揺動型減衰装置およびそれを備えたベルトテンショナ装置
【課題】ケーシング１０の内部空間に揺動ピストン５１を配置して該内部空間を揺動方向に分割された２つの流体室Ｃ１，Ｃ２に区画する一方、それら両流体室Ｃ１，Ｃ２間を互いに連通する連通路を形成し、これら流体室Ｃ１，Ｃ２および連通路に磁気粘性流体Ｆを充填し、連通路内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加して剪断応力を変化させることで、揺動ピストン５１の相対揺動に対する減衰力を変化させるようにした揺動型減衰装置において、部品点数およびシール箇所を減らして、製造コストの低減化および信頼性ならびに耐久性の向上に寄与できるようにする。
【解決手段】揺動ピストン５１とケーシング１０との間の隙間の全ての領域のうち、少なくとも一部の隙間領域により連通路５２を構成し、その揺動ピストン５１との間に、連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する磁気回路Ｍを形成するようにする。
【解決手段】揺動ピストン５１とケーシング１０との間の隙間の全ての領域のうち、少なくとも一部の隙間領域により連通路５２を構成し、その揺動ピストン５１との間に、連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する磁気回路Ｍを形成するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印加される磁界に応じて剪断応力が変化する磁気粘性流体を用いてケーシングと揺動ピストンとの間の相対揺動に対する減衰力を変化させるようにした揺動型減衰装置に関し、特に剪断応力による減衰力を十分に活用するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、磁気粘性流体を用いた従来の揺動型減衰装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
このものは、円筒状をなすケーシングの内部空間に、円筒状要素およびピストン羽根からなる揺動ピストンを配置して該内部空間を第１および第２の２つの流体室に区画する一方、円筒状要素の周りに断面円弧状のスリーブおよび絶縁層を配置してケーシングに一体に設けることで、スリーブとケーシングとの間に両流体室同士を連通する断面円弧状の隙間からなる連通路を形成し、これら第１および第２流体室ならびに連通路に、液圧流体としての磁気レオロジー液体（磁気粘性流体）を充填するようになされている。
【０００４】
そして、連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加することで、該連通路内の磁気粘性流体の剪断応力を増加させて見掛け上の粘度を高くし、これにより、連通路内における磁気粘性流体の通過抵抗を大きくすることで、ケーシングに対する揺動ピストンの相対回動を減衰させるようになされている。
【特許文献１】特表２００２−５２４７０３号公報（第６〜７頁，図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の場合には、磁気回路を形成するのにスリーブおよび絶縁層という２つの部品と、それらの部品をケーシングに組み付ける工程とが必要であるために、その分だけ、製造コストがかさむ。
【０００６】
また、ケーシング内にスリーブおよび絶縁層の配置スペースを確保する必要があるために、コンパクト化が困難である。
【０００７】
さらに、揺動ピストン周りの全ての隙間領域をシールしなければならず、減衰特性に対する信頼性や耐久性の点で改良の余地がある。
【０００８】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ケーシング内に揺動ピストンを配置して内部空間を２つの流体室に区画する一方、それら両流体室同士を連通路により連通させ、これら流体室および連通路に磁気粘性流体を充填し、連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加することでケーシングに対する揺動ピストンの相対揺動を減衰させるようにした揺動型減衰装置において、連通路の配置に見直しを加えることで、部品点数およびシール箇所を減らし、もって、製造コストの低減化ならびに信頼性および耐久性の向上に寄与できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成すべく、本発明では、揺動ピストンとケーシングとの間に生じる隙間に着目し、この隙間の全ての領域のうち、少なくとも一部の隙間を連通路に利用するとともに、その揺動ピストンとの間に磁気回路を形成するようにすることで、部品点数およびシール箇所を減らすようにした。
【００１０】
具体的には、本発明は、軸心側から半径方向外方に向かって延びかつ周方向に拡がるように形成された断面略扇形状の内部空間を有するケーシングと、このケーシングの内部空間に上記軸心回りの２つの回動方向において揺動可能に配置されていて、該内部空間を周方向に分割された第１流体室と第２流体室とに区画する揺動ピストンと、上記第１流体室と上記第２流体室とを互いに連通する１つ以上の連通路と、上記第１流体室，第２流体室および連通路に充填されていて、印加された磁界に応じて剪断応力を変化させる磁気粘性流体と、上記１つ以上の連通路のうち、少なくとも１つの連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加する磁気回路を形成するための磁力を発生する磁力発生手段とを備え、上記磁力発生手段が発生する磁力を用いて形成した磁気回路により上記少なくとも１つの連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加して該磁気粘性流体の剪断応力を変化させることで上記ケーシングに対する揺動ピストンの相対回動を減衰させるようにした揺動型減衰装置を前提としている。
【００１１】
そして、上記少なくとも１つの連通路は、上記揺動ピストンと上記ケーシングとの間の全隙間領域のうちの少なくとも一部の隙間領域により構成されており、上記の磁力発生手段は、上記揺動ピストンとの間に上記磁気回路を形成するように設けられているものとする。
【００１２】
尚、上記の構成において、少なくとも１つの連通路を、揺動ピストンとケーシングとの間の全隙間領域のうち、該揺動ピストンの軸心側部位周りに位置する隙間領域により構成するとともに、磁力発生手段を、上記揺動ピストンの上記軸心側部位との間に磁気回路を形成するように設けることができる。
【００１３】
また、揺動ピストンが、軸心上に軸方向に延びるように配置された軸心部位を有する場合には、少なくとも１つの連通路を、上記揺動ピストンとケーシングとの間の全隙間領域のうち、該揺動ピストンの上記軸心部位周りに位置する隙間領域により構成するとともに、磁気発生手段を、上記揺動ピストンの上記軸心部位との間に磁気回路を形成するように設けることもできる。
【００１４】
また、揺動ピストンを、該揺動ピストンが一方向に相対回動したときに、該揺動ピストン周りの全隙間領域のうちの少なくとも一部の隙間領域において該ケーシングとの間の隙間幅寸法が大きくなり、他方向に相対回動したときに上記隙間幅寸法が小さくなるように設けてもよい。この場合、上記少なくとも一部の隙間領域を、揺動ピストン周りの全隙間領域のうち、連通路を構成する隙間領域以外とするようにしてもよい。
【００１５】
さらに、上記の揺動型減衰装置により、ベルトテンショナ装置の減衰手段を構成するようにしてもよい。つまり、固定側に固定される固定部と、ベルトを押圧するための押圧部を有していて、該押圧部がベルトを押圧する方向と該押圧方向とは反対の方向との間で揺動可能に上記固定部に支持された揺動部と、上記固定部に対し揺動部をベルト押圧方向に向かって付勢する付勢手段と、上記揺動部の回動を減衰させる減衰手段とを備えたベルトテンショナ装置において、上記の減衰手段を、上記の揺動型減衰装置により構成することができる。この場合、揺動型減衰装置のケーシングは、上記固定部および上記揺動部のうちの一方に連結され、揺動型減衰装置の揺動ピストンは、上記固定部および上記揺動部のうちの他方に連結されることになる。
【００１６】
