DE102011079824A1

DE102011079824A1 - Device for controlling and adjusting oil level in container e.g. oil sump, of automated transmission of motor vehicle, has intake valve closed during minimum oil level in container and completely opened during maximum oil level

Info

Publication number: DE102011079824A1
Application number: DE201110079824
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Netzer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-01-31

Abstract

The device has an intake valve (3) operated by a float (6) and attached to a suction port that is arranged in a container (1). The intake valve is closed during minimum oil level (hmin) in the container, progressively opened during increasing oil level and completely opened during maximum oil level (hmax). The intake valve has a ring-shaped rotatable closing unit (5) that is controlled by up and down movement of the float. The intake valve has a valve body (4) on which the closing unit is arranged in a rotatable manner, and passage openings (4a, 5a) are formed in the valve body.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle und Einstellung eines Ölstandes zwischen einem vordefinierten minimalen Ölstand und einem vordefinierten maximalen Ölstand nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a device for controlling and adjusting an oil level between a predefined minimum oil level and a predefined maximum oil level according to the preamble of claim 1.

Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem besteht darin, in einem Getriebe, in welchem diverse Getriebekomponenten mit Öl zu versorgen sind, den Ölstand innerhalb eines vordefinierten Bereiches, d. h. zwischen einem Minimum und einem Maximum einzustellen. Das Getriebe weist einen Ölsumpf auf, aus welchem eine Ölpumpe Öl ansaugt und an die verschiedenen Verbraucher, z. B. Schaltelemente und Schmierstellen, möglicherweise auch an eine im Getriebegehäuse angeordnete Elektromaschine verteilt. Bei einem zu hohen Ölstand, der über dem Maximum liegt, würden zu hohe Pansch- oder Schleppverluste entstehen, welche den Wirkungsgrad des Getriebes reduzieren würden; bei zu niedrigem Ölstand könnte die Ölpumpe Luft ansaugen. The problem underlying the invention is, in a transmission in which various transmission components are to be supplied with oil, the oil level within a predefined range, d. H. between a minimum and a maximum. The transmission has an oil sump, from which an oil pump sucks oil and to the various consumers, eg. B. switching elements and lubrication points, possibly also distributed to an arranged in the transmission housing electric machine. If the oil level is too high, which is higher than the maximum, excessive stalling or drag losses would occur, which would reduce the efficiency of the transmission; if the oil level is too low, the oil pump could suck in air.

