KR20190015578A - 점성 클러치 및 연관된 전자기 코일 - Google Patents

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데이비드 알. 헨네시
데렉 사벨라
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Abstract

점성 클러치는(20), 입력 부재(26), 출력 부재(24), 입력 부재와 출력 부재 사이에서 규정되는 작업 챔버(30), 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장소(28), 저장소 및 작업 챔버를 유체적으로 연결하는 유체 회로를 따라 저장소와 작업 챔버 사이의 전단 유체의 유동을 제어하는 밸브(32), 베어링(48), 및 베어링에 의해 지지되는 전자기 코일(34)을 포함한다. 전자기 코일은, 코일 하우징(34-1), 및 그 코일 하우징의 내부 체적(34-3) 내에 다수의 턴들을 형성하는 와인딩(34-2)을 포함하고, 여기서 코일 하우징은, 제1 단차(34-4) 내에 베어링을 적어도 부분적으로 수용하기 위한 단차형 구성을 갖는다. 전자기 코일의 선택적 동력공급이 밸브를 작동시킨다.

Description

점성 클러치 및 연관된 전자기 코일
본 발명은 일반적으로 클러치들(clutches)에 관한 것으로, 더 구체적으로는 점성 클러치들(viscous clutches), 및 점성 클러치들과 함께 사용하기에 적합한 전자기 코일들(electromagnetic coils)에 관한 것이다.
클러치들(드라이브들 또는 커플링들이라고도 또한 불림)은 입력과 출력 사이의 토크 전송을 선택적으로 제어하기 위해 다양한 맥락들에서 사용된다. 예를 들어, 자동차용 또는 산업용 적용예에 대해서는 팬 클러치들(fan clutches)이 냉각 팬과 같은 팬의 회전을 제어하는 데 사용된다. 냉각 팬의 제어된 동작은 클러치가 맞물릴 때 냉각 유동들과 연관된 모든 이익들을 제공하지만, 또한 필요하지 않을 때 팬이 턴 오프되게(turned off) 하여, 그에 의해 기생 손실들(parasitic losses)을 감소시키고 연료 효율을 증가시킨다. 냉각 팬을 턴 오프시키면 또한 부가의 전력이 다른 용도들로 전환되게 할 수 있다.
소규모 굴삭기들, 발전기들, 조명 타워들, 및 재료 핸들링 장비와 같은 소형 산업 장비에 대한 것과 같은 특정 경량 적용예(light duty application)들에서는, 팬 클러치의 사용을 제한하는 이용가능한 심각한 공간 제약들이 있다. 이들 적용예들 중 많은 것들은 어떠한 팬 클러치도 포함하고 있지 않으며 현재는 엔진의 풀리(pulley)에 의해 직접 구동되는 팬을 사용한다. 이들 타입들의 "항상 온(always on)"인 냉각 팬 배열체들은 콤팩트하지만, 연료 연소 및 기생 손실들의 관점에서 최적인 것과는 거리가 멀다. 팬 드라이브를 도입하기 위한 공간은 설계 시에 결코 고려되지 않았다. 게다가, 이들 적용예들 중 많은 것들은, 주로 물의 유동과 팬 양자 모두에 전력공급하기 위해 동일한 벨트 드라이브 시스템이 사용되어, 비용 및 복잡성을 절약할 수 있도록, 워터 펌프 상에 장착되는 팬을 활용한다. 그러나, 워터 펌프들 중 많은 것들은 팬의 질량만을 단지 지지하도록 설계되었다. 팬 클러치에 의해 도입되는 증가된 중량은 워터 펌프에서의 보다 큰 베어링들을 요구하여, 워터 펌프의 크기 및 비용을 증가시킬 수도 있다. 더욱이, 팬(그리고 팬 클러치)이 워터 펌프 베어링 시스템의 전방에 매달리기(hung) 때문에, 길이는 베어링 시스템에 의해 지탱될 필요가 있는 오버헝 로드(overhung load)의 양에 있어서 동일하게 큰 인자이다.
일부의 비교적 작은 바이메탈-제어식 점성 팬 클러치들(bimetal-controlled viscous fan clutches)이 이용가능하지만, 많은 산업용 적용예들은 흡기 팬들(sucker fans)보다는 송풍기 팬들(blower fans)을 활용하는데, 이는 비교적 차가운 공기가 엔진 격실 안으로 흡입되기보다는 엔진 격실로부터 비교적 뜨거운 공기가 분출된다는 것을 의미한다. 바이메탈-제어식 점성 클러치들은 그러한 송풍기 적용예들에 적합하지 않은데, 이는 엔진 격실 공기로부터의 열이 클러치를 모든 시간에 또는 거의 모든 시간에 맞물리도록 유지하려는 경향이 있을 것이기 때문이다.
그에 따라, 경량 적용예들에 적합한 콤팩트한 크기를 갖는 제어가능한 팬 드라이브를 제공하는 것이 요망된다. 게다가, 또는 대안적으로, 콤팩트한 점성 클러치에의 적응에 적합한 전자기 코일 조립체를 제공하는 것이 요망된다.
일 양태에서, 점성 클러치는, 입력 부재, 출력 부재, 입력 부재와 출력 부재 사이에서 규정되는 작업 챔버(working chamber), 전단 유체(shear fluid)의 공급을 홀딩하기 위한 저장소, 저장소 및 작업 챔버를 유체적으로 연결하는 유체 회로를 따라 저장소와 작업 챔버 사이의 전단 유체의 유동을 제어하도록 구성된 밸브, 베어링, 및 베어링에 의해 지지되는 전자기 코일을 포함한다. 전자기 코일은, 코일 하우징, 및 그 코일 하우징의 내부 체적 내에 다수의 턴들(multiple turns)을 형성하는 와인딩(winding)을 포함하고, 여기서 코일 하우징은, 제1 단차(first step) 내에 베어링을 적어도 부분적으로 수용하기 위한 단차형 구성을 갖는다. 전자기 코일의 선택적 동력공급(energization)이 밸브를 작동시킨다.
다른 양태에서, 방법은, 코일을 제공하기 위해 전자기 코일 하우징의 내부 체적 내에서 와이어를 와인딩하는 단계, 및 단차에서 베어링을 전자기 코일 하우징과 맞물리게 하는 단계를 포함한다. 와이어는 방사상 외측 체적 및 인접한 방사상 내측 체적에 걸쳐 있도록 내부 체적 내에서 다수의 턴들을 이룬다. 방사상 외측 체적은 전자기 코일 하우징의 벽에 의해 형성되는 단차의 방사상 외향으로 위치된다.
다른 양태에서, 클러치와 함께 사용하기 위한 전자기 코일 조립체는, 내측 및 외측 레이스들(inner and outer races) 및 내측 레이스와 외측 레이스 사이에 위치결정되는 복수의 롤링 요소들을 갖는 베어링, 와인딩, 및 베어링의 외측 레이스 상에 지지되는 벽에 의해 규정되는 코일 하우징을 포함한다. 코일 하우징은, 와인딩의 복수의 턴들이 위치되는 내부 체적을 추가로 규정하고, 와인딩의 턴들은 벽을 가로질러 베어링에 대향하여 위치된다. 내부 체적은, 제1 축방향 깊이를 갖는 제1 부분 및 제2 축방향 깊이를 갖는 제2 부분을 포함한다. 제1 축방향 깊이는 제2 축방향 깊이보다 더 크다. 제1 부분은 베어링의 외측 레이스의 방사상 외향으로 위치되며, 제2 부분은 베어링의 외측 레이스의 방사상 내향으로 연장된다.
다른 양태에서, 점성 클러치는, 샤프트, 항상 샤프트와 함께 회전하도록 샤프트에 회전식으로 부착되는 로터 디스크, 베이스 및 커버를 갖는 하우징, 로터 디스크와 하우징 사이에서 규정되는 작업 챔버, 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장소―저장소는 유체 회로에 의해 작업 챔버에 유체적으로 연결되고 로터 디스크에 의해 지탱됨―, 유체 회로를 따라 저장소와 작업 챔버 사이의 전단 유체의 유동을 제어하도록 구성된 밸브, 밸브의 작동을 제어하도록 선택적으로 동력공급될 수 있는 전자기 코일, 및 하우징을 통과하는 플럭스 가이드를 포함한다. 로터 디스크는, 자기 플럭스 전도성 재료로 이루어지는 전도성 부분, 및 상이한 재료로 이루어지는 다른 부분을 포함한다. 전도성 부분은, 샤프트와 접촉하는 로터 디스크의 허브를 형성한다. 베이스는, 축방향으로 연장되는 링을 갖는 허브를 포함하고, 밸브의 전기자(armature)는 축방향으로 연장되는 링의 방사상 외향으로 위치된다. 전자기 코일은 저장소로부터의 로터 디스크의 대향 측에 위치된다. 자기 플럭스 회로가 전자기 코일로부터 플럭스 가이드로, 그 후에 밸브의 전기자로, 그 후에 로터 디스크의 전도성 부분으로, 그 후에 샤프트로, 그리고 그 후에 다시 전자기 코일로 연장된다. 로터 디스크와 하우징 사이의 토크 커플링이 작업 챔버에 존재하는 전단 유체의 체적의 함수로서 선택적으로 제공된다.
다른 양태에서, 점성 클러치를 동작시키는 방법은, 자기 플럭스를 생성하기 위해 전자기 코일에 동력공급하는 단계, 전자기 코일로부터의 자기 플럭스를 제1 에어 갭을 가로질러 점성 클러치의 하우징에서의 플럭스 가이드로 전달하는 단계, 제1 플럭스 가이드로부터의 자기 플럭스를 제2 에어 갭을 가로질러 밸브의 전기자로 전달하는 단계, 밸브의 전기자로부터의 자기 플럭스를 제3 에어 갭을 가로질러 로터의 전도성 허브 부분으로 전달하는 단계, 전기자의 이동 함수로서 점성 클러치 내의 전단 유체의 유동을 제어하기 위해 밸브를 작동시키는 단계, 로터의 전도성 허브 부분으로부터의 자기 플럭스를 라이브 샤프트(live shaft)를 통해 전달하는 단계, 및 라이브 샤프트로부터의 자기 플럭스를 제4 에어 갭을 가로질러 전자기 코일로 전달하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 점성 클러치는, 샤프트, 항상 샤프트와 함께 회전하도록 샤프트에 회전식으로 부착되는 로터 디스크, 하우징, 로터 디스크와 하우징 사이에서 규정되는 작업 챔버, 유체 회로에 의해 작업 챔버에 유체적으로 연결되고 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장소, 유체 회로를 따라 저장소와 작업 챔버 사이의 전단 유체의 유동을 제어하도록 구성된 밸브, 전자기 코일, 하우징을 통과하는 제1 플럭스 가이드, 하우징을 통과하고 제1 플럭스 가이드의 외향으로 위치되는 제2 플럭스 가이드를 포함한다. 로터 디스크는, 자기 플럭스 전도성 재료로 이루어지는 전도성 부분, 및 상이한 재료로 이루어지는 다른 부분을 포함한다. 밸브는 전기자를 포함한다. 전자기 코일은 저장소로부터의 로터 디스크의 대향 측에 위치된다. 저장소는 로터 디스크에 의해 지탱된다. 자기 플럭스 회로는 전자기 코일로부터 제1 플럭스 가이드로, 그 후에 로터 디스크의 전도성 부분으로, 그 후에 밸브의 전기자로, 그 후에 제2 플럭스 가이드로, 그리고 그 후에 다시 전자기 코일로 연장된다. 로터 디스크와 하우징 사이의 토크 커플링이 작업 챔버에 존재하는 전단 유체의 체적의 함수로서 선택적으로 제공된다. 코일의 선택적 동력공급이 밸브의 작동을 제어한다.
또 다른 양태에서, 점성 클러치를 동작시키는 방법은, 자기 플럭스를 생성하기 위해 전자기 코일에 동력공급하는 단계, 전자기 코일로부터의 자기 플럭스를 제1 에어 갭을 가로질러 점성 클러치의 하우징에서의 제1 플럭스 가이드로 전달하는 단계, 제1 플럭스 가이드로부터의 자기 플럭스를 제2 에어 갭을 가로질러 로터의 전도성 부분으로 전달하는 단계, 로터의 전도성 부분으로부터의 자기 플럭스를 제3 에어 갭을 가로질러 밸브의 전기자로 전달하는 단계, 전기자의 이동 함수로서 점성 클러치 내의 전단 유체의 유동을 제어하기 위해 밸브를 작동시키는 단계, 전기자로부터의 자기 플럭스를 제4 에어 갭을 가로질러 하우징에서의 제2 플럭스 가이드로 전달하는 단계, 및 제2 플럭스 가이드로부터의 자기 플럭스를 제5 에어 갭을 가로질러 전자기 코일로 전달하는 단계를 포함한다.
본 요약은 제한이 아니라 단지 예로서 제공된다. 본 발명의 다른 양태들은, 전체 본문, 청구항들 및 첨부 도면들을 포함하는 본 개시내용의 전체를 고려하여 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 점성 클러치의 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라 취득된 클러치의 단면도이다.
도 3은 클러치의 일부분의 단면도이다.
도 4는 단지 중앙 축선 위에서만 도시된, 클러치의 전자기 코일 조립체의 일부분의 단면도이다.
도 5는 분리되어 도시된, 클러치의 로터, 저장소 및 밸브 조립체의 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 점성 클러치의 다른 실시예의 단면도이다.
도 7은 도 6의 클러치의 일부분의 단면도이다.
상기에 식별된 도면들이 본 발명의 실시예들을 제시하지만, 다른 실시예들이 또한 논의에서 언급된 바와 같이 고려된다. 모든 경우들에서, 이 개시내용은 제한이 아니라 묘사를 통해 본 발명을 나타낸다. 본 발명의 원리들의 범주 및 사상 내에 속하는, 다수의 다른 수정예들 및 실시예들이 본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 고안될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도면들은 실척대로 도시되지 않을 수도 있고, 본 발명의 적용예들 및 실시예들은 도면들에서 구체적으로 도시되지 않은 피처(feature)들, 단계들 및/또는 컴포넌트들을 포함할 수도 있다.
일반적으로, 본 발명은 클러치의 엔진 측에 전자기 코일을 갖는 팬 클러치로서 사용하기에 적합한 전자 제어식 점성 클러치를 제공하고, 여기서 클러치는 연관된 베어링 시스템(예를 들어, 클러치에 토크 출력을 제공하는 워터 펌프에 대한 베어링 시스템)에 의해 지지되는 오버헝 로드를 감소시키기 위해 극도로 좁다(즉, 축방향 길이가 짧다). 비교적 짧은 축방향 길이를 갖는 클러치는 비교적 낮은 질량을 갖는 콤팩트한 클러치 설계를 촉진시킬 수 있고, 감소된 오버헝 로딩을 가능하게 할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 첨부 도면들을 포함하는 본 개시내용의 전체를 고려하여 본 발명의 다수의 피처들 및 이익들이 인식될 것이지만, 단차형 전자기 코일, 전자기 코일과 로터 디스크 사이에 위치되는 밸브 전기자를 작동시키기 위해 입력 로터 디스크를 통과하는 자기 플럭스 회로, 및 클러치의 하우징을 전체적으로 통과하는 샤프트를 포함하는, 클러치의 다수의 피처들은 축방향 길이를 최소화시키는 것을 돕는다.
