DE10234578A1

DE10234578A1 - Füllstandssensor

Info

Publication number: DE10234578A1
Application number: DE2002134578
Authority: DE
Inventors: Heiko Zander
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen und Überwachen des Füllstandes eines Mediums in einem Behälter (1), vorzugsweise des Ölstandes in einem Getriebe. DOLLAR A Es wird eine in dem Behälter (1) positionierbare und aus dem Behälter (1) entnehmbare Baueinheit (4) in Verbindung mit einer aus einem ersten und einem zweiten Steckerteil (8a, 8b) bestehenden Steckverbindung (8) zwischen der Baueinheit (4) und dem Behälter (1) vorgeschlagen, wobei die Baueinheit (4) DOLLAR A a) einen Füllstandssensor (7) mit elektrischen Anschlüssen (7b) zur Weiterleitung eines Füllstandssignals, DOLLAR A b) das erste Steckerteil (8a), welches mit den elektrischen Anschlüssen (7b) des Füllstandssensors (7) verbunden ist, und DOLLAR A c) eine Messskala (15) DOLLAR A aufweist und wobei das zweite Steckerteil (8b) im Behälter (1) befestigt und mit einem elektrischen Kabel (9) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und Überwachen des Füllstandes eines Mediums nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Füllstandssensoren, insbesondere zur Messung und Überwachung des Ölstandes in einem Getriebe oder einem Motor sind handelsüblich und bekannt. Ein solcher automatischer Füllstandssensor wird an einer geeigneten Stelle im Getriebe eingebaut und taucht mit seinem Fühlteil in den Ölspiegel ein, erfasst den Ölstand und gewinnt daraus ein elektrisches Signal, welches über ein elektrisches Kabel an eine Steuereinheit bzw. Anzeigevorrichtung, z. B. in einem Kraftfahrzeug weitergeleitet wird. Bekannt sind z. B. so genannte kapazitive Sensoren, die von der Firma Temic in Kirchheim/Teck hergestellt und vertrieben werden – bei diesen Sensoren ändert sich mit dem Ölstand die Kapazität, woraus ein Füllstandssignal gewonnen wird. Neben dem kapazitiven Sensor sind auch andere Wirkprinzipien zur Messung des Füllstandes bekannt. Zusätzlich zu einem Ölstandssensor weisen Getriebe meistens noch eine manuelle Vorrichtung, z. B. einen Ölmessstab auf, mit dem – zusätzlich zur automatischen Erfassung des Ölstandes – ein manuelles Messen des Ölstandes möglich ist – dies ist insbesondere bei Wartung und Reparatur beim Ölbefüllen notwendig. Füllstandssensor und Ölmessstab sind an unterschiedlichen Stellen im Getriebe angeordnet und benötigen somit jeweils für sich einen gesonderten Bauraum.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kombinierte Vorrichtung zum Messen und Überwachen des Füllstan des der eingangs genannten Art zu schaffen, die sowohl eine automatische Messung und Überwachung als auch eine manuelle Messung des Füllstandes zulässt, kostengünstiger ist und weniger Bauraum als bisher beansprucht.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einer Vorrichtung nach dem Hauptanspruch wird ein an sich bekannter, handelsüblicher Füllstandssensor mit einem Ölmessstab kombiniert und zu einer Baueinheit integriert, die wie ein Ölmessstab handhabbar ist. Für eine automatische Messung und Überwachung sowie für eine manuelle Messung des Füllstandes wird somit nur noch ein Teil benötigt – dies spart Kosten und Bauraum zugleich. Der in die Baueinheit integrierte Füllstandssensor ist über eine elektrische Steckverbindung mit dem Behälter bzw. Getriebegehäuse verbunden, wobei die Steckverbindung bei Entnahme der Baueinheit zum manuellen Messen unterbrochen und beim Wiedereinsetzen der Baueinheit in das Getriebegehäuse geschlossen wird.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Baueinheit im Wesentlichen aus drei Teilen, nämlich einem Ober-, einem Mittel- und einem Unterteil, die mechanisch miteinander verbunden sind. Dies erlaubt eine günstige Unterbringung der einzelnen Komponenten Füllstandssensor, elektrische Steckverbindung und Kabelverbindung zwischen letzteren.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Baueinheit über einen O-Ring gegenüber dem Behälter bzw. Getriebegehäuse abgedichtet. Dies erlaubt eine einfache Entnahme der Baueinheit zum manuellen Messen des Füllstandes und eine sichere Abdichtung im eingesetzten Zustand.