Durch die DE 101 47 547 A1 der Anmelderin wurde eine Vorrichtung zur Füllstandsregelung für einen Behälter bekannt, dem über eine Zulaufleitung Flüssigkeit zugeführt und über eine Ablaufleitung mittels einer Pumpe die Flüssigkeit entzogen wird. Zur Einhaltung eines konstanten Flüssigkeitsspiegels ist eine Belüftungsleitung vorgesehen, welche einerseits in den Flüssigkeitsspiegel im Behälter eintaucht und andererseits mit einem Knie der Ablaufleitung verbunden ist. Damit wird erreicht, dass sich der Flüssigkeitsstand in engen Toleranzen einstellen lässt. Bei Unterschreiten des vorgegebenen Flüssigkeitsspiegel saugt die Pumpe Luft an, während sie beim Eintauchen der Belüftungsleitung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels Flüssigkeit absaugt und somit ein weiteres Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels verhindert. By the DE 101 47 547 A1 the applicant, a device for level control for a container was known, the supplied via a feed line liquid and the drainage line is removed by means of a pump, the liquid. To maintain a constant level of liquid, a ventilation line is provided, which dips on the one hand in the liquid level in the container and on the other hand is connected to a knee of the drain line. This ensures that the fluid level can be adjusted within narrow tolerances. When falling below the predetermined liquid level, the pump sucks air while it sucks liquid when immersing the vent line below the liquid level and thus prevents further increase in the liquid level.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Flüssigkeits- oder Ölstand in einem Behälter, insbesondere in einem Getriebe mit einfachen Mitteln zu kontrollieren. It is an object of the present invention to control the liquid or oil level in a container, in particular in a transmission with simple means.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The object of the invention is solved by the features of independent claim 1. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Ansaugstutzen der Ölpumpe mit einem Ansaugventil verbunden ist, welches durch einen Schwimmer in der Weise betätigt wird, dass bei minimalem Ölstand der Zufluss zur Ölpumpe gesperrt und bei maximalem Ölstand geöffnet ist. Zusätzlich zu diesen beiden Endlagen sind Zwischenstellungen des Ansaugventils mit einem reduzierten Ansaugquerschnitt in Abhängigkeit vom jeweiligen Ölniveau möglich. Das Ansaugventil steuert also kontinuierlich – in Abhängigkeit vom Ölstand zwischen einem Minimum und einem Maximum den Ansaugquerschnitt und damit den Durchsatz der Ölpumpe. According to the invention it is provided that the intake of the oil pump is connected to an intake valve, which is actuated by a float in such a way that locked at minimum oil level of the inflow to the oil pump and is open at maximum oil level. In addition to these two end positions, intermediate positions of the intake valve with a reduced intake cross section as a function of the respective oil level are possible. The intake valve thus controls continuously - depending on the oil level between a minimum and a maximum, the intake cross section and thus the flow rate of the oil pump.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Ansaugventil ein ringförmiges, drehbares Schließglied auf, welches durch die Auf- und Abbewegung des Schwimmers, hervorgerufen durch einen wechselnden Ölstand, gesteuert wird. Die Auftriebskraft des Schwimmers ist ausreichend, um den Ansaugquerschnitt für die Ölpumpe zu verändern, d. h. das Schließglied selbst ist frei von Schließ- oder Dichtkräften. According to an advantageous embodiment, the intake valve to an annular, rotatable closing member, which is controlled by the up and down movement of the float, caused by a changing oil level. The buoyant force of the float is sufficient to change the intake section for the oil pump, i. H. the closing element itself is free of closing or sealing forces.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Ansaugventil einen Ventilkörper, auf welchem das Schließglied drehbar angeordnet ist. Das ringförmige Schließglied ist somit auf dem Ventilkörper geführt, wobei lediglich ein Freiheitsgrad, d. h. die Drehung um eine horizontale Drehachse zugelassen ist. According to a further preferred embodiment, the intake valve comprises a valve body on which the closing member is rotatably arranged. The annular closure member is thus guided on the valve body, wherein only one degree of freedom, d. H. the rotation is allowed around a horizontal axis of rotation.