KR20180053767A - 점성 클러치를 위한 모닝 시크니스 밸브 시스템 - Google Patents

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KR20180053767A
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마이클 스티븐스
제임스 알. 프레스턴
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호르톤 인코포레이티드
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Abstract

보어(46-1)를 갖는 저장소(38)를 가지는 점성 클러치(20)에 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템(44)은 밸브 요소(44-1), 카운터웨이트 부분(44-2), 선회부(44-3), 및 편향 부재(44-4)를 포함한다. 선회부는 밸브 요소와 카운터웨이트 부분 중간에 위치되며, 그리고 밸브 요소 및 카운터웨이트 부분은 개방 포지션과 폐쇄 포지션 사이에서 선회부를 중심으로 공동으로 움직이도록 구성된다. 편향 부재는 디폴트로 폐쇄 포지션에서 보어를 커버하기 위해 밸브 요소를 편향시키도록 구성된다. 카운터웨이트 부분은, 밸브 요소가 개방 포지션에서 보어를 적어도 부분적으로 커버하지 않기 위해, 원심 하중 하에서 편향 부재를 상쇄하도록 구성된다.

Description

점성 클러치를 위한 모닝 시크니스 밸브 시스템
본 발명은 일반적으로 밸브 시스템들, 및 더 구체적으로는, “모닝 시크니스(morning sickness)” 효과들을 감소시키기 위해 점성 클러치들과 함께 사용하기 위한 밸브 시스템들에 관한 것이다.
점성 클러치들은, 매우 다양한 적용들에서, 예컨대 자동차 팬(fan) 구동 적용들을 위해 사용된다. 이러한 클러치들은 2개의 회전가능한 컴포넌트들 사이의 선택적인 토크 전달을 위해 통상적으로 상대적으로 두꺼운 실리콘 오일(더 일반적으로 전단 유체 또는 점성 유체로 불림)을 활용한다. 클러치를 맞물림하거나 맞물림해제하는 것은, 입력 및 출력 부재들 사이에 (예컨대, 로터와 하우징 사이에) 위치되는 클러치의 작동 영역 내로 그리고 밖에 있게 하는 것을 선택적으로 허용함으로써 가능하게 이루어지며, 여기서 점성 전단 커플링이 토크를 입력 부재로부터 출력 부재로 전달하기 위해 오일에 의해 생성될 수 있다. 밸브는 오일의 유동을 작동 영역 내로 그리고/또는 작동 영역 밖으로 제어하는 데 사용된다. 맞물림해제된/오프(off) 조건으로부터 클러치의 외부 출력 하우징의 신속한 맞물림을 허용하기 위해 그리고 밸브가 작동 영역으로의 오일 유동을 막도록 포지셔닝되면서 클러치가 매우 낮은 출력 속도(예컨대, 팬 속도)를 가지는 것을 허용하기 위해 운동 에너지를 오일에서 이용가능한 상태로 유지하도록, 일부 최신 클러치 설계들은, 클러치가 맞물림해제되면서, 오일이 입력부(예컨대, 하우징 내측에 위치되고 그리고 항상 토크 입력을 일반적으로 수용하는 로터)에 부착되는 저장소에 저장되는 것을 허용한다.
점성 클러치들의 사용으로 경험되는 하나의 문제는 소위 “모닝 시크니스(morning sickness)”(“팬 붐(fan boom)”, “어텐던트 회전(attendant rotation)” 등과 같은 다른 용어들에 의해 또한 지칭됨)이다. 모터가 파워 오프되는 경우 클러치들이 움직이지 않을 때(예컨대, 차량이 밤새 사용되지 않을 때), 전단 유체는 저장소로부터 작동 챔버로 이동할 수 있다. 작동 챔버로의 유체 이동의 정도는 종종 움직이지 않을 때 클러치의 회전 배향에 따라 변한다. 일부 회전 배향들에서, 클러치 내의 보어들 또는 다른 통로들은 클러치의 하부 부분에 있거나 이 하부 부분에 가까우며, 여기서 중력이 이들의 보어들 또는 다른 통로들을 통해 그리고 작동 챔버 내로 상당한 양들의 전단 유체를 압박할 수 있다. 모터의 시동 시에, 클러치로의 회전 입력은, 작동 챔버에서 이동되는 전단 유체의 존재로 인해, 클러치 입력의 바람직하지 않은 상당한 정도의 맞물림을 발생시킬 수 있다. “모닝 시크니스”로 인한 이러한 바람직하지 않은 클러치 출력 맞물림은, 예를 들어, 팬 소음, 기생 전력 손실들(parasitic power losses), 및 과도한 엔진 냉각으로 (팬 클러치 적용들에서) 상대적으로 높은 팬 속도 출력을 발생시킨다. 비록 “모닝 시크니스”로 인한 작동 챔버에서의 유체가 작동의 기간 직후에 작동 챔버 밖으로 저장소로 일반적으로 펌핑되지만, “모닝 시크니스” 현상을 실질적으로 완전히 회피하는 것이 바람직하다.
따라서, “모닝 시크니스” 현상을 해결하기 위해 대안적인 점성 클러치 및/또는 밸브 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서, 보어를 갖는 저장소를 가지는, 점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템은, 밸브 요소, 카운터웨이트 부분, 선회부, 및 편향 부재를 포함한다. 선회부는 밸브 요소와 카운터웨이트 부분 중간에 위치되며, 그리고 밸브 요소 및 카운터웨이트 부분은 개방 포지션과 폐쇄 포지션 사이에서 선회부를 중심으로 공동으로 움직이도록 구성된다. 편향 부재는 디폴트로 폐쇄 포지션에서 보어를 커버하기 위해 밸브 요소를 편향시키도록 구성된다. 카운터웨이트 부분은, 밸브 요소가 개방 포지션에서 보어를 적어도 부분적으로 커버하지 않기 위해, 원심 하중 하에서 편향 부재를 상쇄하도록 구성된다.
다른 양태에서, 입력 부재, 출력 부재 및 보어를 갖는 저장소를 가지는, 점성 클러치에서 모닝 시크니스를 감소시키기 위한 방법은: 디폴트로 저장소의 보어를 커버하기 위해 입력 부재에 의해 지탱되는 밸브 요소를 편향시키는 단계, 및 원심 하중에 의해 보어를 적어도 부분적으로 커버하지 않기 위해 밸브 요소를 선회시키는 단계를 포함한다.
본 요약은 제한하지 않은 예로써 오직 제공된다. 본 발명의 다른 양태들은 전체 내용, 청구항들 및 첨부 도면들을 포함하는 본 개시 내용의 전체를 고려하여 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 모닝 시크니스 밸브 시스템을 갖는 점성 클러치의 일 실시예의 횡단면도이다.
도 2a는 폐쇄 포지션으로 도시되는 도 1의 밸브 시스템의 입면도이다.
도 2b는 개방 포지션으로 도시되는 도 1 및 도 2a의 모닝 시크니스 밸브 시스템의 입면도이다.
도 2c는 도 2a의 선(C-C)을 따라 취해진, 도 1 내지 도 2b의 모닝 시크니스 밸브 시스템의 횡단면 사시도이다.
도 3은 개방 포지션으로 도시되는, 본 발명에 따라 모닝 시크니스 밸브 시스템의 다른 실시예의 사시도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 모닝 시크니스 밸브 시스템의 또 다른 실시예의 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 선(B-B)을 따라 취해진, 도 4a의 모닝 시크니스 밸브 시스템의 횡단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 모닝 시크니스 밸브 시스템의 다른 실시예의 다른 실시예의 횡단면도이다.
