KR100214362B1 - 점성 유체 커플링 장치 및 그의 외부 액츄에이터 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 출력커플링어셈블리(13)와 입력커플링부재(11)를 지닌 유형의 유체커플링장치에 관한 것이다.

보관실(35)과 작동실(33) 사이의 점성유체 흐름제어는 밸브아암(40)을 회전시켜 충만구멍(45)을 덮거나 벗기거나 하도록 제어된다.

밸브아암의 회전은 액츄에이터 어셈블리(1)에 의해 작동된다.

코일(69)의 전기신호로 인해, 고정강자성체 하우징(63)을 통하는 플럭스통로(FP)가 발생하고 플럭스는 밸브부재에 부착된 아마츄어(83)를 통과한다.

플럭스통로는 아마츄어편(105)에서 보관실(38)의 바깥 원통면의 부분을 포함하는 각각의 자극편(111)을 통과한다.

따라서, 코일(69)이 통전되면, 마찰면의 마찰맞물림이 필요없이 밸브부재(43)를 회전시킨다.

Description

점성 유체 커플링 장치 및 그의 외부 액츄에이터 어셈블리

제1도는 본 발명을 따르는 점성 유체 장치 및 외부 평면도에 도시한 전자 액츄에이터 어셈블리의 축방향 단면도.

제2도는 본 발명의 유체 커플링장치 및 액츄에이터 어셈블리의 부분의 확대부분 축방향 단면도.

제3도는 제2도보다 크기가 작은 제2도의 선(3-3)을 택한 횡단면도.

제4도는 제2도보다 크기가 작고 비작동 위치에서 본 발명의 유체 커플링 장치의 아마츄어 및 자극편을 도시한 제2도의 선(4-4)을 택한 횡단면도.

제5도는 제2도가 유사하지만, 제2도 보다 상이한 평면을 하고 액츄에이터 어셈블리를 작동하는 동안 플럭스 통로를 예시한 확대 부분 축방향 단면도.

제6도는 제5도와 유사하고 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 확대 부분 축방향 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

13 : 제1회전 커플링 어셈블리 A : 회전축

15 : 제1커플링부재 17 : 커버부재

11 : 제2회전 커플링부재 31 : 판형부재

43 : 밸브부재 93 : 바이어싱 수단

61 : 액츄에이터 어셈블리 83 : 아마츄어 부재

69 : 소오스 63 : 하우징부

111 : 자극편 73,75,77 : 베어링 수단

본 발명은 점성 유체 커플링에 관한 것이다. 더 상세히 설명하면, 점성 유체 커플링의 연결 또는 분리를 냉매 온도와 같은 원격 감지상태에 응답하여 제어되는 차량 라디에이터 냉각팬을 구동시키는데 이용하는 커플링에 관한 것이다.

점성 유체 커플링은 자동차 및 경트럭과 같은 차량의 차량 라디에이터 냉각팬을 구동시키는데 오랜 기간 동안 상업적으로 이용되어 왔다. 이러한 점성 커플링의 이용이 확산되어 왔으며, 이러한 커플링은 감지한 온도상태에 따라 연결상태 또는 분리상태로 작동할 수 있기 때문에 매우 유용하였다.

상업상 이용되어온 대부분의 커플링(점성팬 드라이브)는 팬드라이브에 인접한 주위공기온도를 감지하여 감지된 온도에 따라 팬드라이브내의 밸빙을 제어해 필요에 따라 연결상태 또는 분리상태를 취하는 어떤 유형의 온도 감지 바이메탈 부품을 포함한다.

차량의 용도로서, 주위공기온도를 감지하는 종래의 팬 드라이브와 비교할 때, 라디에이터에 들어오는 액체냉매의 온도를 직접 감지하여 냉각온도에 따라 점성 팬드라이브를 제어함으로써, 팬드라이브의 응답성을 향상시키는 것이 바람직하다. 이러한 원격 감지팬 드라이브 제어를 향상시키기 위해, 감지된 온도를 전기 신호로 변환하여 그 전기신호에 의해 팬드라이브의 맞물림을 제어하는 것이 바람직한 것으로 여겨졌다.

이러한 전기 제어는 제어시스템에 매우 정교한 논리를 짜넣는 것도 가능하게 한다.

본 발명의 양수인에게 양도되고 참고로 여기에 포함한 미합중국 특허 제 4,846, 325 호는 고정하우징에 대한 아마츄어의 마찰 연결을 전자기적으로 제어하여, 이에 의해 팬드라이브의 밸브부품의 회전위치를 제어하여 유체 유입구를 덮거나 벗기는 원격 감지 점성팬 드라이브를 개재하고 있다.

상기 특허의 장치에서, 전자기 제어장치는 아마츄어축이 삽통하고, 팬드라이브의 밸브부품에 연결된 계류 하우징을 포함한다. 아마츄어 축은 한쌍의 베어링 세트에 의해 고정하우징에 대해 지지되어 있다. 부가적인 베어링 세트가 고정하우징과 회전팬 드라이브의 커버 어셈블리 사이에 설치된다.

다수의 베어링 세트는 제어장치를 복잡하게 하고 제조 비용이 많이 든다. 또한 , 마찰연결의 정도에 응해서 밸브위치가 제어되는 것은 오랜시간에 걸쳐 마찰면 손상과 같은 제어성능의 변동(저하)이 생길 가능성을 증가시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 선행 기술의 액츄에이터 어셈블리보다 구조가 간단하고 제조비용이 저렴한 유체 커플링장치용 액츄에이터 어셈블리를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 전자기 제어기를 포함하고 밸브부재를 위치시키는데 마찰 연결을 이용하지 않는 액츄에이터 어셈블리를 제공하는 것이다.

