DE3619296A1 - Vorrichtung zum selbsttaetigen nachfuellen eines fluessigkeitsbehaelters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Nachfüllen eines Flüssigkeitsbehälters, insbesondere einer Ölwanne eines Kraftfahr­ zeugmotors.

Derartige Nachfüllvorrichtungen sind in mehreren Ausführungsformen bekannt. Dabei wird jeweils der Füllstand des Behälters durch einen mit einem Sensor zusammenwirkenden Schwimmkörper erfaßt, der bei immer gleicher Eintauch­ tiefe in die Flüssigkeit an deren Oberfläche schwimmt. Nun steigt aber die Füllstandshöhe mit der Temperatur der Flüssigkeit und ist bei Kraftfahr­ zeugen auch noch von der Neigung des Kraftfahrzeuges abhängig, so daß der Sensor unter Umständen ein Nachfüllsignal an das Füllventil gibt, wenn gar keine Nachfüllung erforderlich ist.

Um eine solche Fehlfunktion auszuschließen, wird in der DE-PS 33 20 898 eine Elektronikschaltung vorgeschlagen, die recht kostenaufwendig ist und zwei Füllstandssensoren benötigt. Trotz des hohen Aufwands bietet sie keine Gewähr dafür, daß bei starken Vertikalbeschleunigungen des Fahrzeugs die Füllstandshöhe so stark variiert, daß eine Fehlfunktion ausgelöst wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstig herstellbare Nach­ füllvorrichtung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln ein fehlerhaftes Nachfüllen ausschließt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Da das Füllventil durch die hydrostatische Auftriebskraft eines in die Behälterflüssigkeit eingetauchten Verdrängungskörpers betätigt wird, hat die Temperatur der Behälterflüssigkeit keinen Einfluß auf die Betätigung. Denn die Auftriebskraft ist gleich dem Gewicht der vom Verdrängungskörper verdrängten Flüssigkeit, das bei wechselnden Temperaturen konstant bleibt.

Vollkommen wird dieses Ziel einer Temperaturunabhängigkeit dann erreicht, wenn auch das Außenvolumen des Verdrängungskörpers sich mit der Temperatur nicht ändert. Hierzu wird nach Anspruch 7 als Werkstoff für den Verdrängungs­ körper Invarstahl gewählt.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilkörper des Füllventils oben am Verdrängungskörper befestigt. Bei ausreichendem Füllniveau des Behälters wird er an den Ventilsitz dicht angelegt. Sinkt der Füllstand zu weit ab, so läßt die Auftriebskraft nach und der Ventil­ körper wird durch Gewichts- und Federkraft vom Ventilsitz abgehoben, so daß Öl aus dem Vorratsgefäß nachfließen kann.

Um zu vermeiden, daß sich im Beharrungszustand ein ständig offener Ventil­ spalt bildet, durch den fortwährend eine kleine Ölmenge nachfließt, was zu einem Verharzen des Ventilsitzes führen kann, ist im Bereich des Ventilsitz­ ringes ein Dauermagnet angeordnet. Eine magnetisierbare Haltescheibe des Ventilkörpers wird vom Dauermagnet angezogen und hält das Ventil so lange geschlossen, bis die Gewichts- und Federkraft höher ist als die Magnetkraft und Auftriebskraft. In diesem Augenblick öffnet das Ventil schlagartig voll und wird erst wieder durch eine größere Menge nachfließenden Öls und entsprechend erhöhte Auftriebskraft verschlossen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in die Rohrleitung vom Vorratsgefäß zum Flüssigkeitsbehälter ein Elektromagnet-Füllventil eingebaut, das durch ein elektrisches Steuersignal betätigt wird. Das Steuersignal geht von einer Kraftmeßdose aus, die oben am Flüssigkeits­ behälter befestigt ist und durch die Auftriebskraft des Verdrängungskörpers beaufschlagt ist. Bei einem bestimmten Minimalwert der Füllhöhe bzw. Auftriebskraft gibt die Kraftmeßdose ein Öffnungssignal an das Elektro­ magnet-Füllventil. Da zur Kraftmessung nur ein geringer Weg des Ver­ drängungskörpers nötig ist, kann sie durch Vertikalbeschleunigungen des Kraftfahrzeuges nicht beeinträchtigt werden.