위에서 식별된 도면들이 본 발명의 실시예들을 제시하지만, 다른 실시예들이 또한 논의에서 주목된 바와 같이 고려된다. 모든 경우들에서, 이러한 개시 내용은 묘사를 통해 본 발명을 나타내지만, 제한되지 않는다. 본 발명의 원리들의 범주 및 사상 내에 속하는, 다수의 다른 수정예들 및 실시예들이 당업자에 의해 고안될 수 있는 것이 이해되어야 한다. 도면들은 실척대로 도시되지 않을 수 있으며, 그리고 본 발명의 적용들 및 실시예들은 도면들에서 구체적으로 도시되지 않는 특징들, 단계들 및/또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
일반적으로, 본 발명은, 점성 클러치가 비활성화의 기간(즉, 유휴 기간(idle period)) 후에 회전 입력을 받아들일 때, 소위 “모닝 시크니스(morning sickness)”를 감소하거나 방지하는 것을 돕기 위해 밸브 시스템들을 제공한다. 클러치가 연장된 시간 기간 동안 사용되지 않을 때, 예컨대 클러치에 동력을 공급하는 엔진이 턴 오프될(turned off) 때, 점성 클러치가 저장소에 유체를 유지하는 것이 바람직하다. 유체 저장소가 밀봉되지 않는다면, 전단 유체는 작동 챔버 내로 누출될 수 있고, 엔진이 시동되는 다음 시간에 클러치로부터 (예컨대, 팬 또는 다른 출력 디바이스로) 과도한 출력 토크를 유발할 수 있다. 모닝 시크니스 밸브 시스템은 유휴/셧다운(shutdown) 조건들 동안 저장소 안에 전단 유체를 유지하는 것을 돕기 위해 저장소를 선택적으로 밀봉하는 것을 도울 수 있으며, 이에 의해 “모닝 시크니스” 현상을 감소하거나 제거한다. 캠 구조들(예컨대, 페이스 캠(face cam) 또는 선형 캠 구조들)은 모닝 시크니스 밸브 시스템의 밀봉을 개선하기 위해 일부 실시예들에서 활용될 수 있다. 본 발명의 모닝 시크니스 밸브 시스템이 다양한 점성 클러치 설계들과 사용될 수 있는 것이 주목되어야 한다.
본 출원은 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 62/237,286에 대한 우선권을 주장하며, 이는 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
도 1은 소위 “모닝 시크니스” 현상을 감소시키거나 방지하기 위한 특징들을 가지는 클러치(20)의 일 실시예의 일부분의 횡단면도이며, 이에 의해 전단 유체 드레인백(drainback) 또는 이동은 리셋(reset)의 기간(즉, 클러치(20)에 대한 토크 입력이 없는 유휴 기간) 후에 바람직하지 않은 클러치 맞물림을 유발시키는 경향이 있다. 회전 축선(A) 위의 클러치(20)의 단지 일부분만이 단순함을 위해 도 1에서 도시된다. 클러치들의 실시예들이 회전 축선(A)을 중심으로 완전히 대칭은 아닌 특정한 종래 특징들을 종종 가지는 것을 이해하는 경우에, 당업자는 회전 축선(A) 아래에 있는 도 1에서 생략된 클러치(20)의 부분들이 축선(A) 위에 묘사되는 부분에 대해 일반적으로 유사한 구성을 가질 수 있는 것이 이해할 것이다. 예시된 실시예에서, 클러치(20)는 저널 브라켓(journal bracket)(또는 장착 축(shaft))(22), 풀리(pulley)(또는 시브(sheave))(24), 로터 조립체(26), 하우징 조립체(28), 밸브 조립체(30), 전자기 코일 조립체(32), 제1 베어링 세트들(34), 제2 베어링 세트들(36), 저장소(38), 작동 챔버(40), 시일 베어링(42), 및 모닝 시크니스 밸브 시스템(44)(또한 셔터 밸브로 또한 불릴 수 있음)을 포함한다. 클러치(20)는 회전 축선(A)을 규정한다. 도 1에서 도시되는 클러치(20)의 실시예는 단지 예시적으로 제공되는 것이지 제한하고자 하는 것이 아니라는 점이 주목되어야 한다. 당업자는, 다수의 다른 점성 클러치 설계들이 가능하며, 그리고 모닝 시크니스 밸브 시스템(44)이 다양한 점성 클러치 설계들과 활용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
저널 브라켓(또는 장착 축)(22)은 바람직한 장착 위치, 예컨대, 차량의 엔진 격실의 엔진 블록에 고착되는 정적(즉, 비회전) 컴포넌트일 수 있다. 예시되는 실시예에서, 저널 브라켓(22)은 축선 방향으로 연장하는 축 부분(22-1) 및 일반적으로 반경 방향으로 연장하는 플랜지 부분(22-2)을 포함한다. 도관(22-3)은 저널 브라켓(22)을 통해 선택적으로 규정될 수 있고, 축 부분(22-1)의 실질적으로 전체 축선 방향 길이를 따라 연장할 수 있다. 예시되는 바와 같이, 도관(22-3)은 축선(A)과 동축으로 정렬된다. 전선들 또는 다른 물품들은 특정 적용들에 대해 요망되는 바와 같이 도관(22-3)을 통해 통과할 수 있다.
예시되는 실시예의 하우징 조립체(28)는 베이스(28-1) 및 커버(28-2)를 포함하는 다수-부품 조립체이다. 베이스(28-1) 및 커버(28-2)는 임의의 적합한 수단에 의해, 예컨대 패스너들, 용접 등을 사용하여 함께 고착될 수 있다. 냉각 핀들(cooling fins)(28-3)은 주변 공기로의 클러치(20)에 의해 생성되는 방열을 돕기 위해 하우징 조립체(28)의 외부 상에 제공될 수 있다. 도 1의 실시예에서 도시되는 바와 같이, 복수의 일반적으로 반경 방향으로 연장하는, 각지게 이격된 냉각 핀들(28-3)은 커버(28-2)의 전방 면 상에 포지셔닝된다. 부가의 일반적으로 반경 방향으로 연장하는, 원주 방향으로 이격된 냉각 핀들(28-4)은 하우징 조립체(28)의 베이스(28-1)의 외부 면 상에 위치된다. 예시되는 실시예에서, 하우징 조립체(28)는 제1 베어링 세트들(34)에 의해 저널 브라켓(22)의 축 부분(22-1) 상에 회전 지지되며, 그리고 하우징 조립체(28)는 일반적으로 축 부분(22-1)을 에워싼다. 하우징 조립체(28)의 커버(28-2)는 베어링 시일(42)에 의해 로터 조립체(26) 상에서 추가적으로 회전 지지될 수 있다. 베어링 시일(42)은, 예컨대, 저널 베어링의 형태로 유체 밀봉 기능 및 구조적 회전 지지 기능 양자 모두를 제공할 수 있다. 하우징 조립체(28)는 클러치(20)의 입력 부재 또는 토크-수용 부분의 일부(part)을 형성할 수 있다.
예시되는 실시예에서, 하우징 조립체(28)는 저장소(38)를 지탱하며, 이 저장소는 하우징 조립체(28)와 회전한다. 저장소(38)는 사용을 위한 전단 유체(예컨대, 실리콘 오일)의 공급을 클러치(20)에 의해 유지할 수 있는데, 클러치(20)가 맞물림해제될 때, 대부분의 전단 유체는 저장소(38)에 유지된다. 하우징 조립체(28)가 입력 하위조립체(subassembly)의 일부이기 때문에, 하우징 조립체(28)는, 하우징 조립체(28)에 대한 회전 입력이 존재할 때마다 항상 회전한다. 하우징 조립체(28)의 회전은, 그 결과, 전단 유체가 압력 하에 있도록 유지하면서, 저장소(38)에서, 클러치(20)의 신속한 맞물림을 용이하게 하는 것을 돕기 위해 전단 유체가 상대적으로 높은 레벨의 운동 에너지로 유지되는 것을 허용한다. 일 실시예에서, 저장소(38)는 하우징 조립체(28)의 베이스(28-1)에서 일반적으로 환형 공동(annular cavity)으로 제공될 수 있다. 저장소 커버(46)는 저장소(38)의 경계의 일부(part)를 규정하도록, 즉, 저장소(38)의 일부분(a portion)에 경계설정하는(bounding) 벽으로서 작용하도록 제공될 수 있다. 예시되는 실시예에서, 저장소 커버(46)는, 예컨대, 압입(press fit), 스웨징(swaging), 패스너들의 사용 등에 의해 베이스(28-1)에 부착되는 일반적으로 환형 플레이트로 구성된다. 하나 또는 그 초과의 출구 보어들(저장소 보어들로 또한 불림)(46-1)은 전단 유체를 저장소(38)의 밖으로 나오게 하기 위해 저장소 커버(46)에 (또는 대안적으로, 저장소(38)의 다른 경계 부분 또는 벽 상에) 제공될 수 있고, 밸브 조립체(30)에 의해 제어될 수 있다. 예시되는 실시예에서, 출구 보어(46-1)는 저장소 커버(46)의 외부 직경 부분에 또는 이 외부 직경 부분에 가깝게 위치되어, 출구 보어(46-1)가 저장소(38)의 반경 방향의 외부 부분에 있거나 이 반경 방향의 외부 부분에 가까이 있다. 이러한 방식으로, 하우징(28) 및 저장소(38)가 회전하며, 그리고 그 안에 있는 전단 유체가 가압되고, 그리고 원심력으로 인해 저장소(38)의 외부 직경에 위치되는 경향이 있을 때, 유체는 용이하게 출구 보어(46-1) 밖으로 즉시 통과할 수 있다. 커버(46)에서의 중앙 개구(46-2)는, 탐색 유체(search fluid)가 저장소(38)로 복귀되는 것을 허용할 수 있다. 커버(46)의 중심 또는 내부 직경 부분에서의 중앙 개구(46-2)의 위치는, 클러치(20)가 움직이지 않을 때, 저장소 밖으로 나가는 바람직하지 않은 유체 드레인백을 감소시키는 경향이 있는데, 왜냐하면 중력이 저장소(38)에서의 대부분 또는 모든 전단 유체를 중앙 개구(46-2)의 레벨 아래로 강제하는 경향이 있을 것이기 때문이다.
