DE3850851T2

DE3850851T2 - Steuergerät für Flüssigkeitsantrieb eines Lüfters mit integriertem Geschwindigkeitsmessfühler.

Info

Publication number: DE3850851T2
Application number: DE19883850851
Authority: DE
Inventors: Robert Joseph Mohan; Walter Kenneth O'neil
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 1987-11-10
Filing date: 1988-11-08
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2008-11-09
Also published as: EP0316137A3; DE3850851D1; EP0316137A2; EP0550413A2; EP0316137B1; EP0550413A3; JPH023710A

Description

Einleitung

Die vorliegende Erfindung betrifft Viskositätsfluidkupplungen, und genauer betrifft sie solche Kupplungen, die kontinuierlich als eine Funktion bestimmter Parameteränderungen in deren Wirtssystemen variabel sind. Noch genauer betrifft die vorliegende Erfindung Viskositätsfluidkupplungen, die als Fahrzeuglüfterantriebe eingesetzt werden, welche als eine Funktion der Kühlmitteltemperatur gesteuert werden.

Querverweis

Der Gegenstand dieser Erfindung ist mit jenem von EP-A-0 045 037 bzw. EP-A-0 081 311 verwandt.

Hintergrund der Erfindung

Viskositätsfluidkupplungen haben breite Akzeptanz in der Automobilindustrie gefunden, um den Betrag des auf ein Kühlerlüftungsgebläse übermittelten Drehmoments zu steuern. Die gebräuchlichste Form solcher Viskositätsfluidkupplungen ist jene, die auf die Lufttemperatur anspricht, wie veranschaulicht in US-A-3 055 473. Bei bestimmten Anwendungen ist es jedoch zweckmäßig geworden, die Temperatur des in den Kühler eintretenden flüssigen Kühlmittels direkt zu erfassen, anstatt die Temperatur der durch den Kühler strömenden Luft zu erfassen. Bis zum heutigen Tag wurden viele Anordnungen vorgeschlagen, um dieses Ergebnis zu erzielen. Typischerweise wurde bei diesen Anordnungen von Naßlauf- oder Trockenlauf-Scheibenkupplungen Gebrauch gemacht, die pneumatisch betätigt werden, oder von elektrisch betätigten elektromagnetischen Kupplungen. Ein wesentlicher Nachteil von vielen bekannten, magnetisch betätigten Kupplungen liegt in der Tatsache, daß relativ hohe Drehmomentpegel auftreten. Diese hohen Drehmomentpegel erfordern relativ massive Eingriffsmechanismen, die über die Wirkung von starken Magnetfeldern, die von großen und kostspieligen Induktoren aufgebaut werden, in Eingriff gebracht werden. Solche Induktoren entnehmen erhebliche Energiemengen aus dem damit verbundenen elektrischen System des Fahrzeugs, und sie senken somit den Gesamtbetriebswirkungsgrad. Außerdem werden bei solchen Vorrichtungen typischerweise relativ große Federn eingesetzt, die einen Teil des Eingriffsmechanismus in Richtung auf entweder die Eingriffsstellung oder die Nicht-Eingriffsstellung vorspannen. Demgemäß muß das Magnetfeld außerdem die Kraft der Vorspannfeder sowie die Masse des Eingriffsmechanismus überwinden.
In neuerer Zeit wurden verbesserte bekannte elektromagnetisch betätigte Viskositätsfluidkupplungen vorgeschlagen, bei welchen Induktoren zum Aufbau von Magnetfeldern eingesetzt werden, welche Ventile betätigen, die den Strom von viskosem Fluid innerhalb der Kupplung steuern. Diese Anordnung stellt insofern eine Verbesserung dar, als das durch den Induktor aufgebaute Magnetfeld nur ausreichend groß sein muß, um einen relativ kleinen Ventilarm und eine Vorspannfeder zu bewegen. Obschon solche Vorrichtungen eine Verbesserung darstellen, haben diese insofern inhärente Nachteile, als deren Ventilarm-Vorspannfedern ausreichend groß sein müssen, um die kinetische Energie des daran vorbeiströmenden viskosen Fluids zu überwinden.
Eine weitere, elektromagnetisch betätigte Viskositätsfluidkupplung mit einem ersten und einem zweiten Bauteil, die für eine relative Drehbewegung um eine gemeinsame Achse montiert sind und miteinander zusammenwirkende Scherflächen bilden, sowie einer Anordnung zur Erzeugung eines Stromes eines viskosen Fluids zwischen den Scherflächen, ist von GB-A-2 022 221 bekannt. Die Ventilanordnung dieser bekannten Kupplung ist mit einem der Kupplungsbauteile drehfest verbunden, wobei das entsprechende Kupplungsbauteil mit einem Rückhaltebacken versehen ist, der sich axial von diesem erstreckt, um an einen Endbereich der Ventilanordnung anzustoßen, wodurch eine Drehung des letzteren mit dem entsprechenden Kupplungsbauteil bewirkt wird. Die Ventilanordnung kann durch ein Betätigungsglied mit einem Induktor axial bewegt werden, um Füllöffnungen zu verschließen und zu öffnen, wodurch der Fluidstrom zwischen den Scherflächen gesteuert wird. Eine genaue Steuerung der Drehzahl einer Last, z. B. eines Lüfters, die über die Viskositätsfluidkupplung mit solch einer Ventilanordnung angetrieben wird, ist schwer vorzunehmen, und eine Modulation der Drehzahl ist im Gegensatz zu einem einfachen EIN/Aus-Betrieb noch schwieriger.
In neuester Zeit wurden verbesserte bekannte, elektromagnetisch betätigte Viskositätsfluidkupplungen vorgeschlagen, bei welchen für Ventilelemente gesorgt ist, die mit einem der Viskositätskupplungsbauteile drehfest verbunden sind, wobei diese Bauteile so betrieben werden, daß sie mit dem anderen Bauteil in Reibeingriff treten, um diesem kinetische Energie zu entziehen, um das Ventilelement zu bewegen und somit das zwischen den Kupplungsbauteilen übertragene Drehmoment zu variieren. Diese Anordnung wird zweckmäßigerweise in einer einfachen "AN/Aus"-Kupplung vorgesehen. Da der Betrag der zu entziehenden kinetischen Energie von der Differentialgeschwindigkeit der Kupplungsplatten abhängt, ist es jedoch offensichtlich, daß während allen Betriebsarten des Lüfters kein Geschwindigkeitsdifferential auftritt, und daß somit eine unannehmbare Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, zu dem ein ankommendes Steuersignal erhalten wird, und dem Ansprechen der Kupplung auftreten kann. Dieses Problem ist besonders akut bei kontinuierlich variablen Lüfterantrieben, bei welchen zu allen Zeiten während des Betriebs eine adäquate Energiequelle für die Bewegung des Ventilbauteils verfügbar sein muß.
Obschon Lüfterantriebe mit einstellbarer Drehzahl bekannt sind, neigen sie zu zyklischen Schwankungen und dazu, störenden Lärm sowie zu ein Nachlaufen oder Springen bezüglich der Drehzahl um einen gewünschten Betriebswert zu verursachen. Um eine adäquate Kühlung zu gewährleisten, werden sie im allgemeinen bei einer Drehzahl betrieben, die über dem Optimum liegt, wodurch übermäßig Energie verbraucht und der Gesamtwirkungsgrad gesenkt wird.
Ein weiterer Nachteil von bekannten, kontinuierlich variablen Lüfterantrieben liegt in der kontinuierlichen Erfassung der Antriebsbetriebsbedingungen und der Implementierung dieser erfaßten Bedingungen innerhalb der Arbeitsweise des Gesamtsystems. Verfahren für die Erfassung der Temperatur der Umgebungsluft oder des Kühlmittels des Wirtsmotors werden in der Fachliteratur behandelt. Die Überwachung der Abtriebs- oder Lüfterdrehzahl innerhalb der relativ feindseligen Umgebung eines Automobilmotors erzeugt jedoch außerordentliche Probleme, die noch nicht zufriedenstellend gelöst wurden. Insbesondere erfolgt der gebräuchlichste Ansatz für die Erfassung der Lüfterdrehzahl durch das Anbringen eines Kennzeichens oder eines anderen geeigneten Bauteils auf ein Lüfterblatt oder extern auf das Abtriebsbauteil der Lüfterkupplung und die Montage eines Induktionsbauteils in der Rotationsebene des Kennzeichens. Obschon solch eine Anordnung so ausgeführt werden kann, daß sie in der beabsichtigten Weise arbeitet, wurde in der Praxis festgestellt, daß außerordentlich robuste und kostspielige Sensoren eingesetzt werden müssen. Dennoch sind solche Sensoren anfällig für Leistungsverschlechterungen durch Vibration, Wärmeumwälzung, Kontamination und Fehlausrichtung mit Bezug auf die Rotation des Kennzeichenbauteils.
Aus dem Lesen der Beschreibung wird offenbar werden, daß die vorliegende Erfindung vorteilhaft mit Fluidkupplungen eingesetzt werden kann, welche für viele unterschiedliche Anwendungen gedacht sind. Die Erfindung ist jedoch insbesondere geeignet, wenn sie auf eine Viskositätsfluidkupplung angewendet wird, die als ein Antrieb für das Kühlerlüftergebläse eines Fahrzeugmotors dient, und sie wird in Verbindung damit beschrieben.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Eine spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Viskositätsfluidkupplung zu schaffen, die eine genaue Steuerung und Modulation der Kupplungsabtriebsdrehzahl gestattet.
Die vorliegende Erfindung besteht in einer Viskositätsfluidkupplung mit einem ersten und einem zweiten Bauteil, die für eine relative Drehbewegung um eine gemeinsame Achse montiert sind und miteinander zusammenwirkende Scherflächen bilden; einer Anordnung zur Erzeugung eines Stromes eines viskosen Fluids zwischen diesen Flächen; einer Ventilanordnung, die mit einem der Bauteile drehfest verbunden ist und ein Ventilelement aufweist, das mit mindestens einer Steueröffnung in einem der Bauteile zusammenwirkt, und einer Betätigungsanordnung zum selektiven Verstellen der Ventilanordnung zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ventilanordnung eine Anordnung aufweist, die mit einer im wesentlichen fixierten Andruckfläche in Reibeingriff bringbar ist, um eine Modulation des Stromes durch Winkelverstellung des Ventilelements mit Bezug auf eines der Bauteile zu bewirken, und
