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Die
vorliegende Erfindung betrifft generell Lüfterantriebssysteme, genauer
gesagt einen Viskolüfterantrieb
mit einem modifizierten und verbesserten Schieberventil.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Strömungsmittelkupplungsvorrichtungen
eines Typs, der sowohl eine Strömungsmittelbetriebskammer
als auch eine Strömungsmittelspeicherkammer
aufweist, insbesondere die Schaffung eines effizienteren Pumpmechanismus
zum Entfernen von Strömungsmittel
aus der Betriebskammer.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in vorteilhafter weise in Strömungsmittelkupplungsvorrichtungen
mit verschiedenen Konstruktionen und Anwendungen Verwendung finden
kann, ist sie besonders vorteilhaft bei einer Kupplungsvorrichtung
eines Typs, der zum Antreiben eines Kühllüfters eines Kühlers eines
Verbrennungsmotors verwendet wird, so dass daher die Erfindung im
Zusammenhang hiermit beschrieben wird.
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Strömungsmittelkupplungsvorrichtungen (Lüfterantriebe)
vom Viskoschertyp sind seit vielen Jahren zum Antreiben der Kühllüfter von
Motoren populär,
und zwar in erster Linie aufgrund der Tatsache, dass hierdurch eine
beträchtliche
Einsparung von Motorleistung erzielt wird. Eine typische Strömungsmittelkupplungsvorrichtung
arbeitet im eingerückten Zustand
mit relativ höherer
Drehzahl nur dann, wenn eine Kühlung
benötigt
wird, und arbeitet im ausgerückten
Zustand mit relativ geringerer Drehzahl, wenn wenig oder überhaupt
keine Kühlung
erforderlich ist. Bei diesen Vorrichtungen finden in typischer Weise
einstückig
ausgebildete Abstreifer Verwendung, um die Menge des viskosen Strömungsmittels zu
steuern, die die Arbeitskammer verlässt, und auf diese Weise das
Einrücken
des Lüfterantriebes
bei einer vorgegebenen Eingangsdrehzahl zu steuern. Elektronisch
gesteuerte bzw. geregelte Lüfterantriebe
erzielen eine sehr niedrige Lüfterausrückdrehzahl durch
Entfernen von nahezu des gesamten viskosen Strömungsmittels aus dem Lüfterantriebslabyrinth oder
der Arbeitskammer während
eines ausgerückten
Betriebes. Dies ist wünschenswert,
da hierdurch parasitäre
Leistungsverluste im Fahrzeug minimiert werden und der Kraftstoffverbrauch
verbessert wird.
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Es
ist jedoch bekannt, dass diese Systeme eine geringe Dämpfung besitzen
und zu problematischen Vibrationen neigen. Gegenmaßnahmen
zur Bekämpfung
dieses Problems bestehen darin, ein relativ loses Lüfterantriebslager
zu verwenden und mit höheren
als normalen Axialspielen zwischen der Kupplungsplatte (dem Rotor)
und den Gehäusen
(der Abdeckung und dem Hauptteil) zu arbeiten. Hierdurch können sich
die Kupplung und das Gehäuse relativ
unabhängig
voneinander be wegen, wenn sich das System im Resonanzzustand befindet,
wodurch die Vibrationsamplitude verringert wird. Bei den meisten
herkömmlichen
Lüfterantriebssystemen
ist der Abstreifer benachbart zu einer Axialfläche der Kupplung angeordnet.
Die Anordnung des Abstreifers an dieser Stelle am Lüfterantrieb
führt jedoch
typischerweise zu einem Kontakt zwischen der Kupplung und dem Abstreifer
während
einer Resonanz, was unakzeptabel ist.
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Um
dieses Resonanzproblem zu bekämpfen,
sind einige Lüfterantriebssysteme
mit einem Abstreifer versehen, der innerhalb des Radialspieles zwischen
der Kupplung und dem Gehäuse
angeordnet ist. Dieser Abstreifer ist als OD-Abstreifer oder Außendurchmesserabstreifer
bekannt. Leckagewege in der Nähe
des Abstreifers infolge des großen
inneren Axialspieles zwischen der Abdeckung, der Kupplung und dem
Hauptteil sind jedoch in erster Linie der Grund dafür, dass
diese Arten von Lüfterantrieben
kein robustes Verhalten besitzen.
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Die
vorliegende Erfindung löst
einige der vorstehend aufgezeigten Probleme und schafft ein Abstreiferelement,
das im Radialspiel zwischen der Kupplung und dem Gehäuse angeordnet
ist und auf wirksame Weise Leckagewege aufstromseitig und abstromseitig
des Abstreifers abdichtet.