도 1은 점성 클러치(20)의 실시예의 사시도이고, 도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라 취득된 클러치(20)의 단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 클러치(20)는 샤프트(22), 하우징(24), 로터(26), 저장소(28), 작업 챔버(30), 밸브(또는 밸브 조립체)(32), 및 전자기 코일(34)을 포함한다. 클러치(20)의 회전 축선을 규정하는 축선(A)이 예시되어 있다. 예시된 실시예는 제한이 아니라 단지 예로서 개시될 뿐이고, 다수의 대안적인 실시예들이 가능하고, 그 일부 피처들은 다음의 본문에서 설명된다는 것에 주목해야 한다.
샤프트(22)는 클러치(20)의 중심에 위치되고, 하우징(24)을 포함하는 클러치(20)의 전체 축방향 길이를 통해 연장된다. 샤프트(22)는 전체 클러치(20)에 대한 1 차 구조적 지지체로서 작용할 수 있는데, 즉, 클러치(20)의 질량이 주로 샤프트(22)에 의해 지지될 수 있고, 예시된 실시예에서는 클러치(20)의 질량이 샤프트(22)에 의해 본질적으로 전체적으로 지탱된다. 도 1의 실시예에 도시된 바와 같이, 샤프트(22)는 제1 또는 구동 단부(22D)(후방 단부라고도 또한 불림)에 제1 맞물림 피처(22-1)를 그리고 대향하는 제2 또는 전방(또는 피동(driven)) 단부(22F)에 제2 맞물림 피처(22-2)를 포함한다. 샤프트(22)는, 구동 단부(22D)에서 보다 큰 직경을 가지며 전방 단부(22F)에서 보다 작은 직경으로 점차적으로 감소하는 단차형 구성을 추가로 가질 수 있다. 예시된 실시예에서의 샤프트(22)는 "라이브" 또는 피동 입력 샤프트인데, 이는 샤프트(22)가 클러치(20)로의 토크 입력을 수용하고 토크 입력이 존재할 때마다 회전한다는 것을 의미한다. 그 후에, 샤프트(22)는 토크 입력을 클러치의 다른 컴포넌트들에 분산시킨다.
제1 맞물림 피처(22-1)는 토크 입력을 제공하는 워터 펌프의 샤프트 또는 엔진 드라이브 샤프트와 같은 외부 원동기(도시되지 않음)와의 맞물림을 가능하게 한다. 일 실시예에서, 제1 맞물림 피처(22-1)는 내부(암형(female)) 스레드로서 구성되지만, 대안적인 실시예들에서는 다른 맞물림 메커니즘들이 사용될 수 있다(예를 들어, 볼트 연결을 위한 플랜지, 시브(sheave)/풀리 등). 내부의 제1 맞물림 피처(22-1)의 외향에는 작은 축방향 정지부(22-3) 및 원통형 외측 표면(22-4)이 있을 수 있다.
제2 맞물림 피처(22-2)는 원동기로부터 전체 클러치(20)를 부착 또는 제거하기 위해 샤프트(22)와 맞물리게 하기 위한 적합한 툴링(tooling)을 가능하게 한다. 예를 들어, 제2 맞물림 피처(22-2)는 알렌 헤드 소켓(Allen head socket), 또는 다른 적합한 타입의 소켓(예를 들어, 레이놀즈(Reynolds), Torx® 등)일 수 있다. 내부(즉, 암형) 구조체로서의 제2 맞물림 피처(22-2)의 구성은 클러치(20)의 전체 축방향 길이를 감소시키는 것을 돕지만, 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 대안적인 실시예들에서는 다른 구성들이 가능하다.
샤프트(22)의 전방 단부(22F)에서의 제2 맞물림 피처(22-2)의 존재는 구동 단부(22D)에서 또는 그 부근에서 플랜지 또는 육각형 툴링-수용 피처(즉, 렌치 플랫들(wrench flats))와 같은 외부 맞물림 피처에 대한 필요성을 제거하는 것을 돕고, 샤프트(22)의 구동 단부(22D)가 오로지 원동기의 피동 컴포넌트와 내부적으로 맞물리게 한다. 샤프트(22)의 구동 단부(22D)에서의 그러한 내부 맞물림은 클러치(20)의 방사상 치수들을 눈에 띄게 증가시키는 일 없이 클러치(20)의 전체 축방향 길이를 단축시키는 것을 돕는다. 축방향 클러치 길이 감소가 부분적으로 가능한데, 이는, 전자기 코일(34)과 같은 주변 컴포넌트들이, 외부 맞물림 피처로의 툴 접근(access)을 유지해야 하는 필요성으로 인해, 그러한 외부 맞물림 피처가 통상적으로 허용되는 것보다 더 광범위하게 내부의 제1 맞물림 피처들(22-1)을 갖는 샤프트(22)의 구동 단부(22D)와 축방향으로 중첩될 수 있기 때문이다. 더욱이, 샤프트의 전방 단부(22F)는 전형적으로, 클러치(20)에 고정된 팬 블레이드들이 엔진 격실의 한계들 내에서 구동 단부(22D)로의 접근을 제약하는 팬 클러치 적용예들에서와 같은 많은 적용예들에서 구동 단부(22D)보다 더 편리하게 접근가능해질(accessible) 것이다.
하우징(24)은, 회전 고정된 방식(rotationally fixed manner)으로 서로 고정된 베이스(24-1) 및 커버(24-2)를 포함한다. 하우징(24)은 샤프트(22) 상에 회전식으로 지지되어(rotatably supported), 하우징(24)이 클러치(20)의 동작 상태의 함수로서 샤프트(22)에 대해 선택적으로 회전하게 한다(즉, 샤프트(22)의 회전 속도의 대략 0 % 내지 대략 100 %). 이와 관련하여, 샤프트(22)(그리고 로터(26))가 클러치(20)에 대한 토크 입력을 수용하는 경우, 하우징(24)은 클러치(20)의 출력 또는 출력 부재로서 작용할 수 있다. 냉각 핀들(24-3)은, 베이스(24-1) 및/또는 커버(24-2) 상의, 하우징(24)의 외부 표면들 상에 제공되어, 주변 공기로의 열 소산을 용이하게 할 수 있다.
예시된 실시예에서, 베이스(24-1)는 후방 베어링(40)에 의해 샤프트(22) 상에 지지되고, 커버(24-2)는 전방 베어링(42)에 의해 샤프트(22) 상에 지지된다. 후방 및 전방 베어링들(40 및 42)은 로터(26)의 대향 측들 상에 위치되고, 서로 축방향으로 이격되어 있다. 베어링들(40 및 42) 각각은 예시된 실시예에서 단일-로우 볼 베어링(single-row ball bearing)들이지만, 대안적인 실시예들에서는 다른 구성들을 가질 수 있다. 많은 종래 기술 점성 클러치들은 그 대신에, 적용예에 따라 단일 또는 이중 로우 베어링 중 어느 하나일 수 있는 출력 디바이스(예를 들어, 팬)의 질량 및 클러치 질량 양자 모두를 지지하기 위해 클러치의 구동(엔진) 측에 단일 베어링 세트를 갖는다. 그러한 단일 베어링 종래 기술 클러치들에서, 단일-로우 베어링은 문제가 될 수 있는데, 이는 로드 능력이 보다 적고, 이중-로우 베어링과 비교할 때 단일 로우 주위의 편향(deflection)에 대한 잠재력이 비교적 크기 때문이다. 그런데도 그러한 종래 기술 클러치들에서는, 이중-로우 베어링은 클러치의 중대한 축방향 중앙 부분에 있어서 비교적 큰 축방향 길이를 차지하는데, 이는 클러치의 전체 축방향 길이를 바람직하지 않게 증가시키려는 경향이 있다. 2 개의 단일-로우 베어링들(40 및 42)의 사용은 3 가지 주요 이익들을 갖는다. 첫 번째로, 2 개의 이격된 베어링들(40 및 42)의 존재는 하나의 단일-로우 베어링과 비교할 때 비교적 높은 안정성 및 낮은 편향을 가능하게 한다. 두 번째로, 부가의 전방 베어링(42)은 일반적으로 사용되지 않는 샤프트(22)의 전방 단부(22F)에서의 또는 그 부근에서의 공간 내의 하우징(24)의 커버(24-2)에 배치될 수 있는데, 이는 클러치(20)의 전체 축방향 길이를 상당히 증가시키지 않는다. 최종적으로, 커버(24-2)에서의 전방 베어링(42)은 샤프트(22)에 대한 커버(24-2)에 밀봉된 개구를 제공한다. 이는, 예를 들어, 엔진 또는 워터 펌프에 대한 전체 클러치(20)의 설치 및 제거를 위해, 클러치(20)의 전방 측으로부터 접근가능한, 샤프트(22) 상의 제2 맞물림 피처(22-2)의 부가를 가능하게 한다.
하우징(24)은 알루미늄 또는 다른 적합한 재료 또는 재료들로 이루어질 수 있다. 커버(24-2)는 다이 캐스트 부분일 수 있는데, 이는, 단일 부분이고 클러치(20)에는 점성 전단 유체(예를 들어, 실리콘 오일)를 그리고 클러치(20) 밖에는 오물(dirt) 및 잔해(debris)를 유지하는 이익을 갖는다. 아래에 논의되는 바와 같이, 자기 플럭스 전도를 위해 하우징(24)의 부분들에(예를 들어, 베이스(24-1)에) 인서트(insert)들이 제공될 수 있다. 클러치(20) 내에 전단 유체를 보유하는 것을 추가로 돕기 위해 하우징(24)을 따라 하나 또는 그 초과의 밀봉부들(도시되지 않음)이 제공될 수 있지만, 예시된 실시예에서 전방 및 후방 베어링들(42 및 40)은 부가의 전용된 밀봉 요소들에 대한 필요성 없이 하우징(24) 내측의 전단 유체를 밀봉한다. 게다가, 클러치(20)로부터 출력된 토크를 수용하도록 팬과 같은 출력 디바이스(도시되지 않음)가 하우징(24)에 고정될 수 있다.
로터(26)는 적어도 부분적으로 하우징(24) 내에, 그리고 바람직하게는 전체적으로 하우징(24) 내에 위치결정되고, 디스크형 형상을 가질 수 있다(이에 따라, 로터(26)는 로터 디스크로 불릴 수 있다). 로터(26)는 샤프트(22)에 회전식으로 고정되고, 항상 샤프트(22)와 함께 회전한다. 이와 관련하여, 샤프트(22)가 토크 입력을 수용할 때, 로터(26)는 클러치(20)의 입력 또는 입력 부재로서 기능할 수 있다.
예시된 실시예에서, 로터(26)는 전도성 부분(26-1) 및 비전도성 부분(26-2)을 가지며, 여기서 이 예에서 "전도성"은 자기 플럭스 전도성을 지칭한다. 전도성 부분(26-1)은 스틸 또는 다른 적합한 자기 플럭스-유도 재료(예를 들어, 임의의 강자성 재료)로 이루어질 수 있고, 비전도성 부분(26-2)은 알루미늄 또는 자기 플럭스를 손쉽게 유도하지 않는 다른 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 전도성 부분(26-1)은 샤프트(22)에 직접 고정될 수 있고 저장소(28)로부터 이격되고 그로부터 분리되는 로터(26)의 방사상 내측 허브로서 구성될 수 있다. 더욱이, 예시된 실시예에서, 전도성 부분(26-1)은 후방 및 전방 베어링들(40 및 42) 양자 모두에 접해 있다. 비전도성 부분(26-2)은 로터(26)의 방사상 외측 부분에 위치될 수 있다. 예시된 실시예에서, 전도성 부분(26-1)은, 내향으로 대면하는 원통형 표면(26-3)뿐만 아니라, 노출된 축방향으로 후향 대면하는 부분(26-4)을 갖는 원통형 부분을 포함하는 축방향 오프셋 영역을 포함한다. 게다가, 예시된 실시예에서, 전도성 부분(26-1)은 주어진 방사상 범위에 걸쳐(예를 들어, 원통형 표면(26-3)까지 또는 그를 초과하여) 로터(26)의 전체를 형성하고, 그와 관련하여, 오로지 자기 플럭스를 전도시키기 위해 로터의 주위의 구조적 재료에 매립되거나 또는 그렇지 않으면 그 주위의 구조적 재료를 통과하는 비구조적 플럭스 가이드 인서트와는 구별되는 구조적 컴포넌트이다. 전도성 부분(26-1)은 또한, 상당한 거리에 걸쳐 샤프트(22)로부터 방사상 외향으로 연장되어, 전도성 부분(26-1)을 단순한 허브 또는 내측 슬리브보다 더 많이 형성할 수 있다. 예시된 실시예에 도시된 바와 같이, 전도성 부분(26-1)은 축방향 오프셋 영역 및 원통형 표면(26-3)을 초과하여 연장되지만, 작업 챔버(30)의 방사상 내향으로 위치된다. 더욱이, 예시된 실시예에서, 전도성 부분(26-1)은 샤프트(22)로부터 후방 베어링(40)의 외향뿐만 아니라 하우징(24)의 베이스(24-1)의 허브(및/또는 아래에 논의되는 내측 허브/제2 플럭스 가이드)에서의 또는 그로부터 방사상 외향의 위치로 연장된다.
저장소(28)는 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장 체적을 제공한다. 예시된 실시예에서, 저장소(28)는 로터(26) 상에 또는 그 내에 제공된다. 저장소(28)의 플레이트(28-1)는 전단 유체를 보유하는 것을 돕기 위해 그리고 저장소(28)를 클러치(20)의 다른 부분들로부터 분리시키기 위해 경계의 일부를 형성하도록 로터(26)에 부착되고 로터(26)에 의해 지탱될 수 있다. 플레이트(28-1)는 클러치(20)의 내부에 위치될 수 있고, 커버(24-2)와 대면하는 로터(26)의 전방 측에 배열될 수 있다. 전단 유체의 전부 또는 일부는 클러치(20)의 맞물림을 위해 필요하지 않을 때 저장소(28)에 저장될 수 있다. 예시된 실시예에서, 저장소(28)는 로터(26)에 의해 지탱되어, 저장소(28) 및 내부에 포함된 전단 유체 양자 모두가 로터(26)와 함께 회전한다. 이러한 방식으로, 샤프트(22) 및 로터(26)가 클러치(20)에 대한 입력으로서 작용할 때, 클러치(20)에 입력되는 토크가 있을 때마다 저장소(28)는 입력 속도로 회전하는데, 이는 로터-지탱된 저장소(28)에서의 전단 유체에 운동 에너지를 부여하여 비교적 신속한 클러치 맞물림 응답 시간들을 가능하게 한다. 전단 유체가 클러치(20)의 유체 회로를 따라 작업 챔버(30)로 전달되게 하도록 유출구 보어(44)가 저장소(28)의 경계를 따라 제공된다. 예시된 실시예에서, 로터(26)는 저장소(28)의 경계의 일부를 형성하고, 유출구 보어(44)는 로터(26)를 통과한다. 더 구체적으로는, 예시된 실시예에서 유출구 보어(44)는 전도성 부분(26-1)으로부터의 외향의 위치에서 로터(26)의 비전도성 부분(26-2)을 통해 실질적으로 축방향으로 통과한다.
작업 챔버(30)는 로터(26)와 하우징(24) 사이에서 규정된다(그리고 동작가능하게 위치결정된다). 작업 챔버(30)는 로터(26)의 양측으로 연장될 수 있다. 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 작업 챔버(30)에의 전단 유체(예를 들어, 실리콘 오일)의 선택적 도입은 로터(26)와 하우징(24) 사이의 토크를 전송하기 위해 점성 전단 커플링을 생성하는 것에 의해 클러치(20)를 맞물리게 할 수 있는데, 이때 토크 전송의 정도(그리고 연관된 출력 속도)는 작업 챔버(30)에 존재하는 전단 유체의 체적의 함수로서 가변적이다. 본 기술분야에 알려져 있는 바와 같이, 로터(26) 및 하우징(24) 상에 동심 환형 리브들, 그루브들 및/또는 다른 적합한 구조체들이 제공되어, 작업 챔버(30)를 따라 표면적을 증가시키고 전단 유체가 작업 챔버(30)에 존재할 때 전단 커플링을 촉진시킨다. 더욱이, 본 기술분야에 잘 알려진 방식으로, 로터(26)의 외측 직경 영역에 개구들(도시되지 않음)이 제공되어, 작업 챔버(30)에서의 전단 유체가 로터(26)의 대향 측 사이에서 이동하게 할 수 있다.
