(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付けシャフトを画定する静止型ジャーナルブラケットと、
前記取付けシャフト上に、軸周りで回転可能に支持された出力部材と、
前記取付けシャフト上に、前記軸周りで回転可能に支持された入力部材と、
剪断流体が存在するときに前記入力部材と前記出力部材の間でトルクを選択的に伝達するように、前記入力部材と前記出力部材の間に画定された作用室と
を備える粘性クラッチであって、
前記取付けシャフトが、前記粘性クラッチを貫いて前面から後面まで軸方向に延びており、前記粘性クラッチの前記後面が、前記粘性クラッチを取付け位置に取り付ける取付け表面を画定し、前記前面と前記後面とが、前記粘性クラッチの反対側に位置し、反対方向を向いている
粘性クラッチ。
【請求項２】
前記入力部材が、
ロータと、
前記ロータに固定された、ベルトから回転入力を受け取るためのシーブと
を備える、請求項１に記載の粘性クラッチ。
【請求項３】
電磁コイル、および前記取付けシャフトに対する前記出力部材の速度を感知する第１の感知要素の両方を担持したコイルカップアセンブリボディと、
前記粘性クラッチの前記前面の前記取付けシャフトの前端に配置されたキャップアセンブリであり、前記第１の感知要素の範囲内に配置された第２の感知要素を含むキャップアセンブリと
をさらに備える、請求項１に記載の粘性クラッチ。
【請求項４】
リザーバと前記作用室の間に画定された流体経路に沿った剪断流体の流れを制御するように構成された弁アセンブリと、
磁束を発生させ、弁の動作を制御するように構成された電磁コイルであり、前記取付けシャフト上に支持された電磁コイルと
をさらに備える、請求項１に記載の粘性クラッチ。
【請求項５】
前記取付けシャフトの周りに同軸に配置されたスペーサをさらに備え、前記スペーサが、前記電磁コイルと前記弁アセンブリとをつなぐ磁束周回の一部を形成する、請求項４に記載の粘性クラッチ。
【請求項６】
第１の軸受セットと、
第２の軸受セットと
をさらに備え、前記第１の軸受セットと前記第２の軸受セットとが間隔を置いて配置されており、
前記作用室および前記電磁コイルがともに、前記第１の軸受セットと前記第２の軸受セットの間の空間内に軸方向で位置決めされている、
請求項４に記載の粘性クラッチ。
【請求項７】
前記出力部材に取り付けられたファン
をさらに備え、前記粘性クラッチの前記前面で、またはその近くで、前記第２の軸受セットが、前記ファンと軸方向で整列している、
請求項６に記載の粘性クラッチ。
【請求項８】
ロータと一緒に回転するように前記ロータによって担持されたリザーバ
をさらに備える、請求項１に記載の粘性クラッチ。
【請求項９】
前記前面が、前記出力部材上に画定されており、前記後面が、前記ジャーナルブラケット上に画定されている、請求項１に記載の粘性クラッチ。
【請求項１０】
前記取付けシャフトの前端と係合して、前記入力部材および前記出力部材を、前記取付けシャフトに対して、軸方向で固定する単一の保持部材
をさらに備える、請求項１に記載の粘性クラッチ。
【請求項１１】
ロータと、
前記ロータと一緒に回転するように前記ロータによって担持されたリザーバと、
ハウジングと、
剪断流体が存在するときに前記ロータと前記ハウジングの間でトルクを伝達するように、前記ロータと前記ハウジングの間に画定された作用室と、
前記ハウジングおよび前記ロータの部分を貫いて軸方向に延びる静止型シャフトであり、前記ハウジング、前記ロータおよびシーブがそれぞれ回転可能に支持されている静止型シャフトと、
前記リザーバと前記作用室の間に画定された流体経路に沿った剪断流体の流れを制御するように構成された弁と、
磁束を発生させ、前記弁の動作を制御するように構成された電磁コイルであり、前記シャフト上に支持されており、前記シャフトを取り巻いている電磁コイルと、
前記ロータを前記シャフトに対して支持する第１の軸受セットと、
前記ハウジングを前記シャフトに対して支持する第２の軸受セットと
を備え、前記第１の軸受セットと前記第２の軸受セットとが間隔を置いて配置されており、前記作用室および前記電磁コイルがともに、前記第１の軸受セットと前記第２の軸受セットの間に位置する空間内に軸方向で位置決めされている
粘性クラッチアセンブリ。
【請求項１２】
前記ロータに固定された、粘性クラッチに回転入力を提供するためのシーブ
をさらに備える、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記第１の軸受セットが、前記シーブと軸方向で整列している、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記第２の軸受セットが、前記ハウジングの前面と軸方向で整列している、請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記ハウジングの前面に取り付けられたファン
をさらに備え、前記ハウジングの前記前面で、前記第２の軸受セットが、前記ファンと軸方向で整列している、
請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記シャフトの前端と係合して、前記ハウジングおよび前記ロータを、前記シャフトに対して、軸方向で固定する単一の保持部材
