DE10025690A1

DE10025690A1 - Vorrichtung zur Sensierung des Ölzustands

Info

Publication number: DE10025690A1
Application number: DE2000125690
Authority: DE
Inventors: Hubert Remmlinger; Joerg Martin; Georg Gierer; Wolfgang Runge
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-11-29
Also published as: DE50109700D1; WO2001090539A1; EP1283944A1; EP1283944B1

Abstract

Beschrieben ist eine Vorrichtung zur Sensierung des Ölzustands, wie beispielsweise Ölverschmutzung, Öltemperatur oder ähnliches, in einem Ölsystem zur Schmierung und/oder Kühlung, wobei in dem Ölsystem ein Ölfilter vorgesehen ist. Eine derartige Anwendung ist insbesondere für eine Antriebseinheit in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einem Kraftfahrzeuggetriebe und/oder einem Kraftfahrzeugmotor, vorgesehen. Erfindungsgemäß sind die Mittel zur Sensierung des Ölzustands in dem Ölfilter angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sensierung bzw. zur Überwachung des Ölzustands, wie beispielsweise der Ölverschmutzung, der Öltemperatur oder ähnlichem, in einem Ölsystem zur Schmierung und/oder Küh lung, insbesondere für eine Antriebseinheit in einem Kraft fahrzeug, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeuggetriebe und/oder einem Kraftfahrzeugmotor, wobei in dem Ölsystem ein Ölfilter vorgesehen ist.

Der Ölzustand in Ölsystemen zur Schmierung und/oder Kühlung eines Kraftfahrzeuggetriebes und/oder eines Kraft fahrzeugmotors wird maßgeblich durch jegliche Verschmutzung des Öls und hohe Betriebstemperaturen bzw. einem zu gerin gen Ölstand beeinflußt. Eine gravierende Verschmutzung des Öls ist die Hauptursache für Störungen, Ausfälle und Ver schleiß der Komponenten eines Ölsystems. Durch entsprechen de Filtereinrichtungen wird der Schmierstoff gereinigt. Dadurch soll eine möglichst gleichbleibende Schmierstoff qualität gewährleistet werden, damit die geforderte Lebens dauer der Systemkomponenten und sonstiger geschmierter Ma schinenteile, wie beispielsweise Wälzlager und Zahnräder sowie die des Schmierstoffs, sicher erreicht wird.

Vom Hersteller eines Kraftfahrzeuggetriebes müssen verlässliche Ölwechselintervalle vorgegeben werden, so daß die geforderte Lebensdauer der zu schmierenden bzw. zu küh lenden Einheit erreicht werden kann. Hierzu sind aus dem Stand der Technik vielfältige Ölfilter und Ölreinigungsein richtungen bekannt.

Untersuchungen gebrauchter Motoröle haben gezeigt, daß diese schon nach sehr unterschiedlichen Fahrleistungen ver braucht sein können. Daher wurden Alternativen zu starren Ölwechselintervallen, beispielsweise für Pkw-Motoren, un tersucht. Es wurde bereits ein neuer Sensor entwickelt (MTZ Motortechnische Zeitschrift 59 (1998) 7/8, Sei te 414 ff.), welcher kontinuierlich Daten zum Ölstand und zur Öltemperatur liefert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor richtung zur Sensierung des Ölzustands anzugeben, welche eine optimierte Ölwartung mit individuellen Ölwechselinter vallen ermöglicht und welche einfach und kostengünstig in großen Stückzahlen herstellbar ist.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Sensierung des Ölzustands mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß sind im Ölfilter Mittel zur Sensierung des Ölzustands angeordnet. Der Ölfilter kann dabei in Flachbauweise als Patronenfilter oder in jeder anderen Bauform ausgeführt sein. Ein derartiger Ölfilter reinigt demnach nicht nur das Öl, sondern er ermöglicht außerdem eine vollständige Ölzustandsüberwachung, die sich auf die Überwachung der Ölverschmutzung bzw. der Filterverschmut zung, der Messung der Öltemperatur, des Ölstands oder ähn liches erstreckt. Eine derartige Integration der Sensorik in einem Ölfilter ermöglicht eine präzise, direkte Ölzu standsüberwachung an Stellen, die bisher schwer zugänglich waren. Mit dem Einsatz dieses Ölfilters können nun bei spielsweise die Getriebeölwechselintervalle belastungs- und bedarfsgerecht durchgeführt werden. Ferner kann bei einer zukünftigen Lebensdauerbefüllung eines Getriebes die Ölqua lität bzw. der Ölzustand einfach von außen diagnostiziert werden, ohne das Öl aus dem Ölsystem abzulassen und che misch zu analysieren. Dadurch können Getriebeschäden ver mieden werden.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß im Ölfilter zwei Elektro den nach Art eines Parallelplattenkondensators angeordnet sind und das Öl zwischen diesen Elektroden ein Dielektrikum darstellt. Somit wird eine einfache und kostengünstige Aus bildung eines Mittels zur Sensierung des Ölzustands im Öl filter angegeben, welche eine Integration der Sensorik in den bereits existierenden Filterbauraum vorsieht, so daß im Ölsystem kein zusätzlicher Platzbedarf für die Sensorik erforderlich ist.

