JP2019522155A - 粘性クラッチ及びそれに適した電磁コイル - Google Patents

Abstract

粘性クラッチ（２０）は、入力部材（２６）と、出力部材（２４）と、入力部材と出力部材との間に形成された作動チャンバ（３０）と、せん断流体の供給を保持するリザーバ（２８）と、リザーバと作動チャンバとを流体接続する流体回路に沿ってリザーバと作動チャンバとの間のせん断流体の流れを制御するバルブ（３２）と、ベアリング（４８）と、ベアリングによって支持された電磁コイル（３４）とを含む。電磁コイルは、コイルハウジング（３４−１）と、コイルハウジングの内部容積部（３４−３）内に複数の巻線を形成する巻線（３４−２）とを含み、コイルハウジングは、最初のステップ（３４−４）内でベアリングを少なくとも部分的に収容するためのステップ状構成を有する。電磁コイルの選択的励磁は、バルブを作動させる。【選択図】図６

Description

本発明は、一般にクラッチに関し、より詳細には、粘性クラッチ及び粘性クラッチと共に使用することに適した電磁コイルに関する。

クラッチ（ドライブ又はカップリングとも呼ばれる）は、入力と出力との間のトルク伝達を選択的に制御するために様々な状況で使用される。例えば、ファンクラッチは、自動車又は工業用途の冷却ファンのようなファンの回転の制御に使用される。冷却ファンの制御動作は、クラッチが係合されたときの冷却流に関連する全ての利点を提供するが、ファンが必要とされないときに停止することも可能にし、それによって寄生損失を低減し、燃料効率を向上させる。冷却ファンを停止させると、その電力を他の用途に転用することも可能になる。

小型掘削機、発電機、ライトタワー、及び材料取扱い機器などの小型産業機器のような軽量装置の用途では、ファンクラッチ使用のための利用可能な空間は厳しく制限される。これらの用途の多くは、いかなるファンクラッチも含まず、現在、エンジン上のプーリによって直接駆動されるファンを使用している。これらのタイプの「常時オン」である冷却ファン構成はコンパクトであるが、燃料効率及び寄生損失に関しては最適とは言い難い。ファン駆動装置を導入する空間について設計時に考慮されることはなかった。

更に、これらの用途の多くは、主に同じベルト駆動システムを使用して水流及びファンの両方に動力を供給することができるように、ウォーターポンプに取り付けられたファンを利用し、コスト及び複雑さを節約する。しかし、多くのウォーターポンプは、ファンの質量のみを支持するように設計されていた。ファンクラッチの導入により重量が増加するので、ウォーターポンプのベアリングを大きくする必要が生じ、ウォーターポンプのサイズ及びコストを増加させる。更に、ファン（及びファンクラッチ）がウォーターポンプベアリングシステムの前に吊り下げられているので、その長さは、オーバーハングの大きさの点で、ベアリングシステムによって支持する必要がある荷重と、同様に大きな要因である。

いくつかの比較的小さなバイメタル制御の粘性ファンクラッチが利用可能であるが、多くの産業用途では、吸引ファンではなくブロワファンが利用されている。これは、比較的冷たい空気がエンジン室に吸引されるのではなく、比較的高温の空気がエンジン室から吹き出されることを意味する。バイメタル制御粘性クラッチは、エンジン室の空気からの熱がクラッチを常時又はほぼ常時係合状態に保つ傾向があるので、このようなブロワ用途には適していない。

従って、軽負荷用途に適したコンパクトなサイズを有する制御可能なファン駆動装置を提供することが望ましい。更なる代替として、小型の粘性クラッチに適合するのに適した電磁コイルアセンブリを提供することが望ましい。

一態様では、粘性クラッチは、入力部材と、出力部材と、入力部材と出力部材との間に画定された作動チャンバと、せん断流体の供給を保持するリザーバと、リザーバと作動チャンバとを流体接続する流体回路に沿ってリザーバと作動チャンバとの間のせん断流体の流れを制御するように構成されたバルブと、ベアリングと、ベアリングによって支持された電磁コイルとを含む。電磁コイルは、コイルハウジングと、コイルハウジングの内部容積部内に複数の巻回を形成する巻線とを含み、コイルハウジングは、最初のステップ内でベアリングを少なくとも部分的に収容するための階段状の構成を有する。電磁コイルの選択的励磁は、バルブを作動させる。

別の態様の方法では、コイルを提供するために電磁コイルハウジングの内部容積部内に巻線を巻回する段部と、その部分でベアリングを電磁コイルハウジングと係合させる段部とを含む。巻線は、径方向外側の容積部と隣接する径方向内側の容積部とに渡って延在するように、内部容積部内で複数回巻回される。径方向外側の容積部は、電磁コイルハウジングの壁によって形成される段部の径方向外側に位置する。

別の態様のクラッチと共に使用するための電磁コイルアセンブリは、内側レース及び外側レースと、内側レースと外側レースとの間に配置された複数の転動体と、巻線と、ベアリングの外側レース上に支持された壁によって画定されたコイルハウジングとを有するベアリングを含む。コイルハウジングは、更に、巻線の複数の巻回が配置される内部容積部を画定し、巻線の巻回は、壁を横断してベアリングの反対側に配置される。内部容積部は、第１の軸方向の深さを有する第１の部分と、第２の軸方向の深さを有する第２の部分とを含む。第１の軸方向の深さは、第２の軸方向の深さよりも大きい。第１の部分は、ベアリングの外側レースの径方向外側に位置し、第２の部分は、ベアリングの外側レースの径方向内側に延びる。

別の態様の粘性クラッチは、シャフトと、シャフトと共に常時回転するようにシャフトに回転可能に取り付けられたロータディスクと、基体及びカバーを有するハウジングと、ロータディスクとハウジングとの間に画定された作動チャンバと、せん断流体の供給を維持するためのリザーバと、流体回路によって作動チャンバに流体接続され、ロータディスクによって担持されるリザーバと、流体回路に沿ってリザーバと作動チャンバとの間のせん断流体の流れを制御するように構成されたバルブと、バルブの作動を制御するために選択的に励磁され得る電磁コイルと、ハウジングを通過する磁束ガイドと、を含む。ロータディスクは、磁束伝導性材料で作られた伝導性部分と、異なる材料で作られた別の部分とを含む。伝導性部分は、シャフトと接触するロータディスクのハブを形成する。基体は、軸方向に延びる円環を有するハブを含み、バルブの電機子は、軸方向に延びる円環の径方向外側に配置される。電磁コイルは、リザーバからロータディスクの反対側に配置される。磁束回路は、電磁コイルから磁束ガイドへ、次いでバルブの電機子へ、次いでロータディスクの伝導性部分へ、次いでシャフトへ、次いで電磁コイルへ戻るように延伸する。ロータディスクとハウジングとの間のトルク結合は、作動チャンバ内に存在するせん断流体の体積の関数として選択的に提供される。

別の態様の粘性クラッチを動作させる方法は、電磁コイルを励磁して磁束を発生させるステップと、電磁コイルからの磁束を、第１の空隙を横断して粘性クラッチのハウジング内の磁束ガイドに通過させるステップと、第１の磁束ガイドからの磁束を、第２の空隙を横断してバルブの電機子に通過させるステップと、バルブの電機子からの磁束を、第３の空隙を横断してロータの伝導性ハブ部分に通過させるステップと、粘性クラッチ内のせん断流体の流れを、電機子の動きの関数として、バルブを作動させて制御するステップと、磁束をロータの伝導性ハブ部分からの磁束を、活軸に通過させるステップと、活軸からの磁束を、第４の空隙を横断して電磁コイルに通過させるステップとを含む。

別の態様の粘性クラッチは、シャフトと、シャフトと共に常時回転するようにシャフトに回転可能に取り付けられたロータディスクと、ハウジングと、ロータディスクとハウジングとの間に画定された作動チャンバと、せん断流体の供給を保持し、流体回路によって作動チャンバに流体接続されるリザーバと、流体回路に沿ってリザーバと作動チャンバとの間のせん断流体の流れを制御するように構成されたバルブと、電磁コイルと、ハウジングを通過する第１の磁束ガイドと、ハウジングを通過し、第１の磁束ガイドの外側に配置される第２の磁束ガイドとを含む。ロータディスクは、磁束伝導性材料で作られた伝導性部分と、異なる材料で作られた別の部分とを含む。バルブは電機子を含む。電磁コイルは、リザーバからロータディスクの反対側に配置される。リザーバは、ロータディスクによって担持される。磁束回路は、電磁コイルから第１の磁束ガイドへ、次いでロータディスクの伝導性部分へ、次いでバルブの電機子へ、次いで第２の磁束ガイドへ、次いで電磁コイルへ戻るように延びる。ロータディスクとハウジングとの間のトルク結合は、作動チャンバ内に存在するせん断流体の体積の関数として選択的に提供される。コイルの選択的励磁は、バルブの作動を制御する。

更に別の態様の粘性クラッチを動作させる方法は、電磁コイルを励磁して磁束を生成するステップと、電磁コイルからの磁束を、第１の空隙を横断して粘性クラッチのハウジング内の第１の磁束ガイドに通過させるステップと、第１の磁束ガイドからの磁束を、第２の空隙を横断してロータの伝導性部分に通過させるステップと、ロータの伝導性部分からの磁束を、第３の空隙を横断してバルブの電機子に通過させるステップと、バルブを作動させて、電機子の移動の関数として粘性クラッチュア内のせん断流体の流れを制御するステップと、電機子からの磁束を、第４の空隙を横断してハウジング内の第２の磁束ガイドに通過させるステップと、第２の磁束ガイドからの磁束を、第５の空隙を横断して電磁コイルに通過させるステップとを含む。

本概要は、限定するものではなく、一例として提供されるだけである。本発明の他の態様は、本文全体、特許請求の範囲、及び添付の図面を含む本開示全体を考慮して理解されるであろう。

本発明による粘性クラッチの実施形態の斜視図である。 図１の線分２−２に沿ったクラッチの断面図である。 クラッチの一部の断面図である。 クラッチの電磁コイルアセンブリの一部であり、中心軸の上方のみを示す断面図である。 クラッチのロータ、リザーバ、及びバルブアセンブリを単独で示す断面斜視図である。 本発明による粘性クラッチの別の実施形態の断面図である。 図６のクラッチの一部を示す断面図である。

上記で特定した図面は本発明の実施形態を示しているが、上述したように、他の実施形態も考えられる。全ての場合において、本開示は、限定ではなく代表として本発明を提示する。当業者は、本発明の原理の範囲及び着想に含まれる多数の他の修正及び実施形態を考案することができ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、本発明の用途及び実施形態は、図面に具体的に示されていない特徴、ステップ、及び／又は構成要素を含むことができる。

一般に、本発明は、ファンクラッチとして使用することに適する、クラッチのエンジン側に電磁コイルを備えた電子制御粘性クラッチを提供する。当該クラッチは、関連するベアリングシステム、例えば、クラッチにトルク出力を提供するウォーターポンプ用のベアリングシステムが支持するオーバーハングの荷重を低減するために、極めて狭い、すなわち、軸方向長さが短いものである。相対的に短い軸方向長さを有するクラッチは、相対的に小さい質量を有するコンパクトなクラッチ設計を推進することができ、オーバーハング荷重を容易に低減することができることが見出された。

添付の図面を含む本開示の全体を見ると、本発明は多くの特徴及び利点を有することが認識されるが、このクラッチの多くの特徴は軸方向長さを最小化するのに寄与しており、これらの特徴には、階段状電磁コイル、入力ロータディスクを貫通して電磁コイルとロータディスクとの間に配置されたバルブ、電機子を作動させる磁束回路、及びクラッチのハウジング全体を貫通するシャフトが含まれる。

図１は粘性クラッチ２０の一実施形態の斜視図であり、図２は図１の線分２−２に沿った粘性クラッチ２０の断面図である。図１及び図２に示すように、粘性クラッチ２０は、シャフト２２と、ハウジング２４と、ロータ２６と、リザーバ２８と、作動チャンバ３０と、バルブ３２と、電磁コイル３４とを備えている。粘性クラッチ２０の回転軸を規定する軸Ａが図示されている。

図示の実施形態は、単に一例として開示されているに過ぎず、これに限定するものではなく、多数の代替の実施形態が可能であり、そのいくつかの特徴が以下の本文で説明される。

