(57)【要約】  流体継手装置（１０）用の速度監視システム（６）は、ハブ（４４）およびリング磁石（２２０）を有する。ハブ（４４）は、流体係合可能な入力部材の入力クラッチ速度に比例する第１速度で回転する。リング磁石（２２０）は、流体係合可能な出力部材の出力クラッチ速度に比例する第２速度で回転する。磁気センサ（２３２）は、第１速度に対するリング磁石（２２０）の差分速度信号を生成する。コントローラ（５４）は、前記差分速度信号に応じて第２速度を示す実際の速度信号を生成する。【選択図】      図１
2009542991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体継手装置用の速度監視システムであって、
流体係合可能な入力部材の入力クラッチ速度に比例する第１速度で回転するハブと、
流体係合可能な出力部材の出力クラッチ速度に比例する第２速度で回転するリング磁石と、
前記リング磁石に結合され、かつ前記第１速度に対する前記リング磁石の差分速度信号を生成する磁気センサと、
前記磁気センサに電気的に結合され、かつ前記差分速度信号に応じて前記第２速度を示す実際の速度信号を生成するコントローラと、
を具備する、速度監視システム。
【請求項２】
前記ハブがウォーターポンプ速度で回転する、請求項１に記載の速度監視システム。
【請求項３】
前記リング磁石が複数の交番材料部分を備える、請求項１に記載の速度監視システム。
【請求項４】
前記リング磁石が複数の交番磁気部分を備える、請求項１に記載の速度監視システム。
【請求項５】
前記リング磁石が、関連する極を有する複数の交番部分を備える、請求項１に記載の速度監視システム。
【請求項６】
前記磁気センサが、ホール効果センサ、ホール効果スイッチセンサ、ラッチセンサ、磁気ピックアップセンサおよび誘導センサのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の速度監視システム。
【請求項７】
前記第２速度が前記出力クラッチ速度におよそ等しい、請求項１に記載の速度監視システム。
【請求項８】
前記第２速度がファン速度におよそ等しい、請求項１に記載の速度監視システム。
【請求項９】
前記磁気センサに結合されかつ磁束を前記磁気センサ内に向ける集中器をさらに具備する、請求項１に記載の速度監視システム。
【請求項１０】
流体継手装置用の動作制御システムであって、
入力部材と、
前記入力部材と流体係合可能であり、かつ前記入力部材と作動室を形成する出力部材と、
前記入力部材の入力クラッチ速度に比例する第１速度で回転するハブと、
前記出力部材の出力クラッチ速度に比例する第２速度で回転するリング磁石と、
前記リング磁石に結合され、かつ前記第１速度に対する前記リング磁石の差分速度信号を生成する磁気センサと、
前記作動室と流体連通するバルブと、
前記磁気センサおよび前記バルブと電気的に結合されるコントローラであって、前記差分速度信号に応じて前記入力部材の前記出力部材との係合を制御するコントローラと、
を具備する、動作制御システム。
【請求項１１】
前記コントローラが、前記差分速度信号に応じて前記第２速度を示す実際の速度信号を生成し、それに応じて前記係合を制御する、請求項１０に記載の動作制御システム。
【請求項１２】
前記コントローラが、前記実際の速度信号を生成する際に、入力クラッチ速度信号から前記差分速度信号を減ずる、請求項１０に記載の動作制御システム。
【請求項１３】
前記コントローラが、前記差分速度信号に応じて前記作動室への流体流を制御する、請求項１０に記載の動作制御システム。
【請求項１４】
前記ハブ、前記リング磁石、前記磁気センサおよびウォーターポンプ軸を含む磁束ループを具備する、請求項１０に記載の動作制御システム。
【請求項１５】
前記ハブの少なくとも一部を磁化するコイルと、
前記ハブに近接するアーマチュアバルブ組立体と、
を具備し、
前記コントローラが、前記係合を制御する際、前記コイルの動作を制御して、前記アーマチュアバルブ組立体を作動し、前記作動室内への流体流を調整する、請求項１０に記載の動作制御システム。
【請求項１６】
前記アーマチュアバルブ組立体がバルブアームを備え、前記コントローラが、前記係合を制御する際、前記作動室の注入口に関連する前記バルブアームの位置を調整する、請求項１５に記載の動作制御システム。
【請求項１７】
前記入力部材および前記出力部材が、通常の係合デフォルト状態と係合解除状態とを有する、請求項１０に記載の動作制御システム。
