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Hintergrund
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Fluidkupplungsvorrichtungen und genauer auf solche Vorrichtungen,
die sich in Ansprechen auf Variationen in einem vorbestimmten Temperaturzustand
zwischen in und außer
Eingriff stehenden Zuständen verändern können.
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Eine Fluidkupplungsvorrichtung des
Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, beinhaltet
typischerweise ein Eingangskupplungsbauteil und ein Ausgangskupplungsbauteil,
die jeweils miteinander zusammenwirken, um derart einen Viskositätsscherraum
auszubilden, dass bei Vorliegen eines viskosen Scherfluids Drehmoment
von dem Eingangsbauteil zu dem Ausgangsbauteil übertragen werden kann. Das
Ausgangskupplungsbauteil bildet typischerweise eine Fluidkammer
aus, und eine Ventilplatte unterteilt die Kammer in einen Speicher-
und eine Arbeitskammer, wobei das Eingangskupplungsbauteil in der
Arbeitskammer angeordnet ist.
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In konventionellen Fluidkupplungsvorrichtungen
("Lüfterantrieben"), die zum Antreiben
von Kühlerlüftern in
Fahrzeugen verwendet werden, beinhaltet die Ventilplatte eine Ventilanordnung,
die in Ansprechen auf Veränderungen
der Umgebungslufttemperatur betätigbar
ist, damit Fluid von der Speicher- in die Arbeitskammer fließen kann.
Typische Lüfterantriebe
beinhalten einen Ablassanschluss, der in der Nähe der äußeren Peripherie der Arbeitskammer
mit einer gewissen Form von Pumpenelement ausgebildet ist, damit
eine kleine Menge an Fluid während
des normalen Betriebs kontinuierlich von der Arbeitskammer zurück zu der
Speicherkammer gepumpt werden kann.
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Für
die Temperatur des Fluids in dem Lüfterantrieb besteht die Möglichkeit,
eine vorbestimmte maximale Temperatur zu überschreiten. Die Möglichkeit
dieses Auftretens erhöht
sich mit der Zunahme der Drehzahldifferenz ("Schlupfdrehzahl") zwischen dem Eingangskupplungsbauteil
und dem Ausgangskupplungsbauteil. Mit anderen Worten kann eine übermäßige Scherung
des Fluids bewirken, dass das Fluid die vorbestimmte maximale Temperatur überschreitet.
Tritt dies auf, wird das Fluid (typischerweise ein Siliconfluid)
einem Prozess unterzogen, in dem das Fluid zuerst "erschlafft", d. h. dass einphysikalischer
Zusammenbruch der Polymerketten stattfindet, sodass sich die Fluidviskosität verringert
und das Drehmomentübertragungsvermögen der
Kupplung wesentlich abnimmt. Anschließend beginnt sich mit anhaltender übermäßiger Fluidtemperatur
das Fluid wiederum zu vernetzen, aber diesmal übermäßig, und schließlich "geliert" das Fluid oder wird
nahezu fest. Wenn das Fluid diesen letzteren Zustand erreicht, arbeitet
die Kupplungsvorrichtung, als wäre sie
fest, und mit einer nur geringen oder keiner Schlupfdrehzahl in
dem in Eingriff stehenden Modus sowie keinem Vermögen, in
dem außer
Eingriff stehenden Modus zu arbeiten.
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Ein Versuch zur Überwindung des oben beschriebenen
Problems ist in US-A-5 248 018 illustriert, das auf den Anmelder
der vorliegenden Erfindung übertragen
ist und hier als Referenz dient. In der Vorrichtung dieses Patentes
ist der Ventilarm im allgemeinen Y-förmig, der zwei den Füllanschluss
abdeckende Bereiche aufweist, wobei der erste Bereich den Füllanschluss
bei niedrigen Umgebungstemperaturen abdeckt. Bei einer Zunahme der
Umgebungstemperatur dreht sich der Ventilarm in eine Stellung, in
der die Ventilabdeckbereiche des Ventilarms auf jeder Seite des
Füllanschlusses
liegen, wodurch ein Befüllen
ermöglicht
wird. Wenn die Innenfluidtemperatur infolge hoher Schlupfdrehzahlen
ansteigt, wird Wärme
von dem Fluid durch die Abdeckung abgeführt, wodurch die Temperatur
der Umgebungsluft um die externe Bimetallspule weiter erhöht wird.