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Bei
dem Abstreiferelement der vorliegenden Erfindung handelt es sich
um ein Kunststoffformteil mit einem radialen Ansatz, der in einem
entsprechenden Schlitz der Abdeckwand angeordnet ist. Das Abstreiferelement
besitzt ferner ein Paar von beabstandeten Armen, die sich vom radialen
Ansatzabschnitt aus erstrecken und jeweils eine radiale Außenflä che besitzen,
die mit der Abdeckwand übereinstimmt.
Die Abstreiferhöhe
entspricht bei einem geringeren Gleitspiel der Höhe der Abdeckwand, um eine
gute Dichtung an der oberen und unteren Grenzfläche zu erzielen. Des weiteren
ist der Kupplungsumfang so dimensioniert, dass der Abstreifer ein
Gleitspiel erhält. Der
radiale Ansatz kann ein Positionierungsmerkmal besitzen, um das
Abstreiferelement im Schlitz lose zu befestigen und hierdurch eine
effiziente Montage zu erreichen.
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Bei
anderen Ausführungsformen
ist das Abstreiferelement so ausgebildet, dass die radialen Arme
von der Abdeckwand weg und in Richtung auf den Außenumfang
der Kupplung gedrückt
werden, wenn die Strömungsmittelkupplungsvorrichtung
in Betrieb ist, um das viskose Strömungsmittel wirksamer einzufangen
und dieses durch das Spülloch
zu bewegen, wenn das Strömungsmittel
von der Strömungsmittelbetriebskammer
zur Abdeckwand nach außen
geschleudert wird. Hierdurch wird der Strömungsmitteldruck in der Nähe des Spülloches
erhöht,
um die Pumpeneffizienz bei einer vorgegebenen Motordrehzahl zu verbessern.
Um dies zu erreichen, sind die Abstreiferarme vorzugsweise in Richtung
auf den Raum zwischen den radialen Armen nach innen abgefast. Ferner
sind ihre Enden abgeschrägt
oder auf andere Weise entlang einer Fläche geneigt, so dass die extremen
Enden von der Abdeckwand weiter entfernt sind als ein Mittelabschnitt der
Enden und die Arme in Richtung auf den Außenumfang der Kupplung gedrückt werden,
wenn viskoses Strömungsmittel
abgeschabt wird, wenn die Strömungsmittelbetriebsvorrichtung
arbeitet.
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Das
Abstreiferelement der vorliegenden Erfindung bietet viele Vorteile
gegenüber
Abstreifersystemen des Standes der Technik. Als erstes wird durch
das Vorhandensein der langen beabstandeten Arme eine Dichtungseinrichtung
aufstromseitig des Spülloches
gebildet, wodurch ein Lüfterantrieb
mit einer losen Lageranordnung erreicht wird, der für eine wirksame
Abdichtung von Leckagewegen sorgt. Ferner ist der erfindungsgemäße Abstreifer
aus einem Polymermaterial geformt, das während des Gebrauches im Hochtemperaturbetrieb
ohne Beschädigung des
viskosen Strömungsmittels
abradiert werden kann. Hierdurch wird ein Konstruktionsspiel zwischen den
Innenteilen des Lüfterantriebes
(Kupplung, Hauptteil und Abdeckung) erreicht, und es wird Reibung
während
eines Resonanzbetriebes vermieden. Des weiteren kann das Konstruktionsspiel
so ausgewählt
werden, dass das Verhalten optimiert wird und Ausrückzeitschwankungen
verringert werden.
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Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
und den Patentansprüchen
hervor. Von den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Strömungsmittelkupplungsvorrichtung
gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in der ausgerückten Position;
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2A eine
Schnittansicht der 1 entlang Li nie 2–2, die
die Strömungsmittelkupplungsvorrichtung
in einer ausgerückten
Position zeigt;
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2B den
im Kreis befindlichen Teil der 2A;
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3 eine
Schnittansicht von 1 entlang Linie 2–2, die
die Strömungsmittelkupplungsvorrichtung
in einer vollständig
eingerückten
Position zeigt;
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4 eine
perspektivische Ansicht der einen Seite der Kupplung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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5 eine
perspektivische Ansicht einer Seite des Abdeckelementes und eines
Abstreifers gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
perspektivische Ansicht des Abstreiferelementes gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Schnittansicht von 6 entlang Linie 7–7; und
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8 eine
perspektivische Ansicht des Abstreiferelementes gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Es
wird nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen, die die Erfindung
nicht beschränken.
Die 1–3 zeigen
eine bevorzugte Ausführungsform
einer Strömungsmittelkupplungsvorrichtung 10 (eines „Viskolüfterantriebes") eines Typs, bei
dem die vorliegende Erfindung Verwendung findet. Die Strömungsmittelkupplungsvorrichtung 10 besitzt
ein Eingangskupplungselement oder eine Kupplung, die generell mit 11 bezeichnet
ist, und ein Ausgangskupplungselement oder eine Einheit, die generell
mit 13 bezeichnet ist. Die Einheit 13 umfasst
ein Gehäuseelement
(Hauptteil) 15 und ein Abdeckelement (Umfassung) 17,
wobei die Elemente 15 und 17 über eine Überrollung des Außenumfanges
des Abdeckelementes 17 aneinander befestigt sind, wie dies
bekannt ist.