【請求項１８】
車両パラメータ信号を生成する少なくとも１つの車両センサをさらに具備し、前記コントローラが、前記車両パラメータ信号に応じて前記係合を制御する、請求項１０に記載の動作制御システム。
【請求項１９】
流体継手装置の係合を制御する方法であって、
流体係合可能な入力部材を入力クラッチ速度で回転させるステップと、
リング磁石を、流体係合可能な出力部材の出力クラッチ速度に比例する磁石回転速度で回転させるステップと、
前記入力クラッチ速度に対する前記リング磁石の差分速度信号を生成するステップと、
前記差分速度信号に応じて前記出力部材の実際の速度信号を生成するステップと、
前記実際の速度信号に応じて前記入力部材と前記出力部材との係合を制御するステップと、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記係合を制御するステップが、完全係合解除状態と完全係合状態との間の連続的に変化する係合を含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、クラッチ装置、流体継手装置およびファン駆動装置システムに関する。より詳細には、本発明は、電子的にかつ正確に流体継手装置の速度および動作を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、粘性タイプおよび非粘性タイプを含むタイプのクラッチ装置に関する。
【０００３】
本発明は、さまざまな構成および適用を有するクラッチ装置で有利に使用することができるが、内燃機関のラジエータ冷却ファンを駆動するために使用されるタイプの流体継手装置において特に有利であり、本発明を、それに関連して説明する。
【０００４】
粘性せん断型の流体継手装置（「ファン駆動装置」）は、エンジン冷却ファンを駆動するために長年普及してきた。それは主に、それを使用することによってエンジン馬力が実質的に節約されることになるためである。典型的な流体継手装置は、冷却が必要な場合にのみ、係合した比較的高速状態で動作し、冷却がほとんどかまたはまったく必要でない場合は係合解除した比較的低速状態で動作する。今日、より厳しい燃費およびノイズ制御要件を満足させるために、電気作動式粘性ファン駆動装置が一般的である。それは、それらを、車両のエンジンコンピュータによって確定されるような所与のファン速度で出力を制御するために、係合モード、部分的係合モードおよび係合解除モード間で正確に制御することができるためである。
【０００５】
現行の電気作動式粘性ファン駆動装置は、ファン駆動装置の正面側または背面側のいずれかにアクチュエータが取り付けられている。両場合ともに、アクチュエータは、ボールベアリングを介してドライブに取り付けられており、固定された関連する電線が、エンジン、シュラウドまたは他のいずれかの適当な位置の固定位置につながれている（ｔｅｔｈｅｒｅｄ）。正面取付けアクチュエータ用のつなぎ（ｔｅｔｈｅｒ）の長さは、大型ファン用途の場合に制約要因となる。背面取付けアクチュエータ用のつなぎの軸方向長さは、狭いパッケージの用途ではかかる使用を制限する。正面取付け設計および背面取付け設計の両方の耐久性は、ベアリング寿命およびつなぎ寿命の関数である。つなぎのないファン駆動装置は、所望のファン駆動装置性能属性を維持しながら、耐久性が向上し費用が低減する。
【０００６】
正面取付け電気アクチュエータ設計は、大型トラックおよび大型バスの用途で使用される空気作動式粘性ファン駆動装置が改善されたものである。特に軽量から普通の用途の場合の正面作動式粘性ファン駆動装置は、依然として今日積極的に使用されている。これらファン駆動装置は、軸長が最小であり、背面作動式ファン駆動装置より安価である。しかしながら、ファンクラッチがウォーターポンプで駆動される軽量ガスエンジン用途によっては、一定の共振問題が依然として存在する可能性がある。
【０００７】
つなぎによる耐久性問題およびより高い燃料節約要件により、つなぎのない空気オン・オフ摩擦クラッチが使用されるようになった。正面取付け型アクチュエータに関連する潜在的なつなぎ耐久性問題を低減し、顧客に対しファン駆動装置および関連するつなぎのより容易な取付けを提供する、背面取付け電気アクチュエータがいくつか開発された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