상기 및 또 다른 목적은 회전축을 형성하는 제1회전 가능한 커플링 어셈블리 포함하는 유형의 유체 커플링 장치를 제공함으로 이루어지는 바, 제1커플링 어셈블리는 제1커플링 부재와 커버부재를 포함하여 제1커플링부재와 커버부재는 협동하여 이들 사이에 유체실을 형성한다.

밸브부재는 제1커플링 어셈블리와 결합되고, 유체실을 유체작동실과 유체보관실로 분리하도록 설치된다. 제2회전가능한 커플링부재는 유체작동실에 설치되고 제1커플링부재에 대해 회전될 수 있고, 제1커플링 어셈블리는 제2커플링부재와 협동하여 이들 사이에 점성 전단 공간을 형성한다. 밸브수단은 회전입력운동에 응해서 보관실과 작동실 사이의 유체흐름을 제어하도록 작동할 수 있다. 액츄에이터 어셈블리는 밸브 수단과 제1커플링 어셈블리와 작동할 수 있게 결합되어 밸브수단을 이동하도록 작동한다. 액츄에이터 어셈블리는 전자장의 소오스를 포함한다. 개선된 유체커플링장치는 보관실에 설치되어 회전입력운동을 제공하도록 작동하는 다수의 아마츄어편을 포함하는 아마츄어부재를 특징으로 한다.

액츄에이터 어셈블리는 전자장의 소오스에 인접 배치된 강자성체 하우징부를 포함한다.

액츄에이터 어셈블리는 커버부재의 앞표면에 인접하게 배치 된다. 다수의 전자 자극편이 커버부내에 배치되어 커버부재의 앞표면에 인접한 위치로 축방향 연장한다. 자극편이 회전축 주위에 환상형태로 위치하여 이에 의해 자극편이 강자성체 하우징부에 인접위치하고 제1커플링 어셈블리가 액츄에이터 어셈블리에 대해 회전할 때 이에 가깝게 이격된다. 다수의 자극편 각각이 하나의 아마츄어 편중 하나에 인접위치하여 이들과 작동가능하게 결합하기 때문에, 전자장의 소오스가 여자될 때 강자성체 하우징부, 전자자극편 및 아마츄어편을 포함하는 자속경로가 설정된다.

최종 자속이 아마츄어에 모멘트(토오크)를 일으켜 아무츄어 및 밸브를 회전시킨다. 도면은 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.

제1도는 본 발명에 활용할 수 있는 유형의 점성 유체커플링(점성팬드라이브)의 바람직한 형태를 예시한다. 제1도에 도시된 유체커플링은 참조번호(11)로 표시된 입력커플링부재와 참조번호(13)으로 표시한 출력커플링 어셈블리를 포함한다. 출력커플링 어셈블리(13)는 압력 주조된 하우징부재(15) 및 압력 주조된 커버부재(17)를 포함하고 부재(15) 및 (17)는 선행기술에 공지된 것처럼 커버부재(17)의 외주변의 로울오우버(rollover)에 의해 함께 고정되어 있다.

유체커플링은 수냉식 엔진에 의해 구동되기에 알맞고 라디에이터 냉각팬(F)을 구동시킨다. 팬(F)은 다수의 나사 너트(19)에 의해 하우징 부재(15)에 부착될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이후로 언급할 것을 제외하고 유체 커플링의 특별한 구조 또는 특별한 응용애 제한되지 않는다는 것을 알 것이다.

유체 커플링은 입력커플링부재(11)가 설치된 입력축(12)을 포함한다. 입력축(21)은 엔진 물펌프의 매팅플랜지에 볼트로 고정될 수 있는 플랜지(23)에 의해 회전할 수 있게 구동된다. 입력축(21)은 하우징 부재 (15)의 내측직경에 부착되는 베어링세트의 인너레이스의 지지체 역할을 한다. 입력축(21)의 전단부(제1도의 왼쪽 )는 세레이티드부(27)와 입력커플링부재(11)의 허브부(29)에 의해 형성된 구멍 사이에 인터퍼런스피트(interferance fit)를 지닌다. 따라서 입력축의 회전은 입력커플링부재(11)를 회전시킨다. 하우징부재(15)와 커버부재(17)는 원형밸브판(31)에 의해 유체작동실(33)과 유체 보관실(35)로 분리되는 유체실을 형성하도록 협력하다. 따라서, 입력커플링부재(11)가 유체작동실(33)내에 배치된다는 것을 알 수 있다. 커버부재 (17)에는 장치의 회전축(A)주위에 동심이되게 설치되는 환상의 융기된 보관실 형성부(37)와 원통형 축지지부(39)가 형성된다. 커버부재(17)를 지나 바깥쪽으로(제1도의 좌측 )연장하는 강자성체 밸브축(41)이 축지지부(39)내에 회전할 수 있게 설치된다. 본 발명의 이후에 설명에서, 밸브축(41)을 아무츄어축이라 부른 것이고 이는 명백한 이유가 있기 때문이다.