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Die
Strömungsmittelkupplungsvorrichtung 10 kann
von einem flüssigkeitsgekühlten Motor
angetrieben werden und treibt den Kühllüfter eines Kühlers an,
wobei kein Element hiervon dargestellt ist. Der Lüfter kann über irgendeine
geeignete Einrichtung, wie sie allgemein bekannt und in den vorstehend
genannten Patenten dargestellt ist, am Gehäuseelement 15 befestigt
sein. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht
auf irgendeine spezielle Konfiguration einer Strömungsmittelkupplungsvorrichtung
oder Lüftermontageanordnung
oder irgendeinen speziellen Anwendungsfall für den Lüfterantrieb beschränkt ist,
wenn nicht hier ausdrücklich
angegeben. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung bei einem
Lüfterantrieb
eines Typs Verwendung finden, bei dem der Kühllüfter des Kühlers am Abdeckelement und
nicht am Gehäuseelement befestigt
ist.
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Wie
am besten in den 2A, 2B und 3 gezeigt,
besitzt die Kupplungsvorrichtung 10 eine Eingangskupplungseinheit 38,
an der das Eingangskupplungselement 11 oder die Kupplung
montiert ist. Die Eingangskupplungseinheit 38 wird rotatorisch
angetrieben, beispielsweise über
einen hexagonalen Abschnitt 21 mit Innengewinde, der typischerweise
auf eine Welle mit Außengewinde
geschraubt ist, die sich von der Motorwasserpumpe aus erstreckt.
Die Einheit 38 funktioniert als Lager für den Innenring eines Lagersatzes 25,
der auf dem Innendurchmesser des Gehäuseelementes 15 sitzt.
Die Eingangskupplungseinheit 38 ist ferner mit einer Betätigungswelle 19 verbunden
und umgibt diese. Das vordere Ende 19b der Betätigungswelle 19 steht
in Gleiteingriff zwischen der Einheit 38 und einer von
einem Nabenabschnitt 29 des Eingangskupplungselementes 11 gebildeten Öffnung.
Infolgedessen bewirkt eine Drehung der Einheit 38 eine
Drehung des Eingangskupplungselementes 11. Ein Anker 23 ist
ebenfalls mit einem Abschnitt der Betätigungswelle 19 verbunden,
der in der Einheit 38 über
einen Stopfen 32 an Ort und Stelle gehalten wird. Der Anker 23 ist
in der Einheit unter Verwendung einer Buchse 145 mit enger
Passung geführt.
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Das
Gehäuseelement 15 und
das Abdeckelement 17 wirken zusammen und bilden eine Strömungsmittelkammer,
die durch eine im wesentlichen kreisförmige Ventilscheibe 31 und
Speicherabdeckung 59 in eine Strömungsmittelbetriebskammer 33 und
eine Strömungsmittelspeicherkammer 35 getrennt
ist. Die Ventilscheibe 31 ist mit dem vorderen Ende 19b der
Betätigungswelle 19 über eine
Schraube 27 verbunden und in der Speicherabdeckung 59 sowie
dem Eingangskupplungselement 11 angeordnet. Das Abdeckelement 17 und
das Eingangskupp lungselement 11 bilden die Strömungsmittelbetriebskammer 33,
während
die Speicherabdeckung 59 und das Eingangskupplungselement 11 den
Strömungsmittelspeicher 35 bilden.
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Wie
am besten in den 4 und 5 gezeigt,
besitzt das Eingangskupplungselement 11 eine Vielzahl von
ringförmigen
Stegen 53, die außerhalb der
Nabe 29 angeordnet sind. Eine Vielzahl von Nuten 71 ist
zwischen jedem entsprechenden Paar von Stegen 53 angeordnet.
Die benachbarte Fläche
des Abdeckelementes 17 besitzt eine Vielzahl von entsprechenden
ringförmigen
Stegen 55 und zugehörigen
Nuten 73. Die ringförmigen
Stege 53, 55 sind miteinander verschränkt und
bilden dazwischen einen serpentinenförmigen Viskoscherraum 54.
Das Eingangskupplungselement 11 und das Abdeckelement 17 besitzen
ebenfalls jeweils ein Paar von Radialschlitzen 56, 61 und 81, 83,
die am Eingangskupplungselement 11 und der Abdeckung 17 Verwendung
finden, um das viskose Strömungsmittel
in den Viskoscherraum 54 der Betriebskammer 33 hinein
und heraus zu bewegen. Das Eingangskupplungselement 11 besitzt
wahlweise eine oder mehrere Öffnungen 37,
die in den Stegen 53 und Nuten 71 angeordnet sind
und sich durch das Element 11 bis zu dessen Rückseite 89 erstrecken.