die Ventilanordnung in der zweiten Stellung mit der fixierten Andruckfläche in Reibeingriff steht.
Eine selektive Verstellung der Ventilanordnung mittels der Betätigungsanordnung erlaubt die Modulation des Fluidstromes zwischen den zusammenwirkenden Scherflächen in Abhängigkeit von einem Betätigungssignal. Es kann eine Drehzahlmeßanordnung vorgesehen werden, um die absolute Drehgeschwindigkeit eines der Bauteile zu messen und ein Drehzahlsignal als Funktion davon zu erzeugen. Die Drehzahlmeßanordnung weist vorzugsweise Kennzeichen- und Sensor-Elemente auf, die in relativer Rotationsausrichtung zueinander angeordnet sind, wobei eines der Elemente von der Betätigungsanordnung getragen wird und das andere der Elemente von einem der Rotationsbauteile getragen wird. Schließlich ist eine Steueranordnung zum Erzeugen des Betätigungssignals als eine Funktion des Drehzahlsignals vorgesehen. Diese Anordnung erlaubt eine kontinuierlich variable Steuerung der Kupplung in allen Betriebsarten einschließlich einer Drehzahlrückmeldung von einem innerhalb der Betätigungsanordnung integrierten Bauteil.
Ein Reibeingriff der Ventilanordnung mit einer im wesentlichen fixierten Andruckfläche zur Modulation des Fluidstromes zwischen zusammenwirkenden Scherflächen erlaubt eine kontinuierlich variable Steuerung der Kupplung in allen Betriebsarten bei Aufbringen eines relativ kleinen Betrages von extern aufgebrachter Energie durch Entnahme der kinetischen Energie eines der Rotationsbauteile.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung findet insbesondere Anwendung bei einer Motorfahrzeug-Viskositätsfluidkupplung mit einem drehfest auf einer Achse montierten ersten Bauteil und einem zweiten Kupplungsbauteil, das von dieser Achse getragen wird und um diese rotiert und Scherflächen aufweist, die mit komplementären Scherflächen des ersten Bauteils zusammenwirken, um dazwischen eine Betriebskammer zu bilden. Eine Fluidspeicherkammer ist nahe der Betriebskammer angeordnet, und eine Pumpe sorgt für einen Umwälzstrom von viskosem Fluid zwischen den Kammern. Gemaß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Ventilbaugruppe koaxial mit dem zweiten Bauteil für eine Drehung mit diesem montiert und axial verstellbar, um in Reibeingriff mit einer Andruckfläche zu treten, die von einem festgehaltenen Gehäuse bestimmt wird, welches von dem zweiten Bauteil getragen wird, um eine Modulation des Fluidstromes durch einen die Kammern verbindenden Anschluß zu sorgen, indem eine Winkelverstellung des Ventilelements von einer ersten Verstellendstellung, in welcher das Bauteil den Durchlaß überlagert, in eine zweite Verstellendstellung, in welcher der Durchlaß im wesentlichen unverschlossen ist, bewirkt wird. Eine Rückmeldung der Lüfterdrehzahl erfolgt über eine von dem zweiten Bauteil getragene Kennzeichenanordnung, die in Rotationsausrichtung mit einem Drehzahlsensor steht, der von dem feststehenden Gehäuse der Betätigungsanordnung getragen wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß eine Erfassung der Lüfterdrehzahl in einer geschützten Umgebung ermöglicht wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Betätigungsanordnung, wie z. B. ein Elektromagnet, zum Verstellen der Ventilanordnung zwischen einer ersten Nichteingriffsstellung und einer zweiten Stellung vorgesehen, in welcher ein Reibeingriff bewirkt wird. Diese Anordnung schafft den Vorteil eines externen, kontaktfreien Betätigungsmechanismus, durch den der Gebrauch von Schleifringen oder einer anderen Anschlußanordnung, die anfällig für eine Kontamination oder vorzeitige Verschlechterung ist, vermieden wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung arbeitet die Steueranordnung so, daß sie die Kupplung bei einem Einstellpunkt betreibt, der als eine Funktion der erfaßten Kühlmitteltemperatur- und Drehzahlrückmeldungsinformation nachgestellt wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß Energie eingespart und störende Geräusche minimiert werden, die mit einer übermäßigen Lüfterdrehzahl zusammenhängen, indem kontinuierlich bei einer optimalen Drehzahl gearbeitet wird, die für eine adäquate Kühlung des Wirtsmotors erforderlich ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Vorspannanordnung, wie z. B. eine Feder, vorgesehen, um das Ventilelement axial in dessen erste Stellung zu drängen. Diese Anordnung schafft den Vorteil, daß eine relativ kleine Feder und ein vergleichbarer Induktionsstrom für den Elektromagneten benutzt werden können.
Gemaß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Betätigungsanordnung einen festgehaltenen Elektromagneten auf, der betrieben werden kann, um einen Magnetkreis aufzubauen, der durch eisenhaltiges Material innerhalb des Gehäuses und der Ventilanordnung verläuft. Ferner weist das Sensorelement einen variablen Reluktanzsensor zum Erfassen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Kennzeichenelements innerhalb des Meßbereichs in dem Flußpfad des magnetischen Kreises auf. Die Kupplungs-Induktionsspule kann betrieben werden, um ein Magnetfeld auszubilden, das eine charakteristische Flußintensität hat, die generell additiv zu der des variablen Reluktanzsensors innerhalb des Meßbereiches ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Gebrauch eines Reluktanz-Drehzahlsensors mit relativ geringem Ausgangssignal ermöglicht und das Risiko einer magnetischen Sättigung des Sensors vermieden wird.
Gemaß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine weitere Feder- oder Vorspannanordnung vorgesehen, um das Ventilelement in Winkel- oder Drehverstellung in die erste Verstellendstellung zu drängen, wo dieses den die Kammern verbindenden Fluiddrainageanschluß überlagert. Diese Anordnung hat in Verbindung mit der Vorspannanordnung zum Drängen des Ventilelements axial in dessen erste Stellung einen gemeinsamen Vorteil insofern, als eine relativ große Feder bereitgestellt wird, um der Rotationsverstellung des Ventilelements unter dem Einfluß des Reibeingriffes mit der fixierten Andruckfläche entgegenzuwirken, sowie eine relativ kleine Feder, die das Ventilelement axial in dessen erste Stellung gegen den Einfluß der Elektromagnet-Betätigungsanordnung drängt, wodurch ein relativ geringer Steuerstrom eine relativ große Viskositätskupplung präzise und vorhersagbar steuern kann.
Gemaß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein leitender Pfad geschaffen, welcher die Steueranordnung und die Betätigungsanordnung miteinander verbindet. Ferner kann die Drehzahlmeßanordnung betrieben werden, um das Drehzahlsignal dem Betätigungssignal zwecks Übermittlung zu der Steueranordnung über den leitenden Pfad zu überlagern. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß gleichzeitig eine variable Betätigung der Viskositätsfluidkupplung und eine Rückmeldung des Drehzahlsignals über einen einzigen leitenden Pfad ermöglicht wird.
Gemaß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung, kann die Drehzahlmeßanordnung betrieben werden, um einen Differenzstrom über den Induktor zu erfassen und ein Drehzahlsignal als eine Funktion davon zu erzeugen. Diese Anordnung hat den Vorteil einer einfachen Erfassung der Information des Drehzahlrückmeldungssignales von dem Stromsteuerpfad der Induktionsspule.
Verschiedene andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden aus dem Lesen der folgenden Beschreibung offenbar.
Die detaillierte Beschreibung der offenbarten Ausführungsformen nimmt Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein weggebrochener Seitenaufsicht der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in deren beabsichtigter Umgebung;
Fig. 2 ist eine Frontalaufsicht der Kupplung von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, wobei ein Teil des Frontgehäuses weggebrochen ist, um die innenliegenden Details der Fluidspeicherkammer freizulegen;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang Linien 3-3 von Fig. 2 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 4 ist eine Frontalaufsicht der Bremsanordnung der Kupplung von Fig. 3 in vergrößertem Maßstab, wobei ein Teil von deren Abdeckplatte und Gehäuse weggebrochen ist, um innenliegende Details freizulegen;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht der elektromagnetischen Kupplungsanordnung entlang Linien 5-5 von Fig. 4;
Fig. 5a ist eine fragmentarische Schnittansicht eines Teils der elektromagnetischen Kupplungsanordnung von Fig. 5;
Fig. 6 ist eine fragmentarische Schnittansicht entlang Linien 6-6 von Fig. 2 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung des elektromagnetischen Eingangsstromes gegenüber der Lüfterdrehzahl, wie sie für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnend sind;
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm der Steuerschaltung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8a ist ein Teilblockdiagramm einer alternativen Ausführungsform der Steuerschaltung von Fig. 8, wobei hier nur jene Teile angedeutet sind, die sich von der bevorzugten Ausführungsform unterscheiden;
Fig. 9a und 9b stellen gemeinsam ein detailliertes schematisches Diagramm der Steuerschaltung von Fig. 8 dar; und
Fig. 10 ist eine bildliche Darstellung, die zu verstehen gibt, wie die Zeichnungsblätter, welche die Fig. 9a und 9b enthalten, anzuordnen sind, um eine Durchsicht der vorliegenden Beschreibung zu unterstützen.

