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Olstandanzeiger für Kraftfahrzeugmotoren
Die Kraftfahrzeugmotoren und
andere Maschinen mit Explosionsmotoren weisen Olleitungen auf, die mit Vorrichtungen
zur Anzeige des Öldrucks in den Schmierleitungen versehen sind; diese Kontrollvorrichtungen
sind jedoch nicht ausreichend, denn wenn aus irgendeinem Grunde, z. B. weil der
Fahrer vergißt, die periodische Prüfung vorzunehmen, oder bei einem anomalen Verbrauch,
dás in dem Motorgehäuse enthaltene Ölvolumen abnimmt, wird das C5l warm, hat nicht
mehr das nötige Schmiervermögen und kann gefährliche Temperaturen erreichen, obwohl
der Öldruck ausreichend bleibt, da ja die Pumpe, deren Entnahmestelle sich am Boden
des Gehäuses befindet, stets gespeist ist. Es ist daher für die Betriebssicherheit
des Fahrzeugs unerläßlich, sich beständig davon vergewissern zu können, daß ein
genügender 01-vorrat in dem Gehäuse vorhanden ist.
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Hierfür sind bei den gegenwärtig vorhandenen Fahrzeugen die Motorgehäuse
bisweilen mit einem Olstandanzeiger versehen, der durch einen Schwimmer gebildet
wird, der in dem Gehäuse angeordnet ist und eine Stange betätigt, die sich vor einer
Teilung verstellt. Meist besteht jedoch dieser 01-standanzeiger aus einem einfachen
Meßstab.
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Die Vorrichtungen mit Schwimmer sind schwer auszuführen, da dieser
Schwimmer in der Nähe der arbeitenden Pleuelstangen liegt und auf einem sehr
kleinen
Raum untergebracht werden muß. Außerdem kann der Ölstand nur bei Stillstand richtig
angezeigt werden.
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Die Vorrichtungen mit Meßstab sind äußerst unbequem, sie erfordern
ein Ahwischen des Meßstabs vor ihrer Benutzung, was die Hände des Benutzers beschmutzt.
Wie die Ölstandanzeiger mit Schwimmer können sie nur bei Stillstand des Fahrzeugs
benutzt werden.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Abstdlung dieser Ubelstände
durch Herstellung eines O1-standanzeigers, der auf dem Instrumentenbrett angeordnet
werden kann und sowohl während des 13etriebes wie im Stillstand genaue Angaben liefert.
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Die. Lösung dieses Problems ist um so schwieriger, als sie eine genaue
Angabe trotz der Durchwirbelung des Öls in dem Motorgehäuse und trotz der von den
Beschleunigungs- und Verzögerungsbewegungen des Fahrzeugs herrührenden Längsschwingungen
des Ölvolumens liefern soll.
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Das wesentliche Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß die
Messung des Niveaus in einem Nebenbehälter erfolgt, der sich mit dem Hauptbehälter
im statischen Gleichgewicht befindet, und zwar dank einer Verbindungsleitung, welche
soweit wie möglich die dynamischen Niveauschwankungen ausscheidet, das heißt eine
Verbindungsleitung, welche einen gegenüber dem Querschnitt des Nebenbehälters kleinen
Querschnitt und/oder eine große Länge hat. Dieser Nebenbehälter kann in beliebiger
geeigneter Weise ausgeführt sein und beliebige Stellungen einnehmen, er kann seitlich
an den Hauptbehälter angesetzt sein oder mit der Wand desselben ein Stück bilden,
z. B. wenn dieser gegossen oder gepreßt ist, er kann mit dem Boden desselben durch
eine Öffnung kleinen Durchmessers in Verbindung stehen oder auch über eine in der
Nähe des tiefsten Punktes mündende Leitung, oder auch bei gewissen anderen Anwendungen
in den Hauptbehälter eingesetzt sein.
