(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０において、
駆動ベルト１００に接続された入力部材であって、非磁性ハウジングカバーと、外側軸１０２と、外側のスチール製リング７０と、内側のスチール製リング７２と、非磁性ハウジングカバー１０１とを備える入力部材と、
前記入力部材に密に取り付けられた、コイル６２を有する支持ハウジング６４と、
前記コイルを通って流れる電流の量を制御し得るよう前記コイル６２に接続された電子式制御装置と、
前記入力部材に接続された被駆動リング８４と、
前記被駆動リング８４に接続された複数の被駆動リングの部分的に同心状のフープ９０と、
前記入力部材内に回転可能に取り付けられて、ファン１１０が取り付けられた出力軸１０８と、
該出力軸に接続された駆動リング７４と、
該駆動リング７４に接続された複数の駆動リングの部分的に同心状のフープ７６と、
エンジンの冷却液チャンバ１２１からのエンジン冷却液をエンジンに圧送するために使用される、前記被駆動リング８４に接続されたインペラアセンブリ１１２と、
前記駆動リング７４と前記被駆動リング８４との間に配置された作用チャンバ９１と、
前記作用チャンバ９１内のある量の電磁レオロジー流体とを備え、該駆動リング７４が回転しているとき、前記駆動リング７４が、前記作用チャンバ９１内の前記ある量の電磁レオロジー流体のせん断作用により駆動される、水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ。
【請求項２】
水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０において、
駆動ベルト１００に接続された入力部材と、
前記入力部材に密に取り付けられた、コイル６２を有する支持ハウジング６４と、
前記コイルを通って流れる電流の量を制御し得るよう前記コイル６２に接続された電子式制御装置と、
前記入力部材に接続された被駆動リング８４と、
複数の被駆動リングの部分的に同心状フープ９０の各々を溝９２内に押し込み且つ前記被駆動リング８４の上の空所９４内に保持された被駆動リングタブ９２ａにおいて前記複数の被駆動リングの部分的に同心状フープ９０の各々を曲げることにより、前記被駆動リング８４に接続された複数の被駆動リングの部分的に同心状フープ９０と、
前記入力部材内に回転可能に取り付けられて、ファン１１０が取り付けられた出力軸１０８と、
該出力軸に接続された駆動リング７４と、
複数の駆動リングの部分的に同心状のフープ７６の各々を溝７８内に押し込み且つ前記駆動リング７４の外側部８０の駆動リング空所内に保持された駆動リングタブ７６ａにおいて前記複数の駆動リングの部分的に同心状フープ７６の各々を曲げることにより、該駆動リング７４に接続された複数の駆動リングの部分的に同心状のフープ７６と、
エンジンの冷却液チャンバ１２１からのエンジン冷却液をエンジンに圧送するために使用される、前記被駆動リング８４に接続されたインペラアセンブリ１１２と、
前記駆動リング７４と前記被駆動リング８４との間に配置された作用チャンバ９１と、
前記作用チャンバ９１内のある量の電磁レオロジー流体とを備え、該駆動リング７４が回転しているとき、前記駆動リング７４が、前記作用チャンバ９１内の前記ある量の電磁レオロジー流体のせん断作用により駆動される、水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２の水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０において、
前記駆動リング７４と前記インペラアセンブリ１１２との間に画定され、前記作用チャンバ９１と流体的に連通した流体リザーバ８７と、
前記駆動リング７４に設けられたポンプ９８とを備え、前記駆動リング７４の回転により前記ある量の電磁レオロジー流体が前記ポンプによって前記流体リザーバ８７から前記作用チャンバ９１まで圧送されるようにする、水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ。
【請求項４】