전단 유체는 예시된 실시예에서 하우징(24)에 위치되는 복귀 보어(46)를 따라 작업 챔버(30)로부터 저장소(28)로 다시 펌핑된다. 복귀 보어(46)로의 전단 유체의 펌핑은, 본 기술분야에 알려져 있는 바와 같이, 댐(dam) 또는 배플(baffle)(특별히 도시되지 않음)을 사용하여 연속적으로 발생할 수 있다. 그러한 댐은 복귀 보어(46)의 유입구에 인접한 하우징(24) 상에 위치될 수 있다. 그에 따라, 클러치(20)의 유체 회로는 저장소(28)로부터 유출구 보어(44)를 통해 작업 챔버(30)로, 그리고 그 후에 작업 챔버(30)로부터 복귀 보어(46)를 통해 저장소(28)로 다시 연장된다.
밸브(32)는 저장소(28)와 작업 챔버(30) 사이의 전단 유체의 유동을 선택적으로 제어한다. 클러치(20)는 전자기적으로 제어될 수 있는데, 이는 전자기 코일(34)의 선택적 동력공급이 작업 챔버(30)에 존재하는 전단 유체의 체적, 그리고 차례로 입력 부재와 출력 부재 사이의 맞물림 및 토크 전송의 정도를 제어하기 위해 밸브(32)의 동작을 제어할 수 있다는 것을 의미한다. 예시된 실시예에서, 밸브(32)의 모든 이동 부분들은 하우징(24) 내에 포함되고, 밸브(32)는 로터(26)와 그 로터(26)의 후방 측에서의 전자기 코일(34) 사이에 위치결정된다. 클러치(20)의 자기 플럭스 회로 및 밸브(32)의 세부 사항들이 아래에 추가로 설명되지만, 전자기 코일(34)로부터의 자기 플럭스는 전기자(32-1)를 이동(예를 들어, 축방향으로 피봇)시킬 수 있는데, 이는 차례로 밸브 요소(32-2)(예를 들어, 리드 밸브(reed valve))를 이동(예를 들어, 밸브 요소(32-2)에 대해 가압하는 것에 의해 동시에 피봇)시킬 수 있다. 밸브 요소(32-2)는 유체 회로를 따라 전단 유체의 유동을 선택적으로 제한 또는 방지할 수 있다. 예시된 실시예에서, 밸브 요소(32-2)는 유출구 보어(44)를 커버 및 커버해제하여 저장소(28) 밖으로의 전단 유체의 유동을 선택적으로 제어한다. "고장(fail on)" 구성으로 지칭되는 일부 실시예들에서, 밸브 요소(32-2)는 디폴트로 개방 포지션으로 기계적으로 바이어싱될 수 있는데, 이때 전자기 코일(34)의 동력공급은 밸브 요소(32-2)가 전단 유체 유동을 제한 또는 방지하는 폐쇄 포지션으로 이동하게 한다.
예시된 실시예에서, 전자기 코일(34)은 코일 베어링(48)에 의해 샤프트(22) 상에 지지된다. 더 구체적으로는, 전자기 코일(34)은 하우징(24) 외측의 샤프트(22)의 구동 단부(22D)에서 지지될 수 있는데, 이때 코일 베어링(48)은 축방향 정지부(22-3)에 접해 있다. 전자기 코일(34)은 테더(tether) 등(도시되지 않음)에 의해 전형적으로 회전 고정되는데, 이때 코일 베어링(48)은 비회전 전자기 코일(34)과 회전가능 샤프트(22) 사이의 상대 회전을 가능하게 한다. 전자기 코일(34)의 구성의 추가의 세부 사항들이 아래에 논의된다.
도 3은 파선(50)으로 개략적으로 표현되는 자기 플럭스 회로를 예시하는, 단지 축선(A) 위에서만 도시된 클러치(20)의 일부분의 단면도이다. 하우징(24)은 제1 플럭스 가이드(24-4) 및 제2 플럭스 가이드(24-5)를 포함하고, 그 각각은 자기 플럭스-전도성 재료로 이루어진다. 예시된 실시예에서, 제1 및 제2 플럭스 가이드들(24-4 및 24-5) 양자 모두는 로터(26)의 후방 또는 구동 측에서의 베이스(24-1)에 고정 또는 매립된다. 더욱이, 제1 및 제2 플럭스 가이드들(24-4 및 24-5) 각각은 베이스(24-1)로부터 대향하는 전방 및/또는 후방 측들에서 돌출될 수 있다. 제1 및 제2 플럭스 가이드들(24-4 및 24-5) 각각은 하우징(24)을 통해 자기 플럭스의 전송을 가능하게 하는데, 이 하우징(24)은 다른 상황에서는 자기 플럭스를 효율적으로 전송하지 않는 알루미늄과 같은 재료로 전형적으로 이루어진다. 제2 플럭스 가이드(24-5)는 베이스(24-1)의 방사상 내측 부분에 위치되는 허브로서 구성될 수 있고, 후방 베어링(40)과 직접 맞물릴 수 있다. 이와 관련하여, 제2 플럭스 가이드(24-5)는 플럭스 전송 기능성을 제공하는 것 이외에도 하우징(24)의 구조적 부분이 될 수 있다. 제2 플럭스 가이드(24-5)는 또한, 후방 베어링(40)과 맞물리는 축방향 정지부, 및 베이스(24-1)에 매립되는 방사상으로 연장되는 부분을 포함할 수 있다. 제2 플럭스 가이드(24-5)는 제1 플럭스 가이드(24-4)로부터 방사상 내향으로 위치되고 그로부터 이격되어 있을 수 있다. 예시된 실시예에서, 제1 플럭스 가이드(24-4)는, 단차식 방식으로 서로에 대해 방사상으로 오프셋되는 대향하는 전방 및 후방 단부들을 갖는다.
밸브(32)의 작동을 용이하게 하기 위해 자기 플럭스를 전송하는 클러치(20)의 자기 플럭스 회로는 예시된 실시예에서 다음의 구성을 갖는다. 플럭스 회로는 전자기 코일(34)로부터 제1 에어 갭을 가로질러 제1 플럭스 가이드(24-4)로 연장된다. 다음으로, 플럭스 회로는 제1 플럭스 가이드(24-4)로부터 제2 에어 갭을 가로질러 밸브(32)의 전기자(32-1)로 연장된다. 그 후에, 플럭스 회로는 밸브(32)의 전기자(32-1)로부터 제3 에어 갭을 가로질러 로터(26)의 전도성 부분(26-1)으로 연장된다. 제3 에어 갭은 축방향 후향 표면(26-4)에 인접하여 위치될 수 있다. 더욱이, 제3 에어 갭은 전기자(32-1)가 작동되어 로터(26)를 향해 또는 그에 대해 당겨질 때 효과적으로 폐쇄될 수 있다. 다음으로, 플럭스 회로는 로터(26)의 전도성 부분(26-1)으로부터 제4 에어 갭을 가로질러 제2 플럭스 가이드(24-5)로 연장된다. 제4 에어 갭은 원통형 부분(26-3)에 인접하게 위치결정될 수 있다. 마지막으로, 플럭스 회로는 제2 플럭스 가이드(24-5)로부터 제5 에어 갭을 가로질러 전자기 코일(34)로 다시 연장된다.
클러치(20)의 예시된 실시예에서 플럭스 회로의 일부 양태들은 다음과 같다. 제1, 제2, 제4 및 제5 에어 갭들 중 임의의 것 또는 전부가 방사상으로 배향될 수 있다. 플럭스 회로에서의 방사상으로 배향된 에어 갭들은 비교적 타이트한 공차들로 비교적 작게 유지될 수 있고, 효율적이고 일관성있는 플럭스 전송을 촉진시키는 것을 돕는다. 제3 에어 갭은 축방향으로 배향될 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 제3 에어 갭은 전기자(32-1)가 작동되어 로터(26)를 향해 또는 그에 대해 당겨질 때 효과적으로 폐쇄될 수 있다. 제1 및 제2 에어 갭들은 축선(A)으로부터 대략 동일한 방사상 거리에 위치될 수 있고, 전자기 코일(34)로부터 전기자(32-1)로부터 전달하는 자기 플럭스는, 제1 플럭스 가이드(24-4)의 방사상 오프셋으로 인해, 방사상 내향 방향으로 제1 및 제2 에어 갭들 양자 모두를 가로지를 수 있다. 제5 에어 갭은 전자기 코일(34)의 방사상 내측 둘레부(radially inner perimeter)의 외향으로 위치될 수 있고, 제1 에어 갭은 전자기 코일(34)의 방사상 외측 둘레부(radially outer perimeter)의 내측에 위치될 수 있다. 전체 플럭스 회로는 베어링들(40 및 48)의 외향으로 위치될 수 있고, 로터(26)의 전도성 부분(26-1)을 통과하는 것 외에는, 클러치(20)의 구동 또는 후방 측에 배열될 수 있다.
도 4는 단지 축선(A) 위에서만 도시된, 클러치(20)의 전자기 코일 조립체의 일부분의 단면도이다. 도 4에 도시된 조립체는 전자기 코일(34) 및 코일 베어링(48)을 포함한다.
예시된 실시예에서 코일 베어링(48)은 외측 레이스(48-1), 및 내측 레이스(48-2) 및 복수의 롤링 요소들(48-3)을 포함한다. 롤링 요소들(48-3)은 외측 레이스(48-1)와 내측 레이스(48-2) 사이에 배열되고, 레이스들(48-1 및 48-2) 각각과 맞물린다. 예시된 실시예에서, 코일 베어링은 볼-스타일 롤링 요소들(48-3)의 단일 로우를 갖지만, 다른 타입들의 베어링들(예를 들어, 롤러 또는 니들 베어링들)이 대안적인 실시예들에서 사용될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전자기 코일(34)은 코일 하우징(34-1) 및 와인딩 또는 와이어(34-2)를 포함한다. 코일 하우징(34-1)은, 내부 체적(34-3)을 규정하는 자기 플럭스 전도성 재료로 이루어지는 벽(34-1W)에 의해 형성된다. 예시된 실시예에서, 코일 하우징(34-1)은 컵으로서 구성되는데, 이때 벽(34-1W)은 한 면(예를 들어, 앞쪽 면)에서 개방된다. 코일 하우징(34-1)의 벽(34-1W)은 또한, 내부 체적(34-3)을 향해(또는 그 안으로) 돌출되는 노치 또는 단차(34-4)를 형성한다. 코일 베어링(48)은 코일 하우징(34-1)의 벽(34-1W)의 외부에, 즉, 와인딩(34-2)의 턴들 및 내부 체적(34-3)으로부터의 벽(34-1W)의 대향 측에 단차(34-4) 내에 전체적으로 또는 부분적으로 수용된다. 단차(34-4)의 존재는, 방사상 내측 부분(PI) 및 방사상 외측 부분(PO)을 포함하는, 내부 체적(34-3)의 상이한 부분들(또는 서브-체적들)을 확립한다. 내부 체적(34-3)의 내측 및 외측 부분들(PI 및 PO)은 근접하고 서로 인접할 수 있고, 이들 사이에 어떠한 장벽 또는 장애물 없이 서로 개방될 수 있다. 더욱이, 내측 및 외측 부분들(PI 및 PO)은, 단면에서 보았을 때, 내부 체적(34-3)이 L자형을 갖도록 배열될 수 있다. 외측 부분(PO)은 축방향 깊이(또는 길이)(DO)를 가지며, 내측 부분(PI)은 축방향 깊이(또는 길이)(DI)를 갖는다. 축방향 깊이(DO)는 예시된 실시예에서 축방향 깊이(DI)보다 더 크다. 외측 부분(PO)은 코일 베어링(48)의 외측 레이스(48-1)의 방사상 외향으로 배열될 수 있는 한편, 내측 부분(PI)은 방사상 방향으로 롤링 요소들(48-3)과 중첩될 수 있는 외측 레이스(48-1)(그리고 임의로 또한 추가의 실시예들에서 내측 레이스(48-2))의 방사상 내향으로 연장될 수 있다. 다시 말해, 외측 부분(PO)은 코일 베어링(48)의 방사상 외향으로 배열될 수 있는 한편, 내측 부분(PI)은 코일 베어링(48)과 축방향으로 나란히 또는 중첩되어 배열될 수 있다. 추가 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 부가의 단차들이 (예컨대 부가의 코일 베어링을 수용하기 위해) 코일 하우징(34-1)의 벽(34-1W)에 제공될 수 있고, 내부 체적(34-3)은 대응하는 부가의 부분들을 가질 수 있다.
와인딩(34-2)은 코일 하우징(34-1)의 내부 체적(34-3) 내에 위치되는 복수의 턴들을 이루는 것에 의해 코일을 형성한다. 예시된 실시예에서, 와인딩(34-2)의 턴들은 내부 체적(34-3)의 내측 및 외측 부분들(PI 및 PO)에 걸쳐 있어서, 와인딩(34-2)에 의해 형성된 코일이 코일 하우징(34-1)처럼 단차 형상을 갖는다. 더욱이, 자기 플럭스는 전자기 코일(34)이 동력공급될 때 내부 체적(34-3)의 내측 및 외측 부분들(PI 및 PO) 양자 모두 내에 생성된다. 내부 체적(34-3)의 구성은 와인딩(34-2)의 턴들이 방사상 방향 및 축방향 양자 모두에서 코일 베어링(48)의 적어도 일부들에 걸쳐 있게 하는데, 예를 들어, 와인딩(34-2)의 턴들은 코일 베어링(48)의 롤링 요소들(48-3)에 방사상으로 그리고 축방향으로 걸쳐 있을 수 있다.
와인딩(34-2)은 적합한 포팅(potting) 재료(34-5)를 사용하여 코일 하우징(34-1) 내에서 포팅될 수 있다. 게다가, 연결 타워(34-6)는 와인딩(34-2)과 전력 소스(도시되지 않음) 사이의 전기 연결들을 행하는 것을 용이하게 하기 위해 제공될 수 있다. 테더 또는 다른 회전 방지 디바이스(도시되지 않음)가 또한 전자기 코일(34)에 연결될 수 있다.