밸브아암(43)은 밸브축의 내측단부(제1도의 우측단 ) 에 인접 배치되어 있고 이는 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허 제 3,055,473호에서 더 잘 알 수 있고 이를 여기에 참고로 포함 했다.. 보다 상세히 말하면, 밸브아암(43)은 본 발명의 양수인에게 양도되었고, 본 발명에 참고로서 포함되는 미국특허 제 4,974,712호의 기술에 따라 바람직하게 구성될 수 있다. 밸브아암(43)의 운동은 밸브판(31)에 형성된 주입개구(45)을 통해 보관실 (35)에서 작동실 (33)까지 유체흐름을 제어한다. 커버부재(17)에는 유체작동식(33)과 연통하는 축방향 통로 (47)와 축방향통로(47)에서 유체보관실 (35)까지 유체연통을 제공하는 방사상 통로(49)를 형성되어 있다.

작동실(33)내의 상대 회전유체를 연결하여 매우 높은 유압의 국부영역을 발생시키는 펌핑부품(와이퍼)이 축방향 통로(47)에 인접하여 설치된다. 따라서, 와이퍼(51)는 선행기술에서 잘 공지된 바와 같이 통로(47)및(49)를 통해 소량의 연료를 유체보관실(35)로 거꾸로 펌프하도록 연속적으로 작동될수 있다. 본발명의 실시예에서 입력 커플링부재(11)는 다수의 환상랜드(53)를 형성하는 앞표면을 포함한다.

하우징 부재(17)의 인접면은 다수의 환상랜드(53)를 형성한다. 랜드(53)및(55)은 이후에 참조번호(53),(55)으로 부르는 뱀모양의 점성 전단공간을 이들 사이에 형성하도록 맞물려 있다. 상기의 미합중국 특허를 고려하여 당업자는 제1도에 도시되어 있는 점성유체 커플링의 부분 및 이에 설치된 점성 유체용의 여러 유로의 구조 및 작동을 완전히 이해할 수 있다.

토오크가 입력축(21)에 의해 차량 엔진에서 입력커플링부재(11)까지 전달될 때, 전단공간(53),(55)에 포함된 점성유체의 전단이 발생되어 토오크가 출력커플링 어셈블리(13) 및 냉각팬 (F)에 전달된다. 제1도에서 참조번호(61)로 표시된 액츄에이터 어셈블리가 커버부재(17)에 부착되어 커버부재(17)의 앞표면(62)에 인접하게 설치된다.

어셈블리(61)는 소정의 상태의 변화가 감지되는 원격 위치에서 전송된 전기 입력신호에 응답하기 때문에 원격감지(remote sensing)라고 불릴 수 있다. 그리고 소정의 상태의 변화는 액츄에이터 어셈블리(61)에 전달된 전기신호의 변화로 표시된다.

일반적으로, 감지된 소정의 상태는 차량 엔진 블록의 액체냉매의 온도이다. 어셈블리(61)는 전기 입력신호의 변화에 응해 밸브아암(43)을 작동시키기 때문에 액츄에이터어셈블리라고 한다. 특히, 액츄에이터 어셈블리(61)의 기능은 냉매의 온도가 높아짐에 따라 주입개구(45)를 덮는 정상위치(유체 커플링의 분리상태)에서 밸브아암(43)이 주입개구(45)를 개방하는 위치(연결상태)쪽으로 밸브아암(43)을 회전시키는 것이다.

제2도에서 액츄에이터 어셈블리가 자세히 설명되어 있다. 액츄에이터 어셈블리(61)의 계류부는 플라스틱 하우징(65)에 주입 주형된 환상 강자성체 하우징부재(63)를 포함한다. 플라스틱 하우징(61)은 선행기술에 공지된 것처럼, 여기에서 어느 것도 도시되지 않은 차량섀시 또는 팬시라우드와 같은 고정물체에 대해 부착된 계류어셈블리의 부분일 수 있는 적절한 전기 접속자(도시되지 않음)에 플러그 접속되기에 적합한 일체로 주형된 접속자부(67)를 포함한다. 액츄에이터 어셈블리(61)의 계류부에 대해 전기신호를 주고받기 위해 적당한 전기 전기전도체가 계류 어셈블리내에 설치될 수 있다.

일반적으로 플라스틱 하우징(65)은 하우징 부재(63)의 앞표면 전체에 대해 연속적으로 연장하지 않는다.

대신, 플라스틱 하우징(65)에 개구가 있을 수 있어 하우징부재(63)와 일체적으로 형성된 다수의 냉각핀(68)(단지 하나만을 제2도에 도시)이 플라스틱 하우징(65)을 지나 축방향으로 연장할 수 있다.

제2도에서 하우징부재(63)는 축방향 단면이 c자 모양이어서, 이 안에 선행 기술에 공지되었듯이 플라스틱 보빈(71)위에 감긴 전자기코일 (69)을 수용한다.

하우징 부재 (63)는 한세트의 볼베어링(75)의 외측 레이스(73)와 맞물려있다. 베어링 세트(75)는 축(41)주위에 설치되는 내측레이스(77)를 포함한다. 커버부재(17)에 주입 주조되는 강철 인서트(79)가 내측레이스(77)의 우측에 배치된다. 인서트(79)에는 커버부재(17)를 주조하는 동안 알루미늄이 주위로 흐르는 돌출부(81)가 형성됨으로써, 커버부재(17)에 대해 인서트(79)가 축방향 이동을 하지 못하게 한다. 강철 인서트(79)의 기능은 축이 압착고정되는 경화면(즉, 알루미늄 커버에 대해)을 제공하는 것이다. 참조번호(83)으로 표시된 강자성체 아마츄어 어셈블리가 축(41)의 우단부(제2도에서 )주위에 배치된다. 청동 또는 세라믹 재료와 같은 저마찰재료를 포함하는 비철베어링면 또는 베어링 슬리이브(85)가 강자성체 축(41)과 강자성체 아마츄어(83)사이에 위치하고 있다.