Infolgedessen fährt
der Ventilarm damit fort, sich solange in der gleichen Richtung
zu drehen, bis der Füllanschluss
von dem zweiten Anschlussabdeckbereich abgedeckt ist. Wenn der Füllanschluss abgedeckt
und das Fluid in der Arbeitskammer zu dem Speicher zurück gepumpt
ist, arbeitet die Fluidkupplung in dem außer Eingriff stehenden Modus, und
das Fluid wird so vor dem oben beschriebenen Überhitztungszustand geschützt.
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Unglücklicherweise hat sich gezeigt,
dass sich die Anordnung des oben genannten Patentes am wahrscheinlichsten
zusammen mit Lüfterantrieben
als zufriedenstellend erweist, die relativ dünne gestanzte Stahlabdeckungen
aufweisen, wie dies bei den relativ kleineren Lüfterantrieben für Automobile typischerweise
der Fall ist. Jedoch fällt
bei den relativ größeren Lüfterantrieben
mit höherem
Drehmoment, die typischerweise in leichten Lastkraftfahrzeugen verwendet
werden und Gussaluminium-Abdeckungen aufweisen, die Wärmeübertragung
von dem Fluid zu der externen Bimetallspule im allgemeinen ungenügend aus,
um die Bimetallspule ausreichend zu erwärmen, damit der gewünschte Schutz
des viskosen Fluids bewerkstelligt werden kann.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Dementsprechend besteht eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer verbesserten
Fluidkupplungsvorrichtung mit der Fähigkeit, sich in Ansprechen
auf die Innenfluidtemperatur, welche einen vorbestimmten minimalen
Wert überschreitet,
zu "entkoppeln" (d. h. in dem außer Eingriff
stehenden Modus zu arbeiten).
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Eine spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Fluidkupplungsvorrichtung,
welche die oben genannte Aufgabe selbst dann bewerkstelligt, wenn sie
an einer Fluidkupplung des Typs verwendet wird, die eine Gussaluminiumabdeckung
aufweist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Fluidkupplungsvorrichtung,
bei der das Verschließen des
Füllanschlusses
in Ansprechen auf eine übermäßige interne
Fluidtemperatur mindestens teilweise von der äußeren Umgebungstemperatur abhängt.
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Die obigen und weitere Aufgaben der
Erfindung werden durch die Bereitstellung einer verbesserten Fluidkupplungsvorrichtung
mit einer ersten drehbaren Kupplungsbaugruppe bewerkstelligt, die eine
Drehachse bestimmt und ein Körperteil
und ein Abdeckteil umfasst, die zusammenwirken, um eine Fluidkammer
zu bilden. Eine Ventilanordnung ist der ersten Kupplungsbaugruppe
zugeordnet, die vorgesehen ist, um die Fluidkammer in eine Fluidarbeitskammer
und eine Fluidspeicherkammer zu unterteilen. Ein zweites drehbares
Kupplungsbauteil ist in der Fluidarbeitskammer und bezüglich der
ersten Kupplungsbaugruppe drehbar angeordnet und wirkt damit zusammen,
um dazwischen einen Viskositätsschenaum
zu bestimmen. Die Ventilanordnung ist betätigbar, um den Fluidstrom von
der Speicherkammer zu der Arbeitskammer zu steuern, und umfasst ein
plattenförmiges
Bauteil, das einen Fluideinlassanschluss bestimmt, und ein bewegliches
Ventilorgan, das ein generell flaches Bauteil aufweist, ist angeordnet,
um sich um die Drehachse und in einer Ebene generell parallel zu
dem plattenförmigen
Bauteil zu drehen. Weiterhin weist die Ventilanordnung einen Ventilschaft
mit einem inneren Ende, das in Wirkverbindung mit dem Ventilorgan
steht, und einem äußeren Ende
auf, sowie ein auf Temperatur ansprechendes Bauteil, das mit dem äußeren Ende
des Ventilschafts in Wirkverbindung steht und betätigbar ist,
