DE19644738A1

DE19644738A1 - Vorrichtung zur Einstellung eines Flüssigkeitsstandes, insbesondere des Ölstandes in einem Automatgetriebe

Info

Publication number: DE19644738A1
Application number: DE1996144738
Authority: DE
Inventors: Werner Beisel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1998-04-30

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstel lung eines Flüssigkeitsstandes, insbesondere des Ölstandes in einen Automatgetriebe, mittels einer in der Höhe varia blen Überlaufkante oder einer Überlauföffnung, wobei der Raum vor der Überlaufkante durch ein Absperrglied nach au ßen abdichtbar ist.

Für die Einstellung der Ölmenge bzw. des Ölstandes bei Automatgetrieben wird aufgrund von normalerweise nur gerin gen Differenzen zwischen der zulässigen Minimum- und Maxi mumölmenge eine hohe Genauigkeit gefordert. Außerdem ist man aus Gewichtsgründen bestrebt, die Differenz zwischen den einzustellenden Minimum und Maximum möglichst klein zu halten.

Bei Unterschreitung des Minimums kann es insbesondere bei Kälte, Fahrzeugneigung (längs und quer) oder Beschleunigung (Kurvenfahrt, Anfahren oder Bremsen) im einfachsten Fall zu Ansauggeräuschen kommen. In schwerwiegenden Fällen kann es aufgrund der mangelhaften Druckversorgung zu Funktionsstö rungen oder auch zum Verbrennen der Kupplungsbeläge und dadurch zum Ausfall des Getriebes kommen.

Bei einer Überschreitung des Maximums besteht die Ge fahr, daß bei hohen Temperaturen und hohen Drehzahlen des Getriebes der Ölstand soweit ansteigt, daß die rotierenden Teile eintauchen. Die direkte Folge ist ein starkes Ver schäumen mit hohem Ölaustritt aus den Entlüfter. Der Ölaus tritt kann später zu einer Unterschreitung des Minimums und den daraus resultierenden Folgen führen. Bei einer Über schreitung des Maximums und Ölaustritt besteht außerdem Brandgefahr weil sich das aus tretende Öl an heißen Teilen z. B. der Auspuffanlage entzünden kann. Ein zu hoher Öl stand mit daraus resultierenden Ölaustritt kann außerdem zur Verschmutzung der Umwelt und zur Ausbildung einer glit schigen Straßenoberfläche führen.

Eine exakte Einstellung der Ölmenge bzw. des Ölstandes bei Automatgetrieben ist daher unbedingt erforderlich. Für die Einstellung erschwerend ist, daß der ATF-Ölstand (Automatic Transmission Fluid) bei Automatgetrieben in der Regel eine deutliche Temperaturabhängigkeit aufweist.

Ein einfaches Verfahren der Ölstandseinstellung er folgt mittels Ölmeßstab unter Berücksichtigung der Tempera tur. Die Ölstandseinstellung läßt sich nur mit reduzierter Genauigkeit durchführen. Prinzipiell ist eine Ölstands einstellung sowohl bei kaltem als auch bei warmem Getriebe möglich, da normalerweise ein Füllstandsbereich für kalt und auch für warm am Meßstab markiert ist. Problematisch ist hierbei jedoch, daß die Öltemperatur entweder gemessen oder geschätzt werden muß. Die Genauigkeit der Füllmenge hängt außerdem davon ab, wie genau der Ölstand am Meßstab sich ablesen läßt bzw. abgelesen wird. Bis zur endgültigen Einstellung müssen unter Umständen Zwischenablesungen vor genommen werden.

Eine weitere Methode zur Ölstandseinstellung erfolgt mittels fester Überlaufkante bei einer möglichst genau de finierten Temperatur. Bei der Ölstandseinstellung mittels fester Überlaufkante hängt die Genauigkeit der Füllmenge davon ab, wie genau die Getriebetemperatur bei der Befül lung die Temperatur trifft, für welche die Überlaufkante definiert wurde. Normalerweise ist hier nur ein relativ enger Temperaturbereich für die Einstellung zugelassen, um die Befülltoleranzen nicht zu groß werden zu lassen. Dies hat zur Folge daß eine Ölstandskontrolle nicht jederzeit möglich ist. So muß beispielsweise ein betriebswarmes Fahr zeug einige Zeit stehen, bis sich die Öltemperatur auf ein Niveau abgesenkt hat, das sich innerhalb der engen Tempera turtoleranzen für die Einstellung befindet.