나중에 더 자세히 설명할 밸브아암(43)이 한쌍의 리벳(87)에 의해 아마츄어 어셈블리(83)의 횡단면에 부착되어 밸브아암(43)이 아마츄어 어셈블리(83)에 고정되어, 후에 설명할 방식으로 아마츄어 어셈블리와 공전한다.

제2도와 관련된 제3도에서 축(41)의 후단부(제2도의 우단)는 나선형와이어 토오션 스프링(93)의 내측단부(91)를 위한 축을 형성하는 감소직경부(89)를 포함한다. 스프링(93)의 내측단부(91)는 알맞은 방식으로 부분(89)에 기계적으로 고착되어 있다.

스프링(93)은 밸브아암으로 축방향으로 연장하는 밸브아암(43)의 압형된 태브를 포함하는 수납부재(97)에 대해 고착되는 방경방향으로 연장하는 외단부(75)를 포함한다.

수납부재(97)는 밸브아암(43)내 압형된 개구를 통해 연장하는 아마츄어 (83)의 돌출부에 의해 형성된다. 위에서 언급한 미합중국 특허 제4,974,712호에 상세히 설명되어 있듯이. 밸브판(31)에는 한쌍이 동일한 주입개구(45)가 설치된다. 밸브아암은 보통Y자 모양이고, 한쌍의 포우트 덮개부(99)와 평형아암부(101)를 포함한다. Y자모양의 밸브아암(43)은 미국특허 4,974,712호에 도시된 밸브아암의 개량형이다. 예를 들면, 밸브아암(43)에는 커다란 원형개구(102)가 형성되어 있고, 이의 직경은 적어도 축의 직경만큼 커 코일 (69)이 여자될 때마다. 축(41)과 밸브아암(43)사이에 전자커플링이 없다.

제3도에 도시되어 있듯이, 나선형 스프링(93)은 잘 공지된 바와 같이 커버부(99)가 주입개구(45)를 덮는, 유체커플링이 분리상태에 상응하는 위치로 밸브부재(43)를 바이어스 한다.

따라서, 전력이 손실되는 경우 밸브아암(43)이 작동실(33)의 유체주입을 방지하는 위치쪽으로 바이어스되기 때문에 이 실시예를 논페일 세이프(non-fail-safe)라고 부른다. 그러나 본 발명은 이렇게 제한되지 않고, 본 발명의 범위내에서 밸브아암은 유체커플링의 연결 상태에 해당하는, 주입개구(43)를 개방하는 위치쪽으로 바이어스될 수 있다.

전력 손실이 있는 경우, 작동실(33)을 유체 주입과 엔진의 냉각이 계속될 수 있기 때문에 이러한 장치를 페일세이프(fail-safe)라고 부른다.

제2도와 관련해 제4도를 참조하여 본 발명의 또 다른 특징을 설명할 것이다. 강자성체 아마츄어(83)는 단일일체 부재로 만들어지는 것이 바람직하고, 선행기술에서 알 수 있듯이, 분말금속 부재로서 만들어질 수 있다. 강자성체 아마츄어(83)는 중심허브부(103)와 반경방향으로 연장하는 다수의 아마츄어편(105)을 포함한다. 실시예에서, 여덟 개의 아마츄어편(105)이 있을지라도, 본 발명은 어떤 특별한 수의 아마츄어편 또는 특별한 구조에 제한되지 않는다. 각각의 아마츄어편 (105)에는 360。도를 16(아마츄어 편수의 두배)으로 나눈것과 거의 동일한 각의 크기 약 22。에 해당하는 크기를 이론적으로 지닌 원의 호가 형성된다. 이러한 이유는 다음에 분명해질 것이다. 다시. 제2도에서 커버부재(17)는 강자성체 부재로서 만들어지고 그리고 강철인서트(79)가 커버부재(17)내로 주조되는 방식과 같은 방식으로 알루미늄 커버부재(17)내로 주입주조되는 분말 금속부재로 만들어질 수 있다. 단지 예로서 플럭스링(107)은 커버부재(17)의 앞표면(62)으로부터 축방향으로 약간 앞쪽으로 돌출한 전방환상부를 포함한다.

플럭스링은(107)은 다수의 자극편을 포함하고, 이들 각각은 환상부(109)와 일체가 형성되는 것이 바람직하다.

제4도에서 알 수 있듯이. 여덟 개의 아마츄어편(105)에 상응하는 여덟 개의 자극편이 있다. 각각의 자극편(111)은 인접 아마츄어편(105)과 적어도 부분적으로 중첩하는 관계로 배치되고, 방사상 방향으로는 아마츄어편(105)으로 가깝게 이격되어 있다는 것을 알 수 있다.

각각의 아마츄어편(105)과 이의 자극편(111)의 최초 중첩이 필수적이지 않지만, 본 기술의 당업자는 이들간의 틈이(이후에 설명할)플럭스 경로의 전자기저항을 최소화하기 위해 최소화되는 것이 필요하다는 것을 알 것이다.