Detaillierte Beschreibung der speziellen Ausführungsformen

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist die bevorzugte Ausführungsform einer Viskositätsfluidkupplung 10 in ihrer beabsichtigten Umgebung zusammen mit einem Verbrennungsmotor 12 eines Lastwagens oder Automobils und einem Kühler 14 veranschaulicht. Der Motor 12 und der Kühler 14 sind in üblicher Weise über Schläuche 16 miteinander verbunden, um für den Strom von fluidem Kühlmittel von dem Motor 12 durch den Kühler 14 und zurück zu dem Motor 12 zu sorgen. Die Kupplung 10 weist eine Antriebs- oder Eingangswelle 18 einschließlich eines integralen Wellenflansches 20 auf, der an einer Motorkühlmittelpumpe 22 montiert ist, um sich mit dieser zu drehen. Die Eingangswelle 18 und die Pumpe 22 werden über Riemenscheiben 24 und 26 von einem Keilriemen 28 angetrieben, wie in der Technik bekannt ist. Eine Festhalteanordnung 30 wird für eine relative Drehung auf der vorderen (der linken in Fig. 1) Stirnfläche der Kupplung 10 getragen, und sie ist an dem Kühler 14 über eine steife Leitung 32 fixiert, wie untenstehend in größerem Detail beschrieben wird. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung bezeichnet Fixieren das unbewegbar halten mit Bezug auf die Wirtsvorrichtung, welche die Umgebung bestimmt, welche die Kupplung 10 umgibt. Bei einem Automobil ist der Fixierpunkt die Karosserie des Autos. Im breitesten Sinne kann sich ein im wesentlichen fixiertes Bauteil mit Bezug auf andere bezeichnete Bauteile bewegen, jedoch mit einer wesentlich geringeren relativen Geschwindigkeit. Eine Mehrzahl von Lüfterflügeln 34 ist an der Kupplung 10 befestigt, um sich mit dieser zu drehen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 6 ist der innere Aufbau der Kupplung 10 im Detail dargestellt. Der Flansch 20 bestimmt eine Anzahl von im Umfang in Abstand voneinander angeordneten Öffnungen 35, welche (nicht gezeigte) Bolzen aufnehmen, um die Kupplung 10 an der Pumpe 22 zu montieren. Die Antriebswelle 18 ist mit einem verminderten Zwischenbereich 36 versehen, der als eine Abstützanordnung für den Innenring einer Kugellageranordnung 38 dient. Eine auf der Welle 18 ausgebildete Schulter 40 hält das Lager 38 in einer Axialrichtung zurück.
Ein Kupplungsteil 42 ist mit einem Nabenbereich 44 und einem Plattenbereich 46 versehen, an dessen Rückseite eine Mehrzahl von konzentrischen ringförmigen Kupplungsstegen 48 ausgebildet ist. Der Nabenbereich 44 ist mit einer geraden Wandöffnung 50 versehen, die einen Festsitz mit dem Wellenbereich 18 hat, so daß das Kupplungsbauteil 42 sich mit der Welle 18 dreht und auf dieser axial zurückgehalten wird. Im dem Wellenbereich 36 und der Nabe 44 sind jeweils axial verlaufende Schlitze 52 bzw. 54 ausgebildet, welche einen Keil 56 aufnehmen, der eine relative Drehung zwischen der Welle 18 und dem Kupplungsbauteil 42 verhindert. Das Nabenteil 44 wird auf den Wellenbereich 36 aufgepreßt, bis es an den Innenring des Lagers 38 anstößt, um eine axiale Bewegung des Lagers 38 in der anderen Richtung zu verhindern. In dem Kupplungsbauteil 42 sind an der Übergangsstelle zwischen dem Nabenteil 44 und dem Plattenteil 46 verschiedene Entlüftungsöffnungen 58 ausgebildet.
Eine Abdeckbaugruppe 60, die ein Abdeckteil 62 und ein Körperteil 64 aufweist, ist für eine Drehung auf der Welle 18 montiert. Der Körper 64 beinhaltet eine Nabe 66, die von der Seitenfläche des Außenrings der Lageranordnung 38 getragen wird, und mit welcher sie einen Festsitz bildet. Ein Schulterbereich 68 der Nabe 66 wirkt gegen eine Endfläche des Außenrings der Lageranordnung 38, und er begrenzt die Bewegung des Körpers 64 in einer Axialrichtung. Ein zweiter Schulterbereich 70, der ebenfalls in der Nabe 66 aus verformten Material ausgebildet ist, begrenzt die Bewegung des Körpers 64 in der anderen Axialrichtung. Der Körper 64 und die Abdeckung 62 können daher frei um die Welle 18 auf der Lageranordnung 38 rotieren. Die Lüfterflügel 34 sind an dem Schaftbereich davon mittels Bolzen 72 an einem radial dazwischen liegenden Bereich des Körpers 64 gesichert. Die Abdeckung 62 ist an dem Körper 64 mittels eines Schulterbereiches 74 befestigt, der den radial am weitesten außenliegenden Rand des Körpers 64 in Umfangsrichtung umgreift. Eine Elastomerdichtung 76 sitzt in einem ringförmigen Kanal 78 in dem radial am weitesten außenliegenden Bereich des Körpers 64, welcher an die Abdeckung 62 anstößt.
Der verminderte Zwischenbereich 36 der Welle 18 erstreckt sich nach links (wie gesehen in Fig. 3) über die Nabe 44 des Kupplungsbauteils 42 hinaus, und er nimmt eine Walzenlageranordnung 80 auf. Die Lageranordnung 80 beinhaltet einen Außenring 82, der im wesentlichen becherförmig ausgebildet ist und einen Seitenwandbereich 84 beinhaltet, in dem ein sich radial nach innen öffnender Absatz ausgebildet ist, um die Walzen der Lageranordnung aufzunehmen, sowie einen Bodenbereich 86, um das Ende der Welle 18 zu umschließen und abzudichten.
In der Abdeckung 62 sind ein Nabenbereich 88 und eine abgestufte Durchgangsbohrung 90 ausgebildet. Der Außenring 82 ist mittels Preßpassung in der Bohrung 90 angebracht, und er wird durch eine in der Bohrung 90 ausgebildete Stufe 92, bzw. durch die Nabe 44 des Kupplungsbauteils 42 an einer axialen Verstellung in der einen, bzw. der anderen Richtung gehindert.
In der Stirnfläche der Abdeckung 62 ist auf der Seite, die sich benachbart den Stegen 48 befindet, ein ringförmiger Absatz 94 ausgebildet. Zwei diametral gegenüberliegende, axial gerichtete Löcher 96 sind leicht radial nach außen von einem zweiten Satz ringförmiger Stege 98 versetzt, die von der Abdeckung 62 gebildet werden. Die ringförmigen Stege 48 und 98 und der angrenzende angehobene Bereich des Körpers 64 und der Abdeckung 62 stellen Scherflächen dar, und sie bilden dazwischen eine Arbeitskammer 100, die wie beschrieben in US-A-4 056 178 arbeitet, wobei auf diese Veröffentlichung in vollem Umfang Bezug genommen wird. Die ringförmigen Stege 48 enden oder sind alternativ weggeschnitten in der Form einer V-Nut , um drei, in gleichem Abstand angeordnete, radial gerichtete Kanäle zu bilden, deren Struktur beginnend in dem Bereich benachbart zu den Stegen 48 und 98, über die radialen Kanäle, die axial gerichteten Löcher 98 und den ringförmigen Absatz 94 einen bekannten Fluidpfad definiert.
Benachbart den Lüfterflügeln 34 sind in der Abdeckung 62 Kühlrippen 102 einstückig in dieser ausgebildet. Die Kühlrippen 102 sind so angeordnet, daß sie für zusätzliche Kühlfläche sorgen, um in der Kupplung 10 erzeugte Wärme abzuführen.
Eine Speicherabdeckplatte 104 wirkt mit der Abdeckung 62 zusammen, um eine ringförmige Fluidspeicherkammer 106 zu bilden. Die Abdeckplatte 104 wird in einem ringförmig genuteten Absatz 108 aufgenommen, der in der Abdeckung 62 ausgebildet ist, um die Abdeckplatte 104 seitlich zu begrenzen. Das Material der Abdeckplatte 62 ist verformt, um die Platte 104 in dem genuteten Absatz 108 zurückzuhalten und abzudichten.
Zwei diametral gegenüberliegende, radial gerichtete Rückführdurchlaßöffnungen 110 werden durch einen verdickten Bereich 111 der Abdeckung 62 bestimmt, und sie verbinden die Löcher 96 mit der Fluidspeicherkammer 106. Das radial am weitesten außen liegende Ende der Rückführdurchlaßöffnungen 110 ist mit einer Festsitzkugel 112 oder einem anderen geeigneten Material abgedichtet.
Die Speicherabdeckplatte 104 hat eine generell ringförmige Form und einen nach außen (in Fig. 3 nach links) verlaufenden Stufenbereich 114 an deren radial am weitesten innen liegender Stelle. Ein generell ringförmiger Rückhaltering 116 mit einem nach innen (nach rechts) verlaufenden Stufenbereich 118, der komplementär zu dem Stufenbereich 114 der Abdeckplatte 104 ausgebildet ist, ist an dieser z. B. durch Schweißen oder in einer anderen geeigneten Weise befestigt. Die Stufenbereiche 114 und 118 wirken zusammen, um eine sich radial nach innen öffnende Ausnehmung zu bilden, in welcher der Außenring einer Kugellageranordnung 120 aufgenommen wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beinhaltet die Festhalteanordnung 30 ein generell zylindrisches Gehäuse 122, durch das eine abgestufte Axialbohrung 124 verläuft. Das am weitesten innen liegende Teil des Gehäuses 122 verfügt über einen Bereich mit vermindertem Durchmesser 126, dessen Außenseite in den Innenring der Lageranordnung 120 mittels Preßpassung eingefügt ist. In dem Bereich mit vermindertem Durchmesser 126 des Gehäuses 122 ist eine Stufe 128 ausgebildet, die durch einen dazwischenliegenden ringförmigen Abstandsring 129 an ein Seitenende des Innenrings der Lageranordnung 120 anstößt, wodurch die Festhalteanordnung 30 in einer Axialrichtung zurückgehalten wird. Das Material an der Außenseite des am weitesten innen liegenden Endes des Bereichs mit vermindertem Durchmesser 126 des Gehäuses 122 ist bei 130 radial nach außen verformt, um die andere Seitenfläche des Innenrings der Lageranordnung 120 zu umgreifen und dadurch die Festhalteanordnung 30 in der anderen Axialrichtung zurückzuhalten. Somit wird die Festhalteanordnung 30 von der Abdeckanordnung 60 getragen, jedoch kann sie vollkommen frei mit Bezug auf diese rotieren.