um den Ventilschaft in Ansprechen auf Änderungen eines vorbestimmten
externen Temperaturzustands zu drehen. Die verbesserte Fluidkupplungsvorrichtung
ist durch eine interne Bimetallspule gekennzeichnet, die in der
Fluidspeicherkammer angeordnet ist und das innere Ende des Ventilschafts
umgibt, und ein inneres Ende und ein äußeres Ende aufweist. Ein scheibenförmiges Bauteil
ist nicht drehbar bezüglich
dem inneren Ende des Ventilschafts festgelegt, wobei das innere
Ende der internen Bimetallspule mit Bezug auf das scheibenförmige Bauteil festgelegt
ist. Das äußere Ende
der internen Bimetallspule ist mit Bezug auf das Ventilorgan festgelegt und
umfasst die Anordnung, mittels welcher eine Drehung des Ventilschafts
auf eine Drehung des Ventilorgans von einer ersten, den Füllanschluss
abdeckenden Position zu einer zweiten, den Füllanschluss freigebenden Position überträgt, wenn
der vorbestimmte externe Temperaturzustand von einer ersten relativ
niedrigeren Temperatur zu einer zweiten relativ höheren Temperatur
variiert. Das scheibenförmige
Bauteil ist betätigbar,
um die Bimetallspule in einem vorbelasteten Zustand zu halten, wobei, wenn
die Temperatur des Fluids in der Speicherkammer die normale Betriebstemperatur übersteigt,
die Vorbelastung der internen Bimetallspule freigegeben wird, so
dass sich das Ventilorgan von der den Füllanschluss freigebenden Position
in Richtung auf die den Füllanschluss
bedeckende Position bewegt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein axialer Querschnitt einer typischen ("Stand der Technik") Fluidkupplungsvorrichtung des Typs,
der die vorliegende Erfindung verwenden kann.
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2 ist
ein vergrößerter fragmentarischer axialer
Querschnitt ähnlich
zu 1, der jedoch die Anordnung
der vorliegenden Erfindung enthält
und von der Ansicht aus 1 um
90° gedreht
ist.
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3 ist
ein auseinandergezogener, fragmentarischer axialer Querschnitt ähnlich zu 2, jedoch in einem etwas
kleineren Maßstab.
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4, 5, und 6 sind, in einer Aufwärtsrichtung in den 2 und 3, leicht schematische Grundrisse der
Ventilanordnung und des Hochtemperatur-Außereingriffsmechanismus der
vorliegenden Erfindung, die in drei verschiedenen Betriebsstellungen dargestellt
sind, wobei die 5 und 6 fragmentarische und weiter
vergrößerte Ansichten
sind.
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7 ist
ein Graph der durch das interne Bimetall vorbelasteten Spulenkraft
und der Drehungsverschiebung als eine Funktion der Innenfluidtemperatur.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, welche
die Erfindung nicht einzugrenzen beabsichtigen, illustriert 1 eine bevorzugte Form einer
Fluidkupplungsvorrichtung des Typs, mit dem die vorliegende Erfindung
verwendet werden kann. Die Fluidkupplungsvorrichtung aus 1 (welche als "Stand der Technik" bezeichnet ist)
beinhaltet ein allgemein mit 11 bezeichnetes Eingangskupplungsbauteil
und eine allgemein mit 13 bezeichnete Ausgangskupplungsbaugruppe.
Die Baugruppe 13 weist ein Druckgussgehäuse-(Körper)-Bauteil 15 und
ein Druckgussabdeckbauteil 17 auf, wobei die Bauteile 15 und 17 durch
ein Umbördeln
der äußeren Peripherie
des Gehäuses 15 aneinander
befestigt sind, was beim Stand der Technik wohlbekannt ist. Die
Verwendung der vorliegenden Erfindung begrenzt sich nicht auf eine
Gussabdeckungsfluidkupplung, jedoch erbringt sie den größten Nutzen
bei einer Verwendung mit einer Gussabdeckung, weshalb sie im Zusammenhang damit
beschrieben werden wird.