Ein Verfahren zur elektrischen Ölstandsbestimmung mit Warneinrichtung ist in der EP 0 133 069 beschrieben. Ein weiteres Verfahren einer elektrischen Ölstandsmessung mit Hilfe eines Sensors und eine Berechnung der notwendigen Ölstandskorrektur für Einstellungen ist in der EP 0 589 507 dokumentiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Einstellung eines Flüssig keitsstandes zu schaffen, die eine exakte Ölstandsein stellung bei allen Temperaturen gewährleistet und sich so wohl vom Getriebe- und Fahrzeughersteller wie auch von ei ner Werkstatt oder von ungeschulten Personal durchführen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Über laufkante bzw. Überlauföffnung, die in Abhängigkeit der Temperatur verstellbar ist, gelöst.

Dadurch, daß sich die Überlaufkante in Abhängigkeit von der Flüssigkeitstemperatur verstellt, ist jederzeit ein exaktes Befüllen bzw. ein exaktes Einstellen des Flüssig keitsstandes möglich. Das Auffüllen bzw. Einstellen des Flüssigkeitsstandes erfolgt unabhängig von der Flüssigkeits temperatur dadurch, daß bei geöffneter Kontrollschraube soweit mit Flüssigkeit aufgefüllt wird, bis der Flüssig keitsstand bzw. der Ölstand hinter der Überlaufkante bündig mit der Überlaufkante oder der Überlauföffnung des Hohlkör pers ist. Gleichzeitig wird gewährleistet, daß der Ölstand nicht zu hoch ist, da das überschüssige Öl ansonsten über die Überlaufkante bzw. die Überlauföffnung durch die Kon trollöffnung abläuft. Aufgrund der variablen Höhe der Über laufkante in Abhängigkeit von der Temperatur ist ein Über- bzw. Unterschreiten des vorgegebenen Ölstandes ausgeschlos sen.

Die Befüllung kann entweder über eine seperate Befüllöff nung erfolgen, oder aber durch die Kontrollöffnung hinter der sich die Einrichtung mit der in der Höhe veränderlichen Überlaufkante befindet. Erfolgt die Befüllung nach Öffnen der Kontrollschraube über die Kontrollöffnung, so ist durch geeignete Maßnahmen sicherzustellen, daß die Höhe der Über laufkante bzw. die Überlauföffnung nicht durch die Befül lung beeinflußt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand von Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Faltenbalg mit einer Bimetallspirale als Stellelement zur Höhenverstellung;

Fig. 2 einen Faltenbalg mit einem elektrisch ange steuerten Stellelement zur Höhenverstellung und einer elektronischen (Getriebe-)Steue rung;

Fig. 3 einen Faltenbalg mit einem Stellelement in welches ein separates Dehnstoffelement zur Höhenverstellung integriert ist;

Fig. 4 einen doppelten Faltenbalg mit integrierten Dehnstoffelement zur Höhenverstellung und

Fig. 5 eine Seitenansicht eines flexiblen Rohres mit einem Metallband.