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen der Ventilkörper und das Schließglied Durchflussöffnungen auf, welche durch Drehung des Schließgliedes vollständig oder teilweise zur Deckung gebracht werden können, wodurch ein zu- oder abnehmender Ansaugquerschnitt freigegeben wird. Durch die Gestaltung der Durchflussöffnungen kann die Charakteristik des Ansaugventils, d. h. die Funktion des Ansaugquerschnittes in Abhängigkeit vom Ölstand bzw. vom Drehwinkel des Schließgliedes beeinflusst werden. Möglich sind rechteckförmige, kreisförmige oder andere Öffnungsquerschnitte, durch welche der Ansaugquerschnitt kontinuierlich und konstant, progressiv oder degressiv wachsen oder abnehmen kann. Damit wird eine kontinuierliche Ölstandskontrolle mit unterschiedlichen Kennlinien erreicht. According to a further advantageous embodiment, the valve body and the closing member flow through openings, which can be brought by rotation of the closing member completely or partially to cover, whereby an increasing or decreasing intake cross-section is released. By designing the flow ports, the characteristics of the intake valve, i. H. the function of the intake cross-section depending on the oil level and the rotation angle of the closing member can be influenced. Possible are rectangular, circular or other opening cross-sections, through which the suction cross section can grow or decrease continuously and continuously, progressively or degressively. Thus, a continuous oil level control is achieved with different characteristics.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Schwimmer über einen Hebel, welcher vorzugsweise radial angeordnet ist, mit dem Schließglied verbunden. Bei steigendem Ölstand wird das Schließglied im Öffnungssinne (Vergrößerung des Ansaugquerschnittes), bei sinkendem Ölstand wird das Schließglied im Schließsinne (Verkleinerung des Ansaugquerschnittes) gedreht. Über die Länge des Hebels kann die Drehgeschwindigkeit, d. h. die Dynamik des Ansaugventils beeinflusst werden. Vorteilhaft ist auch, dass der Schwimmer sich außerhalb der Ansaugströmung, d. h. im Abstand zur Ansaugöffnung des Ansaugventils befindet. Damit wird eine Beeinflussung des Schwimmers durch den Ansaugdruck und Strömungskräfte vermieden. Darüber hinaus wird das Ansaugventil in seiner Funktion nicht durch Querkräfte oder Vibrationen, wie sie im Fahrzeug und/oder einem Getriebe auftreten, beeinflusst. According to a further preferred embodiment, the float is connected via a lever, which is preferably arranged radially, with the closing member. When the oil level rises, the closing element is in the opening direction (increase in the Ansaugquerschnittes), with decreasing oil level, the closing member is rotated in the closing direction (reduction of Ansaugquerschnittes). Over the length of the lever, the rotational speed, ie the dynamics of the intake valve can be influenced. It is also advantageous that the float is located outside the intake flow, ie at a distance from the intake opening of the intake valve. This avoids influencing the float due to the suction pressure and flow forces. In addition, the intake valve in its function is not influenced by lateral forces or vibrations, such as occur in the vehicle and / or a transmission.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilkörper als Rohr ausgebildet, welches einerseits stirnseitig geschlossen und andererseits mit dem Ansaugstutzen der Ölpumpe verbunden ist. Damit ergibt sich nur eine, nämlich die durch das drehbare Schließglied kontrollierte Ansaugöffnung für die Ölpumpe. According to a further preferred embodiment, the valve body is designed as a tube which is closed on the one hand end side and on the other hand connected to the intake port of the oil pump. This results in only one, namely the controlled by the rotatable closing member intake for the oil pump.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Durchflussöffnung des Ventilkörpers unterhalb des minimalen Ölstandes angeordnet. Der vorgegebene minimale Ölstand bestimmt somit die Anordnung des Ansaugventils bzw. der Ansaugöffnung. According to a further preferred embodiment, the flow opening of the valve body is arranged below the minimum oil level. The predetermined minimum oil level thus determines the arrangement of the intake valve or the intake opening.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below, which may result from the description and / or the drawing further features and / or advantages. Show it