Eine Ankerwelle 132 wird gleitend in der Durchbohrung 124 aufgenommen und erstreckt sich durch diese. Die Welle 132 verfügt über einen zentralen Bereich 134, der nahezu die gleiche Abmessung wie die Bohrung 124 hat, um dazwischen eine gleitende und dichtende Beziehung auszubilden. Die Welle 132 wird zwecks Rotation mit Bezug auf das Gehäuse 122 von zwei Walzenlagern 133 und 135 abgestützt, deren Innenringe über den zentralen Bereich 134 der Welle 132 mittels Preßpassung angeordnet sind, und deren Außenringe in axial in Abstand liegenden Bereichen mit gegenüber der Bohrung 124 vergrößertem Durchmesser 138 und 140 mittels Preßpassung eingefügt sind. Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist in einem Teil der Welle 132 mit vermindertem Durchmesser 142, der sich von dem Lager 135 nach links erstreckt, eine Abflachung 144 ausgebildet. Die Bohrung 124 öffnet sich in eine Höhlung 146 innerhalb des linken Endes des Gehäuses 122, die durch eine Abdeckung 148 verschlossen wird. Die Abdeckung 148 wird durch eine Mehrzahl von im Umfang in Abstand befindlichen Schrauben 150 oder durch andere geeignete Mittel in Verbindung mit dem Gehäuse 122 gehalten.
Ein Anker 152, der einen Plattenbereich 154 und einen Nabenbereich 156 aufweist, wird in der Höhlung 146 aufgenommen. In dem Nabenbereich 156 ist eine axiale Durchbohrung 158 ausgebildet, welche den Bereich mit vermindertem Durchmesser 142 der Welle 132 aufnimmt. Eine Stellschraube 160 befindet sich in Schraubeingriff mit einer Bohrung 162, die radial durch den Nabenbereich 156 verläuft, um in Eingriff mit der Abflachung 144 zu treten und dadurch den Anker 152 auf der Welle 132 zu befestigen.
Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, sind im Umfang des Ankers 152 eine Mehrzahl von umfänglich in Abstand angeordneten Zähnen 164 ausgebildet. Die Zähne 164 des Ankers 152 drehen sich in nächster Nähe zu dem Meßende eines Magnetaufnehmers 166, wie er z. B. von Airpax unter der Modellnummer 085-101-0024 hergestellt wird, der in eine Radialbohrung 168 eingeschraubt wird, die durch eine zylindrische Seitenwand 169 des Gehäuses 122 verläuft, und dessen Zweck und Funktion untenstehend im Detail beschrieben werden.
In Fig. 5 erstreckt sich eine ringförmige Ausnehmung 170 von der Höhlung 146 nach rechts, so daß sie zwischen einer radial zwischen der Seitenwand 169 und einer inneren zylindrischen Wand 172 angeordnet ist, welche den Bereich mit vergrößertem Durchmesser 140 bestimmt. Eine Induktionsspule 174 wird isoliert innerhalb der Ausnehmung 170 aufgenommen, und deren Anschlußdrähte 176 verlaufen radial durch die Seitenwand 169 durch einen Durchlaß 178. Die Ausnehmung 170 und die Bohrung 178 sind mit einem geeigneten Material vergossen oder gefüllt, um für Abdichtung und Schlagfestigkeit der Anordnung 30 zu sorgen.
Die Leitung 32 ist aus steifem Material ausgebildet, daß sich zum Fixieren der Festhalteanordnung 30 an dem Kühler 14 (siehe Fig. 1) über geeignete Anschlußstücke 180 und 182 eignet. Die Leitung 32 ist so veranschaulicht, daß sie über zwei Durchlässe 1 84 und 186 verfügt, um die Kabel 176 von der Spule 174 bzw. Kabel 188 von dem Magnetaufnehmer 166 schützend zu der Karosserie des Wirtsfahrzeugs zwecks nachfolgender Verbindung (nicht gezeigt) mit einer Steuerschaltung zu verlegen. Die Anschlußstücke 180 und 182 sind so dargestellt, daß sie einteilig mit der Leitung 32 ausgebildet sind, wobei das Anschlußstück 182 mittels Preßpassung über den Magnetaufnehmer 166 aufgebracht ist, um einen Befestigungspunkt mit der Festhalteanordnung 30 zu bilden. Andere Ansätze für die Festhalteanordnung 30, wie z. B. beschrieben in US-A-4 246 995 und US-A-4 362 226, könnten als zufriedenstellender Ersatz für den oben beschriebenen Ansatz benutzt werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist der Anker 152 so bemessen, daß er eine begrenzte Freiheit axialer Bewegung innerhalb der Höhlung 146 gestattet. Der am weitesten links liegende Teil der inneren zylindrischen Wand 172 bestimmt eine ringförmige Fläche 190, die über ein dazwischen liegendes ringförmiges Stück aus speziell ausgewähltem pyrolytischem Reibungsmaterial 192, wie es in EP-A-0 027 598 und EP-A-0 037 104 beschrieben und veröffentlicht wurde, mit einem entsprechenden ringförmigen Flächenbereich 194 des Plattenbereiches 154 des Ankers 152 zusammenwirkt, wobei auf die genannten Veröffentlichungen in vollem Umfang Bezug genommen wird. Die ringförmige Fläche 190 der inneren zylindrischen Wand 172 bildet eine fixierte Andruckfläche oder ein Reaktionsbauteil. Der Anker 152 und die Welle 132 werden somit radial von der Baugruppe 30 über die Lager 133 und 135 zurückgehalten, behalten jedoch ihre vollständige Rotationsfreiheit mit Bezug auf diese um die Achse der Welle 132, sowie eine begrenzte Freiheit axialer Bewegung zwischen einer ersten Stellung (veranschaulicht), in welcher der Flächenbereich 194 des Ankers 152 in physikalischen Kontakt mit dem Reibungsmaterial 192 tritt, und alternativ einer zweiten Stellung, in welcher der Anker 152 und die Welle 132 nach links verstellt werden, bis sich die am weitesten links liegende Fläche des Ankers 152 der am weitesten rechts liegenden Fläche der Abdeckung 148 nähert. In jedem Fall bleiben die Zähne 164 in Ausrichtung zu dem Aufnehmer 166. Die Baugruppe 30 stellt somit eine Reibungsbremse dar, wobei das Gehäuse 122 und der Anker 152 aus eisenhaltigem Material aufgebaut sind. Wenn an die Kabel 176 ein elektrischer Strom angelegt wird, wird ein magnetischer Kreis eingerichtet, der dazu neigt, den Anker 152 und die Welle 132 nach rechts in Reibeingriff mit dem Material 192 zu ziehen, um die Drehung des Ankers 152 mit Bezug auf das Gehäuse 122 zu bremsen.
Für den Gebrauch an der Grenzfläche zwischen dem Anker 152 und dem Gehäuse 122 wird das pyrolytische Reibungsmaterial 192 aufgrund von dessen einzigartigen Haftungs-/Rutsch- Leistungseigenschaften und dessen Verschleißfestigkeit insbesondere bei erhöhten Temperaturen gewählt. Die Bremsanordnung 30 arbeitet in einem kontinuierlichen Schlupfbetrieb, und zwar immer wenn in der Spule 174 Strom fließt. Es hat sich gezeigt, daß Reibungsmaterialien, die einen im wesentlichen konstanten oder (mit Temperatur und Last) steigenden Reibungskoeffizienten zeigen, bei solchen Anwendungen für hervorragende Leistung und Langlebigkeit sorgen. Der Grund dafür kann in den inhärent vorhersagbaren Reibungsleistungseigenschaften von Kohlenstoff, der niedrigen Verschleißrate und der minimalen Änderungsrate des dynamischen Reibungskoeffizienten als auch in der geringen dynamischen zu statischen Änderung des Koeffizienten liegen.
Bei Versuchen, die vom Anmelder durchgeführt wurden, wurden 28 mil einlagiges, gewebtes pyrolytisches Kohlenstoff-Reibungsmaterial eingesetzt, wie es in EP-A-0 037 104 beschrieben ist. Das Material wurde trocken eingesetzt, und es wurde lose zwischen das Gehäuse 122 und den Anker 152 eingelegt. Es wird damit gerechnet, daß das Material in einer feuchten Umgebung erfolgreich eingesetzt werden könnte. Das Material konnte mit dem Anker 152, der Zylinderwand 172 oder mit beiden verbunden werden, wobei eine zweite Schicht hinzugefügt wurde, um eine Kohlenstoff/Kohlenstoff-Reibungsfläche auszubilden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3 und 6 erstreckt sich die Welle 132 nach rechts von dem Bereich mit vermindertem Durchmesser 126 des Gehäuses 122 innerhalb der Fluidspeicherkammer 106. Eine allgemein mit 196 bezeichnete langgestreckte Ventilelementanordnung ist innerhalb der Fluidspeicherkammer 106 angeordnet, und sie beinhaltet ein langgestrecktes Ventilblatt 198, das vom rechten Ende der Welle 132 getragen wird. Die Enden des Blattes 198 laufen serpentinenförmig aus, wobei die Endbereiche relativ große, diametral gegenüberliegende Drainageanschlüsse 200 überlagern, die in dem Deckelteil 62 nahe dem radial am weitesten außen liegenden Teil der Fluidspeicherkammer 106 angeordnet sind, um für eine Fluidverbindung zwischen der Arbeitskammer 100 und der Fluidspeicherkammer 106 zu sorgen. Die Serpentinenform des Ventilblattes 198 bewirkt, daß deren Enden gegen die Oberfläche des Deckelteils 62, welche die Drainageanschlüsse 200 direkt umgibt, von selbst vorgespannt werden. Demgemäß drückt das Ventilblatt 198, wie veranschaulicht in Fig. 3, nach rechts gegen die am weitesten links liegende Fläche des Deckelteils 62 innerhalb der Fluidspeicherkammer 106, um den von den Anschlüssen 200 eingerichteten Durchlaß zwischen den Kammern 106 und 100 effektiv einzuschränken oder abzudichten. Das rechte Ende der Welle 132 trägt außerdem eine kreisförmige Platte 202, die etwas kleiner als die Fluidspeicherkammer 106 ausgelegt ist, und die zwei diametral in Abstand voneinander angeordnete, radial nach innen gerichtete Schlitze 204 beinhaltet, die etwas breiter als die Breite des Ventilblattes 198 bemessen und mit diesem ausgerichtet sind. In dem rechten Ende der Welle 132 ist eine Abflachung 206 ausgebildet, die durch ähnlich geformte Paßöffnungen 208 und 210 in dem Ventilblatt 198 bzw. der Platte 202 verläuft, wobei die letzteren auf der Welle 132 zwecks Verstellen mit dieser zurückgehalten werden, z. B. indem Material, welches das am weitesten rechts liegende Ende der Welle 132 ausmacht, gestaucht wird. Die Welle 132 verläuft zwecks Rückhalten in einer veranschaulichten Stellung außerdem durch eine Spiralfeder 212. Die Feder 212 ist jedoch so bemessen, daß sie die oben beschriebene axiale Verstellung der Ventilelementanordnung nicht beeinträchtigt. Somit weist definitionsgemäß die Ventilelementanordnung 196 die Welle 132, den Anker 152, das Ventilblatt 198, die Platte 202 und die Feder 212 auf. Die Festhalte-/Reibungsmotoranordnung 30 weist eine Betätigungsanordnung auf, die das Gehäuse 122, die Spule 174, die Abdeckung 148 und die Leitung 132 einschließt, wobei diese über den Kühler 14 an der Karosserie des Wirtsfahrzeugs im wesentlichen fixiert ist.
