(57)【要約】  クラッチアセンブリ（２６;５２;５２Ａ;５２Ｂ;５２Ｃ;５２Ｄ;１５２）はクラッチ機構（３０;５４;５４Ａ;５４Ｂ;５４Ｃ;５４Ｄ;１５４）とエネルギーハーベスティング装置（３２;５６;５６Ａ;５６Ｂ;５６Ｃ;５６Ｄ;１５６;２５６;３５６;４５６）とを含む。クラッチ機構は、入力部材（３４;５４−１;５４−１Ａ;５４−１Ｂ;５４−１Ｃ;５４−１Ｄ;１５４−１）と、出力部材（３６;５４−２;５４−２Ａ;５４−２Ｂ;５４−２Ｃ;５４−２Ｄ;１５４−２）と、前記入力部材から前記出力部材への選択的なトルク伝達を制御する作動機構（３８;５４−６;５４−６Ａ;５４−６Ｂ;５４−６Ｃ;５４−６Ｄ;１５４−６）と、を含む。作動機構は電流により駆動される。エネルギーハーベスティング装置は、作動機構に電気的に接続されており、作動機構を駆動する電流を発生させるために利用可能なエネルギーを回収するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部材と、出力部材と、前記入力部材から前記出力部材への選択的トルク伝達を制御する作動機構であって電流により駆動される作動機構と、を有するクラッチ機構と、
前記作動機構と電気的に接続されたエネルギーハーベスティング装置であって、前記作動機構を駆動する前記電流を発電するために利用可能なエネルギーを回収するように構成されたエネルギーハーベスティング装置と、を備えるクラッチアセンブリ。
【請求項２】
前記エネルギーハーベスティング装置と前記作動機構との間に電気的に接続された回転式電気インターフェースをさらに備え、前記回転式電気インターフェースは、前記作動機構を前記エネルギーハーベスティング装置に対して回転を許容する、請求項１に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項３】
前記クラッチ機構は、作動室とリザーバを有する粘性クラッチとして構成され、前記作動機構は、前記リザーバと前記作動室との間の剪断流体の流れを制御するバルブアセンブリを備え、前記バルブアセンブリは、前記作動室内にある前記剪断流体の容積を調節して前記入力部材から前記出力部材へのトルクを制御可能に伝達する、請求項１に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項４】
前記作動機構は、電力が供給されないときに位置的に安定するように構成される、請求項１から３までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項５】
前記エネルギーハーベスティング装置は、前記クラッチ機構によって担持される、請求項１から４までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項６】
前記エネルギーハーベスティング装置は前記クラッチ機構のシャフトに回転可能に搭載され、前記エネルギーハーベスティング装置は回転抵抗となる非対称な質量分布を有する、請求項５に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項７】
前記エネルギーハーベスティング装置は、振動エネルギーハーベスティング素子を備える、請求項１から６までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項８】
前記振動型エネルギーハーベスティング素子は、カンチレバー圧電ビームを備える、請求項７に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項９】
前記圧電ビームは、同調質量を含む、請求項８に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項１０】
前記作動機構に電気的に接続された追加のエネルギーハーベスティング素子をさらに備える、請求項７に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項１１】
前記追加のエネルギーハーベスティング素子は、振動エネルギーハーベスティング素子を備える、請求項１０に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項１２】
前記エネルギーハーベスティング装置は、
エネルギーハーベスティング素子と、
前記エネルギーハーベスティング素子に電気的に接続された電力調整器と、
前記電力調整器に電気的に接続されたバッテリと、
前記バッテリに電気的に接続された制御回路と、を含む、請求項１から１１までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項１３】
前記エネルギーハーベスティング装置が発電した前記電流により稼働される無線送受信機をさらに備える、請求項１から１２までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項１４】
前記エネルギーハーベスティング装置は、前記クラッチアセンブリの外側に有線接続を有さない、請求項１から１３までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項１５】
前記作動機構は、前記エネルギーハーベスティング装置に対して回転可能であり、前記作動機構は、動作中に前記入力部材または前記出力部材の少なくとも一方に対して回転不能に構成される、請求項１から１４までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項１６】
前記クラッチ機構は、ボアを含むリザーバを有する粘性クラッチ機構として構成され、前記作動機構はバルブアセンブリであって、
前記バルブアセンブリは、
前記リザーバに対して回転不能に固定された電磁コイルと、
前記磁束コイルと隣接し、前記リザーバおよび前記電磁コイルに対して回転不能に固定された磁束ガイドと、
前記電磁コイルに隣接して配置されたアーマチュアと、
前記アーマチュアに隣接して配置されたリードバルブと、を備え、
前記アーマチュアは、前記電磁コイルが発生させた磁場が前記アーマチュアに直接作用して前記アーマチュアを移動させ、前記アーマチュアの移動は前記リザーバの前記ボアに対して前記リードバルブを揺動させる、請求項１から１５までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項１７】
前記リザーバはリザーバプレートをさらに含み、前記電磁コイルおよび前記磁束ガイドは両方とも前記リザーバプレートの一方の側に配置され、前記アーマチュアおよび前記リードバルブは両方とも前記リザーバプレートの反対側に配置される、請求項１６に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項１８】
前記磁束回路は、前記電磁コイルから前記アーマチュアを経由して、前記リザーバに対して回転不能に固定された前記粘性クラッチ機構のシャフトに到達し、前記磁束ガイドを経由して前記電磁コイルに戻り、前記磁束回路は完全に前記粘性クラッチ機構の内部に含まれており、前記磁束回路は前記粘性クラッチ機構の回転軸に対して非対称である、請求項１６または１７に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項１９】
前記リザーバの前記ボアは実質的に軸方向に配向されており、前記リードバルブは軸方向に旋回可能である、請求項１６から１８までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２０】
前記クラッチ機構は、ボアを含むリザーバを有する粘性クラッチ機構として構成され、前記作動機構は、バルブアセンブリであり、前記バルブアセンブリは、
前記リザーバに対して回転不能に固定された線形アクチュアータと、
プランジャーとバルブプラグとを有するニードルアセンブリと、を備え、
前記プランジャーは前記線形アクチュアータに作動可能に係合され、前記バルブプラグは前記プランジャーに担持され、前記リニアアクチエータの作動により前記プランジャーと前記バルブプラグとが並進移動され、前記バルブプラグは、前記リザーバの前記ボアに対して選択的に移動可能である、請求項１から１５までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２１】
前記プランジャーおよび前記バルブプラグは、前記線形アクチュアータの作動に応じて半径方向に並進移動するように配置されている、請求項２０に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２２】
前記バルブプラグは、前記粘性クラッチ機構の回転軸の反対側で、前記線形アクチュアータから１８０°の位置にある、請求項２０または２１に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２３】
前記ニードルアセンブリは、開口部を有するヨークをさらに備え、粘性クラッチ機構のシャフトは前記ヨークの前記開口部を通過し、前記線形アクチュアータが作動すると、前記ヨークが前記プランジャーおよび前記バルブプラグと共に並進移動する、請求項２０から２２までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２４】
前記線形アクチュアータは、ソレノイドをさらに備え、エネルギーハーベスティング装置からの電力で前記ソレノイドが発生する磁束は、前記粘性クラッチ機構の回転軸から半径方向に離間して離散的円周方向位置において、前記線形アクチュアータの内部に包含される、請求項２０から２３までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２５】
前記クラッチ機構のシャフトの周囲に配置され、前記エネルギーハーベスティング装置と前記作動機構との間を電気的に接続する回転式電気インターフェースを形成する、導電材料の張設ループをさらに備える、請求項１から２４までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２６】
前記張設ループは編組ケーブルからなる、請求項２５に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２７】
ローターディスクと、ハウジングと、をさらに備え、
前記ハウジングは前記入力部材または前記出力部材のいずれか一方として構成され、前記ローターディスクは前記入力部材または前記出力部材の他方として構成され、前記作動機構は、その全体が前記ハウジングの内側に配置される、請求項１から２６までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２８】
ファン、エンジン、および請求項１から２７までのいずれか１項に記載のクラッチアセンブリを含む車両であって、前記エンジンは前記クラッチアセンブリに入力するトルクを供給し、前記ファンは前記クラッチアセンブリからのトルク出力を受け取るように配置されている、車両。
【請求項２９】
クラッチを用いて選択的にトルクを伝達する方法であって、
利用可能なエネルギーを回収して電力を発電するステップと、
回転式電気インターフェースを通して前記電力を伝達するステップと、
前記クラッチの回転を許容する部分を経由して前記クラッチの作動機構に前記電力を伝達するステップと、
前記クラッチの入力と出力の間のトルク伝達を制御する作動機構を作動させるステップと、を備え
前記利用可能なエネルギーは、前記クラッチに隣接して配置されたエネルギーハーベスタにより回収され、
前記作動機構は、前記回収された電力により電気的に駆動される、方法。
【請求項３０】
送受信機で無線制御信号を受信するステップと、
前記受信した無線制御信号の関数として前記作動機構を制御するステップと、を備え、
前記送受信機は、前記回収された電力により電気的に駆動される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記クラッチは粘性クラッチとして構成され、前記クラッチの前記入力と前記出力の間のトルク伝達を制御する作動機構を作動させるステップは、前記クラッチの前記入力と前記出力の間で動作可能に配置された貯蔵リザーバおよび作動室の間の剪断流体の流れを規制するバルブを作動させるステップを備える、請求項２９または３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記電力を前記クラッチの前記作動機構に伝達する前に、前記電力を蓄積するステップをさらに備える、請求項２９から３１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記利用可能なエネルギーを回収して電力を発生させるステップは、振動エネルギーを電気エネルギーに変換するステップを備える、請求項２９から３２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
発電しないときに前記作動機構を安定した位置で維持するステップをさらに備える、請求項２９から３３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記作動機構は前記クラッチの前記入力または前記出力のいずれかに対して回転不能に固定されるとき、および前記作動機構は前記入力の入力速度または前記出力の出力速度のいずれかで回転するときに、前記エネルギーハーベスタに対して前記作動機構を回転させるステップをさらに備える、請求項２９から３４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
ボアを含むリザーバを有し、前記粘性クラッチ機構の入力に対して回転不能に固定された前記リザーバが、前記粘性クラッチ機構にトルク入力があるたびに回転軸を中心に回転し続ける、粘性クラッチ機構のためのバルブアセンブリであって、前記バルブアセンブリは、
前記リザーバに対して回転不能に固定され、前記粘性クラッチ機構にトルクが入力されるたびに回転軸を中心に回転するように構成された線形アクチュアータであって、前記粘性クラッチ機構を通して伝達される電流によって電気的に駆動される線形アクチュアータと、
プランジャーとバルブプラグとを有するニードルアセンブリであって、前記プランジャーは前記線形アクチュアータに作動可能に係合され、前記バルブプラグは前記プランジャーにより担持されて前記リニアアクチエータの作動により前記プランジャーと前記バルブプラグが並進移動され、前記バルブプラグは、前記リザーバの前記ボアに対して選択的に移動可能であり、前記ボアを通して剪断流体の流れを規制するニードルアセンブリと、を備えるバルブアセンブリ。
【請求項３７】
前記プランジャーおよび前記バルブプラグは、前記線形アクチュアータの作動に応答して半径方向に並進移動するように配置されている、請求項３６に記載のバルブアセンブリ。
【請求項３８】
前記ニードルアセンブリは、デフォルトで開位置となるように押圧される、請求項３６または３７に記載のバルブアセンブリ。
【請求項３９】
前記バルブプラグは、前記回転軸の反対側で、前記線形アクチュアータから１８０°の位置にある、請求項３６から３８までのいずれか１項に記載のバルブアセンブリ。
【請求項４０】
前記ニードルアセンブリは、開口部を有するヨークをさらに備え、前記線形アクチュアータが作動すると、前記ヨークが前記プランジャーおよび前記バルブプラグと共に並進移動する、請求項３６から３９までのいずれか１項に記載のバルブアセンブリ。
【請求項４１】
前記ヨークの前記開口部は楕円形からなる、請求項４０に記載のバルブアセンブリ。
【請求項４２】
前記線形アクチュアータは、ソレノイドをさらに備え、前記電流により前記ソレノイドが発生する磁束は、前記粘性クラッチ機構の回転軸から半径方向に離間した離散的円周方向位置で、前記線形アクチュアータの内部に包含される、請求項３６から４１までのいずれか１項に記載のバルブアセンブリ。
【請求項４３】
ボアを含むリザーバを有し、前記粘性クラッチ機構の入力に対して回転不能に固定された前記リザーバが、前記粘性クラッチ機構にトルク入力があるたびに回転軸を中心に回転し続ける、粘性クラッチ機構のためのバルブアセンブリであって、前記バルブアセンブリは、
前記リザーバに対して回転不能に固定され、前記粘性クラッチ機構にトルクが入力されるたびに回転軸を中心に回転するように構成された電磁コイルであって、前記粘性クラッチ機構を通して伝達される電流によって電気的に駆動される電磁コイルと、
前記磁束コイルと隣接し、前記リザーバおよび前記磁束コイルに対して回転不能に固定された磁束ガイドと、
前記電磁コイルに隣接して配置されたアーマチェアであって、前記電磁コイルにより誘起された磁場が前記アーマチュアを移動させるように前記アーマチュアに直接作用する位置にあるアーマチュアと、
前記アーマチュアに隣接して配置されたリードバルブであって、前記アーマチュアの移動は前記リザーバの前記ボアに対して前記リードバルブを揺動させるリードバルブと、を備えるバルブアセンブリ。
【請求項４４】
前記リザーバはリザーバプレートをさらに含み、前記電磁コイルおよび前記磁束ガイドは両方とも前記リザーバプレートの一方の側に配置され、前記アーマチュアおよび前記リードバルブは両方とも前記リザーバプレートの反対側に配置される、請求項４３に記載のバルブアセンブリ。
【請求項４５】
前記磁束回路は、前記電磁コイルから前記アーマチュアを経由して前記リザーバに対して回転不能に固定された前記粘性クラッチ機構のシャフトに到達し、前記磁束ガイドを経由して前記電磁コイルに戻り、前記磁束回路は全体が前記粘性クラッチ機構の内部に含まれており、前記磁束回路は前記粘性クラッチ機構の回転軸に対して非対称である、請求項４３または４４に記載のバルブアセンブリ。
【請求項４６】
前記電磁コイルと前記アーマチュアと前記磁束ガイドとを結合する前記磁束回路は、前記回転軸から半径方向に離間した離散的円周方向位置において半径方向に延在するループを形成する、請求項４３または４４に記載のバルブアセンブリ。
【請求項４７】
前記リザーバの前記ボアは実質的に軸方向に配向されており、前記リードバルブは軸方向に旋回可能である、請求項４３から４６までのいずれか１項に記載のバルブアセンブリ。
【請求項４８】
前記リードバルブは、デフォルトでボアから離れる方向にばねで押圧されており、前記アーマチュアは、電磁コイルが通電されたときにリードバルブをボアに向かって旋回させるように構成される、請求項４３から４７までのいずれか１項に記載のバルブアセンブリ。
【請求項４９】
回転軸、入力および出力を有する粘性クラッチ機構を作動させる方法であって、
前記回転軸に対してバルブ装置を回転させるステップであって、前記バルブ装置は、前記入力または前記出力のいずれかに回転しないように固定されており、前記バルブ装置は、前記粘性クラッチ機構の動作中に、前記入力の入力速度またはは前記出力の出力速度のいずれかで回転する、ステップと、
前記入力または前記出力のいずれかを介して前記バルブ装置に電流を送信するステップと、
前記バルブ装置を作動させて、前記粘性クラッチ機構に内部の剪断流体の流れを制御し、続いて前記入力と前記出力の間のトルク伝達を制御するステップと、を備える方法。
【請求項５０】
前記バルブ装置を作動させるステップは、
前記バルブ装置の電磁コイルで磁束を発生させるステップと、
前記磁束を磁束回路に沿って伝達するステップであって、前記磁束を前記電磁コイルから前記電磁コイルに隣接して配置されたアーマチュアに通すステップと、前記磁束を前記アーマチュアからシャフトに通すステップと、前記磁束を前記シャフトから磁束ガイドに通すステップと、前記磁束を前記磁束ガイドから前記電磁コイルに通すステップと、を含むステップと、
