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    DieErfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für eine extern steuerbare Lüfterkupplung, mitdem das Betriebsverhalten eines Motors verbessert, die Kraftstoffkostengesenkt, das Kühlverhaltendes Kondensators einer Klimaanlage (A/C) verbessert und die mitder übermäßigen Drehungeines Lüfterseinhergehenden Geräuscheunterdrücktwerden. Die extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtungist derart konstruiert, dass eine Ölversorgungsbohrung durch einVentilelement, das durch einen Elektromagneten gesteuert wird, geöffnet undgeschlossen wird, wobei das Öffnenund das Schließender Ölversorgungsbohrungzweipunktgesteuert durch Parameter, wie die Temperatur eines Kühlmittelsim Kühler,die Lüfterdrehgeschwindigkeit,die Temperatur des Getriebeöls, dieFahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl, der Druck im Kompressoreiner Klimaanlage etc., erfolgt.
    公开号:DE102004018955A1
    申请号:DE200410018955
    申请日:2004-04-20
    公开日:2005-03-24
    发明作者:Yoshinobu Numazu Iida；Ken Susono Shiozaki
    申请人:Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd；
    IPC主号:F01P7-08
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Steuerungsverfahrenfür eineextern steuerbare Lüfterkupplungfür einSystem, in dem die Lüfterdrehungzur Kühlungeines Motors in einem Fahrzeug, etc., in Übereinstimmung mit der Temperaturänderungder externen Peripherie und Änderungenin den Fahrbedingungen gesteuert wird.
    [0002] Beieiner Lüfterkupplungsvorrichtungdieser Art, ist das Interieur eines abgedichteten Gehäuses, dassich aus einem Behälterund einem Deckel zusammensetzt, in einen Ölvorratsbehälter und einen Drehmomentübertragungsraumzur internen Anbringung einer Antriebsscheibe durch eine Partitionsplatte,die eine Ölversorgungsbohrungaufweist, unterteilt. Ein Sperrelement ist in einem Bereich derinneren Umfangswand des abgedichteten Gehäuses gegenüber der äußeren Umfangsfläche derAntriebsscheibe angebracht, um das Öl während der Zeit, in der sichder Lüfterdreht, umzuleiten und aufzustauen. Ein Ölzirkulationsdurchgang istzwischen Ölvorratsbehältern nebendem Drehmomentübertragungsraumausgebildet und mit dem Sperrelement verbunden. Die Lüfterkupplungsvorrichtungumfasst ein Ventilelement zum Öffnender in der Partitionsplatte liegenden Ölversorgungsbohrung, für den Fall,dass die Temperatur der externen Peripherie einen bestimmten Schwellwert überschreitet.Ist die Temperatur gleich oder kleiner als ein bestimmter Schwellwert,schließtdas Ventilelement die Ölversorgungsbohrungder obigen Partitionsplatte. In einem System zur Steuerung der Drehmomentübertragungvon der Antriebsseite zur angetriebenen abgedichteten Gehäuseseitedurch Vergrößerung undVerkleinerung einer effektiven Kontaktfläche des Öls innerhalb eines drehmomentübertragendenZwischenraums, der zwischen sich gegenüberliegenden Wandflächen im Umfangsbereichder Antriebsscheibe und des abgedichteten Gehäuses ausgebildet ist, sindzwei Elektromagneten auf der Vorder- oder Hinterseite des abgedichtetenGehäusesangebracht. Ein Ventilelement mit magnetischen Eigenschaften istzum Zwecke des Öffnensund Schließensder Ölversorgungsbohrunggegenübereinem der Elektromagneten angebracht. Des Weiteren ist ein Ventilhilfselementmit magnetischen Eigenschaften zum Zwecke des Öffnens und Schließens des Ölzirkulationsdurchgangs gegenüber demanderen Elektromagneten angebracht (siehe japanische PatentschriftNr. 2911623).
    [0003] Jedochist die obige konventionelle und extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtungderart aufgebaut, dass der Elektromagnet und ein Anker zur Ansteuerungdes Ventilelementes durch einen Behälter aus unmagnetischem Materialvon einander getrennt sind. Folglich kann eine elektromagnetische Kraftdes Elektromagneten auf den Anker nur unzureichend übertragenwerden. Ferner wird zur Anziehung des Ankers eine exzessive elektromagnetische Kraftbenötigt,wodurch das Gewicht und die Größe des Elektromagnetenentsprechend vergrößert werden.Hieraus erwächstdas Problem, dass eine derartige Lüfterkupplungsvorrichtung wederkompakt noch in Leichtbauweise gefertigt werden kann, und der Stromverbrauchentsprechend hoch ist. Überdies liegtein Nachteil darin, dass sich die Funktion des Ankers, d.h. Funktionsfähigkeitdes Öffnensund Schließensdes Ventilelements fürden Fall, dass sich der Anker in der Position getrennt von der rotierendenWelle befindet, durch die Aufnahme des Leitungswiderstandes des Öls verschlechtert,da der Anker währendder Drehbewegung des Lüftersstets von Ölumgeben ist.
    [0004] Deshalbhaben die Erfinder vorher eine extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtungvorgeschlagen (JP-A-2003-239741). In dieser extern steuerbaren Lüfterkupplungsvorrichtungist ein kreisringförmigeselektromagnetisches Material zwischen dem obigen Elektromagnetenund dem Ventilelement angeordnet. Die extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtungist derart aufgebaut, dass das elektromagnetische Material an dasabgedichtete Gehäuse montiertist, wodurch der magnetische Fluss des Elektromagneten durch daselektromagnetische Material auf das Ventilelement übertragenwird. Auf diese Weise ist die Lüfterkupplungsvorrichtungkompakt und in Leichtbauweise ausgeführt, so dass der Stromverbrauchreduziert und die Steuerbarkeit der Lüfterdrehbewegung verbessertwird.