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Zum Anbau an vorhandene Gehäuse oder Behälter wird der Nebenbehälter
mit dem tiefsten Punkt des Motorgehäuses durch eine Leitung verbunden, welche vorzugsweise
mit dem Motorgehäuse durch eine den Entleerungsstöpsel ersetzende Leitung mit drei
Durchlässen verbunden ist.
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Der Nebenbehälter wird vorzugsweise mit dem tiefsten Punkt des Gehäuses
verbunden, welcher sich ungefähr im Schnittpunkt der durch die Schwerpunkte der
waagerechten Querschnitte des Gehäuses gehenden Linie mit dem Boden dieses Gehäuses
befindet. Diese Anordnung gestattet in der Tat, in erheblichem Maße die Wirkung
der Beschleunigungs- und Verzögerungsbewegungen des Fahrzeugs auszuschalten, da
unter der Annahme, daß die Oberfläche der Flüssigkeit während einer Beschleunigungsbewegung
eben bleibt, was in erster Annäherung zutrifft, die Höhe der Flüssigkeit im Schwerpunkt
der freien Oberfläche sich nicht ändert. DerNebenbehälter wird dann vorzugsweise
in der Ebene angebracht, die durch den Schwerpunkt geht und auf der Verschiebungsachse
des Behälters - senkrecht steht. Die Schwankung des Niveaus in dem Nebenbehälter
wird entweder mit Hilfe einer Schwimmervorrichtung gemessen, wobei dieser Schwimmer
einen geradlinig verstellbaren und mit einem Widerstand zusammenarbeiwenden Kontakt
antreibt, oder durch beliebige andere Fernmeßeinrichtungen bekannter Bauart, z.
B.
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Vorrichtungen, welche elektrische Kapazitätsänderungen benutzen oder
beliehige andere Schwimmereinrichtungen anderer Bauart.
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Gemäß einer Ausführungsform der Kontaktvorrichtung wird ein Kontakt
benutzt, der durch zwei an dem Schwimmer angebrachte Rädchen gebildet wírd, die
elektrisch miteinander verbunden sind und von denen jedes federnd gegen einen elektrischen
Leiter gedrückt wird, wobei wenigstens einer dieser Leiter einen entsprechend der
Stellung des Schwimmers veränderlichen Widerstand bildet.
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Schließlich wird bei einer anderen Abwandlung der Vorrichtung eine
sogenannte elektrische Spannungsteilerschaltung benutzt, was gestattet, einen mit
einer den Olstand anzeigenden Teilung versehenen Spannungsmesser üblicher Bauart
zu benutzen.
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Eine weitere Verbesserung besteht darin, durch den Schwimmer oder
ein mit diesem fest verbundenes Organ einen elektrischen Kontakt betätigen zu lassen,
welcher ein auf dem Instrumentenbrett angebrachtes Signal speist, wenn der Olstand
unter einen kritischen Stand fällt. Nachstehend sind verschiedene Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen- Ölstandanzeigers unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Fig. r ist ein Querschnitt einer an den Entleerungsstöpsel des Behälters
angeschlossenen Schwimmereinrichtung; Fig. 2 ist ein Teilschnitt einer Vorrichtung,
bei welcher der Nebenbehälter an das Gehäuse angegossen ist, wobei die elektrische
Vorrichtung eine Spannungsteilerschaltung benutzt; Fig. 3 ist eine Schnittansicht
einer Vorrichtung, bei welcher die lotrechte Verstellung des Schwimmers in eine
Drehbewegung eines Hebels umgewandelt wird, welcher mit einem kreisbogenförmigen
Widerstand zusammenwirkende Kontakte trägt, wobei der Schwimmer die Bauart mit veränderlicher
Schwimmfähigkeit aufweist; Fig. 4 ist ein zur Achse des Gehäuses paralleler Schnitt
einer Schwimmervorrichtung gemäß einer dritten Abwandlung; Fig. 5 ist eine schematische
Ansicht einer die Veränderung einer elektrischen Kapazität benutzenden Vorrichtung.