前記アーマチュアに隣接して配置されたリードバルブを移動させるステップであって、前記アーマチュアが移動することで、前記剪断流体が前記粘性クラッチ機構の内部を流れることができるボアに対して、前記リードバルブを移動させるステップと、を備える請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記磁束を磁束回路に沿って伝達するステップは、離散的円周方向位置において前記回転軸に対して半径方向に延在するループの中で前記磁束を伝達する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記磁束を磁束回路に沿って伝達するステップは、リザーバプレートを通過して軸方向に前記磁束を通すステップをさらに含む、請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記リードバルブを移動させるステップは、前記リードバルブに対して軸方向に力を印加することで前記アーマチュアを移動させるステップと、前記軸方向の力に応答して前記リードバルブを軸方向に揺動させるステップと、を含む、請求項５０から５２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５４】
前記バルブ装置を作動させるステップは、
前記バルブ装置の線形アクチュアータを作動させるステップと、
プランジャーとバルブプラグとを含むニードルアセンブリを並進移動させるステップであって、前記ニードルアセンブリを前記線形アクチュアータで並進移動させるステップと、を備える、請求項４９に記載の方法。
【請求項５５】
前記線形アクチュアータが前記ニードルアセンブリを半径方向に並進移動させる、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
少なくとも前記粘性クラッチ機構の動作中は、前記ニードルアセンブリを開位置に押圧する、請求項５４または５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記線形アクチュアータの作動によって発生した機械的な力が、前記回転軸を介して半径方向で前記バルブプラグに伝達される、請求項５４から５６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５８】
前記線形アクチュアータの作動によって生じた機械的な力が、前記粘性クラッチ機構の軸方向に延在するシャフトを介して半径方向に伝達される、請求項５４から５７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５９】
前記線形アクチュアータはソレノイドアクチュエータであって、前記ソレノイドアクチュエータの電磁コイルが発生した磁束は、前記回転軸から半径方向に離間した離散的円周方向位置において、実質的に前記線形アクチュアータの内部に包含される、請求項５４から５８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６０】
利用可能なエネルギーを回収して電流を発生させるステップであって、前記粘性クラッチ機構に隣接して配置されたエネルギーハーベスタが前記利用可能なエネルギーを回収するステップと、
前記電力を、回転式電気インターフェースを介して前記バルブ装置に伝達するステップと、をさらに備える、請求項４９から５９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６１】
前記電流が前記バルブ装置の伝達される前に前記電力が蓄積される、請求項４９から６０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６２】
前記利用可能なエネルギーを回収して電流を発生させるステップは、振動エネルギーを電気エネルギーに変換するステップを含む、請求項６０または６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記電力を、回転式電気インターフェースを介して前記バルブ装置に伝達するステップは、前記電力を、導電性レールに物理的に接触する張設ループを介して伝達するステップを含む、請求項６０から６２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６４】
発電しないときに前記バルブ装置の開度を安定した位置で維持するステップをさらに備える、請求項４９から６３までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、クラッチ、エネルギーハーベスティングアセンブリ、およびエネルギーハーベスティングアセンブリを利用するクラッチ、並びにそれらが関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変速クラッチは、回転機器の出力速度を制御するための様々な用途に使用されている。例えば、粘性クラッチは、他の用途の中でも、様々な自動車ファン駆動用途に使用されている。これらのクラッチは通常２つの回転を許容するコンポーネント間でトルクを選択的に伝達するために、比較的濃いシリコーンオイル（一般的には剪断流体または粘性流体と呼ばれる）を使用する。入力部材と出力部材との間（例えば、入力ロータと出力ハウジングとの間）に配置されたクラッチの作動領域にオイルを選択的に出し入れすることによって、クラッチを係合または解放することが可能である。さらに、出力速度は、任意の時間において作業領域にあるオイルの割合に関連する。バルブは、入力と出力の間の作業領域でのオイルの流れを制御するために使用する。通常、これらの粘性クラッチは作動領域から貯蔵領域にオイルを連続的に圧送する固定動的圧送システムを利用する。
最近のクラッチ設計では、クラッチが解放されている間に、オイル内で利用可能な運動エネルギーを維持するために入力ロータに取り付けられたリザーバ内にオイルを貯蔵することが可能であり、このことは、クラッチの迅速な係合を可能にする。これにより、バルブが作動領域へのオイルの流れを妨げる位置にある間、クラッチは出力速度（例えば、出力ファン速度）を非常に低くすることも可能になる。
【０００３】
しかしながら、従来技術の粘性クラッチは、一般に、バイメタルバルブ作動システム（例えば、特許文献１）または電磁コイル（あるいはソレノイド）のいずれかを利用して、磁束回路（例えば、特許文献２）を介してバルブ部品を制御する。バイメタル制御素子は、バイメタル素子の形状に影響する熱条件に基づいて動作し、制御手段を大幅に制限する制御装置（例えば、エンジン制御ユニット）からの信号で能動的に制御することができない。バイメタル制御は、熱条件とバルブ作動との間で顕著な遅延時間を示すこともある。さらに、バイメタル制御装置は、例えば、冷気がエンジンコンパートメントに引き込まれるというよりは、むしろ、比較的高温の空気がエンジンコンパートメントから排出される送風機タイプの用途では、性能が低下する可能性がある。電磁コイルは、バイメタル制御よりも汎用性の高い方法でバルブを制御するために使用できるが、そのようなコイルは比較的重い質量とかなりの電力を必要とする傾向がある。このような電磁コイルは電気エネルギーを磁束に変換し、その磁束が磁束回路に沿って伝達されて、磁気的に作動するバルブ部品アーマチュアを制御する。磁束回路は比較的大きく、特定のクラッチコンポーネントのほとんどまたは全体を通過させなければならず、場合によっては、特別な磁束導性挿入部（クラッチ内での製造および組立てが面倒で、剪断流体漏れの危険性がある）を介して、比較的長い距離を通過する必要がある。このような従来技術の磁束回路は、一般に、クラッチの回転軸を取り囲み、クラッチの全周に亘って延びるトロイダル形状を有する。磁束回路の空隙はコイルの所要電力を増大させる傾向があるが、このような空隙は一般に、互いに対して回転するコンポーネント間の磁束回路に沿って磁束を伝達するために必要である。さらに、電磁コイルは、通常、テザーやブラケット等に対して回転不能に固定され、電力ケーブルをコイルに取り付け可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，７０６，７９２号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１４／１５９３７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このようなケーブルはテザーが故障したり、エンジンベルトまたはファンが故障したりして電源ケーブルを切断した場合など、故障の危険性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの態様において、クラッチアセンブリは、クラッチ機構とエネルギーハーベスティング装置とを含む。このクラッチ機構は、入力部材と、出力部材と、前記入力部材から前記出力部材への選択的トルク伝達を制御する作動機構であって電流により駆動される作動機構と、を有する。エネルギーハーベスティング装置はその作動機構と電気的に接続されており、そして、エネルギーハーベスティング装置は作動機構を駆動する電流を発電するために利用可能なエネルギーを回収するように構成されている。
【０００７】
他の態様において、クラッチを用いて選択的にトルクを伝達する方法は、利用可能なエネルギーを回収して電力を発生させるステップと、回転式電気インターフェースを通して電力を伝達するステップと、クラッチの回転を許容する部分を経由してクラッチの作動機構に電力を伝達するステップと、クラッチの入力と出力の間のトルク伝達を制御する作動機構を作動させるステップと、を備え、利用可能なエネルギーはクラッチに隣接して配置されたエネルギーハーベスタにより回収され、作動機構は、回収された電力により電気的に駆動される。
【０００８】
他の態様において、ボアを含むリザーバを有し、粘性クラッチ機構の入力に対して回転不能に固定されたリザーバが、粘性クラッチ機構にトルク入力があるたびに回転軸を中心に回転し続ける、粘性クラッチ機構のためのバルブアセンブリは、リザーバに対して回転不能に固定され、粘性クラッチ機構にトルクが入力されるたびに回転軸を中心に回転するように構成された線形アクチュアータを含み、この線形アクチュアータは粘性クラッチ機構を通して伝達される電流によって電気的に駆動され、ニードルアセンブリはプランジャーとバルブプラグとを有し、このプランジャーは線形アクチュアータに作動可能に係合され、バルブプラグはプランジャーによって担持され、リニアアクチエータの作動によりプランジャーとバルブプラグが並進移動される。バルブプラグは、リザーバのボアに対して選択的に移動可能である。
【０００９】
他の態様において、ボアを含むリザーバを有し、粘性クラッチ機構の入力に対して回転不能に固定されたリザーバが、粘性クラッチ機構にトルク入力があるたびに回転軸を中心に回転し続け、粘性クラッチ機構のためのバルブアセンブリは、リザーバに対して回転不能に固定され、粘性クラッチ機構にトルクが入力されるたびに回転軸を中心に回転するように構成された電磁コイルであって、粘性クラッチ機構を通して伝達される電流によって電気的に駆動される電磁コイルと、磁束コイルと隣接し、リザーバおよび磁束コイルに対して回転不能に固定された磁束ガイドと、電磁コイルに隣接して配置されたアーマチュアと、アーマチュアに隣接して配置されたリードバルブと、を備え、アーマチュアは、電磁コイルにより誘起された磁場がアーマチュアに直接作用する位置にある。このアーマチュアの移動はリザーバのボアに対してリードバルブを揺動させる。
【００１０】
更なる他の態様において、回転軸、入力および出力を有する粘性クラッチ機構を作動させる方法は、回転軸に対してバルブ装置を回転させるステップと、入力または出力のいずれかを介してバルブ装置に電流を送信するステップと、バルブ装置を作動させて、粘性クラッチ機構に内部の剪断流体の流れを制御し、続いて入力と出力の間のトルク伝達を制御するステップと、を備える。ここで、バルブ装置は、入力または出力のいずれかに回転しないように固定されており、バルブ装置は、粘性クラッチ機構の動作中に、入力の入力速度またはは出力の出力速度のいずれかで回転する。
【００１１】
本発明の概要は、例とし提供されるだけであって、限定するものではない。本発明の他の態様は、本文全体、特許請求の範囲、および添付の図面を含む、本開示の全体を考慮して理解されるのであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】クラッチアセンブリを備えた車両の一実施形態の概略ブロック図である。
【図２】粘性クラッチシステムの一実施形態の概略ブロック図である。
【図３Ａ】粘性クラッチアセンブリのその他の実施形態の概略ブロック図である。
【図３Ｂ】粘性クラッチアセンブリのその他の実施形態の概略ブロック図である。
【図３Ｃ】粘性クラッチアセンブリのその他の実施形態の概略ブロック図である。
【図３Ｄ】粘性クラッチアセンブリのその他の実施形態の概略ブロック図である。
【図４】粘性クラッチアセンブリの一実施形態の断面図である。
【図５】回転式電気インターフェースを備えたエネルギーハーベスタの一実施形態の概略ブロック図である。
【図６】振動エネルギーハーベスティング装置の一実施形態の半分の背面立面図であり、単独で示されており、一部のコンポーネントが簡略化された概略図である。
【図７Ａ】振動エネルギーハーベスタの別の実施形態の断面図であり、単独で示されており、いくつかのコンポーネントが簡略化された概略図である。
【図７Ｂ】図７Ａの振動エネルギーハーベスタの半分の背面立面図であり、いくつかのコンポーネントが簡略化された概略図である。
【図８Ａ】振動エネルギーハーベスタのさらに別の実施形態の断面図であり、単独で示され、いくつかのコンポーネントが簡略化された概略図である。
【図８Ｂ】図８Ａの振動エネルギーハーベスタの１／２の背面立面図であり、いくつかのコンポーネントが簡略化された概略図である。
【図９】粘性クラッチアセンブリの一実施形態の一部の斜視図である。
【図１０Ａ】粘性クラッチアセンブリの別の実施形態の一部の斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０ＡのＢ−Ｂ線に沿った粘性クラッチアセンブリの断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａおよび図１０Ｂの粘性クラッチアセンブリのニードルアセンブリの斜視図であり、分離して示されている。
【図１０Ｄ】ニードルバルブおよびリザーバアセンブリのその他の実施形態の断面図である。
【図１１Ａ】張設ケーブルループからなる回転式電気インターフェースを備えたアセンブリの一実施形態の断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの張設ケーブルループからなる回転式電気インターフェースを備えたアセンブリの一部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記で特定した図は本発明の１つ以上の実施形態を示してるが、議論に記載されているように、他の実施形態も企図される。全ての場合において、本開示は、限定ではなく実施形態として本発明を提示する。本発明および特許請求の範囲の発明の範囲および着想の範囲内にあり、他の多くの修正および実施形態は、当業者であれば考案され得ることを理解されたい。図面は一定の縮尺で描かれておらず、本発明の用途および実施形態は図面に具体的に示されていない特徴、ステップ、および／またはコンポーネントを含み得る。
【００１４】
最新の粘性クラッチは静止した（すなわち、回転しないように固定）電磁石によって制御される電磁バルブシステムを利用する。電磁バルブシステムは、磁束回路に沿って伝達される磁束の形でクラッチの静止部分からクラッチの１つ以上の回転可能部分内に電力を移動させることができるので有用である。コンポーネント間に空隙があり、相互に回転することができるため、磁束回路には非接触形式の（磁気）電力伝達を提供する。最新の粘性クラッチは、ばねで付勢されたバルブエレメントを使用している。電磁石はばねに反作用し、アーマチュアおよび関連するバルブエレメントをデフォルト状態（例えば、開状態）から別の状態（例えば、閉状態）に移動させる。クラッチの作動室内の剪断流体の容積、すなわちクラッチの出力速度を制御するために、バルブは２つの状態の間で、通常、パルス幅変調（ＰＷＭ）スキームを使用して事前定義された周波数で移動する。これにより、クラッチの入力と出力との間の閉ループ速度制御を可能になる。磁束回路に沿って伝達される磁束は、いくつかの空隙（通常、４つ以上のエアギャップ）を横断する必要があるので、電磁石に必要な電力量（例えば、約２５ワット以上）は、バルブエレメントを動かすために必要な機械的動力量（これは、構成によっては１００倍以上になり得る）と比べて、比較的高い。比較的大量の必要な磁力はかなりの電磁石を必要とし、それは、次に必要な磁束を発生させるためにかなりの電力量を必要とする。電磁石は通常、銅でできているので、比較的重くて高価である。電磁石に必要な電力は、通常、外部電源からケーブルまたはワイヤ接続によって供給される。ケーブルまたはワイヤ接続は、センサからコントローラに戻される速度信号を供給するために使用されることもある。現在の出力速度信号は、測定された出力速度を、測定された入力速度および所望の出力速度の両方と比較するために使用することができるので、制御目的に有用な情報を提供する。又、一般的に、大部分の機器の機械部品をより軽量で、コンパクトにすることが望ましい。
【００１５】
一般に、本開示で企図される例示的なクラッチシステムまたはアセンブリは、作動機構を作動させるための要件によって直接的にサイズ決定される１つ以上の作動機構（例えば、バルブ）、あるいは、大きく、回転しないように固定された大きな電磁コイルと動作中に相互に回転してコンポーネント間およびコンポーネントを介して（電気ではなく）磁束を伝達する大きな磁束回路を備えたクラッチと比較して、必要な電力が低減されているもの、を利用し得る。例えば、粘性クラッチアセンブリにおいて、適切なバルブ作動機構の形式は、直動ソレノイドか、電源が供給されないときにセルフロック（または他の方法で実質的に位置が安定している）する小型アクチュエータ（例えば、線形アクチュアータ）か、または供給された電気エネルギーを機械的な動きに変換する別のタイプの自己完結型バルブであってもよい。バルブ作動機構は、剪断流体の流れを制御するためにバルブエレメントを動かすための要件に基づいてサイズを決定し得る。各電動作動機構（例えば、バルブ）はクラッチの表面上またはクラッチの内部に配置可能で有り、例えば、入力速度または出力速度（例えば、３０００ＲＰＭ以上）のいずれかで常時入力部材または出力部材に対して回転不能に、クラッチの入力部材またはクラッチの出力部材のいずれかによって担持し得る。いくつかの粘性クラッチの実施形態では、バルブが剪断流体の供給を保持するリザーバに対して回転不能に固定され得る。電流はクラッチの回転部分を介して（例えば、入力部材または出力部材を介して）作動機構に供給される。直接作動バルブまたは他の作動機構に必要な動力は比較的小さいので、クラッチアッセンブリ全体をより小型軽量化することができる。例えば、直動電磁バルブはコアを囲む電磁コイルを有し、この電磁コイルは１つまたは２つの非常に小さな空隙によってコアから分離されたバルブエレメントを制御するアーマチュアを有し、すべての磁束がバルブアクチュエータ自身に内蔵されている（例えば、バルブアクチュエータの外側を通過する磁束回路がない）。他の例示的な実施形態では、小型の電磁コイルが、別個の静止（回転しないように固定された）コンポーネントとしてではなく、むしろ回転を許容する入力または出力のいずれかに設置される。小型の電磁コイルは磁束回路を介してバルブを作動させる磁束を局所的に発生させる。この磁束回路は、入力部材または出力部材の大部分を通過せず、且つ回転しないように固定されたいかなるコンポーネントも通過しない。もちろん、多くの他のバルブ構成も可能である。