소망된 결과를 성취하기 위해, 각 아마츄어편(105)과 이의 자극편이서로 작동연결에 있는 것이 필수적이다. 자극편(111)의 내측표면은 보관식(35)의 외측경계를 정한다는 것을 알아야 한다.

다시 말해, 주조된 커버부재의 어떤 부분도 자극편(111)과 아마츄어편(105)사이에 방사상으로 배치되어서는 안된다.

제4도에서 아마츄어 어셈블리(83)가 비작동위치에 있는 것을 예시했다. 즉, 전자코일(69)이 여자되지 않고 밸브아암(43)이 나선형 스프링(93)에 의해 주입개구(45)를 덮는 위치쪽으로 바이어스된다.

아마츄어편(105)의 경우에, 각 자극편(111)은 16등분한 약 360。에 해당 하는 각도의 크기, 거의 22。와 같은 각도크기를 이론적으로 지닌 원의 호를 형성한다.

그러나 실제로 아마츄어편(105)사이의 틈의 아치크기는 아마츄어편 자신의 아치크기보다 약간 더 클 수 있다. 유사하게, 자극편 사이의 틈의 아아치크기는 자극편 자신의 아아치 크기보다 약간 크다. 실시예에서 코일(69)이 완전여자 되면, 각 아마츄어편(105)과 각 자극편(111)사이가 완전히 중첩될 때 까지 아마츄어는 약22。사계방향으로 제4도에 도시된 위치로부터 회전할 수 있다. 따라서, 밸브아암( 및 아마츄어(85))의 각 회전의 바람직한 량은 아마츄어편 및 자극편의 수 및 공간의 선택에서 요인이다. 나선형 스프링(93)에 의해 아마츄어 (83) 및 밸브아암(43)이 제4도에 도시된 비작동위치로 바이어스되면, 인접 아마츄어편(105)에 대해 각 자극편(111)이 약간 중첩된다. 중첩은 플럭스링(107)과, 아마츄어(83)사이의 바람직한 전자기 자속경로를 형성하여 아마츄어 회전의 방향을 정한다. 따라서, 전자코일(69)이 여자되면, 아마츄어 (83)는 제4도의 시계방향으로 회전한다. 각 자극편(111)과 이의 인접 아마츄어편(105) 사이에 수도의 원주중첩이 있는 제4도의 위치에서, 플럭스경로의 전자기저항이 최대가 된다.

당업자라면 잘 알 수 있듯이, 저항은 자속선의 반대척도이고, 전기 전류의 흐름에 대한 전기전도체의 저항과 유사하다.

코일(69)이 여자되면, 아마츄어(83)의 최종 토오크가 중첩을 증가시켜 플럭스 경로의 저항을 감소시킨다. 다시, 제2도에서 환상 하우징부재(63)는 전자코일(69)의 원주를 거의 둘러싸는 환상부(113)(제2도의 하부 반에 도시)를 포함한다. 고정액츄에이터(63)의 환상부(113)는 좁은 공기캡을 가로질러 플럭스링(107)의 환상부(109)와 마주하는 관계로 배치되어 있다. 더구나 환상부(113) 및 (109)는 같은 방사크기를 가져 정지환상부(113)와 회전환상부(109)사이의 플럭선경로를 최적화한다.

[작동]

제2도 및 제4도와 관련된 제5도에서 팬속도를 증가해야만 한다는 상태가 감지될때 (즉 증가한 냉매온도), 전기신호가 코일(69)에 전달된다. 코일(69)이 여자되면, 자속플럭스경로(FP)가 만들어져 (제5도) 아마츄어(83) 및 밸브아암(43)을 주입개구(45)가 개방되는 위치(제3도)쪽으로 회전할 수 있게 한다. 코일(69)이 여자될 때 생성된 플럭스경로 (FP)는 강자성체 하우징부재(63)의 환상부(113)을 통과해 반경방향으로 내측으로 진행한 다음, 외측레이스(73), 베어링(75) 및 내측레이스(77)를 반경방향 내측으로 통과한다.

플럭스경로(FP)는 비철베어링 슬리이브(85)를 가로질러 강자성체 밸브축(41)을 축방향으로 통과한 다음, 아마츄어(83)의 허브부(103)를 통해 방사상 외향으로 통과한다. 아마츄어(83)가 축(41)에 대해 회전할 수 있기 때문에 슬리이브(85)가 비철이다. 만일 슬리이브(85)가 비철이 아니면, 아마츄어가 축에 록되는 경향이 있다. 선행기술에서 알 수 있듯이 허브부(103)를 통과하는 플럭스 선이 아마츄어편(105)내에서 집중된 다음 각 아마츄어편(105)과 인접 자극편(111) 사이의 좁은 방사 공기틈을 통과한다. 플럭스경로(FP)는 자극편(111)을 통해 앞쪽으로 진행한 다음, 선속밀도는 환상부(113)와 정련되어 있지만 좁은 축방향 공기틈에 의해 분리되어 있는 환상부(109)의 플럭스밀도를 감소시킨다. 플럭스의 선은 처음에 단지 약간 중첩되는 아마츄어편(105)로 부터 자극편내로 통과하기 때문에, 자기선속경로(FP)의 저항을 최소화하는 방향으로 아마츄어(83)에 토오크가 발생하여, 아마츄어(83)를 제4도에 도시된 위치에서 밸브아암이 제3도에 도시된 개방위치에 있게되는 위치쪽으로 시계방향으로 회전시킨다. 선행기술에 의해 알 수 있듯이 공기틈을 최소화 하여 시스템의 전체 전자기저항을 최소화하는 것이 중요하므로, 따라서 방사방향틈이 최소화되어 축방향 공기틈보다 쉽게 일정하게 유지할 수 있기 때문에 아마츄어편(105)과 자극편(111)사이의 방사방향 공기틈의 이용은 본 발명의 장점이다. 아마츄어(83)에 인접하게 방사방향 공기틈을 제공하면, 아마츄어에 작용하는 축방향 힘을 최소화하여 아마츄어의 표류 또는 기생토오크를 최소화할 수 있다.