전자기 코일(34)의 "단차형" 구성은 클러치(20)의 전체 축방향 길이를 단축시키는 것을 용이하게 한다. 전자기 코일(34)에 의해 생성될 수 있는 자기 플럭스의 양은 주로, 와인딩(34-2)의 턴들의 수 및 와인딩(34-2)에 유동하는 전류의 양에 관련된다. 2 개의 대안적인 설계들은 이들 제약들이 나타내는 도전과제들을 강조한다. 순전히 질량/중량 관점에서, 가장 효율적인 설계는, 와인딩의 각각의 턴의 직경 그리고 따라서 원주가 감소 또는 최소화되는 길고 좁은 코일을 활용하는 것이다. 그러한 길고 좁은 코일 구성은 최소량의 재료를 사용하여, 질량/중량 및 비용을 감소시킨다. 길고 좁은 전자기 코일이 샤프트 상에 회전식으로 지지되기 때문에, 그러한 길고 좁은 코일 배열체는 코일 베어링과 전자기 코일이 샤프트 상에 나란히 놓이는 것으로 되려는 경향이 있을 것이다. 샤프트에의 길고 좁은 전자기 코일의 가까운 근접성은 또한, 샤프트가, 원하는 경우, 밸브를 동작시키는 자기 플럭스 회로의 일부로서 사용되게 한다. 다른 한편으로, 축방향 길이 관점에서, 가장 효율적인 클러치 설계는, 전자기 코일을 코일 베어링 바로 위에 두어서, 전자기 코일을 코일 베어링과의 공통 축방향 풋프린트에 배치하는 것이다. 그러나, 공통 축방향 풋프린트 코일 와인딩의 각각의 턴은 (코일 베어링 외측의 더 큰 직경으로 인해) 원주 방향으로 이제 실질적으로 더 길기 때문에, 전자기 코일을 제조하는 데 요구되는 재료가 상당히 더 커져서, 설계에 비용 및 질량을 부가시킨다. 게다가, 공통 축방향 풋프린트 전자기 코일이 사용될 때, 샤프트는 다른 컴포넌트들(예를 들어, 매립된 플럭스 가이드들)의 부가 없이는 더 이상 자기 회로의 일부로서 용이하게 사용될 수 없다. 전자기 코일(34)이 단차형 구성을 갖는 클러치(20)의 실시예는 2 개의 대안적인 설계들(즉, 길고 좁은 코일 및 공통 축방향 풋프린트 설계들)의 조합인데, 이는 각각의 대안적인 설계의 이익들이 보유되게 한다. 코일 베어링(48)과 나란히 상주하는 방사상 내측 부분(PI)에서의 와인딩(34-2)의 턴들은 비교적 작은 턴 직경 및 샤프트(22)에의 가까운 근접성을 가능하게 한다―클러치(20)의 예시된 실시예가 플럭스 회로의 일부로서 자기 전도를 위해 샤프트(22)를 사용하지 않지만, 클러치(20)의 대안적인 실시예들은 용이하게 이와 같이 행할 수 있다(예를 들어, 도 6 및 도 7 참조). 부가적으로, 코일 베어링(48)의 상부에(즉, 그로부터 방사상 외향으로) 상주하는 방사상 외측 부분(PO)에서의 와인딩(34-2)의 턴들은 코일 베어링(48)과의 공통 축방향 풋프린트를 활용하는데, 이는 다른 상황에서는 클러치(20) 내의 미사용된 축방향 길이가 될 것이다. 이 구성은, 비교적 작은 질량/중량 패널티를 갖는 전자기 코일(34)의 축방향 소형 풋프린트를 가능하게 하면서도, 또한 적합한 자기 플럭스 밀도가 밸브(32)를 작동하게 한다.
도 5는 분리되어 도시된, 로터(26), 저장소(28) 및 밸브(32)의 단면 사시도이다. 예시된 실시예에서, 밸브(32)는 로터(26)에 의해 지탱되고 그에 고정되고, 밸브(32)는 또한 저장소(28)에 대향하는 로터(26)의 후방(또는 구동) 측에 전체적으로 위치결정된다.
상기에 언급된 바와 같이, 밸브(32)는 전기자(32-1) 및 밸브 요소(32-2)를 포함한다. 부가적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브(32)는 스프링(32-3)을 포함한다. 예시된 실시예에서, 전기자(32-1)는, 중앙 개구(32-1C)를 갖는 환형 본체(annular body)(32-1B)를 포함한다. 중앙 개구(32-1C)는 환형 본체(32-1B)가 샤프트(22)뿐만 아니라 제1 플럭스 가이드(24-4), 후방 베어링(40), 및/또는 다른 요망되는 컴포넌트들의 돌출 부분을 둘러싸도록 한다(도 2 및 도 3 참조). 예시된 실시예에서, 중앙 개구(32-1C)는 로터(26)의 전도성 부분(26-1)의 원통형 표면(26-3)보다 약간 더 큰 직경을 갖는다. 전기자(32-1)는 상기에 설명된 바와 같이 클러치(20)의 플럭스 회로의 일부를 형성한다. 전기자(32-1)의 본체(32-1B)는 또한, 로터(26)에 개별적으로 부착될 수 있는 밸브 요소(32-2)에 대해 가압하여, 유출구 보어(44)를 커버하도록 밸브 요소(32-2)를 이동시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 밸브(32)의 구성 및 동작은, 리드 밸브 요소를 활용하는, 공동으로 양수된 미국 특허 제8,881,881호에 설명된 것과 유사할 수 있다. 그러나, 본원에 개시된 밸브(32)의 특정 구성은 제한이 아니라 단지 예로서 제공될 뿐이라는 것에 주목해야 한다. 병진 또는 회전 요소들을 갖는 밸브들뿐만 아니라, 복귀 보어(46)를 선택적으로 커버하는 밸브들과 같은 다수의 다른 타입들의 밸브 구성들이 대안적인 실시예들에서 활용될 수 있다. 더욱이, 본 기술분야에 잘 알려져 있는 바와 같이, 전자기 제어식 밸브 조립체 대신에, 바이메탈-제어식 밸브 조립체들이 추가의 실시예들에서 사용될 수 있다.
예시된 실시예에서 방사상으로 돌출된 라인을 따라 축방향으로 굴곡된 리프 스프링(leaf spring)인 스프링(32-3)(앵커 스프링이라고도 또한 불림)은 전기자(32-1)의 본체(32-1B)와 로터(26) 사이에(예를 들어, 비전도성 부분(26-2)에) 고정된다. 이러한 방식으로, 스프링(32-3)은 전기자(32-1)를 로터(26)에 가요적으로 장착하고, 디폴트로 전기자(32-1) 및 밸브(32)를 전체적으로 개방 포지션으로 바이어싱하는 바이어싱 힘을 부여할 수 있다.
예시된 실시예에서, 스프링(32-3)은 전기자(32-1)에 대해 리세스되는데, 이는 클러치(20)의 축방향 길이 및 방사상 치수 양자 모두를 감소시키는 것을 돕는다. 축방향 함몰부(32-1D) 및 인접한 방사상으로 연장되는 컷아웃(32-1R)은 본체(32-1B)에 제공될 수 있다. 예시된 실시예에서, 컷아웃(32-1R)은 일반적으로 직사각형인 둘레부를 가지며, 본체(32-1B)의 외측 직경 에지(32-1E)로부터 중앙 개구(32-1C)를 향해 내향으로 연장되고, 전체적으로 대향하는 전방 면과 후방 면 사이(즉, 축방향으로)의 본체(32-1B)를 통해 연장되지만, 본체(32-1B)의 일부분은 컷아웃(32-1R)과 중앙 개구(32-1C) 사이에서 온전하게 남아 있다. 함몰부(32-1D)는 컷아웃(32-1R)에 바로 인접하고 그와 근접하여, 그리고 컷아웃(32-1R)과 중앙 개구(32-1C) 사이에서 방사상으로 위치된다. 함몰부(32-1D)는, 본체(32-1B)의 후방 측으로부터 본체(32-1B)의 일부분을 통해 축방향으로 연장되는 깊이를 갖는다. 스프링(32-3)은 함몰부(32-1D) 및 컷아웃(32-1R) 양자 모두로 연장되고, 예시된 실시예에서 스프링(32-3)은 일반적으로 (스프링(32-3)의 일부분을 컷아웃(32-1R) 및/또는 함몰부(32-1D)의 외측으로 편향시키는 극도의 굴곡 조건이 없다면) 컷아웃(32-1R) 및 함몰부(32-1D) 내에 완전히 포함된다. 스프링(32-3)의 하나의 단부는 컷아웃(32-1R) 내측의 그리고 외측 직경 에지(32-1E)의 방사상 내향의 위치에서 (예를 들어, 스크류와 같은 적합한 패스너를 사용하여) 로터(26)에 부착될 수 있고, 스프링(32-3)의 대향하는 단부는 함몰부(32-1D) 내의 전기자(32-1)의 본체(32-1B)에 부착될 수 있다.
정지 개구(32-1S)는 또한, 중앙 개구(32-1C)와 외측 직경 에지(32-1E) 사이에 방사상으로 위치된, 전기자(32-1)의 본체(32-1B)에 제공될 수 있다. 정지 개구(32-1S)는 유출구 보어(44)의 방사상 내향으로, 그리고 유출구 보어(44)로부터 각지게 이격되어 추가로 위치될 수 있다. 정지 개구(32-1S)는 로터(26)로부터 축방향으로 연장될 수 있는 전기자 정지부(60)와 협력할 수 있다. 예시된 실시예에서, 정지 개구(32-1S)는 원형이고, 대향하는 전방 측과 후방 측 사이에서 전체적으로 본체(32-1B)를 통해 연장된다. 예시된 실시예에서 정지부(60)는 고정 스크류 또는 유사한 나사결합가능하게 조정가능한 부재와 유사하고, 로터(26)에 대한 전기자(32-1)의 축방향 이동 한계를 확립하도록 조정가능하다. 정지부(60)는 전기자(32-1)가 전자기 코일(34)의 동력공급에 의해 작동될 때 정지 개구(32-1S)와 정렬되고 그 정지 개구(32-1S) 안으로 돌출되도록 배열된다. 단지 하나의 정지 개구(32-1S) 및 정지부(60)만이 도 5에 가시적이지만, 하나 또는 그 초과의 부가적인 대칭으로 배열된 정지 개구들(32-1S) 및 정지부들(60)이 추가로 제공될 수 있다.
도 6은 점성 클러치(120)의 다른 실시예의 단면도이고, 도 7은 클러치(120)의 일부분의 단면도이다. 도 6 및 도 7의 실시예에 도시된 바와 같이, 클러치(120)는 샤프트(122), 하우징(124), 로터(126), 저장소(128), 작업 챔버(130), 밸브(또는 밸브 조립체)(132), 및 전자기 코일(134)을 포함한다. 클러치(120)의 회전 축선을 규정하는 축선(A)이 예시되어 있다. 클러치(120)의 일반적인 동작은 상기에 설명된 클러치(20)의 동작과 유사하고, 이때 유사한 컴포넌트들이 도 6 및 도 7 및 첨부 본문에서 100 만큼 증가된 유사한 참조 번호들로 표시된다. 마찬가지로, 클러치(120)는 클러치(20)의 동일한 피처들 및 이익들의 대부분을 포함한다. 도 6 및 도 7의 예시된 실시예는 제한이 아니라 단지 예로서 개시될 뿐이고, 다수의 대안적인 실시예들이 가능하고, 그 일부 피처들은 다음의 본문에서 설명된다는 것에 주목해야 한다.
샤프트(122)는 클러치(120)의 중심에 위치되고, 하우징(124)을 포함하는 클러치(120)의 전체 축방향 길이를 통해 연장된다. 도 6의 실시예에 도시된 바와 같이, 샤프트(122)는 제1 또는 구동 단부(122D)(후방 단부라고도 또한 불림)에 제1 맞물림 피처(122-1)를 그리고 대향하는 제2 또는 전방(또는 피동) 단부(122F)에 제2 맞물림 피처(122-2)를 포함한다. 예시된 실시예에서 샤프트(122)는 샤프트(22)와 같은 "라이브" 또는 피동 입력 샤프트이다. 예시된 실시예에서, 제1 맞물림 피처(122-1)는 내부(암형) 스레드로서 구성되고, 제2 맞물림 피처들(122-2)은, 예를 들어, 육각 헤드 캡 스크류, 렌치 플랫들, 또는 다른 적합한 외부 툴링 맞물림 구조체와 같은 외부 맞물림 피처로서 구성된다. 내부의 제1 맞물림 피처(122-1)의 외향에는 작은 축방향 정지부(122-3) 및 원통형 외측 표면(122-4)이 있을 수 있다.
하우징(124)은, 회전 고정된 방식으로 서로 고정된 베이스(124-1) 및 커버(124-2)를 포함한다. 베이스(124-1)는, 로터(126)를 향해 앞쪽 방향으로 연장될 수 있는, 축방향으로 연장되고 돌출되는 링(124-6)을 갖는 허브(124-5)를 가질 수 있다. 하우징(124)은 샤프트(122) 상에 회전식으로 지지되어, 하우징(124)이 클러치(120)의 동작 상태의 함수로서 샤프트(122)에 대해 선택적으로 회전하게 한다(즉, 샤프트(122)의 회전 속도의 대략 0 % 내지 대략 100 %). 이와 관련하여, 샤프트(122)(그리고 로터(126))가 클러치(120)에 대한 토크 입력을 수용하는 경우, 하우징(124)은 클러치(120)의 출력 또는 출력 부재로서 작용할 수 있다. 냉각 핀들은, 상기에 설명된 클러치(20)와 유사하게, 하우징(124)의 외부 표면들 상에 제공될 수 있다.
예시된 실시예에서, 베이스(124-1)는 후방 베어링(140)에 의해 허브(124-5)에서의 샤프트(122) 상에 지지되고, 커버(124-2)는 전방 베어링(142)에 의해 샤프트(122) 상에 지지된다. 후방 및 전방 베어링들(140 및 142)은 로터(126)의 대향 측들 상에 위치되고, 서로 축방향으로 이격되어 있다. 허브(124-5)의 링(124-6)은 후방 베어링(140)을 하우징(124)의 베이스(124-1)로 지지하고 그와 맞물리게 하도록 적합한 축방향 공간을 제공할 수 있다. 베어링들(140 및 142) 각각은 예시된 실시예에서 단일-로우 볼 베어링들―이때 후방 베어링(140)은 전방 베어링(142)보다 더 큼―이지만, 베어링들(140 및 142)은 대안적인 실시예들에서 다른 구성들을 가질 수 있다.
하우징(124)은 알루미늄 또는 다른 적합한 재료 또는 재료들로 이루어질 수 있고, 다이 캐스트 부분일 수 있다. 아래에 추가로 논의되는 바와 같이, 하나 또는 그 초과의 플럭스 가이드 인서트들이 하우징(124)을 통과할 수 있다. 그러나, 클러치(120)의 이점은 단지 소수의 플럭스 가이드 인서트들(예를 들어, 단일 플럭스 가이드)만이 필요하다는 점이라는 것에 주목해야 한다. 클러치(120)로부터 출력된 토크를 수용하도록 팬과 같은 출력 디바이스(도시되지 않음)가 하우징(124)에 고정될 수 있다.
후방 베어링(140)에 인접하여 스페이서(125)가 제공될 수 있다. 예시된 실시예에서, 스페이서는 전방 접촉 표면(125-1) 및 대향하는 후방 접촉 표면(125-2)을 포함한다. 전방 및 후방 접촉 표면들(125-1 및 125-2)은, 서로 방사상으로 오프셋될 수 있는, 평행하고 축방향으로 대면하는 표면들일 수 있다. 전방 접촉 표면은 후방 베어링(140)과 맞물릴 수 있고, 후방 접촉 표면(125-2)은 샤프트(122)의 견부(shoulder)와 맞물릴 수 있다. 예시된 실시예에서, 스페이서(125)는 전방 및 후방 접촉 표면들(125-1 및 125-2)의 방사상 오프셋을 용이하게 하기 위해 그리고 샤프트(122)의 단차형 구성을 수용하기 위해 단면이 육각형인 둘레부를 갖는다. 스페이서(125)는 비플럭스 전도성 재료 또는 플럭스 전도성 재료로 이루어질 수 있다(그리고 그에 따라, 아래에 논의되는 바와 같이, 임의로 자기 플럭스 회로의 일부가 될 수 있다).