【００１６】
バルブまたは他の作動機構が十分に小さく、必要な電力が比較的少ない場合、バルブに電力を供給するために十分なエネルギーをクラッチの動作中に回収し得る。それによって、例えば、多くの空隙を有している大きな磁束回路を介してバルブに接続された電磁石であって、分離され、回転方向に静止して、外部から動電力を供給する電磁石の必要性が無くなる。エネルギーハーベスティング装置はリモートプロセスで有線接続された電源またはバッテリのへの依存を低減するのに有用である。このようなエネルギーハーベスティング装置は、その一部であるクラッチアセンブリの外部に電気的な有線接続を持たなくてもよい。現在開示されているシステムは熱、振動、温度差、光、流体の動きなどの形態で利用可能なエネルギーを回収（または除去）することができ、回収されたエネルギーを利用して、速度制御用のクラッチの内部の作動機構（例えば、バルブ）を制御することができる。利用可能なエネルギーは、クラッチおよびクラッチ付近に存在する、熱、運動、または他の形態である利用可能な周囲エネルギーおよび／または廃棄エネルギーから回収し得る。換言すれば、クラッチアセンブリの実施形態は、エネルギーを自給自足とし得る。
【００１７】
本出願は、２０１８年５月２日付で出願された米国特許仮出願第６２／６６５，６０６号、および２０１９年４月２４日付で出願された米国特許仮出願第６２／８３７，９６９号に基づき優先権を主張するものであり、当該米国特許仮出願における開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み入れられるものである。
【００１８】
図１は、原動機２２、車両コントローラ２４、クラッチアセンブリ２２６、および受動装置２８を含む車両２０の一実施形態の概略ブロック図である。車両２０は、自動車、トラック、建設機械、農業機械、採掘機械、または他の種類の車両であってもよい。又、車両２０は、図１に具体的に示されていない、例えば、ホイール、フレーム、またはシャーシなど、更なるコンポーネントを含み得ることに留意されたい。
【００１９】
原動機２２は、クラッチアセンブリ２６に入力されるトルクとして提供されるトルクを発生することができる装置である。原動機２２は、内燃機関、電気モータ、ガスタービンエンジン等であり得る。図１に具体的には示されていないが、原動機２２はクラッチアセンブリ２６にトルクを伝えるのに適した駆動系（例えば、ギアリング、シャフト、ベルト、チェーン等）を含むことができ、又、そのような適切な駆動系は、原動機２２のコンポーネントに加えて、提供し得る。
【００２０】
車両コントローラ２４は、車両２０の１つ以上のコンポーネントの動作を管理することができる電子制御器とし得る。例えば、一実施形態では、車両コントローラ２４が車両２０の本質的に全てのサブシステムを支配する車載コンピュータとし得る。別の実施形態では、車両コントローラ２４を原動機２２のエンジンコントローラとし得、クラッチアセンブリ２６のような他のものをさらに制御し得る。さらに他の実施形態では、車両コントローラ２４がクラッチアセンブリ２６の動作を制御する専用のクラッチコントローラとし得る。
【００２１】
クラッチアセンブリ２６は、クラッチ機構３０と、１つ以上のエネルギーハーベスタ（またはエネルギーハーベスティング装置）３２とを含み得る。クラッチ機構３０は入力３４と、出力３６と、１つ以上の作動機構３８（例えば、バルブ、ポンプ等）と、を含む。入力３４は、原動機２２からのトルク入力を受け付ける。出力３６は、トルク出力を受動装置２８に送出する。作動機構３８はクラッチ機構３０の係合を制御する。すなわち、作動機構３８は、入力３４から出力３６へのトルク伝達を選択的に制御し得る。クラッチ機構３０は、オン／オフ摩擦クラッチ、完全な速度可変出力の粘性クラッチ、または他の適切な構成など、所望の用途に適した任意の構成を有し得る。クラッチ機構３０は、任意選択で、出力速度および／または入力速度センサ、温度センサなどの１つ以上のセンサ４０をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、クラッチアセンブリ２６が単独のパッケージとして構成し得る。すなわち、クラッチアセンブリ２６は、電気的な接続または燃料ラインとの接続を行う必要がなく、かつクラッチアセンブリ２６のサブコンポーネントを別個に設置する必要がなく、車両に機械的に設置することができる個別のユニットとして組み立て得る。いくつかの従来技術のクラッチアセンブリでは、プーリまたはサポートブラケットのような特定のコンポーネントを最初に取り付け、次にクラッチアセンブリを取り付け、続いて入力ベルトの接続および電気的な接続の物理的配線を行う必要がある。
【００２２】
受動装置２８は、機械的トルク入力（例えば、エアコンコンプレッサ）、駆動系、またはトルクを受け取る他の適切な物により駆動されるファン、機械、他の装置であり得る。クラッチ機構３０は、受動装置２８に提供されるトルクの選択的制御を可能にする。従って、受動装置２８の動作を制御することを可能にする。
【００２３】
エネルギーハーベスタ３２はクラッチ機構３０に隣接して配置可能で有り、電気を発生させるために利用可能なエネルギーＥを回収し得る。エネルギーハーベスタ３２は、クラッチ機構３０によって担持支持され得る。いくつかの実施形態では、エネルギーハーベスタ３２を、クラッチ機構３０の係合領域から離れたクラッチシャフト上に配置し得るが、さらなる実施形態では、エネルギーハーベスタ３２の１つまたは複数をクラッチ機構３０の内部に包含され得る。利用可能なエネルギーＥは、熱、振動、温度差、光、流体の動きなどの形態の周囲エネルギーまたは廃棄エネルギーであってもよく、または異なる形態のエネルギーの組み合わせであってもよい。例えば、利用可能なエネルギーＥは、振動、駆動系の摩擦エネルギー、廃熱等の形態で原動機２２からの廃棄エネルギーを含み得る。さらに、または代替として、利用可能なエネルギーＥは、車両２０の移動時の振動または機械的／運動エネルギーを含み得る。さらに、利用可能なエネルギーＥは、クラッチ機構３０から出力されるトルクにより駆動される受動装置２８（例えば、ファン）の動作の副産物であり得る。しかし、利用可能なエネルギーＥは、電力網、外部バッテリ、または可燃性燃料および発電機などのエネルギー供給源の明確な供給に直接依存するものではない。実際、エネルギーハーベスタ３２は、電源（粘性クラッチに回転しないように固定された電磁コイルに電力を供給する外部電源への配線など）への外部接続を不要とし得る。次いで、エネルギーハーベスタ３２が発電した電力は作動機構（複数可）３８に電力を供給するために使用され、いくつかの実施形態ではクラッチアセンブリ２６の追加コンポーネントにさらに電力を供給し得る。
【００２４】
さらに、送受信機４４および４６を設けて、クラッチアセンブリ２６と車両コントローラ２４との間で信号を無線伝送し得る。図示された実施形態では、送受信機４６はクラッチアセンブリ２６によって、またはクラッチアセンブリ２６と共に搬送される。また、送受信機４８は車両コントローラ２４によって搬送されるか、あるいは車両コントローラ２４に操作可能に接続されている。送受信機４６はセンサ４０からデータを含む信号を送信可能であり、例えば、作動機構３８の動作を管理するコマンド信号を受信し得る。送受信機４６は、エネルギーハーベスタ３２が発電した電力によって駆動され得る。
【００２５】
図２は、原動機２２（例えば、内燃機関、電気モータ、ガスタービンエンジン等）、受動装置２８（例えば、ファン、機械等）、および粘性クラッチアセンブリ５２を含むクラッチシステム５０の一実施形態の概略ブロック図である。次に、粘性クラッチアセンブリ５２は、粘性クラッチ機構５４と、エネルギーハーベスタ（またはエネルギーハーベスティング装置）５６と、を含む。エネルギーハーベスタ５６はクラッチ機構５４の制御装置としても機能することができ、従って、クラッチ制御アセンブリの一部とみなし得る。図２のクラッチシステム５０は、単に一例として示されただけであって、これに限定されるものではないことに留意されたい。さらなる実施形態では、特定の図示されたコンポーネント（例えば、送受信機）は省略可能であり、特に図示されていない付加的なコンポーネント（例えば、シャフト、ベアリングセット、「モーニングシックネス」防止バルブ／機構、電力調整器またはレギュレータ、インバータなど）を含め得る。
【００２６】
図示された実施形態の粘性クラッチ機構５４は、入力部材５４−１、出力部材５４−２、作動室５４−３、リザーバ５４−４、ポンプ５４−５、および１つ以上のバルブアセンブリ（またはバルブ）５４−６を含む。粘性クラッチ機構５４は、任意選択で、入力および／または出力速度センサなどの１つ以上のセンサ４０をさらに含み得る。入力部材５４−１および出力部材５４−２は、ローターディスクおよびハウジングとして構成し得るが、別の実施形態では、ローターディスクが入力部材５４−１または出力部材５４−２のいずれか一方として機能し得る。ハウジングは、入力部材５４−１または出力部材５４−２の他方として機能する。入力部材５４−１は、原動機２２からのトルク入力ＴＩを受け取る。出力部材５４−２は、可変トルク出力ＴＯを受動装置２８に選択的かつ制御可能に送出する。作動室５４−３は、入力部材５４−１と出力部材５４−２との間に配置される。リザーバ５４−４は剪断流体５４−７（例えば、シリコーンオイル）の供給を維持するように構成され、リザーバ５４−４は、通常、粘性クラッチ機構５４が解放されているときに剪断流体の大部分を保持する。異なる実施形態では、リザーバ５４−４は、入力部材５４−１または出力部材５４−２のいずれかと共に常時回転するように、入力部材５４−１または出力部材５４−２のいずれかに対して回転不能に固定し得る。しかしながら、いくつかの用途では、トルク入力ＴＩがクラッチメカニズム５４に提供されるときはいつもリザーバ５４−４が回転するように、リザーバ５４−４上で、リザーバ５４−４内で、またはリザーバ５４−４によって担持することが有利である。このように、剪断流体５４−７に運動エネルギーを与えることで、クラッチ応答時間を相対的な高速化に有益である（特に、クラッチの係合を増加させるために）。バルブアセンブリ５４−６は、リザーバ５４−４と作動室５４−３との間の剪断流体５４−７の流れを制御する。ポンプ５４−５は、適切な戻りボアなどを通して剪断流体５４−７を加圧し、作動室５４−３からリザーバ５４−４に移動させ得る。剪断流体５４−７が作動室５４−３内に存在し、かつ入力部材５４−１と出力部材５４−２との間に速度差があるときはいつも、ポンプ５４−５による圧送動作が、基本的に受動的かつ連続的に実施され得る。したがって、リザーバ５４−４と作動室５４−３との間には流体送出経路が存在し、作動室５４−３とリザーバ５４−４との間にも流体戻り経路が存在する。いくつかの実施形態では、バルブアセンブリ（複数可）５４−６が、流体送達経路に沿った剪断流体５４−７の流れだけを制御する。他の実施形態では、バルブ装置５４−６が流体送達経路および流体戻り経路の両方に沿って、同時に（例えば、共通機構を用いて）または独立して（例えば、各経路に専用の１つ以上の装置を用いて）、剪断流体５４−７の流れを制御する。さらに別の実施形態では、バルブアセンブリ（複数可）５４−６が、流体戻り経路に沿った剪断流体５４−７の流れのみを制御する。流体送達経路のみに沿って配置されたバルブで剪断流体の流れを制御することは、公知の粘性クラッチにおける最も一般的なアプローチである。しかしながら、作動室５４−３に出入りする全ての経路に沿って流体の流れを制御する能力は、例えば、クラッチ機構５４が特定の向きで静止しているときに流体がリザーバ５４−４から作動室５４−３に排出される、いわゆる「モーニングシックネス」問題の低減により有益であり得る。
【００２７】
クラッチ動作中、クラッチ機構５４の係合の程度、つまり入力部材５４−１の入力速度に対して出力部材５４−２に結果として生じる出力速度は、作動室５４−３内に存在する剪断流体５４−７の容積を調整することで制御し得る。そのような制御は、流体送達経路、流体戻り経路、またはその両方に沿った流体の流れを選択可能かまたは制限可能なバルブ装置５４−６の動作の関数として達成可能である。いくつかの実施形態では、バルブアセンブリ（複数可）５４−６は、全開から全閉までの流量制限範囲内の可変設定点までバルブアセンブリ（複数可）５４−６を比較的正確に制御する比例制御方式で、制御し得る（すなわち、特定の割合の流量を０〜１００％に設定し得る）。他の実施形態では、バルブ装置５４−６を開閉するスケジュールを使用して、バルブ装置５４−６を通るまたは通過する時間平均流量を所望の目標流量に変化させるバイナリオン／オフ制御方式またはパルス幅変調（ＰＷＭ）方式などの、他の制御方式が可能である。バルブ装置５４−６は、好ましい実施形態では電動式である。いくつかの実施形態では、１つ以上のバルブ装置５４−６は、電力供給されていなくても位置的に安定であり得る。したがって、比例制御方式の下では、バルブ装置５４−６は、電力供給されていなくても、所望の安定した開度（またはパーセンテージ）を維持し得る。位置安定性は、例えば、位置ヒステリシスおよび／またはデフォルトでバルブを全開位置または全閉位置に向かって付勢する位置付勢部品（例えば、ばね）が欠如すると、バルブ装置５４−６の構成の関数になり得る。また、位置安定性は位置のラッチ機構またはロック機構でも達成され得る。バルブアセンブリ５４−６の位置安定性により、バルブ動作の電力を必要なのはバルブアセンブリ５４−６の開度を開閉する調整が必須のときだけになるので、全体の電力需要を低減する補助となり得る。
【００２８】
図示された実施形態では、エネルギーハーベスタ５６は、１つ以上のエネルギーハーベスティング素子５６−１と、制御回路５６−２と、回転式電気インターフェース５６−３と、１つ以上のエネルギー蓄積装置５６−４と、エンクロージャ５６−５と、１つ以上の送受信機５６−４６と、を含む。エネルギーハーベスタ５６は、ベアリングセット、シール、電力調整器、パワーレギュレータ、付加的な回転式電気インターフェース等の、特に示さない付加的なコンポーネントを含み得る。例えば、オプションの電力調整器は、電圧レギュレータ、力率補正回路、ノイズ抑制器、過渡インパルス保護装置、および／または他の適切な電力調整サブコンポーネントを含にみ得る。さらに、図２に示す特定のコンポーネント、例えば送受信機５６−４６などは、さらなる実施形態では省略され得る。
【００２９】
一実施形態では、エネルギーハーベスタ５６が従来技術の電磁制御コイルと置き代わり、エネルギーハーベスタ５６は、従来技術の電磁制御コイル（例えば、クラッチ機構を取り付け位置で支持し、クラッチハウジングの外部にあるシャフトに支持される）と概ね同じ位置に配置し得る。エネルギーハーベスタ５６は、いくつかの実施形態において、電力用に振動エネルギーを回収し得る。例えば、原動機２２（例えば、内燃機関）、システムが設置された車両の移動により（図１を参照）、クラッチ機構５４から出力されたトルクＴｏにより動力を供給される受動装置２８（例えば、ファン）の動作の副産物として、および／または他のソースから発生する振動を回収して電流を発生させる。振動エネルギーの分離を補助するために、エネルギーハーベスタ５６は、実質的に回転しない、または回転的に静止していてよい。以下でさらに説明するように、他の実施形態では、エネルギーハーベスタ５６により、他のタイプのエネルギーハーベスティング機構を使用し得る。エネルギーハーベスタ５６を利用して、例えば、バルブ装置５４−６に電力を供給するために粘性クラッチ機構５４に電力を供給することは、粘性クラッチアセンブリ５２と外部電源（例えば、車両バッテリ、電力グリッドなど）との間の直接配線接続を除外し得る。
【００３０】
エネルギーハーベスティング素子（複数可）５６−１はそれぞれ利用可能なエネルギーＥから電流を発生させることができる個別のサブコンポーネントである。エネルギーハーベスティング素子（複数可）５６−１の数、位置、方向、および構成は、特定の用途に応じて変更可能である。例えば、エネルギーハーベスティング素子（複数可）５６−１は、振動エネルギーを回収して電流を発生させる構成とし得る。さらに、いくつかの実施形態では、複数のエネルギーハーベスティング素子５６−１を一緒に使用し得、これらは同じまたは異なる構成を有し得る（例えば、いくつかのエネルギーハーベスティング素子は異なる構成を有し得、または異なる形態の利用可能なエネルギーを回収し得る）。複数のエネルギーハーベスティング素子５６−１の存在は、冗長性の高い安全装置を提供し得る。そして、様々な素子を使用することは、異なるエネルギー源の特性（例えば、異なる主方向または異なる場所で作用する振動）から、または利用可能なエネルギーＥの複数の形式から（例えば、振動および熱エネルギー、光および振動エネルギーなど）、特定の範囲の周波数、波長、温度などで利用可能なエネルギーＥを回収するように構成された個々の素子５６−１を有し、より広い範囲の動作条件でエネルギーを回収できる。例えば、実質的に平坦でカンチレバー圧電ビームを利用する振動エネルギーハーベスティング素子５６−１は、異なる振動周波数でおよび／またはエネルギーを回収する振動の異なる空間特性での発電を補助するために、異なる向きに配置され固定され、異なる長さおよび／または重み質量を有する複数のビーム素子を含み得る。さらに、クラッチ機構５４が係合しているとき（例えば、比較的高い出力速度でファンに電力を供給するため）には、エネルギーハーベスティング用に最適化された第１のエネルギーハーベスティング素子５６−１を有し、クラッチ機構５４が解放されたときには、利用可能なエネルギーＥを最適に回収するように構成された第２のエネルギーハーベスティング素子５６−１を有するように、特定の動作条件でエネルギーを最適に回収し得る１つ以上の個々のエネルギーハーベスティング素子から構成し得る。さらなる実施形態では、制御可能なエネルギーハーベスティング素子５６−１が使用可能である（例えば、現在の動作条件に関するフィードバックに基づいて、調整可能なまたは能動的に調整可能なエネルギーハーベスティング装置）。
【００３１】
制御回路５６−２はエネルギーハーベスティング素子５６−１が生成する電流の供給を制御でき、バルブ装置５４−６またはクラッチ機構５４の他のコンポーネントの動作を命令でき、送受信機５６−４６が送信する信号またはデータを発生可能で、送受信機５６−４６が受信する信号またはデータを処理可能で、および／または他の機能（例えば、スイッチ機能）を実行可能である。いくつかの実施形態では、制御回路５６−２は信号フィルタリング、電力調整などの付加的な機能を組み込み得る。制御回路５６−２は、エネルギーハーベスティング素子５６−１が発電した電力で稼働される。制御回路５６−２は、単一の集積回路基板で構成可能であり、または複数の個別の電気コンポーネントおよび／または基板を組み立てる構成も可能である。バルブ装置５４−６、センサ４０、およびクラッチ機構５４の他のコンポーネントは、比較的小さく、消費電力を比較的低くすることが可能で、また、エネルギーハーベスティング素子５６−１からの発電される電力も同様に比較的低減可能であるので、制御回路５６−２もまた比較的小型で、相対的に低電力特性を有するものとし得る。これにより、制御回路５６−２は、過熱することなく、また複雑な放熱機構を必要とすることなく、環境条件に対してより容易にカプセル化または密封することが可能になる。
【００３２】