請求項１または２の水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０において、前記駆動リング７４の回転動作量が、前記駆動ベルト１００の回転速度と、前記ある量の電磁レオロジー流体の組成と、前記作用チャンバ９１内でせん断される電磁レオロジー流体の前記部分の粘度との関数である、水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ。
【請求項５】
請求項４の水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプにおいて、前記電磁レオロジー流体の前記部分の粘度が、前記作用チャンバ９１内の磁界の量の関数である、水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ。
【請求項６】
請求項５の水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０において、前記作用チャンバ９１内の前記電磁レオロジー流体の前記部分の粘度が、前記電子式制御装置によって前記コイル６２に供給される電流の量の関数である、水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ。
【請求項７】
請求項１または２の水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０において、前記インペラアセンブリ１１２に接続された複数のインペラ１１４を更に備える、水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ。
【請求項８】
エンジンの冷却方法において、
駆動ベルト１００に接続された入力部材であって、非磁性ハウジングカバーと、外側軸１０２と、外側のスチール製リング７０と、内側のスチール製リング７２と、非磁性ハウジングカバー１０１とを備える入力部材と、
前記入力部材に密に取り付けられた、コイル６２を有する支持ハウジング６４と、
前記入力部材に接続された被駆動リング８４と、
前記被駆動リング８４に接続された複数の被駆動リングの部分的に同心状のフープ９０と、
前記入力部材内に回転可能に取り付けられて、ファン１１０が取り付けられた出力軸１０８と、
該出力軸に接続された駆動リング７４と、
該駆動リング７４に接続された複数の駆動リングの部分的に同心状のフープ７６と、
前記被駆動リング８４に接続されたインペラアセンブリ１１２と、
前記駆動リング７４と前記被駆動リング８４との間に配置された作用チャンバ９１と、
前記作用チャンバ９１内のある量の電磁レオロジー流体とを有する水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０をエンジンに作用可能に接続するステップと、
電子式制御装置を前記水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０の前記電気コイル６２に接続するステップと、
前記ファン１１０の回転速度を増し得るように前記電気コイル６２を作動させるステップとを備える、方法。
【請求項９】
エンジンの冷却方法において、
駆動ベルト１００に接続された入力部材と、
前記入力部材に密に取り付けられた、コイル６２を有する支持ハウジング６４と、
前記入力部材に接続された被駆動リング８４と、
複数の被駆動リングの部分的に同心状フープ９０の各々を溝９２内に押し込み且つ前記被駆動リング８４の上の空所９４内に保持された被駆動リングタブ９２ａにおいて前記複数の被駆動リングの部分的に同心状フープ９０の各々を曲げることにより、前記被駆動リング８４に接続された複数の被駆動リングの部分的に同心状のフープ９０と、
前記入力部材内に回転可能に取り付けられて、ファン１１０が取り付けられた出力軸１０８と、
該出力軸に接続された駆動リング７４と、
複数の駆動リングの部分的に同心状のフープ７６の各々を溝７８内に押し込み且つ前記駆動リング７４の外側部８０の駆動リング空所内に保持された駆動リングタブ７６ａにおいて前記複数の駆動リングの部分的に同心状フープ７６の各々を曲げることにより、該駆動リング７４に接続された複数の駆動リングの部分的に同心状のフープ７６と、
前記被駆動リング８４に接続されたインペラアセンブリ１１２と、
前記駆動リング７４と前記被駆動リング８４との間に配置された作用チャンバ９１と、
前記作用チャンバ９１内のある量の電磁レオロジー流体とを有する水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０をエンジンに作用可能に接続するステップと、