로터(126)는 적어도 부분적으로 하우징(124) 내에, 그리고 바람직하게는 전체적으로 하우징(124) 내에 위치결정되고, 디스크형 형상을 가질 수 있다(이에 따라, 로터(126)는 로터 디스크로 불릴 수 있다). 로터(126)는 샤프트(122)에 회전 고정되고, 항상 샤프트(122)와 함께 회전한다. 이와 관련하여, 샤프트(122)가 토크 입력을 수용할 때, 로터(126)는 클러치(120)의 입력 또는 입력 부재로서 기능할 수 있다.
예시된 실시예에서, 로터(126)는 전도성 부분(126-1) 및 비전도성 부분(126-2)을 가지며, 여기서 이 예에서 "전도성"은 자기 플럭스 전도성을 지칭한다. 전도성 부분(126-1)은 스틸 또는 다른 적합한 자기 플럭스-유도 재료(예를 들어, 임의의 강자성 재료)로 이루어질 수 있고, 비전도성 부분(126-2)은 알루미늄 또는 자기 플럭스를 손쉽게 유도하지 않는 다른 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 전도성 부분(126-1)은 전체 로터(126)에 대한 구조적 지지를 제공하는 로터(126)의 방사상 내측 허브로서 구성될 수 있고, 전도성 부분(126-1)은 샤프트(122)에 직접 고정될 수 있다. 비전도성 부분(126-2)은 로터(126)의 방사상 외측 부분에 위치될 수 있다. 전도성 부분(126-1)은 저장소(128)로부터 이격되고 그로부터 분리될 수 있다. 더욱이, 예시된 실시예에서, 전도성 부분(126-1)은 후방 및 전방 베어링들(140 및 142) 양자 모두에 접해 있다. 예시된 실시예에서, 전도성 부분(126-1)은, 내향으로 대면하는 원통형 표면(126-3)뿐만 아니라, 노출된 축방향으로 후향 대면하는 부분(126-4)을 갖는 원통형 부분을 차례로 포함하는 축방향 오프셋 영역을 포함한다. 게다가, 예시된 실시예에서, 전도성 부분(126-1)은 주어진 방사상 범위에 걸쳐(예를 들어, 원통형 표면(126-3)까지 또는 그를 초과하여) 로터(126)의 전체를 형성하고, 그와 관련하여, 오로지 자기 플럭스를 전도시키기 위해 로터의 주위의 구조적 재료에 매립되거나 또는 그렇지 않으면 그 주위의 구조적 재료를 통과하는 비구조적 플럭스 가이드 인서트와는 구별되는 구조적 컴포넌트이다. 전도성 부분(126-1)은 또한, 상당한 거리에 걸쳐 샤프트(122)로부터 방사상 외향으로 연장되어, 전도성 부분(126-1)을 단순한 허브 또는 내측 슬리브보다 더 많이 형성할 수 있다. 예시된 실시예에 도시된 바와 같이, 전도성 부분(126-1)은 축방향 오프셋 영역 및 원통형 표면(126-3)을 초과하여 연장되지만, 작업 챔버(130)의 방사상 내향으로 위치된다. 더욱이, 예시된 실시예에서, 전도성 부분(126-1)은 샤프트(122)로부터 후방 베어링(140)의 외향뿐만 아니라 하우징(124)의 베이스(124-1)의 허브(124-5) 및/또는 링(124-6)에서의 또는 그로부터 방사상 외향의 위치로 연장된다. 전도성 및 비전도성 부분들(126-1 및 126-2)은 이들 부분들 사이의 구조적 맞물림(126-5)(예를 들어, 야금학적 또는 기계적 연결)을 용이하게 하기 위해 주어진 방사상 거리에 걸쳐 중첩될 수 있다. 구조적 맞물림(126-5)은 로터(126)의 축방향으로 두꺼워지는 부분일 수 있는데, 이때 축방향 두께는 직접적인 방사상 내향 및 외향 양자 모두의 로터(126)의 부분들보다 더 크다. 로터(126)는 하우징(124)의 베이스(124-1)의 허브(124-5)의 일부분과 축방향으로 중첩될 수 있어서, 하우징(124)의 베이스(124-1)의 허브(124-5)의 축방향으로 연장되는 링(124-6)의 말단 단부가 원통형 표면(126-3)에서의 축방향 오프셋 영역에 인접한 로터(26)와 축방향으로 중첩된다. 그러한 배열체는 클러치(120)의 콤팩트한 전체 축방향 길이를 촉진시키는 것을 돕는다.
저장소(128)는 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장 체적을 제공한다. 예시된 실시예에서, 저장소(128)는 로터(126) 상에 또는 그 내에 제공된다. 저장소(128)의 플레이트(128-1)는 전단 유체를 보유하는 것을 돕기 위해 그리고 저장소(128)를 클러치(120)의 다른 부분들로부터 분리시키기 위해 경계의 일부를 형성하도록 로터(126)에 부착되고 로터(126)에 의해 지탱될 수 있다. 플레이트(128-1)는 클러치(120)의 내부에 위치될 수 있고, 커버(124-2)와 대면하는 로터(126)의 전방 측에 배열될 수 있다. 전단 유체의 전부 또는 일부는 클러치(120)의 맞물림을 위해 필요하지 않을 때 저장소(128)에 저장될 수 있다. 예시된 실시예에서, 저장소(128)는 로터(126)에 의해 지탱되어, 저장소(128) 및 내부에 포함된 전단 유체 양자 모두가 로터(126)와 함께 회전한다. 전단 유체가 클러치(120)의 유체 회로를 따라 작업 챔버(130)로 전달되게 하도록 유출구 보어(144)가 저장소(128)의 경계를 따라 제공된다. 예시된 실시예에서, 로터(126)는 저장소(128)의 경계의 일부를 형성하고, 유출구 보어(144)는 로터(126)를 통과한다. 더 구체적으로는, 예시된 실시예에서 유출구 보어(144)는 전도성 부분(126-1)으로부터의 외향의 위치에서 로터(126)의 비전도성 부분(126-2)을 통해 실질적으로 축방향으로 통과한다.
작업 챔버(130)는 로터(126)와 하우징(124) 사이에서 규정된다(그리고 동작가능하게 위치결정된다). 작업 챔버(130)는 로터(126)의 양측으로 연장될 수 있다. 클러치(20)와 관련하여 설명되는 바와 같이, 작업 챔버(130)에의 전단 유체(예를 들어, 실리콘 오일)의 선택적 도입은 로터(126)와 하우징(124) 사이의 토크를 전송하기 위해 점성 전단 커플링을 생성하는 것에 의해 클러치(120)를 맞물리게 할 수 있는데, 이때 토크 전송의 정도(그리고 연관된 출력 속도)는 작업 챔버(130)에 존재하는 전단 유체의 체적의 함수로서 가변적이다. 본 기술분야에 알려져 있는 바와 같이, 로터(126) 및 하우징(124) 상에 동심 환형 리브들, 그루브들 및/또는 다른 적합한 구조체들이 제공되어, 작업 챔버(130)를 따라 표면적을 증가시키고 전단 유체가 작업 챔버(130)에 존재할 때 전단 커플링을 촉진시킨다. 더욱이, 본 기술분야에 잘 알려진 방식으로, 로터(126)의 외측 직경 영역에 개구들(도시되지 않음)이 제공되어, 작업 챔버(130)에서의 전단 유체가 로터(126)의 대향 측 사이에서 이동하게 할 수 있다.
전단 유체는 예시된 실시예에서 하우징(124)에 위치되는 복귀 보어(146)를 따라 작업 챔버(130)로부터 저장소(128)로 다시 펌핑된다. 복귀 보어(146)로의 전단 유체의 펌핑은, 본 기술분야에 알려져 있는 바와 같이, 댐 또는 배플(특별히 도시되지 않음)을 사용하여 연속적으로 발생할 수 있다. 그러한 댐은 복귀 보어(146)의 유입구에 인접한 하우징(124) 상에 위치될 수 있다. 그에 따라, 클러치(120)의 유체 회로는 저장소(128)로부터 유출구 보어(144)를 통해 작업 챔버(130)로, 그리고 그 후에 작업 챔버(130)로부터 복귀 보어(146)를 통해 저장소(128)로 다시 연장된다.
밸브(132)는 저장소(128)와 작업 챔버(130) 사이의 전단 유체의 유동을 선택적으로 제어한다. 클러치(120)는 전자기적으로 제어될 수 있는데, 이는 전자기 코일(134)의 선택적 동력공급이 작업 챔버(130)에 존재하는 전단 유체의 체적, 그리고 차례로 입력 부재와 출력 부재(예를 들어, 로터(126)와 하우징(124)) 사이의 맞물림 및 토크 전송의 정도를 제어하기 위해 밸브(132)의 동작을 제어할 수 있다는 것을 의미한다. 예시된 실시예에서, 밸브(132)의 모든 이동 부분들은 하우징(124) 내에 포함되고, 밸브(132)는 로터(126)와 그 로터(126)의 후방 측에서의 전자기 코일(134) 사이에 위치결정된다. 상기에 설명된 클러치(20)의 밸브(32)와 유사하게, 전자기 코일(134)로부터의 자기 플럭스는 전기자(132-1)를 이동(예를 들어, 축방향으로 피봇)시킬 수 있는데, 이는 차례로 밸브 요소(132-2)(예를 들어, 리드 밸브)를 이동(예를 들어, 밸브 요소(132-2)에 대해 가압하는 것에 의해 동시에 피봇)시킬 수 있다. 전기자(132-1)는 형상이 환형일 수 있고, 후방 베어링(140) 및 하우징(124)의 허브(124-5)의 링(124-6) 주위에 위치결정될 수 있는데, 이는 클러치(120)의 축방향 길이를 감소시키는 것을 도울 수 있다. 전기자(132-1)에 의한 밸브 요소(132-2)의 작동은 유체 회로를 따라 전단 유체의 유동을 선택적으로 제한 또는 방지할 수 있다. 예시된 실시예에서, 밸브 요소(132-2)는 유출구 보어(144)를 커버 및 커버해제하여 저장소(128) 밖으로의 전단 유체의 유동을 선택적으로 제어한다. "고장" 구성으로 지칭되는 일부 실시예들에서, 밸브 요소(132-2)는 디폴트로 개방 포지션으로 기계적으로 바이어싱될 수 있는데, 이때 전자기 코일(134)의 동력공급은 밸브 요소(132-2)가 전단 유체 유동을 제한 또는 방지하는 폐쇄 포지션으로 이동하게 한다. 게다가, 밸브(132)는, 앵커 스프링을 위한 정지부 및 컷아웃을 갖는 것을 포함하여, 상기에 설명되고 도 5에 도시된 밸브(32)와 유사한 또는 동일한 구성을 가질 수 있다. 부가적으로, 밸브(132) 및 전기자(132-1)는 로터 디스크(126)에 의해 지탱되고, 전자기 코일(134)의 동력공급 시에 로터 디스크(126)를 향해 당겨지도록 구성될 수 있기 때문에, 정지부가 하우징(124)에 대한 모션을 방지할 필요가 없는데, 이는 클러치(120)의 축방향 길이를 감소시키는 것을 도울 수 있다.
예시된 실시예에서, 전자기 코일(134)은 내측 및 외측 레이스들(148-1 및 148-2) 및 롤링 요소들(148-3)을 포함하는 코일 베어링(148)에 의해 샤프트(122) 상에 지지된다. 더 구체적으로는, 전자기 코일(134)은 하우징(124) 외측의 샤프트(122)의 구동 단부(122D)에서 지지될 수 있는데, 이때 코일 베어링(148)은 축방향 정지부(122-3)에 접해 있다. 전자기 코일(134)은 테더 등(도시되지 않음)에 의해 전형적으로 회전 고정되는데, 이때 코일 베어링(148)은 비회전 전자기 코일(134)과 회전가능 샤프트(122) 사이의 상대 회전을 가능하게 한다. 전자기 코일(134) 및 코일 베어링(148)은 함께 도 4와 관련하여 상기에 설명된 것과 유사한 코일 조립체를 제공할 수 있다.
도 7은 파선(150)으로 개략적으로 표현되는 클러치(120)의 자기 플럭스 회로를 예시한다. 하우징(124)은, 예시된 실시예에서 로터(126)의 후방 또는 구동 측에서의 베이스(124-1)에 고정 또는 매립되는 자기 플럭스-전도성 재료로 이루어지는 플럭스 가이드(124-4)를 포함한다. 플럭스 가이드(124-4)는 베이스(124-1)로부터 대향하는 전방 및/또는 후방 측들에서 돌출될 수 있다. 플럭스 가이드(124-4)는 하우징(124)을 통해 자기 플럭스의 전송을 가능하게 하는데, 이 하우징(124)은 다른 상황에서는 자기 플럭스를 효율적으로 전송하지 않는 알루미늄과 같은 재료로 전형적으로 이루어진다. 예시된 실시예에서, 플럭스 가이드(124-4)는, 방사상 내향으로 돌출되는 링과 함께, 단차식 방식으로 서로에 대해 방사상으로 오프셋되는 대향하는 전방 및 후방 단부들을 갖는다.
밸브(132)의 작동을 용이하게 하기 위해 자기 플럭스를 전송하는 클러치(120)의 자기 플럭스 회로는 예시된 실시예에서 다음의 구성을 갖는다. 플럭스 회로는 전자기 코일(134)로부터 제1 에어 갭을 가로질러 플럭스 가이드(124-4)로 연장된다. 다음으로, 플럭스 회로는 플럭스 가이드(124-4)로부터 제2 에어 갭을 가로질러 밸브(132)의 전기자(132-1)로 연장된다. 그 후에, 플럭스 회로는 밸브(132)의 전기자(132-1)로부터 제3 에어 갭을 가로질러 로터(126)의 전도성 부분(126-1)으로 연장된다. 제3 에어 갭은 축방향 후향 표면(126-4)에 인접하여 위치될 수 있다. 더욱이, 제3 에어 갭은 전기자(132-1)가 작동되어 로터(126)를 향해 또는 그에 대해 당겨질 때 효과적으로 폐쇄될 수 있다. 다음으로, 플럭스 회로는 로터(126)의 전도성 부분(126-1)으로부터 샤프트(122)로 연장된다. 마지막으로, 플럭스 회로는 샤프트(122)로부터 제4 에어 갭을 가로질러 전자기 코일(134)로 다시 연장된다.
클러치(120)의 예시된 실시예에서 플럭스 회로의 일부 양태들은 다음과 같다. 제1, 제2, 및 제4 에어 갭들 중 임의의 것 또는 전부가 방사상으로 배향될 수 있다. 플럭스 회로에서의 방사상으로 배향된 에어 갭들은 비교적 타이트한 공차들로 비교적 작게 유지될 수 있고, 효율적이고 일관성있는 플럭스 전송을 촉진시키는 것을 돕는다. 제3 에어 갭은 축방향으로 배향될 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 제3 에어 갭은 전기자(132-1)가 작동되어 로터(126)를 향해 또는 그에 대해 당겨질 때 효과적으로 폐쇄될 수 있다. 제1 에어 갭은 전자기 코일(134)의 방사상 내측 둘레부의 외향으로 위치될 수 있고, 제4 에어 갭은 전자기 코일(134)의 방사상 외측 둘레부의 내측에 위치될 수 있다. 후방 베어링(140)은 플럭스 회로의 내측에 위치될 수 있는 한편, 전방 베어링(142) 및 코일 베어링(148) 각각은 플럭스 회로의 외측에 위치될 수 있다. 로터(126)의 전도성 부분(126-1)을 통과하는 것 외에는, 플럭스 회로는 또한 클러치(120)의 구동 또는 후방 측에 배열될 수 있다.