回転式電気インターフェース５６−３は、回転を許容する機械的接合部を通して電流および／または信号を伝達可能な電気機械装置である。電力は適切な配線、配線、トレース等と組み合わせて、回転式電気インターフェース５６−３（例えば、スリップリング、ブラシ、編組ケーブル等）を通して、エネルギーハーベスタ５６から粘性クラッチ機構５４のコンポーネントに伝達し得る。例えば、スリップリング（コレクタリングとも呼ばれる）はブラシ、液体金属（例えば、水銀接液装置）、無線磁気コイル、または回転を許容する機械的接合部をとおして電流を伝達する他の適切なエネルギー伝達機構を利用可能な電気機械装置であり、回転式電気インターフェース５６−３としての使用に適している。さらに、張設された導電性編組ケーブルのループを、シャフト、ポスト、リング、またはスリップリングもしくはコレクタリングなどと接触させて、回転接合部を通過して電力を伝達し得る。また回転式電気インターフェース５６−３を通して任意の数の所望の導電経路を設け得る。さらに、回転電気的インターフェースは、予想される動作環境と所望の用途に応じて、密封、カプセル化、または防爆要件を満足するように作成し得る。図２にはエネルギーハーベスタ５６の一部として示すが、回転式電気インターフェースは異なる部品を接続して、例えば、粘性クラッチ機構５４のコンポーネントとのインターフェースとなる。
【００３３】
エネルギー蓄積装置５６−４は、エネルギーハーベスティング素子５６−１が発電する電気エネルギーを、少なくとも一時的に蓄積可能な１つ以上のバッテリおよび／または他のエネルギー蓄積機構であってよい。エネルギー蓄積装置５６−４における電気エネルギーの蓄積、およびエネルギー蓄積装置５６−４からの電気エネルギーの引き出しは、制御回路５６−２によって制御可能である。エネルギー蓄積装置５６−４は比較的高温の環境に耐えるように構成可能であり、追加または代替として、環境条件から密閉し得る。動作中、エネルギー蓄積装置５６−４は、発電された電気エネルギーが蓄積され、予備として保持でき、その結果、電気的に駆動される粘性クラッチアセンブリ５２のコンポーネントの動作は、発電された電力量または利用可能なエネルギーＥの量の経時変化があっても、動作を継続することが可能である。この点において、粘性クラッチアセンブリ５２が「オフ」または長期間休止したとき、つまり、エネルギーハーベスティング素子５６−１が有意な（または十分な）量の電気を発電する機会がまだ無い始動条件においてさえ、エネルギー蓄積装置５６−４は、連続的に利用可能な電源供給を保証し得る。
【００３４】
エンクロージャ（またはケース）５６−５は、エネルギーハーベスタ５６の素子を環境条件から保護し得る。さらに、エンクロージャ５６−５は、エネルギーハーベスタ５６の実質的な回転静止または固定を可能にする支持ベアリング上などで、所望の位置および／または方向にエネルギーハーベスタ５６を保持可能である。いくつかの実施形態では、複数の別個のエネルギーハーベスティング素子５６−１を単一のエンクロージャ５６−５に収容でき、または別個のエンクロージャ５６−５を設けて、それぞれが１つ以上の別個のエネルギーハーベスティング素子５６−１を収容できる。いくつかの実施形態では、エネルギーハーベスティング素子（複数可）５６−１およびエンクロージャ５６−５が、粘性クラッチ機構５４のハウジングの外側（すなわち、外部）に配置される。エネルギーハーベスタ５６およびエンクロージャ５６−５の位置は、回収されるエネルギーの種類によってさらに移動可能である。例えば、光エネルギーハーベスティング素子（例えば、太陽電池を使用する）は、周囲光の形態で利用可能なエネルギーＥへの露出を容易にするために、クラッチ機構５４から離れた場所に配置され得る。さらに、熱電（ＴＥＧ）エネルギーハーベスティング素子は、温度差が期待される位置に配置可能で、または温度差が誘発され得る位置に配置し得る。いくつかの実施形態では、テザーまたは他の回転防止構造を使用して、エネルギーハーベスタ５６に対して回転不能に固定可能で、これはエンクロージャ５６−５と共に回転するよう固定することで達成し得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、エネルギーハーベスタ５６が回転を規制するように、デザーではなく、重量を付加し得る。例えば、エンクロージャ５６−５が、粘性クラッチ機構５４の回転を許容するコンポーネント上で支持するときに回転を規制する（例えば、支持ベアリングを介しての摩擦によって誘発されるハーベスタの回転を規制する）ように、エネルギーハーベスタ５６は、非対称な重量分布とする１つ以上の重り（特に図示せず）を含み得る。
【００３５】
送受信機５６−４６は、１つ以上の無線受信機および／または送信機、ならびに適切なアンテナを含むことができ、外部無線送受信機（例えば、図１参照）との無線通信を可能にする。送受信機５６−４６は、クラッチアセンブリ５２と外部システム（例えば、車両のエンジン制御ユニット）との間で、制御情報信号および／または動作データ（例えば、速度センサ測定値）の無線送信を可能にする。送受信機５６−４６を介する無線接続は、クラッチ出力速度を報告する従来技術のシステムで使用される有線接続に取って代わるものであり、クラッチの取り付けをはるかに簡単にし得る。送受信機５６−４６は制御回路５６−２に動作可能に接続され、制御回路５６−２、および他のコントローラ、および／または、粘性クラッチアセンブリ５２の動作を制御するおよび／または粘性クラッチアセンブリ５２の動作に関するデータを報告するデバイスと、の間の通信を可能にする。送受信機５６−４６は、例えば、制御回路５６−２を介して、センサ４０などの他のコンポーネントに間接的に接続し得る。送受信機５６−４６の無線通信機能は、エネルギーハーベスタ５６が有線の外部接続を必要とせずに動作可能にし、しかも外部通信を可能にする。送受信機５６−４６は、エネルギーハーベスティング素子５６−１が発電する電力で稼働される。送受信機５６−４６の動作は、制御回路５６−２によって管理し得る。例えば、信号の送受信がない期間に送信および／または受信スケジュールを確立する（例えば、アンテナまたは受信モードを断続的にオフにする）など、全体的な電力消費を低減するように制御し得る。
【００３６】
送受信機５６−４６は、いくつかの実施形態では、エネルギーハーベスタ５６と組み合わせて使用し得る。また、他の実施形態では、エネルギーハーベスタ５６以外のコンポーネント無し（例えば、エネルギーハーベスティング素子５６−１無し）で使用し得る。クラッチアセンブリ５２は、送受信機５６−４６およびエネルギーハーベスティング素子５６−１の両方の使用は、クラッチアセンブリ５２を、外部電気接続なしで、トルク入力ＴＩ、トルク出力ＴＯ、および任意の静止機械的取り付けアタッチメント（例えば、静止ジャーナルブラケット（図２には図示せず））用の機械的接続だけで構成可能とする。
【００３７】
本発明では、多数のクラッチアセンブリの構成が考えられる。図３Ａ〜３Ｄは、粘性クラッチアセンブリ５２Ａ−５２Ｄのいくつかの実施形態の概略ブロック図である。
【００３８】
図３Ａに示す実施形態について、粘性クラッチ機構５４Ａは、ハウジング５４Ａ−１と、ローターディスク５４Ａ−２と、作動室５４Ａ−３と、リザーバ５４Ａ−４と、ポンプ５４Ａ−５と、１つ以上のバルブ装置（またはバルブ）５４Ａ−６とを含む。粘性クラッチ機構５４Ａは、任意選択で、１つ以上の速度センサなど、特に図示しない追加の構造をさらに含み得る。図示された実施形態では、ハウジング５４Ａ−１は入力部材として機能し、ローターディスク５４Ａ−２は出力部材として機能する。さらに、ハウジング５４Ａ−１、リザーバ５４Ａ−４およびバルブ装置５４Ａ−６はすべてクラッチ機構５４Ａの入力の一部であり、共に回転する。一方、ローターディスク５４Ａ−２およびポンプ５４Ａ−５はクラッチ機構５４Ａの出力の一部であり、共に回転する。ハウジング５４Ａ−１はトルク入力を受け取るために、プーリおよびベルト、スプロケットおよびチェーン、ギヤおよびドライブシャフト等に接続し得る。ローターディスク５４Ａ−２は、クラッチ機構５４Ａから出力されるトルクを受け取るシャフト、プーリおよびベルト、スプロケットおよびチェーン、ギヤおよびドライブシャフト等に接続し得る。例えば、ローターディスク５４Ａ−１はハブ、ドライブシャフトおよび／またはハウジング５４Ａ−１の外側に配置された受動装置（例えば、ファン）に接続する他の構造体を含み得る。剪断流体の流れを制御して、入力と出力との間の係合の程度およびトルク伝達を制御するためのビスカスクラッチ機構５４Ａの動作は、他の実施形態に関して上記で説明した方法とほぼ同様の方法で行うことができる。
【００３９】
図３Ａの実施形態に示されるように、エネルギーハーベスタ５６Ａは、１つ以上のエネルギーハーベスティング素子５６Ａ−１と、回転式電気インターフェース５６Ａ−３とを含む。図３Ａには特に示されていないが、エネルギーハーベスタ５６Ａは制御回路、１つ以上のエネルギー蓄積装置、エンクロージャ、１つ以上の送受信機などをさらに含み得る。エネルギーハーベスタ５６Ａの動作は、他の実施形態について上述した方法とほぼ同様の方法で行うことができる。
【００４０】
図３Ｂに示す実施形態について、粘性クラッチ機構５４Ｂは、ローターディスク５４Ｂ−１と、ハウジング５４Ｂ−２と、作動室５４Ｂ−３と、リザーバ５４Ｂ−４と、ポンプ５４Ｂ−５と、１つ以上のバルブ装置（またはバルブ）５４Ｂ−６とを含む。粘性クラッチ機構５４Ｂは、任意選択で、１つ以上の速度センサなど、特に図示されない追加の構造をさらに含み得る。図示された実施形態では、ローターディスク５４Ｂ−１は入力部材として機能し、ハウジング５４Ｂ−２は出力部材として機能する。さらに、ローターディスク５４Ｂ−１、リザーバ５４Ａ−４、およびバルブ装置５４Ａ−６はすべてクラッチ機構５４Ａの入力の一部であり、共に回転する。一方、ハウジング５４Ｂ−２およびポンプ５４Ｂ−５はクラッチ機構５４Ｂの出力の一部であり、共に回転する。ローターディスク５４Ｂ−１はトルク入力を受け取るために、プーリおよびベルト、スプロケットおよびチェーン、ギヤおよびドライブシャフト等に接続し得る。例えば、ローターディスク５４Ｂ−１はハブ、ドライブシャフト（例えば、「活」センターシャフト）および／または原動機に接続する他の構造を含み得る。ハウジング５４Ｂ−２は、クラッチ機構５４Ｂから出力されるトルクを受け取るプーリおよびベルト、スプロケットおよびチェーン、ギヤおよびドライブシャフト等に接続し得る。例えば、ハウジング５４Ｂ−２は、受動装置（例えば、ファン）に直接接続するパイロットを含み得る。剪断流体の流れを制御して、入力と出力との間の係合の程度およびトルク伝達を制御するためのビスカスクラッチ機構５４Ｂの動作は、他の実施形態に関して上記で説明した方法とほぼ同様の方法で行うことができる。
【００４１】
図３Ｂの実施形態に示すように、エネルギーハーベスタ５６Ｂは、１つ以上のエネルギーハーベスティング素子５６Ｂ−１と、回転電気インターフェース５６Ｂ−３とを含む。図３Ｂには特に示されていないが、エネルギーハーベスタ５６Ｂは制御回路、１つ以上のエネルギー蓄積装置、エンクロージャ、１つ以上の送受信機などをさらに含み得る。エネルギーハーベスタ５６Ｂの動作は、他の実施形態について上述した方法とほぼ同様の方法で行うことができる。
【００４２】
図３Ｃに示す実施形態について、粘性クラッチ機構５４Ｃは、ハウジング５４Ｃ−１と、ローターディスク５４Ｃ−２と、作動室５４Ｃ−３と、リザーバ５４Ｃ−４と、ポンプ５４Ｃ−５と、１つ以上のバルブ装置（またはバルブ）５４Ｃ−６とを含む。粘性クラッチ機構５４Ｃは、任意選択で、１つ以上の速度センサなど、特に図示されていない追加の構造をさらに含み得る。図示の実施例では、ハウジング５４Ｃ−１は入力部材として機能し、ローターディスク５４Ｃ−２は出力部材として機能する。さらに、ハウジング５４Ｃ−１、リザーバ５４Ｃ−４、およびバルブ装置５４Ｃ−６はすべてクラッチ機構５４Ｃの入力の一部であり、共に回転する。一方、ローターディスク５４Ｃ−２およびポンプ５４Ｃ−５はクラッチ機構５４Ｃの出力の一部であり、共に回転する。ハウジング５４Ｃ−１はトルク入力を受け取るために、プーリおよびベルト、スプロケットおよびチェーン、ギヤおよびドライブシャフト等に接続し得る。ローターディスク５４Ｃ−２は、クラッチ機構５４Ｃから出力されるトルクを受け取るシャフト、プーリおよびベルト、スプロケットおよびチェーン、ギヤおよびドライブシャフト等に接続し得る。例えば、ローターディスク５４Ｃ−１は、ハブ、ドライブシャフトおよび／またはハウジング５４Ｃ−１の外側に配置された受動装置（例えばファン）に接続する他の構造体を含み得る。剪断流体の流れを制御して、入力と出力との間の係合の程度およびトルク伝達を制御するためのビスカスクラッチ機構５４Ｃの動作は、他の実施形態に関して上記で説明した方法とほぼ同様の方法で行うことができる。
【００４３】
粘性クラッチ機構５４Ｃを機械的に支持できる固定シャフト５８Ｃがさらに設けられている。例えば、固定シャフト５８Ｃはジャーナルブラケットアセンブリの一部とし得る。ハウジング５４Ｃ−１および／またはローターディスク５４Ｃ−２は、適切なベアリングで固定シャフト５８Ｃ上に支持し得る。
【００４４】
図３Ｃの実施形態に示されるように、エネルギーハーベスタ５６Ｃは、１つ以上のエネルギーハーベスティング素子５６Ｃ−１および回転式電気インターフェース５６Ｃ−３を含む。図３Ａには特に示さないが、エネルギーハーベスタ５６Ｃは、制御回路、１つ以上のエネルギー蓄積装置、エンクロージャ、１つ以上の送受信機などをさらに含み得る。エネルギーハーベスタ５６Ｃの動作は、他の実施形態について上述した方法とほぼ同様の方法で行うことができる。
【００４５】
図３Ｃに示す実施形態では固定シャフト５８Ｃがさらに設けられており、これは取り付け位置に対して粘性クラッチ機構５４Ｃを機械的に支持し得る。例えば、固定シャフト５８Ｃはジャーナルブラケットアセンブリの、ハウジング５４Ｃ−１および／またはローターディスク５４Ｃ−２は、適切なベアリングで固定シャフト５８Ｃ上に支持し得る。
【００４６】
図３Ｄに示す実施形態について、粘性クラッチ機構５４Ｄは、ローターディスク５４Ｄ−１と、ハウジング５４Ｄ−２と、作動室５４Ｄ−３と、リザーバ５４Ｄ−４と、ポンプ５４Ｄ−５と、１つ以上のバルブ装置（またはバルブ）５４Ｄ−６とを含む。粘性クラッチ機構５４Ｄは、任意選択で、１つ以上の速度センサなど、特に図示しない追加の構造をさらに含み得る。図示された実施形態では、ローターディスク５４Ｄ−１は入力部材として機能し、ハウジング５４Ｄ−２は出力部材として機能する。さらに、ローターディスク５４Ｄ−１、リザーバ５４Ｄ−４およびバルブ装置５４Ｄ−６は全てクラッチ機構５４Ｄの入力の一部であり、共に回転する。一方、ハウジング５４Ｄ−２およびポンプ５４Ｄ−５はクラッチ機構５４Ｄの出力の一部であり、共に回転する。ローターディスク５４Ｄ−１はトルク入力を受け取るために、プーリおよびベルト、スプロケットおよびチェーン、ギヤおよびドライブシャフト等に接続し得る。例えば、ローターディスク５４Ｄ−１はハブ、ドライブシャフト（例えば、「活」センターシャフト）および／または原動機に接続する他の構造を含み得る。ハウジング５４Ｄ−２は、クラッチ機構５４Ｄから出力されるトルクを受け取るプーリおよびベルト、スプロケットおよびチェーン、ギヤおよびドライブシャフト等に接続し得る。例えば、ハウジング５４Ｄ−２は受動装置（例えば、ファン）に直接接続するパイロットを含み得る。剪断流体の流れを制御し、入力と出力との間の係合の程度およびトルク伝達を制御するスカスクラッチ機構５４Ｄの動作は、他の実施形態に関して上記で説明した方法とほぼ同様の方法で行うことができる。
【００４７】
図３Ｄの実施形態に示すように、エネルギーハーベスタ５６Ｄは、１つ以上のエネルギーハーベスティング素子５６Ｄ−１および回転式電気インターフェース５６Ｄ−３を含む。図３Ｄに具体的に示さないが、エネルギーハーベスタ５６Ｄは、制御回路、１つ以上のエネルギー蓄積装置、エンクロージャ、１つ以上の送受信機などをさらに含み得る。エネルギーハーベスタ５６Ｄの動作は、他の実施形態について上述した方法とほぼ同様の方法で行うことができる。
【００４８】
図３Ｄに示す実施形態では、取り付け位置に対して粘性クラッチ機構５４Ｄを機械的に支持し得る固定シャフト５８Ｄが、さらに設けられる。例えば、固定シャフト５８Ｄはジャーナルブラケットアセンブリの一部とし得る。ハウジング５４Ｄ−１および／またはローターディスク５４Ｄ−２は適切なベアリングで固定シャフト５８Ｃ上に支持し得る。
【００４９】
図４は粘性クラッチ機構１５４およびエネルギーハーベスタ１５６を含む粘性クラッチアセンブリ１５２の一実施形態の断面図である。図４に示される実施形態は、図３Ｂに示される実施形態と同様に、ロータ入力およびハウジング出力の粘性クラッチとして構成される。粘性クラッチアセンブリ１５２の図示された実施形態は、単に一例として示されただけであって、これに限定されるものではない。
【００５０】
粘性クラッチ機構１５４の図示された実施形態は、ドライブ（入力）シャフト１５４−０と、ローターディスク（またはロータ）１５４−１と、ハウジング１５４−２と、作動室１５４−３と、リザーバ１５４−４と、ポンプおよび戻りボア（図４では見えない）と、バルブアセンブリ１５４−６と、を含む。粘性クラッチ機構１５４のさらなるコンポーネントについては、以下にさらに説明する。
【００５１】
エネルギーハーベスタ１５６の図示された実施形態は、エネルギーハーベスティング素子１５６−１と、制御回路１５６−２と、回転式電気インターフェース１５６−３と、エンクロージャ（またはケーシング容器）１５６−５と、ベアリングセット１５６−６とを含む。しかしながら、図４の断面図は、エネルギーハーベスタ１５６の全てのコンポーネントを正確に描写しているわけではない。エネルギーハーベスタ１５６の他の適切なコンポーネントは、図６について以下に説明される（例えば、図５も参照）。
【００５２】
ドライブシャフト１５４−０は、例えば、他のシャフト、プーリ等（図示せず）から、粘性クラッチ機構１５２への回転入力を受け取ることができる。ドライブシャフト１５４−０は、粘性クラッチ機構１５４への回転入力があるときはいつでも回転するので、「活」軸とみなされる。ドライブシャフト１５４−０は、粘性クラッチ機構１５４の他のコンポーネントを構造的に支持し、ある他のコンポーネントへのトルクの伝達を容易にする。ドライブシャフト１５４−０は一般に、粘性クラッチ機構１５４の回転軸Ａを規定する。シャフト１６４−０の特定の構成は単に例として示され、説明されており、これに限定されるものではなく、特定の用途に応じて変更可能であることに留意されたい。
【００５３】
ローターディスク１５４−１は、ドライブシャフト１５４−０に固定的に取り付けられ、共に回転することができる。図示された実施形態では、図４に示すように、ローターディスク１５４−１４は粘性クラッチ機構１５４のための回転（トルク）入力部材として機能し得る。さらに、図示された実施形態では、ローターディスク１５４−１が内径挿入部および外径部分を含む。この挿入部は、大きな磁束回路を介して制御される従来の粘性クラッチとは異なり、ローターディスク１５４−１（またはハウジング１５４−２を介して）を介して、共に回転するように固定された大きな外部電磁コイルからの磁束を、軸方向に伝達する磁束ガイド挿入部を必要とせずに、構造的に支持し得る。環状リブ、溝または他の適切な構造を、作動室１５４−３で、またはそれに沿って、ローターディスク１５４−１の一方または両方の側面に設け得る。加えて、ローターディスク１５４−１にノッチを追加設置すると、バルブ１５４−６にさらなるクリアランス（例えば、概ね軸方向のクリアランス）を提供し得る。さらに、剪断流体がローターディスク１５４−１の反対側の間を通過させるために、ローターディスク１５４−１を貫通する（例えば、外径部分において）１つ以上の開口部（または窓）を提供し得る。ローターディスク１５４−１の特定の構成は、単に一例として説明されたものであり、これに限定されるものではなく、特定の用途に応じて変更することができる。