Da die Permittivität des Getriebeöls durch thermische Alterungsprodukte, Wasser, Feststoffabrieb usw. beeinflußt wird, ändert sich auch die Kapazität des Kondensators di rekt proportional zur Schmutzbeladung des Öls, wenn der Kondensator mit einer Wechselspannung betrieben wird. Der Verschmutzungsgrad des Öls ist somit auf einfache Weise anzeigbar, da eine derartige Kapazitätsänderung mit den üblichen aus der Meßtechnik bekannten Anpaßschaltungen aus wertbar ist.

Vorteilhafterweise sind die Elektroden je einem Gehäu seteil des Ölfilters zugeordnet und es ist zwischen den beiden Elektroden ein Filtervlies oder ein ähnliches Fil termittel angeordnet, welches bei einer Verschmutzung in gleicher Weise zu einer Kapazitätsänderung beiträgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt somit in vorteilhafter Weise eine Anordnung dar, welche zum einen eine Einrichtung zur Überwachung des Ölzustands bzw. zum anderen eine Über wachung des Filterelements, beispielsweise des Filtervlie ses, ermöglicht.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Elektroden als öldurchlässige, bei spielsweise siebartige, Platten ausgebildet und an je einem Gehäuseteil des Ölfilters befestigt sind. Damit wird eine einfache, kostengünstige und raumsparende Ausbildung der Sensiervorrichtung angegeben.

Nachdem die Elektroden des Plattenkondensators in die Ölfiltergehäuseteile eingesetzt sind, können diese an ihrer Trennfuge, beispielsweise mittels einer Klemmleiste oder ähnlichem, öldicht zusammengefügt werden.

Alternativ wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse des Ölfilters aus wenigstens zwei Gehäuseteilen aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff, hergestellt ist und daß die Innenseiten der Gehäuseteile metallisiert werden, so daß diese Metallisierungen die Elektroden eines Plattenkondensators bilden. Damit wird die Anzahl der Bauteile des Ölfilters reduziert.

Vorteilhafterweise ist im Ölfilter ferner ein Tempera tursensor integriert. Die elektrischen Anschlußleitungen sowohl des Temperatursensors als auch der Elektroden sind dabei an der Trennfuge der beiden Gehäuseteile aus dem Öl filter herausführbar.

In einer weiteren Ausbildung ist der Ölfilter an sei nem Gehäuse mit einem Ölstandsensor versehen. Dieser ist vorteilhafterweise als analoger Sensor oder auch als Ni veauschalter ausgebildet und mittels einer Haltevorrichtung am Ölfilter befestigt.

Ferner ist ein Vor-Ort-Elektronik-Modul vorgesehen, welches die Signale der Sensoren verarbeitet und weiterlei tet. Dieses Vor-Ort-Elektronik-Modul ist als öldichtes Mo dul ausgebildet und vorteilhafterweise direkt im Ölfilter angeordnet.

Das Vor-Ort-Elektronik-Modul ist ferner über einen Zentralstecker und einen getriebeinternen Kabelbaum mit einer elektronischen Getriebesteuerung verbindbar. Dadurch wird ein zentraler elektrischer Anschluß aller Sensoren mit einem Stecker ermöglicht, so daß einerseits eine Auswertung der Sensordaten über einen beispielsweise Fahrzeugbord- Computer bzw. über eine elektronische Getriebesteuerung möglich ist. Andererseits ist damit auch eine Schnelldia gnose des Ölzustands, beispielsweise beim Service in der Werkstatt, möglich. Ferner sind auch die Bereitstellung wichtiger Informationen für ein Telematik-System, bei spielsweise für ein Kraftfahrzeug, denkbar.

Weitere Ziele, Vorteile und Ausgestaltungen der Erfin dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels, das in der Figur näher dargestellt ist. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dar gestellten Merkmale bzw. Kennzeichen für sich oder in be liebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfin dung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprü chen und deren Rückbeziehung.

