(57)【要約】回転制御装置（１０）は第１および第２の回転可能アセンブリ（２０、９６）を含む。第１のアセンブリは第１の支持マウント（１２）に回転可能に取り付けられ、第２のアセンブリは第１のアセンブリに対して回転可能かつ軸方向に可動である。第１および第２のアセンブリは、同軸の表面（２８、１０６Ａ）を有し、また第２のアセンブリが第１の軸方向位置にあるときには相互に摩擦により係合し、第２のアセンブリが第２の軸方向位置にあるときには係合を解く、軸方向表面（４６、１０２）を有する。第２のアセンブリは、第２の軸方向位置にあるときには、第１のアセンブリから独立に回転できる。回転制御装置は、第１および第２のアセンブリの同軸の表面とそれぞれ関連する第１および第２の渦電流結合アセンブリ（１３４、１３６）を備える渦電流ドライブ（１３２）を含み、これらの渦電流結合アセンブリは空気の隙間（１１４）を介して隣り合って位置する。
2007501365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転制御装置であって、
第１の支持マウントの第１の軸に、回転可能に取り付けられた第１のアセンブリと、
該第１のアセンブリに回転可能に取り付けられた第２のアセンブリであって、該第２のアセンブリは該第１のアセンブリに対して軸方向に可動であり、該第１および第２のアセンブリは相互に隣り合いかつ離れた同軸の面をそれぞれ有し、該第１および第２のアセンブリはさらに、該第２のアセンブリが第１の軸方向位置にあるときには相互に摩擦により係合する軸方向の面をそれぞれ有し、また該第１および第２のアセンブリの該それぞれの軸方向の面は該第２のアセンブリが第２の軸方向位置にあるときには係合を解き、該第２のアセンブリが該第２の軸方向位置にあるときには該第２のアセンブリは該第１のアセンブリから独立に回転可能な、第２のアセンブリと、
第１の渦電流結合アセンブリおよび第２の渦電流結合アセンブリを備える渦電流ドライブであって、該第１の渦電流結合アセンブリは該第１のアセンブリの該同軸の面と関連し、該第２の渦電流結合アセンブリは該第１の渦電流結合アセンブリと隣り合いかつ離れている第２のアセンブリの該同軸の面と関連し、該第２の渦電流結合アセンブリは該第１の渦電流結合アセンブリとその間に空気の隙間を介して隣り合う、渦電流ドライブと
を備える、回転制御装置。
【請求項２】
前記第２の渦電流結合アセンブリは、
前記第２のアセンブリの中の内部空洞に配置された、複数の同軸の電気的に絶縁されたリングと、
該電気的に絶縁されたリングに隣接して同軸に置かれた非磁性のリングと、
を備える、請求項１に記載の回転制御装置。
【請求項３】
前記第１の渦電流結合アセンブリは、
前記第１のアセンブリの前記同軸の面に取り付けられたバックアイアンタブのペアであって、該バックアイアンタブは周方向に間隔をおいて互いに反対側に取り付けられた、バックアイアンタブのペアと、
それぞれのバックアイアンタブに固定された磁石のペアと、
を備える、請求項１に記載の回転制御装置。
【請求項４】
回転制御装置であって、
軸方向に伸びた軸を有する支持マウントと、
該軸に回転可能に取り付けられた第１のアセンブリであって、該第１のアセンブリは第１のメンバーおよび第２のメンバーを共に備え、該第１のメンバーは外側半径方向表面部分、該外側半径方向表面部分から離れた外側周方向表面、第１の外側軸方向表面部分、および第２の外側軸方向表面部分を備え、該外側半径方向表面部分は駆動源と係合するように構成され、該外側周方向表面は第１の渦電流アセンブリを備え、該第１の外側軸方向部分は空洞を定義し、該第２のメンバーは該第１のメンバーの該第２の軸方向表面部分に取り付けられ、該第２のメンバーは第１の摩擦面を備える、第１のアセンブリと、
該第２のメンバーにスライド可能に取り付けられたピストンであって、該ピストンは該空洞の中において第１の位置と第２の位置との間で軸方向に可動であり、該ピストンは該第１の位置の方向にバイアス力を加えられる、ピストンと、
該ピストンに対して回転可能に取り付けられた第３のメンバーであって、該第３のメンバーは該第１のアセンブリから独立に回転運動が可能であり、該第３のメンバーは該第１のメンバーの該外側周方向表面に対して半径方向に離れかつ同軸である内側半径方向表面部分を備え、該内側半径方向表面から離れて第２の渦電流アセンブリが内部に置かれる環状空洞を備え、該第３のメンバーは該第２のメンバーの該第１の摩擦面に隣り合う第２の摩擦面をさらに備え、該第１および第２の摩擦面は該ピストンが該第１の位置にあるときには係合し、該第１および第２の摩擦面は該ピストンが該第２の位置にあるときには相互に離れる、第３のメンバーと、
を備え、
該第２の渦電流アセンブリは、
該環状空洞の中に半径方向に配置された積層されたバックアイアンと、
該積層されたバックアイアンに接続された非磁性のバンドであって、該非磁性のバンドは該積層されたバックアイアンと該第１の渦電流アセンブリとの間に位置する、非磁性のバンドと、
を備える、
回転制御装置。
【請求項５】
前記積層されたバックアイアンのそれぞれは、前記環状空洞の内部に積み重ねられた複数の電気的に絶縁された磁性のバンドを備え、それぞれの磁性のバンドは該磁性のバンドの上面および下面に置かれた絶縁コーティングを含む、請求項４に記載の回転制御装置。
【請求項６】
前記複数のバンドは鋼のバンドを備える、請求項５に記載の回転制御装置。
【請求項７】
それぞれのバンドは約０．００９インチから約０．０１９インチまでの厚さを有する、請求項５に記載の回転制御装置。
【請求項８】
前記非磁性のバンドはアルミまたは銅のバンドを備える、請求項４に記載の回転制御装置。
【請求項９】
前記非磁性のバンドおよび前記第２の渦電流アセンブリと前記第１のメンバーの前記外側周方向表面部分との間の間隔は、約０．０６０インチの合計の厚さを有する、請求項４に記載の回転制御装置。
【請求項１０】
軸を有する支持マウントと、第１の回転可能アセンブリを備える第１のメンバーおよび第２のメンバーであって、該第１の回転可能アセンブリが該軸に回転可能に取り付けられ該第２のメンバーが空洞を定義する、第１のメンバーおよび第２のメンバーと、該第２のメンバーにスライド可能に取り付けられ該空洞の中で第１の位置と第２の位置との間で軸方向に可動なピストンと、該ピストンに対して回転可能に取り付けられ該第１の回転可能アセンブリから独立して回転運動が可能な第３のメンバーと、を含む改良された回転制御装置であって、該改良回転制御装置は、
該第１のメンバーの外側周方向表面に取り付けられた第１の渦電流アセンブリと、
該第３のメンバーの内部空洞の中に半径方向に配置された第２の渦電流アセンブリであって、該第２の渦電流アセンブリは該第１の渦電流アセンブリに対して半径方向に隙間を介しかつ同軸に置かれ、内側半径方向表面部分が該第３のメンバーの内部空洞を定義する、第２の渦電流アセンブリと、
を備える、改良回転制御装置。
【請求項１１】
前記第２の渦電流アセンブリは、
前記第３のメンバーの内部空洞の中に前記内側半径方向表面部分に隣接して半径方向に配置された、磁気伝導性材料の、複数の電気的に絶縁された金属のリングと、
該絶縁されたリングの一つと接続された非磁性材料の中間リングであって、該中間リングは該複数の絶縁されたリングと前記第１の渦電流アセンブリとの間に置かれる、中間リングと、
を備える、請求項１０に記載の改良回転制御装置。
【請求項１２】
それぞれの絶縁された金属のリングは上面と下面とを備え、該金属のリングの該上面と下面に絶縁コーティングが置かれる、請求項１１に記載の改良回転制御装置。
【請求項１３】
前記複数の絶縁された金属のリングは該内部空洞の中に積み重ねられる、請求項１１に記載の改良回転制御装置。
【請求項１４】
前記内部空洞の中の前記絶縁された金属のリングを保持するための保持リングをさらに備える、請求項１３に記載の改良回転制御装置。
【請求項１５】
前記第１の渦電流アセンブリは、