【００５４】
図示された実施形態のハウジング１５４−２は、粘性クラッチ機構１５４が選択的に係合されるとき、概ねローターディスク１５４−１を取り囲み、回転（トルク）出力部材として機能し得る。ファン、プーリ、出力シャフト、ギヤ、ポンプなどの受動装置（図４には示されていない）をハウジング１５４−２に接続して、特定の用途で必要とされ、粘性クラッチ機構１５４から出力されるトルクを受け取り得る。ハウジング１５４−２は、本体とカバーとの２つの部品で構成し得る。図示された実施形態では、ハウジング１５４−２がベアリング１６０によりドライブシャフト１５４−０上に回転可能に支持されることは、ハウジング１４４−２がローターディスク１５４−１に対して（制御の対象となる可変スリップ速度で）回転することを可能にする。ローターディスク１５４−１内の同様の構造と協働するリブまたは溝を、作業チャンバ１５４−３に沿ってハウジング１５４−２の内部に設け得る。冷却フィンがハウジング１５４−２の外側に周知の方法で追加して設けられることで、熱エネルギーを周囲空気へ容易に放散することを可能とする。この場合も、ハウジング１５４−２の特定の構成は単に一例として示されて説明されただけであって、これに限定するものではなく、特定の用途に応じて変更し得ることに留意されたい。
【００５５】
作動室１５４−３は、ローターディスク１５４−１とハウジング１５４−２との間で画定され、剪断流体を作動室１５４−３に制御可能に導入することでローターディスク１５４−１とハウジング１５４−２とを選択的に連結し、それらの間でトルクを伝達する。作動室１５４−３およびリザーバ１５４−４は、送達（または供給）経路および戻り経路を含む流体回路の一部であり得る。作動室１５４−３内の流体は、戻りボア（図４では見えない）を通過させることで、戻り経路に沿ってリザーバ１５４−４に戻すことが可能となる。ポンプ部品（図４では見えない）は、実質的に連続的かつ受動的な方法として、作業室１５４−３から貯蔵庫３８への剪断流体を周知な方法により、作業室１５４−３でまたはそれに沿って圧送することができる。
【００５６】
リザーバ１５４−４は、ハウジング１５４−２内に配置可能で、粘性クラッチ機構１５４に入力されるトルクが存在するときはいつでもドライブシャフト１５４−０に対して回転不能に、ドライブシャフト１５４−０に固定して取り付け得る。図４に示すように、リザーバ１５４−４は、リザーバプレート（または蓋）とリザーバカップとを含み、それらは内部貯蔵容積を画定する壁を集合的に形成する。出口ボアまたは開口部１５４−８は、流体送達経路に沿ってリザーバ１５４−４から作動室１５４−３に通じ、流体戻りボア（図４では見えない）は、流体戻り経路に沿って作動室１５４−３からリザーバ１５４−４に戻る。リザーバ１５４−４は、粘性クラッチ機構１５２の少なくとも幾つかの動作条件の間、剪断流体の供給を保持することができ、リザーバ１５４−４は、通常、粘性クラッチ機構１５２が解放状態にあるときには剪断流体の大部分を保持する。トルク入力が供給されたときのリザーバ１５４−４の回転は、リザーバ１５４−４に含まれる剪断流体に運動エネルギーを付与することができ、これは、粘性クラッチ機構１５４が比較的迅速に係合することに役立つ。図４に示され、本明細書で説明されるリザーバ１５４−４の特定の構成は、単に一例として開示されており、当業者は特定の用途に応じて、さらなる実施形態が可能であることを理解するであろう。さらなる実施形態では、例えば、リザーバ１５４−４とローターディスク１５４−１との間にいかなる空間も形成することなく、また、リザーバ１５４−４の境界の一部を形成するローターディスク１５４−１と共に、リザーバ１５４−４をローターディスク１５４−１に直接取り付け得る。図示された実施形態のように、流体送達経路に沿って剪断流体を作動室１５４−３に選択的に通過させるために、出口ボアまたは開口部１５４−８をバルブ装置１５４−６によって選択的に覆う、または覆わないようにし得る。
【００５７】
バルブ装置１５４−６は小さな電磁コイル１５４−６Ｃおよび一般な軸方向枢動部品１５４−６Ｖを含み得るが、別の実施形態では回転バルブ部品、並進移動バルブ部品、線形作動比例バルブなどを利用するものなど、他の種類のバルブアセンブリを利用可能である。図４に示すように、小型電磁コイル１５４−６Ｃは、リザーバ１５４−４の内部に配置され、ローターディスク１５４−１とは反対側を向いたリザーバプレートに取り付けられて担持され、出口ボア１５４−８の近くに配置される。コイル１５４−６Ｃは、軸方向に（および軸Ａから半径方向に離間して）配向された巻線とコアとを含む。コイル１５４−６Ｃの巻線は、適切な配線１５４−６Ｗによって、回転電気インターフェース１５６−３に電気的に接続されており、高温動作に定格された配線（例えば、ガラス繊維シールドで囲まれた熱電対配線）であり得る。特定の用途に応じて配線１５４−６Ｗを固定および／または保護するために、適切なハーネス、ガイド、通路、シールドなどを設け得る。配線１５４−６Ｗは、クラッチ機構１５４を通る任意の適切な経路に沿って配置可能で、例えば、図示された実施形態では、配線１５４−６Ｗがシャフト１５４−０内の通路１５４−９を通って配置される。さらなる実施形態では、シャフト１５４−０の一部またはクラッチ機構１５４の他のコンポーネントを使用して電気を伝導させ、別個の配線またはトレースは不要となる。軸方向枢動部品１５４−６Ｖは、リザーバ１５４−４とローターディスク１５４−１との間のリザーバプレートの外側に沿うように、リザーバ１５４−４に取り付けられ、これによって担持し得る。軸方向枢動部品１５４−６Ｖは、出口ボア１５４−８から離れるようにバネで付勢され、小さな電磁コイル１５４−６Ｃが局所的に発生させる磁束に応じて出口ボア１５４−８を覆うように移動可能である。小さな電磁コイル１５４−６Ｃは、供給された電力から局所的に発生する小さな磁場で軸方向枢動部品１５４−６Ｖに直接作用するように軸方向枢動部品１５４−６Ｖに十分近くに配置されており、ローターディスク１５４−１またはハウジング１５４−２内の磁束ガイド、挿入部等を軸方向に通過する磁束回路は一切存在しない。しかしながら、磁束ガイド１５４−６Ｆは、小さな電磁コイル１５４−６Ｃからシャフト１５４−０（シャフト１５４−０から軸方向枢動部品１５４−６Ｖを通ってさらに延伸し、かつ小さな電磁コイル１５４−６Ｃに戻る）まで半径方向に延びて、クラッチ機構１５４の内部に全体が収容される（または任意で、全体がリザーバ１５４−４内に収容される）小さな磁束回路を提供し得る。このような磁束回路はシャフト１５４−０を通過するが、（半径方向において）軸Ａと完全に交差することとも、または（円周方向において）軸Ａを取り囲むこともない。換言すると、図示された実施形態の磁束回路は軸Ａに対して非対称である。代替の実施形態では磁場が軸Ａから半径方向に離間され、軸Ａを囲んだり交差したりしない離散的円周方向位置に局所化し得る。代替の実施形態では、エネルギーハーベスタ１５６が発電する電気エネルギーを使用して、クラッチ機構１５４内のバルブ装置１５４−６を直接作動させることができ、したがって、バルブ装置１５４−６は大きな磁束回路を介して遠隔的および間接的にバルブを制御する電磁コイルを利用する従来のクラッチよりも低い電力で作動可能で有る。軸方向枢動部品１５４−６Ｖは、磁束伝導性材料（例えば、強磁性材料）で作られた単一部品とし得る。また、軸方向枢動部品１５４−６Ｖは、磁束伝導性である必要のないバルブ部品に係合された磁束伝導性のアーマチュアを有する複数のサブ部品（および、いくつかの実施形態では、別個のアンカースプリング等）で作られたアセンブリとし得る。図示された実施形態では、バルブ装置１５４−６全体がリザーバ１５４−４に取り付けられて担持されているので、バルブ装置１５４−６がリザーバ１５４−４に対して回転不能に固定され、粘性クラッチ機構１５４の入力にトルク入力があるときは、常に同時回転する。この点で、バルブ装置１５４−６は、離散的円周方向位置に配置され、クラッチ機構１５４にトルクが入力されるたびに、リザーバ１５４−４と共に（ならびに、シャフト１５４−０およびローターディスク１５４−１と共に）回転する。バルブ装置１５４−６を作動させる動きは、別個で明確なもの（図示された実施形態では軸旋回）である。図４に示されて、添付の説明書に記載された特定のバルブ装置１５４−６は、単に一例として開示されたものである。さらなる実施形態では、例えば、線形作動比例バルブ、離れた位置から部品を動作させる並進移動制御棒を使用したバルブ、リードバルブ部品を組み込むバルブなどの、他のタイプの電動バルブを使用し得る。このような他のタイプのバルブはまた、粘性クラッチ機構１５４の内側に配置され、クラッチの入力および／または出力と共に回転し、エネルギーハーベスタ１５６が発電する電力がクラッチ機構１５４の内側のバルブ装置１５４−６に届けられて駆動され得る。さらに、さらなる実施形態では、円周方向に等間隔で配置されたバルブ装置が、クラッチ機構１５４の回転バランスをされた質量分布が容易に得るように、複数のバルブ装置１５４−６を利用し得る。
【００５８】
動作中、バルブ装置１５４−６は、配線１５４−６Ｗに沿ってクラッチ機構１５４を流れる電気の供給を制御することで、第１の開位置と第２の閉位置との間で作動させることができる。図４は、バルブ装置１５４−６を第１の開位置に示す。軸方向枢動部品１５４−６Ｖのばねの付勢は、デフォルトでリザーバ１５４−４の出口ボア１５４−８を覆わない（または開放する）ことができ、したがって、バルブ装置１５４−６への電力が喪失したときに、剪断流体が作動室１５４−３に流れてクラッチ機構１５４に係合することを可能にする傾向のある「フェイルオン」構成を提供する。特定の実施形態では、パルス幅変調（ＰＷＭ）または他の適切な制御方法論を利用して、バルブ装置１５４−６の作動を制御し得る。代替の実施形態では、バルブが電力喪失下で所与の量の剪断流体流（０％、１００％、および／または０％〜１００％の間の任意の数の他の量）を維持するように、バルブ装置１５４−６は、実質的に位置を安定し得る。
【００５９】
図４に示す実施形態において、エネルギーハーベスタ１５６は、粘性クラッチ機構１５４の後側または駆動側に配置される。より詳細には、エンクロージャ１５６−５が、ベアリング１５６−６によって、ハウジング１５４−２の後方であるシャフト１５４−０の後端に支持される。エネルギーハーベスタ１５６をベアリング１５６−６上のシャフト１５４−０に直接取り付けることにより、振動エネルギーハーベスティング素子１５６−１は、例えば、シャフト１５４−０に沿って機械的に伝達される原動機またはエンジンの振動が発生させる機械的な廃棄エネルギーを回収し得る。シャフト１５４−０は、エネルギーハーベスタ１５６を通過する。このように、エネルギーハーベスタ１５６は、粘性クラッチアセンブリ１５４によって機械的に支持され、ハウジング１５４−２に近接して、クラッチアセンブリ１５４に物理的に隣接している。さらに、回転式電気インターフェース１５６−３の一部はシャフト１５４−０と係合し、回転式電気インターフェース１５６−３から通路１５４−９における配線１５４−６Ｗへの電気的な接続を可能にする。この点で、ベアリング１５６−６および回転式電気インターフェース１５６−３の両方は、図示された実施形態におけるシャフト１５４−０用のエンクロージャ１５６−５の開口部１５６−５Ａに沿って、回転式電気インターフェース１５６−３の軸方向後方に位置するベアリング１５６−６と共に配置される。エネルギーハーベスタ１５６は、ＬＣＶ(R)８０全可変ファンドライブ（米国ミネソタ州、ロースビルのホートン社から入手可能）のような典型的な従来技術の粘性クラッチにおいて、他の点では外部電磁制御コイルによって占有される空間と概ね同じ空間に配置される。代替の実施形態では、エネルギーハーベスタ１５６が、ハウジング１５４−２または別の少なくとも部分的に外部に露出されたコンポーネントによって担持されるなど、クラッチ機構１５４の異なる部分によって担持し得る。図示された実施形態のエネルギーハーベスタ１５６は、軸Ａの上方よりも実質的に軸Ａよりもさらに下方に延在して搭載されると、開口部１５６−５Ａに対して非対称形状となる。実際、図示された実施形態では、エンクロージャ１５６−５の底端部が粘性クラッチ機構１５４のハウジング１５４−２の外径を超えて半径方向に延在する一方で、エンクロージャ１５６−５の上端部はローターディスク１５４−１、ハウジング１５４−２、およびクラッチ機構１５４のリザーバ１５４−４よりも半径方向で短い。さらに、エンクロージャ１５４−５は、クラッチ機構１５４のハウジング１５４−２と比較して、軸方向において相対的に薄い。エネルギーハーベスタ１５６のさらなる詳細は、図６に関連して以下に説明される。
【００６０】
図５は、複数のエネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１´、制御（またはコントローラ）回路２５６−２、回転式電気インターフェース２５６−３、複数のバッテリ２５６−４〜２５６−４´、エンクロージャ２５６−５、ベアリングセット２５６−６、電力調整回路２５６−７〜２５６−７´、および送受信機２５６−４６を含むエネルギーハーベスタ２５６の実施形態の概略ブロック図である。
【００６１】
図示された実施形態のように、各々のエネルギーハーベスティング素子２５６−１から２５６−１’は、電力調整回路２５６−７から２５６−７’のうちの１つに電気的に接続され、そして、バッテリ２５６−４から２５６−４’のうちの１つに電気的に接続され、そして、当該回路は全て制御回路２５６−２に電気的に接続される。無線送受信機２５６−４６は、制御回路２５６−２に電気的に接続される。
【００６２】
利用可能なエネルギーＥは、エネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’によって回収または除去し得る。利用可能なエネルギーＥは、熱、振動、温度差、光、流体の動きなどの形態の周囲エネルギーまたは廃棄エネルギーでよく、または様々な形態のエネルギーの組み合わせでもよい。エネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’の数、位置、向き、および構成は、特定の用途の必要応じて変更可能である。例えば、エネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’の全ては、振動エネルギーを回収して電流を発生させるように構成し得る。さらに、いくつかの実施形態では、エネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’が異なる構成を有し得る（例えば、いくつかのエネルギーハーベスティング素子は異なる構成を有し得、または異なる形態の利用可能なエネルギーを回収し得る）。一実施形態では、エネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’のうちの少なくとも１つは振動エネルギーを回収して電力を発生するカンチレバー圧電ビームを含む。そのような適切な圧電振動エネルギーハーベスティング素子の１つは、マサチューセッツ州メドフォードのMide Technology Corporationから入手可能なMide圧電エネルギーハーベスタモデルＰＰＡ−２０１４である。いくつかの実施形態では、振動エネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’が異なる配向（例えば、半径方向または垂直方向に１つ以上、および接線方向または水平方向に１つ以上）で配置および固定され得る。また、異なる長さおよび／または異なる加重質量（例えば、異なる質量および／またはビームのそれぞれの長さに沿った異なる位置に取り付けられる）を有するビーム素子を有し得る。さらに、異なる振動周波数での発電および／または利用可能なエネルギーからのが回収される振動の異なる空間特性での発電を支援する。例えば、カンチレバー圧電式の振動エネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’は、軸Ａに半径方向または接線方向に配置することができ、特定の周波数および振幅でカンチレバー圧電ビーム上に先端質量を位置に基づいて、より高い出力を達成するように較正することができる。さらに、１つ以上の個々のエネルギーハーベスティング素子は、特定の予期される動作条件に関連する特定の振動周波数または周波数範囲などの、特定の動作条件において、エネルギーを最適に回収するように構成し得る。さらなる実施形態では、エネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’のうちの１つ以上が現在の動作条件に関するフィードバックに基づいて（例えば、利用可能なエネルギーＥの現在の特性に基づいて）整合可能または能動的に調整し得る。振動エネルギーハーベスティングは、エネルギーハーベスタ２５６によって採用され得るエネルギーハーベスティングの１つの可能なタイプにすぎないことに留意されたい。種々のその他の実施形態では、エネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’のうちの１つ以上が、振動エネルギーハーベスティング素子（例えば、圧電ビーム素子、電気活性ポリマー素子、音響ノイズハーベスティング素子）、熱電素子、焦電素子、流体動作発電装置（例えば、風力またはオ��ルベースのマイクロタービン発電機、流体波発電器）、圧力差エネルギーハーベスティング素子、光起電力素子（例えば、太陽電池）、および高周波（ＲＦ）、マイクロ波、および他の電磁エネルギーハーベスティング装置、であり得る。
【００６３】
制御回路２５６−２はエネルギーハーベスタ２５６の動作を制御し、ならびに任意選択の外部コンポーネント（例えば、クラッチ機構、クラッチバルブ装置、クラッチ速度センサ等）も制御する。制御回路２５６−２は、１つ以上のマイクロプロセッサ、適切なメモリ、ファームウェアまたはソフトウェアなどを含み得る。いくつかの実施形態では、制御回路２５６−２が信号フィルタリング、電力調整などの任意の機能性を含み得る。例えば、電力調整回路２５６−７〜２５６−７’は制御回路２５６−２から別個のコンポーネントとして図５に示されているが、このような電力調整回路２５６−７〜２５６−７’はさらなる実施形態では制御回路２５６−２に統合され得る。
【００６４】
回転式電気インターフェース２５６−３は、電力および／または信号のための所望の数の個別の電気的に絶縁された経路を証明する複数の導体１５６−３Ｃ〜２５６−３Ｃ’を含む。これらは、制御回路２５６−２および／または接地ならびに外部コンポーネント（例えば、クラッチ機構の表面またはクラッチ機構の内部のバルブ装置、センサ、または他の電気デバイスに電気的に接続された配線）に個別に電気的に接続され得る。導体１５６−３Ｃ〜２５６−３Ｃ’の特定の数は例えば、給電される装置の数およびタイプ、ならびに送電線から分離した１つ以上の制御信号チャネルに対する何かの必要性に応じて、変更可能である。加えて、回転電気的インターフェース２５６−３は、互いに相対的に回転を許容するハーベスタ側面２５６−３Ｈと外部側面２５６−３Ｅとを有し、導体１５６−３Ｃ〜２５６−３Ｃ’は、電流または信号をハーベスタ側面２５６−３Ｈと外部側面２５６−３Ｅとの間で伝達することを可能にする。前述のように、回転式電気インターフェース２５６−３は、電流および／または信号が回転を許容する機械的接合部を通過して、ハーベスタ側面２５６−３Ｈと外部側面２５６−３Ｅとの間で伝達されることを可能にする電気機械装置である。例えば、スリップリング（コレクタ・リングとも呼ばれる）はブラシ、液体金属（例えば、水銀接液装置）、無線磁気コイル、または他の適切なエネルギー伝達機構を利用して、ハーベスタ側２５６−３Ｈと外部側２５６−３Ｅとの間の回転を許容する機械的接合部を横断して電流を伝達可能であり、回転電気的インターフェース２５６−３としての使用に好適な電気機械装置である。さらに、張接された導電性編組ケーブルのループをシャフト、ポスト、リングまたはスリップリングまたはコレクタリング等に接触させて、ハーベスタ側２５６−３Ｈと外部側２５６−３Ｅとの間で回転を許容する機械的接合部を横断して電力を伝達し得る。さらに、回転式電気インターフェース２５６−３は、予想される動作環境および所望の用途に応じて、密封され、カプセル化され、または防爆要件を満たすように作成し得る。
