向に隣り合う２つの前記第１磁石の同極の磁極面が前記磁性体を挟んで対向する状態と異極の磁極面が前記磁性体を挟んで対向する状態とが、周方向に交互に現れるように構成されており、
前記複数の第２磁石は、回転体の周方向に配置されるとともに、それらの磁極面が前記第１磁石又は前記磁性体と対向し、さらに、前記複数の第２磁石は、それらの磁極面において周方向に交互に異なる磁極が現れるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、第１回転体に設けられた複数の第１磁石は周方向に配置されており、それらの磁極面は磁性体を挟んで周方向に対向している。また、複数の第１磁石は、周方向に隣り合う２つの第１磁石の同極の磁極面同士が磁性体を挟んで対向する状態と、異極の磁極面同士が磁性体を挟んで対向する状態とが、周方向に交互に現れるように構成されている。そして、異極の磁極面に挟まれた磁性体（以下、異極間磁性体と称する）では周方向に磁束が通過するのに対して、同極の磁極面に挟まれた磁性体（以下、同極間磁性体と称する）においては、両側２つの第１磁石からの磁束が外部へ流出する（あるいは、外部から流入した磁束が２つの第１磁石へ流れる）ことになる。そのため、この同極間磁性体と、第１磁石や磁性体と対向する磁極面を有する第２磁石との間に、磁束の流れが生じる。従って、第１回転体と第２回転体との間に回転速度差（位相差）が生じて、第１磁石（磁性体）と第２磁石の位相がずれたときには、前記同極間磁性体と第２磁石との間に磁力によって、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なトルクが作用することから、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】
また、本発明では、第１磁石の磁化方向（磁極面の向く方向）は周方向である一方で、第２磁石の磁化方向は第１磁石と対向する方向であって、周方向とは異なるため、第１磁石と第２磁石の間では直接磁束の流れは生じず、磁力が作用しない。そして、この第１磁石や第１磁石と同じく周方向に磁束が流れる異極間磁性体が、第２磁石との間で磁力が作用する前記同極間磁性体の間に介在した構造となっている。従って、第１回転体と第２回転体との間の位相差が小さく、同極間磁性体と第２磁石の位相が少しずれた程度では、同極間磁性体と第２磁石とはまだ大きく離れた状態であることから、両者の間に作用する磁力は小さい。従って、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。
【００１３】
さらに、異極間磁性体はその内部において磁束が周方向に流れることから、この異極間磁性体と両側の２つの第１磁石とからなる磁石構造体は、周方向に磁化された１つの大きな磁石と同等とみなすことができる。つまり、１つの大きな磁石を使用した場合に対して、この大きな磁石の一部を磁性体で置換して磁性体よりも高価な磁石部分の量を減らしつつ、同等の回転変動減衰性能を発揮することができる。
【００１４】
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２磁石は、その周方向両端面がそれぞれ回転体の半径方向と平行な、扇形形状に形成され、前記第１磁石は、ほぼ直方体形状に形成され、異極の磁極面が対向する２つの前記第１磁石と、これら２つの第１磁石の異極の磁極面の間に介在する前記磁性体とで構成される、磁石構造体が、前記第２磁石と同心状の扇形形状であることを特徴とするものである。
【００１５】
扇形の第２磁石の周方向両端面が回転体の半径方向と平行ということは、第２磁石の扇形の中心は、回転体の中心と一致するということを意味する。その上で、周方向に配置される第１磁石や磁性体を、第２磁石と同様に、回転体と中心位置が一致する扇形にすることは、磁石配置をコンパクトにしつつ、磁気エネルギーを効果的に用いることができるという観点から、当然ながら望ましい。しかし、磁石製造の容易さやコスト等の観点からは、磁石形状は扇形形状よりも直方体形状の方が好ましい。そこで、本発明では、第１磁石をほぼ直方体形状にした上で、異極の磁極面が対向する２つの第１磁石と、これら２つの第１磁石の異極の磁極面の間に介在する異極間磁性体とで構成される、磁石構造体が、これに対応する第２磁石と中心位置が等しい同心状の扇形形状となっている。
【００１６】
第３の発明のプーリ構造体は、前記第１又は第２の発明において、前記複数の第２磁石の、前記第１磁石とは反対側の磁極面に、磁性体からなるヨークが設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
この構成によれば、第２磁石の、第１磁石や磁性体とは反対側の磁極面からの磁束の漏洩を極力抑えることができる。
【００１８】
第４の発明のプーリ構造体は、前記第１〜第３の何れかの発明において、回転体の周方向に配置された、前記複数の第１磁石と前記複数の第２磁石が、それぞれ、環状の磁石体を構成していることを特徴とするものである。
【００１９】
この構成によれば、複数の磁石及び複数の磁性体が、全周にわたって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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】（ａ）は第１環状磁石体を回転軸方向から見た図、（ｂ）は第２環状磁石体を回転軸方向から見た図である。