電子式制御装置を前記水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０の前記電気コイル６２に接続するステップと、
前記ファン１１０の回転速度を増し得るように前記電気コイル６２を作動させるステップとを備える、方法。
【請求項１０】
請求項８または９の方法において、水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０をエンジンに作用可能に接続するステップが、前記駆動ベルト１００を介してエンジンを前記水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０の前記入力部材に接続するステップを備え、前記駆動ベルト１００はエンジン速度に応答して回転し、これにより前記入力部材を回転させることができる、方法。
【請求項１１】
請求項８または９の方法において、前記ファン１１０の回転速度を増し得るように前記電気コイル６２を作動させるステップが、
現在のエンジンの作動速度及び現在のエンジンブロックの温度を決定するステップと、
前記現在の作動速度及び現在のエンジンブロックの温度を前記電子式制御装置に伝達するステップと、
前記ファン１１０及び前記インペラアセンブリ１１２の所望の回転速度を実現し得るように前記現在のエンジンの作動速度及び前記現在のエンジンブロックの温度の関数として前記電気コイル６２に導入すべき電流量を決定するステップと、
前記所望の回転速度を実現し得るように前記電流量が前記電子式制御装置から前記電気コイル６２に送られるようにするステップとを備える、方法。
【請求項１２】
請求項１１の方法において、前記電気コイル６２に導入される電流量を決定するステップが、前記ファン１１０及び前記インペラアセンブリ１１２の所望の回転速度を実現し得るように前記現在のエンジンの作動速度、前記現在のエンジンブロックの温度、前記作用チャンバ９１の寸法、前記作用チャンバ９１を通る前記電磁レオロジー流体の流量及び前記電磁レオロジー流体の組成の関数として、前記電気コイル６２に導入すべき電流量を決定するステップを備える、方法。
【請求項１３】
請求項１１の方法において、前記電気コイル６２を通して前記電流量を導入するステップが、前記水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０の作用チャンバ９１内で磁界を発生させ得るように前記電流量を前記電気コイル６２を通して送るステップを備え、前記磁界が、前記作用チャンバ９１を通って流れる前記量のレオロジー流体を自由に流動する液体から半固体状態の電磁レオロジー流体に変化させ、前記半固体の状態の電磁レオロジー流体が前記自由に流動する液体よりも高粘度を有し、これにより、該高粘度が前記作用チャンバ９１内で被駆動リング８４と密に取り付けられた駆動リング７４を回転させる追加的なトルクを発生させ、これにより、前記駆動リング７４に接続された前記ファン１１０及び前記インペラアセンブリ１１２の回転速度を増すようにした、方法。
【請求項１４】
エンジンの温度を制御する方法において、
駆動ベルト１００に接続された入力部材であって、非磁性ハウジングカバーと、外側軸１０２と、外側のスチール製リング７０と、内側のスチール製リング７２と、非磁性ハウジングカバー１０１とを備える入力部材と、
前記入力部材に密に取り付けられた、コイル６２を有する支持ハウジング６４と、
前記入力部材に接続された被駆動リング８４と、
前記被駆動リング８４に接続された複数の被駆動リングの部分的に同心状のフープ９０と、
前記入力部材内に回転可能に取り付けられて、ファン１１０が取り付けられた出力軸１０８と、
該出力軸に接続された駆動リング７４と、
該駆動リング７４に接続された複数の駆動リングの部分的に同心状のフープ７６と、
前記被駆動リング８４に接続されたインペラアセンブリ１１２と、
前記駆動リング７４と前記被駆動リング８４との間に配置された作用チャンバ９１と、
前記作用チャンバ９１内のある量の電磁レオロジー流体とを有する水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０をエンジンに作用可能に接続するステップと、