【００６５】
バッテリ２５６−４〜２５６−４’は特定のエネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’と個別に関連付けることができ、あるいはグリッドまたはアレイで一緒に電気的に接続し得る。バッテリ２５６−４〜２５６−４’は、比較的高温環境で動作するように構成し得る。好ましくは、バッテリ２５６−４〜２５６−４’は、比較的長期の充放電サイクル寿命を有する。代替としてまたは追加で、コンデンサ（例えば、電解コンデンサ）を使用して、電荷を蓄積および／またはフィルタリングし得る。動作中、バッテリ２５６−４〜２５６−４’はエネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’が発生させた電力を蓄積し、バッファリング効果をもたらし、例えば、エネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’が十分な電力を発生させる前であっても、システム起動時（事前の回収活動から蓄積される）に電力を利用可能にする。
【００６６】
エネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’、制御回路２５６−２、バッテリ２５６−４〜２５６−４’、電力調整回路２５６−７〜２５６−７’、および送受信機２５６−４６はすべて、エンクロージャ２５６−５の内部に、一部をまたは全体を配置することができ、これにより、これらのコンポーネントの取り付け位置をさらに提供し得る。回転式電気インターフェース２５６−３の一部は、外部側面２５６−３Ｅにおいて導体２５６−３Ｃ〜２５６−３Ｃ’との電気的接続を可能にするために、少なくともエンクロージャ２５６−５の外側に露出されているものの、回転式電気インターフェース２５６−３はエンクロージャ２５６−５に係合し得る。
【００６７】
ベアリングセット２５６−６は、エンクロージャ２５６−５に係合され、エンクロージャ２５６−５およびエネルギーハーベスタ２５６の他のコンポーネントが取り付け位置に対して回転することを可能にする。特に、ベアリングセット２５６−６は実質的に共に回転するように固定されたままで、エネルギーハーベスタ２５６を回転を許容するコンポーネント（例えば、クラッチ機構の回転を許容するシャフト）上に取り付けることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、エネルギーハーベスタ２５６が回転に抵抗するように非対称的な重み付けが可能で有る。例えば、コンポーネントをエンクロージャ２５６−５内に非対称に配置可能で、および／または１つ以上の質量（特に図示せず）をオプションとしてエンクロージャ２５６−５の内部またはその上に含め得る。換言すれば、エネルギーハーベスタ２５６は自己加重が可能で、摩擦および／または他の力によって誘発される回転抵抗を発生させるために、（軸Ａに対して）非対称の質量分布を有し得る。このような受動的な非対称加重は、例えば、ベアリングセット２５６−６内の摩擦による幾つかの比較的小さな動きをある程度は許容しながら、エネルギーハーベスタ２５６を実質的に回転静止した状態に保つことができる。このような小さな動きは、振動エネルギーハーベスティングが使用される場所など、エネルギー回収に寄与し得る。ただし、代替の実施形態ではテザー、ブラケット、または他の回転防止構造を使用して、エネルギーハーベスタ２５６に対して回転不能に固定することが可能であり、これはエンクロージャ２５６−５に対して回転不能に固定することによって達成し得る。
【００６８】
電力調整器２５６−７〜２５６−７’は、それぞれ、電圧調整器、力率補正回路、ノイズ抑制器、過渡インパルス保護装置、および／または他の適切な電力調整サブコンポーネントを含み得る。電力調整器２５６−７〜２５６−７’の特定の機能および回路は、予想される電力負荷、予想される電力変動、予想されるノイズレベル等に基づいて選択できる。例えば、エネルギーハーベスティング素子２５６−１〜２５６−１’が異なる構成を有するとき（例えば、異なる形態の利用可能なエネルギーＥを掃気するため）、電力調整器２５６−７〜２５６−７’も同様に、異なる発電特性を処理するために異なる構成を有し得る。
【００６９】
エネルギーハーベスタの物理的パッケージングは、種々の実施において多くの形態とすることができる。図６〜８Ｂはいくつかの可能な実施形態を示すが、さらなる実施形態も企図される。
【００７０】
図６は、振動エネルギーハーベスタ１５６の１／２の背面立面図であり、いくつかのコンポーネントが簡略化された概略図である。エネルギーハーベスタ１５６の図示された実施形態は、２つのエネルギーハーベスティング素子１５６−１、制御回路１５６−２、回転式電気インターフェース１５６−３、２つのバッテリ１５６−４、エンクロージャ（またはケーシング容器）１５６−５、および２つの電力調整器１５６−７を含む。ベアリングセット１５６−６は、図６では見えていない。エンクロージャ１５６−５は、射出成形し得る。いくつかの実施形態では、エンクロージャ１５６−５がエンクロージャ１５６−５の外側から個々のエネルギーハーベスティング素子１５６−１を利用するための切欠きを含み得る。ただし、このような切欠きは、カバーによって閉じることができ、または他の実施形態では完全に省略し得る。加えて、エンクロージャ１５６−５はファスナまたは他の適切な手段によって互いに接続された２つの部品で構成可能で、オプションとして、テーパー状の周縁部とし得る。
【００７１】
図示された実施形態では、エネルギーハーベスタ１５６が、エンクロージャ１５６−５の下端部またはその近傍でエンクロージャ１５６−５にそれぞれ取り付けられた２つの振動エネルギーハーベスティング素子１５６−１を含み、エネルギーハーベスティング素子１５６−１のカンチレバー圧電ビーム１５６−１Ｂは垂直上方に延在し、一般に、開口部１５６−５Ａに向かって（軸Ａおよび軸１５４−０に向かって;図４参照）、ビーム１５６−１Ｂのそれぞれの自由端またはその近傍に同調質量１５６−１Ｍを有する。図示された実施形態におけるエンクロージャ１５６−５は、エネルギーハーベスティング素子１５６−１を並列配置で保持するように、すなわち、圧電ビームが互いに平行に（さらに、同一平面上に）延在するように構成される。エネルギーハーベスティング素子１５６−１のカンチレバーの自由端が、エンクロージャ１５６−５に対して（例えば、軸Ａに対して軸方向に）移動することを可能にするために、エンクロージャ１５６−５内にある程度の空間または内部容積が設けられている。前述のように、さらなる実施形態では、エネルギーハーベスティング素子１５６−１が、互いに対して、および／またはエネルギーハーベスタ１５６の他のコンポーネントに対して、異なる向きに配置され得る。
【００７２】
回転式電気インターフェース１５６−３は、発電された電気エネルギーおよび／または他の信号を、回転を許容する接合部を通過させて、配線１５４−６Ｗまたは他の外部電気コンポーネントに転送する。エネルギーハーベスタ１５６内のさらなる配線は、例えば、エネルギーハーベスティングエレメント１５６−１から電力調整器１５６−７、次にバッテリ１５６−４、次に回転式電気インターフェース１５６−３へと延伸し得る。バッテリ１５６−４は、制御回路１５６−２に接続して、動作のための電力を供給し得る。エネルギーハーベスタ１５６のコンポーネント間の物理的位置および電気的接続は、特定の用途応じて変化させ得る。
【００７３】
図７Ａは、振動エネルギーハーベスタ３５６の別の実施形態の断面図であり、図７Ｂは、内部コンポーネントを明らかにするエネルギーハーベスタ３５６の半分の背面立面図である。図７Ａおよび７Ｂは、いくつかのコンポーネントが簡略化された概略図である。エネルギーハーベスタ３５６の図示された実施形態は、単一のカンチレバー圧電振動エネルギーハーベスティング素子３５６−１（例えば、Mide圧電エネルギーハーベスタモデルＰＰＡ−２０１４）、回転式電気インターフェース３５６−３、バッテリ３５６−４、エンクロージャ（またはケーシング容器）３５６−５、ベアリングセット３５６−６、および電力調整器３５６−７を含む。制御回路は、図７Ａおよび図７Ｂでは省略されているが、設置可能である。いくつかの実施形態では、エンクロージャ３５６−５が安全ケーブル取り付けブラケット３５６−５Ｂを含み、エネルギーハーベスティング素子３５６−１へのアクセスを可能にするために、そして、エネルギーハーベスタ３５６を、共に回転するように固定するために、外部ケーブルまたはテザーに接続し、および／または取り外し可能なカバー３５６−５Ｃを含み得る。加えて、エンクロージャ３５６−５は、ティアドロップ形状の外周を有することができる。エンクロージャ３５６−５は射出成形することができ、締結具または他の適切な手段によって互いに接続される２つの部品で構成することができる。図示された実施形態では、エネルギーハーベスティング素子３５６−１の圧電ビーム３５６−１Ｂが、エンクロージャ３５６−５内の軸Ａおよび開口部３５６−５Ａに対して実質的に接線方向に延在し、ビーム３５６−１Ｂの自由端またはその近傍に同調質量３５６−１Ｍを有する。さらに、図示された振動エネルギーハーベスティング素子３５６−１は、通常、安全ケーブル取り付けブラケット３５６−５Ｂの反対側に、水平方向に延在するエネルギーハーベスティング素子３５６−１の圧電ビームとともに、エンクロージャ３５６−５の下端部またはその近傍に配置される。バッテリ３５６−４および電力調整器３５６−７のようなコンポーネントは、開口部３５６−５Ａとエネルギーハーベスティング素子３５６−１との間に放射状に配置することができる。
【００７４】
エネルギーハーベスタ３５６は、上述の他の実施形態と同様に動作し得る。エネルギーハーベスタ３５６のコンポーネント間の物理的位置および電気的接続は、特定の用途に対して必要に応じて変更可能である。
【００７５】
図８Ａは、振動エネルギーハーベスタ４５６のさらに別の実施形態の断面図であり、図８Ｂは、振動エネルギーハーベスタ４５６の半分の背面立面図である。図８Ａおよび図８Ｂでは、いくつかのコンポーネントが簡略化された概略図である。エネルギーハーベスタ４５６の図示された実施形態は、単一のカンチレバー圧電振動エネルギーハーベスタ素子４５６−１（例えば、Mide圧電エネルギーハーベスタモデルＰＰＡ−２０１４）、制御回路４５６−２、回転式電気インターフェース４５６−３、バッテリ４５６−４、エンクロージャ（またはケーシング容器）４５６−５、ベアリングセット４５６−６、および電力調整器４５６−７を含む。いくつかの実施形態では、エンクロージャ４５６−５がエンクロージャ４５６−５の外側からエネルギーハーベスティング素子４５６−１にアクセスするための切欠きを含み得る。加えて、エンクロージャ４５６−５は、周縁部がテーパー状である概ねテアドロップ形状の外形を有し得る。エンクロージャ４５６−５は射出成形可能で、締結具または他の適切な手段によって互いに接続される２つの部品で構成し得る。図示された実施形態では、エネルギーハーベスティング素子４５６−１の圧電ビーム４５６−１Ｂが、エンクロージャ４５６−５内の軸Ａおよび開口部４５６−５Ａに対して実質的に接線方向に延在し、ビーム４５６−１Ｂの自由端またはその近傍に同調質量４５６−１Ｍを有する。さらに、図示された振動エネルギーハーベスティング素子４５６−１は、水平方向に延在するエネルギーハーベスティング素子４５６−１の圧電ビームとともに、エンクロージャ４５６−５の下端部またはその近傍に配置される。制御回路４５６−２、バッテリ４５６−４、および電力調整器４５６−７のようなコンポーネントは、開口部４５６−５Ａとエネルギーハーベスティング素子４５６−１との間に放射状に配置し得る。
【００７６】
エネルギーハーベスタ４５６は、上述の他の実施形態と同様に動作し得る。エネルギーハーベスタ４５６のコンポーネント間の物理的位置および電気的接続は、特定の用途に対して必要に応じて変更可能である。
【００７７】
図９は、軸Ａから分離して示された、シャフト５５４−０、リザーバプレート（または蓋）５５４−４Ｐ、およびバルブ装置５５４−６を含むアセンブリの一実施形態の斜視図である。さらに、出口ボア５５４−８が、リザーバプレート５５４−４Ｐを通過する。図９には、シャフト５５４−０の一部のみを示す。図示されたアセンブリは、上述の粘性クラッチ機構１５４に類似するものの１つである、粘性クラッチ機構と共に使用し得る。例えば、図９の図示されたアセンブリは、そのアセンブリがクラッチ機構の内部に含まれるように、粘性クラッチ機構のハウジング内に配置可能である。図示された実施形態では、バルブ装置５５４−６全体がリザーバプレート５５４−４Ｐおよびシャフト５５４−０の両方に対して回転不能に固定され、これらのコンポーネントは全て、トルク入力が粘性クラッチ機構の入力に存在するときは、常に一緒に回転するように構成されている。
【００７８】
バルブ装置５５４−６は、アーマチュア５５４−６Ａ、小型電磁コイル５５４−６Ｃ、磁束ガイド５５４−６Ｆ、およびリードバルブ５５４−６Ｒを含んでもよい。図９に示されるように、小型電磁コイル５５４−６Ｃは、リザーバプレート５５４−４Ｐに隣接して配置され、コイル５５４−６Ｃが供給する剪断流体を貯蔵され得るリザーバの内部容積内に配置されるように、関連するリザーバの内部においてリザーバプレート５５４−４Ｐに取り付けられ、支持され得る。コイル５５４−６Ｃは、巻線と、軸方向に（および軸Ａから半径方向に離間して）配向されたコアとを含む。コイル５５４−６Ｃの巻線は、適切な（例えば、熱電対ワイヤのような）高温動作規格のワイヤ（図示せず）によって、回転式電気インターフェースに電気的に接続し得る。適切なワイヤハーネス、ガイド、通路、シールド等を設置して、特定の用途の必要に応じたワイヤの固定および／または保護への助力となり得る。アーマチュア５５４−６Ａは、リザーバプレート５５４−４Ｐ（電磁コイル５５４−６Ｃおよび磁束ガイド５５４−６Ｆの反対側の）の外径などに沿って、リザーバにより担持可能である。アーマチュア５５４−６Ａは既定の位置にばねで押圧され得、電磁コイル５５４−６Ｃが発生させる印加磁界に応じて、ばねの押圧力に抗して、ほぼ軸方向に旋回（または代替として、並進移動）し得る。リードバルブ５５４−６Ｒは、リザーバプレート５５４−４Ｐ（電磁コイル５５４−６Ｃおよび磁束ガイド５５４−６Ｆの反対側の）の外形などに沿って、リザーバとともに担持可能である。リードバルブ５５４−６Ｒは、デフォルト位置（例えば、開位置）にばねで押圧され得、アーマチュア５５４−６Ａからの付与された軸力に応じてばねの押圧力に抗することで、概ね軸方向に旋回（または、代替として並進移動）可能である。リードバルブ５５４−６Ｒの動きは、リザーバから出る（または、代替としてリザーバの中への）剪断流体の流れを選択的に制御するために、リザーバプレート５５４−４Ｐ内の出口ボア５５４−８を選択的に覆い、また露出させ得る。図示された実施形態では、出口ボア５５４−８は軸方向に配向される。すなわち、流体の流れは、ボア５５４−８は軸Ａに平行な軸方向に発生する。リードバルブ５５４−６Ｒは、ばねで押圧して開位置にし得る（出口ボア５５４−８の覆いを外して、デフォルトではバルブ装置５５４−６への電気が喪失した場合に「フェイルオン」動作を提供する）。いくつかの実施形態では、バルブ装置５５４−６のアーマチュア５５４−６Ａおよびリードバルブ５５４−６Ｒは、ＰＣＴ国際特許出願公開第ＷO２０１２０２４４９７号に開示されている大磁束回路および外部コイルはないが、その先行特許出願に開示されているバルブアセンブリと概ね類似した方法で作動し得る。
【００７９】
図９に示される実施形態では、電磁コイル５５４−６Ｃからリザーバプレート５５４−４Ｐを通って、軸方向空隙（バルブが作動されると、より小さくなるか、または閉じ得る）を通過してアーマチュア５５４−６Ａを通る小さな磁束回路が形成され、その磁束は、次いで、シャフト５５４−０を通って、磁束ガイド５５４−６Ｆを通過し、電磁コイル５５４−６Ｃに戻る。小さな電磁コイル５５４−６Ｃは、発生した磁界がアーマチュア５５４−６Ａに直接作用するように、アーマチュア５５４−６Ａに十分近くに配置される。磁束回路は、その磁束回路がコイル５５４−６Ｃとアーマチュア５５４−６Ａとの間を通過するときに、リザーバプレート５５４−４Ｐを軸方向に横断して通過可能で、いくつかの実施形態では、リードバルブ５５４−６Ｒも通過し得る。リザーバプレート５５４−４Ｐ自身が、局所的に発生された磁場がアーマチュア５５４−６Ａに到達して作用するのを妨害しない限り、リザーバプレート５５４−４Ｐは、磁束伝導材料で形成される必要はない。磁束回路が小さいことは、対応するクラッチ機構１５４の内部にその全部を収容することを可能とし、離散的円周方向位置で概ね半径方向に延びるループを形成し得る。さらに、磁束回路は、軸５５４−０を通過するが、（半径方向において）軸Ａと完全に交差する必要はなく、あるいは（円周方向において）軸Ａを取り囲む必要もない。換言すると、図示された実施形態の磁束回路は、軸Ａに対して円周方向に非対称であり、離散的円周方向位置に配置される。代替の実施形態では、磁束回路が軸Ａから同じく半径方向に離間し、軸Ａを囲んだり、軸Ａを横切ったり、または軸５５４−０に到達したりしない、離散的円周方向位置に局在させ得る。電磁コイル５５４−６Ｃは、クラッチ機構の回転を許容する部分で担持されるので、クラッチ機構の回転可能部分の内部のコイル５５４−６Ｃに電力が供給される。したがって、一部の実施形態ではシャフト５５４−０とアーマチュア５５４−６Ａとの間に第２の空隙（例えば、半径方向空隙）が存在し得るが、この磁束回路は１つの空隙しか持ち得ない。アーマチュア５５４−６Ａ、磁束ガイド５５４−６Ｆおよび／または電磁コイル５５４−６Ｃのコアなどの磁束伝導性のコンポーネントは、２５０℃以上の温度でも比較的高い透磁率を提供するために、焼きなまし鋼（例えば、アーマチュア５５４−６Ａおよび磁束ガイド５５４−６Ｆのための低炭素焼きなまし鋼）および／またはフェライト（例えば、NiZnフェライト電磁コイルコア）から作製し得る。リザーバプレート５５４−４Ｐ（およびリザーバ５５４−４の他の壁）は、アルミニウムで作成し得る。透磁率が７５０以上のような、比較的高い透磁率（印加された磁場に応答して磁化がないことを示す１の値を有する無次元比例係数）を有する材料を選択すると、バルブ５５４−６を閉じるために必要な電力を（動作条件に応じて）６０〜８０％まで減少可能であることが見出された。さらに、リザーバプレート５５４−４Ｐにアルミニウムを使用することで、磁界強度を低下させ効率を低下させることで磁束を拡散させることなく、磁束回路に沿った簡潔な経路で磁束を集中させるのに役立つ。
【００８０】