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Die Fluidkupplungsvorrichtung ist
dazu ausgelegt, von einer flüssigkeitsgekühlten Maschine
angetrieben zu werden, und sie treibt wiederum einen Kühlerlüfter an,
wobei hier weder die Maschine noch der Lüfter dargestellt sind. Der
Lüfter
kann durch eine Mehrzahl von Gewindebohrungen 19 an dem
Gehäusebauteil 15 befestigt
sein. Es sollte sich jedoch verstehen, dass sich die Verwendung
der vorliegenden Erfindung auf keine bestimmte Konfiguration der
Fluidkupplungsvorrichtung oder auf keine bestimmte Anwendung von
ihr bezieht, solange dies im folgenden nicht spezifisch angeführt ist.
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Die Kupplungsvorrichtung beinhaltet
eine Eingangswelle 21, an der das Eingangskupplungsbauteil 11 befestigt
ist. Die Eingangswelle 21 wird typischerweise mittels eines
Flansches 23 drehbar angetrieben, der an den passenden
Flansch einer Motorwasserpumpe angebolzt sein kann (ebenfalls nicht dargestellt).
Die Eingangswelle 21 dient als eine Stütze für den inneren Kugellagerring
eines Lagersatzes 25, der auf dem Innendurchmesser des
Gehäusebauteils 15 sitzt.
Das vordere Ende (linkes Ende in 1)
der Eingangswelle 21 weist eine Presspassung zwischen einem
gezahnten Bereich 27 und einer Öffnung auf, die durch einen
Nabenbereich 29 des Eingangskupplungsbauteils 11 ausgebildet
ist. Infolgedessen bewirkt eine Drehung der Eingangswelle 21 eine
Drehung des Eingangskupplungsbauteils 11.
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Das Gehäusebauteil 15 und
das Abdeckbauteil 17 wirken zur Ausbildung einer Fluidkammer
zusammen, die mittels eines kreisförmigen plattenförmigen Bauteils
(bzw. Ventilplatte) 31, in eine Fluidarbeitskammer 33 und
eine Fluidspeicherkammer 35 unterteilt ist. Somit ist ersichtlich,
dass das Eingangskupplungsbauteil 11 innerhalb der Fluidarbeitskammer 33 angeordnet
ist.
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Das Abdeckbauteil 17 bildet
einen angehobenen ringförmigen
Bereich 37, der einen Speicher ausbildet und im allgemeinen
konzentrisch um eine Drehachse A der Vorrichtung herum angeordnet
ist, aus, und weiterhin legt es einen generell zylindrischen Schaftabstützbereich 38 fest.
Drehbar innerhalb des Bereiches 38 angeordnet liegt ein
Ventilschaft 39 vor, der sich nach außen durch das Abdeckbauteil 17 erstreckt
(in 1 nach links und
in den 2 und 3 nach unten). An dem inneren
Ende (rechtes Ende in 1)
des Ventilschafts 39 ist ein Ventilarm 41 befestigt,
der mit Bezug auf die US-Patentschriften 3 055 473 und 5 248 018,
die beide auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen
sind und hier als Referenz dienen, besser verständlich wird. Eine Bewegung
des Ventilarms 41 steuert den Durchfluss von Fluid von
der Speicherkammer 35 durch eine in der Ventilplatte 31 ausgebildete
Füllöffnung (Anschluss) 43 zu
der Arbeitskammer 33.
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Mit dem äußeren Ende des Ventilschafts 39 ist
ein auf Temperatur ansprechendes Bimetallelement betriebsfähig verbunden,
das in der vorliegenden Ausführungsform
ein thermostatisches Bimetallspulenbauteil 45 aufweist,
welches über
einen inneren Endbereich verfügt,
der mit dem Ventilschaft 39 in Eingriff steht. Die Art
und Weise, in der das Bimetallspulen- (externes Bimetall-) Bauteil 45 arbeitet,
um die Bewegung des Ventilarms in Ansprechen auf Variationen eines
vorbestimmten externen Temperatur zustands zu steuern, ist beim Stand
der Technik wohlbekannt, wird jedoch im folgenden dennoch etwas
ausführlicher
beschrieben werden.
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Immer noch auf 1 Bezug nehmend bildet die Ventilplatte 31,
die benachbart zu der radial äußeren Peripherie
der Arbeitskammer 33 angeordnet ist, eine Ablassöffnung 47 aus.