【図５】第１環状磁石体の一部を半径方向外側から見た図である。
【図６】図４（ｂ）の２つの第１磁石と異極間磁性体を１つの大きな扇形磁石で置換した、環状磁石体を示す図である。
【図７】プーリとハブの間に回転速度差がないときの、第１環状磁石体と第２環状磁石体の位置関係を示す図である。
【図８】プーリとハブの間に小さな回転速度差があるときの、第１環状磁石体と第２環状磁石体の位置関係を示す図である。
【図９】プーリとハブの間に大きな回転速度差があるときの、第１環状磁石体と第２環状磁石体の位置関係を示す図である。
【図１０】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１１】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１２】図１１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１３】実施例１，２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１４】実施例３，４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１５】比較例のプーリ構造体の、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】
【００２１】
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。
【００２２】
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）。
【００２３】
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。
【００２４】
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を備えている。尚、本実施形態においては、プーリ２が本発明における第１回転体に相当し、ハブ３が本発明における第２回転体に相当する。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、オーステナイト系ステンレス鋼、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。
【００２７】
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１つの第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。尚、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環状磁石体２０が、回転軸方向に関して、２つの第２環状磁石体２１に挟まれている。
【００２８】
図３は、図２に示される環状磁石体２０，２１の斜視図、図４（ａ），（ｂ）は、環状磁石体２０，２１をプーリ２の回転軸Ｃ方向から見た図である。図２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。図３、図４（ａ）に示すように、この第１環状磁石体２０は、複数の第１磁石１７と複数の磁性体２５，２６で構成されている。一例として、図３、図４（ａ）には、１２個の第１磁石１７と１２個の磁性体２５（２６）からなる第１環状磁石体２０が示されている。
【００２９】
複数の第１磁石１７は、磁性体２５（２６）を挟んでプーリ２の周方向に配置されている。また、図４（ａ）に示すように、各第１磁石１７はほぼ直方体形状に形成され、この図４（ａ）に矢印で示されるように、第１磁石１７の磁化の方向は、回転軸方向から見たときの矩形の短手方向であって、プーリ２の周方向とほぼ平行である。つまり、第１磁石１７の磁性体２５（２６）に接する周方向両端面がそれぞれ磁極面となる。さらに、複数の第１磁石１７は、周方向に隣り合う２つの第１磁石１７の同極の磁極面が磁性体２５を挟んで対向する状態と異極の磁極面が磁性体２６を挟んで対向する状態とが、周方向に交互に並ぶように構成されている。上記構成を、１つの第１磁石１７に着目して別の表現で言い換えると、１つの第１磁石１７の一方の磁極面は、磁性体２５を介して別の第１磁石１７の同極の磁極面と対向し、他方の磁極面は、磁性体２６を介してまた別の第１磁石１７の異極の磁極面と対向している。
【００３０】
複数の磁性体２５，２６は、それぞれ磁性材料（好ましくは軟磁性材料）で形成されている。上述したように、複数の磁性体２５，２６は、共に複数の第１磁石１７に挟まれた状態で配置されるが、隣り合う２つの第１磁石１７の同極の磁極面に挟まれる磁性体２５（同極間磁性体）と、２つの第１磁石１７の異極の磁極面に挟まれる磁性体２６（異極間磁性体）に分けられる。同極間磁性体２５と異極間磁性体２６は共に扇形形状に形成されているが、中心位置の異なる扇形形状となっている（同心の扇形でない）。この理由については、先に少し述べた、第１磁石１７をほぼ直方体形状としている理由とあわせて、後ほど触れることにする。
【００３１】