Die Rückseite 89 und
das Gehäuseelement 15 bilden
daher eine Kammer 42.
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Das
Eingangskupplungselement 11 besitzt ferner ein Paar von
Pumpenauslassschlitzen 117, 115, die zwischen
der Überrollung 222 und
einer Dichtungsfläche 123 ausgebildet
sind. Die Speicherabdeckung 59 bildet eine Dichtung auf
der Oberseite der Dichtungsfläche 123,
die von der Überrollung 222 (vor
dem Überrollvorgang
gezeigt) an Ort und Stelle gehal ten wird. Die Schlitze 117 und 115 sowie
die Speicherabdeckung 59 bilden daher Kanäle 119 und 121.
Die Kanäle 119, 121 sind
um 180° entgegengesetzt
zueinander um den Außenumfang
der Abdeckung 17 und der Kupplung 11 orientiert
und wirken als Antientleerungskammer, wenn sich die Abdeckung 17 nicht
dreht (d.h. wenn der Lüfterantrieb
ausgerückt
ist), so dass auf diese Weise Anlaufprobleme minimiert werden, die
typischerweise bei Viskokupplungssystemen auftreten.
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Die
Abdeckung 59 und das Eingangskupplungselement 11 bilden
ferner ein Paar von Fülllöchern 112, 114.
Die Fülllöcher 112, 114 sind
vorzugsweise um 180° entgegengesetzt
zueinander um den Umfang der Abdeckung 17 und das Eingangskupplungselement 11 angeordnet
und befinden sich an der Verbindungsstelle zwischen der Speicherkammer 35 und
den entsprechenden Kanälen 119, 121. Wie
nachfolgend in größeren Einzelheiten
beschrieben wird, können
die Fülllöcher 112, 114 in
Abhängigkeit
von der Relativlage der Ventilscheibe 31 zu den Fülllöchern 112, 114 geöffnet oder
abgedeckt (geschlossen) werden, um die Menge an viskosem Strömungsmittel
zu steuern, die durch die Kanäle 119, 121 in
die Betriebskammer 33 und den Scherraum 54 eindringt.
Durch Veränderung
der Menge des viskosen Strömungsmittels
innerhalb des Scherraumes 54 wird der benetzte Bereich
des Scherraumes 54 geändert
und dadurch die Größe des Drehmomentes
gesteuert, das bei einer vorgegebenen Motoreingangsdrehzahl vom
Eingangskupplungselement 11 auf das Abdeckelement 17 übertragen
wird.
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Das
Abdeckelement 17 umfasst ferner ein gekoppeltes Pumpelement 47,
auch als „Abstreiferelement" bezeichnet, das
mit dem rotierenden Strömungsmittel,
das vom Scherraum 54 und der Kammer 42 nach außen geschleudert
wird, in Eingriff treten und einen lokalisierten Bereich oder Spülbereich 43 mit
relativ höherem
Strömungsmitteldruck
erzeugen kann. Aufgrund dessen pumpt das Pumpelement 47 auf
kontinuierliche Weise eine geringe Menge an viskosem Strömungsmittel
aus dem Scherraum 54 und der Kammer 42 durch eine
Spülöffnung 161,
die mit einem Radialkanal 26, der vom Abdeckelement 17 gebildet
wird, verbunden ist, bei einer vorgegebenen Motoreingangsdrehzahl
auf bekannte Weise zurück.
Das Abstreiferelement 47 ist mit einer Kerbe 57 im
Abdeckelement 17 verbunden und zwischen einem Abdeckwandabschnitt 127 und
dem Außenumfang 129 des
Eingangskupplungselementes 11 angeordnet, wie am besten
in den 5-8 gezeigt ist und in Verbindung
hiermit beschrieben wird.
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Wie
die 1-3 zeigen, besitzt die Betätigungsuntereinheit 20 eine
Vielzahl von Spulen 77, die in einem Spulenträger 44 enthalten
sind. Die Spulen 77 sind über Leitungsdrähte 45,
die in einem elektrischen Verbinder 51, der an den Spulenträger 44 angeschlossen
ist, enthalten sind, mit einer externen Steuereinheit 46 elektrisch
verbunden. Die externe Steuereinheit 46 ist ferner über den
Verbinder 51 elektrisch an einen Hall-Sensor 48 angeschlossen. Der
Hall-Sensor 48 tastet die Rotationsgeschwindigkeit des
Gehäuseelementes 15 über ein
oder mehrere Polstücke 49 ab,
die mit dem Gehäuseelement 15 gekoppelt
sind, und sendet einen elektrischen Impuls an die Steuereinheit 46 in
Abhängigkeit
von der gemessenen Rotationsgeschwindigkeit. Eine Vielzahl von anderen
Sensoren 39, die beispielsweise einen Motortemperatursensor
umfassen, ist ebenfalls elektrisch an die Steuereinheit 46 angeschlossen
und liefert elektrische Signale in Bezug auf einen speziellen Motorbetriebsparameter.