Der Platte 202 und dem Blatt 198 wird ein geringer Betrag (5-30º) an Rotationsfreiheit mit Bezug auf die Abdeckanordnung 60 gestattet. Dies wird über einen Ankerstift 214 erreicht, der in eine Öffnung 216 in der Nabe 88 des Deckelteils 62 mittels Preßpassung eingefügt ist, und der in die Fluidspeicherkammer 106 und durch eine durch die Platte 202 bestimmte Ebene ragt. Der Stift 214 paßt lose durch eine sichelförmige Öffnung 218 in der Platte 202. Dem Blatt 198 und der Platte 202 wird daher Rotationsfreiheit mit Bezug auf die Abdeckanordnung 60 nur in dem Ausmaß der Hauptabmessung der Öffnung 218 ermöglicht. In Fig. 2 sind die Platte 202 und das Blatt 198 in deren erster Verstellend- oder Gegen-den-Uhrzeigersinn-Stellung veranschaulicht. Falls die Platte 202 und das Blatt 198 im Uhrzeigersinn gedreht werden würden, bis der Stift 214 an das obere Ende der Öffnung 218 anstößt, würden die Platte 202 und das Blatt 198 in deren zweiter Verstellend- oder Im-Uhrzeigersinn-Stellung stehen.
Die von dem Anker 132 getragene Spiralfeder 212 hat ein radial langgestrecktes Ende 213, das an den Stift 214 ansteht, und ein weiteres radial langgestrecktes Ende 215, das durch eine Öffnung 220 in der Platte 202 verläuft, um das Blatt 198 und die Platte 202 in die zweite Verstellendstellung (nicht veranschaulicht) zu drängen. Es sollte beachtet werden, daß die Feder 212 ohne weiteres umgedreht werden könnte, um das Ventil 198 und die Platte 202 in Richtung auf die Im-Uhrzeigersinn-Stellung (die geschlossene Stellung) vorzuspannen. Solch eine Umkehrung würde die Kupplung 10 immer dann ausgekuppelt halten, wenn von der Spule 174 kein Signal empfangen wird.
Bei Betrieb werden die Kabel 176 über eine elektronische Steuerschaltung mit Strom versorgt, um ein Magnetfeld um die Spule 174 aufzubauen. Wenn durch die Kabel 176 der volle Strom fließt, wird das Ventilelement 198 die in Fig. 2 veranschaulichte Stellung einnehmen. Wenn kein Strom fließt, wird das Ventilelement 198 durch die Feder 212 im Uhrzeigersinn von der veranschaulichten Stellung verdreht, und gleichzeitig wird der federartige, serpentinenförmige Aufbau des Ventilblattes 198 dazu neigen, die Ventilelementanordnung 196 radial nach links vorzuspannen, um den Reibeingriff des Ankers 152 mit dem Reibungsmaterial 192 zu lösen. Es sollte beachtet werden, daß das Reibungsmaterial von dem Anker 152 getragen werden könnte und somit mit der gleichen Wirkung in Eingriff mit der ringförmigen Fläche 190 der inneren Zylinderwand 172 treten könnte. Bei Betrieb drehen sich sowohl die Deckelanordnung 60 als auch das Kupplungsteil 42 der Kupplung 10 getrennt mit Bezug auf die Festhalteanordnung 30. Wenn durch die Spule 174 kein Strom fließt, wird das Ventilblatt 198 dazu neigen, den Anker 152 axial aus dem Reibeingriff mit dem Gehäuse 122 zu verstellen, wodurch der Feder 212 ermöglicht wird, das Ventilblatt 198 und die Platte 202 von deren veranschaulichter Stellung zu verdrehen.
Wenn die Spule 174 mit elektrischer Energie versorgt wird, wird die Flußkonzentration in dem Spalt zwischen der Oberfläche 190 und dem Anker 152 die Ventilelementanordnung 196 nach rechts ziehen, wobei der Anker 152 in Reibeingriff mit Reibungsmaterial 192 gebracht wird. Da die Kupplung 10, welche die Ventilelementanordnung 196 aufweist, bei oder nahe bei der Motordrehzahl des Wirtsfahrzeugs betrieben wird, wird sie einen kontinuierlichen Schlupf zeigen, wird jedoch eine Drehung des Ventilblattes 198 gegen den Uhrzeigersinn mit Bezug auf die Deckelanordnung 60 um einen Betrag bewirken, der von dem Anregungssignal der Spule abhängt. Wie im folgenden detailliert beschrieben wird, ist die Gesamtbetriebskennkurve der Lüfterkupplung in Fig. 7 graphisch dargestellt, wobei der Betrag an Schlupf in der Kupplung 10 und somit die Drehzahl der Lüfterflügel 34 in direkte Beziehung zu dem Betrag an Strom gesetzt wurden, der in der Induktionsspule 174 fließt. Wenn die Spule 174 vollständig angeregt ist, werden die Anschlüsse 200 geschlossen sein, und viskoses Fluid wird dazu neigen, sich in der Fluidspeicherkammer 106 zu sammeln. Wenn die Spule 174 nicht angeregt wird, dreht sich das Ventilblatt 198 und sorgt für eine Fluidverbindung zwischen der Fluidspeicherkammer 106 und der Arbeitskammer 100.
Wenn der Stromfluß in der Spule 174 vermindert wird, wird der Reibungswiderstand ebenfalls vermindert, und die Feder 212 neigt dazu, das Blatt 198 zurück in Richtung auf die Offenstellung zu bewegen, wodurch der Fluidstrom und die Lüfterdrehzahl der Kupplung 10 moduliert werden.
Bei Betrieb bewirkt die durch den Vorbeilauf der ringförmigen Ausnehmung 94 an dem radial am weitesten außen liegenden Bereich des Kupplungsteils 42 verursachte Pumpwirkung einen räumlich begrenzten Bereich mit höherem Druck in der Arbeitskammer 100. Diese Pumpanordnung ist in der Technik bekannt, und sie ist in US-A-3 809 197 beschrieben, wobei auf diese Veröffentlichung in vollem Umfang Bezug genommen wird. Der erhöhte Druck bewirkt, daß das viskose Fluid in der Arbeitskammer 100 durch die Löcher 96 und in die Rücklaufdurchlaßöffnung 110 strömt. Das Fluid wird dann radial nach innen durch den Rücklaufdurchlaß 110 und in die Fluidspeicherkammer 106 gepumpt. Falls die Spule 174 vollständig angeregt ist und die Öffnungen 200 geschlossen sind, wird innerhalb einer relativ kurzen Zeit im wesentlichen das gesamte Fluid in den Rücklaufdurchlaß 110 und die Fluidspeicherkammer 106 gepumpt, wodurch bewirkt wird, daß das Kupplungsteil 42 und die Welle 18 mit Bezug auf die Deckelanordnung 60 und den Lüfterflügel 34 verdreht werden. Wenn der Motor kalt ist, werden sich daher die Flügel relativ langsam drehen. Wenn sich die Flügel relativ langsam drehen, wird die Motortemperatur aufgrund des Fehlens von zusätzlicher Kühlwirkung des Lüfters schneller in Richtung auf die Betriebstemperatur ansteigen, als es sonst der Fall wäre.
Wie untenstehend im Detail beschrieben, wird der elektrische Strom in den Leitern 176 variiert, um das Ventilelement 198 kontinuierlich zu verstellen, um die Betriebsdrehzahl des Lüfterflügels 34 wirkungsvoll bei einer optimalen Drehzahl zu steuern. Immer wenn das Ventilelement 198 von der in Fig. 2 veranschaulichten Position verstellt wird, wird in der Speicherkammer 106 gespeichertes Fluid durch die Öffnung 200 in die Arbeitskammer 100 strömen, wodurch ein Einkuppeln der Kupplung und ein Anstieg der relativen Drehzahl, mit der sich der Lüfter 34 dreht, bewirkt werden. Da sich Fluid selbst radial nach außen durch die Arbeitskammer 100 hindurcharbeitet, wird solches wiederum durch die Löcher 96 und radial nach innen durch die Durchlaßöffnungen 110 zurück zu der Fluidspeicherkammer 106 gepumpt, wie im obigen beschrieben.
Wendet man sich nun dem der Kupplung 10 zugehörigen Steuersystem zu, 50 veranschaulicht Fig. 8 im Blockdiagramm eine Schaltung 222 zur Steuerung des Betriebes der Kupplung 10.
Die Steuerschaltung 222 wird von einer Stromquelle 224 mit Strom versorgt, und sie erhält ihre Eingangssignale von einem linearen Temperatursender 226, dem Magnetaufnehmer 166 und verschiedenen Stellpunktsteuerschaltungen, die in die Schaltung 222 eingebaut sind.
Der Temperatursender 226 ist derart ausgeführt, wie er von Sundstrand unter der Bezeichnung 555-8-00002 hergestellt wird, und er ist entweder im Kühlmantel des Verbrennungsmotors 12, am Kühler 14 oder an einer anderen geeigneten Stelle des Kühlsystems des Wirtsmotors untergebracht. Der Magnetaufnehmer 166 verfügt vorzugsweise über einen Permanentmagneten, und er ist in der Rotationsebene des Ankers 152 angeordnet.
Der Temperatursensor 226 und der Magnetaufnehmer 166 liefern Eingangssignale bezüglich der Temperatur und der Lüfterdrehzahl des Wirtsmotors an die Steuerschaltung 222, die zur Steuerung der Betriebsdrehzahl des Lüfters 34 dient. Der Aufnehmer 166 hat zwei Anschlüsse, die beide ein Drehzahlsignal an einen F/V-Konverter 228 liefern, der wiederum ein für die Lüfterdrehzahl repräsentatives Spannungsausgangssignal an eine Lüfterdrehzahl- Schleifenstabilisationsschaltung 230 liefert. Die Stabilisationsschaltung 230 liefert über einen Widerstand 234 ein Lüfterdrehzahl-Rückmeldungssignal an einen negativen Eingang eines Operationsverstärkers (OPV) 232. Der Ausgangsanschluß des OPV 232 liefert ein Drehzahl Fehlersignal an der Rest der Steuerschaltung 222. OPV 232 und die mit diesem verbundenen Komponenten dienen somit als eine geschlossene Lüfterdrehzahl-Reglerschaltung 236. Das Drehzahl-Fehlersignal wird an den negativen Eingang eines weiteren OPV 238 geliefert.
Einer der Ausgangsdrähte 176 der Spule 174 ist mit einem Stromverstärker 242 verbunden, dessen Ausgang über einen Widerstand 244 ebenfalls an den negativen Eingang des OPV 238 angeschlossen ist. Die positiven Anschlüsse der OPV 232 und 238 sind geerdet. Der OPV 238 und die mit diesem verbundene Schaltung stellt somit einen Stromregler 246 dar, der ein Strom-Fehlersignal an eine Treiberstufenschaltung 248 liefert. Der Ausgang der Treiberstufenschaltung 248 liefert über die verbleibende Leitung 176 Strom an die Spule 174.