シャフト２２は、粘性クラッチ２０の中心に位置し、ハウジング２４を含む粘性クラッチ２０の軸方向全長にわたって延伸している。シャフト２２は、粘性クラッチ２０全体の一次構造支持体として機能することができ、すなわち、粘性クラッチ２０の質量は、主としてシャフト２２によって支持され得る。図示の実施形態では、粘性クラッチ２０の質量は、本質的にシャフト２２によって担持される。

図１の実施形態に示すように、シャフト２２は、第１端部又は駆動端２２Ｄ（後端とも呼ばれる）において第１の係合機構２２−１と、反対の第２端部又は前端（又は駆動される）端部２２Ｆにおいて第２の係合機構２２−２とを含む。シャフト２２は、更に、駆動端２２Ｄにおいてより大きな直径を有し、前端部２２Ｆにおいてより小さな直径へと漸進的に減少する階段状の構成を有することができる。図示の実施形態のシャフト２２は、「活軸」すなわち被駆動入力シャフトであり、これは、シャフト２２が粘性クラッチ２０へのトルク入力を受け取り、トルク入力が存在するときはいつでも回転することを意味する。次いで、シャフト２２は、トルク入力をクラッチの他の構成要素に分配する。

第１の係合機構２２−１は、トルク入力を提供する外部原動機（図示せず）、例えば、エンジン駆動シャフト又はウォーターポンプのシャフト、との係合を可能にする。一実施形態では、第１の係合機構２２−１は、内部（雌）ねじ山として構成されるが、代替の実施形態では、他の係合機構、例えば、ボルト結合のためのフランジ、シーブ／プーリなど、を使用することができる。内部の第１の係合機構２２−１の外側は、小さな軸方向ストッパ２２−３及び円筒形の外面２２−４とすることができる。

第２の係合機構２２−２は、適切な工具がシャフト２２と係合して、粘性クラッチ２０全体を原動機に取り付けたり、原動機から取り外したりすることを可能にする。例えば、第２の係合機構２２−２は、アレンヘッドソケット、又は他の適切なタイプのソケット（例えば、Reynolds、Torx（登録商標）など）であり得る。第２の係合機構２２−２を内部係合構造、すなわち雌構造として構成することは、粘性クラッチ２０の軸方向の全長を短くするのに役立つが、以下で更に説明するように、他の実施形態では他の構成も可能である。

シャフト２２の前端部２２Ｆにおける第２の係合機構２２−２があることは、駆動端２２Ｄ、又はその近傍におけるフランジ又は六角形工具受け入れ機能（すなわち、レンチフラット）などの外部の係合機構の必要性を無くすることができ、シャフト２２の駆動端２２Ｄが原動機の被駆動構成要素に単独で内部係合することを可能にする。シャフト２２の駆動端２２Ｄにおけるこのような内部係合は、粘性クラッチ２０の径方向寸法の有意な増加なしに粘性クラッチ２０の全軸方向長さを短くすることを可能とする。

軸方向クラッチ長さの短縮が可能となる理由の一つは、シャフト２２が第１の内部係合機構２２−１を有しており、電磁コイル３４のような周辺構成要素がシャフト２２の駆動端部２２Ｄと広範囲に重なり合うことが許容されるからであり、これを外部係合機構とした場合にはツールのアクセスを維持する必要性のためこの重なり合いの許容度合いは小さくなってしまう。更に、粘性クラッチ２０に固定されるファンブレードが、エンジン室の範囲内における駆動端２２Ｄへの接続を制限するファンクラッチ用途などの多くの用途において、一般的には、駆動端２２Ｄよりもシャフトの前端部２２Ｆの方が便利にアクセス可能であろう。

ハウジング２４は、互いに回転しないように固定された基体２４−１及びカバー２４−２を含む。ハウジング２４は、粘性クラッチ２０の作動状態によって、シャフト２２に対してハウジング２４が選択的に回転することが可能、すなわち、シャフト２２の回転速度の約０％〜約１００％となるように配分される。この点に関して、シャフト２２（及びロータ２６）が粘性クラッチ２０へのトルク入力を受け取るとき、ハウジング２４は、粘性クラッチ２０の出力（又は出力部材）として機能し得る。冷却フィン２４−３は、周囲空気への熱放散が容易となるように、ハウジング２４の外面、すなわち、基体２４−１及び／又はカバー２４−２に設けることができる。

図示の実施形態では、基体２４−１は、後方ベアリング４０によってシャフト２２上に支持され、カバー２４−２は、前方ベアリング４２によってシャフト２２上に支持される。後方ベアリング４０及び前方ベアリング４２は、ロータ２６の両側に位置し、互いに軸方向に間隔を置いて配置されている。ベアリング４０及び４２はそれぞれ、図示の実施形態では単列ボールベアリングであるが、代替の実施形態では他の構成を有することができる。

多くの従来技術の粘性クラッチは代わりにクラッチの駆動側（エンジン側）に単一のベアリングセットを有し、クラッチの質量と出力装置（例えばファン）の質量の両方を支持する。このような単一ベアリングの従来技術のクラッチでは、単列ベアリングは、負荷能力が少ないため、複列ベアリングと比較した場合、単列周りの撓みの恐れが比較的大きいため、問題となり得る。従って、このような従来技術のクラッチでは、複列ベアリングが、クラッチの重要な軸方向中心部分において、相対的に長い軸方向長さを占め、クラッチの軸方向全長を増大させる傾向があり、望ましくない。

２つの単列ベアリング４０及び４２の使用は、３つの主要な利点を有する。第１に、２つの離間したベアリング４０及び４２の存在は、１つの単列ベアリングと比較した場合、比較的高い安定性及び低い撓みを可能にする。第２に、追加の前方ベアリング４２をハウジング２４のカバー２４−２の中に、一般に使用されないシャフト２２の前端部２２Ｆの又はその近くの空間に配置することができ、これは粘性クラッチ２０の全軸長を目立って増加させることはない。最後に、カバー２４−２内の前方ベアリング４２は、シャフト２２のためのカバー２４−２内の密封開口を提供する。これにより、粘性クラッチ２０の前側からアクセス可能なシャフト２２に第２の係合機構２２−２を追加して、例えばエンジン又はウォーターポンプに対して粘性クラッチ２０全体を取り付けたり取り外したりすることができる。

ハウジング２４は、アルミニウム又は別の適切な材料から作製され得る。カバー２４−２は、単一部品であり、粘性クラッチ２０内の粘性せん断流体（例えば、シリコーンオイル）及び粘性クラッチ２０からの汚れ及び破片を保持するという利点を有するダイカスト部品であり得る。後述するように、挿入部品は、磁束伝導のためにハウジング２４の一部（例えば、基体２４−１）に設けることができる。１つ以上のシール（図示せず）をハウジング２４に沿って設けて、せん断流体を粘性クラッチ２０内に保持するのを更に助けることができるが、図示の実施形態では、前方ベアリング４２及び後方ベアリング４０は、追加の専用シール要素を必要とせずに、ハウジング２４内にせん断流体をシールする。又、ハウジング２４には、粘性クラッチ２０から出力されるトルクを受け入れるファン等の図示しない出力装置を固定することができる。

ロータ２６は、少なくとも部分的にハウジング２４内に、好ましくはハウジング２４内全体に配置され、円板状の形状とすることができる。従って、ロータ２６はロータディスクと呼ぶことができる。ロータ２６は、シャフト２２に回転可能に固定され、シャフト２２と共に常時回転する。これに関して、シャフト２２がトルク入力を受け入れる場合、ロータ２６は、粘性クラッチ２０の入力又は入力部材として機能することができる。

図示の実施形態では、ロータ２６は、伝導性部分２６−１及び非伝導性部分２６−２を有し、この場合の「伝導性」は、磁束伝導性を指す。伝導性部分２６−１は、スチール又は別の適切な磁束伝導材料（例えば、任意の強磁性材料）から作製され得、非伝導性部分２６−２は、アルミニウム又は磁束を容易に伝導しない別の適切な材料から作製され得る。伝導性部分２６−１は、シャフト２２に直接固定することができ、リザーバ２８から離間し、離間したロータ２６の径方向内側ハブとして構成することができる。

更に、図示の実施形態では、伝導性部分２６−１は、後方ベアリング４０及び前方ベアリング４２の両方に当接する。非伝導性部分２６−２は、ロータ２６の径方向外側部分に配置することができる。図示の実施形態では、伝導性部分２６−１は、内側に面する円筒面２６−３を有する円筒形部分と、露出した軸方向後方に面する部分２６−４とを含む軸方向オフセット領域を含む。

更に、図示の実施形態では、伝導性部分２６−１は、ロータ２６の全体を所定の径方向の範囲（例えば、円筒面２６−３へ、又は円筒面２６−３を越えて）に渡って形成され、その点で、磁束を導くためだけの、ロータの周辺部構造材料に埋め込まれるか又はこれを貫通する非構造的な磁束ガイドインサートとは区別される構造要素である。伝導性部分２６−１は又、シャフト２２からかなりの距離にわたって径方向外側に延び、伝導性部分２６−１を単なるハブ又は内側スリーブよりも大きくすることができる。

図示の実施形態に示されるように、伝導性部分２６−１は、軸方向オフセット領域及び円筒面２６−３を越えて延在するが、作動チャンバ３０の径方向内側に配置される。更に、図示の実施形態では、伝導性部分２６−１は、シャフト２２から、ハウジング２４の基体２４−１のハブ（及び／又は後述する内側ハブ／第２の磁束ガイド）にある位置、又はハブから径方向外側の位置、ならびに後方ベアリング４０の外向きの位置まで延びる。

リザーバ２８は、せん断流体の供給を保持するための貯蔵容積部を提供する。図示の実施形態では、リザーバ２８は、ロータ２６上又はロータ２６内に設けられている。リザーバ２８のプレート２８−１は、ロータ２６に取り付けられ、ロータ２６によって担持されて、境界の一部を形成して、せん断流体を保持するのを助け、リザーバ２８を粘性クラッチ２０の他の部分から分離することができる。プレート２８−１は、粘性クラッチ２０の内部に配置することができ、カバー２４−２に面するロータ２６の前側に配置することができる。せん断流体の全部又は一部は、粘性クラッチ２０の係合に必要でない場合、リザーバ２８に貯蔵することができる。

図示の実施形態では、ロータ２６の内部に含まれるリザーバ２８、及びリザーバ２８内部に含まれるせん断流体が、ロータ２６と共に回転するように、リザーバ２８はロータ２６に担持される。このように、シャフト２２及びロータ２６が粘性クラッチ２０への入力として機能するとき、リザーバ２８は、粘性クラッチ２０へのトルク入力がある間は常時入力速度で回転している。このことにより、比較的迅速なクラッチ係合の応答時間を達成するように、ロータが担持するリザーバ２８内のせん断流体に運動エネルギーを分配する。リザーバ２８の境界に沿って出口孔４４が設けられ、せん断流体が、粘性クラッチ２０の流体回路に沿って作動チャンバ３０まで通過できるようにする。

図示の実施形態では、ロータ２６はリザーバ２８の境界の一部を形成し、出口孔４４はロータ２６を通過する。より具体的には、図示の実施形態では、出口孔４４は、伝導性部分２６−１から外側の位置で、ロータ２６の非伝導性部分２６−２を実質的に軸方向に貫通する。

作動チャンバ３０は、ロータ２６とハウジング２４との間に形成されている。作動チャンバ３０は、ロータ２６の両側に延伸し得る。以下に更に説明するように、作動チャンバ３０へのせん断流体（例えば、シリコーンオイル）の選択的導入は、ロータ２６とハウジング２４との間でトルクを伝達する粘性せん断結合を生じさせることによって粘性クラッチ２０を係合させ、トルク伝達の程度（及び関連する出力速度）は、作動チャンバ３０内に存在するせん断流体の体積の関数として可変させる。

同心円状の環状リブ、溝、及び／又は他の適切な構造をロータ２６及びハウジング２４に設けて、当該技術分野で知られているように、作動チャンバ３０に沿った表面積を増大させ、せん断流体が作動チャンバ３０内に存在するときにせん断結合を推進することができる。更に、ロータ２６の外径領域には開口（図示せず）を設けて、作動チャンバ３０内のせん断流体がロータ２６の反対側の間を当該技術分野で周知の方法で移動できるようにすることができる。