    [0005] Demgegenüber isteine viskose Anschlussflüssigkeitzur Übertragungdes Antriebsdrehmomentes seitens des Motors eines Fahrzeugs aufeinen den KühlerkühlendenLüfterund dessen Steuerungsverfahren in JP-A-9-119455 offenbart. Bei dem zurAnpassung der Ölversorgungzugrundeliegenden System wird die Menge der Anschlussflüssigkeit durchdas Öffnenund Schließeneines Ventils durch die Deformation eines temperaturempfindlichen Bi-Metalls,das temperaturabhängigauf den am KühlervorbeiströmendenWind reagiert, geregelt und dadurch die Lüfterdrehung geändert. DiesesSystem wird detailliert erklärt.Diesem System liegt die Aufgabe zugrunde, Lüftergeräusche und Schlupfwärme während desMotorenleerlaufs zu vermeiden. In diesem System wird die Motordrehzahlerfasst und ihr gemessener Wert mit einem im Voraus definierten Schwellwertverglichen. Ist die Motordrehzahl kleiner als der definierte Schwellwert,so wird die Lüfterdrehgeschwindigkeitermittelt und ihrerseits mit einem im Voraus definierten Schwellwertverglichen. Bei einer gegenüberdem Schwellwert größeren Lüfterdrehgeschwindigkeithingegen wird eine Korrektur des Eingangssignals eingeleitet, wobeidas Ventilelement in die Schließpositionbewegt wird.
    [0006] EineTemperatur einer Motorenkühlflüssigkeit,die das Kühlverhaltendes Motors beeinflusst, kann aber in dem letzteren Steuerungsverfahren (JP-A-9-119455)der viskosen Anschlussflüssigkeit desSystems zur Änderungder Ölversorgungsmenge nichtals direkte Regelgröße und zur Änderungder Lüfterdrehungherangezogen werden, in dem das Öffnenund Schließendes Ventils auf der Deformation eines temperaturempfindlichen Bi-Metalls basiert dastemperaturabhängigauf den am KühlervorbeiströmendenWind reagiert. Nachteilig an dem Steuerungsverfahren ist, dass dieunnötigeLüfterdrehung einenMotorleistungsverlust mit sich bringt, die Kraftstoffkosten zunehmen,keine bevorzugte Lüfterdrehgeschwindigkeitzur Kühlungdes Kondensators einer Klimaanlage aufrechterhalten werden kann,und die mit der übermäßigen Lüfterdrehungwährendeiner Beschleunigungszeit einhergehenden Lüftergeräusche etc. nicht vermiedenwerden können.
    [0007] Darüber hinauswird im konventionellen Steuerungsverfahren der extern steuerbarenLüfterkupplung,sofern die Kupplung eingeschaltet ist und die Drehung der Kupplungnach Festlegung einer Steuerflächefür dieLüfterdrehgeschwindigkeitvon einer Aus-Flächezu einer Ein-Flächeeingeleitet wurde, keine ausreichende Steuerungs unterstützung gewährt, wodurcheine übermäßige Lüfterdrehunggeneriert wird. Da ferner nur die Lüfterdrehgeschwindigkeit zurBeurteilung der Steuerung herangezogen wird, ist das Steuerungsverfahreninsofern von Nachteil, als dass die damit verbundene übermäßige Drehungdes Lüfterszum Zeitpunkt einer plötzlichen Drehzahländerungdes Motors auftritt und das Lüfterdrehverhaltenetc. dadurch instabil wird.
    [0008] Dervorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteiledes Steuerungsverfahrens der viskosen Anschlussflüssigkeitdes Systems zur Änderungder Ölversorgungsmengedurch Öffnen undSchließendes Ventils durch die Verformung eines Bi-Metalls, das auf den amKühlervorbeiströmendenWind reagiert, wodurch die Lüfterdrehung geändert wird,und die Nachteile des konventionellen Steuerungsverfahrens der externsteuerbaren Lüfterkupplungzu beheben. Die vorliegende Erfindung schafft ein Steuerungsverfahrenfür eineextern steuerbare Lüfterkupplungzur Verbesserung des Motorverhaltens, der Kraftstoffkosten, desKühlverhaltens desKondensators einer Klimaanlage, zur Verminderung von übermäßiger Lüfterdrehungund den damit einhergehenden Lüftergeräuschen,zur Reduktion der Ansprechverzögerungbezüglichder Steuerungsanweisungen an den Lüfter und zur Reduktion der übermäßigen Lüfterdrehungzum Zeitpunkt einer sich änderndenMotordrehzahl und währendder Motorstartzeit und zur Stabilisierung des Drehverhaltens desLüfters.