전자기 코일(134)의 단차형 구성은 샤프트(122)에의 가까운 근접성을 가능하게 하여, 그에 의해 비교적 작은(제4) 방사상 에어 갭을 가로질러 전자기 코일(134)과 샤프트(122) 사이의 플럭스 전송을 가능하게 할 수 있다(또한 도 4 및 첨부 설명을 참조). 그러한 단차형 전자기 코일 구성은 또한, 다른 상황에서는 바람직하지 않게 제조 복잡성을 증가시키고 클러치의 전체 축방향 및/또는 방사상 치수들을 연장시키고 질량을 증가시키려는 경향이 있는 부가의 플럭스 가이드들에 대한 필요성을 회피한다.
가능한 실시예들에 대한 논의
다음은 본 발명의 가능한 실시예들의 배타적이지 않은 설명들이다.
점성 클러치는, 입력 부재; 출력 부재; 입력 부재와 출력 부재 사이에서 규정되는 작업 챔버; 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장소―저장소는 유체 회로에 의해 작업 챔버에 유체적으로 연결됨―; 밸브―여기서 밸브는 유체 회로를 따라 저장소와 작업 챔버 사이의 전단 유체의 유동을 제어함―; 베어링; 및 베어링에 의해 지지되는 전자기 코일을 포함할 수 있고, 여기서 전자기 코일의 선택적 동력공급이 밸브를 작동시키고, 전자기 코일은, 코일 하우징, 및 그 코일 하우징의 내부 체적 내에 다수의 턴들을 형성하는 와인딩을 포함하고, 여기서 코일 하우징은, 베어링을 제1 단차 내에 적어도 부분적으로 수용하기 위한 단차형 구성을 갖는다.
이전 단락의 점성 클러치는, 부가적으로 그리고/또는 대안적으로, 다음의 피처들, 구성들 및/또는 부가의 컴포넌트들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 임의로 포함할 수 있다:
코일 하우징의 내부 체적은 방사상 외측 체적 및 방사상 내측 체적을 포함할 수 있고, 여기서 방사상 외측 체적은 제1 단차의 방사상 외향으로 위치되고, 방사상 내측 체적은 베어링과 중첩되고;
코일 하우징의 방사상 외측 체적 및 방사상 내측 체적은 인접하고 있고 서로 개방되어 있을 수 있고, 와인딩의 턴들은 방사상 외측 체적 및 방사상 내측 체적 양자 모두에 걸쳐 있을 수 있고;
베어링은, 외측 레이스, 및 그 외측 레이스와 맞물리는 롤링 요소들을 포함할 수 있고, 코일 하우징의 내부 체적 내의 와인딩의 턴들은 축방향 및 방사상 방향 양자 모두에서 롤링 요소들에 적어도 부분적으로 걸쳐 있을 수 있고;
코일 하우징은 컵으로서 구성될 수 있고;
와인딩은 코일 하우징 내에 포팅될 수 있고;
샤프트, 여기서 베어링은 샤프트 상에서 전자기 코일을 지지하고;
샤프트는 항상 입력 부재와 함께 회전하도록 입력 부재에 회전 고정될 수 있고;
입력 부재는 로터 디스크를 포함할 수 있고, 출력 부재는, 로터 디스크를 둘러싸는 하우징을 포함할 수 있고;
샤프트는 전체적으로 하우징을 통해 연장될 수 있고;
전자기 코일은 하우징의 외측에 위치결정될 수 있고;
샤프트는 제1 단부에 내부 맞물림 피처를 그리고 대향하는 제2 단부에 내부 맞물림 피처를 가질 수 있고;
샤프트는 제1 단부에 내부 맞물림 피처를 그리고 대향하는 제2 단부에 외부 맞물림 피처를 가질 수 있고;
코일 하우징의 내부 체적은 단면이 L자형일 수 있고;
밸브는, 중앙 개구 및 정지 개구를 갖는 환형 본체를 갖는 전기자를 포함할 수 있고;
전기자 정지부는 전기자가 전자기 코일의 동력공급에 의해 작동될 때 전기자의 환형 본체에서의 정지 개구와 정렬되고 정지 개구 안으로 돌출되도록 배열될 수 있고;
전기자 정지부는, 전기자의 축방향 이동 한계를 조정하도록 구성된 나사결합가능하게 조정가능한 부재를 포함할 수 있고; 그리고/또는
밸브는, 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 인접한 축방향 함몰부 부분을 갖는 환형 본체를 갖는 전기자를 포함할 수 있고, 밸브는, 전기자를 입력 부재에 가요적으로 장착하는 리프 스프링을 포함하고, 여기서 리프 스프링은, 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 축방향 함몰부 내에 전체적으로 포함된다.
방법은, 코일을 제공하기 위해 전자기 코일 하우징의 내부 체적 내에서 와이어를 와인딩하는 단계―여기서 와이어는 방사상 외측 체적 및 인접한 방사상 내측 체적에 걸쳐 있도록 내부 체적 내에서 다수의 턴들을 이루고, 여기서 방사상 외측 체적은 전자기 코일 하우징의 벽에 의해 형성되는 단차의 방사상 외향으로 위치됨―; 및 단차에서 베어링을 전자기 코일 하우징과 맞물리게 하는 단계를 포함할 수 있다.
이전 단락의 방법은, 부가적으로 그리고/또는 대안적으로, 다음의 피처들, 구성들 및/또는 부가의 단계들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 임의로 포함할 수 있다:
점성 클러치의 전자기적으로 작동되는 밸브를 통과하는 자기 플럭스 회로에 인접하여 베어링으로 전자기 코일 하우징을 지지하는 단계.
클러치와 함께 사용하기 위한 전자기 코일 조립체는, 외측 레이스, 내측 레이스, 및 외측 레이스와 내측 레이스 사이에 위치결정되는 복수의 롤링 요소들을 포함하는 베어링; 와인딩; 및 베어링의 외측 레이스 상에 지지되는 벽에 의해 규정되는 코일 하우징을 포함할 수 있고, 여기서 코일 하우징은, 와인딩의 복수의 턴들이 위치되는 내부 체적을 추가로 규정하고, 와인딩의 턴들은 벽을 가로질러 베어링에 대향하여 위치되고, 여기서 내부 체적은, 제1 축방향 깊이를 갖는 제1 부분 및 제2 축방향 깊이를 갖는 제2 부분을 포함하고, 제1 축방향 깊이는 제2 축방향 깊이보다 더 크고, 여기서 제1 부분은 베어링의 외측 레이스의 방사상 외향으로 위치되며, 제2 부분은 베어링의 외측 레이스의 방사상 내향으로 연장된다.
이전 단락의 전자기 코일 조립체는, 부가적으로 그리고/또는 대안적으로, 다음의 피처들, 구성들 및/또는 부가의 컴포넌트들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 임의로 포함할 수 있다:
코일 하우징은, 벽에 의해 규정되는 노치를 가질 수 있고, 여기서 베어링은 축방향으로 노치 내에 포함되고;
내부 체적의 제1 및 제2 부분들은 연속적이고 서로 개방되어 있을 수 있고, 와인딩의 턴들은 제1 및 제2 부분들 양자 모두에 걸쳐 있을 수 있고;
와인딩의 턴들은 내부 체적의 제1 및 제2 부분들 양자 모두에 걸쳐 있을 수 있고;
코일 하우징의 내부 내에서의 와인딩의 턴들은 축방향 및 방사상 방향 양자 모두에서 베어링의 롤링 요소들에 적어도 부분적으로 걸쳐 있을 수 있고;
코일 하우징은 컵으로서 구성될 수 있고;
와인딩은 코일 하우징 내에 포팅될 수 있고; 그리고/또는
제1 및 제2 부분들에 의해 형성되는 코일 하우징의 내부 체적은 단면이 L자형일 수 있다;
점성 클러치는, 샤프트; 항상 샤프트와 함께 회전하도록 샤프트에 회전식으로 부착되는 로터 디스크―여기서 로터 디스크는, 자기 플럭스 전도성 재료로 이루어지는 전도성 부분, 및 상이한 재료로 이루어지는 다른 부분을 포함함―; 하우징; 로터 디스크와 하우징 사이에서 규정되는 작업 챔버―여기서 로터 디스크와 하우징 사이의 토크 커플링이 작업 챔버에 존재하는 전단 유체의 체적의 함수로서 선택적으로 제공됨―; 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장소―저장소는 유체 회로에 의해 작업 챔버에 유체적으로 연결되고, 여기서 저장소는 로터 디스크에 의해 지탱됨―; 밸브―여기서 밸브는 유체 회로를 따라 저장소와 작업 챔버 사이의 전단 유체의 유동을 제어하고, 밸브는 전기자를 포함함―; 전자기 코일―여기서 코일의 선택적 동력공급이 밸브의 작동을 제어하고, 전자기 코일은 저장소로부터의 로터 디스크의 대향 측에 위치됨―; 하우징을 통과하는 제1 플럭스 가이드; 및 하우징을 통과하고 제1 플럭스 가이드의 내향으로 위치되는 제2 플럭스 가이드를 포함할 수 있고, 여기서 자기 플럭스 회로가 전자기 코일로부터 제1 플럭스 가이드로, 그 후에 밸브의 전기자로, 그 후에 로터 디스크의 전도성 부분으로, 그 후에 제2 플럭스 가이드로, 그리고 그 후에 다시 전자기 코일로 연장된다.
이전 단락의 점성 클러치는, 부가적으로 그리고/또는 대안적으로, 다음의 피처들, 구성들 및/또는 부가의 컴포넌트들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 임의로 포함할 수 있다:
자기 플럭스 회로는 전자기 코일과 제1 플럭스 가이드 사이의 제1 에어 갭, 제1 플럭스 가이드와 밸브의 전기자 사이의 제2 에어 갭, 밸브의 전기자와 로터 디스크의 전도성 부분 사이의 제3 에어 갭, 로터 디스크의 전도성 부분과 제2 플럭스 가이드 사이의 제4 에어 갭, 및 제2 플럭스 가이드와 전자기 코일 사이의 제5 에어 갭을 가로지르고;
제1 및 제5 에어 갭들 각각은 방사상으로 배향될 수 있고;
제4 에어 갭은 방사상으로 배향될 수 있고;
제2 에어 갭은 방사상으로 배향될 수 있고;
제3 에어 갭은 축방향으로 배향될 수 있고;
제2 플럭스 가이드는, 제1 하우징 베어링에 의해 샤프트 상에 지지되는 하우징의 베이스 부분의 허브를 형성할 수 있고;
하우징의 커버 부분은 제2 하우징 베어링에 의해 샤프트 상에 지지될 수 있고;
제1 및 제2 하우징 베어링들 각각은 단일 로우 베어링들일 수 있고;
로터 디스크의 전도성 부분은, 샤프트 상에 지지되는 허브를 형성할 수 있고;
로터 디스크의 전도성 부분은, 에어 갭을 가로질러 제2 플럭스 가이드와 대면하는 원통형 표면을 포함할 수 있고;
샤프트는 전체적으로 하우징을 통해 연장될 수 있고;
전자기 코일은 하우징의 외측에 위치결정될 수 있고;
전자기 코일은 코일 베어링에 의해 샤프트 상에 지지될 수 있고;
전자기 코일은, 코일 하우징; 및 그 코일 하우징의 내부 체적 내에 다수의 턴들을 형성하는 와인딩을 포함할 수 있고, 여기서 코일 하우징은, 코일 하우징의 외부에서 제1 단차 내에 코일 베어링을 적어도 부분적으로 수용하기 위한 단차형 구성을 가지며;
코일 하우징의 내부 체적은 방사상 외측 체적 및 방사상 내측 체적을 포함할 수 있고, 여기서 방사상 외측 체적은 제1 단차의 방사상 외향으로 위치되고, 여기서 방사상 내측 체적은 코일 베어링과 중첩되고;
코일 하우징의 방사상 외측 체적 및 방사상 내측 체적은 인접하고 있고 서로 개방되어 있을 수 있고, 와인딩의 턴들은 방사상 외측 체적 및 방사상 내측 체적 양자 모두에 걸쳐 있을 수 있고;
코일 베어링은, 외측 레이스, 및 그 외측 레이스와 맞물리는 롤링 요소들을 포함할 수 있고;
코일 하우징의 내부 체적 내의 와인딩의 턴들은 축방향 및 방사상 방향 양자 모두에서 코일 베어링의 롤링 요소들에 적어도 부분적으로 걸쳐 있을 수 있고;
샤프트는 제1 단부에 내부 맞물림 피처를 그리고 대향하는 제2 단부에 내부 맞물림 피처를 가질 수 있고;
샤프트는 제1 단부에 내부 맞물림 피처를 그리고 대향하는 제2 단부에 외부 맞물림 피처를 가질 수 있고;
전기자는, 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 인접한 축방향 함몰부 부분을 갖는 환형 본체를 가질 수 있고, 밸브는, 전기자를 로터 디스크에 가요적으로 장착하는 리프 스프링을 포함하고;
리프 스프링은, 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 축방향 함몰부 내에 전체적으로 또는 부분적으로 포함될 수 있고;
전기자는, 중앙 개구 및 정지 개구를 갖는 환형 본체를 가질 수 있고;
전기자 정지부는 로터 디스크에 고정될 수 있고, 여기서 전기자 정지부는 전기자가 로터 디스크를 향해 가압될 때 전기자의 환형 본체에서의 정지 개구와 정렬되고 정지 개구 안으로 돌출되도록 배열되고; 그리고/또는
전기자 정지부는, 전기자의 축방향 이동 한계를 조정하도록 구성된 나사결합가능하게 조정가능한 부재를 포함할 수 있다.
점성 클러치는, 샤프트; 항상 샤프트와 함께 회전하도록 샤프트에 회전식으로 부착되는 로터 디스크―여기서 로터 디스크는, 자기 플럭스 전도성 재료로 이루어지는 전도성 부분, 및 상이한 재료로 이루어지는 다른 부분을 포함하고, 여기서 전도성 부분은, 샤프트와 접촉하는 로터 디스크의 허브를 형성함―; 베이스 및 커버를 갖는 하우징―여기서 베이스는, 축방향으로 연장되는 링을 갖는 허브를 포함함―; 로터 디스크와 하우징 사이에서 규정되는 작업 챔버―여기서 로터 디스크와 하우징 사이의 토크 커플링이 작업 챔버에 존재하는 전단 유체의 체적의 함수로서 선택적으로 제공됨―; 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장소―저장소는 유체 회로에 의해 작업 챔버에 유체적으로 연결되고, 여기서 저장소는 로터 디스크에 의해 지탱됨―; 밸브―여기서 밸브는 유체 회로를 따라 저장소와 작업 챔버 사이의 전단 유체의 유동을 제어하고, 밸브는 전기자를 포함하고, 여기서 전기자는 하우징의 베이스의 허브의 축방향으로 연장되는 링의 방사상 외향으로 위치됨―; 전자기 코일―여기서 코일의 선택적 동력공급이 밸브의 작동을 제어하고, 전자기 코일은 저장소로부터의 로터 디스크의 대향 측에 위치됨―; 및 하우징을 통과하는 플럭스 가이드를 포함할 수 있고, 여기서 자기 플럭스 회로가 전자기 코일로부터 플럭스 가이드로, 그 후에 밸브의 전기자로, 그 후에 로터 디스크의 전도성 부분으로, 그 후에 샤프트로, 그리고 그 후에 다시 전자기 코일로 연장된다.