In der einzigen Figur ist ein Längsschnitt durch eine Ölwanne eines Kraftfahrzeuggetriebes mit der im Ölfilter integrierten Sensorik dargestellt.

Eine Ölwanne 1 ist an der Unterseite eines nicht ge zeigten Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes angebracht. Das hydraulische Steuergerät 2 des Getriebes wird über die bei den Flansche 3 am Getriebegehäuse montiert. Auf der Unter seite des Steuergeräts befindet sich ein Ölfilter 20, bei spielsweise in Flachbauweise. Dieser besteht aus einem Ge häuseoberteil 4, das einen Auslaßstutzen 5 enthält sowie ein Gehäuseunterteil 6, das einen Einlaßstutzen 7 enthält. In dem Ober- und Unterteil befinden sich jeweils eine Elek trode 8, welche als flache, siebartige Platte ausgebildet ist. Diese Elektroden 8 sind parallel zueinander ausgerich tet und mittels der Träger 18 mit dem Filtergehäuseteil 4 bzw. 6 verbunden. Die Durchbrüche 9 der Elektroden 8 stel len den Öldurchfluß durch die Elektroden sicher. Der elek trische Anschluß 10 der Elektrode 8 wird aus der Trennfuge zwischen dem Oberteil 4 und dem Unterteil 6 herausgeführt. In der Trennfuge des Ölfilters 20 ist ein Filtervlies 11 angeordnet, welches beispielsweise durch - nicht gezeigte - Rippenstrukturen in den beiden Gehäusehälften abgestützt wird.

Alternativ können das Gehäuseoberteil 4 und das Unter teil auch aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff, bei spielsweise einem Kunststoff, hergestellt sein und die In nenseiten der Gehäuseteile 4 und 5 metallisiert werden, so daß die metallisierten Flächen dann die Elektroden eines Plattenkondensators bilden. Auf diese Weise ist der Ölfil ter mit Sensorik aus einer besonders geringen Anzahl von Bauteilen herstellbar.

Das Gehäuseoberteil 4 wird über das Filtervlies 11 mit dem Gehäuseunterteil 6 durch eine Klemmleiste 12 öldicht verpreßt. Das Öl gelangt aus dem Getriebesumpf über den Einlaßstutzen 7 in den Filter und verläßt diesen in gerei nigtem Zustand durch den Auslaßstutzen 5.

Die beiden Elektroden 8 bilden in der dargestellten Bauart einen Parallelplattenkondensator, wobei das Getrie beöl als Dielektrikum dient. Da die Permittivität des Ge triebeöls durch thermische Alterungsprodukte, Wasser, Fest stoffabrieb oder ähnliches beeinflußt wird, ändert sich die Kapazität des Kondensators direkt proportional zur Schmutz beladung des Getriebeöls, wenn dieser über die Anschlüs se 10 mit einer Wechselspannung betrieben wird. Der Ver schmutzungsgrad des Filtervlieses trägt dabei in gleicher Weise zu einer Kapazitätsänderung bei und ist somit eben falls meßbar. Diese Kapazitätsänderung ist mit den üblichen aus der Meßtechnik bekannten Anpaßschaltungen auswertbar. Die vorbeschriebene Anordnung stellt somit eine Einrichtung zur Überwachung der Öl- bzw. der Filterverschmutzung dar.

Ein Temperatursensor 13 befindet sich vorzugsweise in einer Kammer 14 des Gehäuseoberteils 4 und wird mit einer Haltevorrichtung 15 fixiert. Die elektrischen Anschlußlei tungen des Temperatursensors 13 sind vorzugsweise als Stanzgitter ausgeführt und werden parallel zu den Elektro denanschlüssen 10 aus dem Ölfilter 20 herausgeführt.

Es ist weiterhin möglich, das Gehäuseoberteil 4 bzw. das Gehäuseunterteil 6 des Ölfilters 20 mit einer Haltevor richtung 16 zu versehen, welche einen Ölstandsensor 17 auf nimmt. Dieser Sensor mißt den Getriebeölstand im Stillstand. Der Sensor 17 kann sowohl als analoger Sensor oder auch als Niveauschalter ausgeführt sein.

Die elektrische Signalverarbeitung der Sensoren, d. h. des Verschmutzungssensors, des Temperatursensors als auch des Ölstandsensors, kann mit einer Vor-Ort-Elektronik er folgen, die sich beispielsweise in einer weiteren, nicht gezeigten Kammer des Gehäuseoberteils 4 oder auch im Öl standsensor 17 befindet und öldicht verschlossen sein kann. Die Signale dieser Vor-Ort-Elektronik werden dann über ei nen ebenfalls nicht gezeigten Zentralstecker mit reduzier ter Leitungsanzahl und beispielsweise einem getriebeinter nen Kabelbaum an eine elektronische Getriebesteuerung über mittelt.