前記水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０の前記作用チャンバ９１を通って流れる電磁レオロジー流体の粘度を増し、これにより、前記水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０の前記駆動リング７４を駆動するトルクを増し、前記駆動リング７４が前記ファン１１０に接続され、これにより前記ファン１１０の回転速度を増すステップとを備える、方法。
【請求項１５】
エンジンの温度を制御する方法において、
駆動ベルト１００に接続された入力部材と、
前記入力部材に密に取り付けられた、コイル６２を有する支持ハウジング６４と、
前記入力部材に接続された被駆動リング８４と、
複数の被駆動リングの部分的に同心状フープ９０の各々を溝９２内に押し込み且つ前記被駆動リング８４の上の空所９４内に保持された被駆動リングタブ９２ａにおいて前記複数の被駆動リングの部分的に同心状フープ９０の各々を曲げることにより、前記被駆動リング８４に接続された複数の被駆動リングの部分的に同心状のフープ９０と、
前記入力部材内に回転可能に取り付けられて、ファン１１０が取り付けられた出力軸１０８と、
該出力軸に接続された駆動リング７４と、
複数の駆動リングの部分的に同心状のフープ７６の各々を溝７８内に押し込み且つ前記駆動リング７４の外側部８０の駆動リング空所内に保持された駆動リングタブ７６ａにおいて前記複数の駆動リングの部分的に同心状フープ７６の各々を曲げることにより、該駆動リング７４に接続された複数の駆動リングの部分的に同心状のフープ７６と、
前記被駆動リング８４に接続されたインペラアセンブリ１１２と、
前記駆動リング７４と前記被駆動リング８４との間に配置された作用チャンバ９１と、
前記作用チャンバ９１内のある量の電磁レオロジー流体とを有する水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０をエンジンに作用可能に接続するステップと、
前記水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０の前記作用チャンバ９１を通って流れる電磁レオロジー流体の粘度を増し、これにより、前記水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０の前記駆動リング７４を駆動するトルクを増し、前記駆動リング７４が前記ファン１１０に接続され、これにより前記ファン１１０の回転速度を増すステップとを備える、方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５の方法において、前記作用チャンバ９１内に保持された前記電磁レオロジー流体の粘度を増すステップが、前記作用チャンバ９１を通って流れる前記電磁レオロジー流体を自由に流動する液体から半固体状態に変化させることにより、前記電磁レオロジー流体の粘度を増すステップを備える、方法。
【請求項１７】
請求項１６の方法において、前記作用チャンバ９１を通って流れる前記電磁レオロジー流体を自由に流動する液体から半固体状態に変化させることにより、前記電磁レオロジー流体の粘度を増すステップが、前記作用チャンバ９１を通して第一の強度を有する磁界を導入するステップを備える、方法。
【請求項１８】
請求項１７の方法において、前記作用チャンバ９１を通して第一の強度を有する磁界を導入するステップが、前記作用チャンバ９１を通して第一の強度を有する磁界を導入するステップを備え、該第一の強度が、エンジン速度、エンジンブロックの温度及び前記電磁レオロジー流体の組成の関数である、方法。
【請求項１９】
請求項１７の方法において、前記作用チャンバ９１を通して第一の強度を有する磁界を導入するステップが、前記水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０内で接続された前記電気コイル６２を通して第一の電流量の流れを送るステップを備え、前記第一の電流量が、前記作用チャンバ９１を通して第一の強度を有する磁界を発生させる、方法。
【請求項２０】
請求項１９の方法において、前記電気コイル６２を通して第一の電流量の流れを送るステップが、前記水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０内で接続された前記電気コイル６２を通して第一の電流量の流れを送るステップを備え、前記第一の電流量が前記作用チャンバ９１を通る第一の強度を有する磁界を発生させ、前記第一の電流量が、エンジン速度、エンジンブロックの温度及び前記電磁レオロジー流体の組成の関数である、方法。