풀리(또는 시브)(24)는 하우징 조립체(28)에, 예컨대 베이스(28-1)에 직접적으로 또는 간접적으로 고정되게 고착될(fixedly secured) 수 있고, 벨트(도시되지 않음)로부터 회전 입력을 수용하도록 구성된다. 하우징 조립체(28)는 풀리(24)와 동시 회전할 수 있다. 예시되는 실시예에서, 풀리(24)는 저널 브라켓(22)의 플랜지 부분(22-2) 전방으로 축선 방향으로 포지셔닝된다.
예시되는 실시예의 로터 조립체(26)는 디스크(26-1), 베어링 허브(26-2) 및 유동 안내부(26-3)를 포함한다. 로터 조립체(26)의 디스크(26-1) 및 베어링 허브(26-2)는 적합한 연결, 예컨대 압입(press-fit), 널링된(knurled), 스레딩된(threaded), 스플라이닝된(splined), 또는 다른 연결로 함께 고정되게 고착되는 별도 컴포넌트들로서 구성될 수 있어, 이들의 컴포넌트들은 함께 회전한다(즉, 동시 회전함). 대안적인 실시예들에서, 디스크(26-1) 및 베어링 허브(26-2)는 일체로 그리고 모놀리스형으로(monolithically) 함께 형성될 수 있다. 로터 조립체(26)는 제2 베어링 세트들(36)에 의해 저널 브라켓(22)의 축 부분(22-1) 상에서 회전 지지될 수 있다. 도 1에서 도시되는 바와 같이, 로터 조립체(26)는 저널 브라켓(22)의 축 부분(22-1)을 일반적으로 에워싸도록 포지셔닝된다.
로터 조립체(26)의 디스크(26-1)는 종래 배열로 외부 직경 부분에 가깝게 전방 및 후방 측면들 양자 모두 상에 다수의 동심의 환형 리브들을 포함할 수 있다. 이러한 환형 리브들은 작동 챔버(40)를 따라 커버 조립체(28) 상에 유사한 리브들을 보완할 수 있다. 예시되는 실시예에서, 디스크(26-1)는 하우징 조립체(28)에 의해 에워싸진다. 하나 또는 그 초과의 유체 개구들(도시되지 않음)은, 작동 챔버(40)에서의 전단 유체가 디스크(26-1)의 전방 및 후방 측면들 사이를 통과하는 것을 허용하기 위해, 종래 방식으로 디스크(26-1)를 통해, 예컨대, 외부 직경 부분에 가깝게 일반적으로 축선 방향으로 형성될 수 있다. 복귀 보어(return bore)(26-1B)가 디스크(26-1)를 통해 제공될 수 있다. 유동 안내부(26-3)는 디스크(26-1)에 부착될 수 있고, 예컨대 저장 커버(46)에서 중앙 개구(46-2)를 통해 통과함으로써 저장소 커버(46)를 횡단할 수 있다.
로터 조립체(26)의 예시되는 실시예에서, 베어링 허브(또한 팬 허브로 불림)(26-2)는 일반적으로 축선 방향으로 연장하는 슬리브 부분(26-2A), 일반적으로 반경 방향으로 연장하는 플랜지 부분(26-2B), 및 파일럿 부분(26-2C)을 포함한다. 슬리브 부분(26-2A)은 일반적으로 원통 형상을 가질 수 있고, 디스크(26-1) 및 제2 베어링 세트들(36) 양자 모두와 일반적으로 축선 방향으로 정렬될 수 있다. 플랜지 부분(26-2B) 및 파일럿 부분(26-2C)은 하우징 조립체(28)를 넘어(또는 밖으로) 적어도 부분적으로 연장할 수 있어, 플랜지 부분(26-2B), 파일럿 부분(26-2C) 및/또는 로터 조립체(26)의 베어링 허브(26-2)의 다른 부분들이 클러치(20)의 전방에 또는 그 전방에 가깝게 출력 구조(예컨대, 팬, 펌프, 축 등)를 위한 장착 표면을 제공할 수 있다. 그러나, 대안적인 실시예들에서, 출력 구조가 다른 데에 장착될 수 있는 것이 주목되어야 한다.
작동 챔버(40)(동의어로 작동 영역으로 불림)는 로터 조립체(26)와 하우징 조립체(28) 사이에 규정된다. 비록, 추가의 실시예들에서, 작동 챔버(40)가 디스크(26-1)의 주로 일 측면에 제한될 수 있지만, 예시되는 실시예에서, 작동 챔버(40)는 디스크(26-1)의 반대편의 전방 및 후방 측면들을 따라 연장한다. 작동 챔버(40)에서의 전단 유체의 존재는, 클러치(20)에 맞물리고 입력 컴포넌트와 출력 컴포넌트 사이에 토크를 전달하기 위해 로터 조립체(26)와 하우징 조립체(28) 사이에 유체 마찰 커플링을 생성한다. 토크 전달의 순간 백분율(instantaneous percentage)은 작동 챔버(40)에서의 전단 유체의 양에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 전단 유체는 저장소(38)로부터 유체 운반 경로를 따라 작동 챔버(40)로 운반되고, 복귀 경로를 통해 작동 챔버(40)로부터 저장소(38)로 복귀된다. 당업자는 유체 운반 및 복귀 경로들의 정확한 위치 및 형상이 특정 적용들을 위해 요망되는 바와 같이 각각 변할 수 있다는 것을 인지할 것이다. 하나 또는 그 초과의 적합한 펌핑 구조물들은 복귀 경로를 통해 작동 챔버(40) 밖으로 전단 유체를 동적으로 펌핑하기 위해 작동 챔버(40)에 또는 작동 챔버(40)를 따라 포함될 수 있다.
밸브 조립체(30)는 하우징 조립체(28)에 부착될 수 있고, 하우징 조립체(28)에 의해 지탱될 수 있다. 일반적으로, 밸브 조립체(30)는 저장소(38)로부터 개방 출구 보어(46-1)를 선택적으로 커버하고(cover) 그리고 커버하지 않는(uncover) 데 사용되는 1차 밸브 조립체이다. 출구 보어(46-1)가 커버되지 않을 때(즉, 개방될 때), 전단 유체는 유체 운반 경로를 따라 저장소(38)로부터 작동 챔버(40)로 유동하도록 허용된다. 밸브 조립체(30)는 디폴트(default)로 예를 들어, 스프링 편향력을 사용하여 개방 포지션으로 편향될 수 있다. 전자기 코일 조립체(32)를 활성화하는 것은 출구 보어(46-1)를 적어도 부분적으로 커버하도록 밸브 조립체(30)를 가동시킬 수 있다. 구성의 추가의 설명 및 적합한 밸브 조립체의 작동은 본원과 양수인이 동일한 PCT 특허 출원 공개 번호 WO2014/047430에서 발견된다. 그러나, 다수의 대안적인 유형들의 밸브 조립체들이 활용될 수 있는 것이 주목되어야 한다. 예를 들어, 본원과 양수인이 동일한 PCT 특허 출원 공개 번호 WO2012/024497에서 발견되는 밸브 조립체가 사용될 수 있다. 선회, 회전, 병진 운동, 또는 다른 움직임가능한 밸브 요소들을 갖는 유형들을 포함하는 다수의 다른 유형들의 밸브 조립체들도 또한 적합하다.