Beide Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend erläutert. Es zeigt

Fig. 1 mechanische Betätigung eines Füllventils,

Fig. 2 elektrische Betätigung eines Elektromagnet-Füllventils.

Ein Flüssigkeitsbehälter 1, der bis zu einem Niveau h 1 mit Flüssigkeit, z. B. mit Motorenöl gefüllt ist, ist durch eine Rohrleitung 2 mit einem geodätisch höherliegenden Vorratsgefäß 3 verbunden. Die Rohrleitung 2, deren beide Teile 2′ und 2′′ durch ein Schlauchstück 4 miteinander verbunden sind, ist durch ein Füllventil 5 verschlossen. Der kegelige Ventilkörper 6 des Füllventils 5 ist oben an einem in die Behälter­ flüssigkeit eingetauchten, als Hohlzylinder ausgebildeten Verdrängungs­ körper 7 befestigt und wird durch dessen hydrostatische Auftriebskraft an einen Ventilsitzring 8 angedrückt. Der Auftriebskraft wirkt eine zwischen der Unterseite 9 des Verdrängungskörpers 7 und dem Boden 10 des Flüssig­ keitsbehälters 1 eingehängte Zugfeder 11 entgegen. Der Ventilsitzring 8 und der an ihn anschließende untere Teil 2′′ der Rohrleitung 2 sind zentrisch in einen Stopfen 12 eingepreßt, der an einem mittig am Flüssigkeitsbehälter 1 zwischen Rippen 13 angeschweißten Haltering 14 angeflanscht ist.

Außen auf dem Stopfen 12 ist ein ringförmiger Dauermagnet 15 aufgepreßt und zieht eine am Ventilkörper 6 befestigte, magnetisierbare Haltescheibe 16 an. Ist der Flüssigkeitsspiegel von der Höhe h 1 auf Höhe h 2 abgesunken, so ist die Federkraft größer als die Summe aus Auftriebskraft und Magnetkraft und das Füllventil 5 öffnet schlagartig. Es fließt solange Flüssigkeit aus dem Vorratsgefäß 3 nach, bis der Ventilkörper 6 durch Auftriebskraft wieder in den Bereich der Magnetanziehung kommt und schlagartig schließt. Bei der Höhenbewegung ist der Verdrängungskörper 7 in einem sternförmigen, im unteren Teil 2′′ der Rohrleitung 2 befestigten Führungselement 17 längsge­ führt.

Um zu vermeiden, daß bei bestimmten Betriebszuständen des Motors oder Kraftfahrzeugs Flüssigkeit nachgefüllt wird, ist konzentrisch zum Dauermagnet 15 ein Elektromagnet 18 angeordnet, der bei Erregung die magnetisierbare Haltescheibe 16 so stark anzieht, daß der Ventilkörper 6 unabhängig vom Füllniveau des Flüssigkeitsbehälters 1 dauernd geschlossen ist.

Der Elektromagnet 18 ist durch drei parallele Leitungen 19, 20, 21 mit dem Zündschalter 22 verbunden, der an die Batterie 23 angeschlossen ist. In die Leitung 19 ist ein Neigungsschalter 24 eingesetzt, der von einem Neigungs­ sensor 25 des Kraftfahrzeuges betätigbar ist; die Leitung 20 enthält einen von einem Drehzahlsensor 26 der Brennkraftmaschine betätigten Drehzahl­ schalter 27; die Leitung 21 enthält einen von einem Temperatursensor 28 betätigbaren Temperaturschalter 29. Ist einer der Schalter 24, 27, 29 durch den ihm zugeordneten Sensor in Schließlage gehalten, so liegt bei ge­ schlossenem Zündschalter 22 Batteriespannung an dem Elektromagnet 18, so daß er erregt ist, und das Füllventil 5 geschlossen hält.