また、上記のベルトテンショナ装置において、固定部に対する揺動部の相対揺動位置を検出する検出手段と、この検出手段により検出された相対揺動位置に基づいて、揺動型減衰装置の連通路内の磁気粘性流体に印加される磁界が変化するように磁力発生手段を制御する制御手段とを備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ケーシングの内部空間に揺動ピストンを配置して該内部空間を２つの流体室に区画する一方、それら両流体室間を互いに連通する連通路を形成し、これら流体室および連通路に磁気粘性流体を充填し、磁気回路により連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加して剪断応力を変化させることで、ケーシングに対する揺動ピストンの相対揺動を減衰させるようにした揺動型減衰装置において、揺動ピストンとケーシングとの間に生じる隙間の全領域のうちの少なくとも一部の隙間領域を上記連通路として利用し、さらに、その揺動ピストンとの間に上記磁気回路を形成するようにしたので、揺動ピストン周りの隙間以外に新たな隙間を設け、その隙間により連通路を構成するようにする従来の場合に比べ、部品点数および部品組付工程を少なくして製造コストの低減に寄与することができるとともに、揺動ピストン周りのシール領域を少なくして信頼性および耐久性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態に係るベルトテンショナ装置の全体構成を示しており、このベルトテンショナ装置は、自動車用エンジンの出力トルクの一部を１本の伝動ベルトを介して複数の補機に伝達するようにしたサーペンタインレイアウトのベルト伝動装置において伝動ベルトに所定の張力を付与するために使用される。
【００２０】
このベルトテンショナ装置は、エンジン側に固定される固定部１０と、この固定部１０に、所定の揺動軸心Ｐ回りの２つの回動方向において揺動可能に支持された揺動部２０とを備えている。揺動部２０には、伝動ベルト（図示せず）を押圧するためのテンションプーリ３０が取り付けられている。このテンションプーリ３０は、揺動軸心Ｐに平行な軸心Ｑ回りに回転可能に揺動部２０に支持されている。
【００２１】
固定部１０と揺動部２０との間には、テンションプーリ３０が伝動ベルトを押圧する回動方向に向かって固定部１０に対し揺動部２０を常時付勢する捻りコイルばね４０が介装されている。また、固定部１０と揺動部２０との間には、図２および図３にも示すように、固定部１０に対する揺動部２０の揺動を減衰させるための揺動型ダンパ５０が設けられている。
【００２２】
固定部１０は、円板状の第１部材１１と、この第１部材１１に重ねられた第２部材１２とからなっている。第１部材１１の周縁部の複数箇所には、それぞれ、雌ねじが形成されたボルト螺着孔１１ａが軸方向に貫通するように設けられている。また、第１部材１１における揺動部２０側の面（図２および図３の各下側の面）の中央部分には、断面円形状の軸受穴１１ｂが設けられている。
【００２３】
第２部材１２は、外周縁が第１部材１１の外周縁に一致する第１側板部１３と、この第１側板部１３の内周縁から軸心に沿って固定部１０とは反対の方向（図２および図３の各下方向）に延びる筒部１４と、この筒部１４の先端開口縁から半径方向外方に向かって突出するように周設された第２側板部１５とからなっている。第２側板部１５の揺動軸心Ｐ部分には、軸方向に貫通する断面円形状の軸孔１５ａが設けられている。第１側板部１３の周縁部の複数箇所には、それぞれ、ボルト挿通孔１３ａが第１部材１１のボルト螺着孔１１ａに対応するように設けられており、各ボルト挿通孔１３ａに挿通したボルト１６の軸部先端を第１部材１１のボルト螺着孔１１ａに螺着させることで、第１部材１１と第２部材１２とが一体に連結されている。
【００２４】
一方、揺動部２０は、外周縁が固定部１０の第１部材１１の外周縁よりも半径方向内方に位置する円形平板状の円板部２１と、この円板部２１の周縁に固定部１０の側（図２の上側）に向かって突出するように周設された周壁部２２と、円板部２１の外周から半径方向外方に向かって突出するように設けられたアーム部２３とを有する。アーム部２３の突出端には、揺動軸心Ｐに平行でかつ固定部１０側に向かって延びる枢支部２３ａが設けられており、テンションプーリ３０は、この枢支部２３ａに揺動軸心Ｐに平行な軸心Ｑ回りに回転可能に枢支されている。
【００２５】
上記揺動部２０の円板部２１の中央部分には、揺動軸心Ｐに沿って延びるように配置された軸部材２４が固定部１０の側（図２の上側）に向かって突出する状態に揺動一体に取り付けられている。この軸部材２４は、固定部１０の第２部材１２の第２側板部１５の軸孔１５ａと、該第２部材１２の筒部１４とを順に貫通している。軸部材２４の先端部（図２および図３の上端部）は、断面テーパ状に形成されていて、固定部１０の第１部材１１の軸受穴１１ｂ内に係入している。一方、第２側板部１５の軸孔１５ａ内には、内輪と外輪との間に複数個のボールが介装されてなるボールベアリング２５が外輪において圧入されている。そして、軸部材２４は、このボールベアリング２５の内輪に回転一体に連結されており、このことで、軸部材２４は、揺動軸心Ｐ回りに揺動可能なようにラジアル方向において固定部１０に支承されている。また、軸受穴１１ｂ内には、軸部材２４の先端部のテーパ面に摺接する摺動材からなる円環状のスラスト軸受２６が配置されている。そして、軸部材２４は、このスラスト軸受２６を介して、揺動軸心Ｐ回りに揺動可能なようにスラスト方向において固定部１０に支承されている。これらにより、揺動部２０は、固定部１０に軸部材２４を介して揺動軸心Ｐ回りに揺動可能に支持されている。
【００２６】
さらに、固定部１０の第２部材１２の第１側板部１３と、揺動部２０の円板部２１との間には、固定部１０に対し揺動部２０をテンションプーリ３０がベルトを押圧する回動方向に向かって常時付勢する捻りコイルばね４０が介装されている。この捻りコイルばね４０は、コイル部が固定部１０の第２部材１２の筒部１４上に外嵌合している。コイル部の固定部１０側のタングは固定部１０に設けられた図外の係止部により周方向において移動不能に係止されている。コイル部の揺動部２０側端部は揺動部２０の円板部２１上における周壁部２２の半径方向内方に位置しており、揺動部２０側のタングは、揺動部２０に設けられた図外の係止部により周方向において移動不能に係止されている。図示する例では、捻りコイルばね４０のコイル部は左巻きとされており、テンションプーリ３０が図２の奥側から同図の手前側に向かう回動方向（図１の時計回り方向）に揺動部を付勢するようになっている。
【００２７】
そして、本実施形態では、固定部１０と揺動部２０との間に、揺動部２０の揺動を減衰する揺動型ダンパ５０が設けられている。
【００２８】
具体的には、この揺動型ダンパ５０は、図１および図３にも示すように、固定部１０（より正確には、第１部材１１および第２部材１２の筒部１４ならびに第２側板部１５）をケーシングとしている。このケーシングとしての固定部１０内には、揺動軸心Ｐから半径方向外方に向かって延びかつ周方向に拡がる断面略扇形状の内部空間が形成されている。尚、図４に示すように、内部空間の周長さ中心角θ１は、少なくとも１５°以上（θ１≧１５°）であることが望ましい。図示する例では、略１８０°（θ１≒１８０°）としている。
【００２９】
また、上記の内部空間には、該内部空間を周方向に分割された第１流体室Ｃ１および第２流体室Ｃ２に区画する揺動ピストン５１が配置されている。この揺動ピストン５１は、内部空間に位置する軸部材２４の部位からなっていて揺動軸心Ｐ上に同軸状に配置された断面円形状の軸心部位５１ａと、この軸心部位５１ａに一体に設けられていて、該軸心部位５１ａから第１流体室Ｃ１と第２流体室Ｃ２とを区画するように半径方向外方に向かって延びる区画部５１ｂとを有する。
【００３０】
さらに、内部空間の側周壁面（筒部の内周壁面）における揺動軸心Ｐ周りの部分は、該揺動軸心Ｐを中心としかつ半径が軸心部位５１ａの半径よりも僅かに大きい断面円弧状に凹設されていて、揺動ピストン５１の軸心部位５１ａの外周面との間に、断面円弧状の隙間を形成するようになされている。この隙間は、軸心部位５１ａの軸方向長さと略同じ寸法を軸方向における幅寸法とされていて、第１流体室Ｃ１と第２流体室Ｃ２とを互いに連通する連通路５２とされている。尚、連通路５２の周長さ中心角θ２は、少なくとも１０°以上（θ２≧１０°）であることが望ましい。図示する例では、略１８０°（θ２＝１８０°）としている。
【００３１】
その上で、第１流体室Ｃ１，第２流体室Ｃ２および連通路５２には、印加された磁界に応じて剪断応力を変化させる磁気粘性流体Ｆが充填されている。また、第２側板部１５の軸孔１５ａ内には、磁気粘性流体Ｆが軸孔１５ａを通って外部空間に漏出しないように軸部材２４に摺接してシールするシール材２７が配置されている。また、さらに、揺動ピストン５１と固定部１０との間に形成される隙間の全ての領域のうち、揺動ピストン５１の軸心部位５１ａ周りに位置する隙間領域以外の隙間領域では、第１および第２流体室Ｃ１，Ｃ２間における磁気粘性流体Ｆの洩れを抑えるシール装置（図示せず）が設けられている。ここで、「磁気粘性流体」とは、粒子径が０．５〜１００μｍである磁性粒子を炭化水素系やシリコーン系などの媒体に分散含有させてなるものであり、粒子径が１〜１００ｎｍと相対的に小さい磁性粒子を媒体に分散含有させてなる「磁性流体」とは、分散のさせ方や減衰特性が大きく異なっており、また、適用分野も大きく異なっている。
【００３２】
