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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung und insbesondere zur Anpassung des Ölstands bzw. des Ölspiegels in einem Motoren- und/oder Getriebeölsumpf eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner auch einen Motor (Verbrennungsmotor) und ein Getriebe die einen Ölsumpf aufweisen.
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Unter einem Ölsumpf wird das am tiefsten Punkt eines Motors (Verbrennungsmotors) oder eines Getriebes angesammelte Öl zur Schmierung des Motors bzw. des Getriebes verstanden. Bei dem Öl handelt es sich demnach um Motorenöl oder um Getriebeöl. Das im Ölsumpf befindliche Öl kann mittels einer Ölpumpe zu den Schmierstellen gefördert werden und fließt von dort in den Ölsumpf zurück. Ferner können bewegte Motoren- bzw. Getriebeteile in den Ölsumpf eintauchen und hierdurch geschmiert werden.
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Es ist bekannt, dass sich der Ölspiegel bzw. der Ölstand (oder auch das Ölstandsniveau) in einem Motoren- und/oder Getriebeölsumpf während des Betriebs verändert, was in mehrerlei Hinsicht ungünstig ist. Aus der
DE 36 30 973 C2 (siehe
2) ist ein Getriebegehäuse mit einem. angeflanschten Zylinder bekannt, wobei der Zylinder mit einem Ölsumpf im Getriebegehäuse in Fluidverbindung steht. In dem Zylinder ist ein Kolben beweglich gelagert. Über die Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders kann der Ölstand im Getriebegehäuse verändert und eingestellt werden, indem mit Hilfe des Kolbens der insgesamt vorhandene Ölaufnahmeraum vergrößert oder verkleinert und dadurch das gewünschte Absenken oder Anheben des Schmierölspiegels bzw. des Ölstands erreicht wird.
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Die
DE 103 42 894 A1 beschreibt ein Getriebe mit einer Ölwanne. Innerhalb des in der Ölwanne stehenden Ölvolumens ist ein fester Körper aus einem porösen Speichermedium, z. B. Metallschaum, angeordnet, welcher in der Lage ist, Öl in sich aufzunehmen und zu speichern.
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Die
DE 10 2009 016 873 A1 beschreibt einen porösen Einsatz für einen Getriebekasten oder ein Getriebe. Der Einsatz wirkt als ein Fluidbewegungsdämpfer, der temporär das Getriebefluid oder -öl während Beschleunigungsübergängen absorbiert, der aber auch in der Lage ist, Fluid oder Öl über eine längere Zeitdauer zu absorbieren oder durch Fluid oder Öl gefüllt zu werden.
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Aus der
JP 2010-038304 A und der
KR 10 2004 0 040 507 A sind mechanische Stelleinrichtungen zur Anpassung des Ölstands in einem Ölsumpf bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Anpassung des Ölstands in einem Motoren- und/oder Getriebeölsumpf anzugeben, die effektiv betrieben werden kann und die kostengünstig herstellbar ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Anpassung bzw. Einstellung des Ölstands in einem Motoren- und/oder Getriebeölsumpf eines Kraftfahrzeugs, wobei diese Vorrichtung wenigstens einen zumindest teilweise oder abschnittsweise im Ölsumpf angeordneten bzw. anzuordnenden Schwamm aufweist, der im Betrieb zum Absenken und Anheben des Ölstands reversibel Öl aufnehmen und wieder abgeben kann, und wobei diese Vorrichtung ferner eine Stelleinrichtung aufweist, die zur Regulierung der Ölaufnahme und Ölabgabe mechanisch auf den Schwamm einwirkt bzw. einwirken kann.
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Unter einem Schwamm wird ein Körper aus einem porösen und elastisch komprimierbaren Material (Schwammmaterial) verstanden. Bei dem Material handelt es sich um ein ölfestes bzw. ölresistentes Material. Ein solcher Schwamm kann z. B. aus einem Naturmaterial und/oder aus einem synthetischen Material bestehen.
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Der Schwamm kann aufgrund der Porosität des Materials Öl bzw. Schmieröl aus dem Ölsumpf reversibel aufnehmen und wieder abgeben (wie nachfolgend noch näher erläutert). Der Schwamm fungiert somit quasi als Ölspeicher der das aufgenommene bzw. aufgesaugte Öl bis zur Abgabe in sich aufnimmt und zuverlässig festhält. Damit kann, je nach Bedarf, der Ölstand des Ölsumpfs sehr effektiv und weitgehend verschleißfrei abgesenkt und wieder angehoben werden. Ein Zylinder und ein Kolben, wie bei der aus der
DE 36 30 973 C2 bekannten Vorrichtung, sind nicht erforderlich, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung verhältnismäßig kostengünstig ist.