Nach Fig. 2 ist anstelle eines mechanisch betätigten Füllventils ein Elektromagnet-Füllventil 30 in die Rohrleitung 31 vom Vorratsgefäß 3 zum Flüssigkeitsbehälter 1 eingesetzt. Zur Steuerung des Elektromagnet-Füll­ ventils 30 dient eine Kraftmeßdose 32, die am Haltering 14 des Flüssig­ keitsbehälters 1 befestigt ist und über ein am Verdrängungskörper 7 angebrachtes, geringfügig elastisch nachgiebiges Druckstück 33 durch die Auftriebskraft des Verdrängungskörpers 7 beaufschlagt ist. Hierbei liegt das Druckstück 33 dauernd an der Kraftmeßdose 32 an, auch wenn das Flüssigkeitsniveau von der Höhe h 1 auf die Höhe h 2 abgesunken ist. Lediglich die Anpreßkraft läßt dabei soweit nach, daß von der Kraftmeßdose 32 über eine elektrische Schaltung ein Öffnungssignal an das Elektromagnet- Füllventil 30 gegeben wird. Die Höhenverschiebung des Verdrängungskörpers beim Wiederauffüllen des Flüssigkeitsbehälters ist so gering, daß eine unterhalb eines unten am Verdrängungskörper befestigten Stütztopfes 34 eingelegte elastische Flachdichtung 35 nur so weit entlastet wird, daß keine Undichtigkeit eintritt. Das Elektromagnet-Füllventil 30 ist durch eine Leitung 36 mit der Batterie 23 verbunden. In der Leitung 36 sind hinter dem Zündschalter 32 die als Niveauschalter dienende Kraftmeßdose 32, der Neigungsschalter 24, der Drehzahlschalter 27 und der Temperatur­ schalter 29 in Reihe angeordnet, wobei alle Schalter durch die ihnen zugeordneten Sensoren 25, 26, 28 betätigt werden. Das Elektromagnet- Füllventil 30 wird nur dann durch die Batteriespannung erregt, und öffnet, wenn alle in die Leitung 36 eingesetzten Schalter geschlossen sind.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum selbsttätigen Nachfüllen eines Flüssigkeitsbehälters, insbesondere einer Ölwanne eines Kraftfahrzeugmotors, aus einem geodätisch höherliegenden oder druckbeaufschlagten Vorratsgefäß, das an den Flüssig­ keitsbehälter mit einer durch ein Füllventil verschließbaren Rohrleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllventil (5, 30) durch die hydrostatische Auftriebskraft eines in die Behälterflüssigkeit eingetauchten, am Flüssigkeitsbehälter (1) geringfügig höhenbeweglich abge­ stützten Verdrängungskörpers (7) unmittelbar mechanisch oder mit elektrischer Ansteuerung betätigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ober­ seite des Verdrängungskörpers (7) ein Ventilkörper (6) befestigt ist, der entgegen der Kraft einer Feder (11) bei einer vorgebbaren Auftriebskraft an einem Ventilsitzring (8) des Flüssigkeitsbehälters (1) in dichter Anlage gehalten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (11) eine zwischen der Unterseite (9) des Verdrängungskörpers (7) und dem Boden (10) des Flüssigkeitsbehälters (1) eingehängte Zugfeder (11) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Ventilsitzrings (8) ein Dauermagnet (15) befestigt ist und eine magnetisier­ bare Haltescheibe (16) des Ventilkörpers (6) anzieht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Ventilsitzringes (8) ein Elektromagnet (18) fest angebracht ist, der von einem Drehzahl-Temperatur- und/oder Neigungssensor (26, 28, 25) des Kraftfahrzeugmotors elektrisch gesteuert ist und bei Erregung den Ventilkörper (6) in Schließlage hält.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (7) in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges gesehen, mittig zum Flüssigkeitsbehälter (1) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (7) aus einem Werkstoff mit niederem Wärmeaus­ dehnungskoeffizient, z. B. Invarstahl, hergestellt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (7) als zylindrischer Hohlkörper ausgebildet ist, mit vertikal stehender Längsachse in den Flüssigkeitsbehälter (1) eintaucht und an ihm höhenbeweglich geführt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllventil ein Elektromagnet-Füllventil (30) dient, das durch einen auf die Auftriebskraft des Verdrängungskörpers (7) ansprechenden Kraft- oder Drucksensor (Kraftmeßdose 32) so gesteuert ist, daß es geöffnet wird, wenn sich die Auftriebskraft, bedingt durch die unzulässig tief abgesunkene Niveauhöhe (h 2) der Behälterflüssigkeit auf ein bestimmtes, vorgebbares Maß, verringert hat.