    [0009] Eineerste bevorzugte Ausführungsformdes Steuerungsverfahrens der vorliegenden Erfindung betrifft dieSteuerung einer externen steuerbaren Lüfterkupplung, die dadurch gekennzeichnetist, dass das Interieur eines abgedichteten Gehäuses aus einem Behälter ausunmagnetischem Material aufgebaut ist, der mittels eines Kugellagersauf einer rotierenden Schaft gelagert ist, wobei am Ende der Antriebswelleeine Antriebsscheibe angebracht ist, und ein Deckel an den Behälter anschließt, derin einen Ölvorratsbehälter undeinen Drehmomentübertragungsraumunterteilt ist, um die Antriebsscheibe intern neben einer Partitionsplatteanzubringen, ein Sperrelement an der inneren Umfangswand des Deckelsgegenüberder äußeren Umfangsfläche derAntriebsscheibe angebracht ist, um das Öl während der Zeit, in der sichder Lüfterdreht, umzuleiten und aufzustauen, und ein Ventilelement mit magnetischen Eigenschaftenzum Öffnenund Schließeneines Ölzirkulationsdurchgangs,der zwischen dem Drehmomentübertragungsraumund dem Ölvorratsbehälter angebrachtund mit dem Sperrelement verbunden ist, wobei sich das Ventilelementim Inneren des Ölvorratsbehälters befindet,ein Elektromagnet durch ein Kugellager auf der Antriebswelle gelagertist, wobei das Kugellager auf der Seite des Ölvorratsbehälters des abgedichteten Gehäuses angeordnetist, und ein Mechanismus zur Steuerung des Öffnens und Schließens deszirkulierenden Öldurchgangskonstruiert ist, der durch die Betätigung des Elektromagnetenin Gang gesetzt wird, und das Steuerungssystem für die extern steuerbare Lüfterkupplungderart aufgebaut ist, dass die Drehmomentübertragung von der Antriebsseitezur angetriebenen Seite durch die Vergrößerung und Verkleinerung einereffektiven Kontaktflächedes Ölsinnerhalb eines drehmomentübertragendenZwischenraums, zwischen der antreibenden und der angetriebenen Seite,erfolgt, wobei das Öffnenund Schließendes Ventilelementes auf der Basis von mindestens einem Signal derKühlflüssigkeitstemperaturinnerhalb eines Kühlers,einer Lüfterdrehgeschwindigkeit,der Temperatur des Getriebeöls,einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Motordrehzahl, einem Druckinnerhalb des Kompressors einer Klimaanlage und dem Ein- und Ausschaltsignal derKlimaanlage gesteuert wird.
    [0010] Diezweite bevorzugte Ausführungsformdes Steuerungsverfahrens der vorliegenden Erfindung betrifft einzum obigen ähnliches,jedoch anderes Steuerungsverfahren der extern steuerbaren Lüfterkupplung,wobei ein Mechanismus zur Steuerung des Öffnens und Schließens des Ölzirkulationsdurchgangskonstruiert ist, der durch die Betätigung des Elektromagnetenin Gang gesetzt wird, und das Steuerungssystem für die Lüfterkupplung derart aufgebautist, dass die Drehmomentübertragungvon der Antriebsseite zur angetriebenen Seite durch die Vergrößerung undVerkleinerung einer effektiven Kontaktfläche des Öls innerhalb eines drehmomentübertragendenZwischenraums, der durch die getriebene und die angetriebene Seitegebildet wird, erfolgt. Ein kreisringförmiges magnetisches Materialist zwischen dem Elektromagneten und dem Ventilelement angeordnet,wobei das magnetische Material an das abgedichtete Gehäuse montiertist, so dass der magnetische Fluss des Elektromagneten durch dasmagnetische Material auf das Ventilelement übertragen wird. Dieses Steuerungsverfahrender extern steuerbaren Lüfterkupplungist dadurch gekennzeichnet, dass eine obere Grenze für die Lüfterdrehgeschwindigkeitdurch eine optimale Lüfterdrehgeschwindigkeitfestgelegt wird, die seitens des Motors gefordert wird. Das Steuerungssignalfür dieLüfterdrehgeschwindigkeitwird zeitweilig auf der Basis von Differenzgeschwindigkeiten zwischender Motordrehzahl, der Lüfterdrehgeschwindigkeitund der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeitausgeblendet. Alternativ wird das Steuerungssignal für die Lüfterdrehgeschwindigkeitzeitweilig auf der Basis von einer Beschleunigung der Motordrehzahloder einer Beschleunigung der Drosselklappe ausgeblendet. Andernfallswird die Änderungsrateder optimalen Lüfterdreh geschwindigkeitdurch die Festlegung einer Grenze auf der Basis der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeitbeschränkt.
    [0011] Dieobige extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtungkann derart aufgebaut sein, dass ein kreisringförmiges magnetisches Materialzwischen dem Elektromagneten und dem Ventilelement angeordnet seinkann, wobei das magnetische Material an das abgedichtete Gehäuse montiertist, um den magnetischen Fluss des Elektromagneten durch das magnetischeMaterial auf das Ventilelement zu übertragen.
    [0012] In Übereinstimmungmit dem Steuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung, kann dieLüfterdrehungderart gesteuert werden, so dass man immer innerhalb eines bevorzugtenTemperaturbereiches hinsichtlich des Motorenverbrennungswirkungsgradesdurch die Regelung der Kühlflüssigkeitstemperaturim Kühlerals direkten Regelparameter liegt. Des Weiteren kann die bezüglich derKühlungseffizienzdes Kondensators einer Klimaanlage bevorzugte Lüfterdrehung aufrechterhaltenund das Kühlverhaltender Klimaanlage durch ständigeErmittlung des Ein/Aus-Zustandes und des Drucks im Klimakompressorverbessert werden. Ferner wird die mit dem Motorstart und der Beschleunigungaus dem Leerlauf heraus einhergehende übermäßige Lüfterdrehung unterbunden, undLüftergeräusche werden durchErmittlung der Motordrehzahl und der Drosselklappenbeschleunigungreduziert. Außerdemwird die obere Grenze der Lüfterdrehgeschwindigkeitauf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeitgesetzt, die seitens des Motors gefordert wird. Das Signal für die Lüftersteuerungwird zeitweilig auf der Grundlage von Differenzgeschwindigkeitenzwischen der Motordrehzahl, der Lüfterdrehgeschwindigkeit undder optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeitausgeblendet. Das Signal fürdie Lüftersteuerungwird zeitweilig auf der Grundlage von der Beschleunigung der Motordrehzahloder der Beschleunigung der Drosselklappe ausgeblendet. Die Änderungsrateder optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeitwird durch die Festlegung einer Grenze auf der Basis der optimalenLüfterdrehgeschwindigkeitbegrenzt. Im folgenden könnenviele großartigeEffekte durch die Benutzung derartiger Mittel erzielt werden. DieAnsprechverzögerungbezüglichder Steuerungsanweisungen an den Lüfter wird abgemindert und diedamit verbundene übermäßige Drehungzum Zeitpunkt des sich änderndenMotorenzustandes (Motordrehzahl), während des Motorstarts, etc.reduziert, wodurch das Drehverhalten des Lüfters stabilisiert wird. Darüber hinauswerden Motorleistungsverluste durch den Lüfter (Kraftstoffkosten werdenverbessert) und Lüftergeräusche etc. reduziert.