도 1에서 도시되는 바와 같은 전자기 코일 조립체(32)는, 밸브 조립체(30)의 가동을 위한 플럭스를 지향하는 데 사용되는 컵(예컨대, 강 컵)에 배치되는 고온 절연된 구리 와이어의 하나 또는 그 초과의 권선된 코일들을 포함할 수 있다. 코일(42)은 저널 브라켓(22)에 대해 회전 고정될 수 있고, 그리고 하우징 조립체(28) 및 밸브 조립체(30)에 인접하게 포지셔닝될 수 있다. 예시되는 실시예에서, 코일(22)이 에워싸고, 저널 브라켓(22)의 축 부분(22-1)에 의해 지지된다. 비록 전자기 코일 조립체(32)가 대안적인 실시예들에서 다른 위치들에 배치될 수 있지만, 예시된 실시예에서, 코일 조립체(32)는 일반적으로 하우징 조립체(28) 및 풀리(24)의 후방에 포지셔닝된다.
클러치(20) 작동을 위해 다양한 대안적 제어 계획들이 가능하다. 일 실시예에서, 전자기 코일 조립체(32)는 대략적인(coarse) 온/오프 방식으로 활성화될 수 있어, 코일 조립체(32)가 선택적으로 활성화될 때, 밸브 조립체(30)가 완전 개방 포지션(디폴트 포지션)으로 또는 완전 폐쇄 포지션으로 유지되는 경향이 있다. 밸브 조립체(30)가 디폴트로 완전 개방 포지션으로 편향되기 때문에, 클러치(20)가 유휴될 때, 밸브 조립체(30)는 개방되며, 그리고 코일 조립체(32)에 공급되는 전력이 존재하지 않는다. 다른 실시예에서, 코일 조립체(32)는 전자 엔진 제어기(도시되지 않음)로부터 펄스 폭 변조된(pulse width modulated(PWM)) 신호들을 사용하여 활성화될 수 있다. PWM 신호들은, 전단 유체의 동적 가변 평균 체적(dynamically variable average volume)이 저장소(38) 밖으로 유동하는 것을 허용한다. PWM 신호들의 펄스 폭(즉, 지속) 및 주파수에 따라, 밸브 조립체(30)는, 시간에 걸쳐 저장소(38) 밖으로 출구 보어(46-1)를 통해 작동 챔버(40)로 통과하도록 허용되는 전단 유체의 양을 가변적으로 조절할 수 있다. 즉, PWM 신호들은 코일 조립체(32)가 밸브 조립체(30)를 개방하고 폐쇄하는 것을 유발하며, 그리고 밸브 조립체(30)가 개방되는(즉, 출구 보어(46-1)를 커버하지 않는) 시간의 평균량은 저장소(38) 밖으로 유동하는 전단 유체의 평균량을 나타낸다. PWM 신호들의 더 큰 펄스 폭들 및/또는 더 큰 주파수들은 밸브 조립체(30)에 더 폐쇄시키는 경향이 있을 것이며, 평균적으로(on average), 더 낮은 평균 체적들의 전단 유체가 작동 챔버(40)로 통과하는 것을 허용한다. 이러한 PWM 제어 계획은, 클러치(20)가 선택적으로 가변 속도들로 작동되는 것을 가능하게 하여, 로터 조립체(26)가, 단지 대략적인 그리고 이원(binary) 온/오프 방식 대신에, 하우징 조립체(28) 및 풀리(24)의 회전 속도의 0% 내지 대략 100% 까지 어디에서든(anywhere) 회전할 수 있다.
전술된 제어 계획들 중 임의의 제어 계획 하에서, 밸브 조립체(30)는 디폴트로 개방 상태로 편향될 수 있다. 일반적으로, 이러한 디폴트 밸브 구성은 “페일 온(fail on)” 구성을 허용하며, 이 때, 밸브 조립체(30) 또는 코일 조립체(32)의 실패, 예컨대 코일 조립체(32)로 공급되는 전력의 손실이 존재한다면, 클러치(20)는 디폴트로 맞물린다. 밸브 조립체(30)의 “페일 온” 구성이 차량 또는 클러치 실패의 상황에서 맞물림을 촉진하는 것을 도우면서, 밸브 조립체(30)의 디폴트 개방 포지션은, 클러치(20)가 유휴 상태일 때, 전단 유체가 작동 챔버(40)로 이동하거나 드레인 백하는 것을 허용하는 바람직하지 않은 효과를 가지며, 주지된 “모닝 시크니스” 현상이, 유휴 기간이 뒤따르는 클러치(20)로 초기 토크 입력을 제공하는 엔진 또는 차량의 시동 시에 바람직하지 않은 클러치 맞물림으로 이어지는 것을 유발시킨다.
모닝 시크니스 밸브 시스템(44)은, 클러치(20)가 움직이지 않을 때, 저장소(38)로부터 출구 보어(46-1)를 통하는 전단 유체의 이동을 제한하거나 방지하기 위해, 저장소 커버(46)의 출구 보어(46-1)를 커버할 수 있는(그리고 적어도 부분적으로 밀봉할 수 있는) 2차 밸브이다. 도 1의 실시예에서 도시되는 바와 같이, 밸브 시스템(44)은 저장소 커버(46)의 후방 측 상에 위치되는 반면, 밸브 조립체(30)의 밸브 아암 또는 다른 밸브 요소는 저장소 커버(46)의 전방 측면 상에 위치되어, 밸브 시스템(44) 및 밸브 조립체(30)는 출구 보어(46-1)의 반대편 단부들에서 저장소 커버(46)의 반대편 측면에 위치된다. 이러한 방식으로, 밸브 시스템(44)은 밸브 조립체(30)로부터 이격될 수 있고, 밸브 조립체(30)로부터 독립적으로 작동할 수 있다. 다시 말해, 밸브 시스템(44)은 밸브 조립체(30)의 이동 및 작동을 방해하지 않거나 그렇지 않으면 제한하지 않는다. 그러나, 대안적인 실시예들에서, 밸브 시스템(44) 및 밸브 조립체(33)의 전방 및 후방 포지션들이 반전될 수 있거나, 밸브 시스템(44)이 상이한 위치에, 예컨대 (특히, 저장소를 갖는 클러치를 위한 또는 로터에 의해 지탱됨) 로터 조립체(26) 상에 있을 수 있는 것이 주목되어야 한다.
보다 상세하게는, 밸브 시스템(44)은 클러치(20)의 작동 동안 생성되는 원심력에 따라 원심 활성되는(centrifugally activated) 기계식으로-가동되는, 선회 밸브(pivoting valve)일 수 있어, 선택된 속도 임계치 미만에서, 밸브 시스템(44)은 출구 보어(46-1)를 통해 저장소(38)로부터 작동 챔버(40)로 전단 유체의 유동을 감소시키거나 완전히 정지할 수 있는 반면, 속도 임계치 상에서, 밸브 시스템(44)은 출구 보어(46-1)를 통해 전단 유체의 유동을 허용할 수 있다. 밸브 시스템(44)은 (예컨대, 전자기식으로-작동되는) 1차 밸브 조립체(30)로부터의 별도인 2차 기계적인 제어를 가진다. 이러한 방식으로, 밸브 시스템(44)은, 그렇지 않으면, 밸브 조립체(30)가 출구 보어(46-1)를 통해 전단 유체의 유동을 허용할 것인 소정의 조건들 하에서 출구 보어(46-1)를 통해 전단 유체의 유동을 차단하기 위해 1차 밸브 조립체(30)를 독립적으로 치환할(override) 수 있다. 밸브 시스템(44)이 밸브 조립체(30)로부터 이격되고 밸브 조립체(30)로부터 독립적으로 작동하게 하는 것은, 직접적인 상호작용들 및 기계적인 간섭을 효과적으로 회피함으로써, 그리고 하나의 밸브의 작동에 영향을 주는 다른 하나의 밸브의 실패를 회피하는 것을 도움으로써 작동을 간소화하는 것을 도울 수 있다. 서로 상호작용하고 접촉하는 밸브들은, 하나의 밸브가 다른 밸브의 작동을 바람직하지 않게 제한하는, 예컨대 클러치가 복구될 수 없는(또는 단지 제한된 상황들 하에서만 복구될 수 있는), 특정 상태로 다른 밸브를 바람직하지 않게 잠금하는 잠재성을 가진다. 따라서, 독립적인 밸브 작동은 다수의 이점들을 가진다.