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Die Ölwanne I, in welcher der Olstand zwischen einem höchsten Ölstand
2 und einem stand 3, der praktisch gleich Null ist, schwanken kann, ist mit Öl bis
zu dem Niveau 4 gefüllt.
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Dieses Gehäuse besitzt an seinem tiefsten Teil ein Gewindeloch für
den Entleerungsstöpsel. In dieses Gewindeloch ist ein Zwischenverbindungsstück 5
eingeschraubt, welches durch einen mit Gewinde versehenen Zylinder mit einem Sechskantkopf
gebildet wird, welcher in der Nähe dieses Kopfes einen bei 6 in der Querrichtung
durchbohrten zylindrischen Teil aufweist, auf welchen ein
ringförmiges
Verbindungsstück 7 aufgesetzt wird, dessen Innenkanal 8 mit einer Leitung g in Verbindung
steht.
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Die Leitung g mündet in den Innenkanal 8 eines zweiten Verbindungszwischenstücks,
welches an dem unteren Teil eines seitlich an dem Gehäuse befestigten Rohrs 10 befestigt
ist. In diesem Rohr ist ein Schwimmer 1 1 angeordnet, welcher eine Stange I2 aus
einem leitenden Metall trägt, welche einen Nippel I3 durchdringt, welcher den oberen
Stöpsel für das Rohr 10 bildet, sowie den Boden eines zweiten Rohrs I4, in welchem
ein auf einem Isolierrohr I6 aufgewickelter elektrischer Widerstand 15 untergebracht
ist. Dieses Rohr ist bei I7 auf zwei gegenüberliegenden Erzeugenden ausgefräst.
Das Isolierrohr wird durch eine Rille I8 in der Oberseite des Nippels I3 und durch
einen Abstandsring 19 festgehalten. Ein Ende des Widerstands ist mit einer Klemme
20 verbunden. Das obere Ende der Stange 12 trägt eine etwas federnde Gabel 2I, die
durch einen dünnen Stahlstreifen gebildet wird. und deren jeder Schenkel eine Rolle
22 trägt. Die leiden Rollen treten durch die Ausfräsungen des Rohrs I6 und legen
sich auf zwei gegenüherliegenden Punkten gegen den Widerstand 15.
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Die Stange 12 des Schwimmers 1 ist ihrcrseits durch einen biegsamen
elektrischen Leiter 23 mit dem Körper des Geräts verbunden. Ferner ist eine Platte
24 gegenüber dem unteren Ende der einen Ausfräsung 17 angeordnet und durch einen
Leiter 25 mit einer Klemme 26 verbunden. Die Klemme 20 ist mit einem Strommesser
27 verbunden, welcher eine den Ölstand anzeigende Teilung trägt, während der andere
Pol dieses Strommessers mit der positiven Klemme der Batterie 28 verbunden ist.
Die Klemme 26 ist mit einem Pol einer Signallampe 29 verbunden, deren anderer Pol
ebenfalls mit dem positiven Pol der Batterie verbunden ist.
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Wenn der Ölstand in dem Gehäuse schwankt, macht der Schwimmer II
diese Schwankungen mit, welche sich in den Nehenbehälter fortpflanzen, aber durch
die in den Anschlußstücken 5 und 7 und der Leitung g erfolgende Drosselwirkung gedämpft
werden. wodurch plötzliche zufällige Schwankungen dieses Niveaus ausgeschieden werden.
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Die Verstellungen des Schwimmers werden durch die Stange 12 auf die
Rollen 22 übertragen, und die Länge des in den Stromkreis des Strommessers 27 eingeschalteten
Widerstands 19 nimmt daher ab, wenn der Olstand zunimmt, wodurch die Stromstärke
in dem Strommesser 27 erhöht wird.