Der Temperatursensor 226 liefert über eine Temperatursender-Verstärkerschaltung 252, die mit einer Temperatur-Schleifenstabilistionsschaltung 254, einem Widerstand 256 und einer Diode 257 in Serie geschaltet ist, ein Temperatursignal an den negativen Eingang eines OPV 250. Eine Minimaldrehzahl-Einstellschaltung 258, die ein Potentiometer 260 und eine in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode 262 beinhaltet, ist mit dem negativen Eingang des OPV 250 verbunden. Ferner ist eine Bereichswählschaltung 264, die Widerstände 266 und 268 und einen Schalter 270 beinhaltet, an die Stabilisationsschaltung 254 gekoppelt. Ein Potentiometer 271 ist an die Temperatursender-Verstärkerschaltung 252 gekoppelt, um für Einstellungen des Drehzahl-Temperatur-Gefälles zu sorgen. Der OPV 250 und die damit verbundenen Komponenten arbeiten als ein Temperaturregler, der allgemein mit 272 bezeichnet ist. Der Temperaturfehlerausgang des OPV 250 ist über einen Widerstand 273 mit dem negativen Eingang des OPV 232 verbunden, um als Drehzahlbedarfssignal für die interne Drehzahlreglerschleife zu dienen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 6 fließt ein variables Stromsignal durch die Leitungen 176, das wiederum das Gehäuse 122 über Reibungsmaterial 192 in einem größeren oder kleineren Ausmaß in Reibeingriff mit dem Anker 152 bringt, um das Ventilblatt 198 mit Bezug auf die Drainageanschlüsse 200 drehend zu verstellen, um eine proportionale Drehzahl-Strom- Kennlinie zu bewirken.
Der Magnetaufnehmer 166 zählt die vorbeilaufenden Zähne 164 des Ankers 152, und er liefert ein Signal, das in dem F/V-Konverter 228 in ein analoges Gleichstromsignal umgewandelt wird, wodurch ein Drehzahl-Fehlersignal an dem Regler OPV 232 erzeugt wird, dessen Ausgang einen Strom anfordert, um die Lüfterdrehzahl der inneren Schleife einzustellen. Diese Drehzahl wird innerhalb eines durch die Schleifenverstärkung bestimmten zulässigen Fehlers für Änderungen der Motoreingangsdrehzahl, dem Wert der Versorgungsspannung, der Umgebungstemperatur und ähnlichem konstant gehalten.
Die äußere Motorkühlmittel-Temperatursteuerschleife löst dann ein optimiertes Fehlersignal aus, das als ein Bedarfssignal für die Drehzahlschleife dient, um zu gewährleisten, daß der Antrieb mit einer optimalen Drehzahl in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur läuft.
Die Widerstandsänderung des Temperatursensors 226 wird in eine Spannung umgewandelt und in der Verstärkerschaltung 252 verstärkt, die als Meßvorrichtung ausgelegt ist. Nach der Stabilisationsschaltung 254 wird ein Bedarfssignal am Ausgang des Temperaturreglers OPV 250 erzeugt, das einen minimalen Drehzahl-Einstellwert übersteigen muß, um für die gewünschte Drehzahlsteuerung zu sorgen. Falls somit die erfaßte Kühlmitteltemperatur unter einer Vorgabetemperatur T&sub1; liegt, wird die Lüfterdrehzahl bei einem Minimalwert gehalten. Oberhalb von T&sub1; bis zu einer höheren Temperatur T&sub2; wird die Lüfterdrehzahl mit steigender Temperatur auf einen Maximalwert ansteigen. Bei einer stetigen Temperatur zwischen T&sub1; und T&sub2; wird die Lüfterdrehzahl einen dazwischen liegenden Wert annehmen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 9a und 9b, die wie veranschaulicht in Fig. 10 angeordnet werden sollten, wird ein schematisches Diagramm der Steuerschaltung 222 dargelegt. Die Anschlüsse A, B und C von Fig. 9a sollten als direkt mit den Anschlüssen A', B' bzw. C' von Fig. 9b angesehen werden. Die folgende detaillierte Beschreibung betrifft eine spezielle Schaltung, bei welcher der Anmelder herausgefunden hat, daß sie gemaß der vorliegend beanspruchten Erfindung arbeitet, und die Details derselben sollen nicht begrenzen.
Der Magnetaufnehmer 166 beinhaltet einen Magnetkern 274, der konzentrisch mit einer Spule 276 angeordnet ist, die über zwei 100 Ω Widerstände 278 und 280 mit Eingängen I und XI des F/V-Konverters 228 elektrisch verbunden ist, der von National Semi-Conductor unter der Modellnummer LM2907 hergestellt wird. Wie am besten in Fig. 5a zu sehen ist, beinhaltet der Magnetaufnehmer 166 einen eisenhaltigen Stift 460 zur Formung des Feldes, welcher konzentrisch mit dem Magneten 274 und der Spule 276 angeordnet ist. Der Stift 460, der Magnet 274 und die Spule 276 sind so angeordnet und polarisiert, daß ein Magnetfeld 462 ausgebildet wird, das eine vorbestimmte Richtung oder Polarität innerhalb eines allgemein bei 464 angedeuteten Erfassungsbereichs hat. Die Zähne 164 des Ankers 152 durchlaufen den Bereich 464 in nächster Nähe zu dem Magnetaufnehmer 166. Die Induktionsspule 174 erzeugt ebenfalls ein Magnetfeld 466, das durch das Gehäuse 122 und den Erfassungsbereich 464 verläuft. Innerhalb des Erfassungsbereiches 464 überlagern die Magnetfelder 462 und 466 einander, und sie neigen dazu, sich in diesem additiv zu verhalten. Es wird angenommen, daß diese Anordnung Reluktanzänderungen maximiert, wenn Zähne 164 den Bereich 464 durchlaufen, was zu einem zulässigen Drehzahl-Rückmeldungssignal führt, während gleichzeitig das Risiko einer magnetischen Sättigung des eisenhaltigen Materials des Sensors 166 minimiert wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 9a und 9b, wird auf den Konverter 228 von der Stelle eines gemeinsamen Anschlusses zwischen zwei 4,7 Ω Widerständen 282 und 284, die zwischen einer +15 V Stromversorgung und einer Erdung angeschlossen sind, Bezug genommen. Die Stelle des gemeinsamen Anschlusses zwischen den Widerständen 282 und 284 ist getrennt über zwei 330 Ω Widerstände 286 und 288 mit Eingangsanschlüssen I und XI des F/V- Konverters 282 verbunden. Anschlüsse VIII und IX des F/V-Konverters 228 sind direkt mit der +15 V Stromversorgung und über einen 15 uF Tantal-Kondensator 290 mit der Erdung verbunden. Anschlüsse V und X des F/V-Konverters 228 sind über einen Filterkondensator 292 mit der Erdung verbunden. Anschluß XII ist direkt geerdet, und Anschluß II ist über einen 0,01 uF Kondensator 294 mit der Erdung verbunden. Anschlüsse III und IV sind über eine Parallelkombination aus einem 1,0 uF Kondensator 296 und einem 51,1 kΩ Widerstand 298 mit der Erdung verbunden.
Der Signalausgangsanschluß des F/V-Konverters 228 ist über einen 30 kΩ Widerstand 302, der in Serie mit einer Parallelkombination aus einem 1 MΩ Widerstand 304 und einer Serienschaltung eines Kondensators 306 und eines 150 kΩ Widerstandes 308 angeschlossen ist, mit einem negativen Eingang eines OPV 300 verbunden, wie er von Texas Instrument als Modell TL074 hergestellt wird. Die Stelle des gemeinsamen Anschlusses zwischen den Widerständen 302 und 308 ist über einen 0,1 uF Kondensator 310 mit der Erdung verbunden. Der Kondensator 310 und der Widerstand 302 stellen einen Filter dar. Der positive Eingangsanschluß des OPV 300 ist geerdet, und dessen Ausgangsanschluß ist über eine Parallelkombination aus einem 0,0068 uF Kondensator 312 und einem 3,3 MΩ Widerstand 314 mit dessen negativem Eingangsanschluß verbunden. Wie im folgenden im Detail beschrieben wird, arbeitet der OPV 300 als ein Summationsanschluß, und er gibt ein Drehzahl-Fehlersignal aus.
Der Ausgang des OPV 300 ist über einen 100 kΩ Widerstand 318 mit dem negativen Eingang eines invertierenden OPV 316 verbunden. Der positive Eingang des OPV 316 ist geerdet, und der Ausgang ist über einen 100 kΩ Widerstand 324 mit dem negativen Eingang verbunden. Der OPV 316 und die damit verbundenen Komponenten sorgen für eine Stabilisierung des Drehzahl-Fehlersignals, das direkt von dem Ausgang des OPV 316 an den negativen Eingangsanschluß eines weiteren OPV 330 angelegt wird, dessen positiver Eingangsanschluß geerdet ist. Der Ausgangsanschluß des OPV 330 ist mit einem Widerstand 331 und über eine Parallelkombination einer 5,1 V Klemmdiode, eines 0,047 uF Kondensators 334 und eines 10 kΩ Widerstandes 336 mit dem negativen Eingangsanschluß verbunden. Die Anschlußdrahte der +/-15 V Stromversorgung sind über getrennte 0,1 uF Entkopplungskondensatoren 338 und 340 mit dem OPV 330 und der Erdung verbunden. Der OPV 330 und die damit verbundenen Komponenten sorgen ebenfalls für Stabilisierung. Die OPV 300, 316 und 330 und die damit verbundenen Komponenten stehen somit funktionsmäßig in Wechselbeziehung zu der Stabilisationsschaltung 230 und der Drehzahlreglerschaltung 236 von Fig. 8.
Der Ausgang von OPV 330 ist über einen 120 kΩ Widerstand 344 mit dem negativen Eingang eines OPV 342 verbunden. Der positive Eingangsanschluß des OPV 342 ist direkt geerdet, und dessen Ausgang ist über einen 3 kΩ Widerstand 348 mit der Basis eines Transistor 346 des Typs 2N4400 verbunden. Der Emitter des Transistors 346 ist direkt mit der Basis eines Transistors 350 des Typs D 44H4 und über eine Serienkombination aus einem 100 Ω Widerstand 352 und einem 0,15 Ω Widerstand 354 mit der Erdung verbunden. Der negative Eingang des OPV 342 ist über einen 10 kΩ Widerstand 356 mit dem Emitter des Transistors 350 verbunden. Der OPV 342 und die mit diesem verbundenen Komponenten entsprechen der Stromreglerschaltung 246.