前記第１のメンバーの前記外側周方向表面に取り付けられたバックアイアンタブのペアであって、該バックアイアンタブは周方向に間隔を置いて互いに反対側に位置する、バックアイアンタブのペアと、
それぞれのバックアイアンタブに固定された磁石のペアと、
を備える、請求項１０に記載の改良回転制御装置。
【請求項１６】
回転に対して固定された位置に維持されるように適用された支持マウントと、
駆動源と相互接続されるように適用された第１の部分および該第１の部分から軸方向に離れ外側周方向表面をさらに含む第２の部分とを含む第１の回転可能アセンブリと、
該支持マウントと該第１の回転可能アセンブリとの間に介在する第１のベアリングユニットであって、該第１の回転可能アセンブリが該第１のベアリングユニットを介して該支持マウントによって回転可能に支持される、第１のベアリングユニットと、
該第１の回転可能アセンブリと連動する回転のために、該第１の回転可能アセンブリの該第２の部分に備えられる第１の係合面と、
第１および第２のセクションを有する第２の回転可能アセンブリであって、該第２の回転可能アセンブリの該第１のセクションは、該第１の回転可能アセンブリの該外側周方向表面と位置合わせされる内側半径方向表面部分を定義する半径方向に伸びた部分、および該第２の回転可能アセンブリの内部空洞を定義する該内側半径方向表面部分を含み、該第２の回転可能アセンブリの該第２のセクションは、該第１のセクションから半径方向内側に向かって伸び、該第１の回転可能アセンブリの該第１の部分から軸方向に離れて位置する、第２の回転可能アセンブリと、
該第２の回転可能アセンブリの該第１のセクションに備えられる、第２の係合面と、
該第１の回転可能アセンブリの該第１の部分と該第２の回転可能アセンブリの該第２のセクションとの間に軸方向に配置され、該第１の回転可能アセンブリに対して軸方向に可動である、ピストンと、
該第１および第２の回転可能アセンブリを相互接続するために該第１と第２の係合面との間での選択的な係合を行うために、該ピストンを該第１の回転可能アセンブリに対して軸方向に動かすための手段と、
該ピストンと該第２の回転可能アセンブリとの間の相対的回転を許容し、該第１の回転可能アセンブリに対して軸方向に連動する動きのために、該ピストンおよび第２の回転可能アセンブリとを相互接続する第２のべアリングユニットと、
該第１の回転可能アセンブリの該第２の部分の該外側周方向表面に、半径方向に取り付けられた第１の渦電流アセンブリと、
該第２の回転可能アセンブリの該内部空洞の中に半径方向に取り付けられ、該第１の渦電流アセンブリから半径方向に離れて同軸に置かれる、第２の渦電流アセンブリと
を備える、回転制御装置であって、
該第２の渦電流アセンブリは、
該第２の回転可能アセンブリの該内部空洞の中に該内側半径方向表面部分に隣接して、半径方向に配置された複数の電気的に絶縁されたリングと、
該電気的に絶縁されたリングの一つと接続される非磁性の中間リングであって、該中間リングは該複数の電気的に絶縁されたリングと該第１の渦電流アセンブリとの間に位置する、中間リングとを備える、回転制御装置。
【請求項１７】
それぞれの電気的に絶縁されたリングは上面および下面を備え、該電気的に絶縁されたリングの該上面および下面に絶縁コーティングが置かれる、請求項１６に記載の回転制御装置。
【請求項１８】
前記複数の電気的に絶縁されたリングは前記内部空洞の中に積み重ねられる、請求項１６に記載の回転制御装置。
【請求項１９】
前記内部空洞の中の前記電気的に絶縁されたリングを保持するための保持リングをさらに備える、請求項１８に記載の回転制御装置。
【請求項２０】
自動車における用途のための冷却システムであって、
ジャーナル軸を含む支持マウントと、
該軸に回転可能に取り付けられた第１のアセンブリであって、該第１のアセンブリは第１の係合面を含み、半径方向に配置された外壁を有する内部空洞を有する、第１のアセンブリと、
該内部空洞の中に軸方向に配置され、該第１のアセンブリに対してスライド運動が可能なピストンと、
該ピストンに対して回転する第２のアセンブリであって、該第２のアセンブリは半径方向に配置された内壁および第２の係合面を有する、第２のアセンブリと、
該第１のアセンブリに半径方向に取り付けられ、該第２のアセンブリに隣り合うように配置された、第１の渦電流結合アセンブリと、
該第２のアセンブリの該内壁に隣接して半径方向に取り付けられ、該第１の渦電流結合アセンブリとの間に空気の隙間を介して隣り合うように位置する、第２の渦電流結合アセンブリであって、該第２の渦電流結合アセンブリは、
該第２のアセンブリの該内壁に隣接して半径方向に配置された複数の電気的に絶縁されたリングと、
該電気的リングと該空気の隙間との間に半径方向に配置された中間リングと
を備える、第２の渦電流結合アセンブリと、
該ピストンが該第１および第２のアセンブリを選択的に相互接続するために軸方向に動かされるときに、該第１と第２の係合面の間での選択的係合を行うために、該ピストンを該第１のアセンブリに対して軸方向に動かすための手段と
を備える、冷却システム。
【請求項２１】
前記第２のアセンブリは、前記ピストンが軸方向に動かされるときに、第１の位置と第２の位置との間でスライド可能である、請求項２０に記載の冷却システム。
【請求項２２】
前記第１および第２の係合面は、前記第２のアセンブリが前記第１の位置にあるときに係合される、請求項２１に記載の冷却システム。
【請求項２３】
前記第１および第２の係合面は、前記第２のアセンブリが前記第２の位置にあるときに係合を解かれる、請求項２１に記載の冷却システム。
【請求項２４】
前記第１および第２の渦電流結合アセンブリは、前記第２のアセンブリが前記第２の位置にあるときに、前記第２のアセンブリを回転する渦電流ドライブを備える、請求項２１に記載の冷却システム。
【請求項２５】
前記第１の渦電流結合アセンブリは、バックアイアンタブおよび複数の磁石を備え、該バックアイアンタブは前記第１のアセンブリに取り付けられ、該複数の磁石は前記空気の隙間に隣接して配置される、請求項２０に記載の冷却システム。
【請求項２６】
それぞれの電気的に絶縁されたリングは、該リングの上面および下面に置かれた絶縁コーティングを備える、請求項２０に記載の冷却システム。
【請求項２７】
軸を含む支持マウントと、
該軸に回転可能に取り付けられた第１の回転アセンブリであって、該第１の回転アセンブリは駆動源と相互接続されるために適用されたシーブ、該シーブから軸方向に離れたスリーブハウジング、および該第１の回転アセンブリのスリーブハウジングに備えられた第１の係合面を含む、第１の回転アセンブリと、
該支持マウントと該第１の回転アセンブリとの間に介在する第１のベアリングユニットであって、該第１の回転アセンブリが該第１のベアリングユニットを介して該軸に対して回転可能に取り付けられる、該第１のベアリングユニットと、
ピストンに対して回転する第２の回転アセンブリであって、該第２の回転アセンブリは半径方向に配置された内壁を有する内部空洞および第２の係合面を有する、第２の回転アセンブリと、
該第１の回転アセンブリと該第２の回転アセンブリとの間に軸方向に配置されたピストンであって、該ピストンは半径方向の部分および該第１の回転アセンブリのスリーブハウジングを有する内側の軸方向に伸びた部分を含み、スリーブハウジングは該ピストンの該軸方向に伸びた部分をスライド可能に支持し、その結果として、該ピストンは該第１の回転アセンブリに対して軸方向に可動である、ピストンと、
該スリーブハウジングと該ピストンの該半径方向の部分との間に介在する、少なくとも一つのばねと、
該ピストンの該軸方向に伸びた部分と該第２の回転アセンブリとの間に介在する第２のベアリングユニットであって、該第２のベアリングユニットは該ピストンと該第２の回転アセンブリとの間の相対的な回転を許容するように該ピストンおよび該第２の回転アセンブリを相互接続する、第２のベアリングユニットと、