In der Nähe
der Öffnung 47 ist
ein Pumpenelement 51 angeordnet, dass auch als ein "Wischer" bezeichnet wird
und betrieben werden kann, um mit dem sich relativ drehenden Fluid
in der Arbeitskammer 33 in Eingriff zu kommen, damit ein
lokalisierter Bereich an relativ höherem Fluiddruck erzeugt wird,
und um eine kleine Menge an Fluid durch die Öffnung 47 kontinuierlich
zurück
in die Speicherkammer 35 zu pumpen, wobei die Menge an in
die Arbeitskammer zurück
gepumptem Fluid im allgemeinen proportional zu der Schlupfdrehzahl
ist, was beim Stand der Technik wohlbekannt ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet das Eingangskupplungsbauteil 11 eine
hintere Oberfläche,
die eine Mehrzahl von ringförmigen
Stegen 53 ausbildet. Die benachbarte Oberfläche des
Gehäusebauteils 15 bildet
eine Mehrzahl von ringförmigen
Stegen 55 aus. Die ringförmigen Stege 53 und 55 greifen
ineinander, um dazwischen einen schlangenlinienförmigen Viskositätsscherraum
auszubilden, wobei der Viskositätsscherraum
im folgenden durch die Bezugszeichen 53, 55 gekennzeichnet
ist. In Anbetracht der oben angeführten US-Patentschriften wird
davon ausgegangen, dass für
den Fachmann die Konstruktion und Arbeitsweise der in 1 illustrierten Fluidkupplungsvorrichtung
sowie die verschiedenen Durchflusswege für das viskose Fluid unter normalen
Betriebsbedingungen vollumfänglich
verständlich
ist.
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Immer noch hauptsächlich auf die 2 und 3 Bezug
nehmend wird der Hochtemperatur-Außereingriffsmechanismus ("Entkupplungsmechanismus") der vorliegenden
Erfindung beschrieben werden. Der allgemein mit 39 gekennzeichnete
Ventilschaft beinhaltet ein äußeres Ende 39a,
das geschlitzt ist, um mit einem inneren Ende des externen Bimetalls 45 in
Eingriff zu treten, was wohlbekannt ist. Weiterhin beinhaltet der
Ventilschaft ein inneres Ende 39b, dass sich nur etwas
nach innen von dem Schaftabstützbereich 38 erstreckt.
Das innere Ende des Schaftabstützbereichs 38 umgebend
ist eine interne Bimetallspule 61 vorgesehen, und in unmittelbarer
Nachbarschaft zu der internen Spule 61 ist ein scheibenartiges
Bauteil 63 angeordnet, das z. B. durch einen Kerbenbereich 39s gegen
das innere Ende 39b des Ventilschafts 39 zurückgehalten
werden kann, sodass das Bauteil 63 mit dem Ventilschaft 39 drehfest
verbunden ist. Obgleich die interne Bimetallspule 61 tatsächlich das
innere Ende des Schaftabstützbereichs 38 umgeben
kann, wie am einfachsten aus 2 ersichtlich,
besteht ein signifikanteres Merkmal darin, dass die Spule 61 auch
das innere Ende 39b des Ventilschafts 39 umgibt
und benachbart zu dem scheibenartigen Bauteil 63 angeordnet ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform
ist der Ventilarm 41 nicht vollständig eben, was typisch ist, sondern
er bildet stattdessen einen zentralen erhobenen Bereich 41c aus,
und zwar hauptsächlich,
um das scheibenartige Bauteil 63 aufzunehmen, wobei die
Gründe
hierfür
im folgenden deutlich werden. Wichtig ist, dass der Ventilarm 41 nicht
mit dem Ventilschaft 39 drehfest verbunden ist, sondern
stattdessen relativ zu dem Ventilschaft 39 und dem Bauteil 63 drehbar
ist. Wie am besten aus 4 ersichtlich weist
in der vorliegenden Ausführungsform
der Erfindung und nur beispielshalber der Fluideinlassanschluss
tatsächlich
zwei Einlassanschlüsse 43a und 43b auf,
während
der allgemein mit 41 gekennzeichnete Ventilarm mit zwei
Anschlussabdeckbereichen 41a und 41b versehen
ist.
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Nun auch auf 4 Bezug nehmend beinhaltet die interne
Bimetallspule 61 ein inneres Ende 65 und ein äußeres Ende 67.