In vorteilhafter Weiterbildung ist das Oberteil gegenüber dem Mittelteil durch einen Bund mit einer etwa kreisringförmigen Stirnfläche abgesetzt. Dies schafft einerseits eine Anschlagfläche und bietet andererseits Raum für die Unterbringung der elektrischen Steckverbindung. Die Steckverbindung ist zweiteilig und besteht aus einem ersten Steckerteil, welches am Oberteil befestigt ist, und einem zweiten Steckerteil, welches in einer Ausnehmung im Behälter oder Getriebegehäuse geschützt befestigt ist. Auch das erste, bewegliche Steckerteil ist geschützt im Oberteil der Baueinheit angeordnet, so dass die Kontaktfahnen oder – stifte beim Einführen der Baueinheit nicht verbogen werden. Vorteilhafterweise weist die Steckverbindung eine trichterartige Einführhilfe auf, so dass die beiden Steckerteile beim Einsetzen der Baueinheit durch vorsichtiges Drehen um deren Längsachse zunächst koaxial ausgerichtet werden, bevor die Kontakte durch eine Axialbewegung der Baueinheit ineinander geschoben und damit geschlossen werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind auf die Stirnfläche Distanzringe – in bestimmter Dicke und bestimmter Anzahl – gelegt, wodurch der Füllstandssensor geeicht, d. h. auf einen vorgegebenen Ölspiegel eingestellt werden kann. Daraus ergibt sich auch der Vorteil, dass man für unterschiedliche Getriebe mit unterschiedlichen Ölspiegelhöhen nur einen standardisierten Füllstands sensor benötigt, weil unterschiedliche Ölspiegelhöhen durch die Distanzringe ausgeglichen werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Baueinheit eine Entlüftungsbohrung bzw. einen Entlüftungskanal auf, der vom inneren Luftraum des Behälters nach außen führt und in einer Entlüftungsöffnung im Oberteil der Baueinheit endet. In diesen Kanal können auch Entlüftungssysteme, wie Labyrinthentlüftung, Rückschlagventile oder Kugel-Federventile, untergebracht werden. Weiterhin können Gewinde vorgesehen werden. In diese können dann Entlüftungssysteme eingeschraubt werden. Dadurch übernimmt diese Baueinheit eine dritte Funktion, die herkömmlicherweise durch eine separate Entlüftungsöffnung erfüllt wird. Durch die Integration des Entlüftungskanals in die Baueinheit ergibt sich eine weitere Kosten- und Bauraumeinsparung.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Oberteil der Baueinheit an seiner Außenseite einen Handgriff auf, der ein leichtes, einfaches Herausziehen der Baueinheit von Hand erlaubt, was einerseits ein leichtes manuelles Überprüfen des Ölstandes ermöglicht und andererseits einen Austausch eines defekten Füllstandssensors erlaubt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung trägt das Unterteil der Baueinheit einen O-Ring, der sich an eine entsprechende Bohrung im Behälter bzw. im Getriebegehäuse anlegt – dadurch wird einerseits eine Führung der Baueinheit und andererseits eine Dämpfung gegenüber Schwingungen erreicht, die vom Getriebegehäuse ausgehen und schädlich für den Füllstandssensor sein könnten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung beschrieben und wird im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1 die erfindungsgemäße Baueinheit in einem Getriebegehäuse,
2 die elektrische Steckverbindung der Baueinheit (versetzte Anordnung),
3 die elektrische Steckverbindung (ausgerichtet) und
4 die elektrische Steckverbindung (geschlossen).
1 zeigt einen Ausschnitt eines Getriebegehäuses 1, z. B. eines Zahnradgetriebes, welches mit Schmieröl bis zu einem Ölspiegel 2, d. h. der so genannten Füllstandshöhe gefüllt ist. Das Getriebegehäuse 1 weist eine Bohrung 3 auf, in welche eine Baueinheit 4, bestehend aus einem Oberteil 4a, einem Mittelteil 4b und einem Unterteil 4c, eingesetzt ist. Das Oberteil 4a weist einen Handgriff 5 auf, in welchem eine Entlüftungsöffnung oder ein Gewinde 6 angeordnet ist. Diese Entlüftungsöffnung oder dieses Gewinde 6 führt über einen strichpunktiert dargestellten Entlüftungskanal 6a durch das Innere der Baueinheit 4 in den Raum innerhalb des Getriebegehäuses 1 oberhalb des Ölspiegels 2. Das Unterteil 4c der Baueinheit 4 nimmt in nicht dargestellter Weise einen Füllstandssensor 7 auf, dessen Kontur in etwa dem in der Zeichnung grau angelegten Rechteck 7a entspricht. Der Füllstandssensor 7 ist über ein gestrichelt dargestelltes elektrisches Kabel 7b im Inneren der Baueinheit 4 mit einer elektrischen Steckverbindung 8 verbunden. Letztere besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einem ersten, an dem Oberteil 4a befestigten Steckerteil 8a und einem zweiten, am