【請求項２１】
請求項１９の方法において、前記電気コイル６２を通して第一の電流量の流れを送るステップが、
エンジンブロックの温度をいろいろなエンジン速度にて所定の許容可能な範囲内に保ち得るようにある量の電流の流れを前記電気コイル６２に送ることのできる電子式制御装置を前記電気コイル６２に接続するステップと、
前記水冷型の電磁レオロジー流体制御式組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ６０内に接続された前記電気コイル６２を通して前記電子式制御装置から第一の電流量の流れを送るステップとを備え、前記第一の電流量が、前記作用チャンバ９１を通して第一の強度を有する磁界を発生させ、前記第一の電流量が、現在のエンジン速度、現在のエンジンブロックの温度及び前記電磁レオロジー流体の組成の関数である、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体として、冷却装置、より具体的には、水冷型の電磁レオロジー流体制御式の組み合わせ型ファン駆動装置及び水ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転中、エンジンを冷却するため今日、車にて冷却装置が使用されている。ファン駆動装置は、典型的に、エンジン冷却液がラジエータを通って流れるとき、そのエンジン冷却液を冷却するため一定の比率にてエンジンのクランク軸によって駆動される。このため、排出量を少なくすべく今日の車にて一般的な傾向であるように、エンジン速度が遅くなると、これに相応してファンの駆動速度が遅くなる。同様に、エンジン速度が増すと、これに相応してファンの駆動速度が速くなる。このファンの駆動速度の増加によりエンジンブロックの温度は最適レベル以下に降下して、その結果、排出量及び燃料の経済性に影響を与える最適な状態以下となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
こうした問題点に対処するための１つの方法は、ラジエータの冷却ファンを駆動するための粘性流体継手を追加することである。典型的な粘性流体継手において、入力軸が出力継手部材内に受け入れられた入力継手部材（クラッチ）を駆動し、粘性流体の存在下、粘性せん断抵抗力によってトルクが入力側から出力側に伝動される。継手は、通常、何らかの型式の弁装置を備えており、その弁装置により粘性せん断チャンバ内の粘性流体の量を制御し、これにより、出力トルク及び速度と入力トルク及び速度との比率を制御する。典型的に、この弁装置は、リザーバと粘性せん断チャンバ（作用チャンバ）との間に配置された充填ポートを覆い又は露出させるように可動の弁部材を備えている。
【０００４】
当該技術分野の当業者に周知であるように、粘性せん断抵抗力によって入力継手部材から出力継手部材までトルクを伝達する結果、相当な量の熱が発生する。その熱の少なくとも主要な部分は、飛散させなければならず、さもなければ、粘性流体の温度はファンの駆動装置が作動するに伴い上昇を続け、流体は最終的に、化学的に分解し、粘性を失い始め、その結果、ファン駆動装置を駆動するのに利用できるトルクが減少する。
【０００５】
これに対処するため、熱の飛散能力が向上した粘性継手が開発されている。例えば、米国特許第６，０２１，７４７号には、水冷型とすることができ、又はエンジン冷却液の流れにより冷却することのできる粘性継手が開示されている（「水」及び「冷却液」という語は互換可能に使用される）。このことは、継手内での熱の蓄積を最小にし、これにより、継手内での粘性流体の化学的分解を防止する。
【０００６】
ファン駆動装置用として現在、利用可能な粘性継手に伴う１つの問題点は、設計の複雑さである。入力継手部材を出力継手部材に接続し又は出力継手部材から切り離すため流体リザーバチャンバから作用チャンバまで粘性流体を動かさなければならない。このためには、粘性流体を作用チャンバ内に及び作用チャンバ外に動かすため、可動の弁部材、弁ワイパーアーム、及び逃がしチャンバの使用を組み合わせることを必要とするが、このことは、粘性継手の複雑さ及びコストを増すことになる。
【０００７】