せん断流体は、作動チャンバ３０からリザーバ２８へ、図示の実施形態ではハウジング２４内に配置された戻り孔４６に沿ってポンプで戻される。戻り孔４６内へのせん断流体のポンピングは、当技術分野で知られているように、ダム又はバッフル（具体的には示さず）を使用して連続的に行うことができる。このようなダムは、戻り孔４６の入口に隣接してハウジング２４上に配置することができる。従って、粘性クラッチ２０の流体回路は、リザーバ２８から出口孔４４を通って作動チャンバ３０に延び、次いで作動チャンバ３０から戻り孔４６を通ってリザーバ２８に戻る。

バルブ３２は、リザーバ２８と作動チャンバ３０との間のせん断流体の流れを選択的に制御する。粘性クラッチ２０は電磁的に制御可能である。これは、電磁コイル３４の選択的励磁が、作動チャンバ３０内に存在するせん断流体の体積、ひいては入力部材と出力部材との間の係合及びトルク伝達の程度を制御するために、バルブ３２の作動を制御できることを意味する。

図示の実施例では、バルブ３２の全ての可動部分がハウジング２４内に収容されており、バルブ３２はロータ２６の後側でロータ２６と電磁コイル３４との間に配置されている。粘性クラッチ２０の磁束回路及びバルブ３２の詳細は以下で更に説明するが、簡単に言えば、電磁コイル３４からの磁束は電機子３２−１を動かすことができ（例えば、軸方向に旋回でき）、電機子３２−１はバルブ素子３２−２（例えば、リードバルブ）を動かすことができる（例えば、押圧することによって同時に旋回できる）。バルブ素子３２−２は、流体回路に沿ったせん断流体の流れを選択的に制限又は防止することができる。

図示の実施形態では、バルブ素子３２−２は、出口孔４４を覆い又開放して、リザーバ２８から出るせん断流体の流れを選択的に制御する。「フェイルオン」構成と呼ばれるいくつかの実施形態では、バルブ素子３２−２は、デフォルトで機械的に開位置に偏位させることができ、電磁コイル３４を励磁すると、バルブ素子３２−２は、せん断流体の流れを制限又は停止する閉位置に移動する。

図示の実施例では、電磁コイル３４はコイルベアリング４８によってシャフト２２上に支持されている。より詳細には、電磁コイル３４は、ハウジング２４の外側のシャフト２２の駆動端２２Ｄに支持され、コイルベアリング４８は軸方向ストッパ２２−３に当接する。電磁コイル３４は、通常、テザーなどによって回転可能に固定され、コイルベアリング４８は、非回転電磁コイル３４と回転可能なシャフト２２との間の相対的な回転を可能にする。電磁コイル３４の構成の更なる詳細については後述する。

図３は、軸Ａの上方のみを示す粘性クラッチ２０の一部の断面図であり、破線５０によって概略的に表される磁束回路を示している。ハウジング２４は、第１の磁束ガイド２４−４及び第２の磁束ガイド２４−５を含み、それぞれが磁束伝導性材料で作られる。第１の磁束ガイド２４−４及び第２の磁束ガイド２４−５の両方は、図示の実施形態では、ロータ２６の後側すなわち駆動側で基体２４−１に埋め込まれて固定される。

更に、第１の磁束ガイド２４−４及び第２の磁束ガイド２４−５のそれぞれは、対向する前側及び／又は後側で基体２４−１から突出することができる。第１の磁束ガイド２４−４及び第２の磁束ガイド２４−５はそれぞれ、ハウジング２４を通る磁束の伝達を可能にする。磁束の伝達が不要の時は、ハウジング２４は、通常、磁束を効率的に伝達しないアルミニウムのような材料で作られる。

第２の磁束ガイド２４−５は、基体２４−１の径方向内側部分に配置されたハブとして構成することができ、後方ベアリング４０に直接係合することができる。この点において、第２の磁束ガイド２４−５は、磁束伝導機能を提供することに加えて、ハウジング２４の構造部分とすることができる。又、第２の磁束ガイド２４−５は、後方ベアリング４０に係合する軸方向ストッパと、基体２４−１に埋め込まれた径方向に延伸する部分とを組み込むことができる。第２の磁束ガイド２４−５は、第１の磁束ガイド２４−４から径方向内側に離間して配置することができる。図示の実施形態では、第１の磁束ガイド２４−４は、互いに対して径方向に段階的にオフセットされた対向する前端及び後端を有する。

バルブ３２の作動を容易にするために磁束を伝達する粘性クラッチ２０の磁束回路は、図示の実施形態では、以下の構成を有する。磁束回路は、電磁コイル３４から第１の磁束ガイド２４−４まで第１の空隙を横断して延びる。次に、磁束回路は、第１の磁束ガイド２４−４からバルブ３２の電機子３２−１まで第２の空隙を横断して延びる。次に、磁束回路は、バルブ３２の電機子３２−１から第３の空隙を横断してロータ２６の伝導性部分２６−１まで延びる。第３の空隙は、軸方向後面２６−４に隣接して配置することができる。

更に、第３の空隙は、電機子３２−１が作動され、ロータ２６に向かって又はロータ２６に対して引き寄せられるときに、効果的に閉じることができる。次に、磁束回路は、ロータ２６の伝導性部分２６−１から第２の磁束ガイド２４−５まで第４の空隙を横断して延びる。第４の空隙は、円筒面２６−３に隣接して配置することができる。最後に、磁束回路は、第２の磁束ガイド２４−５から第５の空隙を横断して電磁コイル３４に戻るように延びる。

粘性クラッチ２０の、図示の実施形態における磁束回路のいくつかの態様は、以下の通りである。第１の空隙、第２の空隙、第４の空隙、及び第５の空隙のいずれか又はすべては、径方向に配向することができる。磁束回路内の径方向に配向された空隙は、比較的狭い公差で比較的小さく保つことができ、効率的で一貫した磁束伝導を促進するのに役立つ。第３の空隙は、軸方向に配向することができる。上述したように、電機子３２−１が作動され、ロータ２６に向かって、又はロータ２６に向かって引き寄せられたとき、第３の空隙は効果的に閉じることができる。

第１空隙及び第２の空隙は、軸Ａからほぼ同じ径方向距離に位置することができ、電磁コイル３４から電機子３２−１へ通過する磁束は、第１の磁束ガイド２４−４の径方向オフセットのために、第１及び第２の空隙を径方向内側方向に横断する。第５の空隙は、電磁コイル３４の径方向内周の外側に配置することができ、第１の空隙は、電磁コイル３４の径方向外周の内側に配置することができる。磁束回路全体は、ベアリング４０及び４８の外側に配置することができ、ロータ２６の伝導性部分２６−１を通過することは別に、粘性クラッチ２０の駆動側又は後側に配置することができる。

図４は、粘性クラッチ２０の電磁コイルアセンブリの一部の断面図であり、軸線Ａの上方のみを示しており、図４に示すアッセンブリは、電磁コイル３４とコイルベアリング４８とを含んでいる。

図示の実施形態におけるコイルベアリング４８は、外側レース４８−１と、内側レース４８−２と、複数の転動体４８−３とを含む。転動体４８−３は、外側レース４８−１と内側レース４８−２との間に配置され、外側レース４８−１と内側４８−２とに係合する。図示の実施形態では、コイルベアリングは単列のボール型転がり要素４８〜３を有するが、他の実施形態では、他のタイプのベアリング（例えば、ローラーベアリング又はニードルベアリング（needle bearing））を使用することもできる。

図４に示されるように、電磁コイル３４は、コイルハウジング３４−１及び巻線又は巻線３４−２を含む。コイルハウジング３４−１は、内部容積部３４−３を画定する磁束伝導性材料で作られた壁３４−１Ｗによって形成される。図示の実施形態では、コイルハウジング３４−１は、カップとして構成され、壁３４−１Ｗは、１つの面（例えば、前面）で開いている。コイルハウジング３４−１の壁３４−１Ｗは又、内部容積部３４−３に向かって（又は内部に）突出するノッチ、すなわち段部３４−４を形成する。

コイルベアリング４８は、コイルハウジング３４−１の壁３４−１Ｗの外側、すなわち、壁３４−１Ｗの内側の内部容積部３４−３及び巻線３４−２の巻線とは反対側において、段部３４−４内に全体的又は部分的に収容される。段部３４−４の存在は、径方向内側部分Ｐ_Ｉ及び径方向外側部分Ｐ_Ｏを含む、内部容積部３４−３の異なる部分（又はサブ容積部）を確立する。内部容積部３４−３の内側部分Ｐ_Ｉ及び外側部分Ｐ_Ｏは、互いに接触し、隣接することができ、それらの間に障壁又は障害物がない状態で互いに開いている。

更に、内側部分Ｐ_Ｉ及び外側部分Ｐ_Ｏは、断面で見たとき、内部容積部３４−３がＬ字形を有するように配置することができる。外側部分Ｐ_Ｏは、軸方向の深さ（又は長さ）Ｄ_Ｏを有し、内側部分Ｐ_Ｉは、軸方向の深さ（又は長さ）Ｄ_Ｉを有する。軸方向深さＤ_Ｏは、図示の実施形態では、軸方向深さＤ_Ｉよりも大きい。外側部分Ｐ_Ｏは、コイルベアリング４８の外側レース４８−１の径方向外側に配置することができ、一方、内側部分Ｐ_Ｉは、外側レース４８−１の径方向内側に延在することができ、転動体４８−３と径方向で重なり合うことができる（又、別の実施形態では、任意選択で、内側レース４８−２も）。言い換えると、外側部分Ｐ_Ｏは、コイルベアリング４８の径方向外側に配置することができ、内側部分Ｐ_Ｉは、軸方向に並べて配置することができ、又はコイルベアリング４８と重なり合うことができる。

更なる実施形態では、コイルハウジング３４−１の壁３４−１Ｗに（追加のコイルベアリングを収容するように）１つ以上の追加段差を設けることができ、内部容積部３４−３は、対応する追加部分を有することができる。

巻線３４−２は、コイルハウジング３４−１の内部容積部３４−３内に位置する複数の巻きを作ることによってコイルを形成する。図示の実施形態では、巻線３４−２の巻線は、内部容積部３４−３の内側部分Ｐ_Ｉ及び外側部分Ｐ_Ｏにわたり、巻線３４−２によって形成されるコイルは、コイルハウジング３４−１のような階段形状を有する。

更に、電磁コイル３４が励磁されると、内部容積部３４−３の内側部分Ｐ_Ｉ及び外側部分Ｐ_Ｏの両方内に磁束が生成される。内部容積部３４−３の構成は、巻線３４−２の巻線がコイルベアリング４８の少なくとも一部に径方向及び軸方向の両方に渡って延在することを可能にし、例えば、巻線３４−２の巻線は、コイルベアリング４８の転動体４８−３に径方向及び軸方向に渡って延在することができる。

巻線３４−２は、適切なポッティング材料３４−５を使用してコイルハウジング３４−１内にポッティングことができる。更に、接続タワー３４−６を設けて、巻線３４−２と電源（図示せず）との間の電気的接続を容易にすることができる。テザー又は他の回転防止装置（図示せず）を電磁コイル３４に接続することもできる。

電磁コイル３４の「階段状」構成は、粘性クラッチ２０の全軸長を短くすることを容易にする。電磁コイル３４によって発生され得る磁束の量は、主に、巻線３４−２の巻数及び巻線３４−２に流れる電流の量に関係する。２つの設計手法は、これらの制約により生じる課題を顕在化する。

純粋に質量／重量の観点から、最も効率的な設計は、巻線の各巻回の直径、すなわち円周が縮小又は最小化された、長くて小径のコイルを利用することである。このような長くて小径のコイル構成は、最小量の材料を使用し、質量／重量及びコストを低減する。長くて小径の電磁コイルはシャフト上に回転可能に支持されるので、電磁コイルとコイルベアリングとをシャフト上に並べて配置する傾向がある。長くて小径の電磁コイルがシャフトに近接していることにより、必要に応じて、シャフトを磁束回路の一部として使用してバルブを動作させることも可能になる。

他方、軸方向長さの観点からは、最も効率的なクラッチ設計は、電磁コイルをコイルベアリングの直上に配置し、電磁コイルをコイルベアリングと同軸方向の領域に配置することである。しかし、同軸方向の領域を占有するコイル巻線の各巻きは、円周方向に実質的に長くなるので（コイルベアリングの外側の直径が大きくなるため）、電磁コイルを製造するのに必要な材料はかなり大きくなり、設計にコスト及び質量が加わる。更に、同軸方向の領域を占有する電磁コイルが使用される場合、シャフトは、他の構成要素（例えば、埋め込まれた磁束ガイド）を追加することなく、磁束回路の一部としてもはや容易に使用することができない。