도 2a 내지 도 2c는 모닝 시크니스 밸브 시스템(44)의 일 실시예의 추가의 상세들을 예시한다. 도 2a는 폐쇄 포지션으로 도시되는 밸브 시스템(44)의 입면도이며; 도 2b는 개방 포지션으로 도시되는 밸브 시스템(44)의 입면도이며; 그리고 도 2c는 (폐쇄 포지션의) 도 2a의 선(C-C)을 따라 취해진, 밸브 시스템(44)의 사시 횡단면도이다. 비록 도 2b가 단지 완전 개방 포지션만을 도시하지만, 다양한 실시예들에서, 밸브 시스템(44)의 “개방” 포지션이 완전 개방 및 부분 개방 포지션들을 포함할 수 있는 것이 주목되어야 한다.
도 1 내지 도 2c에 도시되는 예시된 실시예에서, 모닝 시크니스 밸브 시스템(44)은 밸브 요소(44-1), 카운터웨이트 부분(44-2), 선회부(44-3), 편향 부재(44-4) 및 접촉 부재(44-5)를 포함한다. 일반적으로, 밸브 시스템(44)은 클러치(20)의 저장소(38) 상에 또는 저장소(38)에 대해 고착될 수 있다. 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 밸브 시스템(44)은 원심력에 의해 가동되며, 그리고 이에 따라 클러치(20)의 입력에 의해 지탱되는 저장소(38) 상에 포지셔닝되어야 한다. 전술되고 도 1에서 예시되는 클러치(20)는, 클러치(20)의 입력 부재인 하우징(28)에 저장소(38)를 가진다. 그러나, 대안적인 실시예들에서, 밸브 시스템(44)은 입력 로터에 의해 지탱되는 저장소 상에 또는 이 저장소에 대해 장착될 수 있다.
밸브 요소(44-1)는 출구 보어(46-1)를 통해 전단 유체의 유동을 제한하거나 방지하기 위해 출구 보어(46-1)를 커버하기에 적합한 본체를 제공한다. 카운터웨이트 부분(44-2)은 선회부(44-3)에 대해 밸브 부분(44-1) 반대편에 있게 배열되며, 다시 말해, 선회부(44-3)는 밸브 요소(44-1)와 카운터웨이트 부분(44-2) 중간에 위치된다. 예시되는 실시예에서 도시되는 바와 같이, 밸브 요소(44-1)는 카운터웨이트 부분(44-2)에 대해 대략 45°로 배열되는 방향으로 연장하며, 이 때 밸브 요소(44-1)의 각도는 내측방으로(그리고/또는 저장소 커버(46)의 접촉 부재(44-5) 및 외부 에지로부터 멀어지게) 스위핑된다(swept). 밸브 요소(44-1)의 이러한 각도는, 밸브 요소(44-1)가 원심 하중 하에서 개방을 저항하지 않게 함으로써, 원심 하중 하에서 밸브 시스템(44)의 작동에 맞추는 것(tailor)을 도울 수 있다. 그러나, 비록 밸브 요소(44-1)의 각도의 범위가 바람직하게는 0°로부터 90°미만이지만, 추가의 실시예들에서, 밸브 요소(44-1) 및 카운터웨이트 부분(44-2)이 상이한 배향들로 배열될 수 있는 것이 주목되어야 한다. 카운터웨이트 부분(44-2) 및 밸브 요소(44-1)는 선회부(44-3)를 중심으로 공동으로 선회하도록 함께 연결된다. 예시되는 실시예에서, 카운터웨이트 부분(44-2) 및 밸브 요소(44-1)는 포스트(post), 핀(pin), 액슬(axle) 또는 다른 적합한 구조일 수 있는 선회부(44-3)에 의해 저장소 커버(46)에 고착되는 일반적으로 평탄한, 세장형 피스의 부분으로 일체로 그리고 모놀리스형으로(monolithically) 형성된다.
선회부(44-3)는 클러치(20)의 축선(A)에 일반적으로 수직으로 배열될 수 있다. 비록, 대안적인 실시예들에서, 선회부(44-3)가 축선(A)에 대해 정확하게 수직일 필요는 없지만, 이러한 방식으로, 밸브 요소(44-1) 및 카운터웨이트 부분(44-2)은 축선(A)에 대해 일반적으로 수직으로 배열되는 평면에서 선회부(44-3)를 중심으로 선회적으로 움직인다. 선회부(44-3)는 밸브 요소(44-1)(및 카운터웨이트 부분(44-2))의 상대적으로 낮은 마찰 선회 움직임을 허용한다.
카운터웨이트 부분(44-2)은 일반적으로 직사각형 형상의 세장형 부재일 수 있다. 일반적으로, 카운터웨이트 부분(44-2)은, 밸브 시스템(44)이 원심 하중 하에서 선회하는 것을 유발시키는 밸브 요소(44-1)의 반대편에 위치된 질량체를 제공하며, 이는, 클러치(20)가 사용되며 그리고 저장 커버(46)가 하우징(28)과 회전할 때 발생한다. 카운터웨이트 부분(44-2)의 질량체를 미세-조정하기 위해, 홀들은 요망되는 바와 같이 제조될 수 있다. 게다가, 부가의 카운터웨이트 질량체(44-2')는, 질량을 증가시키기 위해, 도 3의 실시예에서 도시되는 바와 같이, 카운터웨이트 부분(44-2)에 부착될 수 있다. 카운터웨이트 부분(44-2)에서 또는 카운터웨이트 부분(44-2)을 따른 증가된 질량은 밸브 시스템(44)을 신속하게 그리고 신뢰가능하게 개방하는 것은 도울 수 있다.
도 2a 내지 도 2c의 예시되는 실시예로 다시 조정한다면, 접촉 부재(44-5)의 형상 및/또는 저장소 커버(46)의 외부 에지 형상을 따르고 그리고 이를 보완하기 위해, 카운터웨이트 부분(44-2)의 외부 에지(44-6)가 만곡된다. 에지(44-6)의 이러한 형상은 간섭을 감소시키고 밸브 요소(44-1)의 각도의 선회 범위를 증가시키는 것을 돕는다. 비록 외부 에지(44-6) 및 접촉 부재(44-5) 사이의 이러한 접촉이 절대적으로 필요하지 않지만, 개방 포지션에서, 도 2b에서 도시되는 바와 같이, 외부 에지(44-6)는 정지부로서 작용할 수 있는 접촉 부재(44-5)에 접촉할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 외부 에지(44-6)는 접촉 부재(44-6)의 국부적 형상에 상보적인 상이한 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 외부 에지(44-6)는 직선형 또는 그렇지 않으면 상이하고 접촉 부재(44-5)에 상보적이지 않은 형상을 가질 수 있다.
편향 부재(44-4)는 적합한 스프링일 수 있다. 도 2a 내지 도 2c에서, 편향 부재(44-4)는, 팽팽한 상태에서(in tension) 작동하는, 카운터웨이트 부분(44-2)으로부터 반경 방향으로 내측방으로의 위치에서, 일 단부에서 카운터웨이트 부분(44-2)에 부착되고 그리고 반대편 단부에서 저장소 커버(46)에 부착되는 코일 스프링이다. 일반적으로, 편향 부재(44-4)는 출구 보어(46-1)를 커버하는 폐쇄 포지션(도 2a에서 도시되는 바와 같음)으로 밸브 요소(44-1)를 편향시키도록 구성된다. 따라서, 추가의 실시예들에서, 편향 부재(44-4)는, 밸브 요소(44-1)의 반경 방향으로 외측방에 있는 위치에서, 밸브 요소(44-1)에 그리고 저장소 커버(46)에 부착되는 것과 같은 다른 구성들을 가질 수 있다.
클러치(20)의 작동 동안, 카운터웨이트 부분(44-2) 상에 작용하는 원심력들은 편향 부재(44-4)의 편향력을 상쇄시키며, 밸브 시스템(44)이 디폴트 폐쇄 포지션으로부터 개방 포지션으로 선회하는 것을 유발시킨다. 이러한 방식으로, 토크 입력은 클러치(20)로 제공되며, 원심력들은 편향 요소(44-4)의 편향력에 대해 선회부(44-3)를 중심으로 밸브 요소(44-1)를 선회시키며, 그리고 밸브 요소(44-1)는 임계 입력 속도로 출구 보어(46-1)를 커버하지 않는 개방 (맞물림해제) 포지션으로 움직인다. 밸브 요소(44-1)가 맞물림해제 포지션으로 움직이는 특정 임계 입력 속도는 편향 부재(44-4)의 스프링 상수, 카운터웨이트 부분(44-2)의 카운터웨이팅(counterweighting) 특성들(및 시스템(44)의 다른 부분들), 및 선회부(44-3)로부터 편향 부재(44-3)의 부착 지점의 간격에 따라 변할 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 카운터웨이트 질량체(44-2')는 특정 적용들에 대해 요망되는 바와 같이 임계 입력 속도에 맞추는 것을 돕기 위해 밸브 시스템(44)에 선택적으로 부착될 수 있다.