Die Vorrichtung zur Flüssigkeitseinstellung mit Hilfe einer temperaturabhängigen, veränderlichen Überlaufkante besteht gemäß Fig. 1 aus einen Faltenbalg 1, der in seiner In einen Flüssigkeitsraum 2 ragenden Höhe temperaturabhän gig verstellbar ist. Der Faltenbalg 1 ist wie in Fig. 1 erkennbar, mit einer Bimetallspirale 3 verbunden. Diese Bimetallspirale 3 stellt eine seperate Anordnung bzw. Ver stelleinrichtung dar, welche die Höhe des Faltenbalges 1 in Abhängigkeit von der Flüssigkeitstemperatur verstellt. Die Bimetallspirale 3 ist mit dem oberen Ende des Falten balges 1 mechanisch verbunden. Die Bimetallspirale 3 befin det sich in Flüssigkeitsraum 2, der mit der einzustellenden Flüssigkeit gefüllt ist. Wenn sich nun die Temperatur der Flüssigkeit, welche die Bimetallspirale 3 umgibt, erhöht, dann dehnt sich das Material der Bimetallspirale unter schiedlich aus, die Spirale dreht sich auf und zieht somit den Faltenbalg 1 in die Länge und hebt ihn an. Im umgekehr ten Fall, wenn sich die Temperatur der Flüssigkeit redu ziert, dann zieht sich auch das Material der Bimetallspira le 3 wieder unterschiedlich zusammen, die Spirale dreht sich ein und drückt die Oberkante des Faltenbalgs 1 nach unten.

Wie in Fig. 1 ebenfalls erkennbar, befindet sich am unteren Ende des Faltenbalges eine Verschlußschraube 4 als Absperr glied, welche gleichzeitig in den Hohlraum des Faltenbalges hineinragt, um Flüssigkeit aus diesem Raum zu verdrängen. Wenn die Verschlußschraube 4 geöffnet wird, kann zuviel eingefülltes Öl aus den Flüssigkeitsraum 2 entweichen. Mit Hilfe der Öffnung die entsteht, wenn die Verschluß schraube 4 entfernt wird, kann außerdem der Flüssigkeits stand des Flüssigkeitsraumes 2 überprüft werden. Die kor rekte Einfüllmenge der Flüssigkeit ist dann erreicht, wenn sich der Flüssigkeitsstand auf derselben Höhe befindet wie die Überlaufkante bzw. die Überlauföffnung 5, d. h. wenn die Flüssigkeit beim Nachbefüllen beginnt überzulaufen. Die Befüllung kann entweder über eine seperate Befüll öffnung erfolgen, oder von unten durch die Kontrollöffnung.

Wie in Fig. 2 erkennbar, kann die Verstelleinrichtung auch aus einem elektrisch angesteuerten Stellelement 6 mit einem Hebelarm 7 bestehen. Dieses Stellelement 6 wird von einer elektronischen Steuerung 8 angesteuert und schwenkt den Hebelarm 7 in vertikaler Richtung. Die elektronische Steuerung 8 bestimmt aus einen Getriebeöltemperatursensor 9 und weiteren Steuergrößen, wie z. B. Motordrehzahl und Ge triebe-/Fahrzeugcodierung, die Steuergröße für das Stell element 6. Ein Getriebeöltemperatursensor 9, der die elek tronische Steuerung 8 mit den notwendigen Daten versorgt, ist normalerweise in den Fahrzeugen für andere Zwecke be reits vorhanden. Die elektronische Steuerung 8 für das Stellelement 6 kann sinnvollerweise in eine, bei aktuellen Automatgetrieben bereits vorhandene, elektronische Getrie besteuerung (EGS) integriert werden, da dort die benötigten Signale üblicherweise bereits verfügbar sind. Das Stellele ment 6 schwenkt entsprechend einen Hebelarm 7, an dessen freien Ende der Faltenbalg 1 mit seiner Oberseite angelenkt ist. Auf diese Weise wird der Faltenbalg 1 angehoben oder abgesenkt.

Wie in Fig. 3 dargestellt kann das Stellelement 10 mit einem in das Stellelement 10 eingebauten seperaten Dehn stoffelement 11 ausgerüstet sein. Dieses Dehnstoffele ment 11 dehnt sich bei Temperaturerhöhung aus und hebt den Hebelarm 7 zur Verstellung des Faltenbalges 1 an. Bei Tem peraturabsenkung zieht die Rückholfeder 12 den Hebelarm 7 und damit die Oberkante des Faltenbalges 1 wieder nach un ten.