1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ansaugventil mit Schwimmer und 1 a cross section through an inventive intake valve with float and

2 einen Längsschnitt in der Ebene II-II durch das Ansaugventil. 2 a longitudinal section in the plane II-II through the intake valve.

1 zeigt einen teilweise dargestellten Behälter 1, welcher bis zu einem minimalen Ölpegel oder Ölstand h_min mit Öl gefüllt ist. Bei dem Behälter 1 handelt es sich vorzugsweise um das Gehäuse oder die Ölwanne eines Getriebes, in welchem sich Zahnradstufen, Schaltelemente sowie eine nicht dargestellte Elektromaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges befinden. Das im Behälter 1 bzw. im Getriebegehäuse angesammelte Öl bildet den Ölsumpf 2 des Getriebes. Aus dem Ölsumpf 2 saugt eine nicht dargestellte Ölpumpe Öl an und verteilt es auf die einzelnen im Getriebe angeordneten Verbraucher – von dort läuft das Öl in den Ölsumpf 2 zurück. Beim Betrieb des Getriebes, vorzugsweise eines Automatgetriebes für Kraftfahrzeuge können sehr starke Schwankungen des Ölstandes auftreten. Um Pansch- und Schleppverluste möglichst gering zu halten, soll ein maximaler Ölstand h_max nicht überschritten werden. Zur Kontrolle und Einstellung des Ölstandes zwischen der vorgegebenen Untergrenze h_min und der vorgegebenen Obergrenze h_max ist ein Ansaugventil 3 im Behälter 1 angeordnet, und zwar auf Höhe des minimalen Ölstandes h_min. Das Ansaugventil 3 umfasst einen inneren, rohrförmig ausgebildeten Ventilkörper 4 sowie ein äußeres, ringförmig ausgebildetes Schließglied 5, welches auf dem Ventilkörper 4 drehbar angeordnet ist. Ein Schwimmer 6 ist über einen Hebelarm 7 mit dem ringförmigen Schließglied 5 verbunden. Bei sich änderndem Ölstand bewirkt der Schwimmer 6 eine Drehbewegung des Schließgliedes 5 in Richtung des Pfeils D gegenüber dem ortsfest angeordneten Ventilkörper 4. Bei maximalem Ölstand nimmt der Schwimmer die gestrichelt dargestellte Position 6’ ein. Im Ventilkörper 4 ist eine Durchflussöffnung 4a, und im Schließglied 5 ist eine Durchflussöffnung 5a angeordnet, welche durch Drehung des Schließgliedes 5 über die Durchflussöffnung 4a gebracht werden kann, sodass eine Fluidverbindung zum Inneren des Ventilkörpers 4 hergestellt ist. 1 shows a partially illustrated container 1 which is filled with oil up to a minimum oil level or oil level h _min . At the container 1 it is preferably the housing or the oil pan of a transmission in which gear stages, switching elements and an electric machine, not shown, for driving a motor vehicle. That in the container 1 or accumulated in the gearbox oil forms the oil sump 2 of the transmission. From the oil sump 2 an oil pump not shown sucks oil and distributes it to the individual consumers arranged in the transmission - from there the oil runs into the oil sump 2 back. During operation of the transmission, preferably an automatic transmission for motor vehicles, very large fluctuations in the oil level can occur. In order to minimize picking and towing losses, a maximum oil level h _max should not be exceeded. For checking and adjusting the oil level between the predetermined lower limit h _min and the predetermined upper limit h _max is an intake valve 3 in the container 1 arranged, and at the level of the minimum oil level h _min . The intake valve 3 comprises an inner, tubular valve body 4 and an outer, annularly shaped closing member 5 which is on the valve body 4 is rotatably arranged. A swimmer 6 is via a lever arm 7 with the annular closure member 5 connected. When changing oil level causes the float 6 a rotational movement of the closing member 5 in the direction of the arrow D relative to the stationary valve body 4 , At maximum oil level, the float takes the position shown in dashed lines 6 ' one. In the valve body 4 is a flow opening 4a , and in the closing member 5 is a flow opening 5a arranged, which by rotation of the closing member 5 over the flow opening 4a can be brought, so that a fluid connection to the interior of the valve body 4 is made.

2 zeigt einen Längsschnitt entlang der Ebene II-II in 1 durch das Ansaugventil 3. Der Ventilkörper 4 ist rohrförmig ausgebildet und stirnseitig durch einen Stopfen 8 nach außen abgeschlossen. Der offene Querschnitt des Ventilkörpers 4 ist mit einem Ansaugstutzen 9 verbunden, welcher – was nicht dargestellt ist – über eine Ansaugleitung mit einer Ölpumpe verbunden ist. Die Durchflussöffnung 4a im Ventilkörper 4 ist in der dargestellten Position durch das ringförmige Schließglied 5 verschlossen. Ein Pfeil P kennzeichnet die Strömungsrichtung zur nicht dargestellten Ölpumpe. 2 shows a longitudinal section along the plane II-II in 1 through the intake valve 3 , The valve body 4 is tubular and frontally by a plug 8th completed to the outside. The open cross-section of the valve body 4 is with a intake manifold 9 connected, which - which is not shown - is connected via an intake pipe with an oil pump. The flow opening 4a in the valve body 4 is in the illustrated position by the annular closure member 5 locked. An arrow P indicates the flow direction to the oil pump, not shown.