환상부(109)와 환상부(113) 사이의 축방향 공기틈을 최소화 하는 것이 또한 중요하다.

코일(69)에 대한 전류가 증가함에 따라, 더 큰 토오크가 아마츄어(83)에 가해져 비틀림 스프링(93)의 바이어싱힘에 대항해 이를 회전시키고 각 아마츄어편(105)과 그의 각 자극편(111)사이의 중첩을 증가시킨다.

증가한 중첩은 전자기회로의 자기저항을 감소시킨다. 위에서 설명한 장치를 선행기술에서는 전자기 가변저항 토오크 액츄에이터라고 부른다. 전자기코오크가 발생하여 아마츄어에 작용함에 따라, 아마츄어는 아마츄어편(105)과 자극편(111)사이의 중첩이 최대로 되는 점까지 회전한다. 다시, 제2도에서 홀장치(Hall device)가 강자성체 하우징부재(63)의 방사상 내측 부분에 설치되어 있다. 원주방향으로 이격된 일련의 자극편(119)이 매설된 환상플라스틱링(117)이 밸브축(41)의 전단부주위에 배치되고, 바람직하게는 내측레이스(77)에 고착되게 설치된다.

선행기술에 공지되어 있듯이 홀장치(15)는 자극편의 통과(119)를 감지하여 일련의 전기도선(여기에 도시하지 않음)에 의해 속도신호(즉, 출력커플링 어셈블리(13)의 속도)를 전달한다. 속도신호는 코일(69)에 대한 입력 신호를 발생시키고 또한 코일에 전송된 전류레벨, 즉 밸브아암(43)의 개방정도를 제어하여 잘 공지된 형태의 페루우프 제어시스템을 제공하는 콘트롤러 또는 로직에 전달된다. 그러한 제어의 예는 본 발명의 양수인에게 양도되어 여기에서 참조로 활용되는 미국특허 제 4,828,088호 페루우프 펄스변조 점성팬제어에 기술되어 있다.

[다른 실시예]

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다. 제6도에서 같은 부품은 같은 참조번호를 사용했고 추가 또는 수정된 부품은 120을 초과하는 참조번호를 사용했다. 다른 실시예에서 강철인서트가 하우징부재(63)의 인접부로 부터 협소한 축방향 공기틈에만 의해 분리되도록 충분하게 도6에서 방사방향 외측으로 연장하는 큰 강철 인서트(121)로 대체되었다. 다른 실시예에서의 다른 구조적 차이는 축(41)과 아마츄어(83)사이에서 방사상으로 배치되는 철축링(123)을 포함한다는 것이다. 축링(123)의 외경 또는 아마츄어(83)의 내경에 비자성 막을 입하는 것이 바람직하다.

다른 실시예의 목적은 전자기회로의 전체저항을 감소시키는 것이다.

볼베어링(75)과 내측레이스(77) 및 외측 레이스(73) 사이의 전체 접촉면적은 매우 조그맣다. 따라서 제6도에서 화살표로 도시되어 있듯이 종래의 방식으로 다른 실시예는 하우징부재(63)의 방사상 내측부에서 좁은 축방향 틈을 가로질러, 강철인서트(121) 통과한 다음 축링(123)을 축방향으로 통과하여 아마츄어(83)를 통해 바깥쪽으로 진행하는 평행플럭스 경로를 제공한다. 부가적인 평행플럭스 경로로 인해 전자기회로의 유효저항이 감소되므로, 더 큰 토오크를 아마츄어(83)에 가할 수 있게 된다. (또는 코일(69)의 크기를 감소시키거나, 코일을 통하는 전류흐름을 감속시킴) 본 발명은 구조가 매우 간단하며 제조비용이 저렴한 액츄에이터 어셈블리를 제공하는 것이라는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은 마찰면의 마찰연결이 없이 밸브부재(40)의 전자기작동을 활용하는 액츄에이터 어셈블리를 제공하는 것이다.

도2에 도시된 전체 액츄레이터 어셈블리(61)에서 풀속도에서의 상대운동(속도차는 출력커플링 어셈블리의 절대속도와 같음)이 볼베어링(75)에서 발생한다. 베어링 슬리이브(85)에서 약간의 속도차만 있고 가끔 발생한다(아마츄어(83)의 작동 토오크레벨이 변화하는 동안) 따라서 본 발명의 액츄에이터 어셈블리는 오랜 시간 동안, 유체온도 및 유체점성의 변화와 같은 인자에 의해 영향을 받지 않고 되풀이 하여 예측가능한 형식으로 작동을 지속해야만 한다. 본 발명은 전문의 설명에서 상세히 설명했고, 본 발명의 여러 대안과 수정이 본 명세서에서 분명해질 것이다. 이러한 대안과 수정이 첨부한 청구범위내에 있다면 가능하다.