該第１および第２の回転アセンブリを選択的に相互接続し、該第２の回転アセンブリを第１の位置と第２の位置との間で動かすために該ピストンが軸方向に動かされるときに、該第１と第２の係合面の間で選択的係合を行うために、該ピストンを該第１の回転アセンブリに対して軸方向に動かすための手段と、
第１の渦電流結合アセンブリおよび第２の渦電流結合アセンブリを備える渦電流ドライブであって、該第１の渦電流結合アセンブリは該第１の回転アセンブリの外側周方向表面と関連し、該第２の渦電流結合アセンブリは該第１の渦電流結合アセンブリに隣り合い隙間を介して位置する該第２の回転アセンブリと関連し、該第２の渦電流結合アセンブリは該第１の渦電流結合アセンブリと隣り合い空気の隙間を介して位置し、該第２の渦電流結合アセンブリは、
該内壁と隣接する該第２の回転アセンブリの該内部空洞の中に配置された、複数の同軸の絶縁されたリングと、
該絶縁されたリングに隣接して同軸に配置された非磁性のリングとを備える、
渦電流ドライブと
を備える回転制御装置であって、
該第２の回転アセンブリが該第１の位置にあるときには該第１および第２の係合面は係合され、その結果として、該第１および第２の回転アセンブリは該支持マウントに対して第１の回転速度で回転し、
該第２の回転アセンブリが該第２の位置にあるときには該第１および第２の係合面は係合を解かれ、その結果として、該第１の回転アセンブリは該支持マウントに対して回転し、該渦電流ドライブが該第２の回転アセンブリを該ピストンに対して第２の回転速度で回転する、回転制御装置。
【請求項２８】
前記第１の渦電流結合アセンブリはバックアイアンタブのペアを備え、それぞれのバックアイアンタブにはペアの磁石が取り付けられ、該磁石は前記空気の隙間に隣接して配置される、請求項２７に記載の回転制御装置。
【請求項２９】
第１および第２の相対的に回転可能なメンバーを選択的に相互接続するための回転制御装置であって、
軸を含む支持マウントであって、該支持マウントは固定された位置に維持されるように適用され、該第１の回転可能メンバーが該軸に回転可能に取り付けられる、支持マウントと、
第１の回転可能メンバーと第２の回転可能メンバーとの間に軸方向に配置されたピストンであって、該第２の回転可能メンバーは該ピストンに対して回転し、該第１と第２の回転可能メンバーの間の選択的な相互接続を行い該第２の回転可能メンバーを第１の位置と第２の位置との間で動かすために、該ピストンは該第１の回転可能メンバーに対して軸方向に可動である、ピストンと、
第１の渦電流結合アセンブリおよび第２の渦電流結合アセンブリを備える渦電流ドライブであって、該第１の渦電流結合アセンブリは該第１の回転可能メンバーの外側周方向表面と関連し、該第２の渦電流結合アセンブリは該第１の渦電流結合アセンブリに隣り合い隙間を介して位置する該第２の回転可能メンバーと関連し、該第２の渦電流結合アセンブリは該第１の渦電流結合アセンブリと隣り合い空気の隙間を介して位置し、該第２の渦電流結合アセンブリは、
該内壁と隣接する該第２の回転可能メンバーの該内部空洞の中に配置された、複数の同軸の絶縁されたリングと、
該絶縁されたリングに隣接して同軸に配置された非磁性のリングとを備える、
渦電流ドライブと、
を備える回転制御装置であって、
該第２の回転可能メンバーが該第１の位置にあるときには該第１および第２のメンバーは相互接続され、その結果として、該第１および第２の回転可能メンバーは該支持マウントに対して第１の回転速度で回転し、
該第２の回転可能メンバーが該第２の位置にあるときには該第１および第２の回転可能メンバーは相互接続されず、その結果として、該第１の回転可能メンバーは該支持マウントに対して回転し、該渦電流ドライブが該第２の回転可能メンバーを該ピストンに対して第２の回転速度で回転する、回転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転制御装置に関する。より詳細には、多段速度制御により冷却ファンを駆動することが可能な渦電流ファンドライブシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な渦電流ドライブにおいては、永久磁石の形式のような第１の磁界発生ドライブ部品が、クラッチのような回転制御装置の入力または出力のいずれかと共に回転するように取り付けられ、入力または出力のいずれかと共に回転するように取り付けられた第２の結合ドライブ部品と磁気的に結合するように取り付けられる。第２の結合ドライブ部品は、代表的には、銅のような電気伝導性材料で形成される第１のリングが、鋼のような磁束伝導性材料の第２のリングを、アルミのような熱伝導性材料で形成された取り付け本体部分に対して、サンドイッチ状に挟む形状であり、本体部分はヒートシンクとしての役割を有する。ねじが第１および第のリングを貫通し本体部分にねじ込まれる。
【０００３】
これらの結合ドライブ部品は様々な問題および低効率に悩まされてきた。鋼および銅のリングの本体部分への機械的な取り付けは、部品の数および必要なアセンブリを増加させ、緩みおよび／または分離を起こしやすく、それ故信頼性に悪影響を及ぼす。また、第１および第２のドライブ部品は軸受けで支持され、ファンに接近して固定される。第１および第２のドライブ部品は一定の隙間を持って、軸方向に対面して配置され、ドライブ部品の間には軸方向の相対的動きはない。このような配置が、２段速のファンドライブを提供する。現在の２段速冷却ファンの顧客は、より大きなファンを回転しより速くファンを回転するための、より大きな駆動トルクを要求する。冷却ファンを動かすために使用される現在の渦電流ドライブシステムは、これらの用途を扱うだけのトルク容量を有しない。
【０００４】
より大きなファン用途によって要求されるトルクを扱うことのできるファンドライブが存在するが、しかしながら、これらのファンドライブは所望の第２の中間速度を含まない。大きなトルク容量を有する１つのファンクラッチが、米国特許番号第６，０９２，６３８号、題名「Ｓｐｌｉｎｅｌｅｓｓ  Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」において開示され、Ｈｏｒｔｏｎ，Ｉｎｃ．（本出願の譲受人）に譲渡されている。
【０００５】
ファンクラッチは、結合要素に軸方向荷重を加える作動システムを含む。作動システムは一般的には回転する部品の１つまたは分離した部品のいずれかによって構成され、結合要素とファン取り付け摩擦ディスク（ＦＭＦＤ）（回転する部品の１つ）との間に若干の軸方向の相対的動きを与え、２つの回転する部品を回転している状態で相互に接続する。代表的には、結合要素は環状のピストンであり、それは少なくとも１個のバネによって動かされ、そのバネは作動位置または不作動位置の方向にピストンにバイアス力を加えて、ＦＭＦＤを動かす。
【０００６】
代表的な軸方向に配置された渦電流ファンドライブにおいては、渦電流結合を生成する２個のアセンブリは軸受けで支持されジャーナル軸に固定されているために、一定の隙間が存在する。渦電流ドライブは、２個のアセンブリの間の軸方向相対的な動きを許容する、大トルク容量のファンクラッチに適用され得る。軸方向に作動するファンクラッチにおいて、渦電流アセンブリの磁極は、中心軸に平行な線に沿って置かれ、軸から一定の半径方向距離の位置に置かれる。渦電流アセンブリは、軸方向に磁性材料と隣り合う非磁性材料を含み、それは空気の隙間によって磁石から軸方向に離れて置かれる。２個のアセンブリの間の空気の隙間は、ＦＭＦＤが軸方向に動き、２個の渦電流結合アセンブリも相互に相対的に軸方向に動くために、一定ではない。このように、２個のアセンブリの間の軸方向相対的動きを許容しながら一定の隙間を維持する、渦電流結合が必要とされる。
【０００７】