をさらに備える、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記電磁コイル、およびハウジング部材の出力速度を感知する第１の感知要素の両方を担持したコイルカップアセンブリボディ
をさらに備える、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記電磁コイルが前記リザーバ内に配置されている、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記シャフトが、粘性クラッチを貫いて前面から後面まで軸方向に延びており、前記後面が、粘性クラッチを取付け位置に取り付ける前記シャフト上の取付け表面を画定し、前記前面が、ファンを取り付ける前記ハウジング上の出力表面を画定し、前記前面と前記後面とが、粘性クラッチの反対側に位置し、反対方向を向いている、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
ロータと、ハウジングと、前記ロータと前記ハウジングの間に画定された作用室と、弁とを含む粘性クラッチであって、
前記ロータに固定された、前記粘性クラッチに回転入力を提供するためのシーブと、
前記ロータと一緒に回転するように前記ロータによって担持されたリザーバであり、前記弁が、前記リザーバと前記作用室の間に画定された流体経路に沿った剪断流体の流れを制御するように構成されたリザーバと、
前記ハウジング、前記ロータおよび前記シーブが回転可能に支持されている静止型シャフトと、
磁束を発生させ、前記弁の動作を制御するように構成された電磁コイルであり、前記リザーバ内に配置されており、前記シャフトを取り巻いており、前記シャフトによって支持されている電磁コイルと
を備える粘性クラッチ。
【請求項２１】
前記電磁コイルに電力を送達する電力供給配線をさらに備え、前記電力供給配線が、前記シャフトを貫いて延び、前記電力供給配線が、静止型であり、回転する電力伝達インタフェースを含まない、請求項２０に記載の粘性クラッチ。
【請求項２２】
前記シーブおよび前記ロータを前記シャフト上に支持する第１の軸受セットと、
前記ハウジングを前記シャフト上に支持する第２の軸受セットと
をさらに備え、前記第１の軸受セットと前記第２の軸受セットとが間隔を置いて配置されており、前記作用室および前記電磁コイルがともに、前記第１の軸受セットと前記第２の軸受セットの間に位置する空間内に軸方向で位置決めされている、
請求項２０に記載の粘性クラッチ。
【請求項２３】
前記第１の軸受セットが、前記シーブと軸方向で整列しており、前記第２の軸受セットが、前記ハウジングの前面と軸方向で整列している、請求項２２に記載の粘性クラッチ。
【請求項２４】
前記シャフトの前端と係合して、前記ハウジングおよび前記ロータを、前記シャフトに対して、軸方向で固定する単一の保持部材
をさらに備える、請求項２０に記載の粘性クラッチ。
【請求項２５】
前記電磁コイル、および前記ハウジングの出力速度を感知する第１の感知要素の両方を担持したコイルカップアセンブリボディ
をさらに備える、請求項２０に記載の粘性クラッチ。
【請求項２６】
前記シャフトが、前記粘性クラッチを貫いて前面から後面まで軸方向に延びており、前記後面が、前記粘性クラッチを取付け位置に取り付ける前記シャフト上の取付け表面を画定し、前記前面が、ファンを取り付ける前記ハウジング上の出力表面を画定し、前記前面と前記後面とが、前記粘性クラッチの反対側に位置し、反対方向を向いている、請求項２０に記載の粘性クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粘性クラッチ（ｖｉｓｃｏｕｓ  ｃｌｕｔｃｈ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
粘性クラッチは特に、自動車のさまざまなファン駆動用途で使用されている。粘性クラッチは、比較的濃いシリコン油（一般に剪断流体（ｓｈｅａｒ  ｆｌｕｉｄ）または粘性流体と呼ばれている）を使用して、２つの回転構成部品間でトルクを選択的に伝達する。入力部材と出力部材の間（例えば入力ロータと出力ハウジングの間）に位置するクラッチの作用域（ｗｏｒｋｉｎｇ  ａｒｅａ）にシリコン油を選択的に流出入させることにより、このクラッチをつなぎ、またはこのクラッチを切ることが可能である。入力部材と出力部材の間の作用域におけるシリコン油の流れを制御するために弁が使用されている。シリコン油が運動エネルギーをいつでも利用できる状態にし、オフ状態のクラッチを迅速につなぐことができるようにするため、クラッチが切られている間、クラッチの入力回転部分にシリコン油を蓄えることができる最近のクラッチ設計が使用されている。クラッチの入力回転部分にシリコン油を蓄えることによってさらに、クラッチがオフ位置にある間、クラッチの出力速度（例えばファン速度）を非常に小さくすることができる。クラッチを電気的に制御することも一般的になっている。クラッチが電気的に制御されているのは、クラッチの可制御性を高めるため、および車両内の多数の冷却要求にクラッチが応えることができるようにするためである。冷却が必要なものとしては、冷却剤温度、吸気温度、空気調和圧力、油温などが考えられる。
【０００３】
