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内に揺動ピストン５１を配置して内部空間１０ａを２つの流体室Ｃ１，Ｃ２に区画する一方、それら両流体室Ｃ１，Ｃ２同士を連通路５５により連通させ、これら流体室Ｃ１，Ｃ２および連通路５５に磁気粘性流体Ｆを充填し、連通路５５内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加することでケーシング１０に対する揺動ピストン５１の相対回動を減衰させるようにした揺動型減衰装置において、ケーシング１０と揺動ピストン５１との間の摺動隙間について、その寸法精度を高くしなくても、シール性を高められるようにする。
【解決手段】ケーシング１０と揺動ピストン５１との間の摺動隙間内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する第２の磁界印加手段６０を備えるようにする。
【解決手段】ケーシング１０と揺動ピストン５１との間の摺動隙間内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する第２の磁界印加手段６０を備えるようにする。
【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回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、特にケーシングと揺動ピストンとの間の摺動隙間におけるシール性を高める対策に関する。
【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２つの第２流体室ならびに連通路に、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ができるので、ケーシングに対する揺動ピストンの相対回動を、連通路のみに磁界を印加できる程度の少ない磁力でもって効率よく減衰させることができ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】
ところで、上記の揺動型減衰装置では、僅かではあるが、ケーシングと揺動ピストンとの間の摺動隙間を磁気粘性流体が通過するために、その分だけ減衰力が低下し、適正な磁気粘性特性が得られないという欠点がある。
【０００６】
これに対しては、磁気粘性流体が摺動隙間を通過しないように、摺動隙間の寸法精度を高くすることが考えられるが、その場合には、部品の加工コストがかさむという問題を招くことになる。
【０００７】
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回動を減衰させるようにした揺動型減衰装置において、磁気粘性流体の特性を活用することで、ケーシングと揺動ピストンとの間の摺動隙間について、その寸法精度を高くしなくても、シール性を高められるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成すべく、本発明では、ケーシングと揺動ピストンとの間の摺動隙間に介在する磁気粘性流体に着目し、この磁気粘性流体に磁界を印加して粘度を高くすることで、摺動隙間のシール性を高くするようにした。
【０００９】
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該ケーシングに対し摺動しつつ上記軸心回りの２つの回動方向において相対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２つの流体室に区画する揺動ピストンと、その２つの流体室同士を互いに連通する１つ以上の連通路と、これら２つの流体室および１つ以上の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つ以上の連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加する磁界印加手段とを備え、上記磁界印加手段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。
【００１０】
そして、上記の磁界印加手段を、第１の磁界印加手段とした上で、上記ケーシングと揺動ピストンとの間の摺動隙間内の磁気粘性流体に磁界を印加する第２の磁界印加手段を備えるようにする。
【００１１】
上記の構成において、１つ以上の連通路は、摺動隙間の全部の領域のうちの一部の領域により形成されているものとすることができるし、上記の第２磁界印加手段については、摺動隙間内の磁気粘性流体に加え、２つの流体室内の磁気粘性流体にも磁界を印加するように構成されているものとすることができる。尚、これらの場合に、第１磁界印加手段と、第２磁界印加手段とは、単一の磁界印加手段により構成することもできる。また、上記ケーシングの外周に巻き付けられたコイル部を有する電磁石と、この電磁石に通電する給電手段とを備えるようにし、これら電磁石および給電手段により上記の磁界印加手段を構成することもできる。
【００１２】
さらに、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、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ける減衰手段として、上記の揺動型減衰装置を用いることができる。この場合には、揺動型減衰装置のケーシングは、上記固定部および揺動部のうちの一方に連結されることになり、揺動型減衰装置の揺動ピストンは、上記固定部および揺動部のうちの他方に連結されることになる。
【発明の効果】
【００１３】