一方、揺動軸心Ｐに対し、固定部１０の内部空間とは反対の側（図１〜図３の各左側）であって、固定部１０の第２部材１２における第１側板部１３と第２側板部１５との間に挟まれた断面略半円形状の外部空間には、連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する磁気回路Ｍを形成するための磁力を発生する電磁石５３が設けられている。この電磁石５３は、略Ｕ字状の鉄心５３ａと、この鉄心５３ａに巻き付けられた電線からなるコイル部５３ｂとからなっている。この電磁石５３は、断面Ｌ字状のブラケット５４を介して固定部１０に取り付けられている。具体的には、ブラケット５４は、ボルト挿通孔５４ａとボルト螺着孔５４ｂとを有していて、第１部材１１と第２部材１２とを連結するボルト１６によりボルト挿通孔５４ａにおいて共締めされている。そして、電磁石５３の鉄心５３ａを貫通したボルト５５がその先端ねじ部においてブラケット５４のボルト螺着孔５４ｂに螺着されている。
【００３３】
上記鉄心５３ａの２箇所の端面は、固定部１０の第２部材１２の筒部１４の外周壁面に略密着している。この電磁石５３のコイル部５３ｂは、該コイル部５３ｂに電流を供給する電源部５６に接続されている。そして、電源部５６から給電されて電磁石５３が磁力を発生することにより、揺動軸心Ｐに略直交する平面内において、連通路５２における第１流体室Ｃ１側の部位と、揺動ピストン５１の軸心部位５１ａと、連通路５２における第２流体室Ｃ２側の部位とを通る磁気回路Ｍが形成され、この磁気回路Ｍにより、連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界が印加されるようになっている。ここで、電磁石５３および電源部５６は、本発明における磁力発生手段を構成している。
【００３４】
ここで、本ベルトテンショナ装置において、電磁石５３に対し、電源部５６による給電がＯＮ・ＯＦＦされたとき、つまり、揺動型ダンパ５０の連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに対する磁界の印加がＯＮ・ＯＦＦされたときに揺動部２０の揺動に作用する揺動型ダンパ５０の減衰力の変化を、図５（ａ）に模式的に示す変位量（回動量）と減衰力との関係を示す特性図に基づいて説明する。
【００３５】
尚、図５では、変位の変化を示す横軸については、揺動部２０が反ベルト押圧方向に回動するときの変位量を「プラス」、ベルト押圧方向に回動するときの変位量を「マイナス」とし、一方、減衰力の変化を示す縦軸については、揺動部２０が反ベルト押圧方向に回動するときの減衰力を「プラス」、ベルト押圧方向に回動するときの減衰力を「マイナス」（したがって、その絶対値が、ベルト押圧方向に回動するときの減衰力となる）としてそれぞれ示している。また、特性を表す実線（太い実線および細い実線）中の矢印は、その特性の経時的変化の方向を示している。つまり、特性は、揺動部２０が反ベルト押圧方向に回動するときには変位の「プラス」側（同図の右側）に向かって経時的に変化し、一方、揺動部２０がベルト押圧方向に回動するときには変位の「マイナス」側（同図の左側）に向かって経時的に変化する。
【００３６】
磁界の印加がＯＮであるとき、揺動型ダンパ５０の連通路５２内における磁気粘性流体Ｆは、その剪断応力を増加させ、その結果、見掛け上の粘度が高くなる。これにより、連通路５２における磁気粘性流体Ｆの通過抵抗は、磁界の印加がＯＦＦであるときに比べて大きくなるので、その分だけ、揺動ピストン５１は、該揺動ピストン５１の回動方向前側に位置する流体室Ｃ１，Ｃ２内の磁気粘性流体Ｆの圧力を受ける。具体的には、揺動部２０がベルト押圧方向に回動するときには第２流体室Ｃ２内の磁気粘性流体Ｆの圧力を受け、一方、揺動部２０が反ベルト押圧方向に回動するときには第１流体室Ｃ１内の磁気粘性流体Ｆの圧力を受ける。よって、図５（ａ）に細い実線で示すように、磁界の印加がＯＮであるときの揺動部２０の揺動に対する揺動型ダンパ５０の減衰力は、同図（ａ）に太い実線で示す磁界の印加がＯＦＦであるときの減衰力に比べて、何れの回動方向においても大きくなる。
【００３７】
さらに、本ベルトテンショナ装置は、揺動部２０の揺動位置を検出する検出手段としての検出センサ６０と、この検出センサ６０により検出された揺動部２０の揺動位置に関するデータに基づいて、揺動部２０の回動方向，回動速度，回動角度などを演算し、その演算結果に基づいて、電磁石５３に対する電源部５６の給電量を制御する制御手段としての制御部６１とを備えている。具体的には、制御部６１は、図５（ｂ）に模式的に示すように、揺動部２０がベルト押圧方向（図１の時計回り方向）に回動するときには、該揺動部２０の回動に対する揺動型ダンパ５０の減衰力が小さくなるように電源部５６を制御（電源ＯＦＦ）し、一方、揺動部２０が反ベルト押圧方向（同図の反時計回り方向）に回動するときには、該揺動部２０の回動に対する揺動型ダンパ５０の減衰力が大きくなるように電源部５６を制御（電源ＯＮ）する。
【００３８】
次に、上記のように構成されたベルトテンショナ装置の作動について説明する。
【００３９】
ベルトテンショナ装置の揺動部２０は、捻りコイルばね４０の付勢力により、テンションプーリ３０がベルトを押圧する方向に常時付勢されているので、基本的には、ベルト張力が低下したときにベルト押圧方向に回動してベルト張力を回復させ、ベルト張力が増加したときに反ベルト押圧方向に回動してそのベルト張力の増加分を吸収するように作動する。つまり、ベルト張力の増減に応じて揺動する。ところが、その際に、揺動部２０は、ベルト張力の増減変化に僅かに遅れて回動することから、単にベルト張力の変動に追従して作動するだけでは、ベルト張力の変動を逆に増幅する虞がある。
【００４０】
そこで、本ベルトテンショナ装置では、揺動部２０がベルト押圧方向に回動するときには、その回動に対する揺動型ダンパ５０の減衰力が小さくなり、一方、揺動部２０が反ベルト押圧方向に回動するときには、その回動に対する揺動型ダンパ５０の減衰力が大きくなるように作動する。
【００４１】
具体的には、制御部６１では、検出センサ６０の検出信号に基づいて揺動部２０の回動方向を算出し、揺動部２０がベルト押圧方向に回動していると判定したときには、電磁石５３に対する電源部５６の給電をＯＦＦにする。これにより、電磁石５３は磁力を発生せず、連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界が印加されないので、連通路５２内における磁気粘性流体Ｆの通過抵抗は最小になる。よって、揺動部２０のベルト押圧方向への回動に伴い、揺動ピストン５１が第１流体室Ｃ１の容積を減少させるとともに、第２流体室Ｃ２の容積を増加させる方向（図１の時計回り方向）の回動は比較的速やかに行われることとなる。
【００４２】
一方、揺動部２０が反ベルト押圧方向（図１の反時計回り方向）に回動していると判定したときには、電磁石５３に対する電源部５６の給電をＯＮにする。これにより、電磁石５３が磁力を発生し、連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界が印加されるので、連通路５２内における磁気粘性流体Ｆの剪断応力が大きくなり、連通路５２内における磁気粘性流体Ｆの通過抵抗は最大になる。よって、揺動部２０の反ベルト押圧方向への回動に伴い、揺動ピストン５１が第２流体室Ｃ２の容積を減少させるとともに、第１流体室Ｃ１の容積を増加させる方向の回動は比較的緩慢に行われることとなる。
【００４３】
したがって、本実施形態によれば、固定部１０に対し揺動部２０をテンションプーリ３０がベルトを押圧する方向に捻りコイルばね４０により回動付勢するようにしたベルトテンショナ装置において、揺動部２０の揺動を減衰するために、固定部１０の内部空間に、揺動部２０に揺動一体に連結された揺動ピストン５１を配置して該内部空間を揺動方向に分割された２つの流体室Ｃ１，Ｃ２に区画する一方、それら両流体室Ｃ１，Ｃ２間を互いに連通する連通路５２を形成した上で、これら流体室Ｃ１，Ｃ２および連通路５２に磁気粘性流体Ｆを充填し、連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加して剪断応力を変化させて固定部１０に対する揺動ピストン５１の揺動を減衰するようにした揺動型ダンパ５０を用いる際に、揺動ピストン５１と固定部１０との間に生じる隙間の全ての領域のうち、該揺動ピストン５１の軸心部位５１ａ周りに位置する周方向寸法の比較的小さい断面円弧状の隙間領域を連通路５２として利用し、その連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加するための磁気回路Ｍを軸心部位５１ａとの間に形成するようにしたので、揺動ピストン５１周りの隙間以外に比較的周方向寸法の大きい隙間を形成し、その隙間により連通路を構成するようにする従来の場合に比べて、部品点数および部品組付工程を少なくして製造コストの低減に寄与することができるとともに、揺動ピストン５１周りにおける固定部１０との間のシール領域を少なくして信頼性および耐久性の向上を図ることができ、しかも、磁気粘性流体Ｆの剪断応力の特性を十分に活かした減衰特性を無理なく得ることができる。
【００４４】
尚、上記の実施形態では、電磁石５３を、揺動軸心Ｐに略直交する平面内に磁気回路Ｍが形成されるように配置しているが、図６の変形例１に示すように、揺動軸心Ｐを含む平面内に磁気回路Ｍが形成されるように配置するなど、連通路５２を横断する面内に磁気回路Ｍを形成するようにしてもよい。