    [0013] 1 eine Ausführungsformder extern steuerbaren Lüfterkupplungsvorrichtungin der Querschnittsansicht,
    [0014] 2 eine schematische Darstellungeines Beispiels fürden gesamten Aufbau eines Steuerungssystems zur Ausführung einesSteuerungsverfahrens fürdie obige extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtung,
    [0015] 3 ein Flussdiagramm einerAusführungsformdes Steuerungsverfahrens der obigen extern steuerbaren Lüfterkupplungsvorrichtung,
    [0016] 4 eine Darstellung einesBeispiels für dieLüftersteuerung,die das in 2 gezeigteSteuerungssystem nutzt,
    [0017] 5 eine Darstellung einesBeispiels, das das in 2 gezeigteSteuerungssystem nutzt, und in der die Lüfterdrehung mit einer Ein-Aus-Rateder Netzspannung als Ventilöffnungs-und Ventilschließungs-Steuerungssignalgesteuert wird.
    [0018] 6 eine Darstellung einesBeispiels, das das in 2 gezeigteSteuerungssystem nutzt, und in der die Lüfterdrehung mit einer Ein-Aus-Frequenz derNetzspannung als Ventilöffnungs-und Ventilschließungs-Steuerungssignalgesteuert wird.
    [0019] 7 eine Darstellung einesBeispiels der Lüfterdrehungmit einem Betrag der elektrischen Leistung (W) der Stromquelle alsVentilöffnungs-und Ventilschließungs-Steuerungssignalin dem Lüftersteuerungsbeispieldes in 2 gezeigten Steuerungssystems.
    [0020] 8 eine Darstellung einesBeispiels, in der die Lüfterdrehgeschwindigkeitdurch die Festlegung einer oberen Grenze für die Umdrehungszahl mit Bezugauf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS) gesteuert wird, die in dem Lüftersteuerungsbeispiel, dasdas in 2 gezeigte Steuerungssystemnutzt, seitens der Motors angefordert wird.
    [0021] 9 eine Darstellung eineskonkreten Beispiels fürdie Steuerung der Lüfterdrehgeschwindigkeit,in der eine obere Grenzlinie fürdie Drehgeschwindigkeit in ähnlicherWeise, mit Bezug auf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS),festgelegt ist.
    [0022] 10 eine Darstellung einesLüftersteuerungsbeispiels,in dem das Signal fürdie Lüftersteuerungtemporärausgeblendet wird, sofern die Differenzgeschwindigkeit zwischender Motordrehzahl (ES) und der Lüfterdrehzahl(FS) kleiner ist als ein bestimmter Wert (konstante DifferenzgeschwindigkeitA) (ES – FS < A).
    [0023] 11 eine Darstellung einesLüftersteuerungsbeispiels,in dem das Signal fürdie Lüftersteuerungtemporärausgeblendet wird, sofern die Differenzgeschwindigkeit zwischender Motordrehzahl (ES) und der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS)kleiner ist als ein bestimmter konstanter Wert A (konstante DifferenzgeschwindigkeitA) und die Lüfterdrehgeschwindigkeit(FS) größer istals die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS) (ES – ETFS < A und FS > ETFS).
    [0024] 12 eine Darstellung einesLüftersteuerungsbeispiels,in dem das Signal fürdie Lüftersteuerungtemporärausgeblendet wird, sofern die Beschleunigung a der Motordrehzahlgrößer wirdals ein bestimmter Wert A (a > A).
    [0025] 13 eine Darstellung einesLüftersteuerungsbeispiels,in dem das Signal fürdie Lüftersteuerungtemporärausgeblendet wird, sofern die Beschleunigung a' der Drosselklappe größer wirdals ein bestimmter Wert A (a' > A).
    [0026] 14 eine Darstellung einesLüftersteuerungsbeispielszur Stabilisierung des Lüfterdrehverhaltensdurch Begrenzung der Änderungsrateder optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeitauf der Basis der Änderungsrateder optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS).
    [0027] 1 zeigt eine extern steuerbareLüfterkupplungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung, deren abgedichtetes Gehäuse 2 sichaus einem Behälter 2-1 undeinem Deckel 2-2 zusammensetzt und auf einer rotierendenAntriebswelle 1 mittels eines Kugellager 13 gelagertist. Das Interieur dieses abgedichteten Gehäuses 2 ist durch diePartitionsplatte 4 in einen Ölvorratsbehälter 5 und einen Drehmomentübertragungsraum 6 unterteilt,wobei die Partitionsplatte 4 mit einer Ölversorgungsbohrung 8 versehen ist.Eine fest auf dem Ende der Antriebswelle 1 sitzende Antriebsscheibe 3 istderart innerhalb des Drehmomentübertragungsraums 6 untergebracht, dassein drehmomentübertragenderZwischenraum zwischen der Antriebsscheibe 3 und den inneren Wandflächen imUmfangsbereich des Drehmomentübertragungsraums 6 entsteht.
    [0028] EinSperrelement 15 ist in einem Bereich an der inneren Umfangswanddes Deckels 2-2, gegenübereinem Bereich der äußeren Umfangsfläche der Antriebsscheibe 3,angebracht, um das Ölwährend derZeit, in der sich der Lüfterdreht, umzuleiten und aufzustauen.