Ein erfindungsgemäßer Ölfilter reinigt somit nicht nur das Öl, sondern ermöglicht außerdem eine Ölzustandsüberwa chung, die sich auf die Überwachung der Ölverschmutzung, der Überwachung der Filterverschmutzung, die Messung der Öltemperatur und des Ölstands erstreckt. Die vorgeschlagene Integration der Sensorik in den Ölfilter erlaubt nun eine präzise Ölzustandüberwachung an Stellen, welche bisher nur schwer zugänglich waren. Der Filter kann sowohl als Ölfil ter in Flachbauweise, wie in der Figur gezeigt, als auch als Patronenfilter oder in einer anderen Filterbauart aus geführt sein.

Bezugszeichen

1

Ölwanne

2

hydraulisches Steuergerät

3

Flansch

4

Gehäuseoberteil

5

Auslaßstutzen

6

Gehäuseunterteil

7

Einlaßstutzen

8

Elektrode

9

Durchbrüche

10

elektrischer Anschluß

11

Filtervlies

12

Klemmleiste

13

Temperatursensor

14

Kammer

15

Haltevorrichtung (des Temperatursensors)

16

Haltevorrichtung (des Ölstandsensors)

17

Ölstandsensor

18

Träger

19

Ölstand

20

Ölfilter

21

Parallelplattenkondensator

Claims

1. Vorrichtung zur Sensierung des Ölzustands, wie bei spielsweise Ölverschmutzung, Öltemperatur oder ähnliches, in einem Ölsystem zur Schmierung und/oder Kühlung, insbe sondere für eine Antriebseinheit in einem Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeuggetriebe und/oder einem Kraftfahrzeugmotor, wobei in dem Ölsystem ein Ölfil ter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ölfilter (20) Mittel zur Sensierung des Ölzu stands angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß in dem Ölfilter (20) zwei Elektroden (8) nach Art eines Parallelplattenkondensa tors (21) angeordnet sind und das Öl zwischen den Elektro den (8) ein Dielektrikum darstellt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Kondensator (21) mit Wechselspannung betrieben wird, so daß der Verschmutzungs grad des Öls bzw. eines Filtermittels unmittelbar einer Kapazitätsänderung des Kondensators (21) entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Elektroden (8) je einem Gehäuseteil (4, 6) des Ölfilters (20) zugeordnet sind und zwischen den beiden Elektroden (8) ein Filtervlies (11) oder ähnliches Filtermittel angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Elektroden (8) als öl durchlässige, beispielsweise siebartige, Platten ausgebil det und an je einem Gehäuseteil (4, 6) des Ölfilters (20) befestigt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gehäuse des Ölfil ters (20) aus wenigstens zwei Gehäuseteilen (4, 6) aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff, besteht und die Innenseiten der Gehäuseteile metallisiert sind, so daß mittels dieser Metallisierung ein Plattenkondensator erzeugbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektri sche Anschluß (10) der Elektroden (8) an der Trennfuge der beiden Gehäuseteile (4, 6) aus dem Ölfilter (20) heraus führbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (4, 6) an ihrer Trennfuge mittels einer Klemm leiste (12) oder einem ähnlichen Verbindungselement öldicht zusammengefügt sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ölfil ter (20) ein Temperatursensor (13) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß ein Temperatur sensor an einer Haltevorrichtung (16) befestigbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der elektrische Anschluß des Temperatursensors (13) an der Trennfuge der beiden Ge häuseteile (4, 6) aus dem Ölfilter (20) herausführbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Öl filter (20) mit einem Ölstandsensor (17) versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ölstandsensor (17) als analoger Sensor oder als Niveauschalter ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölstandsensor (17) mittels einer Haltevorrichtung (16) an dem Ölfilter (20) befestigbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vor- Ort-Elektronik-Modul vorgesehen ist, welches die Signale der Sensoren verarbeitet und weiterleitet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge kennzeichnet, daß das Vor-Ort-Elektronik- Modul als öldichtes Modul ausgebildet und im Ölfilter (20) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Vor-Ort-Elektronik- Modul über einen Zentralstecker und einen getriebeinternen Kabelbaum mit der elektronischen Getriebesteuerung EGS ver bindbar ist.