軸方向に作動されるファンクラッチは、相互に回転し得る第１と第２のメンバーの間で、回転力の伝達を選択的に制御するために使用され、特にファンを駆動するための摩擦クラッチ装置に使用される。軸方向に作動されるファンクラッチは、より大きなファンを回転しファンをより速く回転するために必要な駆動トルクを扱うことができる。しかしながら、軸方向に作動されるファンクラッチは、一般には１段の速度であり、オンとオフの位置の間でファンを駆動する。
【０００８】
渦電流ドライブは一般に、トルクを発生する渦電流、およびトルクを発生しない渦電流、を発生する。トルクを発生しない渦電流が生ずるときは（トルクを伝達しない渦電流）、それは損失であり、非効率であり、そしてドライブの中の熱増加の源である。磁性材料としてソリッドアイアンのバックアイアン（ｓｏｌｉｄ−ｉｒｏｎ  ｂａｃｋ  ｉｒｏｎ）を使用する渦電流ドライブは、トルクを発生しない渦電流を発生する。トルクを発生しない渦電流を除去することは、渦電流駆動の非効率（ｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を増加させる。
【０００９】
このように、トルクを発生しない渦電流を除去し、トルクを発生する渦電流（ファン駆動のトルク容量を改善し、ファンをより速い速度で作動するために望まれる、トルクを発生する渦電流）の生成を増加し、より大きなファンを回転しファンをより速い速度で回転し多段のしかし安定した速度での作動を可能とするために必要なトルクを扱うことができる、渦電流ドライブが必要とされる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１の回転可能アセンブリおよび第２の回転可能アセンブリを含む回転制御装置に関する。第１のアセンブリは第１の支持マウントの第１の軸に対して回転可能に取り付けられる。第２のアセンブリは第１のアセンブリに対して回転可能に取り付けられ、第２のアセンブリは第１のアセンブリに対して相対的に軸方向に可動である。第１および第２のアセンブリはそれぞれ、相互に隣り合いかつ離れた同軸の表面を有する。第１および第２のアセンブリはさらにそれぞれ軸方向の表面を有し、その表面は第２のアセンブリが第１の軸方向位置にあるときには相互に摩擦により係合し、第２のアセンブリが第２の軸方向位置にあるときには係合を解く。第２のアセンブリが第２の軸方向位置にあるときには、第２のアセンブリは第１のアセンブリから独立に回転することができる。回転制御装置は、第１の渦電流結合アセンブリおよび第２の渦電流結合アセンブリを備える渦電流ドライブを含む。第１の渦電流結合アセンブリは第１のアセンブリの同軸の表面と関連し、第２の渦電流結合アセンブリは第２のアセンブリの同軸の表面と関連し、第２の渦電流結合アセンブリは空気の隙間を介して第１の渦電流アセンブリと隣り合う。
【００１１】
本発明のさらなる実施形態においては、第２の渦電流結合アセンブリは、第２のアセンブリの内部空洞の中に配置された複数の同軸の電気的に絶縁されたリング、および電気的に絶縁されたリングに隣接して同軸に置かれた非磁性のリングを含む。
【００１２】
本発明の別の実施形態は、回転に対して固定された位置に維持されるように適合された支持マウントを含む、回転制御装置に関する。第１の回転可能アセンブリは、駆動源と相互接続されるように適合された第１の部分、および第１の部分から軸方向に離れた第２の部分を含み、第２の部分はさらに外側周方向表面を含む。第１のベアリングユニットが支持マウントと第１の回転可能アセンブリとの間に介在し、第１の回転可能アセンブリは第１のベアリングユニットを介して支持マウントによって回転可能に支持される。第１の回転可能アセンブリと連動する回転のために、第１の係合面が第１の回転可能アセンブリの第２の部分に備えられる。回転制御装置は、第１および第２のセクションを有する第２の回転可能アセンブリを含む。第２の回転可能アセンブリの第１のセクションは、第１のアセンブリの外側周方向表面と位置合わせされる内側半径方向表面部分を定義する、半径方向に伸びた部分を含み、内側半径方向表面部分は第２の回転可能アセンブリの内部空洞を定義する。第２の回転可能アセンブリの第２のセクションは、第１のセクションから半径方向内側に伸び、第１の回転可能アセンブリの第１の部分から軸方向に離れている。第２の回転可能アセンブリの第１のセクションに、第２の係合面が備えられる。第１の回転可能アセンブリの第１の部分と第２の回転可能アセンブリの第２のセクションとの間に、軸方向にピストンが配置され、ピストンは第１の回転可能アセンブリに対して相対的に軸方向に可動である。回転制御装置は、第１および第２の回転可能アセンブリを相互接続するために、ピストンを第１の回転可能アセンブリに対して相対的に軸方向に動かし第１と第２の係合面の間の選択的係合を行うための手段を含む。第２のベアリングユニットが、第１の回転可能アセンブリに対して相対的な軸方向の連動する運動のために、ピストンおよび第２の回転可能アセンブリを相互接続し、ピストンと第２の回転可能アセンブリとの間の相対的回転を可能とする。第１の渦電流アセンブリが第１の回転可能アセンブリの第２の部分の外側半径表面部分に半径方向に取り付けられ、第２の渦電流アセンブリが第２の回転可能アセンブリの内部空洞の中に半径方向に取り付けられる。第２の渦電流アセンブリは第１の渦電流アセンブリに対して半径方向に離れ同軸に位置する。第２の渦電流アセンブリは、第２の回転可能アセンブリの内部空洞の中に半径方向に配置された材料の複数の電気的に絶縁されたリング、および電気的に絶縁されたリングの１つに接続された非磁性材料の中間リングを含み、中間リングは複数の電気的に絶縁されたリングと第１の渦電流アセンブリとの間に置かれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は添付の図面を参照してさらに説明される。複数の図面の中で、同じ構造は同じ番号によって参照される。
【００１４】
上記識別された図面は、発明の複数の実施形態を示すものの、検討の中で指摘されるように、他の実施形態もまた予期される。全ての場合において、ここでの開示は説明のために本発明を示すものであり、制限のためのものではない。この発明の原理の範囲および精神の中で、多数の他の修正および実施形態が、同業者によって工夫され得ることが理解されるべきである。
【００１５】
図１Ａは本発明の第１の実施形態に従って組み立てられた、回転制御装置１０の断面図である。回転制御装置１０は、自動車分野において使用される冷却ファンなどの、多段固定速度のファンを駆動するための用途に特に採用される、摩擦クラッチを構成する。
【００１６】
回転制御装置１０は一体に形成された、装置全体に対する支持マウント１２を含む。支持マウント１２は回転に対して固定された位置に維持されるように適用され、支持マウント１２をエンジンブロックなどの支持構造（示されていない）に固定するために、複数のファスナー（示されていない）を開口１６の中で受けるフランジ部分１４を含む。
【００１７】
支持マウント１２は第１の回転可能アセンブリ２０を支持するために適用されるジャーナル軸１８を含む。第１の回転可能アセンブリ２０は軸２１を含む。第１の回転可能アセンブリ２０は第１の部分２２、および第１の部分２２から軸方向に離れた第２の部分２４を備える。第１の回転可能アセンブリ２０の第１の部分２２は、駆動ベルト２７によって駆動源（示されていない）と結合されるために適用されるシーブ２６を定義する外側半径表面を含み、それは回転制御装置１０の最初のまたは入力メンバーを構成する。第２の部分２４は外側周方向表面２８を含む。第１の回転可能アセンブリ２０は第１のベアリングユニット３０によって、ジャーナル軸１８上に回転可能に支持される。第１のベアリングユニット３０はジャーナル軸１８と第１の回転可能アセンブリ２０のシーブ（ｓｈｅａｖｅ）２６との間に介在する。第１のベアリングユニット３０は内側および外側のレース（ｒａｃｅ）を含み、それらはそれぞれジャーナル軸１８の上にはスリップばめ（ｓｌｉｐ−ｆｉｔ）され、第１の部分２２の中にはプレスばめ（ｐｒｅｓｓ−ｆｉｔ）される。第１のベアリングユニット３０の内側のレースは、ジャーナル軸１８の肩３２に軸方向のある位置で接することによって、また、軸方向に離れた位置においてジャーナル軸１８の直径を減じた内側軸端部３６に取り付けられた保持要素３４との係合により、ジャーナル軸１８上で軸方向に位置決めされる。