電磁コイル３４が階段状の構成を有する粘性クラッチ２０の実施形態は、２つの代替設計（すなわち、長くて小径コイル、及び同軸方向の領域を占有する設計）の組み合わせであり、これは、各々の設計の利点を維持することを可能にする。コイルベアリング４８と並んで存在する径方向内側部分Ｐ_Ｉにおける巻線３４−２の巻回は、比較的小さな巻回直径及びシャフト２２への近接性を可能にし、粘性クラッチ２０の例示の実施形態は、磁束回路の一部として磁束伝導のためにシャフト２２を使用しないが、粘性クラッチ２０の代替の実施形態は、容易にそれを行うことができる（例えば、図６及び７を参照のこと）。

更に、コイルベアリング４８の上方（すなわち、径方向外側）に位置する径方向外側部分Ｐ_Ｏ内の巻線３４−２のターンは、粘性クラッチ２０内で使用されていない軸方向長さであるコイルベアリング４８と同軸方向の領域を利用する。この構成は、比較的小さい質量／重量ペナルティで電磁コイル３４の軸方向に小さい占有面積を可能にし、同時に、適切な磁束密度がバルブ３２を作動させることも可能にする。

図５は、ロータ２６、リザーバ２８及びバルブ３２を単独で示した断面斜視図である。図示の実施例では、バルブ３２は、ロータ２６によって支持され且つロータ２６に固定され、又、バルブ３２は、その全部が、リザーバ２８の反対側のロータ２６の後側（又は駆動側）に配置されている。

上述したように、バルブ３２は、電機子３２−１及びバルブ素子３２−２を含む。更に、図５に示すように、バルブ３２はスプリング３２−３を含む。図示の実施形態では、電機子３２−１は、中央開口部３２−１Ｃを有する本体３２−１Ｂを含む。中央開口部３２−１Ｃは、本体３２−１Ｂがシャフト２２、並びに第１の磁束ガイド２４−４の突出部分、後方ベアリング４０、及び／又は他の所望の構成要素（図２及び図３参照）を取り囲むことを可能にする。

図示の実施形態では、中央開口部３２−１Ｃは、ロータ２６の伝導性部分２６−１の円筒面２６−３よりもわずかに大きい直径を有する。電機子３２−１は、上述したように、粘性クラッチ２０の磁束回路の一部を形成する。電機子３２−１の本体３２−１Ｂは又、ロータ２６に別個に取り付けることができるバルブ素子３２−２を押圧して、出口孔４４を覆うようにバルブ素子３２−２を動かすことができる。

いくつかの実施形態では、バルブ３２の構成及び動作は、共同譲渡された米国特許第８,８８１,８８１号に記載されている、リードバルブ素子を利用したものと同様とすることができる。しかしながら、本明細書に開示されるバルブ３２の特定の構成は、単に例として提供され、これに限定するものではないことに留意されたい。並進要素又は回転要素を有するバルブ、ならびに戻り孔４６を選択的に覆うバルブなど、多数の他のタイプのバルブ構成を代替の実施形態で利用することができる。更に、バイメタル制御バルブアセンブリは、当技術分野で周知のように、電磁制御バルブアセンブリの代わりに、更なる実施形態で使用することができる。

スプリング３２−３（アンカースプリングとも呼ばれる）は、図示の実施形態では、径方向に突出した線に沿って軸方向に撓むリーフスプリングであり、電機子３２−１の本体３２−１Ｂとロータ２６との間（例えば、非伝導性部分２６−２）に固定される。このようにして、スプリング３２−３は、電機子３２−１をロータ２６に可撓的に取り付け、電機子３２−１及びバルブ３２全体をデフォルトで開位置に偏位する力を付与することができる。

図示の実施形態では、スプリング３２−３は、電機子３２−１に対して凹んでおり、粘性クラッチ２０の軸方向長さ及び径方向寸法の両方を低減するのに役立つ。軸方向凹部３２−１Ｄ及び隣接する径方向に延びる切欠き３２−１Ｒを本体３２−１Ｂに設けることができる。

図示の実施形態では、切欠き３２−１Ｒは、ほぼ長方形の周囲を有し、本体３２−１Ｂの外径縁部３２−１Ｅから中央開口部３２−１Ｃに向かって内向きに延び、対向する前側と後側との間で本体３２−１Ｂを完全に貫通して（すなわち、軸方向に）延び、一方、本体３２−１Ｂの部分は、切欠き３２−１Ｒと中央開口部３２−１Ｃとの間で無傷のままである。凹部３２−１Ｄは、切欠き３２−１Ｒに直接接して隣接し、切欠き３２−１Ｒと中央開口部３２−１Ｃとの間に径方向に位置する。凹部３２−１Ｄは、本体３２−１Ｂの後側から本体３２−１Ｂの一部を通って軸方向に延びる深さを有する。

スプリング３２−３は、凹部３２−１Ｄ及び切欠き３２−１Ｒの両方に延び、図示の実施形態では、スプリング３２−３は、概して、切欠き３２−１Ｒ及び凹部３２−１Ｄ内に完全に含まれる（切欠き３２−１Ｒ及び／又は凹部３２−１Ｄの外側のスプリング３２−３の一部を撓ませる極端な撓み状態がない）。スプリング３２−３の一端は、切欠き３２−１Ｒ内で且つ外径縁部３２−１Ｅの径方向内側の位置でロータ２６に（例えば、ねじなどの適切な締結具を使用して）取り付けることができ、スプリング３２−３の反対側の端部は、凹部３２−１Ｄ内で電機子３２−１の本体３２−１Ｂに取り付けることができる。

ストッパ開口部３２−１Ｓは、中央開口部３２−１Ｃと外径縁部３２−１Ｅとの間に径方向に配置され、電機子３２−１の本体３２−１Ｂに設けることもできる。ストッパ開口部３２−１Ｓは更に、出口孔４４の径方向内側に、且つ出口孔４４から角度的に間隔を置いて配置することができる。ストッパ開口部３２−１Ｓは、ロータ２６から軸方向に延びる電機子のストッパ６０と協働することができる。図示の実施形態では、ストッパ開口部３２−１Ｓは円形であり、対向する前側と後側との間で本体３２−１Ｂを完全に貫通して延びる。

図示の実施形態のストッパ６０は、止めねじ又はねじ式に調整可能な部材に類似しており、ロータ２６に対する電機子３２−１の移動の軸方向限界を確定するように調整可能である。ストッパ６０は、電機子３２−１が電磁コイル３４の励磁によって作動されると、ストッパ開口部３２−１Ｓと整列し、ストッパ開口部３２−１Ｓ内に突出するように配置される。図５には１つのストッパ開口部３２−１Ｓとストッパ６０しか見えないが、１つ以上の追加の対称的に配置されたストッパ開口部３２−１Ｓとストッパ６０を更に設けることができる。

図６は粘性クラッチ１２０の別の実施形態の断面図であり、図７は粘性クラッチ１２０の一部の断面図である。図６及び図７の実施例に示すように、粘性クラッチ１２０は、シャフト１２２と、ハウジング１２４と、ロータ１２６と、リザーバ１２８と、作動チャンバ１３０と、バルブ１３２と、電磁コイル１３４とを含む。粘性クラッチ１２０の回転軸を規定する軸Ａが示されている。

粘性クラッチ１２０の一般的な動作は、上述した粘性クラッチ２０の動作と同様であり、同様の構成要素は、図６及び図７ならびにこれらに関連する明細書の記載において１００だけ加算された同様の参照符号によって示される。同様に、粘性クラッチ１２０は、粘性クラッチ２０と同じ特徴及び利点の大部分を組み込んでいる。図６及び図７の例示された実施形態は、単に例として開示されたものでありこれに、限定するものではなく、多数の代替実施形態が可能であり、そのいくつかの特徴が以下の本文で説明されることに留意されたい。

シャフト１２２は、粘性クラッチ１２０の中心に位置し、ハウジング１２４を含む粘性クラッチ１２０の軸方向全長にわたって延びている。図６の実施形態に示されるように、シャフト１２２は、第１の又は駆動端１２２Ｄ（後端とも呼ばれる）における第１の係合機構１２２−１と、反対側の第２の又は前端１２２Ｆ（又は被駆動端）における第２の係合機構１２２−２とを含む。

図示の実施形態のシャフト１２２は、シャフト２２と同様に「活軸」すなわち被駆動入力シャフトである。図示の実施形態では、第１の係合機構１２２−１は、内部（雌）ねじ山として構成され、第２の係合機構１２２−２は、例えば、六角ヘッドキャップねじ、レンチフラット、又は他の適切な外部工具係合構造のような外部係合機構として構成される。内部の第１の係合機構１２２−１の外側には、小さな軸方向ストッパ１２２−３及び円筒形の外面１２２−４を設けることができる。

ハウジング１２４は、互いに回転不能に固定された基体１２４−１及びカバー１２４−２を含む。基体１２４−１は、軸方向に延伸して突出する円環１２４−６を有するハブ１２４−５を有することができ、円環１２４−６は、ロータ１２６に向かって前方に延伸することができる。ハウジング１２４は、シャフト１２２上に回転可能に支持され、ハウジング１２４が、粘性クラッチ１２０の作動状態（すなわち、シャフト１２２の回転速度の約０％〜約１００％）の関数として、シャフト１２２に対して選択的に回転することを可能にする。この点において、シャフト１２２（及びロータ１２６）が粘性クラッチ１２０へのトルク入力を受け入れる場合、ハウジング１２４は、粘性クラッチ１２０の出力部材（又は出力部材）として作用し得る。冷却フィンは、上述した粘性クラッチ２０と同様に、ハウジング１２４の外面に設けることができる。

図示の実施形態では、基体１２４−１は、後方ベアリング１４０によってハブ１２４−５でシャフト１２２上に支持され、カバー１２４−２は、前方ベアリング１４２によってシャフト１２２上に支持される。後方ベアリング１４０及び前方ベアリング１４２は、ロータ１２６の両側に配置され、互いに軸方向に間隔を置いて配置されている。ハブ１２４−５の円環１２４−６は、後方ベアリング１４０を支持し、ハウジング１２４の基体１２４−１と係合するのに適した軸方向の空間を提供することができる。ベアリング１４０及び１４２は、図示の実施形態では、それぞれ単列ボールベアリングであり、後方ベアリング１４０は、前方ベアリング１４２よりも大きいが、ベアリング１４０及び１４２は、代替の実施形態では、他の構成を有することができる。

ハウジング１２４は、アルミニウム又は別の適切な材料（単数又は複数）から作製され得、そしてダイカスト部品であり得る。１つ以上の磁束ガイドインサートは、以下で更に論じられるように、ハウジング１２４を通過することができる。しかしながら、粘性クラッチ１２０の利点は、少数の磁束ガイドインサート（例えば、単一の磁束ガイド）のみが必要とされることである。ハウジング１２４には、粘性クラッチ１２０から出力されるトルクを受け入れるため、図示しないファン等の出力装置を固定することができる。

後方ベアリング１４０に隣接してスペーサ１２５を設けることができる。図示の実施形態では、スペーサは、前方接触面１２５−１及び反対側の後方接触面１２５−２を含む。前方接触面１２５−１及び後方接触面１２５−２は、互いに径方向にずらすことができる、平行に軸方向と面する面とすることができる。前方接触面は後方ベアリング１４０と係合することができ、後方接触面１２５−２はシャフト１２２の肩部と係合することができる。

図示の実施形態では、スペーサ１２５は、前方接触面１２５−１及び後方接触面１２５−２の径方向のオフセットを容易にするとともに、シャフト１２２の階段形状に適応するように、断面が六角形の外周を有する。スペーサ１２５は、非磁束伝導性材料、又は磁束伝導性材料で作ることができる（従って、以下で論じるように、任意選択で磁束回路の一部とすることができる）。

ロータ１２６は、少なくとも部分的にハウジング１２４内に、好ましくは全体的にハウジング１２４内に配置され、ディスク形状を有することができる（従って、ロータ１２６は、ロータディスクと呼ぶことができる）。ロータ１２６は、シャフト１２２に回転可能に固定され、シャフト１２２と共に常時回転する。この点において、シャフト１２２がトルク入力を受け入れる場合、ロータ１２６は、粘性クラッチ１２０の入力又は入力部材として機能することができる。