Die Basis des Transistors 346 ist über einen 510 Ω Widerstand 358 mit dem Emitter des Transistors 350 verbunden. Der Kollektor des Transistors 346 ist über einen 60 Ω Widerstand 360 mit der +12 V Stromversorgung verbunden. Der Kollektor des Transistors 350 ist über die Induktionsspule 174 und eine Umkehrfreilaufdiode 362 ebenfalls mit der +12 V Stromversorgung verbunden.
Der Temperatursender 226 bildet einen Zweig einer Brückenschaltung, die einen 350 Ω Widerstand 364, der den zweiten Zweig der Brücke darstellt, aufweist, sowie einen weiteren 350 Ω Widerstand 366, der den dritten Zweig der Brücke bildet und eine Serienkombination aus einem 301 Ω Widerstand 368 und dem Festwiderstandanteil eines 100 Ω Gleichstrom- Verstärkungspotentiometers 370, die den vierten Zweig der Brücke bildet. Der Schleifer des Potentiometers 370 ist mit der Stelle des gemeinsamen Anschlusses des Potentiometers 370 und des Widerstandes 368 verbunden. Die Widerstände 364, 366 und 368 haben eine Genauigkeit von 1%. Die Ecke der Brücke, welche den Widerständen 364 und 366 gemein ist, ist geerdet. Die Ecke der Brücke, die dem Widerstand 364 und dem Temperatursender 226 gemein ist, ist mit dem negativen Eingang V eines Verstärkers 372 verbunden, wie er von Burr Brown unter der Modellnummer INA101 in Meßqualität hergestellt wird. Die Stelle der gemeinsamen Verbindung zwischen dem Widerstand 368 und dem Temperatursender 226 ist mit dem Ausgangsanschluß eines Spannungsreglers 374 des Typs 7805 verbunden. Der Ausgang des Spannungsreglers 374 ist über einen 0,01 uF Kondensator 376 mit der Erdung und über eine Umkehrdiode 378 des Typs 1N4001 mit dem Eingangsanschluß des Reglers 374 verbunden. Der Eingang des Reglers 374 ist über einen 0,33 uF Kondensator 380 ebenfalls mit der Erdung und über eine in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode 382 des Typs IN4001 mit der +12 V Stromversorgung 224 verbunden. Die Stelle des gemeinsamen Anschlusses zwischen dem Widerstand 366 und dem Potentiometer 370 ist mit dem positiven Eingangsanschluß X des Verstärkers 372 verbunden. Die Anschlüsse II und III des Verstärkers 372 sind mittels eines 100 kΩ Widerstandes 384 überbrückt. Die Anschlüsse I und IV des Verstärkers 372 sind über eine Serienkombination aus einem 5 kΩ Widerstand 386 und dem Festwiderstandanteil eines 2 kΩ slope-gain-Potentiometers 388 miteinander verbunden. Der Schleifer des Potentiometers 388 ist mit der Stelle der gemeinsamen Verbindung von Potentiometer 388 und Widerstand 386 elektrisch verbunden. Anschluß VII des Verstärkers 372 ist direkt geerdet und Anschlüsse IX und VI sind mit der +15 V- bzw. -15 V Stromversorgung verbunden und jeweils über getrennte 1,0 uF Kondensatoren 390 bzw. 392 mit der Erdung verbunden.
Die oben beschriebene Brücke, der Regler 374 und der Verstärker 372 und die entsprechenden mit diesen verbundenen Komponenten entsprechen der Temperatursender-Verstärkerschaltung 252 von Fig. 8. Der Ausgangsanschluß VIII des Verstärkers 372 ist über eine Parallelkombination aus einem 100 kΩ Widerstand 396 und einem mit einem Kondensator 400 in Serie gekoppelten Widerstand 398 mit dem negativen Eingangsanschluß eines OPV 394 verbunden. Der positive Eingang des OPV 394 ist geerdet. Der Ausgangsanschluß des OPV 394 ist über eine Parallelkombination aus einem 100 kΩ Widerstand 406 und einem mit einem Kondensator 410 in Serie gekoppelten Widerstand 408 mit dem negativen Eingang eines weiteren OPV 402 verbunden. Der Ausgang des OPV 394 ist über eine Parallelkombination aus einem Kondensator 414, einem 100 kΩ Widerstand 416 und einem mit einem Kondensator 420 in Serie gekoppelten Widerstand 418 mit dessen negativem Eingang elektrisch verbunden. In gleicher Weise ist der Ausgangsanschluß des OPV 402 über eine Parallelkombination aus einem Kondensator 422, einem 240 kΩ Widerstand 424 und einem mit einem Kondensator 428 in Serie gekoppelten Widerstand 426 mit dessen negativem Eingang verbunden.
Die nicht angegebenen Bauteilwerte werden so gewählt, daß für eine geeignete Temperaturkompensation für eine spezielle Ausführung der vorliegenden Erfindung gesorgt wird, und sie sollten angesichts der vorliegenden Beschreibung Fachleuten offenbar sein. Der negative Eingang des OPV 402 ist außerdem über einen 1 MΩ Widerstand 430 mit der Bereichswählschaltung 264 verbunden. Die Widerstände 266 und 268 haben einen Wert von 10 kΩ bzw. 1 kΩ.
Die Bereichswählschaltung 264 kann fakultativ vorgesehen werden, um zwei bestimmte Temperatur-Drehzahl-Kennkurven zu ermöglichen.
Der Ausgang des OPV 402 ist über eine Serienkombination aus einer in Durchlaßrichtung vorgespannten Diode 432 des Typs 1N4448 und einem 5,1 kΩ Widerstand 256 mit dem negativen Eingang des OPV 250 verbunden. Die Stelle der gemeinsamen Verbindung zwischen der Diode 432 und dem Widerstand 256 ist über einen 15 kΩ Widerstand 434 mit der Erdung und der Kathode der Diode 262 der Drehzahl-Stellschaltung 258 verbunden. Der Festwiderstandanteil des Potentiometers 260 der Drehzahl-Stellschaltung 258 ist über einen in Serie geschalteten 490 Ω Widerstand 436 zwischen der Erdung und der +15 V Stromversorgung angeschlossen.
Der positive Eingangsanschluß des OPV 250 ist geerdet, und dessen Ausgang ist über einen 10 kΩ Widerstand 438 mit dem negativen Eingang verbunden. Der OPV 250 ist direkt mit den +/-15 V Stromversorgungen gekoppelt, und er ist getrennt über 0,1 uF Entkopplungskondensatoren 440 bzw. 442 mit der Erdung verbunden.
Der Ausgang des OPV 250 ist über eine Serienkombination aus einem 1 MΩ Widerstand 444 und einem Schalter für manuellen/automatischen Betrieb 446 mit dem negativen Eingang des OPV 300 verbunden. Der Schalter 446 ist ein einpoliger Umschalter, dessen manueller Anschluß mit dem Schleifer eines 1 kΩ Potentiometers 448 verbunden ist. Der Festwiderstandanteil des Potentiometers 448 ist in Serie mit einem 490 Ω Widerstand 450 zwischen der Erdung und der -15 V Stromversorgung angeschlossen. Der gemeinsame Anschluß oder Ausgangsanschluß des Schalters 446 ist über einen Vorwiderstand 454 mit der -15 V Stromversorgung verbunden. Der Schalter 446, der Widerstand 450 und das Potentiometer 448 bilden eine allgemein mit 452 bezeichnete manuelle Drehzahlsteuerschaltung.
Unter Bezugnahme auf Fig. 8a wird eine alternative Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Insbesondere sollte Fig. 8a in Verbindung mit Fig. 8 als ein modifizierender Teil derselben betrachtet werden, wobei die Drähte 188 des Magnetaufnehmers 166 weggelassen wurden, und die Lüfterdrehzahlinformation über Kabel 176, die auch zum Anliefern des Stromausgangssignals von der Treiberstufenschaltung 248 eingesetzt werden, zurück zu der Schaltung 222 gebracht wird.
Bei der Ausführungsform von Fig. 8a ist der Magnetaufnehmer 166 beseitigt und durch einen oder mehrere Permanentmagneten 456 ersetzt worden, die von einem Anker 152' getragen werden, wobei dieser in der gleichen Weise wie oben beschrieben von der Ankerwelle 132 getragen wird. Der Magnet 456 läuft in nächster Nähe an der Induktionsspule 174 vorbei und induziert in dieser periodische Spannungsspitzen als eine Funktion der Rotationsgeschwindigkeit des Ankers 152'. Der Ausgang der Treiberstufenschaltung 248 und der Eingang des Stromverstärkers 242 sind über Rückführungsleitungen 468 bzw. 470 mit den Eingängen eines Differenzverstärkers 458 verbunden. Der Differenzverstärker 458 wird dann eine Serie von Zeitgeberimpulsen an den F/V-Konverter 228 ausgeben. Der Rest der modifizierten Steuerschaltung 222' wird wie oben mit Bezug auf das Schema von Fig. 8 beschrieben arbeiten. Bei der Ausführungsform von Fig. 8 bildet der Magnetaufnehmer 166 ein Sensorelement, und die Zähne 164 des Ankers 152 bilden eine Kennzeichenanordnung. Bei der alternativen Ausführungsform von Fig. 8a bildet der Magnet 456 eine Kennzeichenanordnung, und die Induktionsspule 174 bildet ein Sensorelement.
Im weitesten Sinne der vorliegenden Erfindung kann entweder das Kennzeichen oder der Sensor auf oder mit einem der Bauteile getragen werden, während das andere auf oder mit der Betätigungsanordnung in Rotationsausrichtung mit dem ersten getragen wird. Zum Beispiel könnte das Kennzeichen ein Lüfterflügel, ein Teil des Abtriebsteils, Zähne oder ein anderes zu der Festhalteanordnung 30 externes Bauteil sein. In Rotationsausrichtung sollte so verstanden werden, daß es nur bedeutet, daß das Kennzeichen periodisch nahe genug an dem Sensor vorbeiläuft, um dessen Anwesenheit/Abwesenheit zu erfassen. Es wird keine andere Ausrichtung vorausgesetzt.
Obschon die vorliegende Erfindung bei einer Anwendung mit einer Reibungsbremse mit kontinuierlichem Schlupf beschrieben wurde, sollte ferner beachtet werden, daß die vorliegende Erfindung ebenfalls mit einer Wirbelstrombremse, einer Hysteresebremse, einem Gleichstromgenerator oder einer anderen geeigneten elektromagnetischen Vorrichtung benutzt werden könnte, die den erforderlichen mechanischen oder magnetischen Reibungswiderstand liefern würde, der zur Modulation des Ventilelements 198 benötigt wird. Obschon die Festhalteanordnung 30 als eine Gleichstromreibungsbremse gezeigt und beschrieben ist, sollte ferner beachtet werden, daß statt dessen eine Wechselstrombremse eingesetzt werden könnte. Es sollte auch beachtet werden, daß ein Halleffekt-Schalter anstelle der Induktionsspule oder des Permanentmagneten als ein Sensorelement eingesetzt werden könnte.