【００１８】
第１の部分２２のシーブ２６は基部の肩３８を備え、それは第１のベアリングユニット３０に対する相対的なシーブ２６の軸方向位置を示す。図示された実施形態において、肩３８は第１の回転可能アセンブリ２０の第１の部分２２の中心方向に向かう延長線（エンジンブロックに向かう）を示す。シーブ２６は外側半径の溝付きのセクション４０を定義し、シーブ２６に回転駆動力を入力するためにベルト２７がそこに張り渡され適用される。第１の回転可能アセンブリ２０は、第１の内側周方向表面４２および第２のより大きな内側周方向表面４４を関連付け、その両者は共に第１の回転可能アセンブリ２０の境界の内部に位置する。その上、第１の回転可能アセンブリ２０の第２の部分２４は、第１の回転可能アセンブリ２０と連動する回転のための第１の係合面４６をさらに含む。
【００１９】
発明の一実施形態において、回転制御装置１０は液体圧力制御装置を構成する。図１Ａに示された実施形態において、回転制御装置１０は、第１の内側周方向表面４２までを覆うキャップメンバー４８を組み入れる。キャップメンバー４８はまた、第１のベアリングユニット３０の外側のレースと接し、保持リング５０によって軸方向に維持される。シール５２がキャップメンバー４８と第１の回転可能アセンブリ２０の第１の内側周方向表面４２との間に介在する。キャップメンバー４８の中心に、カップリング５４が固定され、それは貫通する液体の通路５５を有する。カップリング５４の通路５５はロータリジョイント５８の導管５６に液体を導く。ロータリジョイント５８は支持マウント１２のジャーナル軸１８に形成された穴６０の内部に取り付けられ、軸方向面５９Ａを有し、この面でカップリング５４の軸方向面５９Ｂと係合することによりその間にロータリユニオンを定義する。一般に、ロータリジョイント５８は当該分野において公知のカートリッジ方式を採用する。導管５６はさらにジャーナル軸１８に形成された通路６２に液体を導く。それ故に、この配置によって、加圧された液体が、ジャーナル軸１８の内部および通路６２、導管５６および通路５５を経由しキャップメンバー４８を貫通して、選択的に強制的に供給され得る。
【００２０】
回転制御装置１０の組み立ての初期の間に、第１のベアリングユニット３０が最初に第１の回転可能アセンブリ２０の第１の部分２２の中の肩３８に対して置かれる。その後、第１の回転可能アセンブリ２０および第１のベアリングユニット３０は、支持マウント１２のジャーナル軸１８上を、第１のベアリングユニット３０が肩３２に接するまで軸方向にスライドされる。ロータリジョイント５８は、支持マウント１２への第１の回転可能アセンブリ２０および第１のベアリングユニット３０の組み込みの前または後に、挿入される。保持要素３４はジャーナル軸１８の内側の端３６の上に、ねじ切りをして取り付けられる。シール５２およびカップリング５４をキャップメンバー４８に取り付けた状態で、キャップメンバー４８は第１の内側周方向表面４２に沿ってスライドされ、第１のベアリングユニット３０の外側レースに押し付けられる。その後、第１の内側周方向表面４２に
形成された環状の溝に保持リング５０が取り付けられ、キャップメンバー４８を軸方向に保持する。この配置により、支持マウント１２は、その構造的特性を強化するために有益にも１つのピースとして形成されることが可能であり、さらに第１の回転可能アセンブリ２０の中に充分に延びたジャーナル軸１８を有する。一実施形態において、カップリング５４の液体の通路５５は、分解のためにキャップメンバー４８を取り外す（保持リング５０を取り外した後に）ために、ボルトなどを取り付けるためにねじ切りをされる。
【００２１】
図１Ａに示された実施形態において、保持要素３４は水抜き孔６４を有するように形成され、ジャーナル軸１８は水抜き孔６４から支持マウント１２を軸方向に貫通する水抜き通路６６を備える。この構造によって、カップリング５４とロータリジョイント５８との間のロータリユニオンにおいて加圧された液体の漏洩が発生した場合には、液体は水抜き回路（水抜き孔６４および水抜き通路６６）を通じて排出され、第１のベアリングユニットを通ることはなく、それ故にベアリングユニット３０の使用寿命が延長される。
【００２２】
回転制御装置１０はさらにピストン６８を含み、それは第１の軸方向側面７０によって少なくとも一部は定義される、ディスク形の部分を有し、カップリング５４を経由して流入する加圧された液体にさらされる。ピストン６８はまた第２の軸方向側面７２を含み、そこから外側および内側の軸方向に伸びる部分７４および７６が突出する。シール７８が外側の軸方向に伸びる部分７４と第１の回転可能アセンブリ２０の第２の部分２４の第２の内側周方向表面４４との間に介在する。液体のチャンバ８０が、第１の回転可能アセンブリ２０、キャップメンバー４８、およびピストン６８の第１の軸方向側面７０との間で定義される。第１の回転可能アセンブリは、鋼または鉄のような気泡（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）の少ない金属により形成されることが好ましい。さらに以下で詳細に説明されるように、回転制御装置１０を係合し、および係合を解くために、ピストン６８は第１の回転可能アセンブリ２０に対して相対的に軸方向に選択的に動かされるように適用される。
【００２３】
図１Ａに示された実施形態において、シール７８は第１の回転可能アセンブリ２０の第２の部分２４に固定される。より詳細には、反動板（ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｐｌａｔｅ）８４の、軸方向に伸びる環状の突起８２が、第１の回転可能アセンブリ２０と反動板８４との間で、シール７８をとらえる。ピストン６８は突起８２、シール７８および第１の回転可能アセンブリ２０の第２の部分２４の軸方向表面に沿ってスライド可能である。
【００２４】
反動板８４は最外側の周方向フランジ部分８６を含み、フランジは第１の回転可能アセンブリ２０の第２の部分２４に固定されるために適用される。反動板８４は第１の回転可能アセンブリ２０の第１の係合面４６を定義し、それは別の材料を含む摩擦ライニングによって定義され得る。反動板８４はまた、内側の、軸方向に伸びる、環状の部分８８を含み、これは反動板８４の中の環状におよび軸方向に伸びる複数の空洞９２を定義することを助ける。図１Ａに示された実施形態において、このような１２個の空洞が反動板８４の中に環状に等間隔に置かれ、空洞９２の壁はリブ（示されていない）を定義し、それは反動板８４を構造的に補強する。それぞれの空洞９２は圧縮ばね９４を収めるために適用され、そのばねは反動板８４の各空洞９２の床９３とピストン６８の第２の軸方向側面７２との間に設置される。
【００２５】
ばね９４の存在によって、ピストン６８にはジャーナル軸１８の方向の中心方向に向かいバイアス力が加えられるが、しかし液体チャンバー８０の中に導入される液体の圧力が、ばね９４のバイアス力に対抗して、ピストン６８をジャーナル軸１８および第１の回転可能アセンブリ２０から遠ざける方向に動かすことができる。この軸方向への動きの間に、ピストン６８はまた反動板８４に対して相対的に軸方向に動き、ピストン６８の内側の軸方向に伸びた部分７６が反動板８４の内側の軸方向に伸びた部分８８に沿って案内される。ピストン６８の内側の軸方向に伸びた部分７６はシール９０を備え、このシールはピストン６８の内側の軸方向に伸びた部分７６と反動板８４の環状部分８８との間の接触面を潤滑する潤滑剤を含み、その接触面に埃が侵入することを防ぐ。発明の１形式においては、ピストン６８と反動板８４との間の接触面９５は、摩擦を減少するために、加熱したスプレイ法によって塗布された、ＴＥＦＲＯＮ（登録商標）を含侵されたセラミック／メタリックコーティングを備える。