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回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】
【００１４】
図２および図３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。
【００１５】
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に重なるように配置されていて、所定の揺動軸心Ｐ回りの２つの回動方向において固定部１０に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は、伝動ベルトを押圧する押圧部としてのテンションプーリ３０を有しており、これら固定部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方向（図２の反時計回り方向）に向かって揺動部２０を常時回動付勢する捻りコイルばね４０と、揺動部２０の回動を減衰させる揺動型ダンパ５０とが介設されている。
【００１６】
固定部１０の周縁には、揺動部２０に向かって突出する円環状の周壁１１が設けられており、この周壁１１における周方向の一部には、該周壁１１を半径方向に貫通しかつ揺動部２０の側に開放された形状の固定側係止部１２が設けられている。周壁１１の内周側には、断面円形状をなしていて揺動軸心Ｐを軸心とする円柱部１３が上記該周壁１１との間に断面凹字状の周溝を形成するように立設されている。この円柱部１３には、該円柱部１３の軸心部分を軸方向に貫通する軸孔１４と、この軸孔１４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１０ａとが形成されている。
【００１７】
一方、揺動部２０の軸心部分には、揺動軸心Ｐに沿って延びるように配置された軸部材２１が固定部１０の側に向かって突出する状態に揺動一体に設けられている。この軸部材２１は、固定部１０の軸孔１４に揺動軸心Ｐ回りに回転可能に嵌挿保持されており、これにより、揺動部２０は、揺動軸心Ｐ回りに揺動可能に固定部１０に支持されている。そして、揺動部２０の周縁には、固定部１０に向かって突出する円環状の周壁２２が設けられている。この周壁２２における周方向の一部には、該周壁２２を半径方向に貫通しかつ固定部１０の側に開放された形状の揺動側係止部２３が設けられている。また、揺動部２０は、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２４を有する。このアーム２４の先端には枢支部２５が設けられており、テンションプーリ３０は、この枢支部２５により揺動軸心Ｐに平行な軸心Ｑ回りに回転可能に支持されている。
【００１８】
捻りコイルばね４０は、円筒状のコイル部４１と、図示は省略するが、両コイル端からそれぞれ半径方向外方に向かって突出する固定側および揺動側の２つのタング４２，４３とを有する。両コイル端のうちの一方は、固定部１０における周壁１１と円柱部１３との間の周溝内に収容されており、このコイル端から延びる固定側タング４２は、固定側係止部１２により周方向に移動不能に係止されている。両コイル端のうちの他方は、揺動部２０の周壁２２の内周側に該周壁２２に沿って配置されており、このコイル端から延びる揺動側タング４３は、揺動側係止部２３により周方向に移動不能に係止されている。この捻りコイルばね４０は、左ねじの方向に巻かれていて縮径された状態で固定部１０および揺動部２０間に介装されており、このことで、揺動部２０は固定部１０に対しベルト押圧方向（図２の反時計回り方向）に向かって常時付勢されている。
【００１９】
揺動型ダンパ５０は、ケーシングとしての固定部１０の内部空間１０ａに配置されていて該内部空間１０ａを周方向に分割された第１および第２の２つの流体室Ｃ１，Ｃ２に区画するように設けられた揺動ピストン５１を有する。この揺動ピストン５１は、内部空間１０ａに位置する軸部材２１の部位からなる軸心部位５２と、この軸心部位５２に揺動一体に設けられていて、該軸心部位５２から半径方向外方に向かって延びるように形成された略矩形状の区画部５３とからなっている。尚、ここでは、第１流体室Ｃ１はベルト押圧方向側に位置しており、第２流体室Ｃ２は反ベルト押圧方向側に位置しているものとする。
【００２０】
上記の内部空間１０ａにおける揺動軸心Ｐ周りの内壁面は、軸心部位５２の外周面との間に断面円弧状の隙間が形成されるように該揺動軸心Ｐを中心としかつ半径が軸心部位５２の半径よりも僅かに大きい断面円弧状に形成されている。この断面円弧状の隙間は、２つの流体室Ｃ１，Ｃ２を互いに連通する連通路５５となっている。尚、揺動ピストン５１の区画部５３と内部空間１０ａの内壁面との間の隙間は、固定部１０に対する揺動ピストン５１の回動に伴う区画部５３の摺動を許容する摺動隙間とされている。
【００２１】
上記２つの流体室Ｃ１，Ｃ２および連通路５５には、印加される磁界に応じて粘度（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。この磁気粘性流体Ｆは、揺動部２０がベルト押圧方向（図２の反時計回り方向）に回動するときには、第１流体室Ｃ１の容積が小さくなりかつ第２流体室Ｃ２の容積が大きくなるので、連通路５５を経由して第１流体室Ｃ１から第２流体室Ｃ２に移動し、一方、揺動部２０が反ベルト押圧方向（同図の時計回り方向）に回動するときには、第２流体室Ｃ２の容積が小さくなりかつ第１流体室Ｃ１の容積が大きくなるので、連通路５５を経由して第２流体室Ｃ２から第１流体室Ｃ１に移動することとなる。
【００２２】
ここで、「磁気粘性流体（magnetorheological fluid）」とは、粒子径が０．５〜１００μｍである磁性体粒子を炭化水素系やシリコーン系などの溶媒に分散含有させてなるものであり、したがって、粒子径が１〜１００ｎｍと相対的に小さい磁性体粒子を溶媒に分散含有させてなるものである「磁性流体（magnetic fluid）」とは、特性が異なっており、また、適用分野も異なる。