図２に示すように、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。図３、図４（ｂ）に示すように、この第２環状磁石体２１は、周方向に並べて配置された複数（図では６つ）の第２磁石１８からなる。これら複数の第２磁石１８はそれぞれ扇形に形成されており、さらに、その扇形の中心は、プーリ２の回転中心と一致している。別の表現をすれば、扇形の第２磁石１８の周方向両端面は、プーリ２の半径方向と平行である。また、第２磁石１８の磁化の方向は、前記第１磁石１７とは違ってプーリ２の回転軸方向となっており、第２磁石１８の回転軸Ｃの方向における両面がそれぞれ磁極面となる。従って、図３からもわかるように、第２磁石１８の一方の磁極面は、第１環状磁石体２０を構成する第１磁石１７あるいは磁性体２５，２６と対向する。
【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。また、磁性体２５，２６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。
【００３３】
図５は、第１環状磁石体２０の一部を半径方向外側から見た図であり、第１環状磁石体２０における磁束の流れを示している。尚、図５では、第１磁石１７と磁性体２５（２６）の区別が明確になるように、磁性体２５（２６）にハッチングを施してある。図５に示されるように、異極間磁性体２６においては、一方の第１磁石１７から他方の第１磁石１７へ磁束が周方向に流れる。一方、同極間磁性体２５は、第１環状磁石体２０と外部との間で磁束を流出入させる作用を奏する。即ち、同極間磁性体２５の両側の磁極がＮ極である場合には、両側２つの第１磁石１７からの磁束が外部へ流れ出し、両側の磁極がＳ極である場合には、外部からの磁束が流入して２つの第１磁石１７へ流れる。
【００３４】
第１磁石１７の磁化の向きは周方向である一方で、第２磁石１８の磁化の向きは回転軸Ｃの方向であって周方向とは異なることから、第１磁石１７と第２磁石１８の間では直接磁束の流れは生じず、磁力が作用しない。しかしながら、同極間磁性体２５において外部との間の磁束の流出入が生じるため、第２磁石１８との間で磁束の干渉が生じ、これによって、同極間磁性体２５と第２磁石１８の間に磁力が発生することになる。
【００３５】
また、先に述べたように、異極間磁性体２６は、一方の第１磁石１７から他方の第１磁石１７へ磁束が周方向に流れるものであるが、この異極間磁性体２６とその両側の２つの第１磁石１７とからなる構成（図４（ａ）の角度βで示される部分）を、１つの大きな磁石とみなすことができる。即ち、図４（ａ）の第１環状磁石体２０と、異極間磁性体２６とその両側の２つの第１磁石１７を１つの大きな磁石３７で置き換えた、図６の環状磁石体５１とでは、置き換えた部分での磁束の流れは共に周方向であり違いはない。別の言い方をすれば、図６の構成に対して、本実施形態では、図６の磁石３７の一部を異極間磁性体２６で置換することで高価な磁石部分の量を減らすことができ、さらに、図６の構成と同等の性能を発揮することができる。
【００３６】
ところで、周方向に配置される第１磁石１７や磁性体２５（２６）を、第２磁石１８と同様に、プーリ２と中心位置が一致した扇形にすることは、磁石配置をコンパクトにしつつ、磁気エネルギーを効果的に用いることができるという観点から、当然ながら望ましい。しかし、扇形の磁石を製造する場合には弦方向に着磁する必要があり、表面磁束密度が不均一になりやすいなどの問題がある。また、磁石のエネルギーを効果的に使用できず、コストアップにつながるという問題もある。そこで、磁石製造の容易さやコスト等を考慮して、本実施形態では第１磁石１７をほぼ直方体形状としている。
【００３７】
その上で、本実施形態では、２つの直方体形状の第１磁石１７と、これら２つの第１磁石の間に介在する異極間磁性体２６とで構成される、磁石構造体（図４（ａ）の角度βで示される部分）が、これに対応する第２磁石１８と中心位置が同じ扇形形状となっている。尚、上記構成の結果、２つの第１磁石１７の異極に挟まれる異極間磁性体２６の形状は、同極間磁性体２５とは中心が異なる扇形となり、その両端面はプーリ２の半径方向と平行ではなくなっている。
【００３８】
また、本実施形態では、図２に示すように、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２１，２０，２１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。
【００３９】
支持部材２２，２３は、支持対象である２つの第２環状磁石体２１（第２磁石１８）の、第１環状磁石体２０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。これらの磁性材料からなる支持部材２２，２３はヨークの役割を果たし、第２磁石１８の、第１環状磁石体２０との対向面と反対側の面からの磁束の漏洩が抑制される。
【００４０】
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を支持する支持部材２３は、第２環状磁石体２１の外周面をも覆っている。その上で、プーリ２の内周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と摺動部材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。