より重要なことは、現在、利用可能な粘性継手は、エンジンブロックを瞬間的に冷却し得るように制御することができず、又は、エンジンブロックに利用可能な冷却量を増し又は減少させる時間を必要とすることである。この時間の遅れは、いろいろなエンジン速度及びエンジン温度にて燃料の経済性及び排出量に悪影響を与える可能性がある。
【０００８】
ファン駆動装置に加えて、冷却装置は、一般に、冷却したエンジン冷却液を閉システム内でラジエータからエンジンブロックまで圧送する水ポンプを備えている。これらの水ポンプは、電動水ポンプ、又は上述したようなファン駆動装置にて見られるものと同様の駆動機構によって制御される水ポンプの何れかである。同様に、これらの被駆動水ポンプは、瞬間的に制御するとき、ファン駆動装置と同一種類の問題点がある。更に、これらの水ポンプは、冷却装置を更に複雑にし、このことは、コストを著しく増し且ついろいろな関係する構成要素を収容するのに必要なスペースを増すことになる。
【０００９】
このため、ファン駆動装置及び水ポンプを組み合わせて１つの要素にすることにより冷却装置の複雑さを制限することが極めて望ましい。また、冷却装置の冷却能力を瞬間的に制御し得るように、ファン速度及び組み合わせた要素の圧送能力を電子的に制御することも望ましい。
【００１０】
本発明の目的は、電磁レオロジー流体を利用し、ファンの回転と水ポンプとの回転を適切に制御できるようにしたファン駆動装置及び水ポンプを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記及びその他の目的は、既知の冷却装置に優る改良である本発明によって実現される。
【００１２】
本発明は、水冷型の電磁レオロジー流体で制御される組み合わせファン駆動装置及び水ポンプを開示するものである。通常薄い電磁レオロジー流体は、磁界が印加されたとき、一対の円筒状ドラムの間にて高濃度となる。この高濃度化は、電磁レオロジー流体がドラムの間にてせん断することを許容し、被駆動リングから駆動リングにトルクを伝動することになる。駆動リングは、エンジンに対しエンジン冷却液の流れを提供し得るように回転するインペラアセンブリに接続される。更に、駆動リングは、密に取り付けられたラジエータに対し冷風の流れを提供し得るように回転するファンに接続された出力軸に接続される。水冷型の電磁レオロジー流体制御式の組み合わせファン駆動装置及び水ポンプ内に取り付けられた静止コイルに通電して、所望の磁界を発生させる。この通電量は、いろいろなエンジン温度及び速度にて燃料の経済性を最大にし且つ排出量を最小にし得るようにエンジン速度及びエンジンブロックの温度の関数として制御される。
【００１３】
本発明のその他の特徴、利点及び有利な点は、添付図面及び特許請求の範囲の記載に従って検討したとき、本発明の以下の説明から明らかになるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
先ず、図１を参照すると、以下に、アセンブリ６０と称する水冷型の電磁レオロジー流体制御式の組み合わせファン駆動装置及び水ポンプが図示されている。クランク軸プーリー（図示せず）を介してエンジンクランク軸（図示せず）に接続された駆動ベルト１００はアセンブリ６０の非磁性ハウジングカバー１０１に接続されている。図１及び図２に図示するように、カバー１０１は、下部のすなわち内側（半径方向）のスチール製リング７２に接続された筒状の外側軸１０２に接続されている。下部のスチール製リング７２は、スチール製の支持ハウジング６４に密に取り付けられ且つベアリング１０５、１０６により出力軸１０８に回転可能に取り付けられている。
【００１５】
上部すなわち外側（半径方向）のスチール製リング７０から下部すなわち内側のスチール製リング７２まで磁束を運ぶためにスチール製の支持ハウジング６４が使用される。図１及び図４に図示するように、駆動リング７４は、その外側部８０にて溝７８内に押し込まれた４つの同心状の部分的な駆動フープ７６を有している。駆動フープ７６は環状の形状を有していて、その一方の側部から伸びる複数のタブ（この実施例では６個のタブ）７６ａを有している。これらのフープ７６は、保持し得るように外側部８０の空所８１内でタブ７６ａが折り曲げられている。駆動リング７４はラジエータ（図示せず）内でエンジン冷却液を冷却し得るようファン１１０に接続された出力軸１０８に接続されている。図３を参照すると、複数のインペラ１１４を有するインペラアセンブリ１１２が上部のスチール製リング７０に固着され且つシール１１６により密封されている。インペラアセンブリ１１２、シール１１６及び駆動リング７４の間にリザーバ８７が画定されている。シール１１６はまた、エンジン冷却液チャンバ１２１内に保持されたエンジン冷却液がリザーバ８７に入らないことも保証する。