접촉 부재(44-5)는, 저장소 커버(46)로부터 돌출하는 리지(ridge) 또는 리브(rib)일 수 있고, 보어(46-1) 및 선회부(44-3) 양자 모두에 대해 고정된 관계로 저장소 커버(46-1)에 직접적으로 부착될(즉, 회전 고정될) 수 있고, 그리고 예를 들어, 저장소 커버(46)가 일체형으로 그리고 모놀리스형으로 형성될 수 있다. 예시되는 실시예에서, 접촉 부재(44-5)는 저장소 커버(46)의 외부 직경 에지에 또는 이 외부 직경에 가깝게 출구 보어(46-1)에 인접하게 저장소 커버(46)의 전체 원주부에 대해 연장하는 리지이다. 사용 동안, 접촉 부재(44-5)는, 밸브 요소(44-1)가 출구 보어(46-1)를 커버하고, 출구 보어(46-1)와 정렬하는 것을 보장하는 것을 돕기 위해 밸브 요소(44-1)의 선회 모션을 막도록 정지부로서 작용한다. 접촉 부재(44-5)는 저장소 커버(46)와 회전할 수 있지만, 밸브 요소(44-1)와 같은 원심 하중 하에서 움직이지 않는다.
효율적인 시일을 촉진하기 위해, 밸브 요소(44-1)는 캠(44-1C)을 포함할 수 있으며, 그리고 접촉 부재(44-5)는 또한, 캠(44-5C)을 포함할 수 있다. 도 2c에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 캠들(44-1C 및 44-5C)은 각각 베벨링되거나(beveled) 챔퍼링된(chamfered) 에지들이다. 더 구체적으로, 도 2c에서, 캠(44-1C)은 저장소 커버(46)로부터 등지는 밸브 요소(44-1)의 외부 에지의 재료를 제거하도록 베벨링되며(즉, 밸브 요소(44-1)의 에지는 저장소 커버(46)로부터 멀리 있는 면에 내측방으로 추가적으로 고갈되며, 이에 의해 웨지를 형성함), 그리고 캠(44-5C)은 각지거나 그렇지 않으면 저장소 커버(46)를 향하고 캠(44-1C)의 것에 대해 상보적이지만 대향하는 챔퍼링된 형상을 가지는 접촉 부재(44-5)에서의 노치 또는 홈일 수 있다. 캠들(441-C 및 44-5C)의 맞물림 면들은, 횡단면으로 볼 때, (맞물림되고 서로 접촉할 때), 또는 대안적으로 평행하지 않은 배열로 서로에 대해 평행하게 배열될 수 있다. 캠(44-1C)은, 밸브 시스템(44)이 폐쇄 포지션에 있을 때, 보어(46-1)를 커버하는 밸브 요소(44-1)의 영역에 매우 가깝게 위치될 수 있다. 더욱이, 캠(44-1C)은 밸브 요소(44-1)의 나머지로부터 돌출할 수 있다(예컨대, 도 2b 및 도 2c에서 도시되는 바와 같이 외측방으로 돌출함). 캠(44-5C)은 출구 보어(46-1)에 근접한 국부적인 형태일 수 있거나, 대안적으로 접촉 부재(44-5)의 전체 원주부를 중심으로 연속적인 홈일 수 있다. 캠들(44-1C 및 44-5C)은 저장소 커버(46)(또는 보어(46-1)를 둘러싸는 다른 표면)에 맞닿게 밸브 요소(44-1)를 가압하는(즉, 강제하는) 것을 돕는 캐밍(camming) 또는 웨징(wedging) 효과를 생성하기 위해 (편향 부재(44-4)에 의해 제공되는 편향력으로 인해) 서로 접촉할 수 있어, 밸브 시스템(44)이 폐쇄 포지션에 있을 때 그 사이에 시일을 팽팽하게 하며(tighten) 전단 유체 누출을 감소시킨다. 캠들(44-1C 및 44-5C)은, 이에 의해, 밀봉 효율성을 개선시킬 수 있고, 그렇지 않으면 “모닝 시크니스”를 유발시키는 경향이 있을 전단 유체의 바람직하지 않은 누출을 추가적으로 감소시킬 수 있다. 더욱이, 캠들(44-1C 및 44-5C)은 밸브 요소(44-1)의 움직임(즉, 스트로크)의 범위의 제한된 부분에서만 작동할 수 있어, 밸브 요소(44-1)의 상대적으로 낮은 마찰 움직임이 대부분의 스트로크에 걸쳐 가능하지만, 밸브 요소(44-1)가 보어(46-1)를 커버할 때, (밸브 요소(44-1)와 저장소 커버(46) 사이의 증가된 마찰에도 불구하고) 상대적인 높은 밀봉이 스트로크의 종료시 가능하다.
밸브 시스템(44)이 저장소 커버(46)에 출구 보어(46-1)에 대해 설명되어 있지만, 추가의 실시예들에서, 밸브 시스템(44)이 출구 보어(46-1)가 위치되는 저장소(38)의 임의의 경계 구조에 거의 인접하게 포지셔닝될 수 있는 것이 주목되어야 한다. 더욱이, 밸브 시스템(44)이 연관된 보어 또는 개구를 통해 유체 유동의 방향에 의존하지 않고, 그리고 또한, 저장소(38)에서 입구 보어 또는 임의의 다른 유형의 개구 또는 보어에서 사용될 수 있다.
밸브 시스템(44) 이외에도, 클러치(20)는 또한, 복귀 보어(26-1B)를 따라 체크 밸브(도시되지 않음)를 선택적으로 포함할 수 있다. 비록 도 1에 도시되는 복귀 보어(26-1B)의 구성이 축선(A)에 가까운 복귀 보어(26-1B)의 출구로 인해 바람직하지 않은 전단 유체 드레인백의 상당한 위험을 나타내지는 않지만, 하우징(28)을 통한 복귀 경로를 갖는 클러치(20)의 대안적인 실시예들은 체크 밸브의 사용으로부터 이익이 있을 수 있으며, 이 체크 밸브는 공지된 구성의 압력-작동식 또는 원심력-작동식 체크 밸브이다. 체크 밸브 및 밸브 시스템(44)은, 클러치(20)가 유휴 상태일 때, 저장소(38)로 그리고 저장소(38) 밖으로의 모든 유체 경로들을 전체적으로 막으며, 이에 의해 밸브 조립체(30)를 사용하여 점성 클러치(20)의 적합한 제어된 전자기 가동을 여전히 허용하면서 “모닝 시크니스”의 문제를 감소시키거나 제거한다.
도 4a는 모닝 시크니스 밸브 시스템(144)의 다른 실시예의 사시도이며, 그리고 도 4b는 도 4a의 선(B-B)을 따라 취해진, 밸브 시스템(144)의 횡단면도이다. 밸브 시스템(144)은 밸브 요소(144-1), 카운터웨이트 부분(144-2) 및 카운터웨이트 질량체(144-2'), 선회부(144-3), 편향 부재(144-4) 및 접촉 부재(144-5)를 포함한다. 일반적으로, 밸브 시스템(144)은 밸브 시스템(44)과 유사하게 작동한다. 그러나, 밸브 시스템(144)은 다수의 차이점들을 가진다.
첫째로, 밸브 시스템(144)은 밸브 요소(144-1) (또는 대안적으로 카운터웨이트 부분(144-2)) 및 저장소 커버(46) 상에서 포스트들 또는 다른 적합한 연결 구조들 사이에서 맞물릴 수 있는 토션 스프링(torsion spring)으로서 구성되는 편향 부재(144-4)를 활용한다. 편향 부재(144-4)의 코일링된(coiled) 부분은 선회부(144-3)를 중심으로 래핑될 수 있거나, 대안적으로 별도의 구조를 중심으로 래핑될 수 있다.