【００４１】
次に、本実施形態のプーリ構造体１の作用について図７〜図９を参照して説明する。まず、図７は、プーリ２とハブ３の間に回転速度差がないときの、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１の位置関係を示す図である。尚、図７〜図９では、環状磁石体２１，２０，２１にそれぞれ含まれる、周方向に並ぶ磁石及び磁性体を、環状磁石体の半径方向外側から見た図で示している。
【００４２】
図７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の同極間磁性体２５と、ハブ３に固定された第２環状磁石体２１の第２磁石１８との間に引き合う方向の磁力が作用し、同極間磁性体２５とこれと引き合う第２磁石１８が、回転軸方向（図７の左右方向）に関して対向している。
【００４３】
このように、プーリ２とハブ３に回転速度差がなく、両者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。図８は、回転速度差が小さいときの、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１の位置関係を示す図である。また、図９は、回転速度差が大きいときの、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１の位置関係を示す図である。プーリ２とハブ３の間に回転速度差が生じると、その回転速度差に応じて、図８、図９に示すように、第１環状磁石体２０の同極間磁性体２５と、第２環状磁石体２１の第２磁石１８の周方向位置（位相）がずれる。
【００４４】
図８に示すように、回転速度差（位相差）が小さい場合には、図８に矢印ａで示すように、同極間磁性体２５は、これとの間で反発する磁力が作用する第２磁石１８に少し近づくものの、それでもまだ大きく離れていることから、両者間に作用する反発力は弱い。従って、第１環状磁石体２０が固定されたプーリ２と、第２環状磁石体２１が固定されたハブ３との間に、両者の回転速度差を小さくするようにトルクが発生しても、そのトルクは比較的弱いものとなる。つまり、回転変動が小さく、プーリ２とハブ３の回転速度差が小さい場合には、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いことから、プーリ２とハブ３の間で共振が発生するのを防止できる。
【００４５】
一方、図９に示すように、回転速度差が大きい場合には、図９に矢印ｂで示すように、同極間磁性体２５と、これに反発する第２磁石１８との距離が小さくなり、反発力が大きくなるため、プーリ２とハブ３の間に大きなトルクが発生する。従って、回転変動が大きく、プーリ２とハブ３の回転速度差が大きい場合には、その回転速度差を解消するように両者に大きなトルクが作用して、大きな回転変動を速やかに減衰させることができる。
【００４６】
本実施形態のプーリ構造体１によれば、プーリ２とハブ３との間に回転速度差が生じたときに、プーリ２に設けられ、第１磁石１７の同極の磁極面に挟まれて外部との間で磁束の流出入が生じる、同極間磁性体２５と、ハブ３に設けられた第２磁石１８との間に、回転位相差を小さくするような磁力が生じる。この磁力は、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、プーリ２とハブ３の間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。
【００４７】
第１磁石１７の磁化の向きは周方向である一方で、第２磁石１８の磁化の向きは周方向とは異なる方向（回転軸Ｃの方向：第１磁石１７と対向する方向）であり、第１磁石１７と第２磁石１８の間では直接磁束の流れは生じず、磁力が作用しない。その上で、この第１磁石１７や第１磁石１７と同じく周方向に磁束が流れる異極間磁性体２６が、第２磁石１８との間で磁力が作用する同極間磁性体２５の間に介在した構造となっている。それ故、プーリ２とハブ３との間の回転速度差が小さく、同極間磁性体２５と第２磁石１８の位相が少しずれた程度では、同極間磁性体２５とこれに反発する第２磁石１８とはまだ大きく離れた状態であり、両者の間に作用する磁力は小さい。従って、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。
【００４８】
また、異極間磁性体２６はその内部において磁束が周方向に流れることから、この異極間磁性体２６と両側の２つの第１磁石１７とからなる磁石構造体は、周方向に磁化された１つの大きな磁石と同等とみなすことができる。つまり、１つの大きな磁石を使用した場合に対して、この大きな磁石の一部を磁性体２６で置換することで高価な磁石部分の量を減らしつつ、同等の回転変動減衰性能を発揮することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、第２磁石１８（第２環状磁石体２１）の、第１磁石１７及び磁性体からなる第１環状磁石体２０と反対側の面に、磁性材料からなる支持部材２２，２３が設けられており、これら支持部材２２，２３がヨークの役割を果たす。従って、第２磁石１８の、第１磁石１７や磁性体とは反対側の磁極面からの磁束の漏洩を抑制し、磁力のエネルギーを、第１環状磁石体２０と第２環状磁石体２１の間に効果的に作用させることができるため、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。