図示の実施形態では、ロータ１２６は、伝導性部分１２６−１及び非伝導性部分１２６−２を有し、この場合の「伝導性」は、磁束伝導性を指す。伝導性部分１２６−１は、スチール又は別の適切な磁束伝導材料（例えば、任意の強磁性材料）から作製され得、非伝導性部分１２６−２は、アルミニウム又は磁束を容易に伝導しない別の適切な材料から作製され得る。伝導性部分１２６−１は、ロータ１２６全体を構造的に支持するロータ１２６の径方向内側ハブとして構成することができ、伝導性部分１２６−１は、シャフト１２２に直接固定することができる。非伝導性部分１２６−２は、ロータ１２６の径方向外側部分に配置することができる。伝導性部分１２６−１は、リザーバ１２８から間隔を置いて配置され、リザーバ１２８から分離され得る。

更に、図示の実施形態では、伝導性部分１２６−１は、後方ベアリング１４０と前方ベアリング１４２の両方に当接する。図示の実施形態では、伝導性部分１２６−１は、軸方向オフセット領域を含み、軸方向オフセット領域は、内側に面する円筒面１２６−３を有する円筒形部分と、露出した軸方向後方に面する部分１２６−４とを含む。

更に、図示の実施形態では、伝導性部分１２６−１は、所定の径方向範囲にわたって（例えば、円筒面１２６−３まで、又は円筒面１２６−３を越えて）ロータ１２６の全体を形成し、この点において、磁束を単に伝導するためにロータの周囲構造材料に埋め込まれるか、又はそうでなければロータの周囲構造材料を通過する非構造磁束ガイドインサートとは区別される構造構成要素である。伝導性部分１２６−１は又、シャフト１２２からかなりの距離にわたって径方向外側に延び、伝導性部分１２６−１を単なるハブ又は内側スリーブよりも多くすることができる。図示の実施形態に示されるように、伝導性部分１２６−１は、軸方向オフセット領域及び円筒面１２６−３を越えて延在するが、作動チャンバ１３０の径方向内側に位置する。

更に、図示の実施形態では、伝導性部分１２６−１は、シャフト１２２から、ハウジング１２４の基体１２４−１の円環１２４−６及び／又はハブ１２４−５における位置、又は円環１２４−６及び／又はハブ１２４−５から径方向外側の位置、ならびに後方ベアリング１４０の外側に延びる。伝導性及び非伝導性部分１２６−１及び１２６−２は、所与の径方向距離にわたって重なり合うことができ、これらの部分間の構造的係合部１２６−５（例えば、冶金的又は機械的接続）を容易にする。

構造的係合部１２６−５は、ロータ１２６の軸方向に厚くなった部分とすることができ、軸方向の厚さは、ロータ１２６のすぐ径方向内側及び外側の両方の部分よりも大きい。ロータ１２６は、ハウジング１２４の基体１２４−１のハブ１２４−５の軸方向に延びる円環１２４−６の遠位端が、円筒面１２６−３における軸方向オフセット領域に隣接するロータ２６と軸方向に重なるように、ハウジング１２４の基体１２４−１のハブ１２４−５のハブ１２４−５の一部と軸方向に重なり合うことができる。このような構成は、粘性クラッチ１２０の軸方向全長のコンパクト化を促進するのに役立つ。

リザーバ１２８は、せん断流体の供給を維持するための貯蔵容積部を提供する。図示の実施形態では、リザーバ１２８は、ロータ１２６上又はロータ１２６内に設けられている。リザーバ１２８のプレート１２８−１は、ロータ１２６に取り付けられ、ロータ１２６によって担持されて、境界の一部を形成して、せん断流体を保持するのを助け、リザーバ１２８を粘性クラッチ１２０の他の部分から分離することができる。プレート１２８−１は、粘性クラッチ１２０の内部に配置することができ、カバー１２４−２に面するロータ１２６の前側に配置することができる。せん断流体の全部又は一部は、粘性クラッチ１２０の係合に必要とされない場合、リザーバ１２８に貯蔵され得る。

図示の実施形態では、リザーバ１２８はロータ１２６によって担持され、リザーバ１２８及び両者内に収容されたせん断流体がロータ１２６と共に回転するようになっている。リザーバ１２８の境界に沿って出口孔１４４が設けられ、せん断流体が粘性クラッチ１２０の流体回路に沿って作動チャンバ１３０へ通過することを可能にする。図示の実施形態では、ロータ１２６はリザーバ１２８の境界の一部を形成し、出口孔１４４はロータ１２６を貫通している。より具体的には、図示の実施形態では、出口孔１４４は、伝導性部分１２６−１から外側の位置で、ロータ１２６の非伝導性部分１２６−２を実質的に軸方向に貫通する。

作動チャンバ１３０は、ロータ１２６とハウジング１２４との間に画成されている。作動チャンバ１３０は、ロータ１２６の両側に延びることができる。粘性クラッチ２０に関して説明したように、作動チャンバ１３０へのせん断流体（例えば、シリコーンオイル）の選択的導入は、ロータ１２６とハウジング１２４との間でトルクを伝達する粘性せん断結合を作り出すことによって粘性クラッチ１２０と係合することができ、トルク伝達の程度（及び関連する出力速度）は、作動チャンバ１３０内に存在するせん断流体の体積の関数として可変である。

同心環状リブ、溝、及び／又は他の適切な構造をロータ１２６及びハウジング１２４に設けて、当該技術分野で知られているように、作動チャンバ１３０に沿った表面積を増大させ、せん断流体が作動チャンバ１３０内に存在するときにせん断結合を促進することができる。更に、当技術分野で周知の方法で、作動チャンバ１３０内のせん断流体がロータ１２６の反対側との間を移動できるように、ロータ１２６の外径領域に開口（図示せず）を設けることができる。

せん断流体は、作動チャンバ１３０からリザーバ１２８へ、図示の実施形態ではハウジング１２４内に配置された戻り孔１４６に沿ってポンプで戻される。戻り孔１４６内へのせん断流体のポンピングは、当技術分野で知られているように、ダム又はバッフルを使用して連続的に行うことができる。このようなダムは、戻り孔１４６の入口に隣接してハウジング１２４上に配置することができる。従って、粘性クラッチ１２０の流体回路は、リザーバ１２８から出口孔１４４を通って作動チャンバ１３０に延び、次いで作動チャンバ１３０から戻り孔１４６を通ってリザーバ１２８に戻る。

バルブ１３２は、リザーバ１２８と作動チャンバ１３０との間のせん断流体の流れを選択的に制御する。粘性クラッチ１２０は電磁的に制御することができ、すなわち、電磁コイル１３４の選択的励磁が、作動チャンバ１３０内に存在するせん断流体の容積部を制御するためにバルブ１３２の作動を制御することができ、次に、入力部材と出力部材（例えば、ロータ１２６及びハウジング１２４）との間の係合及びトルク伝達の程度を制御することができる。

図示の実施形態では、バルブ１３２の全ての可動部分がハウジング１２４内に収容され、バルブ１３２がロータ１２６の後方側でロータ１２６と電磁コイル１３４の間に配置されている。上述した粘性クラッチ２０のバルブ３２と同様に、電磁コイル１３４からの磁束は、電機子１３２−１を動かす（例えば、軸方向に旋回する）ことができ、電機子１３２−１は、次に、バルブ素子１３２−２（例えば、リードバルブ）を動かす（例えば、押すことによって同時に旋回する）ことができる。電機子１３２−２は、環状の形状とすることができ、ハウジング１２４のハブ１２４−５の円環１２４−６及び／又は後方ベアリング１４０の周りに配置することができ、粘性クラッチ１２０の軸方向長さを減少させることができる。電機子１３２−２によるバルブ素子１３２−２の作動は、流体回路に沿ったせん断流体の流れを選択的に制限又は防止することができる。図示の実施形態では、バルブ素子１３２−２は、出口孔１４４を覆ったり、覆わなかったりして、リザーバ１２８からのせん断流体の流れを選択的に制御する。

「フェイルオン」構成と呼ばれるいくつかの実施形態では、バルブ素子１３２−２は、デフォルトで開位置に機械的に偏位することができ、電磁コイル１３４の励磁により、バルブ素子１３２−２は、せん断流体の流れを制限又は防止する閉位置に移動する。

更に、バルブ１３２は、上述したように、図５に示すバルブ３２と同様又は同一の構成とすることができ、止め具及びアンカースプリング用の切り抜き部を含む。更に、バルブ１３２及び電機子１３２−１は、ロータディスク１２６によって担持され、電磁コイル１３４の励磁時にロータディスク１２６に向かって引っ張られるように構成することができるので、ハウジング１２４に対する運動を防止するストッパの必要はなく、粘性クラッチ１２０の軸方向長さを減少させることに役立つ。

図示の実施形態では、電磁コイル１３４は、内側レース１４８−１及び外側レース１４８−２と転動体１４８−３とを含むコイルベアリング１４８によってシャフト１２２上に支持されている。より詳細には、電磁コイル１３４は、ハウジング１２４の外側のシャフト１２２の駆動端１２２Ｄに支持され、コイルベアリング１４８が軸方向ストッパ１２２−３に当接する。電磁コイル１３４は、通常、テザーなどによって回転可能に固定され、コイルベアリング１４８は、回転しない電磁コイル１３４と回転可能なシャフト１２２との間の相対的な回転を可能にする。電磁コイル１３４及びコイルベアリング１４８は、共に、図４に関して上述したものと同様のコイルアセンブリを提供することができる。

図７は、破線１５０によって概略的に表される粘性クラッチ１２０の磁束回路を示す。ハウジング１２４は、磁束伝導性材料で作られた磁束ガイド１２４−４を含み、磁束ガイド１２４−４は、図示の実施形態では、ロータ１２６の後部又は駆動側で基体１２４−１に固定又は埋め込まれる。磁束ガイド１２４−４は、対向する前側及び／又は後側で基体１２４−１から突出することができる。磁束ガイド１２４−４は、ハウジング１２４を通る磁束の伝達を可能にし得る。磁束の伝達が不要なときは、ハウジング１２４は、典型的には、磁束を効率的に伝達しないアルミニウムのような材料から作製される。

図示の実施形態では、磁束ガイド１２４−４は、径方向内側に突出する円環と共に、径方向において互いに段階的にオフセットされて対向する前端及び後端を有する。

バルブ１３２の作動を容易にするために磁束を伝達する粘性クラッチ１２０の磁束回路は、図示の実施形態では、以下の構成を有する。磁束回路は、電磁コイル１３４から磁束ガイド１２４−４まで第１の空隙を横断して延伸する。次に、磁束回路は、磁束ガイド１２４−４からバルブ１３２の電機子１３２−１まで第２の空隙を横断して延伸する。次に、磁束回路は、バルブ１３２の電機子１３２−１から第３の空隙を横断してロータ１２６の伝導性部分１２６−１まで延伸する。第３の空隙は、軸方向後面１２６−４に隣接して配置することができる。

更に、第３の空隙は、電機子１３２−１が作動され、ロータ１２６に向かって、又はロータ１２６に向かって引き寄せられるときに、効果的に閉じることができる。次に、磁束回路は、ロータ１２６の伝導性部分１２６−１からシャフト１２２まで延伸する。最後に、磁束回路は、シャフト１２２から第４の空隙を横断して電磁コイル１３４に戻るように延伸する。

粘性クラッチ１２０の図示の実施形態における磁束回路のいくつかの態様は、以下の通りである。第１の空隙、第２の空隙、及び第４の空隙のいずれか又はすべては、径方向に配向することができる。磁束回路内の径方向に配向された空隙は、比較的狭い公差で比較的小さく保つことができ、効率的で一貫した磁束伝導を促進するのに役立つ。第３の空隙は、軸方向に配向することができる。上述したように、第３の空隙は、電機子１３２−１が作動され、ロータ１２６に向かって、又はロータ１２６に対して引き寄せられるときに、効果的に閉じることができる。

第１の空隙は、電磁コイル１３４の径方向内周の外側に配置することができ、第４の空隙は、電磁コイル１３４の径方向外周の内側に配置することができる。後方ベアリング１４０は、磁束回路の内側に配置することができる。一方、前方ベアリング１４２及びコイルベアリング１４８は、それぞれ、磁束回路の外側に配置することができる。ロータ１２６の伝導性部分１２６−１を通過する以外に、磁束回路を粘性クラッチ１２０の駆動側又は後側に配置することもできる。

電磁コイル１３４の階段状の構成は、シャフト１２２への近接を容易にすることができ、それにより、比較的小さい（第４の）径方向空隙を横断する電磁コイル１３４とシャフト１２２との間の磁束伝導を可能にする（図４及び付随する説明も参照）。又、このような階段状電磁コイル構成は、望ましくない製造の複雑さを増大、クラッチの全体的な軸方向及び／又は径方向の寸法の増大、及び質量を増大させる傾向がある追加の磁束ガイドの必要性、を回避する。