둘째로, 접촉 부재(144-5)는 캠(144-5C)을 포함하지만, 밸브 요소(144-1)는 캠(144-5C)을 포함하지 않는다. 다시 말해, 밸브 요소(144-1)는 캠(144-5C)을 향하고 이 캠(144-5C)에 접촉할 수 있는 일반적으로 직사각형 에지를 갖는 일반적으로 평탄한 플레이트로서 구성될 수 있으며, 이 캠(144-5C)에는 저장소 커버(46)를 향하여 각진 챔퍼링된 노치가 구성된다. 추가의 실시예들에서, 캠은 단지 밸브 요소(144-1) 상에 위치될 수 있으며, 그리고 단순한 직사각형 노치는 접촉 부재(144-5)에 제공될 수 있다.
도 6은 모닝 시크니스 밸브 시스템(244)의 또 다른 실시예의 일 부분의 횡단면도이다. 도 5의 예시된 실시예에서, 밸브 요소(244-1)는 캠(244-1C)을 가지며, 그리고 접촉 부재(244-5)는 캠(244-5C)을 가진다. 캠들(244-1C 및 244-5C)은 서로 대향되는, 볼록하게 만곡된 표면들로서 각각 구성될 수 있다.
추가의 실시예들에서, 다른 캠 형상들이 활용될 수 있으며, 그리고 전술된 다양한 실시예들의 캠 형상들은 특정 실시예들, 예컨대 베벨링되거나 챔퍼링된 캠에 의해 사용되는 볼록하게 만곡된 캠, 캠을 랙킹하는(lacking) 다른 컴포넌트에 의해 사용되는 볼록하게 만곡된 캠 등을 위해 요망되는 바와 같이 혼합되고 매칭될 수 있다. 예를 들어, 임의의 적합한 면 캠 구조들은 특정 실시예들을 위해 요망되는 바와 같이 활용될 수 있다. 더욱이, 밸브 요소 및 접촉 부재는 상보적인 형상들 또는 상이한 형상들을 가질 수 있다.
가능한 실시예들에 대한 논의
다음은 본 발명의 가능한 실시예들의 배타적이지 않은 설명들이다.
보어를 갖는 저장소를 가지는, 점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템으로서, 이 밸브 시스템은: 밸브 요소; 카운터웨이트 부분; 밸브 요소와 카운터웨이트 부분 중간에 위치되는 선회부─밸브 요소 및 카운터웨이트 부분은 개방 포지션과 폐쇄 포지션 사이에서 선회부를 중심으로 공동으로 움직이도록 구성됨─; 및 디폴트로 폐쇄 포지션에서 보어를 커버하기 위해 밸브 요소를 편향시키도록 구성되는 편향 부재를 포함하며, 카운터웨이트 부분은, 밸브 요소가 개방 포지션에서 보어를 적어도 부분적으로 커버하지 않기 위해 원심 하중 하에서 편향 부재를 상쇄시키도록 구성된다.
이전 단락의 밸브 시스템은 부가적으로 그리고/또는 대안적으로, 다음의 특징들 구성들 및/또는 부가의 컴포넌트들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 선택적으로 포함할 수 있다:
밸브 요소는: 캠을 더 포함할 수 있고,
캠은 베벨, 챔퍼 및 만곡된 볼록 표면으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 구성을 가질 수 있으며;
접촉 부재를 더 포함할 수 있으며, 밸브 요소는 폐쇄 포지션에 있을 때 접촉 부재에 접촉하도록 구성될 수 있으며;
접촉 부재는 보어 및/또는 선회부에 대해 고정되는 포지션에 있을 수 있으며;
밸브 요소는 캠을 더 포함하며, 캠은 폐쇄 포지션에서 접촉 부재에 접촉하며;
접촉 부재는 밸브 요소의 캠을 향하도록 배열되는 부가의 캠을 더 포함할 수 있으며;
밸브 부재의 캠 및 접촉 부재의 부가의 캠은 상보적인 형상들을 가질 수 있으며;
밸브 부재의 캠 및 접촉 부재의 부가의 캠은, 밸브 부재가 폐쇄 포지션에 있는 경우 횡단면으로 볼 때 실질적으로 평행한 대향하는 표면들을 가질 수 있으며;
밸브 부재의 캠 그리고 접촉 부재의 부가의 캠은 상이한 형상들을 가질 수 있으며;
접촉 부재는 캠을 더 포함할 수 있으며; 그리고/또는
밸브 요소 및 접촉 부재는, 폐쇄 포지션에서 서로 접촉할 때 페이스 캠(face cam)을 생성한다.
입력 부재, 출력 부재 및 보어를 갖는 저장소를 가지는, 점성 클러치에서 모닝 시크니스를 감소시키기 위한 방법은: 디폴트로 저장소의 보어를 커버하기 위해 입력 부재에 의해 지탱되는 밸브 요소를 편향시키는 단계; 및 원심 하중에 따라 보어를 적어도 부분적으로 커버하지 않기 위해 밸브 요소를 선회시키는 단계를 포함한다.
이전 단락의 방법은 부가적으로 그리고/또는 대안적으로, 다음의 단계들, 특징들 구성들 및/또는 부가의 컴포넌트들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 선택적으로 포함할 수 있다:
밀봉하는 것을 용이하게 하기 위해 보어를 둘러싸는 표면에 맞닿게 밸브 요소를 가압하기 위해 캠을 맞물림 하는 단계;
캠은, 밸브 요소가 폐쇄 포지션에 도달할 때, 밸브 요소의 스트로크의 일부분에만 걸쳐 맞물릴 수 있으며; 그리고/또는
보어를 커버하기 위해 1차 밸브 조립체를 선택적으로 가동시키는 단계를 포함하며, 1차 밸브 조립체는 보어의 제1 단부를 커버하도록 포지셔닝되며, 그리고 밸브 요소는 보어의 반대편 제2 단부를 커버하도록 포지셔닝된다.
점성 클러치를 위한 조립체는: 유체 유동을 허용하는 보어를 가지는 저장소 경계 벽─보어는 제1 단부 및 반대편 제2 단부를 가짐─; 보어를 통해 유체 유동을 조정하기 위해 제1 단부에서 보어를 선택적으로 커버하고 그리고 커버하지 않도록 제어가능한 1차 밸브 조립체─1차 밸브 조립체는 디폴트로 보어를 커버하지 않도록 편향됨─; 및 유휴 조건(idle condition)에서 유체 유동을 감소시키기 위해 제2 단부에서 보어를 커버하고 그리고 커버하지 않도록 움직일 수 있는 모닝 시크니스 밸브 시스템을 포함하며, 모닝 시크니스 밸브 시스템은 1차 밸브 조립체와 무관하게 작동가능하다. 모닝 시크니스 밸브 시스템은: 밸브 요소; 카운터웨이트 부분; 밸브 요소와 카운터웨이트 부분 중간에 위치되는 선회부─밸브 요소 및 카운터웨이트 부분은 개방 포지션과 폐쇄 포지션 사이에서 선회부를 중심으로 공동으로 움직이도록 구성됨─; 및 디폴트로 폐쇄 포지션에서 보어를 커버하기 위해 밸브 요소를 편향시키도록 구성되는 편향 부재를 포함하며, 카운터웨이트 부분은, 밸브 요소가 개방 포지션에서 보어를 적어도 부분적으로 커버하지 않기 위해 원심 하중 하에서 편향 부재를 상쇄시키도록 구성된다.
이전 단락의 조립체는 부가적으로 그리고/또는 대안적으로, 다음의 특징들 구성들 및/또는 부가의 컴포넌트들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 선택적으로 포함할 수 있다:
접촉 부재는 선회부에 대해 고정된 관계로 배열되고 보어에 근접하게 위치되며, 모닝 시크니스 밸브 시스템의 밸브 요소는 폐쇄 포지션일 때 접촉 부재에 접촉하도록 구성되며;
접촉 부재는 만곡될 수 있으며, 그리고 카운터웨이트 부분은 접촉 부재의 만곡에 상보적인 만곡된 외부 에지를 가질 수 있다.
밸브 요소 및 접촉 부재 중 적어도 하나는, 밸브 요소가 폐쇄 포지션일 때, 저장소 경계 벽에 맞닿게 밸브 요소를 가압하도록 구성되는 캠을 더 포함할 수 있으며; 그리고/또는
캠은 베벨, 챔퍼 및 만곡된 볼록 표면으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 구성을 가질 수 있다.