【００２３】
そして、本実施形態では、上記揺動型ダンパ５０は、図１に模式的に示すように、連通路５５内の磁気粘性流体Ｆ，各流体室Ｃ１，Ｃ２内の磁気粘性流体Ｆ，固定部１０と揺動ピストン５１の区画部５３との間の摺動隙間内の磁気粘性流体Ｆの全てに磁界を印加する電磁石６０を有する。尚、同図の仮想線は、電磁石６０による磁力線を模式的に示している。
【００２４】
この電磁石６０は、固定部１０における円柱部１３の外周に導電線が巻き付けられてなる電磁コイル６１を有しており、この電磁コイル６１から引き出された２本のリード線は電源部６２に接続されている。本実施形態では、この電磁石６０により、本発明における第１磁界印加手段および第２磁界印加手段が構成されている。
【００２５】
次に、上記のように構成されたベルトテンショナ装置における揺動型ダンパ５０の作用について説明する。
【００２６】
揺動型ダンパ５０の連通路５５では、該連通路５５内の磁気粘性流体Ｆが磁界を印加されていて見掛け上の粘度が高くなっているので、揺動ピストン５１の相対回動に伴って連通路５５内を通過しようとする磁気粘性流体Ｆに対する通過抵抗が大きい。よって、揺動ピストン５１の相対回動は、磁気粘性流体Ｆに対する連通路５５内での通過抵抗により減衰されることとなる。
【００２７】
このとき、固定部１０と揺動ピストン５１との間の摺動隙間では、揺動ピストン５１の回動に伴い、揺動ピストン５１の回動方向前側の流体室Ｃ１（又はＣ２）の磁気粘性流体Ｆが摺動隙間を経由して回動方向後側の流体室Ｃ２（又はＣ１）に移動しようとする。
【００２８】
これに対し、電磁石６０の磁界は、連通路５５内の磁気粘性流体Ｆのみならず、摺動隙間内の磁気粘性流体Ｆにも印加されているので、該摺動隙間においても、磁気粘性流体Ｆに対する通過抵抗が増加する。これにより、摺動隙間におけるシール性が高くなるので、この摺動隙間を経由して行われる両流体室Ｃ１，Ｃ２間での磁気粘性流体Ｆの通過が規制され、よって、その分だけ、そのような摺動隙間のシール性の不十分さによって磁気粘性流体Ｆの磁気粘性特性による減衰力が損なわれるという事態は抑えられる。
【００２９】
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が伝動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一方、揺動型ダンパ５０により揺動部２０の回動を減衰させるようにしたベルトテンショナ装置において、揺動型ダンパ５０として、固定部１０の内部空間１０ａ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１０ａ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５５を形成した上で、これら流体室Ｃ１，Ｃ２および連通路５５に磁気粘性流体Ｆを充填し、連通路５５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の回動を減衰させるようにする際に、固定部１０の円柱部１３上に電磁コイル６１を巻き付けてなる電磁石６０に通電して固定部１０および揺動ピストン５１間の摺動隙間内の磁気粘性流体Ｆにも磁界を印加するようにしたので、そのような摺動隙間を経由して行われる両流体室Ｃ１，Ｃ２間での磁気粘性流体Ｆの移動を規制することができ、よって、摺動隙間の寸法精度を高くするための加工コストを掛けることなく、そのような磁気粘性流体Ｆの移動に起因する減衰力の低下を抑えることができる。
【００３０】
しかも、連通路５５内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する手段と、摺動隙間内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する手段とを共通化するようにしたので、各手段を個別に設けるようにする場合に比べて、部品点数および工数の増加を抑えることができる。
【００３１】
尚、上記の実施形態では、揺動ピストン５１の軸心部位５２周りの隙間領域の一部を利用して連通路５５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５２を有していない場合には、揺動軸心Ｐに近い部位周りの隙間領域を利用して連通路５５を構成するようにしてもよいし、さらには、軸心部位５２の有無に拘わらず、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５５を構成するようにしてもよい。
【００３２】
また、上記の実施形態では、連通路５５内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する手段と、固定部１０および揺動ピストン５１間の摺動隙間内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する手段とを共用化するようにしているが、各手段を個別に設けるようにしてもよい。
【００３３】
また、上記の実施形態では、磁力発生手段として電磁石６０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。
【００３４】
また、上記の実施形態では、ベルトテンショナ装置の固定部１０をケーシングとし、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。
【００３５】
