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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 bewegen, 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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Eine gattungsgemäße Strömungsmittelkupplungsvorrichtung zeigt beispielsweise die Druckschrift
DE 39 27 153 A1 . Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einige der vorstehend aufgezeigten Probleme zu lösen und ein Abstreiferelement zu schaffen, 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 Außenfläche 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 Linie 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 Eingangskupplungselement 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 gehalten 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 des Eingangskupplungselements 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 Abhängigkeit 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 des Eingangskupplungselements 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 des Eingangskupplungselements 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, des Eingangskupplungselements 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 das Eingangskupplungselement 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 des Eingangskupplungselements 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 des Eingangskupplungselements 11 und vom Abdeckwandabschnitt 127 weg zu drücken, wenn sich das Eingangskupplungselement 11 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 das Eingangskupplungselement 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 das Eingangskupplungselement 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 während 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.