Wie am einfachsten anhand der 3 und 6 ersichtlich beinhaltet
das schreibenförmige
Bauteil 63 an seiner äußeren Peripherie
einen sich nach außen
(in 3 nach unten) erstreckenden
Ansatz 69, der unter normalen Betriebsbedingungen dazu
dient, das äußere Ende 67 der
internen Spule 61 zu halten. Die interne Spule 61 wird
auf die folgende Weise vorbelastet: Das äußere Ende 67 wird
gegen den Ansatz 69 gehalten, wenn das innere Ende 65 im
Uhrzeigersinn (gemäß der Ansichten
aus den 4, 5, und 6) auf eine vorbestimmte Vorbelastung
aufgewickelt wird. Anschließend
wird das innere Ende 65 relativ zu dem Bauteil 63 durch
jede geeignete Anordnung wie z. B. eine Schweißung fixiert, welche die Spule 61 an
einem "Abwickeln" hindert. Das äußere Ende 67 wird
durch den Ansatz 69 an einem Abwickeln gehindert, während sich
das innere Ende 65 mit dem scheibenartigen Bauteil 63 bewegt. Ähnlich dazu
wird das äußere Ende 67 der
Bimetallspule 61 relativ zu dem Ventilarm 41 durch
jede geeignete Anordnung wie z. B. eine Schweißung feststehend gehalten.
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Das Vorbelastungsdrehmoment ist durch das
feste innere Ende 65 und den Ansatz 69 vollständig in
dem scheibenartigen Bauteil 63 enthalten. Liegt die Innentemperatur
der Fluidkupplungsvorrichtung unter einem vorgeschriebenen maximalen
Wert, liegen infolge der Funktionsweise der internen Bimetallspule 61 keine
Kräfte
vor, die auf den Ventilschaft 39, auf das externe Bimetall 45 oder
auf den Ventilarm 41 einwirken.
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Nun hauptsächlich auf die 4 bis 6 Bezug nehmend
wird die Arbeitsweise des Hochtemperatur-Außereingriffsmechanismus
der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Während normaler Betriebsbedingungen,
wenn die Umgebungstemperatur um die externe Bimetallspule 45 herum
relativ niedrig ausfällt
(z. B. weniger als etwa 180° Fahrenheit),
befindet sich der Ventilarm 41 in der in 4 dargestellten Stellung, wobei die Anschlussabdeckbereiche 41a und 41b die
Füllanschlüsse 43a bzw. 43b bedecken.
In diesem Zustand befindet sich der größte Anteil des viskosen Fluids
in der Speicherkammer 35 und ein nur relativ geringer Anteil
des Fluids liegt in der Arbeitskammer 33 vor, sodass die
Fluidkupplung in dem außer
Eingriff stehenden Zustand arbeitet, was dem Fachmann im allgemeinen
wohlbekannt ist.
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Bei einer Erhöhung der Umgebungslufttemperatur
um die externe Bimetallspule 45 beginnt sich das innere
Ende der Spule 45 im Uhrzeigersinn zu drehen (von dem linken
Ende, in 1 aus gesehen oder
bei einer Ansicht nach oben in den 2 und 3). Bei zunehmender äußerer Umgebungstemperatur rotiert
die Drehung des inneren Endes der externen Bimetallspule 45 den
Ventilschaft 39, das schreibenförmige Bauteil 63,
die interne Bimetallspule 61 und den Ventilarm 41 als
eine Einheit. Eine derartige unitäre Bewegung findet statt, da
ein innerer zylindrischer Bereich (siehe 3) des schreibenförmigen Bauteils 63 zwischen
dem Kerbenbereich 39s und dem Ende 39b des Ventilschafts
eingefangen ist und sich daher mit dem Ventilschaft drehen muss.
Der Ventilarm 41 dreht sich mit dem Bauteil 63 und
dem Ventilschaft 39, da das äußere Ende 67 der internen Spule 61 infolge
des Vorbelastungsdrehmoments in der Bimetallspule 61 und
weil das äußere Ende 67 relativ
zu dem Ventilarm 41 feststeht immer noch gegen den Ansatz 69 gehalten
wird. Infolgedessen wird der Ventilarm 41 zu der in 5 dargestellten Position hin
bewegt, in der jeder der Anschlussabdeckbereiche 41a und 41b von
der in 4 dargestellten
Position drehverlagert ist und nun die Füllanschlüsse 43a bzw. 43b nicht
mehr abdeckt.