【００５０】
また、本実施形態では、複数（１２個）の第１磁石１７及び複数（１２個）の磁性体２５（２６）が周方向に配置されて、第１環状磁石体２０を構成するとともに、複数（６個）の第２磁石１８が周方向に配置されて、第２環状磁石体２１を構成している。これによれば、第１磁石１７、磁性体２５（２６）、及び、第２磁石１８が全周にわたって分散して配置されることから、プーリ２とハブ３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。
【００５１】
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。
【００５２】
１］第１磁石１７、磁性体２５，２６、及び、第２磁石１８のサイズ、形状、数、材質、配置等は、プーリ２やハブ３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。
【００５３】
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１０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。尚、図１０の形態では、第１環状磁石体２０の外側の面（第２環状磁石体２１との対向面と反対側の面）に設けられた、支持部材２２Ａを磁性体（ヨーク）とすると、同極間磁性体２５から出た磁束が支持部材２２Ａ内を流れてしまうため、支持部材２２Ａは非磁性体とすることが好ましい。また、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。
【００５４】
また、１つの環状磁石体２０，２１を構成する磁石１７，１８や磁性体２５，２６の数も適宜変更できる。また、第１磁石１７が、前記実施形態のような直方体形状ではなく、第２磁石１８と同じく扇形形状に形成されてもよい。さらには、第１磁石１７及び磁性体２５，２６、あるいは、第２磁石１８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、周方向一部分にのみ磁石１７，１８や磁性体２５，２６が配置された構成であってもよい。
【００５５】
また、前記実施形態では、プーリ２側に第１磁石１７と磁性体２５，２６が設けられ、ハブ３側に第２磁石１８が設けられていたが、逆であってもよい。即ち、プーリ２側に周方向に並ぶ複数の第２磁石１８が設けられ、ハブ３側に磁性体２５，２６を挟んで周方向に並ぶ複数の第１磁石１７が設けられてもよい。尚、この形態では、第１磁石１７及び磁性体２５，２６が設けられるハブ３が、本発明の第１回転体に相当し、第２磁石１８が設けられるプーリ２が、本発明の第２回転体に相当する。
【００５６】
２］前記実施形態では、第１磁石１７及び磁性体２５，２６からなる第１環状磁石体２０と第２磁石１８からなる第２環状磁石体２１が回転軸方向に対向しているが、第１磁石及び磁性体と、第２磁石とが、プーリ２の径方向に対向してもよい。例えば、図１１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、非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。
【００５７】
図１２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複数の第１磁石１７Ｂと複数の磁性体２５Ｂ，２６Ｂで構成されている。また、複数の第１磁石１７Ｂはそれぞれ周方向に磁化され、さらに、２つの隣り合う第１磁石１７Ｂの間で同極の磁極面が同極間磁性体２５Ｂを挟んで対向する状態と、異極の磁極面が異極間磁性体２６Ｂを挟んで対向する状態とが、周方向に交互に現れるように配置されている。
【００５８】
また、内側に位置する第２環状磁石体２１Ｂは、周方向に配置された複数の第２磁石１８Ｂで構成されている。複数の第２磁石１８Ｂはそれぞれ半径方向に磁化されており、周方向に隣り合う２つの第２磁石１８Ｂの間で、外周面（第１磁石１７Ｂとの対向面）の磁極が逆になっている。
【００５９】
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の同極間磁性体２５Ｂ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、その回転速度差（位相差）が小さいときには、同極間磁性体２５Ｂとこれと反発する第２磁石との距離が離れているため、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。
【００６０】
５］前記実施形態では、複数の第２磁石１８からなる第２環状磁石体２１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別途設けられてもよい。また、プーリ２やハブ３の一部又は全部を磁性材料で形成し、この磁性部分に第１磁石１７や第２磁石１８が取り付けられてヨークの役割を果たすように構成されてもよい。
【００６１】
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】