さらに、複数のバルブ装置５５４−６は、関連するクラッチ機構の回転バランスをとるのに有用な質量分配を容易にする等円周方向に間隔を置いて配置したバルブ装置など、さらなる実施形態において組み合わせて利用し得る。加えて、さらなる実施形態では、一緒に使用される異なるバルブ装置５５４−６が、リザーバから流出する剪断流体の流れを制御する１つのバルブ装置を有し、かつリザーバへの剪断流体の流れを独立して制御する別のバルブ装置を有するなど、異なる機能を実行するための異なる構成を含み得る。
【００８１】
図１０Ａは粘性クラッチ機構６５４（特定の内部コンポーネントをより良く明らかにするために、その一部が図１０Ａに示されている）およびエネルギーハーベスタ６５６を含む粘性クラッチアセンブリ６５２の実施形態の一部の斜視図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＢ−Ｂ線に沿って切断した粘性クラッチアセンブリ６５２の断面図である。図１０Ｃは、バルブ装置６５４−６のニードルアセンブリを、分離して示した斜視図である。
【００８２】
図示された実施形態では、粘性クラッチ機構６５４が、互いに共に回転するように固定され、粘性クラッチ機構６５４に入力されるトルクがあるときはいつでも、共に回転するシャフト６５４−０およびリザーバ６５４−４を含む。一実施形態では、シャフト６５４−０およびリザーバ６５４−４が、クラッチ入力に接続され、トルク入力があるするときはいつでも、入力速度で回転する。ハウジングおよびローターディスク、作動室、およびポンプ機構のような入出力部材は、図１０Ａには示されていない。様々な実施形態においては、ローターディスクまたはハウジングのいずれかを、共に回転するように固定する方式でシャフト６５４−０に接続し得る。また、図２〜４に示す実施形態について上述したように、他の典型的な粘性クラッチコンポーネントも含め得る。例えば、リザーバプレートは、その背後に位置するコンポーネントを明示するために、図１０Ａには示されていないが、リザーバ６５４−４の前側（図１０Ａに示した右側）に含まれ得る。
【００８３】
粘性クラッチ機構６５４は、電動ニードルバルブ装置６５４−６をさらに含む。バルブ装置６５４−６は、クラッチ機構およびリザーバ６５４−４の入力と共に回転するなど、クラッチ機構６５４に入力されるトルクが存在するときはいつでも、軸Ａに対して回転するように構成される。バルブ装置６５４−６は、実質的に回転バランスをとり得る。後述するバルブ装置６５４−６の一部分が、少なくともいくつかの動作条件下で、半径方向の質量の非対称を生じさせ得るいくつかの移動（例えば、並進移動）が可能であるものの、実質的な横方向の対称性によって容易にバランスをとり得る。
【００８４】
図示された実施形態のニードルバルブ装置６５４−６は、装着ブラケット６５４−６Ｂ、線形アクチュアータ６５４−６Ｌ、プランジャーシャフト６５４−６Ｐ、バルブプラグ６５４−６Ｖ、およびヨーク（またはクロスヘッドまたはガイドリング）６５４−６Ｙを含む。取付ブラケット６５４−６Ｂは、リザーバプレート（図示せず）などのリザーバ６５４−４に取り付けられ、線形アクチュアータ６５４−６Ｌを固定し得る。図示された実施形態では、取付けブラケット６５４−６Ｂは、通常Ｕ字形の構成とし得るが、特定の用途の必要に応じて、他のタイプのブラケットまたは他の固定手段を使用し得る。線形アクチュアータ６５４−６Ｌは、エネルギーハーベスタ６５６からの電流などにより電気的に駆動され、その電力を制御された直線運動に変換する。一実施形態では、線形アクチュアータ６５４−６Ｌがソレノイド線形アクチュアータであり、その中で、電力は小さなコイルで小さな磁界を発生させることに使用され、発生した磁界はアクチュエータ６５４−６Ｌの内側で軸Ａから半径方向に離間され得る離散的円周方向位置に含まれる。さらに、プランジャーシャフト６５４−６Ｐ（または接続されたコンポーネント）は、線形アクチュアータ６５４−６Ｌが通電されるときに、ソレノイドの磁界中に引き入れられる導電性材料の一部であり得る。線形アクチュアータ６５４−６Ｌは内部コンポーネントの詳細な記載なしで、図１０Ｂにおける断面において概略的に示されただけであることに留意されたい。プランジャーシャフト６５４−６Ｐ、バルブプラグ６５４−６Ｖ、およびヨーク６５４−６Ｙは、一括して可動ニードルアセンブリを形成する。プランジャーシャフト６５４−６Ｐは線形アクチュアータ６５４−６Ｌに動作可能に係合され、線形アクチュアータ６５４−６Ｌの動作はプランジャーシャフト６５４−６Ｐを（軸Ａに対して）半径方向に選択的に並進移動させることを可能とする。図示された実施形態では、プランジャーシャフト６５４−６Ｐは一般的に円筒形であるが、特定の用途に応じて他の構成も可能である。ヨーク６５４−６Ｙはプランジャーシャフト６５４−６Ｐおよび／または線形アクチュアータ６５４−６Ｌに接続され、開口部６５４−６Ｏ（図１０Ｃ参照）を含む。その開口部６５４−６Ｏは、線形アクチュアータ６５４−６Ｌの作動によって生じるシャフト６５４−０（および軸Ａ）に対する直線的な並進移動が依然として許容されている間に、シャフト６５４−０を通過させることを可能とする。図示された実施形態のように、開口部６５４−６Oは非円形、長方形、またはその他の不規則な形状（例えば、楕円形）を有する。図示された実施形態では、ヨーク６５４−６Ｙはプランジャーシャフト６５４−６Ｐの２つの部品を遮断するが、さらなる実施形態では他の構成も可能である。さらに、１つ以上のフランジ６５４−０Ｆをシャフト６５４−０上に設けて、ヨーク６５４−６Ｙの移動を保持し誘導することを補助し得る。図１１Ａに示されるように、２つのフランジ６５４−０Ｆは、ヨーク６５４−６Ｙの両側に設けられる。ヨーク６５４−６Ｙは、複数のフランジ６５４−０Ｆの間で、シャフト６５４−０の周囲に組み付けることを可能にするために、複数の部品��ら作ることができる。動作中、ヨーク６５４−６Ｙは、機械的力が軸方向に延在するシャフト６５４−０および軸Ａを通って半径方向へ伝達することを許容する。バルブプラグ６５４−６Ｖはプランジャーシャフト６５４−６Ｐに接続され、リザーバ６５４−４内の出口ボア６５４−８に配置される。バルブ装置６５４−６を作動させると、バルブプラグ６５４−６Ｖが移動し、出口ボア６５４−８を開閉し、それに応じて剪断流体が通過するのに利用可能な流れ面積を増減させる。図示された実施形態のように、バルブプラグ６５４−６Ｖ（およびプランジャーシャフト６５４−６Ｐ）はボア６５４−８に対して半径方向に並進移動して、ボア６５４−８を開くまたは閉じる／覆うことができ、これにより、バルブ装置６５４−６の開度を変化させる。機械的付勢素子（例えば、スプリングまたは磁石）を任意に設けて、バルブプラグ６５４−６Ｖを所望の位置（開位置など）に押圧することができ、遠心力が比較的低い場合、またはバルブ装置６５４−６がクラッチ機構６５４の出力に担持される場合、低速動作下でも「フェイルオン」構成を容易にし得る。図示された実施形態では、バルブプラグ６５４−６Ｖが概ね切頭円錐形の傾斜した構成を有し、それはリザーバ６５４−４の湾曲した壁を半径方向に穿孔して出口ボア６５４−８を形成するときに形成されるわずかに細長い形状に一致するように、さらに、わずかに長円形の湾曲を有し得る。さらに、バルブプラグ６５４−６Ｖの少なくとも外側または外面は、閉位置にあるときに、出口ボア６５４−８の相補的な形状の傾斜した境界に対して密封および着座を促進することに適合した材料から作製され得る。バルブプラグ６５４−６Ｖは、振動、特に、振動から熱への運動エネルギーの変換などによってバルブが閉位置にあるときのねじれ振動を減衰可能な材料で作成し得る。また、他の実施形態では、バルブプラグ６５４−６Ｖが実質的に剛性のある材料で作成し得る。例えば、いくつかの実施形態では、バルブプラグ６５４−６Ｖが比較的高い温度および衝撃耐性を有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で作成し得る。バルブ装置６５４−６のような摺動コンポーネントを有する構造では、振動が減衰されない場合、望ましくない内部衝突をもたらす可能性がある公差を有し得る。さらなる実施形態では、追加のまたは代替の減衰構造を設け得る。バルブプラグ６５４−６Ｖは、ねじ接続、またはその他の適切な方法でプランジャーシャフト６５４−６Ｐに固定できる。図示された実施形態では、バルブプラグ６５４−６Ｖが軸線Ａに対して、線形アクチュアータ６５４−６Ｌから１８０°の位置にあり、線形アクチュアータ６５４−６Ｌとは逆に位置する。さらに、出口ボア６５４−８はリザーバ６５４−４から出口ボア６５４−８を通って（またはその代わりに）ほぼ半径方向（軸線Ａに対して）に流れる剪断流体が半径方向に配置される。ニードルバルブ装置６５４−６は、いくつかの実施形態ではリニアバルブとして動作可能で、０〜１００％の間の開度の本質的に任意の程度またはパーセンテージまでの作動を可能にするか、または代替的に、ＰＷＭ制御スキームを使用するなど、全開位置と全閉位置との間のみ作動させ得る。
【００８５】
さらなる実施形態では、ベアリングおよび／またはガイドをさらに設けて、摩擦の低減を助け、軸６５４−０に対するヨーク６５４−６Ｙの位置合わせを良好にし得る。さらに、任意のバネまたは他の付勢部品を設置して（例えば、開口部６５４−６Ｏ内に）、軸６５４−０に対してヨーク６５４−６Ｙを押圧し得る。
【００８６】
作動中、クラッチ機構６５４に入力されたトルクは、バルブ装置６５４−６を軸Ａの周りに回転させる（例えば、クラッチ入力をクラッチ入力速度で）。そして、並進移動可能なプランジャーシャフト６５４−６Ｐ、ヨーク６５４−６Ｙ、および／またはバルブプラグ６５４−６Ｖに作用する遠心力により、これらのコンポーネントは半径方向に移動する。より詳細には、遠心力がバルブプラグ６５４−６Ｖを半径方向外向きに押し出し可能で、図示された実施形態では出口ボア６５４−８を開放または被覆する。この構成は、線形アクチュアータ６５４−６Ｌに利用可能な電力の有無にかかわらず、クラッチ機構６５４に入力されるトルクが存在するときはいつでも、バルブ装置６５４−６がデフォルトで開いている「フェイルオン」配置を提供し得る。線形アクチュアータ６５４−６Ｌは、線形アクチュアータ６５４−６Ｌに供給される電力の選択的な制御などによって、プランジャーシャフト６５４−６Ｐおよびヨーク６５４−６Ｙを介してバルブプラグ６５４−６Ｖを並進移動させることを選択的に制御する。図示された実施形態では、線形アクチュエータ６５４−６Ｌが、バルブプラグ６５４−６Ｖに作用する遠心力に抗してバルブプラグ６５４−６Ｖを半径方向内向きに並進移動させることで、バルブプラグ６５４−６Ｖを出口ボア６５４−８の座に向かって移動させ、それにより剪断流体の流れを制限する。いくつかの実施形態では、例えば、クラッチ機構６５４が静止している（トルク入力がない）ときに、バルブ装置６５４−６がバルブプラグ６５４−６Ｖを閉位置に向けて半径方向内向きに押圧するモーニングシックネス防止機能をさらに含み得る。
【００８７】
図１０Ｄは、バルブおよびリザーバアセンブリのその他の実施形態の断面図である。より具体的には、リザーバの環状壁を貫通して半径方向に配向された出口ボアの形状が、（図１０Ａに示されるように）三次元空間において複雑な形状を有するので、図１０Ｄに示される実施形態は、出口ボア６５４−８において、リザーバ６５４−４の壁部上にボス６５４−４Ｂを追加する。図示された実施形態では、ボス６５４−４Ｂは、リザーバ６５４−４のほぼ弓形の壁の外径面から半径方向外側に突出する。そして、ボス６５４−４Ｂは、半径方向外側に向くように配置された、実質的に平面からなる面６５４−４Ｆを有し、出口ボア６５４−８はボス６５４−４Ｂを貫通する。このようにして、ボス６５４−４Ｂの実質的に平面からなる面６５４−４Ｆは、出口ボア６５４−８が実質的に平面からなる面６５４−４Ｆの表面上で、真円形の周囲形状のような比較的単純な周囲形状になることを可能にする。このことは、バルブプラグ６５４−６Ｖの製造を容易にし、バルブ装置６５４−６が全閉したときのより良い着座を促進し、それらにより、出口ボア６５４−８を通る剪断流体のすべての流れをより完全に遮断する。
【００８８】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、張設ケーブルループを有する回転式電気インターフェース７５６−３と、エネルギーハーベスタ７５６およびクラッチ機構７５４を接続する関連する電気経路と、を備えたアセンブリ７５２の実施形態を図示する。図示された実施形態のように、編組電気ケーブル７５６−３Ｂは、クラッチ機構７５４のシャフト７５４−０を取り囲むループとして構成される。各編組電気ケーブル７５６−３Ｂのループの端部は、かしめ加工やクランプなどでまとめて固定され、各編組電気ケーブル７５６−３Ｂは、電力を発電および供給するエネルギーハーベスタ７５６のコンポーネント（図１１Ａおよび１１Ｂには示されていない）を順に接続している対応する配線７５６−３Ｌに電気的に接続される。１本の編組電気ケーブル７５６−３Ｂはシャフト７５４−０で支持され、共に回転するように固定されたレール（またはコレクタリング）７５６−３Ｒと接触し、電気絶縁スリーブ７５６−３Ｉにより、レール７５６−３Ｒはシャフト７５４−０から電気的に絶縁されている。レール７５６−３Ｒは、アルミニウム製とし得る。他方の編組電気ケーブル７５６−３Ｂは、シャフト７５４−０に直接接触する。図１１Ｂに示すように、各編組電気ケーブル７５６−３Ｂのループをレール７５６−３Ｒおよび／またはシャフト７５４−０に対して張力をかけるために、牽引部品（例えば、ばね）７５６−３Ｔが設けられる。牽引部品７５６−３Ｔは、編組電気ケーブル７５６−３Ｂがエネルギーハーベスタ７５６を少なくともエンクロージャに対して回転不能に固定する（また、概ねエネルギーハーベスタ７５６のコンポーネントの大部分に対して回転不能に固定する）ように、エネルギーハーベスタ７５６のエンクロージャ７５６−５に直接的または間接的に固定し得る。編組電気ケーブル７５６−３Ｂとレール７５６−３Ｒおよびシャフト７５４−０のいずれかとの間の物理的接触は、電流および／または信号をそれらの間で伝達することを可能にすると同時に、編組電気ケーブル７５６−３Ｂとレール７５６−３Ｒおよびシャフト７５４−０の両方との間の相対的な回転を可能にする。さらなる実施形態において、クランプ、スペーサ、ホルダ、ガイド、ばね等を設けることは、編組電気ケーブル７５６−３Ｂを所望の位置への固定を容易にする、および／または編組電気ケーブル７５６−３Ｂとレール７５６−３Ｒとの間の物理的接触の表面積を増加させ得る。回転式電気インターフェース７５６−３の図示された実施形態は、カーボンブラシを備えたスリップリングアセンブリを使用するときに存在する電力損失およびスパークを低減するのに役立ち、ノイズに対して比較的弾力性があることが見出された
【００８９】
比較的高温動作に適した電気絶縁ワイヤ７５４−６Ｗは、レール７５６−３Ｒに電気的に接続され、シャフト７５４−０内の通路７５４−９を通って延伸し得る。配線７５４−６Ｗは、回転式電気インターフェース７５６−３のロータリージョイントを通り抜けて伝達される電流を、クラッチ機構７５４を通して、電動作動装置（例えば、バルブ）などの所望の位置に移動させることを可能にする。
【００９０】
図１１Ａおよび１１Ｂでは、２つの編組電気ケーブル７５６−３Ｂおよび１つの関連するレール７５６−３Ｒのみを図示しているが、さらなる実施形態では、さらなる編組電気ケーブルおよび／またはレールを設けて、回転電気インターフェース７５６−３を通るさらなる電気絶縁導体経路を提供し得る。
【００９１】
シャフト７５４−０は導電性材料で作ることができ、接地または負電位の経路として機能し得る。接地または負電位の経路はシャフト７５４−０から原動機（例えば、図１および図２を参照）へ延伸し得る。このようにして、レール７５４−３Ｒの数を少なく維持することができ、一方で、クラッチ機構７５４の内部に回路を形成するために複数の電気経路を提供する。あるいは、別の実施形態では、異なるタイプの回転式電気インターフェース部品を介して異なる導電経路を提供ことができる。
【００９２】
本発明はまた、電磁エネルギーハーベスティング装置を製造および使用する方法、ならびに、そのようなエネルギーハーベスティング装置を含むクラッチシステムを製造および使用する方法を含む。加えて、本発明は、外部コントローラによって無線制御される電動粘性クラッチを製造および使用する方法を含み、そのような方法は、クラッチまたはその近傍に存在する局所的に回収または除去されたエネルギーで電気制御クラッチに電力を供給することを、さらに含む。これらの方法の実施形態は、一般に、クラッチ機構（例えば、粘性クラッチ機構）に隣接して、またはその内部に配置されたエネルギーハーベスタで利用可能なエネルギーＥを回収することを含み得、エネルギーハーベスタは、次いで、クラッチ機構の係合の制御のために使用される電動クラッチ作動機構（例えば、バルブ装置（複数可））に伝達する電力を発電する。エネルギーハーベスタが発電した電気は電動クラッチ作動装置に到達する前に、回転を許容する電気的インターフェース（例えば、コレクタ環）を通過して伝達され得る。この電気駆動式クラッチ作動装置は、クラッチ機構の回転を許容するコンポーネントで（例えば、クラッチ機構の入力部を介して）担持可能であり、したがって、クラッチ機構にトルク入力があるときに、回転（例えば、エネルギーハーベスタに対して回転、実質的に回転静止され得る）し得る。さらに、エネルギーハーベスタが発電した電力は、一時的に蓄電装置（例えば、バッテリ）に蓄電可能であり、電力調整器および／または制御回路のような適切なコンポーネントによって調整および／または処理し得る。さらに、無線信号（例えば、制御信号、センサデータなど）は、エネルギーハーベスタが発電した電力により作動する送受信機を使用して送信および／または受信され得る。そのような送受信機は、エネルギーハーベスタによって、またはエネルギーハーベスタと共に、あるいはクラッチ機構によって、またはクラッチ機構と共に担持可能である。送受信機が受信した外部制御ユニットからの制御信号を使用して、クラッチ作動機構の作動（例えば、無線制御信号に基づいて、バルブに供給される電力の関数として、粘性クラッチ内の剪断流体の流れを調節するバルブの状態）を制御し得る。いくつかの実施形態では、作動機構に電力が供給されていないときでも、安定した位置に維持され得る（例えば、バルブは所与の程度の流体の流れを維持する位置に維持され得る）。これらの方法の実施形態は、上述のようなシステムおよびアセンブリ、または異なる構成を有するシステムおよびアセンブリを利用し得る。当業者は、添付の図面を含む、本開示の全体を考慮して、本発明によって企図される開示された方法の他の態様を認識するであろう。
【００９３】
可能な実施形態の説明
【００９４】
クラッチアセンブリ、入力部材と、出力部材と、前記入力部材から前記出力部材への選択的トルク伝達を制御する作動機構であって電流により駆動される作動機構と、を有するクラッチ機構と、前記作動機構と電気的に接続されたエネルギーハーベスティング装置と、を含む。前記エネルギーハーベスティング装置は、前記作動機構を駆動する前記電流を発電するために利用可能なエネルギーを回収し得る。
【００９５】
前の段落のクラッチアセンブリは、任意選択的に、追加的におよび／または代替的に、以下の特徴、構成および／または追加的なコンポーネントのうちの任意の１つまたは複数を含み得る。
【００９６】
前記エネルギーハーベスティング装置と前記作動機構との間に電気的に接続された回転式電気インターフェースであって、前記回転式電気インターフェースは、前記作動機構を前記エネルギーハーベスティング装置に対して回転を許容する。
【００９７】
前記クラッチ機構は、作動室とリザーバを有する粘性クラッチとして構成され得る。
【００９８】