【００４５】
また、上記の実施形態では、揺動ピストン５１の軸心部位５１ａ周りの隙間領域により連通路５２を構成するようにしているが、揺動ピストン５１が揺動軸心Ｐから離れた位置に位置していて軸心部位を有していない場合には、揺動軸心Ｐに近い部位である軸心側部位周りの隙間領域により連通路を構成するようにしてもよいし、さらには、揺動ピストン５１が軸心部位を有するか否かに拘わらず、揺動ピストン５１周りの隙間の全領域のうち、少なくとも一部の任意の隙間領域により連通路を構成するようにしてもよい。
【００４６】
また、上記の実施形態では、揺動ピストン５１の軸心部位５１ａ周りの隙間（連通路５２）以外の隙間（ケーシングとの間の隙間）を一定にするようにしているが、揺動ピストン５１周りの隙間の全ての領域のうち、少なくとも一部の隙間領域において、その隙間寸法が揺動ピストン５１の回動方向に応じて変化するようにしてもよい。具体的には、図７の変形例２に示すように、軸方向における区画部５１ｂの基端側部位５１ｂ１に対し該区画部５１ｂの先端側部位５１ｂ２を揺動軸心Ｐに平行な軸心Ｒ回りに揺動可能に設け、揺動ピストン５１がベルト押圧方向（同図の時計回り方向）に回動したときには、先端側部位５１ｂ２が第２流体室Ｃ２の磁気粘性流体Ｆの圧力を受けて、ケーシングとの間の隙間幅寸法が大きくなるように軸心Ｒ回りに回動し、一方、揺動ピストン５１が反ベルト押圧方向（同図の反時計回り方向）に回動したときには、先端側部位５１ｂ２が第１流体室Ｃ１の磁気粘性流体Ｆの圧力を受けて、ケーシングとの間の隙間幅村法が小さくなって該隙間がシールされるように回動する構成とすることができる。このようにすれば、揺動ピストン５１の回動方向に拘わらず磁界を常にＯＮ又は常にＯＦＦにしておくようにしたときに、上記の実施形態の場合には、図８（ａ）に示すように、それぞれ回動方向に拘わらず常に一定の減衰力が作用することになるのに対し、同図（ｂ）に示すように、それぞれ回動方向に依存して大きく変化する減衰特性を得ることができる。
【００４７】
また、上記の実施形態では、揺動部２０の揺動に対する減衰特性に異方性（回動方向によって減衰力が異なる特性）を持たせる際に、ベルト押圧方向に回動したときには減衰力を小さくする一方、反ベルト押圧方向に回動したときには減衰力を大きくするようにしているが、このような減衰特性は必要に応じて適宜設定することができる。
【００４８】
また、上記の実施形態では、揺動部２０が一方向に回動したときに、その回動期間の全体を通じて減衰力を略一定にするようにしているが、回動期間中の各時期や回動位置などに応じて減衰力を変化させるようにしてもよい。
【００４９】
また、上記の実施形態では、磁力発生手段として電磁石５３を用いるようにしているが、例えば一定の磁界を常に印加するような場合には、磁力発生手段として永久磁石を用いるようにしてもよい。
【００５０】
また、上記の実施形態では、固定部１０側にケーシングを設定し、そのケーシング内に配置した揺動ピストン５１を揺動部２０に揺動一体に連結するようにしているが、揺動部２０側にケーシングを設定する一方、固定部１０に揺動ピストン５１を連結するようにしてもよい。
【００５１】
さらに、上記の実施形態では、本発明に係る揺動型減衰装置が組み込まれてなるベルトテンショナ装置の場合について説明しているが、本発明は、それ以外の種々の装置における揺動型減衰装置として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図３のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るベルトテンショナ装置の全体構成を示す縦断面図である。
【図３】ベルトテンショナ装置における揺動型ダンパの全体構成を示す縦断面図である。
【図４】揺動型ダンパにおける内部空間および連通路の各周長さ角度を示す図３相当図である。
【図５】磁界を常にＯＮ又はＯＦＦにしたとき（ａ）および磁界をＯＮ／ＯＦＦ制御したとき（ｂ）の揺動部の回動量と該揺動部の回動に対する減衰力との間の各特性を対比して示す特性図である。
【図６】本実施形態の変形例１における磁気回路を示す図３相当図である。
【図７】本実施形態の変形例２における揺動ピストンを示す図１相当図である。
【図８】本実施形態（ａ）および変形例２（ｂ）においてそれぞれ磁界が常にＯＮ又はＯＦＦであるときの揺動の回動量と該揺動部の回動に対する減衰力との間の各特性を対比して示す図５相当図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 固定部（ケーシング）
２０ 揺動部
３０ テンションプーリ（押圧部）
４０ 捻りコイルばね（付勢手段）
５０ 揺動型ダンパ（減衰手段）
５１ 揺動ピストン
５１ａ 軸心部位
５１ｂ 区画部
５２ 連通路
５３ 電磁石（磁力発生手段）
５６ 電源部（磁力発生手段）
６０ 検出センサ（検出手段）
６１ 制御部（制御手段）
Ｃ１ 第１流体室
Ｃ２ 第２流体室
Ｆ 磁気粘性流体
Ｍ 磁気回路
Ｐ 揺動軸心（軸心）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印加される磁界に応じて剪断応力が変化する磁気粘性流体を用いてケーシングと揺動ピストンとの間の相対揺動に対する減衰力を変化させるようにした揺動型減衰装置に関し、特に剪断応力による減衰力を十分に活用するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、磁気粘性流体を用いた従来の揺動型減衰装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
このものは、円筒状をなすケーシングの内部空間に、円筒状要素およびピストン羽根からなる揺動ピストンを配置して該内部空間を第１および第２の２つの流体室に区画する一方、円筒状要素の周りに断面円弧状のスリーブおよび絶縁層を配置してケーシングに一体に設けることで、スリーブとケーシングとの間に両流体室同士を連通する断面円弧状の隙間からなる連通路を形成し、これら第１および第２流体室ならびに連通路に、液圧流体としての磁気レオロジー液体（磁気粘性流体）を充填するようになされている。
【０００４】
そして、連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加することで、該連通路内の磁気粘性流体の剪断応力を増加させて見掛け上の粘度を高くし、これにより、連通路内における磁気粘性流体の通過抵抗を大きくすることで、ケーシングに対する揺動ピストンの相対回動を減衰させるようになされている。
【特許文献１】特表２００２−５２４７０３号公報（第６〜７頁，図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の場合には、磁気回路を形成するのにスリーブおよび絶縁層という２つの部品と、それらの部品をケーシングに組み付ける工程とが必要であるために、その分だけ、製造コストがかさむ。
【０００６】
また、ケーシング内にスリーブおよび絶縁層の配置スペースを確保する必要があるために、コンパクト化が困難である。
【０００７】
さらに、揺動ピストン周りの全ての隙間領域をシールしなければならず、減衰特性に対する信頼性や耐久性の点で改良の余地がある。
【０００８】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ケーシング内に揺動ピストンを配置して内部空間を２つの流体室に区画する一方、それら両流体室同士を連通路により連通させ、これら流体室および連通路に磁気粘性流体を充填し、連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加することでケーシングに対する揺動ピストンの相対揺動を減衰させるようにした揺動型減衰装置において、連通路の配置に見直しを加えることで、部品点数およびシール箇所を減らし、もって、製造コストの低減化ならびに信頼性および耐久性の向上に寄与できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成すべく、本発明では、揺動ピストンとケーシングとの間に生じる隙間に着目し、この隙間の全ての領域のうち、少なくとも一部の隙間を連通路に利用するとともに、その揺動ピストンとの間に磁気回路を形成するようにすることで、部品点数およびシール箇所を減らすようにした。
【００１０】
具体的には、本発明は、軸心側から半径方向外方に向かって延びかつ周方向に拡がるように形成された断面略扇形状の内部空間を有するケーシングと、このケーシングの内部空間に上記軸心回りの２つの回動方向において揺動可能に配置されていて、該内部空間を周方向に分割された第１流体室と第２流体室とに区画する揺動ピストンと、上記第１流体室と上記第２流体室とを互いに連通する１つ以上の連通路と、上記第１流体室，第２流体室および連通路に充填されていて、印加された磁界に応じて剪断応力を変化させる磁気粘性流体と、上記１つ以上の連通路のうち、少なくとも１つの連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加する磁気回路を形成するための磁力を発生する磁力発生手段とを備え、上記磁力発生手段が発生する磁力を用いて形成した磁気回路により上記少なくとも１つの連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加して該磁気粘性流体の剪断応力を変化させることで上記ケーシングに対する揺動ピストンの相対回動を減衰させるようにした揺動型減衰装置を前提としている。