Claims (22)

1. 회전축(A)을 형성하는 제1회전 커플링 어셈블리(13)를 포함하되, 상기 제1커플링 어셈블리는 제1커플링부재(15)와 커부부재(17)를 포함하고, 이들은 협동하여 이들간에서 유체실을 형성하며, 제1커플링 어셈블리(13)와 결합하여 유체실을 유체작동실(33)과 유체보관실(35)로 분리하도록 배치되는 밸브부재와 유체작동실에 배치되어 제1커플링부재(15)에 대해 회전할 수 제2회전 커플링부재(11)를 포함하되, 상기 제1커플링 어셈블리는 제2커플링부재와 협동하여 이들 사이에 점성전단 공간을 형성하고, 상기 밸브 부재는 보관실(35)과 작동실(33)사이의 유체흐름을 제어하도록 작동하며, 제1커플링부재(15)와 제2커플링부재(11)의 회전속도차에 따라 작동실에서 보관실로 유체를 펌프하도록 작동하는 수단(51)을 포함하되, 상기 밸브부재는 회전축에 수직하게 배치되어 유체유입구(45)를 형성하는 판형부재(31) 및 판형부재(31)에 밀접한 간격을 두고 판형부재에 평행한 면에서 이동하도록 배치된 평면부재를 포함하여 밸브부재는 상기 밸브부재는 유입구를 통해 유체를 흐르게 하는 개방위치(제3도)와 유입구를 통해 유체가 흐르는 것을 차단하는 폐쇄위치 사이를 이동할 수 있으며, 밸브부재를 개방위치 및 폐쇄위치 중 하나로 바이어싱 하는 수단(93)과, 제1커플링어셈블리(13) 및 밸브부재(43)와 작동가능하게 결합되어 바이어싱수단(93)의 힘에 반대로 밸브부재를 다른 개방 및 폐쇄위치쪽으로 이동하도록 작동하고 또한 전자기장의 소오스(69)를 포함하는 액츄에이터 어셈블리(61)를 포함하는 유체커플링장치에 있어서,

   (가) 아마츄어부재(83)는 다수의 아마츄어편(105)를 포함하고, 보관실(105)에 배치되며, 상기 밸브부재(43) 작동되게 연결되어 밸브부재와 함께 공전하고 상기 엑츄에이터,

   (나) 어셈블리(61)는 전자기장의 소오스(69)에 인접하게 배치된 강자성체 하우징부(63)를 포함하고,

   (다) 상기 액츄에이터 어셈블리(61)는 커버부재(17)의 앞표면(62)에 인접 배치되고 다수의 전자기자극편(111),

   (라) 각각은 상기 커버부재(17)내에 배치되어 상기 커버부재의 앞표면(62)에 인접한 위치로 축방향으로 전진연장하는 전단부(109)를 가지고, 또한 상기 회전축에 대해 환상형태로 배치되어 이에 의해 상기 전단부가 상기 강자성체 하우징부(63)에 축방향으로 인접하게 배치되게 되어, 상기 제1커플링 어셈블리가 상기 액츄에이터 어셈블리에 대해 회전하면 상기 강자성체 하우징부에 대해 축방향으로 밀접하게 이격되게 되고,

   (마) 상기 다수의 자극편(111) 각각은 상기 아마츄어편(105) 중 하나에 인접하게 배치되어 이와 작동가능하게 결합되어, 상기 전자기장의 소오스(69)를 여자시키면 상기 강자성체 하우징부(63), 상기 아마츄어편(105) 및 상기 자극편(111)을 포함하는 플럭스 경로(FP)가 형성되는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
2. 제1항에 있어서, 다수의 자극편(111) 각각은 전자기장의 소오스(69)가 여자되지 않을때 인접한 하나의 아마츄어편(105)과 부분적인 중첩관계로 배치되는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
3. 제2항에 있어서, 아마츄어부재(83)는 다수의 (N개) 아마츄어편(105)를 포함하고, 상기 장치는 다수의 (N개) 전자자극편(111)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 커플링장치.
4. 제3항에 있어서, 다수의 (N개) 전자기자극편(111) 각각은 약 360/2N°에 해당하는 각도크기를 지닌 원호를 형성하는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 다수의 (N개) 아마츄어편(105) 각각은 약 360/2N°에 해당하는 각의 크기를 지닌 원호를 형성하는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
6. 제2항에 있어서, 전자기자극편(111)의 전단부는 원주방향으로 연속한 환상부(109)를 포함하고 상기 전자기자극편 각각은 환상부와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
7. 제2항에 있어서, 커버부재(17)는 주조된 비강자성체부재이고, 다수의 전자기자극편(111) 각각은 상기 주조된 커버 부재내에 주입성형되는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
8. 제2항에 있어서, 상기 전자기장의 소오스는 전자기코일(69)을 포함하고, 상기 강자성체 하우징부(63)는 전자기코일 방사방향 외측에 이에 좁은 간격을 두고 배치된 환상하우징부(113)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
9. 제2항에 있어서, 바이어싱 수단(93)은 밸브부재(43)와 아마츄어부재(83)를 전자기자극편(111)과 아마츄어편(105)의 최소중첩의 위치(제4도) 쪽으로 바이어스하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 유체 커플링장치.
10. 제2항에 있어서, 상기 장치는 강자성체 밸브축(41)을 포함하고, 상기 아마츄어부재(83)는 밸브축에 대해 회전할 수 있게 위치하고, 상기 플럭스경로(FP)는 밸브축을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
11. 제10항에 있어서, 강자성체 하우징부(63)는 고정되어 있고, 상기 강자성체밸브축(41)은 커버부재(17)와 함께 회전가능하고, 베어링수단(73), (75), (77)은 밸브축(41)과 하우징부(63)사이에 방사방향으로 배치되고, 상기 플럭스 경로(FP)는 베어링 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 커플링 장치.
12. 회전축(A)을 형성하는 제1회전 커플링 어셈블리(13)를 포함하되, 상기 제1커플링 어셈블리는 제1커플링부재(15) 및 커버부재(17)를 포함하고 이들은 이들 사이에 유체실을 형성하며, 제1커플링 어셈블리(13)와 결합하여 유체실을 유체작동실(33)과 유체보관실(35)로 분리 하도록 배치된 밸브수단 (31), (43), (45)과 유체작동실에 배치되어 제1커플링부재(15)에 대해 회전할 수 있는 제2회전커플링부재(111)를 포함하되, 상기 제1커플링 어셈블리는 제2커플링부재와 협동하여 이들 사이에 점성전단공간(53), (55)을 형성하고, 상기 밸브수단은 회전입력운동에 따라 보관실(35)과 작동실(33) 사이의 유체 흐름을 제어하도록 작동할 수 있으며, 제1커플링 어셈블리(13)와 상기 밸브수단과 작동가능하게 결합하여 밸브수단을 이동하도록 작동하고 또한 전자기장의 소오스(69)를 포함하는 액츄에이터 어셈블리(61)를 포함하는 유체커플링장치에 있어서,