Claims

1. Viskositätsfluidkupplung (10) mit einem ersten (42) und einem zweiten (60) Bauteil, die für eine relative Drehbewegung um eine gemeinsame Achse montiert sind und miteinander zusammenwirkende Scherflächen (48, 98) bilden; einer Anordnung (46, 94, 96, 110) zur Erzeugung eines Stromes eines viskosen Fluids zwischen diesen Flächen; einer Ventilanordnung (196), die mit einem der Bauteile drehfest verbunden ist und ein Ventilelement (198) aufweist, das mit mindestens einer Steueröffnung (200) in einem der Bauteile (42, 60) zusammenwirkt, und einer Betätigungsanordnung (30, 30') zum selektiven Verstellen der Ventilanordnung (196) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung, dadurch gekennzeichnet, daß

die Ventilanordnung (196) eine Anordnung (132, 152) aufweist, die mit einer im wesentlichen fixierten Andruckfläche (190) in Reibeingriff bringbar ist, um eine Modulation des Stromes durch Winkelverstellung des Ventilelements (198) mit Bezug auf eines der Bauteile (42, 60) zu bewirken, und

die Ventilanordnung (196) in der zweiten Stellung mit der fixierten Andruckfläche (190) in Reibeingriff steht.

2. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 1, wobei die Ventilanordnung (196) ferner Mittel (198) zum Vorspannen der Ventilanordnung (196) in eine Stellung aufweist, in der kein Reibeingriff besteht.

3. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Betätigungsanordnung (30, 30') die Ventilanordnung (196) mit Bezug auf das erste und das zweite Bauteil (42, 60) axial verstellt.

4. Viskositätsfluidkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnung (46, 94, 96, 110) zur Erzeugung eines Stromes eines viskosen Fluids eine Pumpe (42, 94) zum Verdrängen des Fluids als Funktion der relativen Drehbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil (42, 60) aufweist.

5. Viskositätsfluidkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventilelement (198) von einem (60) der Bauteile zwischen einer ersten Verstellendstellung für minimale Drehmomentübertragung und einer zweiten Verstellendstellung für maximale Drehmomentübertragung über die Scherflächen (46, 98) mitgenommen wird, und die Ventilanordnung (196) ferner Mittel (212) zum Vorspannen des Ventilelements (198) in eine der Verstellendstellungen aufweist.

6. Viskositätsfluidkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ventilanordnung (196) ferner Mittel (198) zum axialen Vorspannen der Ventilanordnung (196) in eine Stellung aufweist, in der kein Reibeingriff besteht.

7. Viskositätsfluidkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betätigungsanordnung (30, 30') einen Elektromagneten (152, 152') zur Ausbildung eines magnetischen Kreises aufweist, der durch Eisenwerkstoff innerhalb der Ventilanordnung (196) hindurchläuft.

8. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 7. wobei der Elektromagnet (152, 152', 174) einen Induktor (174) aufweist, der im wesentlichen konzentrisch um die Achse angeordnet ist und der in Abhängigkeit von der Temperatur eines der Kupplung (10) zugeordneten Kühlmittels mit elektrischer Energie beaufschlagt wird.

9. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 7. wobei der Elektromagnet (152, 152', 174) einen Induktor (174) aufweist, der im wesentlichen konzentrisch um die Achse angeordnet ist und dem als Funktion der Drehgeschwindigkeit einer von einem der Bauteile (42, 60) angetriebenen Last (34) elektrische Energie zugeführt wird.

10. Viskositätsfluidkupplung nach einem der Ansprüche 7 bis 9. wobei der Elektromagnet ein festgehaltener Elektromagnet (152, 152', 174) ist, der von dem zweiten Bauteil (60) konzentrisch um die gemeinsame Achse getragen ist.

11. Viskositätsfluidkupplung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Elektromagnet (152, 152', 174) einen Induktor (174) aufweist, dem elektrische Energie als eine Funktion sowohl der Temperatur eines der Kupplung (10) zugeordneten Fluids als auch der Drehgeschwindigkeit des zweiten Bauteils (60) zugeführt wird.

12. Viskositätsfluidkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Andruckfläche (190) aus einem Reibwerkstoff besteht, dessen Reibungskoeffizient relativ konstant bleibt oder mit zunehmender Temperatur und Last ansteigt.

13. Viskositätsfluidkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner versehen mit einem Reibteil (192), das zwischen der Ventilanordnung (196) und der Andruckfläche (190) angeordnet ist und das aus einem Werkstoff besteht, der einen Reibungskoeffizienten hat, der bei steigender Temperatur und Last relativ konstant bleibt.

14. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 13, wobei das Reibteil (192) von der Andruckfläche (190) getragen wird.

15. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 14, wobei das Reibteil (192) mit der Andruckfläche (190) verbunden ist.

16. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 13, wobei das Reibteil (192) von der Ventilanordnung (196) getragen wird.

17. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 16, wobei das Reibteil (192) mit der Ventilanordnung (196) verbunden ist.

18. Viskositätsfluidkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Drehzahlmeßanordnung (152, 166; 152', 174) zum Messen der Drehgeschwindigkeit eines (60) der Bauteile (42, 60) und zum Erzeugen eines Drehzahlsignals als Funktion davon, wobei die Drehzahlmeßanordnung Kennzeichen- (164, 456) und Sensor- (166, 174) Elemente aufweist, die in relativer Rotationsausrichtung zueinander angeordnet sind, wobei eines (166, 174) der Elemente (164, 166; 174, 456) von der Betätigungsanordnung (30, 30') getragen wird und das andere (164, 456) der Elemente von einem (60) der Bauteile (42, 60) getragen wird; sowie mit einer Steueranordnung (222) zum Erzeugen eines Betätigungssignals für die Betätigungsanordnung (30, 30') als eine Funktion des Drehzahlsignals.

19. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 18, ferner versehen mit einem leitenden Pfad (176), welcher die Steueranordnung (222) und die Betätigungsanordnung (30, 30') miteinander verbindet, wobei die Drehzahlmeßanordnung (152, 166; 174, 456) das Drehzahlsignal dem Betätigungssignal zwecks Übermittlung zu der Steueranordnung (222) über den leitenden Pfad überlagert.

20. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Steueranordnung (222) das Betätigungssignal als eine Funktion der erfaßten Temperatur in einem Wirtssystem (12) erzeugt.

21. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 6 und einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei das Sensorelement einen von einem Gehäuse (122) der Betätigungsanordnung (30) getragenen variablen Reluktanzsensor (166) zum Erfassen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Kennzeichenelements (164) innerhalb eines Meßbereichs (464) in dem Flußpfad des magnetischen Kreises aufweist, wobei der magnetische Kreis auch über Eisenwerkstoff innerhalb des Gehäuses (122) verläuft.

22. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 21, wobei der variable Reluktanzsensor (166) ein Magnetfeld (462) mit einer charakteristischen Flußintensität im wesentlichen additiv zu der Flußwegintensität des magnetischen Kreises innerhalb des Meßbereichs (464) erzeugt.

23. Viskositätsfluidkupplung nach Anspruch 22, wobei die Steueranordnung (222) das Magnetfeld unterhalb des Sättigungspunktes des Gehäuses (122) hält.

24. Viskositätsfluidkupplung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei die Drehzahlmeßanordnung (152, 166) einen Differenzstrom über den Induktor (174) erfaßt und das Drehzahlsignal als Funktion davon erzeugt.

25. Viskositätsfluidkupplung nach einem der Ansprüche 18 und 19, wobei das Kennzeichenelement einen Permanentmagneten (456) aufweist, der mit der Betätigungsanordnung (30') drehfest verbunden ist.

26. Viskositätsfluidkupplung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei das Kennzeichenelement ein Eisenbauteil (164) ist, das mit der Betätigungsanordnung (30) drehfest verbunden ist.