    [0029] Für die Ölversorgungist ein Ventilelement 9, bestehend aus einer Blattfeder 9-1 undeinem Anker 9-2, im Behälter 2-1 zum Öffnen undSchließeneines Ölzirkulationsdurchgangs 7,der im Behälter 2-1 zum Sammelndes Ölsangeordnet ist, angebracht. Die Blattfeder 9-1 liegt amBehälter 2-1 anund ist derart ausgebildet, dass sie den Widerstand des Öls im Ölvorratsbehälter 5 zumZeitpunkt der Lüfterdrehung nichtleicht aufnehmen kann, wobei der Anker 9-2 des Ventilelementesnahe der Antriebswelle 1 angeordnet ist.
    [0030] EinElektromagnet 11 ist in einem Gehäuse 12 untergebracht,wobei das Gehäuse 12 bezüglich desabgedichteten Gehäuses 2 antriebseitigauf einem Kugellager 14 sitzt und hierdurch auf der Antriebswelle 1 gelagertist. Des Weiteren ist ein kreisförmigesmagnetisches Element 10 (magnetisches Material) derartam Behälter 2-1 montiert,dass es dem Anker 9-2 des obigen Ventilelementes gegenüberliegt.Ein Teil des Gehäuses 12 desElektromagneten ist unregelmäßig in dasmagnetische Element 10 eingepasst. Der Betätigungsmechanismusdes Ventilelementes 9 zum Zwecke der Ölversorgung ist derart ausgelegt,dass das ringförmigemagnetische Element 10 effektiv den magnetischen Flussdes Elektromagneten 11 auf den Anker 9-2 überträgt.
    [0031] Inder obigen Lüfterkupplungsvorrichtungist die Ölversorgungsbohrung 8 beiabgeschaltetem Elektromagneten 11 (nicht magnetisiert)geschlossen, wobei der Anker 9-2 vom magnetischen Element 10 durchdie Wirkung der Blattfeder 9-1 getrennt ist. Folglich istdie Ölversorgungin den Drehmomentübertragungsraum 6 unterbunden.Im Gegensatz dazu wird der Anker 9-2 bei eingeschaltetemElektromagneten 11 (magnetisiert) gegen die Wirkung derBlattfeder 9-1 vom kreisförmigen magnetischen Element 10 angezogen.Somit kommt der Anker 9-2 des Ventilelementes 9 mitder Behälterseite 2-1 inKontakt, wodurch die Ölversorgungsbohrung 8 geöffnet und derDrehmomentübertragungsraum 6 mit Öl versorgt wird.
    [0032] DasSteuerungssystem zur Ausführungdes Steuerungsverfahrens fürdie obige extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtungwird im folgenden auf der Basis von 2 erklärt.
    [0033] Zuerstwird die Temperatur des Kühlmittels einesKühler 21,die Lüfterdrehgeschwindigkeit 22 einesLüfters,die Temperatur eines Getriebeöls,eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl 28, der Druckdes Kompressors einer Klimaanlage, das Ein – oder Aus – Signal der Klimaanlage, etc.einem arithmetischen Haupt-Controller 27 zugeführt. Dieser Haupt-Controllerermittelt hieraus eine optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (Bereichder Lüftergeschwindigkeit).Ein Ventilöffnungs-Schließungssignal,das zur Änderungder Lüfterdrehgeschwindigkeitbenötigt wird,wird an ein Relais innerhalb des arithmetischen Haupt-Controllers 27 oderan ein vom Haupt-Controller 27 separiertesRelais – Gehäuse 26 gesendet.In diesem Relais oder dem Relais – Gehäuse 26, wird die Schaltungausgeführtund der Elektromagnet 11 der Lüfterkupplungsvorrichtung 24 mitStrom versorgt, wobei das Ventilelement 9 für die Ölversorgung geöffnet undgeschlossen wird. Die durch die Ölversorgungdurch Öffnenund Schließendes Ventils hervorgerufene Änderungder Lüfterdrehgeschwindigkeitwird gemessen und an den arithmetische Haupt-Controller 27 zurückgeführt. ImSteuerungssystem wird daraufhin die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (Bereichder Lüfterdrehgeschwindigkeit)erneut auf Grundlage der Basisdaten, wie der Temperatur des Kühlmittelsim Kühler 21,der Temperatur des Getriebeöls,der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl 28, etc.ermittelt. Die Bezugszeichen 23 und 25 in 2 bezeichnen einen Lüfterdrehsensorund eine Batterie.
    [0034] DasSteuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung, die das in 2 gezeigte Steuerungssystemnutzt, wird nachfolgend auf Basis der 3 und 4 erklärt.
    [0035] Dieoptimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (TFS)wird auf der Grundlage von Daten, wie der Temperatur des Kühlmittelsim Kühler,der Temperatur des Getriebeöls,der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl, etc. während desFahrzeugbetriebs bestimmt. Es wird die Regelabweichung (FS – TFS =E) zwischen dieser optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit(TFS) und der aktuellen LüfterdrehgeschwindigkeitFS ermittelt. Ein Ventilöffnungs-und -schließungssignalwird auf der Grundlage dieser Regelabweichung E berechnet und andas Relais ausgegeben, wodurch das Ventilelement für die Ölversorgungder Lüfterkupplungsvorrichtunggeöffnet odergeschlossen wird. 4 zeigtihr Regelungsbeispiel fürdie Lüfterdrehgeschwindigkeit.In diesem Beispiel kann die Lüfterdrehgeschwindigkeitdes kühlendenLüftersdurch das Signal zum Öffnenund Schließender Ventils auf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit(TFS) geregelt werden, wobei das Signal zum Öffnen und Schließen derVentils auf Basis der Regelabweichung E mit Bezug auf die aktuelle LüfterdrehgeschwindigkeitFS berechnet wird.
    [0036] ZumBeispiel kann als Signal zum Öffnen undSchließender obigen Ventilöffnungeine Ein/Aus-Versorgungsspannungsrate α, eine Versorgungsspannungsfrequenz β oder einBetrag der elektrischen Leistung (W) einer Stromquelle verwendet werden.