    (가) 아마츄어부재(83)는 다수의 아마츄어편(105)을 포함하고, 보관실(35)에 배치되며, 회전입력 운동을 제공하도록 작동하며, 상기 액츄에이트 어셈블리(61)는,

    (나) 전자기장의 소오스(69)에 인접배치된 강자성체 하우징부(63)를 포함하고,

    (다) 상기 액츄에이터 어셈블리(61)는 커버부재(17)의 앞표면(62)에 인접 배치되고,

    (라) 다수의 전자기자극편(111)은 상기 커버부재의 앞표면(62)에 인접한 위치로 축방향으로 전진연장하는 상기 커버부재(17)내에 배치되고, 또한 상기 축방향에 대해 환상형태로 배치되어, 이에 의해 전자기자극편은 상기 강자성체 하우징부(63)에 인접하게 배치되므로 상기 제1커플링 어셈블리가 상기 액츄에이터 어셈블리에 대해 회전되면 전자기자극편이 강자성체 하우징부에 폭이좁게 이격되고,

    (마) 상기 다수의 전자기자극편(111) 각각은 상기 아마츄어편(105) 중 하나에 인접하게 배치되고 또한 작동가능하게 결합되므로, 적어도 부분적인 중첩관계가 되어 전자기장의 소오스(69)가 여자되면 강자성체 하우징부(63), 전자자극편(111) 및 아마츄어편(105)를 포함하는 플러스경로(FP)가 형성되는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
13. 제12항에 있어서, 다수의 자극편(111) 각각은 전자기장의 소오스(69)가 여자되지 않을 때 인접한 하나의 아마츄어편(105)과 부분적인 중첩되는 관계로 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 커플링장치.
14. 제13항에 있어서, 아마츄어편(83)은 다수의 (N 개) 아마츄어편(105)를 포함하고, 상기 장치는 다수의 (N 개) 전자기자극편(111)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 커플링장치.
15. 제14항에 있어서, 다수의 (N 개) 전자자극편(111) 각각은 360/2N°에 해당하는 각 크기를 지닌 원호를 형성하는 것을 특징으로 하는 유체 커플링 장치.
16. 제14항에 있어서, 다수의 (N 개) 아마츄어편(105) 각각은 360/2N°에 해당하는 각 크기를 지닌 원호를 형성하는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
17. 제13항에 있어서, 전자기자극편(111)은 원주방향으로 연속하는 환상부(109)를 포함하고 전자기자극편 각각은 환상부와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
18. 제13항에 있어서, 상기 커버부재(17)는 주조된 비 강자성체 부재로 만들어지고, 다수의 전자기자극편(111) 각각은 상기 주조된 커버부재내에 주입성형되는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
19. 제13항에 있어서, 전자기장의 소오스는 전자코일(69)를 포함하고, 상기 강자성체 하우징부(63)는 전자코일의 방사방향 바깥쪽에 좁게 공간두고 배치된 환상하우징부(113)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
20. 제13항에 있어서, 수단(93)은 밸브수단과 아마츄어부재(83)를 전자기자극편(111)과 아마츄어편(105)의 최소중첩의 위치(제4도)쪽으로 바이어스 시키도록 작동하는 것을 특징으로 하는 유체 커플링장치.
21. 제13항에 있어서, 상기 장치는 강자성체 밸브축(41)을 포함하고, 아마츄어부재(83)는 상기 밸브축에 대해 회전할 수 있게 배치되고, 플럭스경로(FP)는 상기 밸브축을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.
22. 제21항에 있어서, 강자성체 하우징부(63)는 고정되어 있고, 강자성체 밸브축(41)은 커버부재(17)와 함께 회전될 수 있고, 베어링수단(73), (75), (77)은 밸브축(41)과 하우징부(63) 사이에 방사상으로 배치되고, 플럭스경로(FP)는 베어링수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체커플링장치.