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Sind die Füllanschlüsse 43a und 43b unbedeckt,
wie in 5 dargestellt,
fließt
Fluid in einer bekannten Weise von dem Speicher 35 derart
in die Arbeitskammer 33, dass die Scherung des viskosen Fluids
in der Steg- und Nutenfläche 53, 55 auftritt,
um Drehmoment von dem Eingang zu dem Ausgang zu übertragen. Dies bildet den
in Eingriff stehenden Betriebsmodus der Fluidkupplungsvorrichtung.
Nimmt die Eingangsdrehzahl weiter zu, wird eine Folge in einem Zuwachs
der "Schlupfdrehzahl", d. h. in der Differenz
zwischen der Ausgangsdrehzahl und der Eingangsdrehzahl bestehen.
Wie in dem Abschnitt "Hintergrund
der Erfindung" erläutert, bedeutet
ein Zuwachs in der Schlupfdrehzahl eine größere Scherung des viskosen
Fluids und führt
typischerweise zu einer höheren
Wärmeerzeugung
in dem Fluid.
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Nun hauptsächlich auf die 6 und 7 Bezug
nehmend erhöht
sich bei der Annäherung
der Fluidtemperatur in dem Speicher 35 an eine als "kritisch" erachtete Temperatur
(T3) die Temperatur der internen thermostatischen Bimetallspule 61 ebenfalls.
Gemäß eines
wichtigen Aspektes der Erfindung ist die interne Bimetallspule 61 derart
ausgelegt, dass wenn die Innenfluidtemperatur relativ gering ausfällt ("T1"), die Spule 61 derart
arbeitet, dass sie eine Kraft "F1" gegen den Ansatz 69 ausübt, und
zwar mit dem äußeren Ende 67,
wie zuvor beschrieben. Eine Verlagerung des äußeren Endes 67 relativ
zu dem Ansatz 69 ist bei "d1" Null.
Wenn die Fluidtemperatur anschließend weiter zunimmt, wird die
Spule nachfolgend erwärmt
und die Kraft, welche die Spule 61 gegen den Ansatz 69 mit
dem äußeren Ende 67 ausübt, verringert
sich in dem Graph aus 7 zu "F2". Mit anderen Worten
beginnt sich die Spule 61 abzuwickeln. Wenn die interne
Spule 61 mit der steigenden Fluidtemperatur erwärmt wird,
wird schließlich
eine vorbestimmte Temperatur ('T2") erreicht, in der
das gesamte Vorbelastungsdrehmoment oder die "Aufwicklung" freigegeben wird ("F2" =
0). Die Verlagerung des Spulenendes 67 ist bei "d2" immer noch Null.
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Eine weitere Erwärmung der internen Bimetallspule 61 führt zu einem
Abwickeln der Spule und das äußere Ende 67 wird
sich von dem Ansatz 69 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn
drehverlagern, was zu einer Bewegung des äußeren Endes 67 relativ
zu dem scheibenartigen Bauteil 63 führt. Ist der Ventilarm 41 an
dem äußeren Ende 67 befestigt, bewirkt
dieser Innentemperaturzustand eine Bewegung des Ventilarms 41 relativ
zu dem Bauteil 63 und dem Ventilschaft 39, und
in der vorliegenden Ausführungsform
und lediglich beispielhalber vollzieht sich die Relativbewegung
in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen, die sich aus der
Erwärmung
der externen Bimetallspule 45 ergibt. Daher bewegt in der
vorliegenden Ausführungsform
eine steigende Innenfluidtemperatur das äußere Ende 67 der internen Bimetallspule 61 von
der in 5 dargestellten
Position in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn zu der in 6 gezeigten Position. Es
sei darauf hingewiesen, dass das äußere Ende 67 sich
während
dieses "Abwicklungs"-Vorgangs weg von
dem Ansatz 69 auf dem scheibenartigen Bauteil 63 bewegt,
und wenn dies auftritt, wird der Ventilarm 41 gegen den Uhrzeigersinn
von der in 5 dargestellten
Position zurück
zu einer Position gedreht, in der die Anschlussabdeckbereiche 41a und 41b die
Füllanschlüsse 43a bzw. 43b wiederum
abdecken.