【００２６】
回転制御装置１０はまた、ファン取り付け摩擦ディスク（ＦＭＦＤ）としても公知である、第２の回転可能アセンブリ９６を含む。第２の回転可能アセンブリ９６はピストン６８に回転可能に取り付けられる。ＦＭＦＤ９６は第１の外側半径方向セクション９８を有し、それは第２の内側半径方向セクション１００と接続されている。第１の外側半径方向セクション９８は第２の係合面１０２と関連し、その面は別の材料を含む磨耗コーティングによって定義され得る。第２の係合面１０２は第１の回転可能アセンブリ２０の第１の係合面４６と並置される。外側半径方向セクション９８は第１の半径方向部分９８Ａおよび第２の半径方向部分９８Ｂを含む。第２の係合面１０２はＦＭＦＤ９６に一体化される。
【００２７】
ＦＭＦＤ９６は軽量であることおよび加工および切削が容易であることから、少ない慣性、少ない全体重量、および非磁性であることと相まって、アルミにより形成されることが望ましい。ピストン６８および反動板８４はまた、アルミのような軽量な非磁性材料により形成されることが望ましい。
【００２８】
ＦＭＦＤ９６の第２の半径方向部分９８Ｂは、外側半径方向部分１０４および内側半径方向部分１０６を有する。第２の半径方向部分９８Ｂの外側半径方向部分１０４は、回転制御装置１０によって運転中に発生する熱を放散する、複数の冷却フィン１０８を含む。第２の半径方向部分９８Ｂの外側および内側半径方向部分１０４および１０６は、その間に内部の環状空洞１１０を定義する。ＦＭＦＤ９６の内側半径方向部分１０６の内側表面１０６Ａは、第１の回転可能アセンブリ２０の第２の部分２４の外側周方向表面２８と、隣り合う位置において並置され、その結果、外側周方向表面２８および内側表面１０６Ａは、その間に隙間１１４を介して半径方向に位置合わせされる。図２に見られるように、第１および第２の摩擦係合面４６および１０２は、回転制御装置１０が係合された位置（すなわち、チャンバー８０が加圧されず、またピストン６８が動いていない）にあるときに、相互に接するように適用され、これによって第１の回転可能アセンブリ２０および第２の回転可能アセンブリ９６が摩擦により係合し、一体として回転する。
【００２９】
ＦＭＦＤ９６はピストン６８に、ヘッド部分１１８を有する軸１１６を介して取り付けられるように適用される。より詳細には、軸１１６はトルク締め（ｔｏｒｑｕｅ  ｆｉｔｔｉｎｇ）されるジャッキボルト（ｊａｃｋ  ｂｏｌｔ）として作り上げられ、ＦＭＦＤ９６の内側半径方向セクション１００の中心部分に定義される取り付けハブ１２０の中に支えられるように適用される。取り付けハブ１２０はまた肩１２２を備え、そこに第２のベアリングユニット１２４の内側のレースが位置決めされる。第２のベアリングユニット１２４は外側のレースを有し、そのレースはピストン６８と一体に鋳造された熱膨張制御インサート１２６（すなわち、インサート１２６は内側の軸方向に伸びた部分７６を定義する）に対してプレスばめされ、１つの軸方向においてピストン６８と接し、外側のレースはスナップリング１２８によって所望の位置に保持される。
【００３０】
回転制御装置１０の、引き続いての組み立てのステージの間に、ピストン６８が第１の回転可能アセンブリ２０の第２の部分２４の中に挿入され、そして反動板８４が、空洞９２の中に置かれたばね９４と共に、第１の回転可能アセンブリ２０に固定される。第２のベアリングユニット１２４を貫通する軸１１６と共に、第２のベアリングユニット１２４がインサート１２６の中にプレスばめされ、ピストン６８と接する。その後スナップリング１２８が第２のベアリングユニット１２４の外側のレースを軸方向に維持するために挿入される。主として反動板８４の組み立てのために、ピストン６８を第１の回転可能アセンブリ２０の中に挿入する前に、第２のベアリングユニット１２４がピストン６８に取り付けられることが、実行されるべきである。次いで、取り付けハブ１２０が第２の回転可能アセンブリ９６に接続され、第２のベアリングユニット１２４の中に挿入される。その後、軸１１６に軸を回転するためのトルクが加えられ、第２の回転可能アセンブリ９６を、肩１２２が第２のベアリングユニット１２４の内側のレースに接するまで第２のベアリングユニット１２４の中に引き込む。軸１１６を取り付けハブ１２０の中に締め付けるときに、ヘッド部分１１８が第２のベアリングユニット１２４の内側のレースと係合し、内側のレースはヘッド部分１１８と肩１２２との間に保持される。
【００３１】
このように組み立てられた配置および第２のベアリングユニット１２４の存在のために、ピストン６８および第２の回転可能アセンブリ９６は、相互に相対的に回転することができる。さらに、第２のベアリングユニット１２４が内側の半径方向位置に置かれているために、回転制御装置１０の運転の間に発生する遠心力によって、汚れおよび塵は半径方向の外側に向かい第２のベアリングユニット１２４から遠ざかるように流れる。また第２の回転可能アセンブリ９６上の、内側半径方向セクション１００に、環状に間隔を置いて配置された複数の軸またはスタッド１３０が備えられ、これらは第２の回転可能アセンブリ９６に固定される。回転制御装置１０は最も好適な発明の形式において、摩擦ファンクラッチを構成する故に、軸１３０は、その上にファンブレード１３１Ａを有するファンブレードリング１３１（図１Ａでは仮想的に示されている）を受けるように適用される。
【００３２】
第１の回転可能アセンブリ２０および第２の回転可能アセンブリ９６の両方が回転を許容されるクラッチとして使用される場合には、ばね９４はピストン６８にバイアス力を加え、第１と第２の摩擦係合面４６と１０２の間の係合（図２に示される）が得られるような位置に置く。しかしながら、加圧された液体が液体チャンバー８０の中に導入され、ピストン６８の軸方向の動きを与えることができる。ピストン６８と第２の回転可能アセンブリ９６との間の、第２のベアリングユニット１２４を介しての相互係合のために、第１の回転可能アセンブリ２０に対する相対的なピストン６８の軸方向の動きは、第２の回転可能アセンブリ９６の連動した軸方向の動きを生じる。この第２の回転可能アセンブリ９６の軸方向の動きは、第１および第２の摩擦係合面４６と１０２との間の係合解放を生じ、その結果として、回転制御装置１０の摩擦クラッチの係合を解く操作を生じる（図３に示す）。
【００３３】
ピストン６８の第１の軸方向側面７０は、ディスク形状であり、すなわち平面ではないことに注意すべきである。この構造は液体チャンバー８０の中に導入される加圧された液体によって力を加えられる大きなピストン面積を設定する。そして、大きなピストン面積は、所与の液体圧力に対して回転制御装置１０の中で発生される高い係合解放力を可能にし、またさらに滑りおよび磨耗を減少させる速やかな係合を生じる、大きなばね力を可能にする。
【００３４】
第１の回転可能アセンブリ２０および第２の回転可能アセンブリ９６が係合されているとき、一方から他方への回転力の伝達は、回転制御装置１０の外側半径方向部分において行われる。より詳細には、これらの力は、第１および第２の摩擦係合面４６および１０２を介して、第１の回転可能アセンブリ２０と第２の回転可能アセンブリ９６との間で直接伝達される。
【００３５】
本発明は、ピストン６８が第２の係合を解かれた位置にあるときに、すなわち第１および第２の係合面４６および１０２が係合を解かれたときに、第２の回転可能アセンブリ９６を中間の速度で駆動するために、渦電流ドライブシステム１３２を組み込む。図１Ｂは回転制御装置１０の、特に渦電流ドライブシステム１３２の、断面形状の簡略図である。図示の明瞭化のために、回転制御装置１０の中心の部分は図１Ｂに示されていない。図２は第１の係合された位置における、回転制御装置１０の部分断面図であり、図３は第２の係合を解かれた位置における、回転制御装置１０の部分断面図である。
【００３６】