以下は、本発明の可能な実施形態の例示的な説明である。

粘性クラッチは、入力部材と、出力部材と、入力部材と出力部材との間で画定される作動チャンバと、流体回路によって作動チャンバに流体接続され、せん断流体の供給を維持するリザーバと、リザーバと作動チャンバとの間の、流体回路に沿ったせん断流体の流れを制御するバルブと、ベアリングと、ベアリングによって支持される電磁コイルと、を備え、電磁コイルの選択的励磁がバルブを始動させ、電磁コイルは、コイルハウジングと、コイルハウジングの内部容積部内で複数の巻回を形成する巻線と、を含み、コイルハウジングは、階段状の構成を有し、前記ベアリングの少なくとも一部をその最初のステップに収容する。

前段落の粘性クラッチは、任意選択で、追加的及び／又は代替的に、以下の特徴、構成、及び／又は追加の構成要素のうちの任意の１つ又は複数を含むことができる。
コイルハウジングの内部容積部は、径方向外側の容積部と径方向内側の容積部とを含み、径方向外側の容積部は、最初のステップの径方向外側に位置し、径方向内側の容積部は、ベアリングと重複してもよい。
コイルハウジングの径方向外側の容積部及び径方向内側の容積部は、互いに隣接して開口されてよく、巻線の巻回は、径方向外側の容積部及び径方向内側の容積部の両方に延在していてもよい。
ベアリングは、外側レースと、外側レースと係合する転動体とを含むことができ、コイルハウジングの内部容積部内の巻線の巻回は、軸方向及び径方向の両方に転動体に少なくとも部分的に覆うことができる。
コイルハウジングは、カップとして構成することができる。
巻き線はコイルハウジング内にポッティングすることができる。
ベアリングが電磁コイルをシャフト上に支持する。
シャフトは、常時入力部材と共に回転するように入力部材に回転可能に固定することができる。
入力部材は、ロータディスクを備えることができ、出力部材は、ロータディスクを囲むハウジングを備えることができる。
シャフトは、ハウジング全体を貫通することができる。
電磁コイルをハウジングの外側に配置することができる。
シャフトは、第１の端部に内部係合機構を有し、反対側の第２の端部に内部係合機構を有することができる。
シャフトは、第１の端部に内部係合機構を有し、反対側の第２の端部に外部係合機構を有することもできる。
コイルハウジングの内部容積部の断面をＬ字形とすることができる。
バルブは、中央開口部とストッパ開口部とを有する環状本体を有する電機子を含むことができる。
電機子が電磁コイルの励磁によって作動されるとき、電機子の環状本体のストッパ開口部と整列し、その中に突き出るように電機子ストッパを配置することができる。
電機子ストッパは、電機子の動きの軸方向限界を調整するように構成されたねじ込み式に調整可能な部材を備えることができる、及び／又は、バルブは、径方向に延びる切欠きと隣接する軸方向凹部とを有する環状本体を有する電機子を含むことができ、バルブは、電機子を入力部材に可撓的に取り付けるリーフスプリングを含み、リーフスプリングは、径方向に延びる切欠き及び軸方向凹部内に完全に収容される。

方法は、コイルを提供するために電磁コイルハウジングの内部容積部内に巻線を巻き付けるステップを含む。当該巻線は、径方向外側の容積部と隣接する径方向内側の容積部とに及ぶように内部容積部内で複数回巻回され、径方向外側の容積部は、電磁コイルハウジングの壁によって形成される段部の径方向外側に配置される。この方法は、前記段部で、ベアリングを前記電磁コイルハウジングと係合させるステップをさらに含む。

前段落の方法は、任意選択で、追加的及び／又は代替的に、以下の特徴、構成、及び／又は追加のステップのうちの任意の１つ又は複数を含むことができる。
粘性クラッチの電磁作動バルブを通過する磁束回路に隣接するベアリングで電磁コイルハウジングを支持するステップ。

クラッチと共に使用するための電磁コイルアセンブリは、外側レースと、内側レースと、外側レースと内側レースとの間に配置された複数の転動体とを含むベアリングと、巻線と、ベアリングの外側レースで支持される壁によって画定されるコイルハウジングとを含むことができ、コイルハウジングは、巻線の複数の巻きが配置される内部容積部を更に画定し、巻線の巻回は、壁を挟んでベアリングに対向して配置され、内部容積部は、第１の軸方向深さを有する第１の部分と、第２の軸方向深さを有する第２の部分とを含み、第１の軸方向深さは、ベアリングの外側レースの径方向外側に配置され、第２の部分は、ベアリングの外側レースの径方向内側に延在する。

前段落の電磁コイルアセンブリは、任意選択で、追加的及び／又は代替的に、以下の特徴、構成、及び／又は追加の構成要素のうちの任意の１つ又は複数を含むことができる。
コイルハウジングは、壁によって画定されたノッチを有することができ、ベアリングは、軸方向においてノッチ内に収容される。
内部容積部の第１の部分及び第２の部分は、互いに隣接して開口を有していてもよく、巻線の巻きは、第１及び第２の部分の両方に渡っていてもよい。
巻線の巻回は、内部容積部の第１の部分と第２の部分との両方に渡って延在することができる。
コイルハウジングの内部の巻線の巻線は、軸方向及び径方向の両方向においてベアリングの転動体に少なくとも部分的に及ぶことができる。
コイルハウジングは、カップとして構成することができる。
コイルハウジング内に巻線をポッティングすることができる。
第１及び第２の部分によって形成されるコイルハウジングの内部容積部は、断面がＬ字形とすることができる。

粘性クラッチは、シャフトと、
シャフトと共に常時回転するようにシャフトに回転可能に取り付けられたロータディスクであって、磁束伝導性材料で作られた伝導性部分と、磁束伝導性材料とは異なる材料で作られた別の部分とを含むロータディスクと、
ハウジングと、
ロータディスクとハウジングとの間に画定された作動チャンバとであって、を含むことができ、ロータディスクとハウジングとの間のトルク結合が。当該作動チャンバ内に存在するせん断流体の体積の関数として選択的に提供される作動チャンバと、
せん断流体の供給を保持するためのリザーバであって、流体回路によって作動チャンバに流体接続されるとともにロータディスクによって担持されリザーバと、
流体回路に沿ってリザーバと作動チャンバとの間のせん断流体の流れを制御するバルブであって、電機子を含むバルブと、
コイルの選択的励磁によりバルブの作動を制御する電磁コイルであって、リザーバからロータディスクの反対側に配置される電磁コイルと、
ハウジングを通過する第１の磁束ガイドと、
ハウジングを通過し、第１の磁束ガイドの内側に配置される第２の磁束ガイドがあって、磁束回路が、電磁コイルから第１の磁束ガイドへ、次いでバルブの電機子へ、次いでロータディスクの伝導性部分へ、次いで第２の磁束ガイドへ、次いで電磁コイルへ戻るようになっている第２の磁束ガイド
とを含む。

前段落の粘性クラッチは、任意選択で、追加的及び／又は代替的に、以下の特徴、構成、及び／又は追加の構成要素のうちの任意の１つ又は複数を含むことができる。
磁束回路は、電磁コイルと第１の磁束ガイドとの間の第１の空隙、第１の磁束ガイドとバルブの電機子との間の第２の空隙、バルブの電機子とロータディスクの伝導性部分との間の第３の空隙、ロータの伝導性部分と第２の磁束ガイドとの間の第４の空隙、及び第２の磁束ガイドと電磁コイルとの間の第５の空隙を横切る。
第１及び第５の空隙は、それぞれ径方向に向けることができる。
第４の空隙を径方向に向けることができる。
第２の空隙は、径方向に向けることができる。
第３の空隙は、軸方向に配向することができる。
第２の磁束ガイドは、第１のハウジングベアリングによってシャフト上に支持されるハウジングの基体部分のハブを形成することができる。
ハウジングのカバー部分は、第２のハウジングベアリングによってシャフト上に支持することができる。
第１及び第２のハウジングベアリングは、それぞれ、単列ベアリングとすることができる。
ロータディスクの伝導性部分は、シャフト上に支持されるハブを形成することができる。
ロータディスクの伝導性部分は、空隙を挟んで第２の磁束ガイドに面する円筒面を含むことができる。
シャフトは、ハウジングを完全に貫通することができる。
電磁コイルをハウジングの外側に配置することができる。
電磁コイルは、コイルベアリングによってシャフト上に支持することができる。
電磁コイルは、コイルハウジングと、コイルハウジングの内部容積部内に複数の巻回を形成する巻線とを含むことができ、コイルハウジングは、コイルハウジングの外部における最初のステップの内部にコイルベアリングを少なくとも部分的に収容するための階段状の構成を有する。
コイルハウジングの内部容積部は、径方向外側の容積部と径方向内側の容積部とを含むことができ、径方向外側の容積部は、最初のステップの径方向外側に位置し、径方向内側の容積部は、コイルベアリングと重なる。
コイルハウジングの径方向外側の容積部及び径方向内側の容積部は、互いに隣接して開口を有してよく、巻線の巻回は、径方向外側の容積部及び径方向内側の容積部の両方に渡って延在してもよい。
コイルベアリングは、外側レースと、外側レースと係合する転動体とを含むことができる。
コイルハウジングの内部容積部内の巻線の巻回は、コイルベアリングの転動体に軸方向及び径方向の両方向に少なくとも部分的に覆うことができる。
シャフトは、第１の端部に内部係合機構を有し、反対側の第２の端部に内部係合機構を有することができる。
シャフトは、第１の端部に内部係合機構を有し、反対側の第２の端部に外部係合機構を有することもできる。
電機子は、径方向に延びる切欠きと、隣接する軸方向凹部とを有する環状本体を有することができ、バルブは、電機子をロータディスクに可撓的に取り付けるリーフスプリングを含む。
リーフスプリングは、径方向に延びる切欠き及び軸方向の凹部内に全体的に又は部分的に収容することができる。
電機子は、中央開口部とストッパ開口部とを有する環状本体を有することができる。
電機子ストッパは、電機子がロータディスクに向かって駆動されるときに、電機子の環状本体内のストッパ開口部と整列し、その中に突出するように配置され、及び／又は、電機子ストッパは、ロータディスクに固定されることができる。
電機子ストッパは、電機子の移動の軸方向限界を調整するように構成されたねじ込み式に調整可能な部材を含むことができる。

粘性クラッチは、シャフトと、シャフトと共に常に回転するようにシャフトに回転可能に取り付けられたロータディスクとを含むことができ、ロータディスクは、磁束伝導性材料で作られた伝導性部分と、異なる材料で作られた別の部分とを含み、伝導性部分は、シャフトと接触するロータディスクのハブを形成する。
粘性クラッチは、基体及びカバーを有するハウジングをさらに含み、この基体は、軸方向に延びる円環を有するハブを含む。
粘性クラッチは、ロータディスクとハウジングとの間に画定される作動チャンバをさらに含み、ロータディスクとハウジングとの間のトルク結合が、当該作動チャンバ内に存在するせん断流体の体積の関数として選択的に提供される。
粘性クラッチは、せん断流体の供給を保持するためのリザーバをさらに含み、このリザーバは作動チャンバに流体接続されており、また、このリザーバはロータディスクによって担持されている。
粘性クラッチは、流体回路に沿ってリザーバと作動チャンバとの間のせん断流体の流れを制御するバルブをさらに含む。このバルブは、ハウジングの基体のハブの軸方向に延びる円環の径方向外側に配置された電機子を含む。
粘性クラッチは、コイルの選択的励磁がバルブの作動を制御する電磁コイルをさらに含む。この電磁コイルは、リザーバからロータディスクの反対側に位置している。
粘性クラッチは、ハウジングを通過する磁束ガイドをさらに含む。磁束回路は、電磁コイルからこの磁束ガイドに、次に、バルブの電機子に、次にロータディスクの伝導性部分に、次にシャフトに、そして最後に電磁コイルに戻るように延びている。