【００１６】
被駆動の非磁性リング８４は、リング８４を所定の位置に保持し得るようにスチールをロール巻きして、上部のすなわち外側のスチール製リング７０及び下部のすなわち内側のスチール製リング７２間に押し込まれる。全体として、被駆動の非磁性リング８４、外側軸１０２、上部のスチール製リング７０、下部のスチール製リング７２、インペラアセンブリ１１２及び非磁性ハウジングカバー１０１は入力部材と称することができる。図１及び図５に図示するように、被駆動の非磁性リング８４は、保持し得るようにタブ９２ａにおいて空所９４内に折り曲げられている、切欠き溝９２内に押し込まれた３つの同心状の部分的な被駆動フープ９０又は被駆動同心状フープを収容する。駆動フープ９０は環状の形状を有していて、その一方の側部から伸びる複数のタブ（この実施例では６個のタブ）９２ａを有している。作用チャンバ９１とエンジン冷却液チャンバ１２１との間にて流体が漏れるのを防止し得るようにエポキシシーラー（図示せず）を被駆動の非磁性リング８４の上に施すことが好ましい。
【００１７】
被駆動リング８４に作用する回転力によって電磁レオロジー（「ＭＲ」）流体は駆動リング７４に配置されたポンプ９８を通して集め領域９１ａからリザーバ８７内に圧送され且つ駆動リング７４と被駆動リング８４との間の作用チャンバ９１内に圧送される。その後、ＭＲ流体は、閉ループ内で遠心力によって集め領域９１ａに戻る。
【００１８】
ＭＲ流体は、粒子鎖を形成し得るようにＭＲ流体内に含まれた磁気的に極性が決められた粒子を整合させることにより、磁界が印加されるとき、自由流動液体から半固体状態に変化する制御可能な流体媒質である。このことは、ＭＲ流体の粘度を効果的に増大させることになる。磁界が除去されると、ＭＲ流体はその当初の液体状態に戻る。好ましくは、ＭＲ流体が安定状態の半固体相から安定状態の流体（液体）相に変化するための応答時間はミリ秒範囲である。
【００１９】
スチール製の支持ハウジング６４の開口部を通って半径方向に伸びる一対の電気導線（図示せず）を有する電磁コイル６２が電磁レオロジーアセンブリ６０のハウジング６４内に配置されている。好ましくは、スチール製の支持ハウジング６４は、ボルト１５２を使用してエンジンブロック１５０に取り付けられるが、その他の型式の取り付け方法とすることも考えられる。外側軸１０２はベアリング６７によってスチール製の支持ハウジング６４に支持されている。電磁コイル６２が存在することは制御装置の重要な特徴であり、制御装置が本発明の全体にとって重要であるが、電磁コイル６２の詳細は必須ではなく、本明細書を読み且つ理解することに基づいて適当なコイルアセンブリを選ぶことも当該技術分野の当業者の能力の範囲内に属すると考えられることは当該技術分野の当業者に理解されよう。
【００２０】
電流が磁界を発生させ得るようにコイル６２を通って流れない不作動状態において、濃度が薄いＭＲ流体は作用チャンバ９１内で極めて遅いせん断速度にてせん断される。このせん断作用は、入力部材及び被駆動リング８４を回転させる、エンジンの速度に応答する駆動ベルト１００の回転により発生され、これにより駆動リング７４及び接続したファン１１０を駆動するトルクを発生させる。スチール製の支持ハウジング６４、コイル６２及びエンジンブロック１５０は、駆動ベルト１００の回転に拘らず静止したままである。ＭＲ流体の濃度は薄いから、トルクは殆ど発生されない。その結果、ファン１１０は、ＭＲ流体の粘度及び入力供給源の回転速度の関数として極めて遅く回転する。このため、ラジエータ内に保持されたエンジン冷却液に対する冷却効果は極めて僅かしか提供されない。
【００２１】