Wie in den Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 erkennbar ist, kann die Verstelleinrichtung, die in Fig. 3 in Form eines Stellelementes 10 mit seperatem Dehnstoffelement 11 ausgeführt ist, auch aus einen unmittelbar mit einen Dehn stoffmedium 13 gefüllten Element bestehen. Dieses Dehn stoffmedium 13 befindet sich z. B. in einen zweifachen Fal tenbalg 14 und 15 (innerer und äußerer Faltenbalg). Der zweifache Faltenbalg 14 und 15 bildet einen Hohlraum der mit dem Dehnstoffmedium 13 gefüllt ist, welches sich mit zunehmender Temperatur ggf. auch durch Änderung seines Pha senzustandes (z. B. fest in flüssig) ausdehnt. Durch das Ausdehnen des Dehnstoffmediums 13 wird der zweifache Fal tenbalg 14 und 15 elastisch in die Länge gezogen bzw. ange hoben. Beim Abkühlen kehrt sich dieser Vorgang um und der zweifache Faltenbalg 14 und 15 zieht sich wieder elastisch zusammen. Auch mit dieser Anordnung wird die temperaturab hängige Höhe der Überlaufkante ermöglicht.

Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung eines flexiblen, ge krümmten Rohres 16 aus z. B. Kunststoff; mit einem an einer Längsseite dieses Rohres 16 fixierten Metallband 17. Das Rohr 16 und das Metallband 17 weisen deutlich unterschied liche Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten auf. Aufgrund des geringeren Dehnverhaltens des Metallbandes 17 gegenüber dem Kunststoffrohr 16 werden temperaturabhängig unterschied liche Krümmungen des Rohres 16 und damit unterschiedliche Höhen der Überlaufkante erreicht.

Bezugszeichenliste

1

Faltenbalg

2

Flüssigkeitsraum

3

Bimetallspirale

4

Verschlußschraube

5

Überlaufkante/-öffnung

6

Stellelement, elektrisch angesteuert

7

Hebelarm verstellbar

8

elektronische Steuerung

9

Getriebeöltemperatursensor

10

Stellelement

11

Dehnstoffelement

12

Rückholfeder

13

Dehnstoffmedium

14

Faltenbalg zweifach (innen)

15

Faltenbalg zweifach (außen)

16

Kunststoffrohr gekrümmt

17

Metallband

Claims

1. Vorrichtung zur Einstellung eines Flüssigkeitsstan des insbesondere des Ölstandes in einem Automatgetriebe, mittels einer in der Höhe verstellbaren Überlaufkante oder Überlauföffnung, wobei der Raum vor der Überlaufkante durch ein Absperrglied nach außen abdichtbar ist, dadurch ge kennzeichnet, daß die Höhe der Überlaufkante bzw. Überlauföffnung (5) in Abhängigkeit von der Flüssig keitstemperatur verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Überlaufkante die Ober kante eines Faltenbalges (1) bildet, welcher mit einer Ver stelleinrichtung (3, 6, 10) zur Einstellung der Höhe in Abhängigkeit von der Flüssigkeitstemperatur verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung eine Bimetallspirale (3) aufweist, die sich in Abhängigkeit von der Flüssigkeitstemperatur verstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung ein Stellelement (6) aufweist, das durch eine elektronische Steuerung (8) angesteuert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die elektronische Steue rung (8) für die Einstellung der Überlaufkante eine Steu ergröße aus einem Getriebeöltemperatursensor (9), Motor drehzahl und Getriebe-/Fahrzeugcodierung bestimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung ein seperat angeordnetes Dehnstoffelement (11) aufweist, wel ches in Abhängigkeit von der Temperatur seine Höhe ändert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung für die Höhe der Überlaufkante ein integriertes Dehnstoff element aufweist, in welchem sich ein Dehnstoffmedium (13) befindet, das sich in Abhängigkeit von der Temperatur aus dehnt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß in den Flüssigkeitsraum ein flexibles Rohr (16) hineinragt, dessen Höhe sich tempera turabhängig ändert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß das flexible gebogene Rohr (16) aus Werkstoff mit hoher Temperaturdehnung be steht, an dessen Längsseite sich ein Band bzw. Strei fen (17) mit geringer Temperaturdehnung befindet.