渦電流ドライブシステム１３２は第１の渦電流結合アセンブリ１３４および第２の渦電流結合アセンブリ１３６を備える。第１の渦電流結合アセンブリ１３４は、第１の回転可能アセンブリ２０の第２の部分２４の外側周方向表面２８に、第１の回転可能アセンブリ２０と第２の回転可能アセンブリ９６との間の隙間１１４に隣り合うように取り付けられる。第１の渦電流アセンブリ１３４は複数のバックアイアンタブ１３８および複数の周方向に間隔をあけて置かれた磁石１４０（例えば、図１Ｂの磁石１４０Ａおよび１４０Ｂ）を含む。磁石１４０のペアはそれぞれのバックアイアンタブ１３８に固定され、ペアの磁石は約１４．７度だけ離されているが、この間隔は増減可能である。磁石１４０のそれぞれのペアおよびその関連するバックアイアンタブ１３８は、それから周方向に１８０度離れた対応するバックアイアンタブ１３８に固定された磁石１４０のペアを有する。図１Ｂに示される第１の渦電流アセンブリ１３４の実施形態においては、磁石１４０の４組のペア（合計で８個の磁石）が４個のバックアイアンタブ１３８に取り付けられている。
【００３７】
バックアイアンタブ１３８は、第１の回転可能アセンブリ２０の第２の部分２４の外側周方向表面２８に対して、複数のファスナ１４２によって固定され、そのファスナはバックアイアンタブ１３８を貫通して第１の回転可能アセンブリ２０の第２の部分２４によって受けられる。それぞれの磁石１４０はバックアイアンタブ１３８にファスナ１４４によって固定され、そのファスナは磁石１４０を貫通してバックアイアンタブ１３８によって受けられる。第１の渦電流アセンブリ１３４の外側表面１３４Ａは、第１と第２の回転可能アセンブリ２０と９６との間の隙間１１４の中に位置し、また第２の回転可能アセンブリ９６の第２の半径方向部分９８Ｂの内側半径方向部分１０６の内側表面１０６Ａに対して、その間に隙間１４６が形成されるように、半径方向に離れかつ位置合わせされる。
【００３８】
第２の渦電流アセンブリ１３６は、磁気伝導性（ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）で電気的に絶縁された鋼のリング１４８のスタックにより構成される、積層されたバックアイアン１４７、および第２の回転可能アセンブリ９６の第２の半径方向部分９８Ｂの内側半径方向部分１０６を含む。積層されたバックアイアン１４７は絶縁されたリング１４８を含み、そのリングは第２の半径方向部分９８Ｂの外側と内側の半径方向部分１０４と１０６との間に定義される環状空洞１１０の中に積み重ねられる。絶縁されたリング１４８は環状空洞１１０の中に、第２の回転可能アセンブリ９６の回転軸２１に対して垂直に積み重ねられる。一実施形態においては、磁束ループを完成し、トルクを発生しない渦電流を除去し、そして渦電流ドライブ１３２の効率を増加するために、絶縁されたリング１４８は鋼により構成される。
【００３９】
図２および図３に見られるように、それぞれの絶縁されたリング１４８は表面１４８Ａおよび表面１４８Ｂを有する。リング１４８を隣接するリング１４８から電気的に絶縁するために、それぞれのリング１４８の軸方向に離れた半径方向の面１４８Ａおよび１４８Ｂの上に、絶縁コーティングが置かれる。しかしながら、絶縁コーティングはリングの半径方向に伸びた周方向のエッジに沿っては置かれない。それぞれの絶縁されたリング１４８は、約０．００９インチと約０．０１９インチとの間の厚さを有し、一実施形態においては約０．０１８インチの厚さを有する。保持リング１５２が絶縁されたリング１４８を環状空洞１１０の中に維持する。保持リング１５２は第２の半径方向部分９８Ｂの外側半径方向部分１０４の中に形成された環状の溝の中に取り付けられる。
【００４０】
第２の半径方向部分９８Ｂの内側半径方向部分１０６は、第２の渦電流アセンブリ１３６の中間リングを定義する。内側半径方向部分１０６は、アルミのような非磁性の材料により構成され、第１の渦電流アセンブリ１３４および積層されたバックアイアン１４７と隣り合うように位置する。しかしながら、本発明の代替の実施形態においては、中間リングはアルミまたは銅のようなあらゆる非磁性の材料を含み得る。一実施形態においては、第１の渦電流アセンブリ１３４と第２の渦電流アセンブリとの間の距離は、空気の隙間１４６および内側半径方向部分１０６によって定義されるように、約０．０６０インチである。
【００４１】
ピストン６８が係合された位置にあるときには、第１および第２の回転可能アセンブリ２０および９６の、それぞれの第１および第２の係合面４６および１０２は、相互に係合され接する。第１および第２の渦電流アセンブリ１３４および１３６は空気の隙間１４６によってそれぞれから半径方向に離れており、相互に軸方向に実質的に位置合わせされる（すなわち、図２に見られるように、軸方向にわずかにずれている）。係合された位置においては、第２の回転可能アセンブリ９６（およびファンブレード１３１Ａ）は、第１の回転可能アセンブリ２０、詳細にはシーブ２６、との摩擦結合によって駆動される。
【００４２】
ピストン６８が第２の係合を解かれた位置にあり、第１および第２の係合面４６および１０２が係合を解かれたときには、第１および第２の回転可能アセンブリ２０および９６は摩擦結合されない。しかしながら、そのときにも渦電流ドライブ１３２が第２の回転可能アセンブリ９６を回転させる。第２の回転可能アセンブリ９６は第１の回転可能アセンブリ２０および第１の渦電流アセンブリ１３４に対して軸方向に動く。渦電流ドライブ１３２は半径方向に取り付けられているので、第１と第２の渦電流アセンブリ１３４と１３６との間の空気の隙間１４６は、２個の渦電流アセンブリの間の軸方向の動きを許容するときにも一定に保たれる。このように第１の渦電流アセンブリ１３４と第２の渦電流アセンブリ１３６との間の隙間１４６は、第１および第２の係合面４６および１０２が係合を解かれたときにも、変わらない値を保つ。
【００４３】
係合を解かれた位置にピストンがある（図３に示される）ときには、第１および第２の回転可能アセンブリ２０および９６の第１および第２の係合面４６および１０２は、係合を解かれ相互に接しない（すなわち、面４６と１０２との間に隙間１５４がある）。係合を解かれた位置において、第２の回転可能アセンブリ９６はジャーナル軸１８から離れる方向の軸方向に動き、その結果として、摩擦係合面４６および１０２は係合を解かれる。第２の渦電流結合アセンブリ１３６はそれによってジャーナル軸１８から離れる方向の軸方向に動く。しかしながら、第１および第２の渦電流アセンブリ１３４および１３６は、動いた後に第２の渦電流アセンブリ１３６が第１の渦電流結合アセンブリ１３４と軸方向に位置合わせされる（すなわち、図３に示されるように、それらの端が半径方向に伸びた面１５６および１５８と位置合わせされる）、軸方向の寸法を有する。係合を解かれた位置において、第２の回転可能アセンブリ９６（およびそこに接続されるファンブレード１３１Ａ）は渦電流ドライブシステム１３２によって駆動され、それは第２の渦電流アセンブリ１３６が第１の渦電流アセンブリ１３４に対して軸方向に動いたときにも、渦電流アセンブリが軸方向に位置合わせされた状態を保つために、作動する。
【００４４】
第１および第２の係合面４６および１０２が係合されたとき（図２に示される）には、渦電流は発生せず、第２の回転可能アセンブリ９６（それ故に軸１３０およびファンブレード１３１Ａ）は、第１の回転可能アセンブリ２０、詳細にはシーブ２６、によって駆動される。第１および第２の係合面４６および１０２が係合を解かれた位置にあるときには、内側半径方向部分１０６および電気的に絶縁されたリング１４８のスタックを備える第２の渦電流アセンブリ１３６が、第２の回転可能アセンブリ９６と共にピストン６８に対して相対的に回転する。この相対的な回転のために、渦電流が第２の渦電流アセンブリ１３６の中間リング１０６の中に発生する。電気的に絶縁されたリング１４８のスタックが、トルクを発生しない渦電流の発生を止める。しかしながら、トルクを発生する渦電流は渦電流ドライブ１３２によってなおも発生する。