業界の要件が増大し続けていることにより、制御が改善された可変速度または少なくとも多速度ファン駆動装置が要求されるようになった。さらに、冷却性能およびエンジン性能を向上させるために、ファン駆動装置クラッチの入出力速度を検出し正確に測定することが望まれる。このため、閉ループ制御を改善するために流体継手装置の速度を監視する改善された技法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、既知のファン駆動装置を改善したものであり、それらの欠点を最小限にするかまたは克服する。
【００１０】
本発明の一実施形態は、ハブおよびリング磁石を含む流体継手装置用の速度監視システムを提供する。ハブは、流体係合可能な入力部材の入力クラッチ速度に比例する第１速度で回転する。リング磁石は、流体係合可能な出力部材の出力クラッチ速度に比例する第２速度で回転する。磁気センサが、第１速度に対するリング磁石の差分速度信号を生成する。コントローラが、前記差分速度信号に応じて第２速度を示す実際の速度信号を生成する。
【００１１】
本発明の別の実施形態は、上記監視システムのものと同様のハブ、リング磁石および磁気センサを含む流体継手装置用の動作制御システムを提供する。制御システムはまた、互いに流体係合可能でありかつ作動室を形成する入力部材および出力部材も含む。バルブが、作動室と流体連通している。コントローラが、磁気センサによって生成される差分速度信号に応じて入力部材の出力部材との係合を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、粘性タイプおよび非粘性タイプを含むすべてのタイプのクラッチに適している。本発明の実施形態は、いくつかの利点を提供する。かかる利点の１つは、入力部材の速度に対する出力部材の差分速度を監視するために使用される電磁回路を有する速度監視システムの使用である。速度監視システムは、流体継手装置のクラッチ出力とクラッチ入力との間の速度差分を測定する速度センサをもたらし、その速度差分を使用して、出力部材の実際の出力速度を確定することができる。
【００１３】
本発明により、所与のエンジン入力速度で出力速度を調整する機構のより正確な制御が可能になり、所与のエンジン動作状態または車両の状態に対しエンジンへの制御可能な冷却が提供される。これにより、燃費の向上および排気ガスの低減等、多くの方法でエンジン動作性能が改善される。本発明はまた、クラッチ継手装置および車両エンジン制御に共通のいくつかの構成要素を使用する、かかる制御も提供する。
【００１４】
本発明の他の特徴、利益および利点は、本発明の以下の説明を、添付の図面および添付の特許請求の範囲に従って見ることにより明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による、流体継手装置用の流体継手動作監視および制御システムの断面の概略的なブロック図である。
【図２Ａ】図１の流体継手装置に関連する電磁クラッチ速度監視システムのクローズアップ断面図である。
【図２Ｂ】本発明の別の実施形態による流体継手装置に関連する電磁クラッチ速度監視システムのクローズアップ断面図である。
【図３】図２Ａのクラッチ速度監視システムのリング磁石と磁気伝導ハブとの磁気結合関係を示す側斜視図である。
【図４】図１の流体継手装置の起動制御をするための磁気伝導ハブとアーマチュア組立体との磁気結合関係を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による流体継手装置の係合を制御する方法を示す論理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の図では、同じ構成要素を参照するために同じ参照数字を使用する。本発明は、粘性駆動クラッチ装置および非粘性駆動クラッチ装置の両方に関連し、かつそれら両方で使用することができる。本発明は、さまざまな構成および用途を有するクラッチ装置で有利に使用することができるが、特に、内燃機関のラジエータ冷却ファンを駆動するために使用されるタイプの電子制御式流体継手装置において有利である。簡単のために、本発明の電子制御式流体継手装置を、冷却ファンに関連して説明するが、本発明はかかる使用および構造に限定されないことが理解されるべきである。
【００１７】
また、本発明の後述する特徴の異なる組合せを有するか、本明細書で説明するもの以外の特徴を有するか、またはさらにはそれら特徴のうちの１つまたは複数がない、種々の他の実施形態が企図される。したがって、本発明をさまざまな他の適当なモードで実行することができる、ということが理解される。