요약
"실질적으로", "본질적으로", "일반적으로", "대략적으로” 등과 같은, 본원에서 사용된 상대적인 용어들 또는 정도의 용어들은 본원에서 명백하게 언급된 임의의 적용가능한 규정들 또는 제한들에 따라 그리고 이러한 임의의 적용가능한 규정들 또는 제한들을 조건으로 해석되어야 한다. 모든 예들에서, 본원에서 사용된 임의의 상대적인 용어들 또는 정도의 용어들은 임의의 관련 개시된 실시예뿐만 아니라 본 개시 내용의 전체를 고려하여 당업자에 의해 이해되는 바와 같은 이러한 범위들 또는 변경들을 광범위하게 포함하는 것으로, 예컨대 열적, 회전 또는 진동 작동 조건들 등에 의해 유도되는 통상적인 제조 공차 변경들, 부수적인 정렬 변경들, 일시적인 정렬 또는 형상 변경들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 더욱이, 본원에서 사용된 임의의 상대적인 용어들 또는 정도의 용어들은, 한정하는 상대적 용어 또는 정도의 용어가 주어진 개시 내용 또는 설명에서 활용되었던 것과 같이, 변경 없이, 지정된 품질, 특성, 파라미터 또는 값을 명백하게 포함하는 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명이 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당업자들은, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부 사항에서 변경들이 이루어질 수 있는 것이 인식할 것이다. 예를 들어, 임의의 주어진 실시예의 특징부들은 일반적으로 특정 적용들에 대해 요구되는 바와 같이 임의의 다른 실시예와 함께 활용되거나, 단독으로 활용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 보어(bore)를 갖는 저장소를 가지는, 점성 클러치(viscous clutch)에서 모닝 시크니스(morning sickness) 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템(valve system)으로서,
    상기 밸브 시스템은:
    밸브 요소(valve element);
    카운터웨이트(counterweight) 부분;
    상기 밸브 요소와 상기 카운터웨이트 부분 중간에 위치되는 선회부(pivot)─상기 밸브 요소 및 상기 카운터웨이트 부분은 개방 포지션과 폐쇄 포지션 사이에서 상기 선회부를 중심으로 공동으로(commonly) 움직이도록 구성됨─; 및
    디폴트(default)로 폐쇄 포지션에서 상기 보어를 커버하기 위해 상기 밸브 요소를 편향시키도록 구성되는 편향 부재(biasing member)를 포함하며, 상기 카운터웨이트 부분은, 상기 밸브 요소가 개방 포지션에서 상기 보어를 적어도 부분적으로 커버하지 않기 위해 원심 하중(centrifugal loading) 하에서 상기 편향 부재를 상쇄시키도록 구성되는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 요소는 캠(cam)을 더 포함하는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 캠은 베벨(bevel), 챔퍼(chamfer) 및 만곡된 볼록 표면으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 구성을 가지는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    접촉 부재를 더 포함하며, 상기 밸브 요소는 폐쇄 포지션에 있을 때 상기 접촉 부재에 접촉하도록 구성되는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 밸브 요소는 캠을 더 포함하며, 상기 캠은 상기 폐쇄 포지션에서 상기 접촉 부재에 접촉하는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 접촉 부재는 상기 밸브 요소의 캠을 향하도록 배열되는 부가의 캠을 더 포함하는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 밸브 부재의 캠 및 상기 접촉 부재의 부가의 캠은 상보적인 형상들을 가지는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 밸브 부재의 캠 및 상기 접촉 부재의 부가의 캠은, 상기 밸브 부재가 상기 폐쇄 포지션에 있는 경우 횡단면으로 볼 때 실질적으로 평행한 대향하는 표면들을 가지는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 밸브 부재의 캠 및 상기 접촉 부재의 부가의 캠은 상이한 형상들을 가지는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템.
  10. 제4 항에 있어서,
    상기 접촉 부재는 캠을 더 포함하는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템.
  11. 제4 항에 있어서,
    상기 밸브 요소 및 상기 접촉 부재는, 상기 폐쇄 포지션에서 서로 접촉할 때 페이스 캠(face cam)을 생성하는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스 효과들을 감소시키기 위한 밸브 시스템.
  12. 입력 부재, 출력 부재 및 보어를 갖는 저장소를 가지는, 점성 클러치에서 모닝 시크니스를 감소시키기 위한 방법으로서,
    상기 방법은:
    디폴트로 상기 저장소의 보어를 커버하기 위해 상기 입력 부재에 의해 지탱되는 밸브 요소를 편향시키는 단계; 및
    원심 하중에 따라 상기 보어를 적어도 부분적으로 커버하지 않기 위해 상기 밸브 요소를 선회시키는 단계를 포함하는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스를 감소시키기 위한 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    밀봉하는 것을 용이하게 하기 위해 상기 보어를 둘러싸는 표면에 맞닿게 상기 밸브 요소를 가압하기 위해 캠을 맞물림 하는 단계를 더 포함하는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스를 감소시키기 위한 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 캠은, 상기 밸브 요소가 상기 폐쇄 포지션에 도달할 때, 상기 밸브 요소의 스트로크의 일부분에만 걸쳐 맞물림 되는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스를 감소시키기 위한 방법.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 보어를 커버하기 위해 1차(primary) 밸브 조립체를 선택적으로 가동시키는 단계를 더 포함하며, 상기 1차 밸브 조립체는 상기 보어의 제1 단부를 커버하도록 포지셔닝되며, 그리고 상기 밸브 요소는 상기 보어의 반대편 제2 단부를 커버하도록 포지셔닝되는,
    점성 클러치에서 모닝 시크니스를 감소시키기 위한 방법.
  16. 점성 클러치를 위한 조립체로서,
    상기 조립체는:
    유체 유동을 허용하는 보어를 가지는 저장소 경계 벽─상기 보어는 제1 단부 및 반대편 제2 단부를 가짐─;
    상기 보어를 통해 유체 유동을 조정하기 위해 상기 제1 단부에서 상기 보어를 선택적으로 커버하고 그리고 커버하지 않도록 제어가능한 1차 밸브 조립체─상기 1차 밸브 조립체는 디폴트로 상기 보어를 커버하지 않도록 편향됨─; 및
    유휴 조건(idle condition)에서 유체 유동을 감소시키기 위해 상기 제2 단부에서 상기 보어를 커버하고 그리고 커버하지 않도록 움직일 수 있는 모닝 시크니스 밸브 시스템을 포함하며, 상기 모닝 시크니스 밸브 시스템은 상기 1차 밸브 조립체와 무관하게 작동가능하며,
    상기 모닝 시크니스 밸브 시스템은:
    밸브 요소;
    카운터웨이트 부분;
    상기 밸브 요소와 상기 카운터웨이트 부분 중간에 위치되는 선회부─상기 밸브 요소 및 상기 카운터웨이트 부분은 개방 포지션과 폐쇄 포지션 사이에서 상기 선회부를 중심으로 공동으로 움직이도록 구성됨─; 및
    디폴트로 폐쇄 포지션에서 상기 보어를 커버하기 위해 상기 밸브 요소를 편향시키도록 구성되는 편향 부재를 포함하며, 상기 카운터웨이트 부분은, 상기 밸브 요소가 개방 포지션에서 보어를 적어도 부분적으로 커버하지 않기 위해 원심 하중 하에서 상기 편향 부재를 상쇄시키도록 구성되는,
    점성 클러치를 위한 조립체.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 선회부에 대해 고정된 관계로 배열되고 상기 보어에 근접하게 위치되는 접촉 부재를 더 포함하며, 상기 모닝 시크니스 밸브 시스템의 상기 밸브 요소는, 상기 폐쇄 포지션일 때 상기 접촉 부재에 접촉하도록 구성되는,
    점성 클러치를 위한 조립체.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 접촉 부재는 만곡되며, 그리고 상기 카운터웨이트 부분은 상기 접촉 부재의 만곡(curvature)에 상보적인 만곡된 외부 에지를 가지는,
    점성 클러치를 위한 조립체.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 밸브 요소 및 상기 접촉 부재 중 적어도 하나는, 상기 밸브 요소가 상기 폐쇄 포지션일 때, 상기 저장소 경계 벽에 맞닿게 밸브 요소를 가압하도록 구성되는 캠을 더 포함하는,
    점성 클러치를 위한 조립체.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 캠은 베벨, 챔퍼 및 만곡된 볼록 표면으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 구성을 가지는,
    점성 클러치를 위한 조립체.
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