이전 단락의 점성 클러치는, 부가적으로 그리고/또는 대안적으로, 다음의 피처들, 구성들 및/또는 부가의 컴포넌트들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 임의로 포함할 수 있다:
자기 플럭스 회로는 전자기 코일과 플럭스 가이드 사이의 제1 에어 갭, 플럭스 가이드와 밸브의 전기자 사이의 제2 에어 갭, 밸브의 전기자와 로터 디스크의 전도성 부분 사이의 제3 에어 갭, 샤프트와 전자기 코일 사이의 제4 에어 갭을 가로지를 수 있고;
제1 및 제4 에어 갭들 각각은 방사상으로 배향될 수 있고;
제2 에어 갭은 방사상으로 배향될 수 있고;
제3 에어 갭은 축방향으로 배향될 수 있고;
하우징의 베이스는 베이스의 허브와 맞물리는 제1 하우징 베어링에 의해 샤프트 상에 지지될 수 있고, 하우징의 커버는 제2 하우징 베어링에 의해 샤프트 상에 지지될 수 있고, 제1 및 제2 하우징 베어링들 각각은 단일 로우 베어링들일 수 있고;
로터 디스크의 전도성 부분은, 축방향 에어 갭을 가로질러 전기자와 대면하는 표면을 포함할 수 있고;
로터 디스크의 전도성 부분은 저장소로부터 이격될 수 있고;
전자기 코일은 하우징의 외측에 위치결정될 수 있고;
전자기 코일은 코일 베어링에 의해 샤프트 상에 지지될 수 있고;
전자기 코일은, 코일 하우징; 및 그 코일 하우징의 내부 체적 내에 다수의 턴들을 형성하는 와인딩을 포함할 수 있고, 여기서 코일 하우징은, 코일 하우징의 외부에서 제1 단차 내에 코일 베어링을 적어도 부분적으로 수용하기 위한 단차형 구성을 가지며;
코일 하우징의 내부 체적은 방사상 외측 체적 및 방사상 내측 체적을 포함할 수 있고, 방사상 외측 체적은 제1 단차의 방사상 외향으로 위치될 수 있고, 방사상 내측 체적은 코일 베어링과 중첩될 수 있고;
코일 하우징의 방사상 외측 체적 및 방사상 내측 체적은 인접하고 있고 서로 개방되어 있을 수 있고;
와인딩의 턴들은 방사상 외측 체적 및 방사상 내측 체적 양자 모두에 걸쳐 있을 수 있고;
코일 베어링은, 외측 레이스, 및 그 외측 레이스와 맞물리는 롤링 요소들을 포함할 수 있고, 코일 하우징의 내부 체적 내의 와인딩의 턴들은 축방향 및 방사상 방향 양자 모두에서 롤링 요소들에 적어도 부분적으로 걸쳐 있을 수 있고;
샤프트는 제1 단부에 내부 맞물림 피처를 가질 수 있고, 샤프트는 대향하는 제2 단부에 내부 맞물림 피처를 가질 수 있고;
샤프트는 제1 단부에 내부 맞물림 피처를 가질 수 있고, 샤프트는 대향하는 제2 단부에 외부 맞물림 피처를 가질 수 있고;
전기자는, 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 인접한 축방향 함몰부 부분을 갖는 환형 본체를 가질 수 있고, 밸브는, 전기자를 로터 디스크에 가요적으로 장착하는 리프 스프링을 포함할 수 있고, 리프 스프링은, 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 축방향 함몰부 내에 전체적으로 포함될 수 있고;
전기자는, 중앙 개구 및 정지 개구를 갖는 환형 본체를 가질 수 있고, 점성 클러치는, 로터 디스크에 고정되는 전기자 정지부를 더 포함할 수 있고, 전기자 정지부는 전기자가 로터 디스크를 향해 가압될 때 전기자의 환형 본체에서의 정지 개구와 정렬되고 그 정지 개구 안으로 돌출되도록 배열될 수 있고;
전기자 정지부는, 전기자의 축방향 이동 한계를 조정하도록 구성된 나사결합가능하게 조정가능한 부재를 포함할 수 있고;
샤프트는 전체적으로 하우징을 통해 연장될 수 있고;
하우징의 베이스는 베이스의 허브와 맞물리는 제1 하우징 베어링에 의해 샤프트 상에 지지될 수 있고, 점성 클러치는, 제1 하우징 베어링에 접해 있는 스페이서를 더 포함할 수 있고, 스페이서는 방사상으로 오프셋되는 전방 및 후방 접촉 표면들을 가질 수 있고;
하우징의 베이스는 제1 하우징 베어링에 의해 샤프트 상에 지지될 수 있고, 하우징의 커버는 제2 하우징 베어링에 의해 샤프트 상에 지지될 수 있고, 제1 하우징 베어링은 자기 플럭스 회로의 내측에 위치될 수 있고, 제2 하우징 베어링은 자기 플럭스 회로의 외측에 위치될 수 있고; 그리고/또는
로터 디스크는 축방향 오프셋을 가질 수 있고, 하우징의 베이스의 허브의 축방향으로 연장되는 링의 말단 단부는 축방향 오프셋에 인접하여 로터 디스크와 축방향으로 중첩될 수 있다.
점성 클러치를 동작시키는 방법은, 자기 플럭스를 생성하기 위해 전자기 코일에 동력공급하는 단계; 전자기 코일로부터의 자기 플럭스를 제1 에어 갭을 가로질러 점성 클러치의 하우징에서의 플럭스 가이드로 전달하는 단계; 제1 플럭스 가이드로부터의 자기 플럭스를 제2 에어 갭을 가로질러 밸브의 전기자로 전달하는 단계; 밸브의 전기자로부터의 자기 플럭스를 제3 에어 갭을 가로질러 로터의 전도성 허브 부분으로 전달하는 단계; 전기자의 이동 함수로서 점성 클러치 내의 전단 유체의 유동을 제어하기 위해 밸브를 작동시키는 단계; 로터의 전도성 허브 부분으로부터의 자기 플럭스를 라이브 샤프트를 통해 전달하는 단계; 및 라이브 샤프트로부터의 자기 플럭스를 제4 에어 갭을 가로질러 전자기 코일로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
점성 클러치를 동작시키는 방법은, 자기 플럭스를 생성하기 위해 전자기 코일에 동력공급하는 단계; 전자기 코일로부터의 자기 플럭스를 제1 에어 갭을 가로질러 점성 클러치의 하우징에서의 제1 플럭스 가이드로 전달하는 단계; 제1 플럭스 가이드로부터의 자기 플럭스를 제2 에어 갭을 가로질러 밸브의 전기자로 전달하는 단계; 전기자로부터의 자기 플럭스를 제3 에어 갭을 가로질러 로터의 전도성 허브 부분으로 전달하는 단계; 전기자의 이동 함수로서 점성 클러치 내의 전단 유체의 유동을 제어하기 위해 밸브를 작동시키는 단계; 로터의 전도성 부분으로부터의 자기 플럭스를 제4 에어 갭을 가로질러 하우징에서의 제2 플럭스 가이드로 전달하는 단계; 및 제2 플럭스 가이드로부터의 자기 플럭스를 제5 에어 갭을 가로질러 전자기 코일로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
점성 클러치는, 로터 디스크; 하우징; 로터 디스크와 하우징 사이에서 규정되는 작업 챔버―여기서 로터 디스크와 하우징 사이의 토크 커플링이 작업 챔버에 존재하는 전단 유체의 체적의 함수로서 선택적으로 제공됨―; 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장소―저장소는 유체 회로에 의해 작업 챔버에 유체적으로 연결되고, 여기서 저장소는 로터 디스크에 의해 지탱됨―; 밸브―여기서 밸브는 유체 회로를 따라 저장소와 작업 챔버 사이의 전단 유체의 유동을 제어하고, 밸브는 전기자를 포함하고, 여기서 전기자는, 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 인접한 축방향 함몰부 부분을 갖는 환형 본체를 가지며, 밸브는, 전기자를 로터 디스크에 가요적으로 장착하는 리프 스프링을 포함하고, 여기서 리프 스프링은, 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 축방향 함몰부 내에 전체적으로 포함됨-; 및 전자기 코일을 포함할 수 있고, 여기서 코일의 선택적 동력공급이 밸브의 작동을 제어한다.
점성 클러치는, 로터 디스크; 하우징; 로터 디스크와 하우징 사이에서 규정되는 작업 챔버―여기서 로터 디스크와 하우징 사이의 토크 커플링이 작업 챔버에 존재하는 전단 유체의 체적의 함수로서 선택적으로 제공됨―; 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장소―저장소는 유체 회로에 의해 작업 챔버에 유체적으로 연결되고, 여기서 저장소는 로터 디스크에 의해 지탱됨―; 밸브―여기서 밸브는 유체 회로를 따라 저장소와 작업 챔버 사이의 전단 유체의 유동을 제어하고, 밸브는 전기자를 포함하고, 여기서 전기자는, 중앙 개구 및 정지 개구를 갖는 환형 본체를 가짐―; 전자기 코일―여기서 코일의 선택적 동력공급이 밸브의 작동을 제어함―; 및 로터 디스크에 고정되는 전기자 정지부를 포함할 수 있고, 여기서 전기자 정지부는 전기자가 로터 디스크를 향해 가압될 때 전기자의 환형 본체에서의 정지 개구와 정렬되고 그 정지 개구 안으로 돌출되도록 배열된다.
이전 단락의 점성 클러치는, 부가적으로 그리고/또는 대안적으로, 다음의 피처들, 구성들 및/또는 부가의 컴포넌트들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 임의로 포함할 수 있다:
전기자 정지부는, 전기자의 축방향 이동 한계를 조정하도록 구성된 나사결합가능하게 조정가능한 부재를 포함할 수 있다.
요약
"실질적으로", "본질적으로", "일반적으로", "대략" 등과 같은, 본원에서 사용된 임의의 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 실시예들뿐만 아니라 본 개시내용의 전체를 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같은 그러한 범위들 또는 변경들을 광범위하게 포괄하는 것으로, 예컨대 열적, 회전 또는 진동 동작 조건들 등에 의해 유도되는 통상적인 제조 공차 변경들, 부수적인 정렬 변경들, 일시적인 정렬 또는 형상 변경들을 포괄하는 것으로 해석되어야 한다. 더욱이, 본원에서 사용된 임의의 상대적인 용어들 또는 정도의 용어들은, 한정하는 상대적 용어 또는 정도의 용어가 주어진 개시내용 또는 설명에서 활용되었던 것과 같이, 변경 없이, 지정된 품질, 특성, 파라미터 또는 값을 명백하게 포함하는 범위를 포괄하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명이 선호되는 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자들은, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부 사항에서 변경들이 이루어질 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 경량 적용예들을 위한 것으로서 설명되었지만, 본 발명의 클러치는 또한 중형 또는 중량 적용예들을 위해서도 스케일 업될 수 있다. 더욱이, 일 실시예와 관련하여 설명된 피처들 및 구성들은, 원하는 대로, 다른 실시예에 포함될 수 있다.

Claims (52)

  1. 점성 클러치(viscous clutch)로서,
    입력 부재;
    출력 부재;
    상기 입력 부재와 상기 출력 부재 사이에서 규정되는 작업 챔버(working chamber);
    전단 유체(shear fluid)의 공급을 홀딩하기 위한 저장소(reservoir)―상기 저장소는 유체 회로에 의해 상기 작업 챔버에 유체적으로 연결됨―;
    밸브(valve)―상기 밸브는 상기 유체 회로를 따라 상기 저장소와 상기 작업 챔버 사이의 상기 전단 유체의 유동을 제어함―;
    베어링(bearing); 및
    상기 베어링에 의해 지지되는 전자기 코일(electromagnetic coil)을 포함하고,
    상기 전자기 코일의 선택적 동력공급(energization)이 상기 밸브를 작동시키고, 상기 전자기 코일은, 코일 하우징, 및 상기 코일 하우징의 내부 체적 내에 다수의 턴들(multiple turns)을 형성하는 와인딩(winding)을 포함하고, 상기 코일 하우징은, 상기 베어링을 제1 단차(first step) 내에 적어도 부분적으로 수용하기 위한 단차형 구성을 갖는,
    점성 클러치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 코일 하우징의 상기 내부 체적(interior volume)은 방사상 외측 체적 및 방사상 내측 체적을 포함하고, 상기 방사상 외측 체적은 상기 제1 단차의 방사상 외향으로 위치되고, 상기 방사상 내측 체적은 상기 베어링과 중첩되는,
    점성 클러치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 코일 하우징의 상기 방사상 외측 체적 및 상기 방사상 내측 체적은 인접하고 있고 서로 개방되어 있으며, 상기 와인딩의 상기 턴들은 상기 방사상 외측 체적 및 상기 방사상 내측 체적 양자 모두에 걸쳐 있는(span),
    점성 클러치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 베어링은, 외측 레이스(outer race), 및 상기 외측 레이스와 맞물리는 롤링 요소들(rolling elements)을 포함하고, 상기 코일 하우징의 상기 내부 체적 내의 상기 와인딩의 상기 턴들은 축방향 및 방사상 방향 양자 모두에서 상기 롤링 요소들에 적어도 부분적으로 걸쳐 있는,
    점성 클러치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 코일 하우징은 컵(cup)으로서 구성되고, 상기 와인딩은 상기 코일 하우징 내에 포팅되는(potted),
    점성 클러치.
  6. 제1 항에 있어서,
    샤프트(shaft)를 더 포함하고,
    상기 베어링은 상기 샤프트 상에서 상기 전자기 코일을 지지하는,
    점성 클러치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 샤프트는 항상 상기 입력 부재와 함께 회전하도록 상기 입력 부재에 회전 고정되는(rotationally fixed),
    점성 클러치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 입력 부재는 로터 디스크(rotor disk)를 포함하고, 상기 출력 부재는 상기 로터 디스크를 둘러싸는 하우징(housing)을 포함하는,
    점성 클러치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 샤프트는 전체적으로 상기 하우징을 통해 연장되는,
    점성 클러치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 전자기 코일은 상기 하우징의 외측에 위치결정되는,
    점성 클러치.
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 샤프트는 제1 단부에 내부 맞물림 피처(internal engagement feature)를 가지며, 상기 샤프트는 대향하는 제2 단부에 내부 맞물림 피처를 갖는,
    점성 클러치.
  12. 제6 항에 있어서,
    상기 샤프트는 제1 단부에 내부 맞물림 피처를 가지며, 상기 샤프트는 대향하는 제2 단부에 외부 맞물림 피처를 갖는,
    점성 클러치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 코일 하우징의 상기 내부 체적은 단면이 L자형인,
    점성 클러치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브는, 중앙 개구 및 정지 개구를 갖는 환형 본체(annular body)를 갖는 전기자(armature)를 포함하고,
    상기 점성 클러치는, 상기 전기자가 상기 전자기 코일의 동력공급에 의해 작동될 때, 상기 전기자의 상기 환형 본체에서의 상기 정지 개구와 정렬되고 상기 정지 개구 안으로 돌출되도록 배열되는 전기자 정지부(armature stop)를 더 포함하는,
    점성 클러치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 전기자 정지부는, 상기 전기자의 축방향 이동 한계를 조정하도록 구성된 나사결합가능하게(threadably) 조정가능한 부재를 포함하는,
    점성 클러치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브는, 방사상으로 연장되는 컷아웃(radially-extending cutout) 및 인접한 축방향 함몰부 부분(adjacent axial depression portion)을 갖는 환형 본체를 갖는 전기자를 포함하고, 상기 밸브는, 상기 전기자를 상기 입력 부재에 가요적으로(flexibly) 장착하는 리프 스프링(leaf spring)을 포함하고, 상기 리프 스프링은, 상기 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 상기 축방향 함몰부 내에 전체적으로 보유되는(contained),
    점성 클러치.