【００６２】
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。
【００６３】
（実施例１）
第１磁石１７としては、５．６ｍｍ×１５．４ｍｍ×６ｍｍの直方体形状（５．６ｍｍの方向に磁化）のネオジム系磁石を使用した。このネオジム系磁石をその磁化方向が周方向となるように１２個放射状に並べ、磁石間にはＳ２５Ｃの磁性体２５，２６を挿入して、第１環状磁石体２０を１つ作製した。尚、同極の磁極面が対向する状態と、異極の磁極面が対向する状態が、周方向に交互に現れるように第１磁石１７を配置した。以上によって得られた第１環状磁石体２０は、外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚さ６ｍｍであり、同極間磁性体２５の中心角（図４（ａ）のα）は１０度、異極間磁性体２６を挟む２つの第１磁石１７の両端面間角度（図４（ａ）のβ）は５０度である。
【００６４】
第２磁石１８としては、外径５８ｍｍ、内径２８ｍｍ、厚さ６ｍｍ、中心角６０度の扇形で、厚さ方向に磁化されたネオジム系磁石を使用した。そして、６つの第２磁石１８を磁極が逆になるように周方向に交互に配置し、第２環状磁石体２１を２つ作製した。
【００６５】
そして、１つの第１環状磁石体２０と２つの第２環状磁石体２１を０．５ｍｍ間隔で配置するとともに、外側２つの第２環状磁石体２１の第１環状磁石体２０と対向しない面にＳ２５Ｃ材をバックヨークとして張り合わせた。これら３つの環状磁石体２１，２０，２１を、図１に示すハブ３及びプーリ２に取り付けて、プーリ構造体を作製した。
【００６６】
尚、この実施例１で使用した磁石の総体積は、５．６×１５．４×６×１２（第１磁石）＋２×（１／４）×（５８×５８−２８×２８）×π×６（第２磁石）＝３０５２５（ｍｍ３）である。
【００６７】
（実施例２）
第１磁石を４．４ｍｍ×１５．７ｍｍ×６ｍｍ（４．４ｍｍの方向に磁化）とし、αを２０度、βを４０度とした以外は、実施例１と同じ仕様とした。この実施例２で使用した磁石の総体積は、４．４×１５．７×６×１２（第１磁石）＋２×（１／４）×（５８×５８−２８×２８）×π×６（第２磁石）＝２９２９０（ｍｍ３）である。
【００６８】
（実施例３）
第１磁石を６．５ｍｍ×１４．３ｍｍ×６ｍｍ（６．５ｍｍの方向に磁化）として周方向に１２個配置し、外径５８ｍｍ、内径２８ｍｍ、厚さ６ｍｍ、αが１０度、βが５０度の第１環状磁石体２０を２つ作製した。また、外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚さ６ｍｍ、中心角６０度の第２磁石１８を６つ使用して、第２環状磁石体２１を１つ作製した。そして、２つの第１環状磁石体２０が１つの第２環状磁石体２１を回転軸方向に挟むように配置した上で、３つの環状磁石体２０，２１，２０をプーリ２及びハブ３に取り付けた。但し、外側に位置する第１環状磁石体２０の外面にはバックヨークを取り付けなかった。この実施例３で使用した磁石の総体積は、６．５×１４．３×６×２４（第１磁石）＋（１／４）×（５６×５６−２４×２４）×π×６（第２磁石）＝２５４４９（ｍｍ３）である。
【００６９】
（実施例４）
第１磁石を３．８ｍｍ×１４．８ｍｍ×６ｍｍ（３．８ｍｍの方向に磁化）として周方向に１６個配置し、αが１５度、βが３０度、外径５８ｍｍ、内径２８ｍｍ、厚さ６ｍｍの第１環状磁石体２０を２つ作製した。また、外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚さ６ｍｍ、中心角４５度の第２磁石１８を８つ使用して、第２環状磁石体２１を１つ作製した。そして、実施例３と同様に３つの環状磁石体２０，２１，２０をプーリ２及びハブ３に取り付けた。尚、外側に位置する第１環状磁石体２０にはバックヨークを取り付けなかった。この実施例４で使用した磁石の総体積は、３．８×１４．８×６×３２（第１磁石）＋（１／４）×（５６×５６−２４×２４）×π×６（第２磁石）＝２２８６２（ｍｍ３）である。
【００７０】
（比較例）
外径５６ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚さ６ｍｍ、中心角５０度で、周方向に磁化された６つの扇形の磁石を、隣り合う磁石の間で対向する磁極面の磁極が同極となるように周方向に配置し、さらに、６つの磁石の間に磁性体（Ｓ２５Ｃ）を挿入し、１つの環状磁石体を作製した（図６の環状磁石体５１）。また、実施例１と同じ６つの第２磁石１８からなる第２環状磁石体２１を２つ作製した。そして、これら３つの環状磁石体をプーリ及びハブに取り付けて、プーリ構造体とした。この比較例で使用した磁石の総体積は、（１／４）×（５６×５６−２４×２４）×π×６×（３００／３６０）（図６の磁石）＋（１／４）×（５８×５８−２８×２８）×π×６×２（第２磁石）＝３４３６９（ｍｍ３）である。
【００７１】
図１３は、実施例１と実施例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、図１４は、実施例３と実施例４のプーリ構造体の回転角とトルクの関係を示すグラフ、図１５は、比較例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。また、表１に、実施例１〜４及び比較例のそれぞれについて、使用した磁石の総体積と最大トルクを示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】