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Die
Steuereinheit 46 interpretiert die elektrischen Signale
vom Hall-Sensor 48 und den anderen Sensoren 39 und
sendet ein elektrisches Signal an die Spulen 77 zur Steuerung
der Relativlage der Ventilscheibe 31, um das Einrücken oder
Ausrücken
der Eingangskupplungsvorrichtung 11 zu steuern.
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Wenn,
wie am besten in 2 gezeigt, die Kupplungsvorrichtung 11 rotiert
und sich in der ausgerückten
Position befindet, spannt eine Feder 50 die Ventilscheibe 31 so
vor, dass die Fülllöcher 112, 114 abgedeckt
werden und im wesentlichen das gesamte viskose Strömungsmittel
in der Vorrichtung 10 in der Strömungsmittelspeicherkammer 35 enthalten
ist. Wie in den 2 und 3 gezeigt,
ist die Feder 50 entlang dem Außenumfang der Betätigungswelle 19 und
zwischen der Ventilscheibe 31 und dem Ende des Abschnittes 21 mit
Innengewinde verbunden. Im ausgerückten Zustand hindert die Ventilscheibe 31 viskoses
Strömungsmittel
daran, in die Betriebskammer 33 und den Scherraum 54 einzudringen
und das Abdeckelement 17 anzutreiben. Wenn gemäß 3 die
Kupplungsvorrichtung 11 rotiert und sich in der vollständig eingerückten Position
befindet, strömt
viskoses Strömungsmittel
frei durch das entsprechende Füllloch 112, 114 in
die Betriebskammer 33, um das Abdeckelement 17 und
den damit gekoppelten Lüfter anzutreiben,
und zwar in Abhängigkeit
von der vorgegebenen Eingangsgeschwindigkeit und der Menge des im
Scherraum 54 enthaltenen viskosen Strömungsmittels. Dies wird nachfolgend
im einzelnen beschrieben.
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Zum
Einrücken
des Lüfterantriebes
sendet die externe Steuereinheit 46, wie in 3 gezeigt, ein
elektrisches Signal über
die Betätigungsuntereinheit 20 zur
elektrischen Spule 77 und erzeugt in dieser einen Magnetfluss
durch die Eingangskupplungseinheit 38 im Viskolüfterantrieb 10 einschließlich der Ankerwelle 19,
des Ankers 23 und des Stopfens 32, jedoch nicht
durch einen nichtmagnetischen Metallscheibenabschnitt 122,
der mit einem Abschnitt der Einheit 38 verschweißt ist.
Der Anker 23, der aus üblichem
Stahl besteht, reagiert in Abhängigkeit
vom Magnetfluss und bewegt sich axial in einer Richtung von der
Feder 50 weg (d.h. in einer Richtung gegen die Feder 50 (in 3 nach
unten)) innerhalb der Einheit 38 und entlang der Buchse 145.
Da die Betätigungswelle 19 und
die Ventilscheibe 31 mit dem Anker 23 verbunden
sind, werden sie ebenfalls nach unten gezogen, wodurch die Ventilscheibe 31 von
der Speicherabdeckung 59 getrennt wird und die Fülllöcher 112, 114 freigibt,
so dass sich daher viskoses Strömungsmittel
aus der Speicherkammer 35 durch die entsprechenden Kanäle 119, 121 und
durch ein entsprechendes Paar von Schlitzen 56, 81 oder 61, 83 in
die Betriebskammer 33 bewegen kann. Das viskose Strömungsmittel
dringt dann in den Scherraum 54 zwischen dem Satz der entsprechenden
Stege 53, 55 und 65, 67 ein.
Wenn das Strömungsmittel
den Scherraum 54 füllt, überträgt es Drehmoment
vom Eingangskupplungselement 11 auf das Abdeckelement,
wenn es auf Scherung beansprucht wird, und treibt auf diese Weise
das Abdeckelement 17 (und somit einen mit dem Abdeckelement 17 verbundenen Lüfter) in
Ab hängigkeit
von der Eingangsgeschwindigkeit für das Eingangskupplungselement 11 und
in Abhängigkeit
von der Menge an viskosem Strömungsmittel,
die im Scherraum 54 enthalten ist, an, wie dies dem Fachmann
bekannt ist. Diese sogenannte Einrückstellung ist in 3 gezeigt.