【００１１】
そして、上記少なくとも１つの連通路は、上記揺動ピストンと上記ケーシングとの間の全隙間領域のうちの少なくとも一部の隙間領域により構成されており、上記の磁力発生手段は、上記揺動ピストンとの間に上記磁気回路を形成するように設けられているものとする。
【００１２】
尚、上記の構成において、少なくとも１つの連通路を、揺動ピストンとケーシングとの間の全隙間領域のうち、該揺動ピストンの軸心側部位周りに位置する隙間領域により構成するとともに、磁力発生手段を、上記揺動ピストンの上記軸心側部位との間に磁気回路を形成するように設けることができる。
【００１３】
また、揺動ピストンが、軸心上に軸方向に延びるように配置された軸心部位を有する場合には、少なくとも１つの連通路を、上記揺動ピストンとケーシングとの間の全隙間領域のうち、該揺動ピストンの上記軸心部位周りに位置する隙間領域により構成するとともに、磁気発生手段を、上記揺動ピストンの上記軸心部位との間に磁気回路を形成するように設けることもできる。
【００１４】
また、揺動ピストンを、該揺動ピストンが一方向に相対回動したときに、該揺動ピストン周りの全隙間領域のうちの少なくとも一部の隙間領域において該ケーシングとの間の隙間幅寸法が大きくなり、他方向に相対回動したときに上記隙間幅寸法が小さくなるように設けてもよい。この場合、上記少なくとも一部の隙間領域を、揺動ピストン周りの全隙間領域のうち、連通路を構成する隙間領域以外とするようにしてもよい。
【００１５】
さらに、上記の揺動型減衰装置により、ベルトテンショナ装置の減衰手段を構成するようにしてもよい。つまり、固定側に固定される固定部と、ベルトを押圧するための押圧部を有していて、該押圧部がベルトを押圧する方向と該押圧方向とは反対の方向との間で揺動可能に上記固定部に支持された揺動部と、上記固定部に対し揺動部をベルト押圧方向に向かって付勢する付勢手段と、上記揺動部の回動を減衰させる減衰手段とを備えたベルトテンショナ装置において、上記の減衰手段を、上記の揺動型減衰装置により構成することができる。この場合、揺動型減衰装置のケーシングは、上記固定部および上記揺動部のうちの一方に連結され、揺動型減衰装置の揺動ピストンは、上記固定部および上記揺動部のうちの他方に連結されることになる。
【００１６】
また、上記のベルトテンショナ装置において、固定部に対する揺動部の相対揺動位置を検出する検出手段と、この検出手段により検出された相対揺動位置に基づいて、揺動型減衰装置の連通路内の磁気粘性流体に印加される磁界が変化するように磁力発生手段を制御する制御手段とを備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ケーシングの内部空間に揺動ピストンを配置して該内部空間を２つの流体室に区画する一方、それら両流体室間を互いに連通する連通路を形成し、これら流体室および連通路に磁気粘性流体を充填し、磁気回路により連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加して剪断応力を変化させることで、ケーシングに対する揺動ピストンの相対揺動を減衰させるようにした揺動型減衰装置において、揺動ピストンとケーシングとの間に生じる隙間の全領域のうちの少なくとも一部の隙間領域を上記連通路として利用し、さらに、その揺動ピストンとの間に上記磁気回路を形成するようにしたので、揺動ピストン周りの隙間以外に新たな隙間を設け、その隙間により連通路を構成するようにする従来の場合に比べ、部品点数および部品組付工程を少なくして製造コストの低減に寄与することができるとともに、揺動ピストン周りのシール領域を少なくして信頼性および耐久性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態に係るベルトテンショナ装置の全体構成を示しており、このベルトテンショナ装置は、自動車用エンジンの出力トルクの一部を１本の伝動ベルトを介して複数の補機に伝達するようにしたサーペンタインレイアウトのベルト伝動装置において伝動ベルトに所定の張力を付与するために使用される。
【００２０】
このベルトテンショナ装置は、エンジン側に固定される固定部１０と、この固定部１０に、所定の揺動軸心Ｐ回りの２つの回動方向において揺動可能に支持された揺動部２０とを備えている。揺動部２０には、伝動ベルト（図示せず）を押圧するためのテンションプーリ３０が取り付けられている。このテンションプーリ３０は、揺動軸心Ｐに平行な軸心Ｑ回りに回転可能に揺動部２０に支持されている。
【００２１】
固定部１０と揺動部２０との間には、テンションプーリ３０が伝動ベルトを押圧する回動方向に向かって固定部１０に対し揺動部２０を常時付勢する捻りコイルばね４０が介装されている。また、固定部１０と揺動部２０との間には、図２および図３にも示すように、固定部１０に対する揺動部２０の揺動を減衰させるための揺動型ダンパ５０が設けられている。
【００２２】
固定部１０は、円板状の第１部材１１と、この第１部材１１に重ねられた第２部材１２とからなっている。第１部材１１の周縁部の複数箇所には、それぞれ、雌ねじが形成されたボルト螺着孔１１ａが軸方向に貫通するように設けられている。また、第１部材１１における揺動部２０側の面（図２および図３の各下側の面）の中央部分には、断面円形状の軸受穴１１ｂが設けられている。
【００２３】
第２部材１２は、外周縁が第１部材１１の外周縁に一致する第１側板部１３と、この第１側板部１３の内周縁から軸心に沿って固定部１０とは反対の方向（図２および図３の各下方向）に延びる筒部１４と、この筒部１４の先端開口縁から半径方向外方に向かって突出するように周設された第２側板部１５とからなっている。第２側板部１５の揺動軸心Ｐ部分には、軸方向に貫通する断面円形状の軸孔１５ａが設けられている。第１側板部１３の周縁部の複数箇所には、それぞれ、ボルト挿通孔１３ａが第１部材１１のボルト螺着孔１１ａに対応するように設けられており、各ボルト挿通孔１３ａに挿通したボルト１６の軸部先端を第１部材１１のボルト螺着孔１１ａに螺着させることで、第１部材１１と第２部材１２とが一体に連結されている。
【００２４】
一方、揺動部２０は、外周縁が固定部１０の第１部材１１の外周縁よりも半径方向内方に位置する円形平板状の円板部２１と、この円板部２１の周縁に固定部１０の側（図２の上側）に向かって突出するように周設された周壁部２２と、円板部２１の外周から半径方向外方に向かって突出するように設けられたアーム部２３とを有する。アーム部２３の突出端には、揺動軸心Ｐに平行でかつ固定部１０側に向かって延びる枢支部２３ａが設けられており、テンションプーリ３０は、この枢支部２３ａに揺動軸心Ｐに平行な軸心Ｑ回りに回転可能に枢支されている。
【００２５】
上記揺動部２０の円板部２１の中央部分には、揺動軸心Ｐに沿って延びるように配置された軸部材２４が固定部１０の側（図２の上側）に向かって突出する状態に揺動一体に取り付けられている。この軸部材２４は、固定部１０の第２部材１２の第２側板部１５の軸孔１５ａと、該第２部材１２の筒部１４とを順に貫通している。軸部材２４の先端部（図２および図３の上端部）は、断面テーパ状に形成されていて、固定部１０の第１部材１１の軸受穴１１ｂ内に係入している。一方、第２側板部１５の軸孔１５ａ内には、内輪と外輪との間に複数個のボールが介装されてなるボールベアリング２５が外輪において圧入されている。そして、軸部材２４は、このボールベアリング２５の内輪に回転一体に連結されており、このことで、軸部材２４は、揺動軸心Ｐ回りに揺動可能なようにラジアル方向において固定部１０に支承されている。また、軸受穴１１ｂ内には、軸部材２４の先端部のテーパ面に摺接する摺動材からなる円環状のスラスト軸受２６が配置されている。そして、軸部材２４は、このスラスト軸受２６を介して、揺動軸心Ｐ回りに揺動可能なようにスラスト方向において固定部１０に支承されている。これらにより、揺動部２０は、固定部１０に軸部材２４を介して揺動軸心Ｐ回りに揺動可能に支持されている。
【００２６】
さらに、固定部１０の第２部材１２の第１側板部１３と、揺動部２０の円板部２１との間には、固定部１０に対し揺動部２０をテンションプーリ３０がベルトを押圧する回動方向に向かって常時付勢する捻りコイルばね４０が介装されている。この捻りコイルばね４０は、コイル部が固定部１０の第２部材１２の筒部１４上に外嵌合している。コイル部の固定部１０側のタングは固定部１０に設けられた図外の係止部により周方向において移動不能に係止されている。コイル部の揺動部２０側端部は揺動部２０の円板部２１上における周壁部２２の半径方向内方に位置しており、揺動部２０側のタングは、揺動部２０に設けられた図外の係止部により周方向において移動不能に係止されている。図示する例では、捻りコイルばね４０のコイル部は左巻きとされており、テンションプーリ３０が図２の奥側から同図の手前側に向かう回動方向（図１の時計回り方向）に揺動部を付勢するようになっている。