    [0037] 5 zeigt ein Beispiel, indem die Lüfterdrehungauf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (TFS)mit (α)der Ein/Aus-Spannungsrate als Ventilöffnungs-Ventilschließungs-Steuerungssignal geregeltwird. 6 zeigt ein Beispiel,in dem die Lüfterdrehungauf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (TFS)mit (β)der Ein-Aus-Spannungsfrequenzals Ventilöffnungs-Ventilschließungs-Steuerungssignal geregeltwird. 7 zeigt ein Beispiel,in dem die Lüfterdrehungauf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit(TFS) mit (γ)dem Betrag der elektrischen Leistung (W) einer Stromquelle als Ventilöffnungs-Ventilschließungs-Steuerungssignalgeregelt wird. Wie man den Steuerungsbeispielen entnehmen kann, wirddie Lüfterdrehgeschwindigkeitin der vorliegenden Erfindung durch die Ermittlung von Daten, wie derTemperatur des Kühlmittelsim Kühler,der Temperatur des Getriebeöls,der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl, etc. geändert. Dementsprechendkann die Wassertemperatur innerhalb eines bestimmten Bereiches gehaltenwerden, und die Ein- und Ausschaltvorgänge der Lüfterkupplungsvorrichtung können in Übereinstimmungmit der Motordrehzahl ungeachtet der Kühlflüssigkeitstemperatur im Kühler gesteuertwerden, so dass die mit der übermäßigen Lüfterdrehungeinhergehenden Lüftergeräusche unterbundenwerden können.
    [0038] Zusätzlich können zuden obigen Parametern die Getriebetemperatur, die Ansauglufttemperatur,ein Kompressordruck einer Klimaanlage, die Drosselklappenstellung,etc. als Parameter zur Beurteilung der Lüftersteuerung herangezogenwerden.
    [0039] 8 zeigt ein Steuerungsbeispiel,in dem die übermäßige Drehungdes Lüftersdurch Reduktion der Ansprechverzögerungbezüglichder Steuerungsanweisungen an die Lüfterdrehgeschwindigkeit vermindertwird, und stellt ein Verfahren zur Steuerung der Lüfterdrehgeschwindigkeitdar, bei dem die obere Grenze fürdie Drehgeschwindigkeit durch die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS),die seitens des Motors gefordert wird, festgelegt wird. In diesemSteuerungsverfahren wird eine obere Grenzlinie für die Drehgeschwindigkeit geringfügig unterhalbeiner Einschaltgeschwindigkeit, wie in 8 gezeigt, mit Bezug auf die optimaleLüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS), die seitens des Motors im normalen Betrieb gefordert wird,festgesetzt. Die Drehgeschwindigkeit auf dieser Linie wird als obereGrenze der Lüfterdrehgeschwindigkeitgeregelt.
    [0040] Befindetsich die Kupplung im Einschaltzustand, strömt übermäßig viel Öl in das Innere des Drehmomentübertragungsraumsder Kupplung und verbleibt dort. Folglich wird im nächsten Takt,nach der Ausgabe des Signals zur Reduktion der Lüfterdrehgeschwindigkeit, dieReaktion bezüglichdieses Signals durch die Zeit fürdas Umleiten und Aufstauen des Ölsim Ölvorratsbehälter verzögert. Ferner wirddas übermäßige Öl innerhalbdes Drehmomentübertragungsraumszur Einflussgröße für die übermäßige Drehung,wenn sich die Motordrehzahl innerhalb eines Augenblicks von niedrigerDrehzahl zu hoher Drehzahl, wie z.B. im Falle eines Motorstartsoder einer Beschleunigung aus dem Leerlauf heraus, ändert. Deshalbdringt kein übermäßiges Öl in den Drehmomentübertragungsraumein, sofern die obere Drehgeschwindigkeitsgrenze der optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS) auf ein Niveau geringfügigunterhalb des Einschaltdrehung herabgesetzt wird. Folglich kanndie Ansprechverzögerungbezüglichdes Signals fürdie Lüfterdrehgeschwindigkeitim nächstenTakt so kurz wie möglichgehalten und die mit der zum Zeitpunkt einer sich änderndenMotordrehzahl und des Motorstarts einhergehende übermäßige Lüfterdrehung reduziert werden.
    [0041] 9 zeigt ein konkretes Beispielfür die Steuerungder Lüfterdrehgeschwindigkeit,in dem die obere Grenzlinie fürdie Drehgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der obigen optimaleLüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS) eingestellt wird. Wenn sich, wie diesem Beispiel gezeigt,die Motordrehzahl (ES) von 1000 U/min auf 4000 U/min ändert unddie optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS) konstant 2000 U/min beträgt,wird die Lüfterdrehgeschwindigkeit (FS)auf die obere Grenzlinie fürdie Lüfterdrehgeschwindigkeitgeregelt, sofern die Motordrehzahl (ES), wie für den Falle (α), konstant1000 U/min beträgt.Analog dazu wird die Lüfterdrehgeschwindigkeit(FS) auf die obere Grenzlinie fürdie Lüfterdrehgeschwindigkeitgeregelt, sofern die Motordrehzahl (ES), wie für den Fall (β), von 1000U/min auf 2000 U/min beschleunigt wird. Im Falle (γ) wird dieLüfterdrehgeschwindigkeit(FS) konstant auf 2000 U/min geregelt, wenn die Motordrehzahl (ES)von 2000 U/min auf 4000 U/min beschleunigt wird.
    [0042] Dieobere Grenzlinie fürdie Drehgeschwindigkeit kann mit einer Formel (Näherungsformel) mittels derMotordrehzahl (n) als Variable, etc. ermittelt werden.