図１３〜図１５及び表１から分かるように、２つの第１磁石間に異極間磁性体２６を挿入している実施例１〜４は、そうでない比較例と比べ、使用した磁石の量が少ない（実施例４では３０％以上少ない）。それにもかかわらず、実施例１〜４では、それぞれ、比較例と同等の最大トルクが得られている。
【符号の説明】
【００７４】
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
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複数の第１磁石と、
前記第２回転体に前記複数の第１磁石と対向可能に設けられた複数の第２磁石を有し、
前記複数の第１磁石は、回転体の周方向に磁性体を挟んで配置されるとともに、周方向に隣り合う２つの第１磁石の磁極面が前記磁性体を介して対向し、
さらに、前記複数の第１磁石は、周方向に隣り合う２つの前記第１磁石の同極の磁極面が前記磁性体を挟んで対向する状態と異極の磁極面が前記磁性体を挟んで対向する状態とが、周方向に交互に現れるように構成されており、
前記複数の第２磁石は、回転体の周方向に配置されるとともに、それらの磁極面が前記第１磁石又は前記磁性体と対向し、
さらに、前記複数の第２磁石は、それらの磁極面において周方向に交互に異なる磁極が現れるように構成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２磁石は、その周方向両端面がそれぞれ回転体の半径方向と平行な、扇形形状に形成され、
前記第１磁石は、ほぼ直方体形状に形成され、
異極の磁極面が対向する２つの前記第１磁石と、これら２つの第１磁石の異極の磁極面の間に介在する前記磁性体とで構成される、磁石構造体が、前記第２磁石と同心状の扇形形状であ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】
前記複数の第２磁石の、前記第１磁石とは反対側の磁極面に、磁性体からなるヨークが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプーリ構造体。
【請求項４】
回転体の周方向に配置された、前記複数の第１磁石と前記複数の第２磁石が、それぞれ、環状の磁石体を構成していることを特徴とする請求項１〜３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複数の第１磁石と、
前記第２回転体に前記複数の第１磁石と対向可能に設けられた複数の第２磁石を有し、
前記複数の第１磁石は、回転体の周方向に磁性体を挟んで配置されるとともに、周方向に隣り合う２つの第１磁石の磁極面が前記磁性体を介して対向し、
さらに、前記複数の第１磁石は、周方向に隣り合う２つの前記第１磁石の同極の磁極面が前記磁性体を挟んで対向する状態と異極の磁極面が前記磁性体を挟んで対向する状態とが、周方向に交互に現れるように構成されており、
前記複数の第２磁石は、回転体の周方向に配置されるとともに、それらの磁極面が前記第１磁石又は前記磁性体と対向し、
さらに、前記複数の第２磁石は、それらの磁極面において周方向に交互に異なる磁極が現れるように構成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２磁石は、その周方向両端面がそれぞれ回転体の半径方向と平行な、扇形形状に形成され、
前記第１磁石は、ほぼ直方体形状に形成され、
異極の磁極面が対向する２つの前記第１磁石と、これら２つの第１磁石の異極の磁極面の間に介在する前記磁性体とで構成される、磁石構造体が、前記第２磁石と同心状の扇形形状であ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】
前記複数の第２磁石の、前記第１磁石とは反対側の磁極面に、磁性体からなるヨークが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプーリ構造体。
【請求項４】
回転体の周方向に配置された、前記複数の第１磁石と前記複数の第２磁石が、それぞれ、環状の磁石体を構成していることを特徴とする請求項１〜３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】
【公開番号】特開２０１１−１７４５５１（Ｐ２０１１−１７４５５１Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３９５８３（Ｐ２０１０−３９５８３）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【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２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【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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