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のは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る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模式的に示す斜視図である。
【図２】ベルトテンショナ装置の全体構成を示す横断面図である。
【図３】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。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 固定部（ケーシング）
１０ａ 内部空間
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（揺動型減衰装置）
５１ 揺動ピストン
５５ 連通路
６０ 電磁石（第１磁界印加手段，第２磁界印加手段）
Ｃ１ 第１流体室（流体室）
Ｃ２ 第２流体室（流体室）
Ｆ 磁気粘性流体
【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回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、特にケーシングと揺動ピストンとの間の摺動隙間におけるシール性を高める対策に関する。
【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２つの第２流体室ならびに連通路に、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ができるので、ケーシングに対する揺動ピストンの相対回動を、連通路のみに磁界を印加できる程度の少ない磁力でもって効率よく減衰させることができ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】
ところで、上記の揺動型減衰装置では、僅かではあるが、ケーシングと揺動ピストンとの間の摺動隙間を磁気粘性流体が通過するために、その分だけ減衰力が低下し、適正な磁気粘性特性が得られないという欠点がある。
【０００６】
これに対しては、磁気粘性流体が摺動隙間を通過しないように、摺動隙間の寸法精度を高くすることが考えられるが、その場合には、部品の加工コストがかさむという問題を招くことになる。
【０００７】
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回動を減衰させるようにした揺動型減衰装置において、磁気粘性流体の特性を活用することで、ケーシングと揺動ピストンとの間の摺動隙間について、その寸法精度を高くしなくても、シール性を高められるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成すべく、本発明では、ケーシングと揺動ピストンとの間の摺動隙間に介在する磁気粘性流体に着目し、この磁気粘性流体に磁界を印加して粘度を高くすることで、摺動隙間のシール性を高くするようにした。
【０００９】
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該ケーシングに対し摺動しつつ上記軸心回りの２つの回動方向において相対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２つの流体室に区画する揺動ピストンと、その２つの流体室同士を互いに連通する１つ以上の連通路と、これら２つの流体室および１つ以上の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つ以上の連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加する磁界印加手段とを備え、上記磁界印加手段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。
【００１０】
そして、上記の磁界印加手段を、第１の磁界印加手段とした上で、上記ケーシングと揺動ピストンとの間の摺動隙間内の磁気粘性流体に磁界を印加する第２の磁界印加手段を備えるようにする。
【００１１】
上記の構成において、１つ以上の連通路は、摺動隙間の全部の領域のうちの一部の領域により形成されているものとすることができるし、上記の第２磁界印加手段については、摺動隙間内の磁気粘性流体に加え、２つの流体室内の磁気粘性流体にも磁界を印加するように構成されているものとすることができる。尚、これらの場合に、第１磁界印加手段と、第２磁界印加手段とは、単一の磁界印加手段により構成することもできる。また、上記ケーシングの外周に巻き付けられたコイル部を有する電磁石と、この電磁石に通電する給電手段とを備えるようにし、これら電磁石および給電手段により上記の磁界印加手段を構成することもできる。
【００１２】
さらに、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、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ける減衰手段として、上記の揺動型減衰装置を用いることができる。この場合には、揺動型減衰装置のケーシングは、上記固定部および揺動部のうちの一方に連結されることになり、揺動型減衰装置の揺動ピストンは、上記固定部および揺動部のうちの他方に連結されることになる。
【発明の効果】
【００１３】
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回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】
【００１４】
図２および図３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。