Getriebegehäuse 1 befestigten Steckerteil 8b, von welchem ein elektrisches Anschlusskabel 9 zu einer nicht dargestellten Steuereinheit und/oder Anzeigevorrichtung führt. Somit ist im eingebauten Zustand der Baueinheit 4 eine elektrische Verbindung zwischen Füllstandssensor 7 und einer nicht dargestellten Überwachungseinrichtung gegeben, die das Signal der Füllstandshöhe empfängt und verarbeitet. Das Oberteil 4a der Baueinheit 4 weist einen runden Querschnitt auf und trägt in seinem oberen Bereich einen O-Ring 10, der die Baueinheit 4 gegenüber der Bohrung 3 des Getriebegehäuses 1 abdichtet. Das Mittelteil 4b weist einen geringeren Querschnitt als das Oberteil 4a auf und ist gegenüber dem Oberteil 4a durch einen Bund mit einer etwa kreisringförmigen Stirnfläche 11 abgesetzt. Die gehäuseseitige Bohrung 3 weist einen entsprechenden Absatz 12 als Anlagefläche auf. Zwischen Stirnfläche 11 und Absatz 12 ist ein Distanzring 13 angeordnet, welcher eine Justierung der Baueinheit 4 in Bezug auf den Ölspiegel 2 erlaubt. Der in der Zeichnung beispielhaft dargestellte Distanzring 13 kann durch andere geringerer oder größerer Stärke ersetzt werden. Unterhalb des Distanzringes 13 ist am Mittelteil 4b ein weiterer O-Ring 14 angeordnet, der einerseits das Mittelteil 4b gegenüber dem Gehäuse 1 abdichtet und andererseits beim Herausziehen der Baueinheit 4 ein Verlieren des Distanzringes 13 verhindert. Das Unterteil 4c der Baueinheit 4 weist eine Messskala 15 mit einer oberen Begrenzung (Max.) und einer unteren Begrenzung (Min.) zur Messung des Ölspiegels 2 auf. Vorzugsweise ist das Unterteil 4c in dem Bereich der Messskala 15 abgeflacht, während es im Übrigen einen runden Querschnitt aufweist. Das Unterteil 4c ist in einer Bohrung 16 des Getriebegehäuses 1 geführt und über einen weiteren O-Ring 17 gegen Schwingungen, die vom Getriebegehäuse 1 ausgehen, gedämpft. Das Gehäuse 1 weist im Bereich der Steckverbindung 8 einen Finger 18 auf, der nach oben in einen im Querschnitt als Kreisringsegment ausgebildeten Schlitz 19 im Oberteil 4a eingreift. Finger 18 und Schlitz 19 dienen als Einführhilfe oder Vorjustierung beim Einsetzen der Baueinheit 4, damit sich Oberteil 8a und Unterteil 8b der Steckverbindung 8 leichter finden. Die einzelnen Teile 4a, 4b, 4c der Baueinheit 4 können mechanisch, z. B. formschlüssig miteinander verbunden oder zu einem gemeinsamen Kunststoffgehäuse (nicht dargestellt) vergossen sein.
2 zeigt eine abgewandelte Steckverbindung 20, die der Steckverbindung 8 in 1 entspricht. Die hier nur schematisch dargestellte Steckverbindung 20 weist ein Oberteil bzw. erstes Steckerteil 21 auf, welches an dem Oberteil 4a (1) befestigt ist, und ein Unterteil bzw. zweites Steckerteil 22, welches am Getriebegehäuse 1 (1) befestigt ist und ein Anschlusskabel 23 aufweist. Das Oberteil 21 weist zwei Kontaktfahnen 24 auf, denen zwei Kontaktschlitze 25 am Unterteil 22 zugeordnet sind. Die Kontaktfahnen 24 sind geschützt in einer Vertiefung 26 angeordnet, die sich trichterförmig zu einer größeren Einführöffnung 27 erweitert. Das untere Steckerteil 22 dagegen weist ein oberes Ende 28 (Einführteil) auf, welches wesentlich kleiner als die Einführöffnung 27 ist. In der Zeichnung sind das untere Steckerteil 22 und das obere Steckerteil 21 noch versetzt gegeneinander angeordnet, d. h. die Kontaktfahnen 24 und die Kontaktschlitze 25 fluchten noch nicht, das obere Ende 28 befindet sich jedoch schon in der Einführöffnung 27. Durch die trichterartige konische Ausbildung der Öffnung 27 findet das obere Ende 28 durch Drehen und leichtes Drücken in Richtung der Pfeile P jedoch in die Öffnung 26 – dann sind Kontaktfahnen 24 und Kontakt schlitze 25 „in Linie", und beide Steckerteile 21, 22 können durch axiales Drücken in Richtung der Pfeile P zusammen geschoben werden.
3 zeigt das Steckerteil 21 und das Steckerteil 22 in einer Position, in welcher das Einführteil 28 des unteren Steckerteils 22 bereits die Einführöffnung 26 des oberen Steckerteiles 21 gefunden hat, so dass Kontaktfahnen 24 und Kontaktschlitze 25 fluchten. Beide Steckerteile 21, 22 können jetzt durch eine geführte Bewegung in Richtung der Pfeile P zusammen gefahren werden, ohne dass die Kontaktfahnen 24 verbogen werden.
4 zeigt die Steckverbindung 20 in geschlossenem Zustand, d. h. zwischen dem oberen Steckerteil 21 und dem unteren Steckerteil 22 ist eine elektrisch leitende Verbindung durch Schließung der Kontakte 24/25 hergestellt. Das Lösen der Kontakte erfolgt in umgekehrter Richtung, d. h. entgegen der Richtung der Pfeile P.