従来、粘性クラッチは、エンジン前部において回転するプーリに設置された別個の装置として使用されてきた。クラッチへの回転入力は従来、エンジンのクランクシャフトおよびウォータポンプによるものであった。エンジン排気の低減に対する要求がますます厳しくなっていることの結果として、この１０年の間、冷却性能の要求は増大し続けている。この間に、ベルト駆動プーリの使用が、ファンクラッチに入力を提供するより一般的な方法となった。このベルト駆動プーリ（同義語としてシーブ（ｓｈｅａｖｅ）とも呼ばれる）は、車両の熱交換器（１つまたは複数）により多くの冷却空気を提供するために、ファン速度を増大させることができる。ベルト駆動が望ましいのは、それが単純であり、低コストであり、所望の速度が得やすいためである。ファンクラッチへの回転入力がウォータポンプまたはクランクシャフトから分離されているため、冷却装置（ｃｏｏｌｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）の技術者は、所与の用途に要する所望の冷却を提供するのに必要な正確なファン速度を選択することができる。
【０００４】
一般的なベルト駆動ファンクラッチ配置では、エンジン表面に駆動ハブアセンブリが取り付けられる。駆動ハブは、静止型ジャーナルブラケット（ｊｏｕｒｎａｌ  ｂｒａｃｋｅｔ）に回転可能に取り付けられたプーリと、ジャーナルブラケットとプーリとの間の回転を可能とする軸受とからなる。図１は、駆動ハブアセンブリ１２に取り付けられた先行技術の粘性クラッチ１０を示す。図１から分かるように、プーリ及びハブアセンブリ１２は別個のシステムであり、クラッチ１０は、プーリ１６に固定されたシャフト１４に取り付けられており、プーリ１６は、静止型ジャーナルブラケット１８に、軸受２０によって回転可能に取り付けられている。クラッチ１０は、特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載されているとおりに構成されている。ファン（図示せず）は、図１に示された粘性クラッチ１０の後面または前面に取り付けることができる。図１に示されたシステムに対する例示的な空気流は、図面の右側から左側へ流れているが、他の実施形態では別の向きを有することができる。クラッチ１０とプーリ１６の間には、クラッチ１０に取り付けられたファン（図示せず）のエンジン側には、電力供給部２２が配置されており、電力供給部２２は、ファンに引き込まれることがないように、空気の経路の下流に置かれている。回転しないように固定された電磁石コイル２４によって、クラッチ１０に電気的な力が供給される。静止型電磁石コイル２４からの磁束を、摩耗構成部品を一切使用することなく（すなわちスリップリング、ブラシなどを使用することなく）、クラッチ１０の回転構成部品に伝えることができる。電磁石コイル２４は静止型であるのに対し、クラッチ１０用の入力シャフト１４は回転するため、コイル２４は、軸受２６に取り付けられる。軸受２６は一般に、その大きさおよび費用を最小限に抑えるため単列深溝玉軸受が選択される。単列軸受の使用は、電力供給部２２をエンジンに接続する際に、非常に注意を要する。電力供給部２２の有する電線に側方から負荷がかかると、軸受の寿命が短くなったり、電線が破損することにもなる。また、外部にある電磁石コイル２４を使用することから、所望の選択的な係合をもたらすように制御弁を使用してクラッチ１０内の油の流れを制御するには、クラッチ１０の外側からクラッチ１０の内部へ、磁束を通すことが必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００８４６５０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０１０１４６３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／０１４００４０号明細書
【特許文献４】米国特許仮出願第６１／２６１，９６５号明細書
【特許文献５】米国特許仮出願第６１／３７５，１７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の発明者らは、冷却システムの設計者に高価値のパッケージを提供するために、駆動ハブアセンブリを粘性クラッチに一体化する方法を見出した。本発明によれば、駆動装置の構成部品を一部排除し、駆動装置の機能を向上させることが可能である。したがって、本発明は、先行技術の粘性クラッチ構成に代わる粘性クラッチ構成を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様において、本発明に基づく粘性クラッチは、取付けシャフトを画定する静止型ジャーナルブラケットと、取付けシャフト上に、軸周りで回転可能に支持された出力部材と、取付けシャフト上に、前記軸周りで回転可能に支持された入力部材と、剪断流体が存在するときに入力部材と出力部材の間でトルクを選択的に伝達するように、入力部材と出力部材の間に画定された作用室（ｗｏｒｋｉｎｇ  ｃｈａｍｂｅｒ）とを含む。取付けシャフトは、粘性クラッチを貫いて、粘性クラッチの前面から粘性クラッチの後面まで軸方向に延びており、粘性クラッチの後面は、粘性クラッチを取付け位置に取り付ける取付け表面を画定する。粘性クラッチの前面と後面は、粘性クラッチの反対側に位置し、反対方向を向いている。
【０００８】
別の態様において、本発明のクラッチは、入力部材を取付けシャフトに対して支持する第１の軸受セットと、出力部材を取付けシャフトに対して支持する第２の軸受セットとを含み、第１の軸受セットと第２の軸受セットは間隔を置いて配置されている。作用室および電磁コイルはともに、第１の軸受セットと第２の軸受セットの間に位置する空間内に軸方向で位置決めされている。