【００２７】
そして、本実施形態では、固定部１０と揺動部２０との間に、揺動部２０の揺動を減衰する揺動型ダンパ５０が設けられている。
【００２８】
具体的には、この揺動型ダンパ５０は、図１および図３にも示すように、固定部１０（より正確には、第１部材１１および第２部材１２の筒部１４ならびに第２側板部１５）をケーシングとしている。このケーシングとしての固定部１０内には、揺動軸心Ｐから半径方向外方に向かって延びかつ周方向に拡がる断面略扇形状の内部空間が形成されている。尚、図４に示すように、内部空間の周長さ中心角θ１は、少なくとも１５°以上（θ１≧１５°）であることが望ましい。図示する例では、略１８０°（θ１≒１８０°）としている。
【００２９】
また、上記の内部空間には、該内部空間を周方向に分割された第１流体室Ｃ１および第２流体室Ｃ２に区画する揺動ピストン５１が配置されている。この揺動ピストン５１は、内部空間に位置する軸部材２４の部位からなっていて揺動軸心Ｐ上に同軸状に配置された断面円形状の軸心部位５１ａと、この軸心部位５１ａに一体に設けられていて、該軸心部位５１ａから第１流体室Ｃ１と第２流体室Ｃ２とを区画するように半径方向外方に向かって延びる区画部５１ｂとを有する。
【００３０】
さらに、内部空間の側周壁面（筒部の内周壁面）における揺動軸心Ｐ周りの部分は、該揺動軸心Ｐを中心としかつ半径が軸心部位５１ａの半径よりも僅かに大きい断面円弧状に凹設されていて、揺動ピストン５１の軸心部位５１ａの外周面との間に、断面円弧状の隙間を形成するようになされている。この隙間は、軸心部位５１ａの軸方向長さと略同じ寸法を軸方向における幅寸法とされていて、第１流体室Ｃ１と第２流体室Ｃ２とを互いに連通する連通路５２とされている。尚、連通路５２の周長さ中心角θ２は、少なくとも１０°以上（θ２≧１０°）であることが望ましい。図示する例では、略１８０°（θ２＝１８０°）としている。
【００３１】
その上で、第１流体室Ｃ１，第２流体室Ｃ２および連通路５２には、印加された磁界に応じて剪断応力を変化させる磁気粘性流体Ｆが充填されている。また、第２側板部１５の軸孔１５ａ内には、磁気粘性流体Ｆが軸孔１５ａを通って外部空間に漏出しないように軸部材２４に摺接してシールするシール材２７が配置されている。また、さらに、揺動ピストン５１と固定部１０との間に形成される隙間の全ての領域のうち、揺動ピストン５１の軸心部位５１ａ周りに位置する隙間領域以外の隙間領域では、第１および第２流体室Ｃ１，Ｃ２間における磁気粘性流体Ｆの洩れを抑えるシール装置（図示せず）が設けられている。ここで、「磁気粘性流体」とは、粒子径が０．５〜１００μｍである磁性粒子を炭化水素系やシリコーン系などの媒体に分散含有させてなるものであり、粒子径が１〜１００ｎｍと相対的に小さい磁性粒子を媒体に分散含有させてなる「磁性流体」とは、分散のさせ方や減衰特性が大きく異なっており、また、適用分野も大きく異なっている。
【００３２】
一方、揺動軸心Ｐに対し、固定部１０の内部空間とは反対の側（図１〜図３の各左側）であって、固定部１０の第２部材１２における第１側板部１３と第２側板部１５との間に挟まれた断面略半円形状の外部空間には、連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する磁気回路Ｍを形成するための磁力を発生する電磁石５３が設けられている。この電磁石５３は、略Ｕ字状の鉄心５３ａと、この鉄心５３ａに巻き付けられた電線からなるコイル部５３ｂとからなっている。この電磁石５３は、断面Ｌ字状のブラケット５４を介して固定部１０に取り付けられている。具体的には、ブラケット５４は、ボルト挿通孔５４ａとボルト螺着孔５４ｂとを有していて、第１部材１１と第２部材１２とを連結するボルト１６によりボルト挿通孔５４ａにおいて共締めされている。そして、電磁石５３の鉄心５３ａを貫通したボルト５５がその先端ねじ部においてブラケット５４のボルト螺着孔５４ｂに螺着されている。
【００３３】
上記鉄心５３ａの２箇所の端面は、固定部１０の第２部材１２の筒部１４の外周壁面に略密着している。この電磁石５３のコイル部５３ｂは、該コイル部５３ｂに電流を供給する電源部５６に接続されている。そして、電源部５６から給電されて電磁石５３が磁力を発生することにより、揺動軸心Ｐに略直交する平面内において、連通路５２における第１流体室Ｃ１側の部位と、揺動ピストン５１の軸心部位５１ａと、連通路５２における第２流体室Ｃ２側の部位とを通る磁気回路Ｍが形成され、この磁気回路Ｍにより、連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界が印加されるようになっている。ここで、電磁石５３および電源部５６は、本発明における磁力発生手段を構成している。
【００３４】
ここで、本ベルトテンショナ装置において、電磁石５３に対し、電源部５６による給電がＯＮ・ＯＦＦされたとき、つまり、揺動型ダンパ５０の連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに対する磁界の印加がＯＮ・ＯＦＦされたときに揺動部２０の揺動に作用する揺動型ダンパ５０の減衰力の変化を、図５（ａ）に模式的に示す変位量（回動量）と減衰力との関係を示す特性図に基づいて説明する。
【００３５】
尚、図５では、変位の変化を示す横軸については、揺動部２０が反ベルト押圧方向に回動するときの変位量を「プラス」、ベルト押圧方向に回動するときの変位量を「マイナス」とし、一方、減衰力の変化を示す縦軸については、揺動部２０が反ベルト押圧方向に回動するときの減衰力を「プラス」、ベルト押圧方向に回動するときの減衰力を「マイナス」（したがって、その絶対値が、ベルト押圧方向に回動するときの減衰力となる）としてそれぞれ示している。また、特性を表す実線（太い実線および細い実線）中の矢印は、その特性の経時的変化の方向を示している。つまり、特性は、揺動部２０が反ベルト押圧方向に回動するときには変位の「プラス」側（同図の右側）に向かって経時的に変化し、一方、揺動部２０がベルト押圧方向に回動するときには変位の「マイナス」側（同図の左側）に向かって経時的に変化する。
【００３６】
磁界の印加がＯＮであるとき、揺動型ダンパ５０の連通路５２内における磁気粘性流体Ｆは、その剪断応力を増加させ、その結果、見掛け上の粘度が高くなる。これにより、連通路５２における磁気粘性流体Ｆの通過抵抗は、磁界の印加がＯＦＦであるときに比べて大きくなるので、その分だけ、揺動ピストン５１は、該揺動ピストン５１の回動方向前側に位置する流体室Ｃ１，Ｃ２内の磁気粘性流体Ｆの圧力を受ける。具体的には、揺動部２０がベルト押圧方向に回動するときには第２流体室Ｃ２内の磁気粘性流体Ｆの圧力を受け、一方、揺動部２０が反ベルト押圧方向に回動するときには第１流体室Ｃ１内の磁気粘性流体Ｆの圧力を受ける。よって、図５（ａ）に細い実線で示すように、磁界の印加がＯＮであるときの揺動部２０の揺動に対する揺動型ダンパ５０の減衰力は、同図（ａ）に太い実線で示す磁界の印加がＯＦＦであるときの減衰力に比べて、何れの回動方向においても大きくなる。
【００３７】
さらに、本ベルトテンショナ装置は、揺動部２０の揺動位置を検出する検出手段としての検出センサ６０と、この検出センサ６０により検出された揺動部２０の揺動位置に関するデータに基づいて、揺動部２０の回動方向，回動速度，回動角度などを演算し、その演算結果に基づいて、電磁石５３に対する電源部５６の給電量を制御する制御手段としての制御部６１とを備えている。具体的には、制御部６１は、図５（ｂ）に模式的に示すように、揺動部２０がベルト押圧方向（図１の時計回り方向）に回動するときには、該揺動部２０の回動に対する揺動型ダンパ５０の減衰力が小さくなるように電源部５６を制御（電源ＯＦＦ）し、一方、揺動部２０が反ベルト押圧方向（同図の反時計回り方向）に回動するときには、該揺動部２０の回動に対する揺動型ダンパ５０の減衰力が大きくなるように電源部５６を制御（電源ＯＮ）する。
【００３８】
次に、上記のように構成されたベルトテンショナ装置の作動について説明する。
【００３９】
ベルトテンショナ装置の揺動部２０は、捻りコイルばね４０の付勢力により、テンションプーリ３０がベルトを押圧する方向に常時付勢されているので、基本的には、ベルト張力が低下したときにベルト押圧方向に回動してベルト張力を回復させ、ベルト張力が増加したときに反ベルト押圧方向に回動してそのベルト張力の増加分を吸収するように作動する。つまり、ベルト張力の増減に応じて揺動する。ところが、その際に、揺動部２０は、ベルト張力の増減変化に僅かに遅れて回動することから、単にベルト張力の変動に追従して作動するだけでは、ベルト張力の変動を逆に増幅する虞がある。
【００４０】