【００１８】
以下の説明では、１つの構成された実施形態に対し、さまざまな動作パラメータおよび構成要素について説明する。これら特定のパラメータおよび構成要素は、例として含まれ、限定するようには意図されていない。
【００１９】
ここで図１、図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、電子制御式流体継手装置１０は、ファン駆動装置組立体５を電子的にかつ磁気的に監視しかつ制御する流体継手動作監視・制御システム４を含む。制御システム４は、電磁クラッチ速度監視システム６およびファン駆動装置起動回路８を含む。速度監視システム６は、概して、流体継手装置１０の出力速度を監視するために利用される。より詳細には、速度監視システム６は、ファンインペラ（図示せず）が取り付けられてもよい出力軸２０の、回転する入力ハブ４４の速度に対する速度を監視するために使用される。ハブ４４を、図示するように、プーリ３８およびベルト７０が示されているプーリ・ベルトシステム１１によって駆動してもよい。ファン駆動装置回路８は、速度監視システム６から受け取られる差分速度出力信号とハブ４４の既知の入力速度とに応じてファン駆動装置組立体５を係合させるために利用される。ファン駆動装置組立体５は、ウォーターポンプ組立体９に機械的に結合されかつ取り付けられている。
【００２０】
図２および図３を参照すると、そこでは、クラッチ速度監視システム６が示されている。クラッチ速度監視システム６は、ハブ４４内の磁束変化を監視する固定磁気センサ２３２を含む。ハブ４４内の磁束は、ハブ４４の極片２１４内のリング磁石２２０の回転によって生成されかつ変更される。リング磁石２２０によって生成される磁束の交番する（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）方向は、磁気センサ２３２によって測定されるように、出力軸２０とハブ４４との間の差分速度に正比例する。磁気センサ２３２にはコントローラ５４が結合されており、それを使用して、この磁束の変化が監視される。
【００２１】
リング磁石２２０の回転によって生成される磁束は、磁気伝導性のハブ４４を通って集中器２３４に、次いで磁気センサ２３２まで進む。電磁差分速度磁束ループを完了するために、磁束は、磁気センサ２３２から軸２０４を通って座金２２８まで進み、リング磁石２２０に戻る。座金２２８は、磁気センサ２３２に近接するポンプ軸５６にある。差分速度磁束ループを、概してループ２３７によって示す。磁束ループ２３７に沿って、固定部品と移動部品との間にかつ異なる速度で移動している部品間に、夫々エアギャップ２１７、２２４、２３６および２３８が存在する。
【００２２】
プーリ３８、ハブ４４、領域７２およびカバー３０を入力部材とみなすことができる。入力部材は、所与の入力クラッチ速度で回転する。出力軸２０、ロータ２６、インサート２１６およびリング磁石２２０を出力部材とみなすことができる。出力部材は、制御された出力クラッチ速度で回転する。
【００２３】
磁気センサ２３２は、固定ハウジング５８の一部内に取り付けられている。集中器２３４を、図示するようにハウジング５８に取り付けてもよく、それを使用して、ハブ４４のねじ切り中心部２０２からの磁束線を磁気センサ２３２に集束させる。磁気センサ２３２および集中器２３４は、座金２０８およびハブ４４を通る磁束流を検出するためにそれらの間に配置されており、かつハブアダプタ６２の外側にある。図示するように、磁気センサ２３２はハブ４４を通る磁束流を測定する。磁気センサ２３２および集中器を、ハブ４４を通る磁束流を受け取り測定するように向けられているように示すが、座金２０８または他の磁束経路構成要素までまたはそれを通る磁束流を受け取るように回転させるかまたは向きを変えてもよい。たとえば、図２Ｂにおいて座金２０８’、端部２０９’、磁気センサ２３２’および変更した磁束ループ２３７’によって示すように、磁気センサ２３２を９０°回転させてもよく、座金端部２０９を、ハブアダプタ６２を横切ってリング磁石２２０に向かって延在するように形成してもよい。したがって、磁気センサ２３２は、座金２０８内に入りかつそこを通る磁束を検出する。磁気センサ２３２および集中器２３４は、各々、コントローラ５４および電源５５に電気的に結合されている。磁気センサ２３２は、ホール効果センサ、ホール効果スイッチまたはラッチセンサ（ｌａｔｃｈｉｎｇ  ｓｅｎｓｏｒ）、磁気ピックアップセンサ、誘導センサの形態、または本技術分野において既知である他の何らかの形態であってもよい。ハブ４４、ポンプ軸５６および座金２０８は、鉄または磁気伝導性材料から形成されており、ハブアダプタ６２は、非金属材料または非鉄材料から形成されている。