前記作動機構は、前記リザーバと前記作動室との間の剪断流体の流れを制御するバルブアセンブリであり得、前記バルブアセンブリは、前記作動室内にある前記剪断流体の容積を調節して前記入力部材から前記出力部材へのトルクを制御可能に伝達する。
【００９９】
前記作動機構は、電力が供給されないときに位置的に安定するように構成され得る。
【０１００】
前記エネルギーハーベスティング装置は、前記クラッチ機構によって担持され得る。
【０１０１】
前記エネルギーハーベスティング装置は、前記クラッチ機構のシャフトに回転可能に搭載され得る。
【０１０２】
前記エネルギーハーベスティング装置は回転抵抗となる非対称な質量分布を有し得る。
【０１０３】
前記エネルギーハーベスティング装置は、振動エネルギーハーベスティング素子を含み得る。
【０１０４】
前記振動エネルギーハーベスティング素子は、カンチレバー圧電ビームを含み得る。
【０１０５】
前記圧電ビームは、同調質量を含み得る。
【０１０６】
前記作動機構に電気的に接続された追加のエネルギーハーベスティング素子。
【０１０７】
前記追加のエネルギーハーベスティング素子は、振動エネルギーハーベスティング素子を含み得る。
【０１０８】
前記エネルギーハーベスティング装置は、エネルギーハーベスティング素子と、前記エネルギーハーベスティング素子に電気的に接続された電力調整器と、前記電力調整器に電気的に接続されたバッテリと、前記バッテリに電気的に接続された制御回路と、を含み得る。
【０１０９】
前記エネルギーハーベスティング装置が発電した前記電流により稼働される無線送受信機。
【０１１０】
前記エネルギーハーベスティング装置は、前記クラッチアセンブリの外側に有線接続を有さなくてよい。
【０１１１】
前記作動機構は、前記エネルギーハーベスティング装置に対して回転可能であり得る。
【０１１２】
前記作動機構は、動作中に前記入力部材または前記出力部材の少なくとも一方に対して回転不能に構成され得る。
【０１１３】
前記クラッチ機構は、ボアを含むリザーバを有する粘性クラッチ機構として構成され得る。前記作動機構は、バルブアセンブリであり得る。前記バルブアセンブリは、前記リザーバに対して回転不能に固定された電磁コイルと、前記磁束コイルと隣接し、前記リザーバおよび前記電磁コイルに対して回転不能に固定された磁束ガイドと、前記電磁コイルに隣接して配置され前記電磁コイルが発生させた磁場がアーマチュアに直接作用して前記アーマチュアを移動させる前記アーマチュアと、前記アーマチュアに隣接して配置され前記アーマチュアの移動が前記リザーバの前記ボアに対して前記リードバルブを揺動させるリードバルブと、を有する。
【０１１４】
前記リザーバはリザーバプレートをさらに含み得る。前記電磁コイルおよび前記磁束ガイドは両方とも前記リザーバプレートの一方の側に配置され、前記アーマチュアおよび前記リードバルブは両方とも前記リザーバプレートの反対側に配置される。
【０１１５】
前記磁束回路は、前記電磁コイルから前記アーマチュアを経由して、前記リザーバに対して回転不能に固定された前記粘性クラッチ機構のシャフトに到達し、前記磁束ガイドを経由して前記電磁コイルに戻り得る。前記磁束回路は完全に前記粘性クラッチ機構の内部に包含される。
【０１１６】
前記磁束回路は前記粘性クラッチ機構の回転軸に対して非対称であり得る。
【０１１７】
前記リザーバの前記ボアは実質的に軸方向に配向され得る。
【０１１８】
前記リードバルブは軸方向に旋回可能である。
【０１１９】
前記クラッチ機構は、ボアを含むリザーバを有する粘性クラッチ機構として構成され得る。前記作動機構は、バルブアセンブリであり得る。前記バルブアセンブリは、前記リザーバに対して回転不能に固定された線形アクチュアータと、プランジャーとバルブプラグとを有するニードルアセンブリと、を含み、前記プランジャーは前記線形アクチュアータに作動可能に係合され、前記バルブプラグが前記プランジャーに担持されることで前記リニアアクチエータの作動により前記プランジャーと前記バルブプラグとが並進移動され、前記バルブプラグは、前記リザーバの前記ボアに対して選択的に移動可能である。
【０１２０】
前記プランジャーおよび前記バルブプラグは、前記線形アクチュアータの作動に応じて半径方向に並進移動するように配置され得る。
【０１２１】
前記バルブプラグは、前記粘性クラッチ機構の回転軸の反対側で、前記線形アクチュアータから１８０°の位置にある。
【０１２２】
前記ニードルアセンブリは、開口部を有するヨークをさらに含み得る。前記線形アクチュアータが作動すると、前記ヨークが前記プランジャーおよび前記バルブプラグと共に並進移動する。
【０１２３】
粘性クラッチ機構のシャフトは前記ヨークの前記開口部を通過し得る。
【０１２４】
前記線形アクチュアータは、ソレノイドをさらに含み得る。エネルギーハーベスティング装置からの電力で前記ソレノイドが発生する磁束は、前記粘性クラッチ機構の回転軸から半径方向に離間して離散的円周方向位置において、前記線形アクチュアータの内部に包含され得る。
【０１２５】
前記クラッチ機構のシャフトの周囲に配置され、前記エネルギーハーベスティング装置と前記作動機構との間を電気的に接続する回転式電気インターフェースを形成する、導電材料の張設ループ。
【０１２６】
前記張設ループは編組ケーブルを含み得る。
【０１２７】
ローターディスク。
【０１２８】
ハウジング。
【０１２９】
ハウジングは入力部材または出力部材のいずれかとして構成し得る。ローターディスクは入力部材または出力部材の他方として構成し得る。
【０１３０】
作動機構は、その全体を前記ハウジングの内側に配置し得る。
【０１３１】
車両は、ファン、エンジン、クラッチアセンブリを含み、前記エンジンは前記クラッチアセンブリに入力するトルクを供給し、前記ファンは前記クラッチアセンブリからのトルク出力を受け取るように配置されている。
【０１３２】
クラッチを用いて選択的にトルクを伝達する方法は、利用可能なエネルギーを回収して電力を発電するステップと、回転式電気インターフェースを通して前記電力を伝達するステップと、前記クラッチの回転を許容する部分を経由して前記クラッチの作動機構に前記電力を伝達するステップと、前記クラッチの入力と出力の間のトルク伝達を制御する作動機構を作動させるステップと、を含む。前記利用可能なエネルギーは、前記クラッチに隣接して配置されたエネルギーハーベスタにより回収され、前記作動機構は、前記回収された電力により電気的に駆動される。
【０１３３】
前の段落の方法は、任意選択的に、追加的におよび／または代替的に、以下の特徴、構成および／または追加的なコンポーネントのうちの任意の１つまたは複数を含み得る。
【０１３４】
前記回収された電力により電気的に駆動される送受信機で無線制御信号を受信するステップ。
【０１３５】
前記受信した無線制御信号の関数として前記作動機構を制御するステップ。
【０１３６】
前記クラッチは粘性クラッチとして構成されるステップ。
【０１３７】
前記クラッチの前記入力と前記出力の間のトルク伝達を制御する作動機構を作動させるステップは、前記クラッチの前記入力と前記出力の間で動作可能に配置された貯蔵リザーバおよび作動室の間の剪断流体の流れを規制するバルブを作動させるステップを含み得る。
【０１３８】
前記電力を前記クラッチの前記作動機構に伝達する前に、前記電力を蓄積するステップ
【０１３９】
前記利用可能なエネルギーを回収して電力を発生させるステップは、振動エネルギーを電気エネルギーに変換するステップ。
【０１４０】
発電しないときに前記作動機構を安定した位置で維持するステップ。
【０１４１】
前記作動機構は前記クラッチの前記入力または前記出力のいずれかに対して回転不能に固定されるとき、および前記作動機構は前記入力の入力速度または前記出力の出力速度のいずれかで回転するときに、前記エネルギーハーベスタに対して前記作動機構を回転させるステップ。
【０１４２】
ボアを含むリザーバを有する粘性クラッチ機構のためのバルブアセンブリであって、前記粘性クラッチ機構の入力に対して回転不能に固定された前記リザーバが、前記粘性クラッチ機構にトルク入力があるたびに回転軸を中心に回転し続けるバルブアセンブリ。前記バルブアセンブリは、前記リザーバに対して回転不能に固定され、前記粘性クラッチ機構にトルクが入力されるたびに回転軸を中心に回転するように構成された線形アクチュアータを含み得る。前記線形アクチュアータは、前記粘性クラッチ機構を通して伝達される電流によって電気的に駆動され、プランジャーとバルブプラグとを有するニードルアセンブリを含み、前記プランジャーは前記線形アクチュアータに作動可能に係合され、前記バルブプラグは前記プランジャーにより担持されて前記リニアアクチエータの作動により前記プランジャーと前記バルブプラグが並進移動される。前記バルブプラグは、前記リザーバの前記ボアに対して選択的に移動され、前記ボアを通して剪断流体流れを規制する。
【０１４３】
前の段落のバルブアセンブリは、任意選択的に、追加的におよび／または代替的に、以下の特徴、構成および／または追加的なコンポーネントのうちの任意の１つまたは複数を含み得る。
【０１４４】
前記プランジャーおよび前記バルブプラグは、前記線形アクチュアータの作動に応答して半径方向に並進移動するように配置され得る。
【０１４５】
前記ニードルアセンブリは、デフォルトで開位置となるように押圧され得る。
【０１４６】
前記バルブプラグは、前記回転軸の反対側で、前記線形アクチュアータから１８０°の位置に有り得る。
【０１４７】
前記ニードルアセンブリは、開口部を有するヨークをさらに含み得る。前記線形アクチュアータが作動すると、前記ヨークが前記プランジャーおよび前記バルブプラグと共に並進移動する。
【０１４８】
前記ヨークの前記開口部は楕円形であってよい。
【０１４９】
前記線形アクチュアータは、ソレノイドをさらに備え得る。前記電流により前記ソレノイドが発生する磁束は、前記粘性クラッチ機構の回転軸から半径方向に離間した離散的円周方向位置で、前記線形アクチュアータの内部に包含され得る。
【０１５０】
ボアを含むリザーバを有し、前記粘性クラッチ機構の入力に対して回転不能に固定された前記リザーバが、前記粘性クラッチ機構にトルク入力があるたびに回転軸を中心に回転し続ける、粘性クラッチ機構のためのバルブアセンブリ。前記バルブアセンブリは、前記リザーバに対して回転不能に固定され、前記粘性クラッチ機構にトルクが入力されるたびに回転軸を中心に回転するように構成された電磁コイルであって、前記粘性クラッチ機構を通して伝達される電流によって電気的に駆動される電磁コイルと、前記磁束コイルと隣接し、前記リザーバおよび前記磁束コイルに対して回転不能に固定された磁束ガイドと、前記電磁コイルに隣接して配置されたアーマチェアであって、前記電磁コイルにより誘起された磁場が前記アーマチュアを移動させるように前記アーマチュアに直接作用する位置にあるアーマチュアと、前記アーマチュアに隣接して配置されたリードバルブと、を含み得る。前記アーマチュアの移動は前記リザーバの前記ボアに対して前記リードバルブを揺動させる。
【０１５１】
前の段落のバルブアセンブリは、任意選択的に、追加的におよび／または代替的に、以下の特徴、構成および／または追加的なコンポーネントのうちの任意の１つまたは複数を含み得る。
【０１５２】
前記リザーバはリザーバプレートをさらに含み得る。前記電磁コイルおよび前記磁束ガイドは両方とも前記リザーバプレートの一方の側に配置され、前記アーマチュアおよび前記リードバルブは両方とも前記リザーバプレートの反対側に配置される。
【０１５３】
前記磁束回路は、前記電磁コイルから前記アーマチュアを経由して前記リザーバに対して回転不能に固定された前記粘性クラッチ機構のシャフトに到達し、前記磁束ガイドを経由して前記電磁コイルに戻り得る。
【０１５４】
前記磁束回路は前記粘性クラッチ機構の回転軸に対して非対称であり得る。
【０１５５】
前記電磁コイルと前記アーマチュアと前記磁束ガイドとを結合する前記磁束回路は、前記回転軸から半径方向に離間した離散的円周方向位置において半径方向に延在するループを形成し得る。
【０１５６】
前記リザーバの前記ボアは実質的に軸方向に配向され得る。
【０１５７】
前記リードバルブは軸方向に旋回可能であり得る。
【０１５８】
前記リードバルブは、デフォルトでボアから離れる方向にばねで押圧され得る、および／または。
【０１５９】
前記アーマチュアは、電磁コイルが通電されたときにリードバルブをボアに向かって旋回させるように構成され得る。
【０１６０】
回転軸、入力および出力を有する粘性クラッチ機構を作動させる方法は、前記回転軸に対してバルブ装置を回転させるステップであって、前記バルブ装置は、前記入力または前記出力のいずれかに回転しないように固定されており、前記バルブ装置は、前記粘性クラッチ機構の動作中に、前記入力の入力速度またはは前記出力の出力速度のいずれかで回転する、ステップと、前記入力または前記出力のいずれかを介して前記バルブ装置に電流を送信するステップと、前記バルブ装置を作動させて、前記粘性クラッチ機構に内部の剪断流体の流れを制御し、続いて前記入力と前記出力の間のトルク伝達を制御するステップと、を含み得る。
【０１６１】
前の段落の方法は、任意選択的に、追加的におよび／または代替的に、以下の特徴、構成および／または追加的なコンポーネントのうちの任意の１つまたは複数を含み得る。
【０１６２】
前記バルブ装置を作動させるステップは、前記バルブ装置の電磁コイルで磁束を発生させるステップと、前記磁束を磁束回路に沿って伝達するステップであって、前記磁束を前記電磁コイルから前記電磁コイルに隣接して配置されたアーマチュアに通すステップと、前記磁束を前記アーマチュアからシャフトに通すステップと、前記磁束を前記シャフトから磁束ガイドに通すステップと、前記磁束を前記磁束ガイドから前記電磁コイルに通すステップと、を含むステップと、前記アーマチュアに隣接して配置されたリードバルブを移動させるステップであって、前記アーマチュアが移動することで、前記剪断流体が前記粘性クラッチ機構の内部を流れることができるボアに対して、前記リードバルブを移動させるステップと、を含み得る。
【０１６３】
前記磁束を磁束回路に沿って伝達するステップは、離散的円周方向位置において前記回転軸に対して半径方向に延在するループの中で前記磁束を伝達するステップを含み得る。
【０１６４】
前記磁束を磁束回路に沿って伝達するステップは、リザーバプレートを通過して軸方向に前記磁束を通すステップを含む得る。
【０１６５】
前記リードバルブを移動させるステップは、前記リードバルブに対して軸方向に力を印加することで前記アーマチュアを移動させるステップと、前記軸方向の力に応答して前記リードバルブを軸方向に揺動させるステップと、を含み得る。
【０１６６】
前記バルブ装置を作動させるステップは、前記バルブ装置の線形アクチュアータを作動させるステップと、プランジャーとバルブプラグとを含むニードルアセンブリを並進移動させるステップであって、前記ニードルアセンブリを前記線形アクチュアータで並進移動させるステップと、を含み得る。
【０１６７】
前記線形アクチュアータが前記ニードルアセンブリを半径方向に並進移動させ得る。
【０１６８】
少なくとも前記粘性クラッチ機構の動作中は、前記ニードルアセンブリを開位置に押圧すること。
【０１６９】
前記線形アクチュアータの作動によって発生した機械的な力が、前記回転軸を介して半径方向で前記バルブプラグに伝達され得る。
【０１７０】
前記線形アクチュアータの作動によって生じた機械的な力が、前記粘性クラッチ機構の軸方向に延在するシャフトを介して半径方向に伝達される得る。
【０１７１】
前記線形アクチュアータはソレノイドアクチュエータであり得る。
【０１７２】
前記ソレノイドアクチュエータの電磁コイルが発生した磁束は、前記回転軸から半径方向に離間した離散的円周方向位置において、実質的に前記線形アクチュアータの内部に包含され得る。
【０１７３】
利用可能なエネルギーを回収して電流を発生させるステップ。前記粘性クラッチ機構に隣接して配置されたエネルギーハーベスタが前記利用可能なエネルギーを回収するステップ。
【０１７４】
前記電力を、回転式電気インターフェースを介して前記バルブ装置に伝達するステップ。
【０１７５】
前記電流が前記バルブ装置の伝達される前に前記電力が蓄積されるステップ。
【０１７６】
前記利用可能なエネルギーを回収して電流を発生させるステップは、振動エネルギーを電気エネルギーに変換するステップを含み得る。
【０１７７】
前記電力を、回転式電気インターフェースを介して前記バルブ装置に伝達するステップは、前記電力を、導電性レールに物理的に接触する張設ループを介して伝達するステップを含み得る。
【０１７８】
発電しないときに、前記バルブ装置の開度を安定した位置で維持するステップを含み得る。
【０１７９】
まとめ
【０１８０】
「実質的に」、「本質的に」、「一般的に」、「おおよそ」など、本明細書で使用される任意の相対的な用語または程度の用語は本明細書で明示的に述べられる任意の適用可能な定義または限界に従って解釈されるべきであり、そのような定義または限界に従って解釈されるべきである。すべての場合において、本明細書で使用される任意の相対的な用語または程度の用語は関連する開示された実施形態、ならびにその全体を考慮して当業者によって理解されるような範囲または変形を広く包含すると解釈されるべきである。本開示は、通常の許容される製造ばらつき、偶発的な位置合わせの変動、熱的、回転的または振動的な動作条件、一時的な信号の変動などによって引き起こされる一時的な位置合わせまたは形状の変動を包含する。さらに、本明細書で使用される相対的な用語または程度の用語は、所与の開示および引用において適格な相対的な用語または程度の用語が利用されなかったかのように、変化することなく、指定された品質、特性、パラメータまたは値を明示的に含む範囲を包含すると解釈されるべきである。
【０１８１】
本発明は好ましい実施形態を参照して説明されているが、当業者であれば、様々な変更が本発明の着想および範囲から逸脱することなく形状および細部になされてもよいことは認識するであろう。例えば、一実施形態に関して説明した特徴、ステップ、または他の部品を、他の開示した実施形態と共に使用することができる。
【図１】
2021523325.tif 000003
【図２】
2021523325.tif 000004
【図３Ａ】
2021523325.tif 000005
【図３Ｂ】
2021523325.tif 000006
【図３Ｃ】
2021523325.tif 000007
【図３Ｄ】
2021523325.tif 000008
【図４】
2021523325.tif 000009
【図５】
2021523325.tif 000010
【図６】
2021523325.tif 000011
【図７Ａ】
2021523325.tif 000012
【図７Ｂ】
2021523325.tif 000013
【図８Ａ】
2021523325.tif 000014
【図８Ｂ】
2021523325.tif 000015
【図９】
2021523325.tif 000016
【図１０Ａ】
2021523325.tif 000017
【図１０Ｂ】
2021523325.tif 000018
【図１０Ｃ】
2021523325.tif 000019
【図１０Ｄ】
2021523325.tif 000020
【図１１Ａ】
2021523325.tif 000021
【図１１Ｂ】
2021523325.tif 000022
【国際調査報告】
2021523325.tif 000023
2021523325.tif 000024
2021523325.tif 000025
2021523325.tif 000026
2021523325.tif 000027