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Durch
Reduzierung des der Betätigungsuntereinheit 20 zugeführten Stromes
und somit des Magnetflusses, der zum Herunterziehen des Ankers 23 zur
Verfügung
steht, wird die Feder 50 in ihre natürliche Position zurückgespannt
(in die in 3 gezeigte Position zurück), wodurch
die Ventilscheibe 31 gegen die Speicherabdeckung 59 zurückgedrückt wird, um
das Füllloch 112, 114 teilweise
abzudecken. Hierdurch kann viskoses Strömungsmittel durch das Füllloch 112, 114 in
die Betriebskammer 32 eindringen, jedoch mit einem geringeren
Durchsatz als in der vollständig
eingerückten
Position. Hierbei handelt es sich um die sogenannte Mittelbereichsposition
oder teilweise eingerückte
Position. In dieser Position dreht sich das Abdeckelement 17 mit
einer Geschwindigkeit, die geringer ist als bei der vollständig eingerückten Position,
in Abhängigkeit
von der geringeren Menge an viskosem Strömungsmittel, die in den Scherraum 54 eindringt.
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Bei
Fehlen der elektrischen Betätigung
wird die Feder 50 in ihre natürliche Position zurückgespannt,
wie in 2 gezeigt, und drückt auf
diese Weise die Ventilscheibe 31 nach oben zur Abdichtung
gegen die Speicherabdeckung 59 und zur Abdeckung des Füllloches 112, 114.
Hierdurch wird das viskose Strömungsmittel
daran gehindert, in die Betriebskammer 54 einzudringen,
wodurch der viskose Eingriff des Abdeckelementes 17 verhindert
wird.
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Die
Größe des elektrischen
Stromes, der in Form einer Pulsbreitenmodulation von der externen Steuereinheit 46 und
der Stromquelle zugeführt
wird, und somit die externe Steuereinheit 46 bestimmen die
Größe des Magnetflusses,
der zum Antreiben des Ankers 23 erzeugt wird. Die Steuereinheit
empfängt einen
Satz von elektrischen Eingangssignalen von diversen Motorsensoren 38 und
dem Hall-Sensor 48. Wenn die Steuereinheit 46 feststellt,
dass einer oder mehrere dieser Sensoren einen Motorbetriebszustand
außerhalb
des gewünschten
Bereiches ertastet, senden die externe Steuereinheit 46 und
die Stromquelle ein elektrisches Signal an die Spule 77. Wenn
somit beispielsweise die externe Steuereinheit 46 feststellt,
dass die vom Sensor 39 gemessene Motorkühlmitteltemperatur zu hoch
ist, kann ein Signal von der Steuereinheit 46 der Betätigungsuntereinheit 20 zugeführt werden,
um die Spule 77 auf eine gewünschte Pulsbreite zu aktivieren
und dadurch den Anker 23 anzuziehen, um die Ventilscheibe 31 von den
Fülllöchern 112, 114 teilweise
oder vollständig abzudecken.
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Wie
der Fachmann weiß,
ist natürlich
die tatsächliche
Größe der Pulsbreitenmodulation,
die zur Bewegung des Ventils 31 zwischen einer vollständig eingerückten und
ausgerückten
Position erforderlich ist, von vielen Faktoren abhängig. Beispielsweise
bilden die Größe und Form
der Feder 50 selbst einen Hauptfaktor in Bezug auf die
Größe der Pulsbreitenmodulation,
die zur Bewegung des Ankers 23 erforderlich ist. Eine steifere
oder größere Feder 50 kann eine größere Pulsbreite
erforderlich machen, um eine entsprechende Vorspannung der Feder 50 im
Vergleich zu einer flexibleren oder kleineren Feder zu erreichen.
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Ferner
kann die Größe der Fülllöcher 112, 114 die
erforderliche Größe der Vorspannung
beeinflussen. Beispielsweise kann eine Kupplung 11 mit größeren Fülllöchern 112, 114 nur
erfordern, dass die Ventilscheibe 31 geringfügig ein
Füllloch
oder beide Fülllöcher 112, 114 freigibt,
um einen angemessenen Zufluss des viskosen Strömungsmittels zur Betriebskammer 33 und
zum Scherraum 54 zu erreichen.
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Die 6–7 zeigen
eine perspektivische Ansicht des Abstreiferelementes 47 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Dieses Abstreiferelement 47 wird
vorzugsweise in einem herkömmlichen
Form-, Stanz- oder
Extrusionsprozess oder einem anderen Herstellprozess aus einem haltbaren,
hochtemperaturfesten und chemisch resistenten harten Kunststoffmaterial,
wie Polyetherimid, hergestellt. Das Abstreiferelement 47 besitzt
ein Paar von beabstandeten Armen 113, die sich vom radialen
Ansatzabschnitt 121 aus erstrecken und jeweils eine radiale
Außenfläche 125,
die einen entsprechenden Radius wie der Abdeckwandabschnitt 127 aufweist,
und eine radiale Innenfläche 169 besitzen,
die einen entsprechenden Radius wie der Außenumfang 129 der
Eingangskupplungseinheit 11 hat. Das Abstreiferelement 47 besitzt
ferner eine erste und zweite Axialfläche 131, 133.