【００１５】
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に重なるように配置されていて、所定の揺動軸心Ｐ回りの２つの回動方向において固定部１０に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は、伝動ベルトを押圧する押圧部としてのテンションプーリ３０を有しており、これら固定部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方向（図２の反時計回り方向）に向かって揺動部２０を常時回動付勢する捻りコイルばね４０と、揺動部２０の回動を減衰させる揺動型ダンパ５０とが介設されている。
【００１６】
固定部１０の周縁には、揺動部２０に向かって突出する円環状の周壁１１が設けられており、この周壁１１における周方向の一部には、該周壁１１を半径方向に貫通しかつ揺動部２０の側に開放された形状の固定側係止部１２が設けられている。周壁１１の内周側には、断面円形状をなしていて揺動軸心Ｐを軸心とする円柱部１３が上記該周壁１１との間に断面凹字状の周溝を形成するように立設されている。この円柱部１３には、該円柱部１３の軸心部分を軸方向に貫通する軸孔１４と、この軸孔１４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１０ａとが形成されている。
【００１７】
一方、揺動部２０の軸心部分には、揺動軸心Ｐに沿って延びるように配置された軸部材２１が固定部１０の側に向かって突出する状態に揺動一体に設けられている。この軸部材２１は、固定部１０の軸孔１４に揺動軸心Ｐ回りに回転可能に嵌挿保持されており、これにより、揺動部２０は、揺動軸心Ｐ回りに揺動可能に固定部１０に支持されている。そして、揺動部２０の周縁には、固定部１０に向かって突出する円環状の周壁２２が設けられている。この周壁２２における周方向の一部には、該周壁２２を半径方向に貫通しかつ固定部１０の側に開放された形状の揺動側係止部２３が設けられている。また、揺動部２０は、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２４を有する。このアーム２４の先端には枢支部２５が設けられており、テンションプーリ３０は、この枢支部２５により揺動軸心Ｐに平行な軸心Ｑ回りに回転可能に支持されている。
【００１８】
捻りコイルばね４０は、円筒状のコイル部４１と、図示は省略するが、両コイル端からそれぞれ半径方向外方に向かって突出する固定側および揺動側の２つのタング４２，４３とを有する。両コイル端のうちの一方は、固定部１０における周壁１１と円柱部１３との間の周溝内に収容されており、このコイル端から延びる固定側タング４２は、固定側係止部１２により周方向に移動不能に係止されている。両コイル端のうちの他方は、揺動部２０の周壁２２の内周側に該周壁２２に沿って配置されており、このコイル端から延びる揺動側タング４３は、揺動側係止部２３により周方向に移動不能に係止されている。この捻りコイルばね４０は、左ねじの方向に巻かれていて縮径された状態で固定部１０および揺動部２０間に介装されており、このことで、揺動部２０は固定部１０に対しベルト押圧方向（図２の反時計回り方向）に向かって常時付勢されている。
【００１９】
揺動型ダンパ５０は、ケーシングとしての固定部１０の内部空間１０ａに配置されていて該内部空間１０ａを周方向に分割された第１および第２の２つの流体室Ｃ１，Ｃ２に区画するように設けられた揺動ピストン５１を有する。この揺動ピストン５１は、内部空間１０ａに位置する軸部材２１の部位からなる軸心部位５２と、この軸心部位５２に揺動一体に設けられていて、該軸心部位５２から半径方向外方に向かって延びるように形成された略矩形状の区画部５３とからなっている。尚、ここでは、第１流体室Ｃ１はベルト押圧方向側に位置しており、第２流体室Ｃ２は反ベルト押圧方向側に位置しているものとする。
【００２０】
上記の内部空間１０ａにおける揺動軸心Ｐ周りの内壁面は、軸心部位５２の外周面との間に断面円弧状の隙間が形成されるように該揺動軸心Ｐを中心としかつ半径が軸心部位５２の半径よりも僅かに大きい断面円弧状に形成されている。この断面円弧状の隙間は、２つの流体室Ｃ１，Ｃ２を互いに連通する連通路５５となっている。尚、揺動ピストン５１の区画部５３と内部空間１０ａの内壁面との間の隙間は、固定部１０に対する揺動ピストン５１の回動に伴う区画部５３の摺動を許容する摺動隙間とされている。
【００２１】
上記２つの流体室Ｃ１，Ｃ２および連通路５５には、印加される磁界に応じて粘度（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。この磁気粘性流体Ｆは、揺動部２０がベルト押圧方向（図２の反時計回り方向）に回動するときには、第１流体室Ｃ１の容積が小さくなりかつ第２流体室Ｃ２の容積が大きくなるので、連通路５５を経由して第１流体室Ｃ１から第２流体室Ｃ２に移動し、一方、揺動部２０が反ベルト押圧方向（同図の時計回り方向）に回動するときには、第２流体室Ｃ２の容積が小さくなりかつ第１流体室Ｃ１の容積が大きくなるので、連通路５５を経由して第２流体室Ｃ２から第１流体室Ｃ１に移動することとなる。
【００２２】
ここで、「磁気粘性流体（magnetorheological fluid）」とは、粒子径が０．５〜１００μｍである磁性体粒子を炭化水素系やシリコーン系などの溶媒に分散含有させてなるものであり、したがって、粒子径が１〜１００ｎｍと相対的に小さい磁性体粒子を溶媒に分散含有させてなるものである「磁性流体（magnetic fluid）」とは、特性が異なっており、また、適用分野も異なる。
【００２３】