前段落の粘性クラッチは、任意選択で、追加的及び／又は代替的に、以下の特徴、構成、及び／又は追加の構成要素のうちの任意の１つ又は複数を含むことができる。
磁束回路は、電磁コイルと磁束ガイドとの間の第１の空隙、磁束ガイドとバルブの電機子との間の第２の空隙、バルブの電機子とロータディスクの伝導性部分との間の第３の空隙、シャフトと電磁コイルとの間の第４の空隙を横断することができる。
第１及び第４の空隙をそれぞれ径方向に向けることができる。
第２の空隙は、径方向に向けることができる。
第３の空隙は、軸方向に配向することができる。
ハウジングの基体は、基体のハブと係合する第１のハウジングベアリングによってシャフト上に支持することができ、ハウジングのカバーは、第２のハウジングベアリングによってシャフト上に支持することができ、第１及び第２のハウジングベアリングは、それぞれ、単列ベアリングとすることができる。
ロータディスクの伝導性部分は、軸方向の空隙を横断して電機子に面する表面を含むことができる。
ロータディスクの伝導性部分は、リザーバから離間して配置することができる。
電磁コイルをハウジングの外側に配置することができる。
電磁コイルは、コイルベアリングによってシャフト上に支持することができる。
電磁コイルは、コイルハウジングと、コイルハウジングの内部容積部内に複数の巻回を形成する巻線とを含むことができ、コイルハウジングは、コイルハウジングの外部における最初のステップの内部にコイルベアリングを少なくとも部分的に収容するための階段状の構成を有する。
コイルハウジングの内部容積部は、径方向外側の容積部と径方向内側の容積部とを含むことができ、径方向外側の容積部は、最初のステップの径方向外側に位置することができ、径方向内側の容積部は、コイルベアリングと重なり合うことができる。
コイルハウジングの径方向外側の容積部及び径方向内側の容積部は、互いに隣接し且つ開いていてもよい。
巻線の巻きは、径方向外側の容積部と径方向内側の容積部との両方に渡って延在することができる。
コイルベアリングは、外側レースと、外側レースと係合する転動体とを含むことができ、コイルハウジングの内部容積部内の巻線の巻回は、軸方向及び径方向の両方において、転動体を少なくとも部分的に覆うことができる。
シャフトは、第１の端部に内部係合機構を有することができ、シャフトは、反対側の第２の端部に内部係合機構を有することができる。
シャフトは、第１の端部に内部係合機構を有することができ、シャフトは、反対側の第２の端部に外部係合機構を有することができる。
電機子は、径方向に延びる切欠きと、隣接する軸方向凹部とを有する環状本体を有することができ、バルブは、電機子をロータディスクに可撓的に取り付けるリーフスプリングを含むことができ、リーフスプリングは、径方向に延びる切欠き及び軸方向凹部内に完全に収容することができる。
電機子は、中央開口部とストッパ開口部とを有する環状本体を有することができ、粘性クラッチは、ロータディスクに固定された電機子ストッパを更に含むことができ、電機子ストッパは、電機子がロータディスクに向かって駆動されるときに電機子の環状本体のストッパ開口部と整列し、その中に突出するように配置することができる。
電機子ストッパは、電機子の移動の軸方向限界を調整するように構成されたねじ込み式に調整可能な部材を備えることができる。
シャフトは、ハウジングを完全に貫通することができる。
ハウジングの基体は、基体のハブと係合する第１のハウジングベアリングによってシャフト上に支持することができ、粘性クラッチは、第１のハウジングベアリングに当接するスペーサを更に含むことができ、スペーサは、径方向にオフセットした前方及び後方接触面を有することができる。
ハウジングの基体は、第１のハウジングベアリングによってシャフト上に支持することができ、ハウジングのカバーは、第２のハウジングベアリングによってシャフト上に支持することができ、第１のハウジングベアリングは、磁束回路の内側に配置することができ、第２のハウジングベアリングは、磁束回路の外側に配置することができる。
ロータディスクは、軸方向オフセットを有することができ、ハウジングの基体のハブの軸方向に延びる円環の遠位端は、軸方向オフセットに隣接するロータディスクと軸方向に重なり合うことができる。

粘性クラッチを動作させる方法は、電磁コイルを励磁して磁束を生成するステップと、電磁コイルから粘性クラッチのハウジング内の磁束ガイドに磁束を第１の空隙を横断して通過させるステップと、第１の磁束ガイドからバルブの電機子に磁束を第２の空隙を横断して通過させるステップと、バルブの電機子からロータの伝導性ハブ部分に磁束を第３の空隙を横断して通過させるステップと、バルブを作動させて、粘性クラッチ内のせん断流体の流れを電機子の移動の関数として制御するステップと、ロータの伝導性ハブ部分から活軸に磁束を通過させるステップと、活軸から電磁コイルに磁束を第４の空隙を横断して通過させるステップと、を含むことができる。

粘性クラッチを動作させる方法は、電磁コイルを励磁して磁束を発生させるステップと、電磁コイルから粘性クラッチのハウジング内の第１の磁束ガイドに第１の空隙を横断して磁束を通過させるステップと、第１の磁束ガイドからバルブの電機子に第２の空隙を横断して磁束を通過させるステップと、電機子からロータの伝導性部分に第３の空隙を横断して磁束を通過させるステップと、バルブを作動させて、電機子の移動の関数として粘性クラッチ内のせん断流体の流れを制御するステップと、ロータの伝導性部分からハウジング内の第２の磁束ガイドに第４の空隙を横断して磁束を通過させるステップと、第２の磁束ガイドから電磁コイルに第５の空隙を横断して磁束を通過させるステップとを含むことができる。

粘性クラッチは、ロータディスクと、
ハウジングと、
ロータディスクとハウジングとの間に画定され作動チャンバであって、ロータディスクとハウジングとの間のトルク結合が当該作動チャンバ内に存在するせん断流体の体積の関数として選択的に提供される作動チャンバと、
ロータディスクによって担持され、流体回路によって作動チャンバに流体接続されるせん断流体の供給を保持するリザーバと、
流体回路に沿って当該リザーバと作動チャンバとの間のせん断流体の流れを制御するバルブであって、径方向に延びる切欠きを有する環状本体とそれに隣接する軸方向凹部とを有する電機子を備えるとともにこの電機子をロータディスクに撓み可能に取り付けるリーフスプリングをさらに含み、当該リーフスプリングは径方向に延びる切り欠き及び軸方向凹部内に完全に収容されようになっているバルブと、
コイルの選択的励磁によりバルブ制御する電磁コイルと、を備える。

粘性クラッチは、ロータディスクと、
ハウジングと、
ロータディスクとハウジングとの間に画定され作動チャンバであって、ロータディスクとハウジングとの間のトルク結合が当該作動チャンバ内に存在するせん断流体の体積の関数として選択的に提供される作動チャンバと、
ロータディスクによって担持され、流体回路によって作動チャンバに流体接続されるせん断流体の供給を保持するリザーバと、
流体回路に沿ってリザーバと作動チャンバとの間のせん断流体の流れを制御するバルブであって、中央開口部及びストッパ開口部を備える環状本体を有する電機子を含むバルブと、
バルブの作動を制御する電磁コイルと、
ロータディスクに固定された電機子ストッパであって、電機子が電機子ディスクに向かって駆動されたとき、ストッパ開口部に整列され、電機子の環状本体のストッパ開口部内へに突出する電機子ストッパと、を含む。

前段落の粘性クラッチは、任意選択で、追加的及び／又は代替的に、以下の特徴、構成、及び／又は追加の構成要素のうちの任意の１つ又は複数を含むことができる。電機子ストッパは、電機子の動きの軸方向限界を調整するように構成されたねじ込み式に調整可能な部材を備えることができる。

「実質的に」、「本質的に」、「一般的に」、「おおよそ」などの、本明細書で使用される任意の相対的な用語又は程度の用語は、本明細書で明確に述べられる任意の適用可能な定義又は制限に従って解釈されるべきであり、それに従うべきである。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又は程度の用語は、任意の関連する開示された実施形態、ならびに、本開示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又は変形を広く包含するように解釈されるべきであり、例えば、通常の製造公差の変動、付随的な位置合わせの変動、熱、回転、又は振動動作条件などによって引き起こされる過渡的な位置合わせ又は形状の変動などを包含するように解釈されるべきである。更に、本明細書で使用される任意の相対的な用語又は程度の用語は、あたかも、所与の開示又は記載において適格な相対的な用語又は程度の用語が利用されなかったかのように、指定された品質、特性、パラメータ又は値を変更なしに明確に含む範囲を包含すると解釈されるべきである。

本発明は好ましい実施形態に関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精神及び範囲から逸脱することなく形状及び細部になされてもよいことは認識できる。例えば、本発明のクラッチは、軽量用途向けとして説明されているが、中型又は重量用途向けにスケールアップすることもできる。更に、一実施形態に関して説明した特徴及び構成を、必要に応じて別の実施形態に組み込むことができる。

Claims (52)