【００４５】
リング１４８は渦電流の直径よりも小さい厚さを有し、したがって、より大きな直径の渦電流はそれぞれのリング１４８の絶縁コーティングを通過することができず、小さな電気回路（渦電流）は分断され（ｂｒｏｋｅｎ）、形成されない。それぞれの鋼のリング１４８は全ての磁束を含み、絶縁コーティングは渦電流が各リングの間の空気の隙間を飛び越えることを妨げる。こうして、渦電流ドライブ１３２によって発生する熱は減少され、磁束のみが電気的に絶縁されたリング１４８のスタックの周囲を通過する。さらに、冷却フィン１０８がドライブによって発生された熱を放散し、それによってファンドライブの中の熱の量はさらに減少する。係合を解かれた位置において、渦電流ドライブ１３２はファンを、すなわち第２の回転可能アセンブリ９６を、第１の回転可能アセンブリ２０に対して相対的に、第２の中間の速度で駆動する。
【００４６】
本発明は、トルクを発生しない渦電流を除去するために、電気的に絶縁されたリング１４８のスタックを使用し、一方ではトルクを発生する渦電流を発生するために、固体の非磁性の中間リング１０６を使用する。磁界は半径方向に配置された渦電流ドライブ１３２の第１の渦電流アセンブリ１３４と共に、第２の渦電流アセンブリ１３６に対して相対的に回転する。トルクを発生する渦電流を発生する磁束線は、軸２１に対して半径方向に中間リング１０６に対して垂直方向に伸びる。図１Ｂに例示的な磁束線１３３が示されている。中間リング１０６に隣接する電気的に絶縁されたリング１４８のスタックの中で磁束線が向きを変えるとき、磁束線は中間リング１０６に対してもはや垂直ではなくなり、トルクを発生する渦電流を発生しない。なぜならば電気的に絶縁されたリング１４８のスタックがトルクを発生しない渦電流の発生を止めるからである。
【００４７】
本発明の渦電流ドライブシステム１３２において、磁束線１３３は第１の磁石１４０Ａ（組の１つの磁石）から中心軸に対して垂直の半径方向に向かって出発し、空気の隙間１４６を横断し、中間のリング１０６を半径方向に向かって貫通し、電気的に絶縁されたリング１４８のスタック（それは第２のバックアイアンを形成する）の中にまで連続する。磁束線１３３はそれぞれの電気的に絶縁されたリング１４８の中に含まれて周方向に向きを変え、その後再び向きを変えて半径方向内側に向かって中間リング１０６を貫通し、空気の隙間１４６を反対方向に横断し、第１の磁石１４０Ａから周方向に離れた磁石１４０Ｂの中にまで連続する。第１の渦電流アセンブリ１３４のバックアイアンタブ１３８が磁束線１３３を含み、その中で周方向に磁束の向きを変えることによって、磁束ループを完成する。
【００４８】
渦電流ドライブ１３２の半径方向配置の中で、第１の渦電流アセンブリ１３４（バックアイアン１３８および磁石１４０）と第２の渦電流アセンブリ１３６（中間リング１０６および電気的に絶縁されたリング１４８のスタック）との間で、相対的な回転運動が存在する。それゆえに、回転する磁界が存在し、その磁界は第１の渦電流アセンブリ１３４と共に、第２の渦電流アセンブリ１３６に対して相対的に回転する。
【００４９】
磁性、または非磁性材料に対して相対的に回転する、または異なる速度で回転する磁界が存在するときにはいつでも、磁性または非磁性材料の中に磁力線に対して垂直な渦電流が発生する。本発明の渦電流ドライブ１３２の半径方向配置において、磁界が中間リング１０６に対して垂直であるとき、渦電流は軸２１をとりまく中間リング１０６に対して接線方向（ｔａｎｇｅｎｔ  ｔｏ）であり、渦電流は軸２１に対してトルクをを発生する。トルクを発生する渦電流を発生する磁束線は、中心軸に対して垂直であり、半径方向配置における中間リング１０６に対して垂直である。電気的に絶縁されたリング１４８のスタックの中でのように、磁束線が向きを変えるとき、それはもはや中間リング１０６に対して垂直ではなく、トルクを発生する渦電流を発生しない。非磁性の中間リングに隣り合う固体のバックアイアン材料を有する従来技術の渦電流アセンブリにおいては、これらのトルクを発生しない渦電流がなおも発生し、しかもそれらは非効率であると考えられ、それ自身を熱に変える（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ）。本発明においては、トルクを発生しない非効率な渦電流および関連する熱を消去する、電気的に絶縁されたリング１４８のスタックを使用することによって、トルクを発生しない渦電流が回避される。
【００５０】
図４は、回転制御装置１０の第２の実施形態の部分的断面図である。回転制御装置１０の中の渦電流ドライブ１３２の取り付けを除いては、すべての特徴は図１Ａ〜図３の実施形態と同じである。第２の実施形態の渦電流ドライブ１３２は、第１の渦電流結合アセンブリ１６０および第２の渦電流結合アセンブリ１６２を備える。第２の回転可能アセンブリ９６の第２の半径方向部分９８Ｂは、内部空洞１６４を定義する外側半径方向部分１０４を含む。第１の渦電流結合アセンブリ１６０は、第１の回転可能アセンブリ２０の第２の部分２４の外側周方向表面２８に対して取り付けられ固定され、第１と第２の回転可能アセンブリ２０と９６との間には隙間１６６が形成される。第１の渦電流アセンブリ１６０は、第１の回転可能アセンブリ２０の第２の部分２４の外側周方向表面２８に対して固定された環状のバンドまたはバックアイアン１６８、およびバックアイアン１６８に固定された周方向に離れて置かれた複数の磁石１７０を備える。内部空洞１６４はその片側を隙間１６６に開いている。
【００５１】
第２の渦電流アセンブリ１６２は、軸方向に積み重ねられた電気的に絶縁された複数の鋼のリング１７２により構成される、積層されたバックアイアン１７１、およびアルミまたは銅であり得る非磁性の中間リング１７４、を含む。絶縁されたリング１７２は内部空洞１６４の中に積層され、絶縁されたリング１７２のスタックを貫通し第２の回転可能アセンブリ９６の下部の外側半径方向セクション９８Ｂによって受けられる複数のファスナ１７６によって所定位置に保持される。中間リング１７４は、第１の渦電流アセンブリ１６０と絶縁されたリング１７２との間に、第１と第２の渦電流アセンブリ１６０と１６２との間に定義された空気の隙間１７８を保って、少なくとも１つの絶縁されたリング１７２に取り付けられる。図４に示された実施形態の回転制御装置１０は、図１Ａ〜図３に示された実施形態に関連して上記説明された方法と同じ方法で、作動する。
【００５２】
本発明は好適な実施形態を参照して記述されてきたが、発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形式および詳細において変更がなされ得ることは、同業者によって認識される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態に従った回転制御装置の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示された回転制御装置の概略断面図であり、明瞭化のために制御装置の一部の部分は示されていない。
【図２】第１の係合された位置における、回転制御装置の部分断面図である。
【図３】第２の係合を解かれた位置における、回転制御装置の部分断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に従った回転制御装置の部分的断面図である。
【図１Ａ】
2007501365.tif 000003
【図１Ｂ】
2007501365.tif 000004
【図２】
2007501365.tif 000005
【図３】
2007501365.tif 000006
【図４】
2007501365.tif 000007
【国際調査報告】
2007501365.tif 000008
2007501365.tif 000009