1: Getriebegehäuse
2: Füllstandshöhe (Ölspiegel)
3: Bohrung (Getriebegehäuse)
4: Baueinheit mit
4a: Oberteil
4b: Mittelteil
4c: Unterteil
5: Handgriff
6: Entlüftungsöffnung oder Gewinde
6a: Entlüftungskanal
7: Füllstandssensor,
7a: Sensorkontur,
7b: Verbindungskabel
8: elektrische Steckverbindung,
8a: erstes Steckerteil,
8b: zweites Steckerteil
9: elektrisches Anschlusskabel
10: O-Ring (Oberteil)
11: Bund (Oberteil)
12: Absatz (Gehäuse)
13: Distanzring
14: O-Ring (Mittelteil)
15: Messskala
16: Bohrung (Gehäuse)
17: O-Ring (Unterteil)
18: Finger (Gehäuse)
19: Schlitz
20: Steckverbindung
21: Steckerteil, oben
22: Steckerteil, unten
23: Anschlusskabel
24: Kontaktfahnen
25: Kontaktschlitze
26: Vertiefung
27: Einführtrichter
28: Einführteil

Claims

Vorrichtung zum Messen und Überwachen des Füllstandes eines Mediums in einem Behälter (1), vorzugsweise des Ölstandes in einem Getriebe oder einem Motor, gekennzeichnet durch eine in dem Behälter (1) positionierbare und aus dem Behälter (1) entnehmbare Baueinheit (4) sowie eine elektrische, aus zwei Steckerteilen (8a, 8b) bestehende Steckverbindung (8) zwischen der Baueinheit (4) und dem Behälter (1), wobei die Baueinheit (4) a) einen Füllstandssensor (7) mit elektrischen Anschlüssen (7b) zur Weiterleitung eines Füllstandssignals, b) das erste Steckerteil (8a), welches mit den elektrischen Anschlüssen (7b) des Füllstandssensors (7) verbunden ist und c) eine Messskala (15) aufweist und wobei das zweite Steckerteil (8b) im Behälter (1) befestigt und mit einem elektrischen Kabel (9) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (4) aus einem Oberteil (4a), einem Mittelteil (4b) und einem Unterteil (4c) besteht, wobei das Oberteil (4) das erste Steckerteil (8a), das Mittelteil (4b) die elektrischen Anschlüsse (7b), und das Unterteil (4c) den Füllstandssensor (7) aufnehmen und die Messskala (15) auf dem Unterteil (4c) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (4a) zylindrisch ausgebildet und über einen ersten O-Ring (10) gegenüber einer das Oberteil (4a) aufnehmenden Bohrung (3) des Behälters (1) abgedichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelteil (4b) durch einen zweiten O-Ring (14) gegenüber dem Behälter (1) abgedichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (4a) gegenüber dem Mittelteil (4b) durch einen Bund mit einer kreisringförmigen Stirnfläche (11) abgesetzt ist, die auf einem korrespondierenden Absatz (12) des Behälters (1) aufliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stirnfläche (11) und dem Absatz (12) mindestens ein Distanzring (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steckerteil (8a) im Bereich der Stirnfläche (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steckerteil (21) Kontaktfahnen (24) aufweist, die in Kontaktschlitze (25) des zweiten Steckerteiles (22) eingreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfahnen (24) in einer Vertiefung (26) angeordnet sind, die sich trichterförmig zu einer Einführöffnung (27) erweitert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (4a) an seiner äußeren Seite einen Handgriff (5) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Baueinheit (4) ein Entlüftungskanal oder ein Gewinde für schraubbare Entlüftungssysteme (6a) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (6a) eine Austrittsöffnung (6) aufweist, die am Handgriff (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (4c) in einer Bohrung (16) geführt und über einen dritten O-Ring (17) gegenüber dem Behälter (1) gedämpft ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messskala (15) auf dem Unterteil (4c) abgeflacht oder nach innen verformt ist.