そこで、本ベルトテンショナ装置では、揺動部２０がベルト押圧方向に回動するときには、その回動に対する揺動型ダンパ５０の減衰力が小さくなり、一方、揺動部２０が反ベルト押圧方向に回動するときには、その回動に対する揺動型ダンパ５０の減衰力が大きくなるように作動する。
【００４１】
具体的には、制御部６１では、検出センサ６０の検出信号に基づいて揺動部２０の回動方向を算出し、揺動部２０がベルト押圧方向に回動していると判定したときには、電磁石５３に対する電源部５６の給電をＯＦＦにする。これにより、電磁石５３は磁力を発生せず、連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界が印加されないので、連通路５２内における磁気粘性流体Ｆの通過抵抗は最小になる。よって、揺動部２０のベルト押圧方向への回動に伴い、揺動ピストン５１が第１流体室Ｃ１の容積を減少させるとともに、第２流体室Ｃ２の容積を増加させる方向（図１の時計回り方向）の回動は比較的速やかに行われることとなる。
【００４２】
一方、揺動部２０が反ベルト押圧方向（図１の反時計回り方向）に回動していると判定したときには、電磁石５３に対する電源部５６の給電をＯＮにする。これにより、電磁石５３が磁力を発生し、連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界が印加されるので、連通路５２内における磁気粘性流体Ｆの剪断応力が大きくなり、連通路５２内における磁気粘性流体Ｆの通過抵抗は最大になる。よって、揺動部２０の反ベルト押圧方向への回動に伴い、揺動ピストン５１が第２流体室Ｃ２の容積を減少させるとともに、第１流体室Ｃ１の容積を増加させる方向の回動は比較的緩慢に行われることとなる。
【００４３】
したがって、本実施形態によれば、固定部１０に対し揺動部２０をテンションプーリ３０がベルトを押圧する方向に捻りコイルばね４０により回動付勢するようにしたベルトテンショナ装置において、揺動部２０の揺動を減衰するために、固定部１０の内部空間に、揺動部２０に揺動一体に連結された揺動ピストン５１を配置して該内部空間を揺動方向に分割された２つの流体室Ｃ１，Ｃ２に区画する一方、それら両流体室Ｃ１，Ｃ２間を互いに連通する連通路５２を形成した上で、これら流体室Ｃ１，Ｃ２および連通路５２に磁気粘性流体Ｆを充填し、連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加して剪断応力を変化させて固定部１０に対する揺動ピストン５１の揺動を減衰するようにした揺動型ダンパ５０を用いる際に、揺動ピストン５１と固定部１０との間に生じる隙間の全ての領域のうち、該揺動ピストン５１の軸心部位５１ａ周りに位置する周方向寸法の比較的小さい断面円弧状の隙間領域を連通路５２として利用し、その連通路５２内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加するための磁気回路Ｍを軸心部位５１ａとの間に形成するようにしたので、揺動ピストン５１周りの隙間以外に比較的周方向寸法の大きい隙間を形成し、その隙間により連通路を構成するようにする従来の場合に比べて、部品点数および部品組付工程を少なくして製造コストの低減に寄与することができるとともに、揺動ピストン５１周りにおける固定部１０との間のシール領域を少なくして信頼性および耐久性の向上を図ることができ、しかも、磁気粘性流体Ｆの剪断応力の特性を十分に活かした減衰特性を無理なく得ることができる。
【００４４】
尚、上記の実施形態では、電磁石５３を、揺動軸心Ｐに略直交する平面内に磁気回路Ｍが形成されるように配置しているが、図６の変形例１に示すように、揺動軸心Ｐを含む平面内に磁気回路Ｍが形成されるように配置するなど、連通路５２を横断する面内に磁気回路Ｍを形成するようにしてもよい。
【００４５】
また、上記の実施形態では、揺動ピストン５１の軸心部位５１ａ周りの隙間領域により連通路５２を構成するようにしているが、揺動ピストン５１が揺動軸心Ｐから離れた位置に位置していて軸心部位を有していない場合には、揺動軸心Ｐに近い部位である軸心側部位周りの隙間領域により連通路を構成するようにしてもよいし、さらには、揺動ピストン５１が軸心部位を有するか否かに拘わらず、揺動ピストン５１周りの隙間の全領域のうち、少なくとも一部の任意の隙間領域により連通路を構成するようにしてもよい。
【００４６】
また、上記の実施形態では、揺動ピストン５１の軸心部位５１ａ周りの隙間（連通路５２）以外の隙間（ケーシングとの間の隙間）を一定にするようにしているが、揺動ピストン５１周りの隙間の全ての領域のうち、少なくとも一部の隙間領域において、その隙間寸法が揺動ピストン５１の回動方向に応じて変化するようにしてもよい。具体的には、図７の変形例２に示すように、軸方向における区画部５１ｂの基端側部位５１ｂ１に対し該区画部５１ｂの先端側部位５１ｂ２を揺動軸心Ｐに平行な軸心Ｒ回りに揺動可能に設け、揺動ピストン５１がベルト押圧方向（同図の時計回り方向）に回動したときには、先端側部位５１ｂ２が第２流体室Ｃ２の磁気粘性流体Ｆの圧力を受けて、ケーシングとの間の隙間幅寸法が大きくなるように軸心Ｒ回りに回動し、一方、揺動ピストン５１が反ベルト押圧方向（同図の反時計回り方向）に回動したときには、先端側部位５１ｂ２が第１流体室Ｃ１の磁気粘性流体Ｆの圧力を受けて、ケーシングとの間の隙間幅村法が小さくなって該隙間がシールされるように回動する構成とすることができる。このようにすれば、揺動ピストン５１の回動方向に拘わらず磁界を常にＯＮ又は常にＯＦＦにしておくようにしたときに、上記の実施形態の場合には、図８（ａ）に示すように、それぞれ回動方向に拘わらず常に一定の減衰力が作用することになるのに対し、同図（ｂ）に示すように、それぞれ回動方向に依存して大きく変化する減衰特性を得ることができる。
【００４７】
また、上記の実施形態では、揺動部２０の揺動に対する減衰特性に異方性（回動方向によって減衰力が異なる特性）を持たせる際に、ベルト押圧方向に回動したときには減衰力を小さくする一方、反ベルト押圧方向に回動したときには減衰力を大きくするようにしているが、このような減衰特性は必要に応じて適宜設定することができる。
【００４８】
また、上記の実施形態では、揺動部２０が一方向に回動したときに、その回動期間の全体を通じて減衰力を略一定にするようにしているが、回動期間中の各時期や回動位置などに応じて減衰力を変化させるようにしてもよい。
【００４９】
また、上記の実施形態では、磁力発生手段として電磁石５３を用いるようにしているが、例えば一定の磁界を常に印加するような場合には、磁力発生手段として永久磁石を用いるようにしてもよい。
【００５０】
また、上記の実施形態では、固定部１０側にケーシングを設定し、そのケーシング内に配置した揺動ピストン５１を揺動部２０に揺動一体に連結するようにしているが、揺動部２０側にケーシングを設定する一方、固定部１０に揺動ピストン５１を連結するようにしてもよい。
【００５１】
さらに、上記の実施形態では、本発明に係る揺動型減衰装置が組み込まれてなるベルトテンショナ装置の場合について説明しているが、本発明は、それ以外の種々の装置における揺動型減衰装置として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図３のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るベルトテンショナ装置の全体構成を示す縦断面図である。
【図３】ベルトテンショナ装置における揺動型ダンパの全体構成を示す縦断面図である。
【図４】揺動型ダンパにおける内部空間および連通路の各周長さ角度を示す図３相当図である。
【図５】磁界を常にＯＮ又はＯＦＦにしたとき（ａ）および磁界をＯＮ／ＯＦＦ制御したとき（ｂ）の揺動部の回動量と該揺動部の回動に対する減衰力との間の各特性を対比して示す特性図である。
【図６】本実施形態の変形例１における磁気回路を示す図３相当図である。
【図７】本実施形態の変形例２における揺動ピストンを示す図１相当図である。
【図８】本実施形態（ａ）および変形例２（ｂ）においてそれぞれ磁界が常にＯＮ又はＯＦＦであるときの揺動の回動量と該揺動部の回動に対する減衰力との間の各特性を対比して示す図５相当図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 固定部（ケーシング）
２０ 揺動部
３０ テンションプーリ（押圧部）
４０ 捻りコイルばね（付勢手段）
５０ 揺動型ダンパ（減衰手段）
５１ 揺動ピストン
５１ａ 軸心部位
５１ｂ 区画部
５２ 連通路
５３ 電磁石（磁力発生手段）
５６ 電源部（磁力発生手段）
６０ 検出センサ（検出手段）
６１ 制御部（制御手段）
Ｃ１ 第１流体室
Ｃ２ 第２流体室
Ｆ 磁気粘性流体
Ｍ 磁気回路
Ｐ 揺動軸心（軸心）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心側から半径方向外方に向かって延びかつ周方向に拡がるように形成された断面略扇形状の内部空間を有するケーシングと、
上記ケーシングの内部空間に上記軸心回りの２つの回動方向において揺動可能に配置され、該内部空間を周方向に分割された第１流体室と第２流体室とに区画する揺動ピストンと、