【００２４】
ハブ４４は、内部極片２１４および外部極片２１５を有する。極片２１４および２１５は、磁気センサ２３２に対する入力速度で回転する。入力極片２１４は、円形肩部２１９から径方向内側に延在している。出力極片２１５は、肩部２１９から径方向外側に延在している。極片２１４は、磁石の放射状極２２１および２２３からの磁束をハブ４４の円筒状中心ねじ切り部２０２に伝達する。外部極片２１５は、後により詳細に説明する流体継手装置の係合に使用される。
【００２５】
リング磁石２２０は、固定磁気センサ２３２に対する出力速度で回転する。リング磁石２２０は、変化する放射状極２２１および２２３を有し、インサート２１６の径方向外側表面２２２に取り付けられている。インサート２１６は、出力軸２０とともに回転しているウォーターポンプ軸５６の中心突起２１８に乗っている。極２２１および２２３は、磁性であってもよく強磁性材料を含んでもよい夫々の交番（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）材料部分２２５に関連している。交番材料部分２２５を、指定された交番極２２１および２２３を提供するように永久的に磁化してもよく、または磁界の導入時に磁化されるようにしてもよい。たとえば、コイルまたは他の何らかの磁界発生装置（図示せず）が、磁界を発生し、交番材料部分２２５に電流を流しそれらを磁化してもよい。代替実施形態では、電流がリング磁石２２０に直接供給されることにより交番材料部分２２５を帯電させる。なお、リング磁石２２０を連続した材料のリング状構造の形態で示すが、当業者は、他の構成を使用してもよいということを容易に理解するであろうということに留意されたい。リング磁石２２０に切欠きを付してもよく、それによりその歯または突起（図示せず）が正にまたは負に帯電する。かかる実施形態では、他のすべての材料部は存在しない。リング磁石２２０の構成ならびにリング磁石２２０および磁気センサ２３２の動作的組合せは、本明細書では単なる例示の目的で提供するものであり、他の構成および動作的組合せを利用してもよい。
【００２６】
コントローラ５４は、中央処理装置、メモリ（ＲＡＭおよび／またはＲＯＭ）および関連する入出力バスを有するコンピュータ等のマイクロプロセッサベースであってもよい。コントローラ５４は、特定用途向け集積回路であってもよく、または本技術分野において既知である他の論理デバイスおよび回路から形成されていてもよい。コントローラ５４は、中央車両主制御装置の一部、ファン駆動装置組立体５にまたはそれ以外に、流体継手装置１０にまたはそれ以外に配置される、単一の統合されたコントローラ内に結合される、電源を有する制御回路の一部であってもよく、スタンドアロンコントローラであっても、もしくは複数のコントローラの組合せであってもよい。
【００２７】
エアギャップ２１７、２２４、２３６および２３８は、移動部品と非移動部品との間の分離を提供する。エアギャップ２１７は、リング磁石２２０とハブ４４とによって画定されかつそれらの間にある。エアギャップ２２４は、ウォーターポンプ軸５６の端部２２６とインサート２１６の夫々の内側２２８とによって画定されかつそれらの間にある。エアギャップ２３６は、座金２０８と磁気センサ２３２とによって画定されかつそれらの間にある。エアギャップ２３８は、中央部２０２の端部２４０と集中器２３４とによって画定されかつそれらの間にある。
【００２８】
ハブ４４、ポンプ軸５６、プレート２０８、突起２１８およびインサート２１６を、さまざまな材料および材料の組合せから形成してもよい。ハブ４４、ポンプ軸５６、プレート２０８、突起２１８およびインサート２１６を、鋼または本技術分野において既知である他の導電的に適当な材料等、金属または鉄材料から形成してもよい。
【００２９】