    [0043] Die 10 und 11 zeigen Steuerungsbeispiele, in denendie übermäßige Drehungzum Zeitpunkt der Drehzahländerungdes Motors durch zwischenzeitiges Ausblenden des Steuerungssignalsfür dieLüftersteuerungauf Grundlage der Differenzgeschwindigkeiten zwischen der Motordrehzahl,der Lüfterdrehgeschwindigkeit(aktueller Messwert) und der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit reduziert wird.Im Steuerungsbeispiel der 10 wirddas Steuerungssignal fürdie Lüftersteuerungzwischenzeitig ausgeblendet, sofern die Differenzgeschwindigkeitzwischen der Motordrehzahl (ES) und der Lüfterdrehgeschwindigkeit (FS)kleiner als ein bestimmter Wert (konstante DifferenzgeschwindigkeitA) (ES – FS < A) ist. Im Steuerungsbeispielder 11 wird das Steuerungssignalfür dieLüftersteuerungzwischenzeitig ausgeblendet wird, sofern die Differenzgeschwindigkeitzwischen der Motordrehzahl (ES) und der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS) kleiner als ein bestimmter Wert (konstante DifferenzgeschwindigkeitA) und die Lüfterdrehgeschwindigkeit(FS) größer istals die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS). (ES – ETFS < A und FS > ETFS).
    [0044] DieLüfterkupplung,als Gegenstand des Steuerungssystems der vorliegenden Erfindung,beinhaltet ein System zum Umleiten des Öls in den Drehmomentübertragungsraumdurch die Differenzgeschwindigkeit zwischen der Antriebsdrehzahlund der Lüfterdrehzahl.Folglich nimmt die Umleitgeschwindigkeit des Öls mit kleiner werdender Differenzgeschwindigkeitab, was die Ursache füreine übermäßige Drehungdes Lüfterszum Zeitpunkt eines sich änderndenMotorenzustandes (niedrige Motordrehzahl ⇒ hohe Motordrehzahl) ist.Dementsprechend wird das Steuerungssignal für die Lüfterkupplung bei Differenzgeschwindigkeitenkleiner einem bestimmten Wert zeitweilig ausgeblendet. Somit wird eine übermäßige Ölversorgungvermieden und die damit einhergehende übermäßige Drehung des Lüfters reduziert.
    [0045] 12 und 13 zeigen Steuerungsbeispiele zur Reduktionder übermäßigen Lüfterdrehungzum Zeitpunkt einer sich änderndenMotordrehzahl, wobei das Steuerungssignal für die Lüfterdrehgeschwindigkeit aufGrundlage der Beschleunigung der Motordrehzahl oder der Beschleunigungder Drosselklappe zeitweilig ausgeblendet wird. Im Beispiel der 12 wird das Steuerungssignalfür dieLüfterdrehgeschwindigkeitabgeschaltet, wenn die Beschleunigung a der Motordrehzahl einenbestimmten Wert A übersteigt(a > A). Im Beispielder 13 wird das Steuerungssignalfür dieLüfterdrehgeschwindigkeit abgeschaltet,wenn die Beschleunigung a' derDrosselklappe einen bestimmten Wert A übersteigt (a' > A).
    [0046] Eswird fürden Moment geprüft,ob die Motordrehzahl beschleunigt wurde, so dass daraufhin das Steuerungssignalfür dieLüfterdrehgeschwindigkeitausgeblendet wird, um die übermäßige Lüfterdrehungzu reduzieren.
    [0047] 14 zeigt ein Steuerungsbeispiel,in dem das Drehverhalten des Lüftersdurch Festlegung einer Schwelle bezüglich der Änderungsrate der obigen optimalenLüfterdrehgeschwindigkeitauf Grundlage der Änderungsrateder optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS) stabilisiert wird. Wenn z.B., wie in 14 gezeigt, die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS) von 1000 U/min (α)auf 3000 U/min (β) über dieZeit t angehoben wird, so beträgtdie Änderungsrateder optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS)für denZeitraum Δt2000 U/min/Δt.Wird für die Änderungsratewährenddes Zeitraums Δteine Schwelle (z.B. 500 U/min/Δt)festgelegt, so ändert sichdie optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS) von (α)nach (γ)entsprechend.
    [0048] Ändert mandie optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS) innerhalb kurzer Zeit rasch, wird die Steuerungsausgabe derLüfterdrehsteuerunginstabil (der Fehler zwischen der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit undder aktuellen Lüfterdrehgeschwindigkeitnimmt zu). Dementsprechend verschlechtert sich das konvergente Verhaltenund das Lüfterdrehverhaltenwird instabil. Folglich kann der Fehler der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS)reduziert werden, wenn fürdie Änderungsrateder Lüfterdrehgeschwindigkeit(ETFS) eine Schwelle definiert wird, so dass sich das Lüfterdrehverhaltenstabilisiert.
    [0049] Dievorliegende Erfindung wird fürdie Lüfterkupplungzur Kühlungdes Kühlerseines Kraftfahrzeugs angewandt, wodurch das Betriebsverhalten einesMotors verbessert, die Kraftstoffkosten gesenkt, das Kühlverhaltendes Kondensators einer Klimaanlage (A/C) verbessert und die mitder übermäßigen Drehungdes Lüfterseinhergehenden Geräuscheunterdrücktwerden. Darüberhinaus kann die Ansprechverzögerungbezüglichder Steuerungsanweisungen an den Lüfter verringert und die während der Änderungder Motordrehzahl und währenddes Motorstarts auftretende Drehung des Lüfters reduziert sowie das Drehverhaltendes Lüftersstabilisiert werden.