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Zur Stabilisierung des Schwamms kann dieser an seinen Außenflächen zumindest bereichsweise eine Kaschierung aus einem öldurchlässigen Material, wie bspw. ein Textilmaterial, aufweisen. Bspw. kann das eigentliche Schwammmaterial vollständig in einem Textilgewebe oder dergleichen eingefasst sein. Ferner kann der Schwamm (innerhalb des Ölsumpfs) in einem Käfig oder dergleichen angeordnet sein, um diesen mechanisch zu schützen. Ein solcher Käfig kann z. B. aus Kunststoff oder Metall bestehen.
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Die Stelleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann wenigstens eine auf den Schwamm einwirkende und insbesondere unmittelbar auf den Schwamm einwirkende Verdichtungsscheibe oder dergleichen aufweisen, wobei diese Verdichtungsscheibe mit einem Spindelmechanismus oder einem Zuganker in zwei Längsrichtungen verfahren werden kann. Je nach Position oder Verfahrbewegung der Verdichtungsscheibe wird dem Schwamm eine Ölaufnahme ermöglicht oder es wird eine Abgabe des aufgenommenen Öls (Ölabgabe) herbeigeführt.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Stelleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wenigstens eine mittels Feder vorgespannte Verdichtungsscheibe aufweisen, wobei diese Verdichtungsscheibe mittels eines Kabelzug oder dergleichen entgegen der Federvorspannung verfahren werden kann. Die Rückstellung erfolgt durch die Federvorspannung. Je nach Position oder Verfahrbewegung der Verdichtungsscheibe wird dem Schwamm eine Ölaufnahme ermöglicht oder es wird eine Abgabe des aufgenommenen Öls herbeigeführt.
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Die Verfahrbewegungen bzw. Stellbewegungen der Verdichtungsscheibe können mit einem Elektromotor erzeugt werden, der insbesondere außerhalb des Ölsumpfs angeordnet ist. Die Verfahrbewegungen werden mittels des Spindelmechanismus, Zugankers oder Kabelzugs vom Elektromotor auf die Verdichtungsscheibe übertragen. Der Elektromotor kann bspw. an der Außenseite der Ölwanne befestigt bzw. angeflanscht sein. Anstelle eines Elektromotors kann auch ein Pneumatik- oder Hydraulikzylinder bzw. ein Pneumatik- oder Hydraulikmotor verwendet werden.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verdichtungsscheibe im ausgeschalteten Zustand (d. h. wenn sich der Motor und/oder das Getriebe nicht im Betrieb befinden) eine definierte Position einnimmt. Über diese definierte Position wird das Ölaufnahmevermögen für den Schwamm vorgegeben. Je nach dem kann vorgesehen sein, dass der Schwamm im ausgeschalteten Zustand im Wesentlichen kein Öl aufnehmen kann, die maximale Menge an Öl aufnehmen kann oder eine sonstige definierte Menge an Öl aufnehmen kann.
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Mit dem ersten nebengeordneten Anspruch erstreckt sich die Lösung der Aufgabe auch auf einen Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug (hierzu sollen auch Nutzfahrzeuge gehören), der einen Ölsumpf und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anpassung des Ölstands in diesem Ölsumpf aufweist.
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Mit dem zweiten nebengeordneten Anspruch erstreckt sich die Lösung der Aufgabe auch auf ein Getriebe jeglicher Art für ein Kraftfahrzeug (hierzu sollen auch Nutzfahrzeuge gehören), das einen Ölsumpf und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anpassung des Ölstands in diesem Ölsumpf aufweist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
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1 ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug (Fahrzeuggetriebe) mit einem Ölsumpf und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Anpassung des Ölstands in diesem Ölsumpf, wobei sich die Vorrichtung in einem ersten Betriebszustand befindet; und
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2 das Getriebe aus 1, wobei sich die Vorrichtung zur Anpassung des Ölstands in einem zweiten Betriebszustand befindet.
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Die nachfolgend verwendeten Richtungsangaben beziehen sich in nicht einschränkender Weise lediglich auf die in den Figuren gezeigten Darstellungen. Die nachfolgenden Erläuterungen gelten analog für einen Motor (Verbrennungsmotor) mit einem Ölsumpf.
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1 zeigt ein Schaltgetriebe 100, das in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingebunden ist. Links vom Getriebe 100 befinden sich der Motor und die Kupplung. Rechts vom Getriebe 100 befindet sich der Abtriebsstrang zu den angetriebenen Rädern. Das Getriebe 100 umfasst in bekannter Weise mehrere nur blockartig dargestellte Zahnradgruppen 110 und 120, die auf zwei Wellen 115 und 125 angeordnet sind und die in bekannter Weise bedarfsgerecht miteinander verschaltet werden können. Ferner weist das Getriebe 100 einen aus Schmieröl gebildeten Ölsumpf 130 auf. Mit 140 ist eine nachfolgend näher erläuterte Vorrichtung zur Anpassung des Ölstands des Ölsumpfs 130 bezeichnet.