そして、本実施形態では、上記揺動型ダンパ５０は、図１に模式的に示すように、連通路５５内の磁気粘性流体Ｆ，各流体室Ｃ１，Ｃ２内の磁気粘性流体Ｆ，固定部１０と揺動ピストン５１の区画部５３との間の摺動隙間内の磁気粘性流体Ｆの全てに磁界を印加する電磁石６０を有する。尚、同図の仮想線は、電磁石６０による磁力線を模式的に示している。
【００２４】
この電磁石６０は、固定部１０における円柱部１３の外周に導電線が巻き付けられてなる電磁コイル６１を有しており、この電磁コイル６１から引き出された２本のリード線は電源部６２に接続されている。本実施形態では、この電磁石６０により、本発明における第１磁界印加手段および第２磁界印加手段が構成されている。
【００２５】
次に、上記のように構成されたベルトテンショナ装置における揺動型ダンパ５０の作用について説明する。
【００２６】
揺動型ダンパ５０の連通路５５では、該連通路５５内の磁気粘性流体Ｆが磁界を印加されていて見掛け上の粘度が高くなっているので、揺動ピストン５１の相対回動に伴って連通路５５内を通過しようとする磁気粘性流体Ｆに対する通過抵抗が大きい。よって、揺動ピストン５１の相対回動は、磁気粘性流体Ｆに対する連通路５５内での通過抵抗により減衰されることとなる。
【００２７】
このとき、固定部１０と揺動ピストン５１との間の摺動隙間では、揺動ピストン５１の回動に伴い、揺動ピストン５１の回動方向前側の流体室Ｃ１（又はＣ２）の磁気粘性流体Ｆが摺動隙間を経由して回動方向後側の流体室Ｃ２（又はＣ１）に移動しようとする。
【００２８】
これに対し、電磁石６０の磁界は、連通路５５内の磁気粘性流体Ｆのみならず、摺動隙間内の磁気粘性流体Ｆにも印加されているので、該摺動隙間においても、磁気粘性流体Ｆに対する通過抵抗が増加する。これにより、摺動隙間におけるシール性が高くなるので、この摺動隙間を経由して行われる両流体室Ｃ１，Ｃ２間での磁気粘性流体Ｆの通過が規制され、よって、その分だけ、そのような摺動隙間のシール性の不十分さによって磁気粘性流体Ｆの磁気粘性特性による減衰力が損なわれるという事態は抑えられる。
【００２９】
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が伝動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一方、揺動型ダンパ５０により揺動部２０の回動を減衰させるようにしたベルトテンショナ装置において、揺動型ダンパ５０として、固定部１０の内部空間１０ａ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１０ａ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５５を形成した上で、これら流体室Ｃ１，Ｃ２および連通路５５に磁気粘性流体Ｆを充填し、連通路５５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の回動を減衰させるようにする際に、固定部１０の円柱部１３上に電磁コイル６１を巻き付けてなる電磁石６０に通電して固定部１０および揺動ピストン５１間の摺動隙間内の磁気粘性流体Ｆにも磁界を印加するようにしたので、そのような摺動隙間を経由して行われる両流体室Ｃ１，Ｃ２間での磁気粘性流体Ｆの移動を規制することができ、よって、摺動隙間の寸法精度を高くするための加工コストを掛けることなく、そのような磁気粘性流体Ｆの移動に起因する減衰力の低下を抑えることができる。
【００３０】
しかも、連通路５５内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する手段と、摺動隙間内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する手段とを共通化するようにしたので、各手段を個別に設けるようにする場合に比べて、部品点数および工数の増加を抑えることができる。
【００３１】
尚、上記の実施形態では、揺動ピストン５１の軸心部位５２周りの隙間領域の一部を利用して連通路５５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５２を有していない場合には、揺動軸心Ｐに近い部位周りの隙間領域を利用して連通路５５を構成するようにしてもよいし、さらには、軸心部位５２の有無に拘わらず、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５５を構成するようにしてもよい。
【００３２】
また、上記の実施形態では、連通路５５内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する手段と、固定部１０および揺動ピストン５１間の摺動隙間内の磁気粘性流体Ｆに磁界を印加する手段とを共用化するようにしているが、各手段を個別に設けるようにしてもよい。
【００３３】
また、上記の実施形態では、磁力発生手段として電磁石６０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。
【００３４】
また、上記の実施形態では、ベルトテンショナ装置の固定部１０をケーシングとし、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。
【００３５】
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のは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る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模式的に示す斜視図である。
【図２】ベルトテンショナ装置の全体構成を示す横断面図である。