【０００９】
さらに別の態様において、本発明のクラッチは、剪断流体用のリザーバ内に配置された電磁コイルを有し、この電磁コイルは取付けシャフトを取り巻いており、取付けシャフトによって支持されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】先行技術の粘性クラッチおよび駆動ハブアセンブリの断面図である。
【図２】本発明に基づくクラッチの一実施形態の断面図である。
【図３】図２のクラッチのコイルカップアセンブリの透視図である。
【図４】本発明に基づくクラッチの別の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上で説明した図面は、本発明のいくつかの実施形態を示しているが、本明細書の説明で述べられているように、他の実施形態も企図される。全てのケースにおいて、本開示は、本発明を例示によって示すものであって、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本発明の原理の範囲および趣旨に含まれる他の多数の変更および実施形態を考案することができることを理解すべきである。図は、均一の尺度では描かれていないことがある。
【００１２】
本発明は、システムに対する有利なパッケージング、パワー消費および支持を可能にする粘性クラッチアセンブリであり、自動車用途におけるファンクラッチとして使用するのに適している。一般に、クラッチ（または駆動装置）は、前面と後面の間のクラッチの軸方向の長さに沿って延びることができる取付けシャフト（同義語としてジャーナルブラケットとも呼ばれる）を含む。取付けシャフトは、設計上、いくつかの目的で使用することができ、これには、ファン、ハウジング、ロータ、プーリ（同義語としてシーブとも呼ばれる）および電磁コイルに対する支持を提供すること、電気制御線の導管経路を提供すること、ならびに任意選択で、弁を作動させるために使用する磁束周回の部分を提供することが含まれる。取付けシャフトのこれらの全ての機能の組合せは、従来の粘性クラッチ／ハブ配置と比べたときに、非常にコンパクトな設計およびかなりの数の構成部品の排除を可能にする。さらに、本発明のクラッチは、電磁コイルを、リザーバの内側の取付けシャフトの周りに配置することを可能にし、このことは、クラッチ動作中の磁気損失が比較的小さく効率的なコイル、および、コイルからの磁束に反応して動く、関連弁アセンブリ内の比較的小さなアーマチュア（ａｒｍａｔｕｒｅ）を可能にする。このようなコイル配置はさらに、全体に比較的コンパクトなクラッチパッケージを助長する。さらに、一実施形態では、本発明のクラッチが、（軸方向に見て）ハウジングおよびファンを支持する一方の軸受セットとプーリおよびロータを支持する他方の軸受セットの間に、作用室、ロータおよび電磁コイルを配置することを可能にする。オーバハング荷重（ｏｖｅｒｈｕｎｇ  ｌｏａｄ）が低減し、対応するそれぞれの軸受セットに望ましい荷重が加わるような方式で、それらの軸受セットをファンおよびプーリと整列させることができる。本出願は、これを参照することによりその全体が本明細書に援用されている特許文献４の優先権を主張するものである。
【００１３】
図２は、クラッチ３０の一実施形態の断面図であり、クラッチ３０は、ジャーナルブラケット（または取付けシャフト）３２、スペーサ３３、プーリ３４、ロータ３６、２部ハウジング３８、弁アセンブリ４０、電磁コイル４２、第１の軸受セット４４、第２の軸受セット４６、リザーバ４８、作用室５０、キャップアセンブリ５２および出力構造体（例えばファン）５４を含む。クラッチ３０は回転軸Ａを画定する。
【００１４】
ジャーナルブラケット（または取付けシャフト）３２は、車両のエンジン区画内のエンジンブロックなどの取付け位置に固定された静止型（すなわち回転しない）構成部品である。「静止型」と書いたが、ジャーナルブラケット３２は、移動する車両内に設置することができ、本明細書では用語「静止型」が、取付け位置に対して使用されることを理解されたい。図示の実施形態では、ジャーナルブラケット３２が、軸方向に延びるシャフト部分３２−１と、概ね半径方向に延びるフランジ部分３２−２とを含む。さらに、図示の実施形態では、スペーサ３３が、スリーブ状または概ね円筒形の形状を有し、シャフト部分３２−１の周囲に、シャフト部分３２−１に接して、軸Ａと同軸に配置されている。スペーサ３３の一端は、電磁コイル４２（図３参照）を含むコイルアセンブリに接することができ、スペーサ３３の反対端は、第１の軸受セット４４に接することができる。スペーサ３３は、鋼など、磁束を伝導する材料から製作することができる。ジャーナルブラケット３２は、クラッチ３０の後面５６を画定し、後面５６は、取付け位置（すなわちクラッチ３０のエンジン側）に配置される。ジャーナルブラケット３２を貫通する導管５７が画定されており、導管５７は、シャフト部分３２−１の長さの実質的に全体に沿って延びることができる。図示のとおり、導管５７は軸Ａと同軸に整列している。ジャーナルブラケット３２は構造上の機能を有し、いくつかの実施形態では、ジャーナルブラケット３２が磁気的な機能をも有することができる。ジャーナルブラケット３２を製造する適当な方法は、鉄、鋼などの金属材料からジャーナルブラケット３２を鋳造することを含む。好ましい一実施形態では、ジャーナルブラケット３２がダクタイル鋳鉄から鋳造され、次いで機械加工される。