ここで図１、図３および図４を参照すると、ファン駆動装置組立体５は、出力軸２０に取り付けられている本体２２と、注入口２９を有するリザーバプレート２８と、バルブアーム３３が取り付けられているアーマチュアバルブ部分組立体３２と、を有する。アーマチュアバルブ部分組立体３２は注入口２９と組み合わさって、作動室４５内に流れ込む流体の量を制御するために使用されるバルブとして機能する。出力軸２０は、ベアリング部材２４によって本体２２に回転可能に取り付けられている。図示しないが、出力軸２０を、ファンブレードを有するファンに結合してもよい。これによって、出力軸２０の回転によりファンが回転し、必要に応じてラジエータまたは他のエンジン構成要素が冷却される。出力軸２０にはロータ部材２６が取り付けられており、それはカバー部材３０に係合可能である。ファン駆動装置組立体５はまた、プーリ３８およびハブ４４も含み、それらはカバー部材３０を回転させる。本体２２およびカバー３０は、熱放散のためにそれらの外周に沿ってフィンを有している。
【００３０】
起動回路８は、固定ウォーターポンプ部分組立体９に取り付けられているハウジング５０に取り付けられたコイル４８を有している。コイル４８は、コントローラ５４および電源５５に電気的に結合されハウジング５８にまたは別の場所に取り付けてもよい、ワイヤハーネス５２を有している。コントローラ５４は、車両／エンジンセンサ５７から、エンジンおよび車両の動作状態およびステータス状態に関する電気信号を受け取る。コントローラ５４は、これら信号を解釈し、電源５５に対し、ワイヤハーネス５２を介して電流をコイル４８に送出するよう指示し、それにより、後により詳細に説明するように流体継手装置１０からの出力を制御する。コイル４８は、第２または係合磁束ループ４９を発生し、それはプーリ３８、ハブ４４、ハウジング５０、突起９０、およびそれらの間の任意のエアギャップ、すなわちプーリ３８と突起９０との間のエアギャップ（概してエアギャップ９１と示す）およびハブ４４とハウジング５０との間のエアギャップ（概してエアギャップ９３と示す）等を通過する。
【００３１】
図１において、ウォーターポンプ組立体９を、クランク軸プーリシステムによって駆動されるエンジン搭載型のウォーターポンプ組立体として示す。代替実施形態（図示せず）では、ウォーターポンプ組立体は、独立型ブラケット・プーリ組立体であってもよい。ウォーターポンプ組立体９は、固定ハウジング５８内にベアリング取付されている中心回転可能ウォーターポンプ軸５６から構成されており、固定ハウジング５８は、ボルトまたは他の締結具（図示せず）を使用して取付穴６０を介して、エンジンブロックのクランク軸プーリ（図示せず）近くに直接取り付けられている。
【００３２】
ウォーターポンプ軸５６は複数のインペラ（図示せず）に結合されており、それらは、エンジン冷却システム内でエンジン冷却液流を制御してエンジンを冷却するために使用される。プーリ３８は、ハブ４４を介してウォーターポンプ軸５６のねじ切り非導電性アダプタ６２に結合されている。アダプタ６２を、プラスチックまたは他の既知の適当な材料または材料の組合せ等、非鉄材料から形成してもよい。ウォーターポンプ軸５６は、プーリ３８と同じ回転速度で回転して、出力軸２０のインペラを駆動し、エンジンに冷却液流を提供する。
【００３３】
エンジン駆動プーリ３８は、カバー３０とハブ４４との間に配置されており、ボルト８４によって適所に保持されている。プーリ３８は、ガスケット等（図示せず）を利用して封止されている。ボルト８４以外の締結具を利用してもよく、その例はリベットである。プーリ３８は、ベルト７０を介してエンジンクランク軸に結合されている。プーリ３８は、クランク軸およびベルト７０を介してプーリ３８に変換されるエンジン動作速度によって確定される入力速度で、カバー３０を回転させる。
【００３４】
カバー３０は、ダイカストアルミニウム部品の形態であってもよく、本体２２の外周７４の周囲にロール成形される、覆い被さる領域７２を有している。本体２２を、アルミニウムまたは他の適当な材料から形成してもよい。このため、本体２２は、カバー３０と同じ回転速度で回転する。示すように、出力軸２０は、本体２２内に回転可能に取り付けられており、かつロータ２６に取り付けられている。ロータ２６周囲のかつカバー３０および本体２２によって境界が画される空間の容積は、流体室４３を画定し、それには多量の粘性流体（図示せず）が充填されている。カバー３０およびリザーバプレート２８は、流体リザーバ４１を画定し、それは、注入口２９を介して流体室４３に結合されている。アーム３３は、電気コイル４８に印加される起動電流に応じて注入口２９を覆うかまたは覆いを取ることにより、流体リザーバ４１と流体室４３との間の流体の流れを制御する。当然ながら、本明細書で開示するもの以外の技法を利用してアーム３３の動きを制御してもよい。さらに、流体室４３は、ロータ２６、本体２２およびカバー３０間に画定される作動室４５と流体連通している。作動室４５に収容されている粘性流体の量は、カバー３０の回転速度とともに、ロータ２６および出力軸２０に伝達されるトルクを確定する。言い換えれば、トルク応答は、作動室４５内の粘性せん断の結果である。