電子式制御装置（図示せず）からの電流によってコイル６２を作動させると、磁界が発生され、磁束は上部のスチール製リング７０、下部のスチール製リング７２及び作用チャンバ９１の上方の同心状フープ７６、９０を通って流れ回路を完結させる。これにより作用チャンバ９１を通って流れるＭＲ流体は作用チャンバ９１内で並び且つ上述したように粘度を増大させ、これにより駆動リング７４と被駆動リング８４との間で作用チャンバ９１内に余剰なせん断力を発生させ、このせん断力によって駆動リング７４はこの余分なせん断力に応答して回転速度を増す。これにより、出力軸１０８により駆動リング７４に接続されたファン１１０はより急速に回転する。このことはラジエータを通って流れるエンジン冷却液を冷却する余剰な空気流を提供することになる。電子式制御装置は、作動状態におけるＭＲ流体の特徴を考慮しつつ、エンジン速度及びエンジンブロックの温度の関数として電流をコイル６２に供給する。
【００２２】
作用チャンバ９１内のＭＲ流体のせん断作用がアセンブリ６０内に熱を発生させる。しかし、エンジン冷却液チャンバ１２１内に保持されたエンジン冷却液を使用してこの余剰な熱を飛散させ作用チャンバ９１内の温度をＭＲ流体が劣化するときの温度よりも低い望ましい温度に保つ。このことはアセンブリ６０の寿命を引き延ばすのに役立つ。
【００２３】
本発明のアセンブリ６０は、従来技術に優る多数の有利な点を提供する。第一に、水ポンプ及びファン駆動装置を単一の簡略化したアセンブリ６０に組み合わせることにより、コスト、スペース及び重量の点で節約が実現される。第二に、アセンブリ６０はその水冷以外の代替例よりも低温の作動温度にて作動する。第三に、本発明は冷却装置の冷却能力をより正確に制御することを可能にし、それは、ＭＲ流体はコイル６２を作動させ又は不作動にさせることにより数ミリ秒内で自由に流動する液体から半固体状態まで切り換えられるからである。このことはエンジンブロックの温度を理想的な温度範囲内に保ち、これにより実質的に任意のエンジン速度にて燃料経済性を向上させ且つ排出量を減少させることになる。第四に、アセンブリ６０をエンジン冷却液チャンバ１２１と接続することにより、ＭＲ流体のせん断作用に起因して発生された熱は飛散され、これによりアセンブリ６０の寿命を引き延ばすことができる。
【００２４】
本発明を実施する最良の形態について詳細に説明したが、本発明の関係する技術分野の当業者は特許請求の範囲に記載された本発明を実施するためのいろいろな代替的な設計及び実施の形態が認識されよう。特許請求の範囲及びその意義の範囲内に含まれるこれら実施の形態及び変更例の全ては本発明の範囲に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの好ましい実施の形態による水冷型の電磁レオロジー流体制御式の組み合わせファン駆動装置及び水ポンプの斜視図である。
【図２】図１の線２−２に沿った図１の断面図である。
【図３】図１の直角側面図である。
【図４】図１の線４−４に沿った図１の断面図である。
【図５】図１の線５−５に沿った図１の断面図である。
【符号の説明】
６０  水冷型の電磁レオロジー流体制御式の組み合わせファン駆動装置／アセンブリ
６２  電磁コイル                  ６４  スチール製の支持ハウジング
６７  ベアリング                  ７０  上部のスチール製リング
７２  下部のスチール製リング      ７４  駆動リング
７６  駆動ループ                  ７６ａ  タブ
７８  溝                          ８０  駆動リングの外側部
８１  空所                        ８４  被駆動の非磁性リング
８７  リザーバ                    ９０  同心状被駆動ループ
９１  作用チャンバ                ９１ａ  集め領域
９２  切欠き溝                    ９２ａ  タブ
９４  空所                        １００  駆動ベルト
１０１  非磁性ハウジングカバー    １０２  外側軸
１０５、１０６  ベアリング        １０８  出力軸
１１０  ファン                    １１２  インペラアセンブリ
１１４  インペラ                  １１６  シール
１２１  エンジン冷却チャンバ      １５０  エンジンブロック
１５２  ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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