【００１５】
プーリ（またはシーブ）３４は、ジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１に回転可能に支持されており、ベルト（図示せず）から回転入力を受け取るように構成されている。図示の実施形態では、プーリ３４が、ジャーナルブラケット３２のフランジ部分３２−２に隣接して配置されている。さらに、図示の実施形態では、プーリ３４が、ジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１を取り巻いており、第１の軸受セット４４によってシャフト部分３２−１に回転可能に取り付けられている。第１の軸受セット４４を、プーリ３４のベルト係合部分３４−１と軸方向で整列させることができる。当業者なら理解するように、ベルト係合部分３４−１のサイズ（すなわち直径）は、所望の回転入力速度をクラッチ３０に提供するのを助けるように選択することができる。ベルト係合部分３４−１から前方へ、プーリ３４の側方部分３４−２が、概ね軸方向に延びている。一実施形態では、プーリ３４を、鉄、鋼などの金属材料からを鋳造し、次いで機械加工することができる。代替実施形態では、プーリ３４をスピン成形し（ｓｐｕｎ  ｆｏｒｍｅｄ）（すなわち機械加工し）、次いで、鋳物から製作された別のハブ部分（図示せず）に取り付けることができる。
【００１６】
ロータ３６は、プーリ３４の側方部分３４−２に取り付けられている。一実施形態では、ロータ３６とプーリ３４の側方部分３４−２との間に、ねじ式の接続が提供される。図２に示すように、ロータ３６は、概ね円板形または環形であり、ジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１を取り巻くように配置されており、概ね半径方向外側へ延びている。ロータ３６は、その前面と後面の両方の面の外周部分の近くに、いくつかの同心環状リブ（ｒｉｂ）を、従来の配置で含むことができる。ロータ３６の前面と後面の間を剪断流体が往き来することを可能にするため、ロータ３６を貫通する１つまたは複数の流体開口を形成することができる。弁アセンブリ４０を収容する空間を提供するため、ロータ３６の前面または後面に、半径方向に延びる適当なチャネルまたは溝を形成することができる。ロータ３６は鋳造によって形成することができ、リブ、開口およびチャネルは機械加工によって形成することができる。
【００１７】
図示の実施形態では、ロータ３６がリザーバ４８を担持し、リザーバ４８はロータ３６と一緒に回転する。リザーバ４８は、クラッチ３０が使用するためのある量の供給剪断流体（例えばシリコン油）を保持することができ、クラッチ３０が切られているとき、この剪断流体の大部分はリザーバ４８内に保持される。ロータ３６は、プーリ３４を含む入力サブアセンブリの一部であるため、プーリ３４に回転入力があったときにはロータ３６は常に回転する。剪断流体がリザーバ４８内にある間、ロータ３６の回転は、剪断流体に圧力をかけ続け、このことは、剪断流体を、比較的高い運動エネルギーレベルに維持することを可能にし、クラッチ３０の迅速な係合を容易にするのを助ける。一実施形態では、スエージ接続（ｓｗａｇｅｄ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）によって、リザーバ４８をロータ３６に取り付けることができる。
【００１８】
ハウジング３８は、ベース３８−１およびカバー３８−２を含み、クラッチ３０の出力またはトルク送達部分を形成する。剪断流体をクラッチ３０内に保持するのを助けるため、ハウジングは、ハウジング３８のベース３８−１とプーリ３４上に担持された摩耗スリーブ６０とを密封式に係合させることができるシール５８を保持する。シール５８が当接することができる耐久性の高い摩耗面を提供するために、摩耗スリーブ６０は、比較的硬い材料（例えば適当な鋼）でできた概ね円筒形の部材とすることができる。図示の実施形態では、摩耗スリーブ６０が、プーリ３４の側方部分３４−２とロータ３６の間の接合部または接続部と重なっている。代替実施形態では、シール５８および摩耗スリーブ６０をそれぞれ、クラッチ３０の入力構成部品と出力構成部品の間の他の位置に配置することができる。さらに、他の実施形態では、摩耗スリーブ６０を完全に省くことができる。カバー３８−２によってクラッチ３０の前面６２が画定される。前面６２は、クラッチ３０の後面５６の反対側に位置し、反対方向を向いている。カバー３８−２は、作用室５０からリザーバへ剪断流体を戻す戻り通路６４を含むことができる。図示の実施形態では、カバー３８−２がさらに、クラッチ３０の前部の前面６２への出力構造体５４（例えばファン）の取付けを提供するが、代替実施形態では、出力構造体５４を他の位置（例えばハウジング３８の外周またはベース３８−１の後面）に取り付けることができる。さらに、周囲空気への放熱を助けるため、ハウジング３８の外面に冷却フィンを提供することができる。図示の実施形態では、ハウジング３８が、ジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１に回転可能に支持されており、シャフト部分３２−１を取り巻いている。第２の軸受セット４６は、ジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１にカバー３８−２を回転可能に取り付けることができ、カバー３８−２は、ベース３８−１および出力構造体５４を支持する。第２の軸受セット４６を、クラッチ３０の前面６２と軸方向で整列させることができる。ハウジング３８は、ダイカストアルミニウムなどの金属材料から鋳造し、次いで機械加工することができる。ベース部分３８−１とカバー部分３８−２は、適当な締結具によって一体に固定することができる。