Im Folgenden wird die Funktion des erfindungsgemäßen Ansaugventils 3 in Verbindung mit dem Schwimmer 6 beschrieben:
Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist der Ölsumpf 2 den vordefinierten minimalen Ölstand h_min auf, d. h. der Schwimmer 6 befindet sich in seiner untersten Lage, der Ansaugquerschnitt für das Ansaugventil 3 ist geschlossen, da die Durchflussöffnung 4a durch das Schließglied 5 abgedeckt ist. Die nicht dargestellte Ölpumpe fördert daher kein Öl und kann auch keine Luft ansaugen. Der Ölspiegel kann daher nicht unter den minimalen Ölstand sinken. Steigt der Ölspiegel betriebsbedingt wieder an, so hebt sich der Schwimmer 6 und dreht das Schließglied entgegen dem Uhrzeigersinn, sodass sich die Durchflussöffnung 5a in Umfangsrichtung der Durchflussöffnung 4a nähert, bis eine zunächst teilweise und später vollständige Überdeckung erreicht wird. Sobald ein Ansaugquerschnitt freigegeben ist, beginnt die Ölpumpe wieder zu fördern, d. h. Öl aus dem Ölsumpf 2 abzusaugen, d. h. das Steigen des Ölspiegels wird gebremst. Sobald der Schwimmer 6 die dem maximalen Ölstand h_max entsprechende Schwimmerposition 6’ erreicht hat, ist der maximale Ansaugquerschnitt infolge vollständiger Überdeckung der Durchflussöffnungen 4a, 5a freigegeben, sodass die Pumpe ein maximales Volumen ansaugt. Dadurch wird ein weiteres Ansteigen des Ölspiegels verhindert. In the following, the function of the intake valve according to the invention 3 in conjunction with the float 6 described:
In the illustrated embodiment according to 1 points the oil sump 2 the predefined minimum oil level h _min , ie the float 6 is located in its lowest position, the Ansaugquerschnitt for the intake valve 3 is closed because the flow opening 4a through the closing member 5 is covered. The oil pump, not shown, therefore promotes no oil and can not suck in air. The oil level can therefore not fall below the minimum oil level. If the oil level rises due to operational reasons, the float rises 6 and rotates the closure member counterclockwise so that the flow opening 5a in the circumferential direction of the flow opening 4a approaches until an initially partial and later complete coverage is achieved. As soon as an intake cross-section is released, the oil pump begins to recirculate, ie oil from the oil sump 2 to suck, ie the rise of the oil level is braked. As soon as the float 6 the float position corresponding to the maximum oil level h _max 6 ' has reached, the maximum intake cross-section is due to complete coverage of the flow openings 4a . 5a released so that the pump draws in a maximum volume. As a result, a further increase in the oil level is prevented.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Behälter container
2 2: Ölsumpf oil sump
3 3: Ansaugventil intake valve
4 4: Ventilkörper valve body
4a 4a: Durchflussöffnung Flow opening
5 5: Schließglied closing member
5a 5a: Durchflussöffnung Flow opening
6, 6’ 6, 6 ': Schwimmer swimmer
7, 7’ 7, 7 ': Hebelarm lever arm
8 8th: Stopfen Plug
9 9: Ansaugstutzen intake
h_min h _min: minimaler Ölstand minimal oil level
h_max h _max: maximaler Ölstand maximum oil level
DD: Drehrichtung direction of rotation
PP: Strömungsrichtung flow direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10147547 A1 [0003]

Claims

Device for checking and adjusting an oil level between a predefined minimum oil level (h _min ) and a predefined maximum oil level (h _max ) in a container ( 1 ), in which an intake manifold ( 9 ) is arranged for an oil pump, wherein the intake manifold ( 9 ) by a float ( 6 ) actuated intake valve ( 3 ), which is closed at the minimum oil level (h _min ), increasingly opens with increasing oil level and at the maximum oil level (h _max ) is fully open.

Device according to claim 1, characterized in that the intake valve ( 3 ) an annular, rotatable closing member ( 5 ), which by an up and down movement of the float ( 6 ) is controllable.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the intake valve ( 3 ) a valve body ( 4 ), on which the closing member ( 5 ) is rotatably arranged.

Device according to claim 1 and / or 2, characterized in that in the valve body ( 4 ) and in the closing member ( 5 ) Flow openings ( 4a . 5a ) are arranged, which by rotation of the closing member ( 5 ) can be brought to cover partially or completely and release an increasing or decreasing intake cross-section.

Device according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the float ( 6 ) via a lever ( 7 ) with the annular closure member ( 5 ) connected is.

Apparatus according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the valve body as a pipe ( 4 ) is formed, which on the one hand closed on the front side and on the other hand with the intake manifold ( 9 ) connected is.

Device according to one of claims 4, 5 or 6, characterized in that the flow opening ( 4a ) of the valve body ( 4 ) is located below the minimum oil level (h _min ).