【００３５】
ロータ２６はまた、粘性流体を作動室４５からリザーバ４１まで戻す排出（ｓｃａｖｅｎｇｅ）室２７も含む。作動室４５の径方向外側周囲に隣接して、ポンプ要素２５が配置されており、それは「ワイパ」要素２５とも呼ばれ、作動室４５内で回転している流体に係合し、比較的高い流体圧力の局部領域を生成するように動作可能である。その結果、ポンプ要素２５は、作動室４５から少量の流体を、本技術分野において既知の方法で、排出室２７を介してリザーバ室４１に戻すように連続的に圧送する。
【００３６】
図２および図３にもっともよく示すように、ハブ４４の第１部分２０２は、アダプタ６２を介してウォーターポンプ軸５６の中間部分２０４に結合されている。座金２０８は、中間部分２０４の周囲に、かつウォーターポンプ軸５６の肩部２１０とアダプタ６２の端部２１２との間に配置されている。
【００３７】
ここで図１および図４を参照すると、ハブ４４は、中心凹部２３３とそれを通る内部ボア２３５とを有している。ハブ４４は、導電性部材２３１を介して中心突起２１８に結合されており、導電性部材２３１は、中心突起２１８の上を摺動し、中心凹部２３３内に配置される。
【００３８】
アーマチュア部分組立体３２は、中心領域９２に対して垂直に延在する一連の歯状または葉状突起９０を有している。中心領域９２は、アーマチュア部分組立体３２を導電性部材２３１、したがって中心突起２１８の周囲に位置決めするために使用される非導電性ブッシング２３９を収容する、中心穴９４を有している。組み立てられると、突起９０は、夫々の極片２１５にわずかにオーバラップする。組立体３２にはねじりばね（図示せず）が結合されており、それは突起９０を、夫々の極片２１５と位置がずれている事前設定された位置に維持する。
【００３９】
磁化されると、部分組立体３２は、突起９０が極片２１５と整列するように回転する。部分組立体３２の回転により、結合されたバルブアーム３３が回転し注入穴２９を覆う。これにより、粘性流体が作動室４５に流れ込むのが防止される。作動室４５内の粘性流体の低減により、ロータ２６および出力部材２０を駆動するための作動室４５内の粘性流体のせん断が最小限になる。このため、出力部材２０に結合されているファンは、この状態でより低速に回転し、冷却状態を所望の範囲内にする。
【００４０】
バルブアーム３３は、バルブアーム組立体３２の中心領域９２に結合されており、リザーバプレート２８に向かって延在している。バルブアーム３３は、その自由端において片持ちになっている。バルブアーム３３は、部分組立体３２と回転して、注入口２９を覆うかまたは覆いを取る。非磁化状態では（コイル４８に電流が流れていない）、ねじりばね３１は、部分組立体３２およびバルブアーム３３を、注入口２９が開放しており覆われていない第１位置に維持する。この位置は、「フェイルセイフオン（ｆａｉｌｓａｆｅ  ｏｎ）」位置として既知であり、それは、コイル４８に電流が流れていない時に、流体が、流体リザーバ４１から注入口２９を介して流体室４３へ流れることができるためである。これにより、電気的作動がない時でさえも、冷却空気流を提供するようにロータ２６およびカバー３０が係合状態で維持され、それにより取り付けられているエンジンの過熱が防止される。
【００４１】
ここで図５を参照すると、本発明の一実施形態による流体継手装置の係合を制御する方法を示す論理フローチャートが示されている。以下のステップを、主に上記図１〜図４の実施形態に関して説明するが、本発明の他の実施形態に適用されるように容易に変更することができる。
【００４２】
ステップ３００において、上述した入力部材のうちの１つまたは複数等、流体係合可能な入力部材を、入力クラッチ速度とおよそ等しいかまたはそれに比例する速度で回転させる。
【００４３】
ステップ３０２において、リング磁石２２０等のリング磁石を、流体係合可能な出力部材の出力クラッチ速度とおよそ等しいかまたはそれに比例する磁石回転速度で回転させる。流体係合可能な出力部材には、上述した出力部材のうちの１つまたは複数が含まれてもよい。
【００４４】