【図３】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。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 固定部（ケーシング）
１０ａ 内部空間
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（揺動型減衰装置）
５１ 揺動ピストン
５５ 連通路
６０ 電磁石（第１磁界印加手段，第２磁界印加手段）
Ｃ１ 第１流体室（流体室）
Ｃ２ 第２流体室（流体室）
Ｆ 磁気粘性流体
【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該ケーシングに対し摺動しつつ上記軸心回りの２つの回動方向において相対揺動可能に配置され、該内部空間を周方向に分割された２つの流体室に区画する揺動ピストンと、
上記２つの流体室同士を互いに連通する１つ以上の連通路と、
上記２つの流体室および上記１つ以上の連通路に充填され、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つ以上の連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加する磁界印加手段とを備え、
上記磁界印加手段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、
上記磁界印加手段は、第１の磁界印加手段であり、
上記ケーシングと上記揺動ピストンとの間の摺動隙間内の磁気粘性流体に磁界を印加する第２の磁界印加手段を備え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、
１つ以上の連通路は、摺動隙間の全部の領域のうちの一部の領域により形成さ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１に記載の揺動型減衰装置において、
第２磁界印加手段は、摺動隙間内の磁気粘性流体に加え、２つの流体室内の磁気粘性流体にも磁界を印加するように構成さ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、
第１磁界印加手段と、第２磁界印加手段とは、単一の磁界印加手段により構成さ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４に記載の揺動型減衰装置において、
ケーシングの外周に巻き付けられたコイル部を有する電磁石と、
上記電磁石に通電する給電手段とを備え、
磁界印加手段は、上記電磁石および上記給電手段により構成さ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該ケーシングに対し摺動しつつ上記軸心回りの２つの回動方向において相対揺動可能に配置され、該内部空間を周方向に分割された２つの流体室に区画する揺動ピストンと、
上記２つの流体室同士を互いに連通する１つ以上の連通路と、
上記２つの流体室および上記１つ以上の連通路に充填され、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つ以上の連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加する磁界印加手段とを備え、
上記磁界印加手段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、
上記磁界印加手段は、第１の磁界印加手段であり、
上記ケーシングと上記揺動ピストンとの間の摺動隙間内の磁気粘性流体に磁界を印加する第２の磁界印加手段を備え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、
１つ以上の連通路は、摺動隙間の全部の領域のうちの一部の領域により形成さ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１に記載の揺動型減衰装置において、
第２磁界印加手段は、摺動隙間内の磁気粘性流体に加え、２つの流体室内の磁気粘性流体にも磁界を印加するように構成さ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、
第１磁界印加手段と、第２磁界印加手段とは、単一の磁界印加手段により構成さ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４に記載の揺動型減衰装置において、
ケーシングの外周に巻き付けられたコイル部を有する電磁石と、
上記電磁石に通電する給電手段とを備え、
磁界印加手段は、上記電磁石および上記給電手段により構成さ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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２８３７９８（Ｐ２００６−２８３７９８Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０１１０１（Ｐ２００５−１０１１０１）
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【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１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【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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