【００１９】
作用室５０（同義語として作用域とも呼ばれる）は、ロータ３６とハウジング３８の間に画定される。作用室５０内に剪断流体が存在すると、ロータ３６とハウジング３８の間に、クラッチ３０をつなぎ、入力構成部品と出力構成部品の間でトルクを伝達するための流体摩擦継手が形成される。トルク伝達百分率の瞬時値は、作用室５０内の剪断流体の量に応じて変動し得る。剪断流体は一般に、流体経路に沿ってリザーバ４８から作用室５０へ送達され、戻り経路６４を通して作用室５０からリザーバ４８へ戻される。戻り経路６４を通して剪断流体を作用室５０の外へポンピングによって動的に排出するため、１つまたは複数の適当なポンピング構造体を、作用室５０に、または作用室５０に沿って含めることができる。
【００２０】
弁アセンブリ４０は、ロータ３６に取り付けることができ、ロータ３６によって担持することができる。弁アセンブリ４０は、適当な締結具によってロータ３６に取り付けることができる。一実施形態では、弁アセンブリ４０が、これを参照することによりその全体が本明細書に援用されている２０１０年８月１９日に出願した「Ｖｉｓｃｏｕｓ  Ｃｌｕｔｃｈ  Ｖａｌｖｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ」という名称の特許文献５に記載されているとおりに構成される。弁アセンブリ４０は、リザーバ４８からの開口（または出口穴）６６を選択的に開閉する目的に使用される。いくつかの実施形態では、リザーバ４８の壁を形成しているオリフィス板６８に、開口６６を画定することができる。開口６６は、閉じられていないとき（すなわち開いているとき）に、剪断流体が、流体経路（この流体経路はロータ３６の通路、溝、チャネルなどを通ることができる）に沿ってリザーバ４８から作用室５０へ流れることを可能にするポートである。弁アセンブリ４０は、例えばばねの付勢力を使用して、開位置に付勢することができる。弁アセンブリ４０は、クラッチ３０の軸Ａの近く、および電磁コイル４２のすぐ近くに位置するアーマチュア７０を含む。後により詳細に説明するが、電磁コイル４２に通電することにより、弁アセンブリ４０が開口６６を覆うような態様で、アーマチュア７０を動かすことができる。代替実施形態においては、知られているほとんど全てのタイプの電磁作動式弁アセンブリを利用することができることを理解されたい。
【００２１】
電磁コイル４２は、アーマチュア７０のエリアに磁束を導くために使用されているカップ（例えば鋼製カップ）に入れられた高温絶縁銅線の巻線コイルを含むことができる。コイル４２は、シャフト部分３２−１に対して回転しないように固定されている。図示の実施形態では、コイル４２が、ジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１を取り巻いており、ジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１によって支持されており、コイル４２は、シャフト部分３２−１に直接に組み付けることができる。シャフト部分３２−１は回転しないように固定されているため、コイル４２を軸受に取り付ける必要はない。さらに、図示の実施形態では、コイル４２が、ハウジング３８の内側のリザーバ４８内に配置されている。すなわち、コイル４２は、リザーバ４８と軸方向で整列しており、リザーバ４８の外周の半径方向内側に配置されている。クラッチ３０における磁束周回（ｆｌｕｘ  ｃｉｒｃｕｉｔ）は、コイル４２によって発生した磁束が、コイル４２から、弁アセンブリ４０のアーマチュア７０およびスペーサ３３（および／またはジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１）を通り、再びコイル４２に戻ることを可能にする。動作中にコイル４２に通電すると、生じた磁場により、アーマチュア７０がコイル４２に向かって引き寄せられる。
【００２２】
カバー（またはキャップ）アセンブリ５２は、ジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１の前端で、ハウジング３８のカバー３８−２に固定することができ、カバー（またはキャップ）アセンブリ５２には、クラッチ３０の出力速度（例えばファン速度）を測定する速度センサアセンブリを取り付けることができる。図示の実施形態では、この速度センサアセンブリがターゲットホイール７２を含み、ターゲットホイール７２は、カバー３８−２によって担持され、カバー３８−２と一緒に回転し、ホール効果センサ７４のすぐ近くに位置する。ホール効果センサ７４は、ターゲットホイール７２のそれぞれの回転を検出する。図示の実施形態では、ターゲットホイール７２が、クラッチ３０の前部のカバー３８−２の概ね円筒形の部分にロックリングによって固定されたカバーアセンブリ５２の一部分の内部に位置する。