上記第１流体室と上記第２流体室とを互いに連通する１つ以上の連通路と、
上記第１流体室，上記第２流体室および上記連通路に充填され、印加された磁界に応じて剪断応力を変化させる磁気粘性流体と、
上記１つ以上の連通路のうち、少なくとも１つの連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加する磁気回路を形成するための磁力を発生する磁力発生手段とを備え、
上記磁力発生手段が発生する磁力を用いて形成した磁気回路により上記少なくとも１つの連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加して該磁気粘性流体の剪断応力を変化させることで上記ケーシングに対する上記揺動ピストンの相対回動を減衰させるようにした揺動型減衰装置であって、
上記少なくとも１つの連通路は、上記揺動ピストンと上記ケーシングとの間の全隙間領域のうちの少なくとも一部の隙間領域により構成され、
上記磁力発生手段は、上記揺動ピストンとの間に上記磁気回路を形成するように設けられていることを特徴とする揺動型減衰装置。
【請求項２】
請求項１に記載の揺動型減衰装置において、
少なくとも１つの連通路は、揺動ピストンとケーシングとの間の全隙間領域のうち、該揺動ピストンの軸心側部位周りに位置する隙間領域により構成され、
磁力発生手段は、上記揺動ピストンの上記軸心側部位との間に磁気回路を形成するように設けられていることを特徴とする揺動型減衰装置。
【請求項３】
請求項２に記載の揺動型減衰装置において、
揺動ピストンは、軸心上に軸方向に延びるように配置された軸心部位を有し、
少なくとも１つの連通路は、上記揺動ピストンとケーシングとの間の全隙間領域のうち、該揺動ピストンの上記軸心部位周りに位置する隙間領域により構成され、
磁気発生手段は、上記揺動ピストンの上記軸心部位との間に磁気回路を形成するように設けられていることを特徴とする揺動型減衰装置。
【請求項４】
請求項１に記載の揺動型減衰装置において、
揺動ピストンは、該揺動ピストンが一方向に相対回動したときに、該揺動ピストン周りの全隙間領域のうちの少なくとも一部の隙間領域において該ケーシングとの間の隙間幅寸法が大きくなり、他方向に相対回動したときに上記隙間幅寸法が小さくなるように設けられていることを特徴とする揺動型減衰装置。
【請求項５】
請求項１に記載の揺動型減衰装置において、
揺動ピストンは、該揺動ピストンが一方向に相対回動したときに、該揺動ピストン周りの全隙間領域のうち、連通路を構成する隙間領域以外の少なくとも一部の隙間領域において該ケーシングとの間の隙間幅寸法が大きくなり、他方向に相対回動したときに上記隙間幅寸法が小さくなるように設けられていることを特徴とする揺動型減衰装置。
【請求項６】
固定側に固定される固定部と、
ベルトを押圧するための押圧部を有し、該押圧部がベルトを押圧する方向と該押圧方向とは反対の方向との間で揺動可能に上記固定部に支持された揺動部と、
上記固定部に対し、上記揺動部を上記ベルト押圧方向に向かって付勢する付勢手段と、 上記揺動部の回動を減衰させる減衰手段とを備えたベルトテンショナ装置であって、
上記減衰手段は、請求項１，２，３，４，５のうちの何れか１項に記載の揺動型減衰装置により構成され、
上記揺動型減衰装置のケーシングは、上記固定部および上記揺動部のうちの一方に連結され、
上記揺動型減衰装置の揺動ピストンは、上記固定部および上記揺動部のうちの他方に連結されていることを特徴とするベルトテンショナ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のベルトテンショナ装置において、
固定部に対する揺動部の相対揺動位置を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出された相対揺動位置に基づき、揺動型減衰装置の連通路内の磁気粘性流体に印加される磁界が変化するように磁力発生手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とするベルトテンショナ装置。
【請求項１】
軸心側から半径方向外方に向かって延びかつ周方向に拡がるように形成された断面略扇形状の内部空間を有するケーシングと、
上記ケーシングの内部空間に上記軸心回りの２つの回動方向において揺動可能に配置され、該内部空間を周方向に分割された第１流体室と第２流体室とに区画する揺動ピストンと、
上記第１流体室と上記第２流体室とを互いに連通する１つ以上の連通路と、
上記第１流体室，上記第２流体室および上記連通路に充填され、印加された磁界に応じて剪断応力を変化させる磁気粘性流体と、
上記１つ以上の連通路のうち、少なくとも１つの連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加する磁気回路を形成するための磁力を発生する磁力発生手段とを備え、
上記磁力発生手段が発生する磁力を用いて形成した磁気回路により上記少なくとも１つの連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加して該磁気粘性流体の剪断応力を変化させることで上記ケーシングに対する上記揺動ピストンの相対回動を減衰させるようにした揺動型減衰装置であって、
上記少なくとも１つの連通路は、上記揺動ピストンと上記ケーシングとの間の全隙間領域のうちの少なくとも一部の隙間領域により構成され、
上記磁力発生手段は、上記揺動ピストンとの間に上記磁気回路を形成するように設けられていることを特徴とする揺動型減衰装置。
【請求項２】
請求項１に記載の揺動型減衰装置において、
少なくとも１つの連通路は、揺動ピストンとケーシングとの間の全隙間領域のうち、該揺動ピストンの軸心側部位周りに位置する隙間領域により構成され、
磁力発生手段は、上記揺動ピストンの上記軸心側部位との間に磁気回路を形成するように設けられていることを特徴とする揺動型減衰装置。
【請求項３】
請求項２に記載の揺動型減衰装置において、
揺動ピストンは、軸心上に軸方向に延びるように配置された軸心部位を有し、
少なくとも１つの連通路は、上記揺動ピストンとケーシングとの間の全隙間領域のうち、該揺動ピストンの上記軸心部位周りに位置する隙間領域により構成され、
磁気発生手段は、上記揺動ピストンの上記軸心部位との間に磁気回路を形成するように設けられていることを特徴とする揺動型減衰装置。
【請求項４】
請求項１に記載の揺動型減衰装置において、
揺動ピストンは、該揺動ピストンが一方向に相対回動したときに、該揺動ピストン周りの全隙間領域のうちの少なくとも一部の隙間領域において該ケーシングとの間の隙間幅寸法が大きくなり、他方向に相対回動したときに上記隙間幅寸法が小さくなるように設けられていることを特徴とする揺動型減衰装置。
【請求項５】
請求項１に記載の揺動型減衰装置において、
揺動ピストンは、該揺動ピストンが一方向に相対回動したときに、該揺動ピストン周りの全隙間領域のうち、連通路を構成する隙間領域以外の少なくとも一部の隙間領域において該ケーシングとの間の隙間幅寸法が大きくなり、他方向に相対回動したときに上記隙間幅寸法が小さくなるように設けられていることを特徴とする揺動型減衰装置。
【請求項６】
固定側に固定される固定部と、
ベルトを押圧するための押圧部を有し、該押圧部がベルトを押圧する方向と該押圧方向とは反対の方向との間で揺動可能に上記固定部に支持された揺動部と、
上記固定部に対し、上記揺動部を上記ベルト押圧方向に向かって付勢する付勢手段と、 上記揺動部の回動を減衰させる減衰手段とを備えたベルトテンショナ装置であって、
上記減衰手段は、請求項１，２，３，４，５のうちの何れか１項に記載の揺動型減衰装置により構成され、
上記揺動型減衰装置のケーシングは、上記固定部および上記揺動部のうちの一方に連結され、
上記揺動型減衰装置の揺動ピストンは、上記固定部および上記揺動部のうちの他方に連結されていることを特徴とするベルトテンショナ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のベルトテンショナ装置において、
固定部に対する揺動部の相対揺動位置を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出された相対揺動位置に基づき、揺動型減衰装置の連通路内の磁気粘性流体に印加される磁界が変化するように磁力発生手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とするベルトテンショナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２０７６７１（Ｐ２００６−２０７６７１Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９５１１（Ｐ２００５−１９５１１）
【出願日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
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