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Infolgedessen wird das übermäßig erhitzte Fluid
in der Arbeitskammer 33 heraus gepumpt und auf die übliche Weise
zu dem Speicher 35 zurückgeführt, und
wenn die Füllanschlüsse 43a und 43b blockiert
sind, fließt
kein Fluid von der Speicher- zurück in
die Arbeitskammer. Stattdessen verbleibt das Fluid in dem Speicher,
wodurch dem Fluid die Möglichkeit zu
einem ausreichenden Abkühlen
gegeben wird, damit die Fluidkupplung erneut in dem in Eingriff
stehenden Modus arbeiten kann, ohne das Fluid zu beschädigen. Es
wird davon ausgegangen, dass der Fachmann über die Fähigkeit verfügt, die
verschiede nen Betriebsparameter, Temperaturen, den Spulenentwurf
und das Fluid derart auszuwählen,
dass die Fluidkupplung auf die oben beschriebene Weise arbeitet
und eine ausreichende Kühlung
erbringt, jedoch gleichzeitig in dem außer Eingriff stehenden Modus
arbeitet, wenn sie das Fluid bewahren soll.
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Gemäß eines anderen wichtigen Aspekts
der vorliegenden Erfindung nimmt bei steigender Innentemperatur
die externe Umgebungstemperatur ebenfalls zu und die externe Bimetallspule 45 bewegt
das scheibenartige Bauteil 63 noch weiter in die Richtung im
Uhrzeigersinn als bei der Bewegung von der außer Eingriff stehenden Position
aus 4 zu der in Eingriff
stehenden Position aus 5.
Anhand der 5 und 6 ist ersichtlich, dass wenn
der Ventilschaft 39 und das scheibenartige Bauteil 63 weiter
in die Richtung im Uhrzeigersinn als in 5 gezeigt gedreht werden, der Ventilarm 41 ebenfalls
weiter in die Richtung im Uhrzeigersinn gedreht wird. Steigen die
Innentemperaturen anschließend
weiter an und wird die Vorbelastung in der internen Bimetallspule 61 freigegeben,
dreht sich der Ventilarm 41 wiederum in der Richtung gegen
den Uhrzeigersinn, wie zuvor beschrieben, aber da seine Bewegung
bei einer Position begann, die weiter im Uhrzeigersinn als diejenige
in 5 stattfand, dreht
sich der Ventilarm 41 nicht den gesamten Weg gegen den
Uhrzeigersinn bis zu der in 6 dargestellten
Position. Stattdessen kann sich der Ventilarm, wenn die Umgebungstemperatur
um das externe Bimetall 45 hoch genug ist, gegen den Uhrzeigersinn
zu einer Position drehen, in der die Anschlussabdeckbereiche 41a und 41b die
Füllanschlüsse 43a bzw. 43b nur
teilweise abdecken.
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Das Ergebnis besteht darin, dass
eine bestimmte Menge an Fluid immer noch von dem Speicher 35 zu
der Arbeitskammer 33 fließen kann, sodass die Fluidkupplung
nicht vollständig
in dem außer
Eingriff stehenden Modus arbeitet, sondern stattdessen teilweise
in Eingriff gebracht wird, um für
eine gewisse Lüfterdrehzahl
und eine sich daraus ergebende Bewegung von Luft durch den Fahrzeugkühler in
Ansprechen auf die hohen Umgebungstemperaturen zu sorgen. Mit anderen
Worten besteht ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung darin,
dass der Betrieb der internen Bimetallspule 61 mindestens etwas
abhängig
von dem momentanen Zustand der externen Bimetallspule 45 gemacht
werden kann.
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Die Erfindung ist in der obigen Beschreibung ausführlich erläutert worden
und es wird davon ausgegangen, dass sich für den Fachmann anhand dieser
Beschreibung verschiedene Abänderungen
und Modifikationen der Erfindung ergeben. Beabsichtigt ist, dass
sämtliche
derartigen Abänderungen
und Modifikationen in der Erfindung eingeschlossen sind, insofern
sie in den Rahmen der beiliegenden Ansprüche fallen