一実施形態では、ターゲットホイール７２を、カバーアセンブリ５２のプラスチック材料でオーバモールドされた（ｏｖｅｒｍｏｌｄｅｄ）金属構造体とすることができる。ホール効果センサ７４は、ジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１に固定されており、シャフト部分３２−１に対して回転しないように固定されている。回転しないように固定されたジャーナルブラケット３２に対するハウジング３８（および出力構造体５４）の出力速度を測定することを可能にするため、ターゲットホイール７２とホール効果センサ７４は、互いに対して協調的に配置されている（すなわちターゲットホイール７２はホール効果センサ７４の範囲内にある）。他の実施形態では、他のタイプのセンサを使用することができ、またはセンサを完全に省くことができることに留意すべきである。
【００２３】
図２に示した実施形態にはコイルカップアセンブリ７５が提供されており、コイルカップアセンブリ７５は、電磁コイル４２とホール効果センサ７４とを一緒に担持し、さらに、速度センサアセンブリ（すなわちホール効果センサ７４）の配線ならびに電磁コイル４２の電線のための接続点を提供する。図３は、コイルカップアセンブリ７５の透視図であり、分離されたコイルカップアセンブリ７５が示されている。図３に示すように、コイルカップアセンブリ７５はボディ部分７５−１を含む。ボディ部分７５−１は、ポリマーから、または電磁コイル４２、ホール効果センサ７４などのコイルカップアセンブリの他の構成部品および必要な配線の上にオーバモールドすることができる他の適当な材料から製作される。クラッチ３０の配線を導くのを助けるために、コイルカップアセンブリ７５は、ジャーナルブラケット３２を貫通する導管５７に挿入することができる延長部分を含むことができる。図２に示すように、導管５７は、概ね軸Ａの１つの側に位置する切欠き領域５７−１を含むことができ、切欠き領域５７−１は、コイルカップアセンブリ７５の部分を収容する適当な空隙を画定する。このような構成は、ジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１にコイルカップアセンブリ７５を取り付けることを可能にし、電磁コイル４２とホール効果センサ７４の両方が、単純かつ効率的な方式で同時に配置される。コイルカップアセンブリ７５から、導管５７内を、電気接続線（図示せず）が、ジャーナルブラケット３２の軸方向の残りの長さに沿って延びることができる。この電線は、クラッチ３０の後面５６（すなわちジャーナルブラケット３２のエンジン側）からクラッチ３０を出ることができ、末端には、車両エンジンの電気系統に電気的に接続するためのプラグアセンブリ（図示せず）を有することができる。
【００２４】
ジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１上に、ハウジング３８、ロータ３６、プーリ３４、第１の軸受セット４４、第２の軸受セット４６およびコイルカップアセンブリ７５を、軸方向で保持するため、図２に示すように、ジャーナルブラケット３２のシャフト部分３２−１の前端に、ねじ付きナットなどの保持部材７６を固定することができる。単一の保持部材７６だけが必要である。カバーアセンブリ５２は、保持部材７６の上にかぶせることができる。
【００２５】
クラッチ３０を動作させるさまざまな代替制御方式が可能である。一実施形態では、コイル４２に選択的に通電したときに、弁アセンブリ４０が、完全に開いた位置（デフォルト位置）または完全に閉じた位置に留まる傾向を示すような粗いオン／オフ式で、電磁コイル４２に通電することができる。別の実施形態では、電子エンジン制御装置（図示せず）からのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を使用して、コイル４２に通電することができる。ＰＷＭ信号は、動的に可変の平均体積の剪断流体がリザーバ４８から流出することを可能にする。ＰＷＭ信号のパルス幅（すなわち持続時間）および周波数に応じて、弁アセンブリ４０は、時間の経過に伴って開口６６を通してリザーバ４８から作用室５０へ流入させる剪断流体の量を、可変に調整することができる。すなわち、このＰＷＭ信号によってコイル４２は弁アセンブリ４０を開閉し、弁アセンブリ４０が開いている（すなわち開口６６を開いている）平均時間が、リザーバ４８から流出する剪断流体の平均量を決める。ＰＷＭ信号のより大きなパルス幅および／またはより大きな周波数は、平均して、弁アセンブリ４０をより長く閉じる傾向を示し、それによってより少ない平均体積の剪断流体が作用室５０に入ることを可能にする。このＰＷＭ制御方式では、単なる２段階の粗いオン／オフ式ではなく、ロータ３６およびプーリ３４の回転速度の０％から約１００％までの間の任意の回転速度でハウジング３８（および取り付けられた出力構造体５４）が回転することができるような選択可能な可変速度で、クラッチ３０を動作させることができる。
【００２６】
図２に示したクラッチ３０の実施形態は、（軸方向に見て）第１の軸受セット４４と第２の軸受セット４６の間に配置された作用室５０、ロータ３６および電磁コイル４２を有する。オーバハング荷重が低減し、第１および第２の軸受セット４４および４６に望ましいバランスのとれた荷重が加わるような方式で、第１および第２の軸受セット４４および４６をそれぞれ、クラッチ３０の前面６２の出力構造体およびプーリ３４の係合部分３４−１と整列させることができる。バランスのとれた荷重を軸受にかけることは、破損を防ぎ、軸受寿命を延ばすのに役立つことがある。