Der Abstand zwischen der ersten und zweiten Axialfläche 131, 133 oder
die Höhe
h entspricht vorzugsweise der Höhe
des Abdeckwandabschnittes 127 abzüglich des Gleitspieles.
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Wie
am besten in 5 gezeigt, ist der radiale Ansatz 121 des
Abstreiferelementes 47 der 6 und 7 in
einem entsprechenden Schlitz oder einer Kerbe 57 des Abdeckwandabschnittes 127 der Abdeckung 17 angeordnet.
Der radiale Ansatz 121 kann ein Positionierungsmerkmal 134 aufweisen, das
in ein entsprechendes Loch 136 in der Abdeckung 17 gepasst
ist und das Abstreiferelement 47 während der Montage innerhalb
der Kerbe 57 lose fixiert und positioniert, um die Effizienz
beim Zusammenbau zu verbessern. Die Arme 113 sind zwischen dem
Abdeckwandabschnitt 127 der Abdeckung 17 und dem
Außenumfang 129 der
Eingangskupplungsvorrichtung 11 angeordnet. Die Dicke t
des Abstreiferelementes 47 ist an das Radialspiel zwischen
dem Abdeckwandabschnitt 127 und dem Außenumfang 129 abzüglich der
Herstelltoleranz und Montageschwankungen angepasst, um sicherzustellen,
dass kein Festsitz zwischen dem Abstreiferelement 47, der
Eingangskupplungsvorrichtung 11 und der Abdeckung 17 auftritt.
Nach der Montage fällt
die erste Axialfläche 131 mit
der Innenfläche 135 der
Abdeckung 17 zusammen, während die zweite Axialfläche 133 mit
der Innenfläche 137 des
Gehäuseelementes 15 am
oberen Ende der Kammer 42 zusammenfällt. Die Spülöffnung 161 liegt in
der Öffnung 163 zwischen den
beabstandeten Armen 113 frei.
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Die
Arme 113 erstrecken sich über eine Strecke d von der Öffnung 163 der
Spülöffnung 161 nach vorne
und erzeugen einen Hochdruckbereich 43, der dazu beiträgt, viskoses
Strömungsmittel
vom Scherraum 54 und der Kammer 42 durch die Öffnung 163 der
Spülöffnung 161 zu
pumpen.
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Wenn
die Eingangskupplungseinheit 11 bei einer vorgegebenen
Motordrehzahl rotiert, schaben die Arme 113 das viskose
Strömungsmittel,
das vom Scherraum 54 und von der Kammer 42 radial
nach außen
gegen den Abdeckwandabschnitt 127 gefördert worden ist, ab und bewegen
es innerhalb der Öffnung 163 zur
Spülöffnung 161.
Der Druck des radialen nach außen
geförderten
viskosen Strömungsmittels
dichtet ferner die radiale Innenfläche 169 der Arme 113 des
Abstreiferelementes 47 gegenüber dem Außenumfang 129 der
Eingangskupplungseinheit 11 ab und verhindert daher einen
Leckageweg für
das Strömungsmittel
zwischen der radialen Innenfläche 169 und
dem Außenumfang 129.
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Wie
am besten in den 6 und 7 gezeigt,
besitzen die Arme 113 vorzugsweise ein oder mehrere Konstruktionsmerkmale,
die dazu beitragen, die radiale Innenfläche 169 der Arme 113 gegen
den Außenumfang 129 der
Eingangskupplungseinheit 11 und vom Abdeckwandabschnitt 17 weg
zu drücken, wenn
sich die Eingangskupplungseinheit dreht.
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Wie
am besten in 7 gezeigt, sind die Arme 113 von
ihrem Außenrand 151 bis
zu ihrem Innenrand 153 entlang der radialen Außenfläche 125 vom
Abdeckwandabschnitt 127 weg nach unten abgefast. Somit
wird das vom Abstreiferelement „abgeschabte" Strömungsmittel
zwischen die Arme 113 geleitet und drückt das Abstreiferelement 47 in
einer Richtung zum Außenumfang 129 und
vom Abdeckwandabschnitt 127 weg, wenn sich die Eingangskupplungseinheit 11 dreht,
wodurch Spiel zwischen der radialen Innenfläche 169 und dem Außenumfang 129 vermieden
wird. Des weiteren befindet sich in diesem Zustand das Abstreiferelement 47 auf
einem dünnen Film
des viskosen Strömungsmittels,
das zwischen dem Abdeckwandabschnitt 127 und dem Außenumfang 129 angeordnet
ist.