ステップ３０４において、磁気センサ２３２等の磁気センサが、コントローラに送信される、測定された差分速度の電気差分出力速度信号を生成する。コントローラはコントローラ５４であってもよい。差分速度信号は、入力部材の速度に対するリング磁石の速度を示す。
【００４５】
ステップ３０６において、コントローラは、差分速度信号に応じて出力部材の実際の速度信号を生成する。コントローラは、入力クラッチ速度から差分速度信号を減ずることにより、出力部材の実際の速度を確定する。入力クラッチ速度を、たとえば、本技術分野において既知であるように、プーリ比の知識から確定することができる。
【００４６】
ステップ３０８において、コントローラは、実際の速度に応じて入力部材と出力部材との係合を制御する。計算された実際の出力速度は、車両センサ５７等の他のセンサからの測定値とともに、コイルに供給される電流の量を確定する。コントローラは、エンジン温度、燃費、排気ガス、またはエンジンの性能に影響を与える他のエンジン動作状態に関するさまざまなエンジン動作状態を監視するさまざまな車両センサから、電気入力のセットを受け取る。たとえば、車両センサのうちの１つは、エンジン搭載型冷却液センサかまたは空気調和装置に取り付けられた圧力センサであってもよい。
【００４７】
コイルに供給される電流の量は、アーマチュア組立体３２、バルブアーム３３および注入口２９によって提供されるバルブ等のバルブの回転または開放に比例する。コントローラおよび／または電源５５等の電源から供給される電力の量は、バルブの相対位置決めを制御するために利用可能な磁束の量に比例する。コイルに供給される電流を、パルス幅変調してもよい。このバルブ制御を使用して、出力軸２０等の出力軸の速度、したがってエンジンのラジエータ内の流体を冷却するためにそれに取り付けられているファンブレードの速度を制御することができる。
【００４８】
コントローラは、所与のエンジン速度に対する所望のエンジン動作範囲を確定するルックアップテーブルを格納していてもよい。コントローラは、車両センサのうちの１つまたは複数が所望の動作範囲外にある状態を検出していると確定した場合、コイル４８を起動する。このため、たとえば、コントローラが、エンジン温度またはエンジン冷却液温度が低すぎると確定した場合、所望のパルス幅を有する信号をコントローラから電源に送出してコイルを起動してもよい。同様に、コントローラが、センサのうちの１つまたは複数から、エンジン温度またはエンジン冷却液温度が所定値を上回ることを確定した場合、コントローラからコイルを起動する信号は送出されない。このように、バルブは、デフォルトの開放したすなわち覆われていない位置で維持され、それにより、最大流量の流体が流体リザーバから流体作動または作業室に流れることができる。これにより、ロータまたは出力軸の動作に対する高いトルク応答及び高レベルの冷却が可能となる。
【００４９】
上述したステップは、単に例示的な例であるように意図されており、それらステップを、用途に応じて逐次、同期して、同時に、または異なる順序で実行してもよい。なお、ステップ３０６を省略してもよく、ステップ３０８における制御が異なる速度に基づいてもよい、ということに留意されたい。
【００５０】
クラッチ特性に基づく単なる近似値ではなく、所与のエンジン入力速度でのロータの実際の出力速度を確定することにより、エンジンに対する冷却要件のより正確な制御を実現することができる。これにより、エンジンを、所望の動作温度範囲でより正確に維持することができる。そして、これにより、たとえば燃費の向上および排気ガスの低減等、多くの測定可能なエンジンシステムパラメータのエンジン性能が改善される。さらに、上述したように、本発明の電磁差分速度センサを、本明細書で説明した電子制御式粘性継手システムに加えて多くの異なるタイプの粘性および非粘性性タイプのクラッチシステムで利用してもよい。
【００５１】
本発明を１つの実施形態に関連して説明したが、本発明はその実施形態に限定されないことが理解されよう。それどころか、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれうるすべての代替物、変更形態および等価物を包含する。
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２Ａ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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