【００２７】
図４は、上述のクラッチ３０の構成部品と同様の構成部品を含むクラッチの別の実施形態３０’の断面図である。図４では、それらの構成部品が、プライム記号を有する参照符号で識別される。図４に示した実施形態では、開口６６’が、オリフィス板（省かれている）ではなくロータ３６’に画定されており、弁アセンブリ４０’は、ロータ３６’にピボット式に固定されており、アーマチュア７０’と一緒に移動して、開口６６’を開閉し、流体の流れを制御することができる従来の弁梃子（ｖａｌｖｅ  ｌｅｖｅｒ）８０’を含む。さらに、シール５８’は、プーリ３４’の側方部分３４−２’に直接に当接しており、摩耗スリーブは省かれている。さらに、図４の実施形態にはコイルカップアセンブリがない。カバーアセンブリ５２’はシャフト部分３２−１’によって担持されており、ホール効果センサ７４’を含む。ターゲットホイール７２’はカバー３８−２’に取り付けられている。
【００２８】
本発明の粘性クラッチは多数の長所および利点を提供することを理解されたい。例えば、クラッチアセンブリの（前面と後面の間の）軸方向の全長に沿って延びるジャーナルブラケットの静止型シャフトは、先行技術の粘性クラッチにはない重要ないくつかの利点を有する。このシャフトは、電磁コイルを、独立型のコイルとして、またはコイルカップアセンブリの部分として、直接に取り付けることを可能にする。このコイルはさらに、比較的小さな直径を有することができる。比較的少ない量の線材を使用してコイルの巻数を比較的大きくすることが可能なため、比較的小さな直径は、比較的高い効率を提供する。さらに、クラッチの内部のリザーバ内にコイルを配置すると、弁アセンブリのアーマチュアに直接に隣り合った位置にコイルを配置することができ、それによって、磁気損失の可能性が比較的低い比較的高効率の磁束の伝達を達成することができる。さらに、コイルカップアセンブリを使用しまたは使用せずに、コイルをシャフトに直接に取り付けると、エンジンの電気系統への配線および接続を単純にすることができる。シャフトは導管を画定し、この導管は、電線がクラッチを出る経路であって、ワイヤリングハーネス、回転する配線インタフェース（例えばスリップリング、ブラシなど）などの追加の構成部品を必要としない経路を提供する。さらに、弁アセンブリのアーマチュアはクラッチの中心線の近くに位置され、非常に小さくすることができる。このサイズの小さなアーマチュアは、それに対応して小さな質量を有し、したがって、コイルが発生させた磁束に比較的迅速に反応し、アーマチュアを各状態間（すなわちリザーバからの弁開口を弁アセンブリが開く位置と閉じる位置の間）で動かすのに必要な力が比較的小さくてすむ。クラッチアセンブリ内にコイルを配置すると、構成部品に磁束伝導インサートを挿入する必要がなくなり、そのようなインサートの欠点が排除される。クラッチのダイカスト構成部品内の磁束伝導インサートを排除すると、周囲のアルミニウム構成部品（例えばハウジング）内における渦電流損失の可能性が最小化し、さらに、鋳造工程および剪断流体が漏れる可能性が単純になる。
【００２９】
さらに、静止型シャフトは、ファン速度センサの単純な取付け点を可能にする。シャフトの前端の速度センサの位置は単純であり、ファンの取付け位置に非常に近い。コイルの電力供給線に比較的近いこの位置は、配線の単純な結合を可能にする。コイルカップアセンブリの使用は、電磁コイルと速度センサの両方を都合よく組み合わせて単一のアセンブリにする配線接続を可能にし、それによって、関連する全ての配線をシャフトに対して同時に配置することが可能になる。
【００３０】
さらに、このシャフトは、ファンを支持する軸受として安定した取付け表面を提供する。ファンを、そのファン自体の軸受上で、エンジンに対して（静止型シャフトを介して）直接に支持することができることによって、クラッチの動的安定性を相対的に高くすることができる。この取付け配置はさらに、大きな曲げモーメントおよび振動入力を望ましくない形で導入することがある（従来の粘性クラッチには存在する）プーリ軸受上の大きなオーバハング荷重の存在を排除する。したがって、単純化された荷重がそれぞれの軸受にかかるため、本発明では、（先行技術の粘性クラッチに比べて）より小さく、よりコストの安い軸受を、両方の軸受位置で使用することができる。図２および４に示した本発明のクラッチの実施形態は、従来の軸受を使用しているが、本発明は、他の選択肢の可能性を排除しない。上記の説明および添付図面を検討すれば、当業者は、本発明の他の長所および利点を理解するであろう。
【００３１】
好ましい実施形態に関して本発明を説明したが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく形態および詳細の変更を加えることができることを当業者は理解するであろう。例えば、特定の用途に対する要望に応じて、本発明に基づくクラッチ構成部品の特定のサイズおよび形状を変更することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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