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In
Verbindung mit der Abfasung gemäß 7 kann
auch ein äußerer Spitzenabschnitt 155 der
radialen Außenfläche 125 eines
jeden Armes 113 in einer Richtung zur radialen Innenfläche 169 hin
abgeschrägt
sein. Wenn daher viskoses Strömungsmittel
von den Armen 113 über
den abgeschrägten
Spitzenabschnitt 155 und die radiale Außenfläche 125 „abgeschabt" wird, drückt der
auf die radiale Außenfläche 125 einwirkende
Strömungsmitteldruck
das Abstreiferelement 47 in Richtung auf den Außenumfang 129 und
vom Abdeckwandabschnitt 127 weg, wenn sich die Eingangskupplungseinheit 11 dreht,
so dass die radiale Innenfläche 169 gegenüber dem
Außenumfang 129 im
wesentlichen abgedichtet wird.
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Bei
einer anderen Anordnung (nicht gezeigt) kann das Abstreiferelement 47 ohne
die in 7 gezeigte Abfasung ausgebildet sein, jedoch den
abgeschrägten äußeren Spitzenabschnitt 155 gemäß 6 aufweisen.
Auch diese Ausführungsform
fällt unter
die vorliegende Erfindung.
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Bei
noch einer anderen Anordnung, die in 8 gezeigt
ist, kann die radiale Innenfläche 169 auch
einen inneren Spitzenabschnitt 171 aufweisen, der in Richtung
auf die radiale Außenfläche 125 abgeschrägt ist.
Der äußere Spitzenabschnitt 155 und der
innere Spitzenabschnitt 169 enden miteinander in einem äußersten
Punkt 173 des Armes 113, der am weitesten vom
radialen Ansatz 121 entfernt ist. Obwohl nicht gezeigt,
kann die Ausführungsform
der 8 auch die in 7 dargestellte
Abfasung und/oder das Positionierungsmerkmal 134 aufweisen.
Auch diese Ausführungsform
fällt unter
die vorliegende Erfindung.
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Während die
bevorzugte Ausführungsform des
Abstreiferelementes 47 hier zum Einsatz bei einem elektronischen
gesteuerten Viskolüfterantrieb gemäß den 1-7 beschrieben
wird, ist die Erfindung nicht auf diese Vorrichtungen beschränkt. Das
Abstreiferelement 47 kann vielmehr bei irgendeiner Art
eines Viskolüfterantriebes
Verwendung finden, bei dem es wünschenswert
ist, einen Hochdruckbereich entsprechend einer Öffnung zur Entfernung von viskosem
Strömungsmittel
aus einer Kupplungsscherzone zu erzeugen. Somit kann das Abstreiferelement 47 bei
mechanisch gesteuerten Viskolüfterantrieben
Verwendung finden, bei denen der Strömungsmittelfluss in die Betriebskammer über irgendwelche
nichtelektronische Einrichtungen, wie ein Bimetallventil, gesteuert
wird. Das Abstreiferelement kann auch bei Viskolüfterantrieben Verwendung finden,
bei denen der Strömungsmitteldurchfluss
von der Speicherkammer zur Betriebskammer nicht gesteuert wird.
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Das
Abstreiferelement der vorliegenden Erfindung besitzt viele Vorteile
gegenüber
Abstreifersystemen des Standes der Technik. Als erstes wird durch
das Vorhandensein der langen beabstandeten Arme eine Dichtungseinrichtung
aufstromseitig des Spülloches
geschaffen, wodurch ein Lüfterantrieb eine
lose Lageranordnung aufweisen kann, ohne dass Leckagewege erzeugt
werden. Ferner ist das Abstreiferelement der vorliegenden Erfindung
aus einem haltbaren chemisch resistenten Polymermaterial, wie Polyetherimid,
geformt, das wäh rend
des Gebrauches während
eines Hochtemperaturbetriebes ohne Beschädigung des viskosen Strömungsmittels abradiert
werden kann. Hierdurch kann ein großes Konstruktionsspiel zwischen
den Innenteilen des Lüfterantriebes
(Kupplung, Hauptteil und Abdeckung) vorgesehen werden, so dass Reibung
während
Resonanzerscheinungen vermieden wird. Ferner kann ein Konstruktionsspiel
gewählt
werden, das das Betriebsverhalten optimiert und Ausrückzeitschwankungen
reduziert.
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Die
Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einer Ausführungsform
derselben beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung
nicht auf diese Ausführungsform
beschränkt
ist. Vielmehr deckt die Erfindung sämtliche Alternativen, Modifikationen
und äquivalenten
Ausführungsformen
ab, die von der Lehre und vom Umfang der Patentansprüche gedeckt
werden.