  17. 방법으로서,
    코일을 제공하기 위해 전자기 코일 하우징의 내부 체적 내에서 와이어를 와인딩하는 단계―상기 와이어는 방사상 외측 체적 및 인접한 방사상 내측 체적에 걸쳐 있도록 상기 내부 체적 내에서 다수의 턴들을 이루고, 상기 방사상 외측 체적은 상기 전자기 코일 하우징의 벽에 의해 형성되는 단차의 방사상 외향으로 위치됨―; 및
    상기 단차에서 베어링을 상기 전자기 코일 하우징과 맞물리게 하는 단계를 포함하는,
    방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    점성 클러치의 전자기적으로 작동되는 밸브를 통과하는 자기 플럭스 회로(magnetic flux circuit)에 인접하여 상기 베어링으로 상기 전자기 코일 하우징을 지지하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  19. 클러치와 함께 사용하기 위한 전자기 코일 조립체로서,
    상기 전자기 코일 조립체는,
    베어링―상기 베어링은, 외측 레이스; 내측 레이스; 및 상기 외측 레이스와 상기 내측 레이스 사이에 위치결정되는 복수의 롤링 요소들을 포함함―;
    와인딩; 및
    상기 베어링의 상기 외측 레이스 상에 지지되는 벽에 의해 규정되는 코일 하우징을 포함하고,
    상기 코일 하우징은, 상기 와인딩의 복수의 턴들이 위치되는 내부 체적을 추가로 규정하고, 상기 와인딩의 상기 턴들은 상기 벽을 가로질러 상기 베어링에 대향하여 위치되고, 상기 내부 체적은, 제1 축방향 깊이를 갖는 제1 부분 및 제2 축방향 깊이를 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 축방향 깊이는 상기 제2 축방향 깊이보다 더 크고, 상기 제1 부분은 상기 베어링의 상기 외측 레이스의 방사상 외향으로 위치되며, 상기 제2 부분은 상기 베어링의 상기 외측 레이스의 방사상 내향으로 연장되는,
    전자기 코일 조립체.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 코일 하우징은, 상기 벽에 의해 규정되는 노치(notch)를 가지며, 상기 베어링은 축방향으로 상기 노치 내에 포함되는,
    전자기 코일 조립체.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 내부 체적의 상기 제1 및 제2 부분들은 연속적이고 서로 개방되어 있으며, 상기 와인딩의 상기 턴들은 상기 제1 및 제2 부분들 양자 모두에 걸쳐 있는,
    전자기 코일 조립체.
  22. 제19 항에 있어서,
    상기 와인딩의 상기 턴들은 상기 내부 체적의 상기 제1 및 제2 부분들 양자 모두에 걸쳐 있는,
    전자기 코일 조립체.
  23. 제19 항에 있어서,
    상기 코일 하우징의 내부 내에서의 상기 와인딩의 상기 턴들은, 축방향 및 방사상 방향 양자 모두에서 상기 베어링의 상기 롤링 요소들에 적어도 부분적으로 걸쳐 있는,
    전자기 코일 조립체.
  24. 제19 항에 있어서,
    상기 코일 하우징은 컵으로서 구성되고, 상기 와인딩은 상기 코일 하우징 내에 포팅되는,
    전자기 코일 조립체.
  25. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 부분들에 의해 형성되는 상기 코일 하우징의 상기 내부 체적은 단면이 L자형인,
    전자기 코일 조립체.
  26. 점성 클러치로서,
    샤프트;
    항상 상기 샤프트와 함께 회전하도록 상기 샤프트에 회전식으로 부착되는 로터 디스크―상기 로터 디스크는, 자기 플럭스 전도성 재료로 이루어지는 전도성 부분, 및 상이한 재료로 이루어지는 다른 부분을 포함하고, 상기 전도성 부분은, 상기 샤프트와 접촉하는 상기 로터 디스크의 허브(hub)를 형성함―;
    베이스(base) 및 커버(cover)를 갖는 하우징―상기 베이스는, 축방향으로 연장되는 링을 갖는 허브를 포함함―;
    상기 로터 디스크와 상기 하우징 사이에서 규정되는 작업 챔버―상기 로터 디스크와 상기 하우징 사이의 토크 커플링이 상기 작업 챔버에 존재하는 전단 유체의 체적의 함수로서 선택적으로 제공됨―;
    상기 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장소―상기 저장소는 유체 회로에 의해 상기 작업 챔버에 유체적으로 연결되고, 상기 저장소는 상기 로터 디스크에 의해 지탱됨―;
    밸브―상기 밸브는 상기 유체 회로를 따라 상기 저장소와 상기 작업 챔버 사이의 상기 전단 유체의 유동을 제어하고, 상기 밸브는 전기자를 포함하고, 상기 전기자는 상기 하우징의 상기 베이스의 상기 허브의 상기 축방향으로 연장되는 링의 방사상 외향으로 위치됨―;
    전자기 코일―상기 코일의 선택적 동력공급이 상기 밸브의 작동을 제어하고, 상기 전자기 코일은 상기 저장소로부터의 상기 로터 디스크의 대향 측에 위치됨―; 및
    상기 하우징을 통과하는 플럭스 가이드를 포함하고,
    자기 플럭스 회로가 상기 전자기 코일로부터 플럭스 가이드로, 그 후에 상기 밸브의 상기 전기자로, 그 후에 상기 로터 디스크의 상기 전도성 부분으로, 그 후에 상기 샤프트로, 그리고 그 후에 다시 상기 전자기 코일로 연장되는,
    점성 클러치.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 자기 플럭스 회로는 상기 전자기 코일과 상기 플럭스 가이드 사이의 제1 에어 갭, 상기 플럭스 가이드와 상기 밸브의 상기 전기자 사이의 제2 에어 갭, 상기 밸브의 상기 전기자와 상기 로터 디스크의 상기 전도성 부분 사이의 제3 에어 갭, 상기 샤프트와 상기 전자기 코일 사이의 제4 에어 갭을 가로지르는,
    점성 클러치.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 제1 및 제4 에어 갭들 각각은 방사상으로 배향되는,
    점성 클러치.
  29. 제28 항에 있어서,
    상기 제2 에어 갭은 방사상으로 배향되는,
    점성 클러치.
  30. 제29 항에 있어서,
    상기 제3 에어 갭은 축방향으로 배향되는,
    점성 클러치.
  31. 제26 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 베이스는 상기 베이스의 상기 허브와 맞물리는 제1 하우징 베어링에 의해 상기 샤프트 상에 지지되고, 상기 하우징의 상기 커버는 제2 하우징 베어링에 의해 상기 샤프트 상에 지지되고, 상기 제1 및 제2 하우징 베어링들 각각은 단일 로우 베어링(single row bearing)들인,
    점성 클러치.
  32. 제26 항에 있어서,
    상기 로터 디스크의 상기 전도성 부분은, 축방향 에어 갭을 가로질러 상기 전기자와 대면하는 표면을 포함하는,
    점성 클러치.
  33. 제26 항에 있어서,
    상기 로터 디스크의 상기 전도성 부분은 상기 저장소로부터 이격되는,
    점성 클러치.
  34. 제26 항에 있어서,
    상기 전자기 코일은 상기 하우징의 외측에 위치결정되는,
    점성 클러치.
  35. 제26 항에 있어서,
    상기 전자기 코일은 코일 베어링에 의해 상기 샤프트 상에 지지되는,
    점성 클러치.
  36. 제35 항에 있어서,
    상기 전자기 코일은,
    코일 하우징; 및
    상기 코일 하우징의 내부 체적 내에 다수의 턴들을 형성하는 와인딩을 포함하고,
    상기 코일 하우징은, 상기 코일 하우징의 외부에서 제1 단차 내에 상기 코일 베어링을 적어도 부분적으로 수용하기 위한 단차형 구성을 갖는,
    점성 클러치.
  37. 제36 항에 있어서,
    상기 코일 하우징의 상기 내부 체적은 방사상 외측 체적 및 방사상 내측 체적을 포함하고, 상기 방사상 외측 체적은 상기 제1 단차의 방사상 외향으로 위치되고, 상기 방사상 내측 체적은 상기 베어링과 중첩되는,
    점성 클러치.
  38. 제37 항에 있어서,
    상기 코일 하우징의 상기 방사상 외측 체적 및 상기 방사상 내측 체적은 인접하고 있고 서로 개방되어 있으며, 상기 와인딩의 상기 턴들은 상기 방사상 외측 체적 및 상기 방사상 내측 체적 양자 모두에 걸쳐 있는,
    점성 클러치.
  39. 제36 항에 있어서,
    상기 코일 베어링은, 외측 레이스, 및 상기 외측 레이스와 맞물리는 롤링 요소들을 포함하고, 상기 코일 하우징의 상기 내부 체적 내의 상기 와인딩의 상기 턴들은 축방향 및 방사상 방향 양자 모두에서 상기 롤링 요소들에 적어도 부분적으로 걸쳐 있는,
    점성 클러치.
  40. 제26 항에 있어서,
    상기 샤프트는 제1 단부에 내부 맞물림 피처를 가지며, 상기 샤프트는 대향하는 제2 단부에 내부 맞물림 피처를 갖는,
    점성 클러치.
  41. 제26 항에 있어서,
    상기 샤프트는 제1 단부에 내부 맞물림 피처를 가지며, 상기 샤프트는 대향하는 제2 단부에 외부 맞물림 피처를 갖는,
    점성 클러치.
  42. 제26 항에 있어서,
    상기 전기자는, 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 인접한 축방향 함몰부 부분을 갖는 환형 본체를 가지며, 상기 밸브는, 상기 전기자를 상기 로터 디스크에 가요적으로 장착하는 리프 스프링을 포함하고, 상기 리프 스프링은, 상기 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 상기 축방향 함몰부 내에 전체적으로 포함되는,
    점성 클러치.
  43. 제26 항에 있어서,
    상기 전기자는, 중앙 개구 및 정지 개구를 갖는 환형 본체를 가지며,
    상기 점성 클러치는,
    상기 로터 디스크에 고정되는 전기자 정지부를 더 포함하고,
    상기 전기자 정지부는 상기 전기자가 상기 로터 디스크를 향해 가압될 때 상기 전기자의 상기 환형 본체에서의 상기 정지 개구와 정렬되고 상기 정지 개구 안으로 돌출되도록 배열되는,
    점성 클러치.
  44. 제26 항에 있어서,
    상기 전기자 정지부는, 상기 전기자의 축방향 이동 한계를 조정하도록 구성된 나사결합가능하게 조정가능한 부재를 포함하는,
    점성 클러치.
  45. 제26 항에 있어서,
    상기 샤프트는 전체적으로 상기 하우징을 통해 연장되는,
    점성 클러치.
  46. 제26 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 베이스는 상기 베이스의 상기 허브와 맞물리는 제1 하우징 베어링에 의해 상기 샤프트 상에 지지되고, 상기 점성 클러치는, 상기 제1 하우징 베어링에 접해 있는 스페이서를 더 포함하고, 상기 스페이서는 방사상으로 오프셋되는 전방 및 후방 접촉 표면들을 갖는,
    점성 클러치.
  47. 제26 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 베이스는 제1 하우징 베어링에 의해 상기 샤프트 상에 지지되고, 상기 하우징의 상기 커버는 제2 하우징 베어링에 의해 상기 샤프트 상에 지지되고, 상기 제1 하우징 베어링은 상기 자기 플럭스 회로의 내측에 위치되고, 상기 제2 하우징 베어링은 상기 자기 플럭스 회로의 외측에 위치되는,
    점성 클러치.
  48. 제26 항에 있어서,
    상기 로터 디스크는 축방향 오프셋을 가지며, 상기 하우징의 상기 베이스의 상기 허브의 상기 축방향으로 연장되는 링의 말단 단부는 상기 축방향 오프셋에 인접하여 상기 로터 디스크와 축방향으로 중첩되는,
    점성 클러치.
  49. 점성 클러치를 동작시키는 방법으로서,
    자기 플럭스를 생성하기 위해 전자기 코일에 동력공급하는(energizing) 단계;
    상기 전자기 코일로부터의 자기 플럭스를 제1 에어 갭을 가로질러 상기 점성 클러치의 하우징에서의 플럭스 가이드로 전달하는 단계;
    상기 제1 플럭스 가이드로부터의 자기 플럭스를 제2 에어 갭을 가로질러 밸브의 전기자로 전달하는 단계;
    상기 밸브의 상기 전기자로부터의 자기 플럭스를 제3 에어 갭을 가로질러 로터의 전도성 허브 부분으로 전달하는 단계;
    상기 전기자의 이동 함수로서 상기 점성 클러치 내의 전단 유체의 유동을 제어하기 위해 상기 밸브를 작동시키는 단계;
    상기 로터의 상기 전도성 허브 부분으로부터의 자기 플럭스를 라이브 샤프트(live shaft)를 통해 전달하는 단계; 및
    상기 라이브 샤프트로부터의 자기 플럭스를 제4 에어 갭을 가로질러 상기 전자기 코일로 전달하는 단계를 포함하는,
    점성 클러치를 동작시키는 방법.
  50. 점성 클러치로서,
    로터 디스크;
    하우징;
    상기 로터 디스크와 상기 하우징 사이에서 규정되는 작업 챔버―상기 로터 디스크와 상기 하우징 사이의 토크 커플링이 상기 작업 챔버에 존재하는 전단 유체의 체적의 함수로서 선택적으로 제공됨―;
    상기 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장소―상기 저장소는 유체 회로에 의해 상기 작업 챔버에 유체적으로 연결되고, 상기 저장소는 상기 로터 디스크에 의해 지탱됨―;
    밸브―상기 밸브는 상기 유체 회로를 따라 상기 저장소와 상기 작업 챔버 사이의 상기 전단 유체의 유동을 제어하고, 상기 밸브는 전기자를 포함하고, 상기 전기자는, 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 인접한 축방향 함몰부 부분을 갖는 환형 본체를 가지며, 상기 밸브는, 상기 전기자를 상기 로터 디스크에 가요적으로 장착하는 리프 스프링을 포함하고, 상기 리프 스프링은, 상기 방사상으로 연장되는 컷아웃 및 상기 축방향 함몰부 내에 전체적으로 포함됨―; 및
    전자기 코일을 포함하고,
    상기 코일의 선택적 동력공급이 상기 밸브의 작동을 제어하는,
    점성 클러치.
  51. 점성 클러치로서,
    로터 디스크;
    하우징;
    상기 로터 디스크와 상기 하우징 사이에서 규정되는 작업 챔버―상기 로터 디스크와 상기 하우징 사이의 토크 커플링이 상기 작업 챔버에 존재하는 전단 유체의 체적의 함수로서 선택적으로 제공됨―;
    상기 전단 유체의 공급을 홀딩하기 위한 저장소―상기 저장소는 유체 회로에 의해 상기 작업 챔버에 유체적으로 연결되고, 상기 저장소는 상기 로터 디스크에 의해 지탱됨―;
    밸브―상기 밸브는 상기 유체 회로를 따라 상기 저장소와 상기 작업 챔버 사이의 상기 전단 유체의 유동을 제어하고, 상기 밸브는 전기자를 포함하고, 상기 전기자는, 중앙 개구 및 정지 개구를 갖는 환형 본체를 가짐―;
    전자기 코일―상기 코일의 선택적 동력공급이 상기 밸브의 작동을 제어함―; 및
    상기 로터 디스크에 고정되는 전기자 정지부를 포함하고,
    상기 전기자 정지부는 상기 전기자가 상기 로터 디스크를 향해 가압될 때 상기 전기자의 상기 환형 본체에서의 상기 정지 개구와 정렬되고 상기 정지 개구 안으로 돌출되도록 배열되는,
    점성 클러치.
  52. 제51 항에 있어서,
    상기 전기자 정지부는, 상기 전기자의 축방향 이동 한계를 조정하도록 구성된 나사결합가능하게 조정가능한 부재를 포함하는,
    점성 클러치.
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