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Die Vorrichtung 140 umfasst einen Schwamm 141, der sich teilweise im Ölsumpf 130 befindet und der reversibel Öl aus dem Ölsumpf 130 aufnehmen und wieder an den Ölsumpf 130 abgeben kann, was je nach dem zu einem Absenken oder Anheben des Ölspiegels bzw. Ölstands führt. Der Schwamm 141 kann von einem nicht dargestellten Käfig oder dergleichen umgeben sein. Ferner umfasst die Vorrichtung 140 eine Stelleinrichtung, die zur Regulierung der Ölaufnahme und Ölabgabe mechanisch auf den Schwamm 141 einwirkt. Zu dieser Stelleinrichtung gehört eine Verdichtungsscheibe 142, die über einen Zuganker 143 mit einem an der Außenseite des Getriebegehäuses angeordneten Elektromotor 145 verbunden ist.
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In der in 1 gezeigten Darstellung befindet sich die Vorrichtung 140 in einem ersten Betriebszustand. (Dieser Zustand kann aber auch der Ruhezustand bei ausgeschaltetem Motor sein.) Der Schwamm 141 wird durch die rechtsseitig positionierte Verdichtungsscheibe 142 komprimiert und kann somit kaum Öl aus dem Ölsumpf 130 aufnehmen. Dementsprechend ist der Ölstand hoch und die unteren Zahnräder 120 können in den Ölsumpf 130 eintauchen und werden hierdurch geschmiert und gegebenenfalls auch gekühlt.
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In der in 2 gezeigten Darstellung befindet sich die Vorrichtung 140 in einem zweiten Betriebszustand. (Auch dieser Zustand kann der Ruhezustand bei ausgeschaltetem Motor sein.) Die Verdichtungsscheibe 142 ist linksseitig positioniert, so dass der Schwamm 141 nicht mehr komprimiert oder nur noch teilweise komprimiert ist und sich daher mit Öl aus dem Ölsumpf 130 vollsaugen kann. Die Ölaufnahme erfolgt selbsttätig durch Kapillarwirkung und einen durch elastische Rückstellkräfte verursachten Saugeffekt. Dementsprechend ist der Ölstand bzw. der Ölspiegel 131 ziemlich niedrig und die unteren Zahnräder 120 tauchen nicht mehr in den Ölsumpf 130 ein. Dadurch ist der Drehwiderstand für die Zahnräder 120 (sowie auch für das gesamte Getriebe 100) gegenüber dem in 1 gezeigten Zustand reduziert, was bspw. beim Kaltstart von Vorteil sein kann.
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Um die Verdichtungsscheibe 142 aus der in 2 gezeigten linksseitigen Position in die in der 1 gezeigten rechtsseitigen Position zu verfahren, wird der Zuganker 143 mittels des Elektromotors 145 eingeholt bzw. eingefahren (d. h. nach rechts bewegt), wobei die resultierende Längsbewegung auf die Verdichtungsscheibe 142 übertragen wird, die darauf hin den mit Öl vollgesogenen Schwamm 141 komprimiert bzw. verdichtet (bspw. indem der Schwamm 141 gegen die Innenseite des Getriebegehäuses gedrückt wird), wobei das aufgenommene Öl sukzessive ausgedrückt bzw. ausgequetscht wird und der Ölstand 131 wieder ansteigt. Dies kann bspw. im Betrieb von Vorteil sein, wenn sich der Ölspiegel 131 aufgrund des Verspritzens durch die Zahnräder 110 und 120 abgesenkt hat. Der außen am Getriebegehäuse angeflanschte Elektromotor 145 kann im Übringen ein Linearmotor oder gegebenenfalls auch nur eine elektromagnetische Zugeinrichtung sein.
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Um die Verdichtungsscheibe 142 aus der in 1 gezeigten rechtsseitigen Position in die in der 2 gezeigten linksseitigen Position zu verfahren, wird der Zuganker 143 vom Elektromotor 145 wieder ausgefahren (d. h. nach links bewegt), wobei die Komprimierung des Schwamms 141 sukzessive aufgehoben oder reduziert und damit eine erneute Ölaufnahme ermöglich wird. Anstelle des Zugankers 143 kann ein Spindelmechanismus verwendet werden. Anstelle des Zugankers 143 könnte auch ein Kabelzug verwendet werden, wobei die Verdichtungsscheibe 142 dann idealerweise mittels einer nur schematisch angedeuteten Feder 146 in die linksseitige Position vorgespannt ist (siehe 2). Im Übrigen kann die Verdichtungsscheibe 142 auch in die rechtsseitige Position vorgespannt sein.
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Über die Position der mechanisch auf den Schwamm 141 einwirkenden Verdichtungsscheibe 142, wobei die Verdichtungsscheibe 142 jede Position zwischen den in den Figuren gezeigten Endpositionen einnehmen kann, kann das Ölaufnahmevermögen für den Schwamm 141 vorgegeben und damit der Ölstand 131 des Ölsumpfs eingestellt und situationserforderlich angepasst werden. Der Ölstand kann in einem Regelkreis eingestellt bzw. angepasst werden, wozu im Inneren des Getriebegehäuses ein Sensor zur Erfassung des aktuellen Ölstands 131 angeordnet sein kann.