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] Steuerungsverfahren für eine extern steuerbare Lüfterkupplung,wobei das Innere eines abgedichteten Gehäuses aus einem Behälter ausunmagnetischem Material aufgebaut ist, der mittels eines Kugellagersauf einer rotierenden Antriebswelle gelagert ist, wobei am Endeder Antriebswelle eine Antriebsscheibe angebracht ist, und ein Deckelan dem Behälterangebracht ist, der in einen Ölvorratsbehälter undeinen Drehmomentübertragungsraumdurch eine Partitionsplatte unterteilt ist, um die Antriebsscheibeanzubringen, ein Sperrelement an der inneren Umfangswand des Deckelsgegenüberder äußeren Umfangsfläche derAntriebsscheibe angebracht ist, um das Öl während der Zeit, in der sichder Lüfter dreht,umzuleiten und aufzustauen, und ein Ventilelement mit magnetischenEigenschaften zum Öffnen undSchließeneines Ölzirkulationsdurchgangs,der zwischen dem Drehmomentübertragungsraumund dem Ölvorratsbehälter angebrachtund mit dem Sperrelement verbunden ist, wobei sich das Ventilelementim Inneren des Ölvorratsbehälters befindet, einElektromagnet durch ein Kugellager auf der Antriebswelle gelagertist, wobei das Kugellager auf der Seite des Ölvorratsbehälters des abgedichteten Gehäuses angeordnetist, und ein Mechanismus zur Steuerung des Öffnens und Schließens deszirkulierenden Öldurchgangskonstruiert ist, der durch die Betätigung des Elektromagnetenin Gang gesetzt wird, und das Steuerungssystem für die extern steuerbare Lüfterkupplungderart aufgebaut ist, dass die Drehmomentübertragung von der Antriebsseitezur angetriebenen Seite durch die Vergrößerung und Verkleinerung einereffektiven Kontaktflächedes Öls innerhalbeines drehmomentübertragendenZwischenraums, zwischen der antreibenden und der angetriebenen Seite,erfolgt, wobei das Öffnenund Schließendes Ventilelementes auf der Basis von mindestens einem Signal derKühlflüssigkeitstemperaturinnerhalb eines Kühlers,einer Lüfterdrehgeschwindigkeit,der Temperatur des Getriebeöls,einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Motordrehzahl, einem Druckinnerhalb des Kompressors einer Klimaanlage und dem Ein- und Ausschaltsignalder Klimaanlage gesteuert wird.
    [2] Steuerungsverfahren für eine extern steuerbare Lüfterkupplungnach Anspruch 1, wobei ein ringförmigesmagnetisches Material zwischen dem Elektromagneten und dem Ventilelementangeordnet ist, und das ringförmigemagnetische Material an das abgedichtete Gehäuse der Lüfterkupplung montiert ist, umeinen magnetischen Fluss des Elektromagneten zum Ventilelement durchdas magnetische Material zu übertragen.
    [3] Steuerungsverfahren für eine extern steuerbare Lüfterkupplung,wobei das Innere eines abgedichteten Gehäuses aus einem Behälter ausunmagnetischem Material aufgebaut ist, der mittels eines Kugellagersauf einer rotierenden Antriebswelle gelagert ist, wobei am Endeder Antriebswelle eine Antriebsscheibe angebracht ist, und ein Deckelan den Behälterangebracht ist, der in einen Ölvorratsbehälter undeinen Drehmomentübertragungsraumdurch eine Partitionsplatte unterteilt ist, um die Antriebsscheibeanzubringen, ein Sperrelement an der inneren Umfangswand des Deckelsgegenüberder äußeren Umfangsfläche derAntriebsscheibe angebracht ist, um das Öl während der Zeit, in der sichder Lüfter dreht,umzuleiten und aufzustauen, und ein Ventilelement mit magnetischenEigenschaften zum Öffnen undSchließeneines Ölzirkulationsdurchgangs,der zwischen dem Drehmomentübertragungsraumund dem Ölvorratsbehälter angebrachtund mit dem Sperrelement verbunden ist, wobei sich das Ventilelementim Inneren des Ölvorratsbehälters befindet, einElektromagnet durch ein Kugellager auf der Antriebswelle gelagertist, wobei das Kugellager auf der Seite des Ölvorratsbehälters des abgedichteten Gehäuses angeordnetist, und ein Mechanismus zur Steuerung des Öffnens und Schließens deszirkulierenden Öldurchgangskonstruiert ist, der durch die Betätigung des Elektromagnetenin Gang gesetzt wird, und das Steuerungssystem für die extern steuerbare Lüfterkupplungderart aufgebaut ist, dass die Drehmomentübertragung von der Antriebsseitezur angetriebenen Seite durch die Vergrößerung und Verkleinerung einereffektiven Kontaktflächedes Öls innerhalbeines drehmomentübertragendenZwischenraums, zwischen der antreibenden und der angetriebenen Seite,erfolgt, wobei eine obere Grenze für die Drehgeschwindigkeit aufeine optimale Lüfterdrehgeschwindigkeitgesetzt wird, die seitens des Motors gefordert wird, ein Steuerungssignalfür die Lüfterdrehgeschwindigkeitzeitweilig auf der Basis von Differenzgeschwindigkeiten zwischender Motordrehzahl, der Lüfterdrehgeschwindigkeitund der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeitausgeblendet wird, das Steuerungssignal für die Lüfterdrehgeschwindigkeit zeitweiligauf der Basis von einer Beschleunigung der Motordrehzahl oder einerBeschleunigung der Drosselklappe ausgeblendet wird, oder die Änderungsrateder optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeitauf der Basis der Änderungsrateder optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeitbeschränkt wird.
    [4] Steuerungsverfahren für eine extern steuerbare Lüfterkupplungnach Anspruch 3, wobei ein ringförmigesmagnetisches Material zwischen dem Elektromagneten und dem Ventilelementangeordnet ist, und das ringförmigemagnetische Material an das abgedichtete Gehäuse der Lüfterkupplung montiert ist, umeinen magnetischen Fluss des Elektromagneten zum Ventilelement durchdas magnetische Material zu übertragen.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    2005-03-24| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
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