1. 入力部材と、
   出力部材と、
   前記入力部材と前記出力部材との間で画定される作動チャンバと、
   流体回路によって前記作動チャンバに流体接続され、せん断流体の供給を維持するリザーバと、
   前記リザーバと前記作動チャンバとの間の、前記流体回路に沿った前記せん断流体の流れを制御するバルブと、
   ベアリングと、
   前記ベアリングによって支持される電磁コイルと、を備え、
   前記電磁コイルの選択的励磁が前記バルブを始動させ、前記電磁コイルは、コイルハウジングと、前記コイルハウジングの内部容積部内で複数の巻回を形成する巻線と、を含み、前記コイルハウジングは、階段状の構成を有し、前記ベアリングの少なくとも一部をその最初の段部に収容する、
   粘性クラッチ。
2. 前記コイルハウジングの前記内部容積部は、径方向外側の容積部と径方向内側の容積部とを含み、前記径方向外側の容積部は、前記最初の段部の径方向外側に位置し、前記径方向内側の容積部は、前記ベアリングと重複する、請求項１に記載の粘性クラッチ。
3. 前記コイルハウジングの前記径方向外側の容積部及び前記径方向内側の容積部は、互いに隣接しかつ開口されており、前記巻線の前記巻回は、前記径方向外側の容積部及び前記径方向内側の容積部の両方に延在する、請求項２に記載の粘性クラッチ。
4. 前記ベアリングは、外側レースと当該外側レースと係合する転動体とを含み、前記コイルハウジングの前記内部容積部内の前記巻線の前記巻回は、前記転動体を軸方向及び径方向の両方で少なくとも部分的に覆う、請求項１に記載の粘性クラッチ。
5. 前記コイルハウジングがカップとして構成され、前記巻線が前記コイルハウジング内にポッティングされる、請求項１に記載の粘性クラッチ。
6. 前記粘性クラッチは、シャフトを更に含み、前記ベアリングが前記電磁コイルをシャフト上に支持する、請求項１に記載の粘性クラッチ。
7. 前記シャフトは、前記入力部材に回転可能に固定され、前記入力部材と共に常時回転する、請求項６に記載の粘性クラッチ。
8. 前記入力部材は、ロータディスクを含み、前記出力部材は、前記ロータディスクを囲むハウジングを含む、請求項７に記載の粘性クラッチ。
9. 前記シャフトは、前記ハウジングの全体を貫通して延在する、請求項８に記載の粘性クラッチ。
10. 前記電磁コイルは、前記ハウジングの外側に配置される、請求項８に記載の粘性クラッチ。
11. 前記シャフトは、第１の端部に内部係合機構を有し、前記シャフトは、反対側の第２の端部に内部係合機構を有する、請求項６に記載の粘性クラッチ。
12. 前記シャフトは、第１の端部に内部係合機構を有し、前記シャフトは、反対側の第２の端部に外部係合機構を有する、請求項６に記載の粘性クラッチ。
13. 前記コイルハウジングの前記内部容積部は、断面がＬ字形である、請求項１に記載の粘性クラッチ。
14. 前記バルブは、中央開口部及びストッパ開口部を有する環状本体を含む電機子を含み、前記粘性クラッチは、前記電機子が前記電磁コイルの励磁によって作動されるとき、前記電機子の前記環状本体のストッパ開口部と整列し、その中に突き出るように配置された電機子ストッパを更に含む、請求項１に記載の粘性クラッチ。
15. 前記電機子ストッパは、前記電機子の動きの軸方向限界を調整するように構成されたねじ込み式に調整可能な部材を含む、請求項１４に記載の粘性クラッチ。
16. 前記バルブは、径方向に延びる切欠きと、隣接する軸方向凹部と、を有する環状本体を有する電機子を含み、前記バルブは、前記電機子を前記入力部材に可撓的に取り付けるリーフスプリングを含み、前記リーフスプリングは、前記径方向に延びる切欠き及び前記軸方向凹部内に完全に収容される、請求項１に記載の粘性クラッチ。
17. 電磁コイルハウジングの内部容積部内に巻線を巻回してコイルを提供するステップと、
    段部でベアリングを電磁コイルハウジングに係合させるステップと、を備え、
    当該巻線は、径方向外側の容積部から隣接する径方向内側の容積部に渡って内部容積部内で複数回巻回され、当該径方向外側の容積部は、前記電磁コイルハウジングの壁によって形成される段部の径方向外側に位置する、方法。
18. 粘性クラッチの電磁作動バルブを通過する磁束回路に隣接するベアリングで電磁コイルハウジングを支持するステップを更に含む、請求項１７に記載の方法。
19. クラッチと共に使用するための電磁コイルアセンブリであって、
    前記電磁コイルアセンブリは、ベアリングと、巻線とを含み、
    前記ベアリングは、外側レースと、内側レースと、前記外側レースと前記内側レースとの間に配置された複数の転動体とを含み、
    前記電磁コイルアセンブリは、前記ベアリングの前記外側レースで支持される壁により画定されるコイルハウジングをさらに含み、
    前記コイルハウジングは、前記壁を挟んで前記ベアリングの反対側に位置する前記巻線の複数の巻回を内部に配置する内部容積部を更に画定し、前記内部容積部は、第１の軸方向深さを有する第１の部分と、第２の軸方向深さを有する第２の部分と、を有し、前記第１の軸方向深さは、前記第２の軸方向深さよりも大きく、前記第１の部分は、前記ベアリングの前記外側レースの径方向外側に位置し、前記第２の部分は、前記ベアリングの前記外側レースの径方向内側に延在する、電磁コイルアセンブリ。
20. 前記コイルハウジングは、前記壁によって画定されるノッチを有し、前記ベアリングは、軸方向において前記ノッチ内に収容される、請求項１９に記載の電磁コイルアセンブリ。
21. 前記内部容積部の前記第１の部分及び前記第２の部分は、互いに隣接しかつ開口し、前記巻線の前記巻回は、前記第１の部分及び前記第２の部分の両方に渡って延在する、請求項１９に記載の電磁コイルアセンブリ。
22. 前記巻線の前記巻回は、前記内部容積部の前記第１の部分と前記第２の部分との両方に渡って延在する、請求項１９に記載の電磁コイルアセンブリ。
23. 前記コイルハウジングの前記内部容積部の前記巻線の前記巻回は、軸方向及び径方向の両方向において、前記ベアリングの前記転動体を少なくとも部分的に覆う、請求項１９に記載の電磁コイルアセンブリ。
24. 前記コイルハウジングがカップとして構成され、前記巻線が前記コイルハウジング内にポッティングされる、請求項１９に記載の電磁コイルアセンブリ。
25. 前記第１の部分及び前記第２の部分によって形成される前記コイルハウジングの前記内部容積部は、断面がＬ字形である、請求項１９に記載の電磁コイルアセンブリ。
26. シャフトと、
    シャフトと共に常時回転するようにシャフトに回転可能に取り付けられたロータディスクであって、磁束伝導性材料で作られた伝導性部分と、異なる材料で作られた別の部分と、を含み、前記伝導性部分が、前記シャフトと接触する前記ロータディスクのハブを形成する、ロータディスクと、
    基体とカバーとを有し、前記基体が軸方向に延びる円環を有するハブを含む、ハウジングと、
    前記ロータディスクと前記ハウジングとの間に画定された作動チャンバであって、前記ロータディスクと前記ハウジングとの間のトルク結合が、当該作動チャンバ内に存在するせん断流体の体積の関数として選択的に提供される、作動チャンバと、
    前記せん断流体の供給を維持するためのリザーバであって、流体回路によって前記作動チャンバに流体接続され、前記ロータディスクによって担持される、リザーバと、
    前記流体回路に沿って前記リザーバと前記作動チャンバとの間の前記せん断流体の流れを制御するバルブであって、前記ハウジングの前記基体の前記ハブの軸方向に延びる前記円環の径方向外側に位置する電機子を含む、バルブと、
    電磁コイルの選択的励磁が前記バルブの作動を制御する電磁コイルであって、前記電磁コイルが前記リザーバからみて前記ロータディスクの反対側に位置する、電磁コイルと、
    前記ハウジングを貫通する磁束ガイドと、
    前記電磁コイルから、前記磁束ガイド、次いで前記バルブの前記電機子、次いで前記ロータディスクの前記伝導性部分、次いで前記シャフト、を順次経由して前記電磁コイルへ戻る磁束回路と、を備える、粘性クラッチ。
27. 前記磁束回路は、前記電磁コイルと前記磁束ガイドとの間の第１の空隙、前記磁束ガイドと前記バルブの前記電機子との間の第２の空隙、前記バルブの前記電機子と前記ロータディスクの前記伝導性部分との間の第３の空隙、前記シャフトと前記電磁コイルとの間の第４の空隙を横断する、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
28. 前記第１及び第４の空隙のそれぞれは径方向を向いている、請求項２７に記載の粘性クラッチ。
29. 前記第２の空隙は径方向を向いている、請求項２８に記載の粘性クラッチ。
30. 前記第３の空隙は軸方向を向いている、請求項２９に記載の粘性クラッチ。
31. 前記ハウジングの前記基体は、前記基体の前記ハブと係合した第１のハウジングベアリングによって前記シャフトに支持され、前記ハウジングの前記カバーは、第２のハウジングベアリングによって前記シャフトに支持され、前記第１のハウジングベアリング及び前記第２のハウジングベアリングは、それぞれ単列ベアリングである、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
32. 前記ロータディスクの前記伝導性部分は、軸方向空隙を挟んで前記電機子と対向する表面を含む、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
33. 前記ロータディスクの前記伝導性部分は、前記リザーバから離間している、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
34. 前記電磁コイルは、前記ハウジングの外側に位置する、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
35. 前記電磁コイルは、コイルベアリングによって前記シャフトに支持される、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
36. 前記電磁コイルは、
    コイルハウジングと
    前記コイルハウジングの内部容積部内に複数の巻回を形成する巻線と、を備え、
    前記コイルハウジングは、階段状の構成を有し、前記コイルハウジングの外形における最初のステップの内部に前記コイルベアリングを少なくとも部分的に収容する、請求項３５に記載の粘性クラッチ。
37. 前記コイルハウジングの前記内部容積部は、径方向外側の容積部と径方向内側の容積部とを含み、前記径方向外側の容積部は、前記最初のステップの径方向外側に位置し、前記径方向内側の容積部は、前記コイルベアリングと重なる、請求項３６に記載の粘性クラッチ。
38. 前記コイルハウジングの前記径方向外側の容積部及び前記径方向内側の容積部は、互いに隣接しかつ開口し、前記巻線の前記巻線は、前記径方向外側の容積部及び前記径方向内側の容積部の両方に渡って延在する、請求項３７に記載の粘性クラッチ。
39. 前記コイルベアリングは、外側レースと、当該外側レースと係合する転動体とを含み、前記コイルハウジングの前記内部容積部内の前記巻線の前記巻回は、軸方向及び径方向の両方向において、前記転動体を少なくとも部分的に覆う、請求項３６に記載の粘性クラッチ。
40. 前記シャフトは、第１の端部に内部係合機構を有し、前記シャフトは、反対側の第２の端部に内部係合機構を有する、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
41. 前記シャフトは、第１の端部に内部係合機構を有し、前記シャフトは、反対側の第２の端部に外部係合機構を有する、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
42. 前記電機子は、径方向に延びる切欠きと隣接する軸方向凹部とを有する環状本体を有し、前記バルブは、前記電機子を前記ロータディスクに可撓的に取り付けるリーフスプリングを含み、前記リーフスプリングは、前記径方向に延びる前記切欠き及び前記軸方向凹部内に完全に収容される、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
43. 前記電機子は、中央開口部及びストッパ開口部を有する環状本体を有し、
    前記粘性クラッチは、前記ロータディスクに固定された電機子ストッパを、更に備え、前記電機子ストッパは、前記電機子が前記ロータディスクに向かって引き寄せられるときに、前記電機子の前記環状本体の前記ストッパ開口部と整列し、その中に突き出るように配置される、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
44. 前記電機子ストッパは、前記電機子の動きの軸方向限界を調整するように構成されたねじ込み式に調整可能な部材を含む、請求項４３に記載の粘性クラッチ。
45. 前記シャフトは、前記ハウジングの全体を貫通して延在する、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
46. 前記ハウジングの前記基体は、前記基体の前記ハブと係合する第１のハウジングベアリングによって前記シャフトに支持され、前記粘性クラッチは、前記第１のハウジングベアリングに当接するスペーサを更に含み、前記スペーサは、径方向にオフセットされた前方接触面及び後方接触面を有する、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
47. 前記ハウジングの前記基体は、第１のハウジングベアリングによって前記シャフトに支持され、前記ハウジングの前記カバーは、第２のハウジングベアリングによって前記シャフトに支持され、前記第１のハウジングベアリングは、前記磁束回路の内側に位置し、前記第２のハウジングベアリングは、前記磁束回路の外側に位置する、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
48. 前記ロータディスクが軸方向オフセットを有し、前記ハウジングの前記基体の前記ハブの前記軸方向に延びる円環の遠位端が、前記軸方向オフセットに隣接して前記ロータディスクと軸方向に重なる、請求項２６に記載の粘性クラッチ。
49. 粘性クラッチを動作させる方法であって、
    電磁コイルを励磁して磁束を発生させるステップと、
    前記電磁コイルからの前記磁束を、第１の空隙を横断させ、前記粘性クラッチのハウジング内の第１の磁束ガイドに伝達するステップと、
    前記第１の磁束ガイドからの前記磁束を、第２の空隙を横断させ、バルブの電機子へ通過するステップと、
    前記バルブの前記電機子からの前記磁束を、第３の空隙を横断させ、ロータの伝導性ハブ部分へ通過するステップと、
    前記バルブを作動させて、前記電機子の動きの関数として前記粘性クラッチ内のせん断流体の流れを制御するステップと、
    前記ロータの前記伝導性ハブ部分からの前記磁束を、活軸に通過するステップと、
    前記活軸からの前記磁束を、第４の空隙を横断させ、前記電磁コイルへ通過するステップと、を備える方法。
50. ロータディスクと、
    ハウジングと、
    前記ロータディスクと前記ハウジングとの間に画定された作動チャンバであって、前記ロータディスクと前記ハウジングとの間のトルク結合を、前記作動チャンバ内のせん断流体の体積の関数として選択的に提供する作動チャンバと、
    前記せん断流体の供給を維持するためのリザーバであって、流体回路により前記作動チャンバに流体接続され、前記ロータディスクに担持される、リザーバと、
    前記流体回路に沿った前記リザーバと前記作動チャンバとの間の前記せん断流体の流れを制御するバルブであって、径方向に延びる切り欠き部と、隣接する軸方向の凹部と、を有する環状本体を有する電機子を含み、前記電機子を前記ロータディスクに可撓的に取り付けるリーフスプリングを含み、前記リーフスプリングが、前記径方向に延びる切り欠き部及び前記軸方向の凹部内に完全に収容される、バルブと、
    コイルの選択的励磁が前記バルブの作動を制御する、電磁コイルと、を備える粘性クラッチ。
51. ロータディスクと、
    ハウジングと、
    前記ロータディスクと前記ハウジングとの間に画定された作動チャンバであって、前記ロータディスクと前記ハウジングとの間のトルク結合を、前記作動チャンバ内のせん断流体の体積の関数として選択的に提供する作動チャンバと、
    前記せん断流体の供給を維持するためのリザーバであって、流体回路により前記作動チャンバに流体接続され、前記ロータディスクによって担持される、リザーバと、
    前期流体回路に沿って前記リザーバと前記作動チャンバとの間の前記せん断流体の流れを制御するバルブであって、中央開口部とストッパ開口部とを有する環状本体を有する電機子を含む、バルブと、
    コイルの選択的励磁により前記バルブの作動を制御する、電磁コイルと、
    前記ロータディスクに固定された電機子ストッパであって、前記電機子が前記ロータディスクに向かって引き寄せられるときに、前記電機子の前記環状本体のストッパ開口部と整列して、その中に突き出るように配置される、電機子ストッパと、を備える粘性クラッチ。
52. 前記電機子ストッパは、前記電機子の動きの軸方向限界を調整するように構成されたねじ込み式に調整可能な部材を含む、請求項５１に記載の粘性クラッチ。

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