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Wenn der stand unter den kritischen Wert fällt, wird die Platte 24
durch die durch die Rollen gebildete bewegliche Anordung mit dem Körper verbunden
und die Lampe 29 leuchtet auf.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist das Gehäuse I des
Motors gegossen. In die Seitenwände dieses Gehäuses ist ein zylindrischer Schacht
I3 eingegossen. Dieser zylindrische Schacht wird an seinem tiefsten Teil durch einen
Boden 3I abgeschlossen und ist an seinem oberen Teil durch einen Gewindestöpsel
32 verschlossen.
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In dem Boden des Gehäuses ist ein Kanal 33 vorgesehen, welcher bei
34 an der tiefsten Stelle und senkrecht unter dem Schnittpunkt des Gehäuses an der
Stelle eines Entleerungsstöpsels mündet, wodurch die Vorrichtung bei der Entleerung
des Gehäuses entleert werden kann.
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In dem Schacht 30 ist die elektrische Vorrichtung angebracht. Diese
umfaßt einen Metallzylinder 35, welcher längs einer Erzeugenden einen Schlitz 36
und diametral gegenüber eine Rille 37 aufweist. Um diesen Zylinder herum ist eine
elektrische Isolierschicht 38 angeordnet, welche ihn außer an der Stelle des Schlitzes
36 vollständig überzieht. Auf den Umfang dieser Isolierschicht ist ein elektrischer
Widerstand 39 aufgewickelt, welcher seinerseits an seinem Umfang durch eine Isolierschicht
40 von der Wand des Schachts 30 getrennt ist. Die Wand des Zylinders 7 ist elektrisch
durch einen Draht 41 mit einer Klemme eines Spannungsmessers 42 verbunden, dessen
andere Klemme mit dem Körper verbunden ist. Das untere Ende des Widerstands 40 ist
mit einer Platte 43 verbunden, deren Kontakt mit dem Körper durch eine Madenschraube
44 sichergestellt und verdessert wird. Das andere Ende des Widerstands ist durch
einen Draht 45 mit der positiven Klemme der Batterie 46 verbunden, deren negative
Klemme wie üblich Körperschluß hat.
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In dem Schacht ist ein Schwimmer 47 angeordnet. Die unterhalb des
Niveaus des Punktes 34 gemessene Tiefe des Schachts 31 ist größer als die Eintauchtiefe
des Schwimmers unterhalb seiner Schwimmlinie, damit auch die kleinste Spiegelhöhe
gemessen werden kann. An der Oberseite des Schwimmers ist ein federndes, U-förmiges,
gebogenes Metallband 48 befestigt. Dieses federnde Metallband trägt an den Enden
der Schenkel des U zwei Rädchen 49 und 50. Das Rädchen 49 tritt durch den Schlitz
36 des Körpers 35 und den entsprechenden Schlitz der Isolierschicht 38 und legt
sich gegen die Windungen des Widerstands 39. Das Kädchen 50 legt sich gegen den
Boden der Rille 37.
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Zur Verbesserung der elektrischen Kontakte .uld zur Vermeidung der
isolierenden Wirkung eines Ölfilms, der bei einem Absinken des Niveaus in dem Gehäuse
auf den Metallflächen bestehenbleiben kann, besitzen die Rädchen einen scharfkantigen
Rand. Wenn bei dieser Vorrichtung der Olstand in dem Gehäuse sich langsam infolge
eines normalen Öl verbrauchs oder aus einem beliebigen anderen Grunde ändert, z.
B. infolge eines Eindringens von Wasser oder Benzin in das Motorgehäuse infolge
einer Undichtigkeit, folgt der Schwimmer dieser Schwankung. Er stellt somit den
Kontakt zwischen dem Metallzylinder 35 und einem Punkt des Widerstands her, dessen
Potential von der Höhe abhängt. Infolgedessen verändert sich das Potential des Zylinders
35 entsprechend dem Volumen des Ols oder der Flüssigkeit in dem Gehäuse.
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Da der Spannungsmesser 42 in Ölvolumen geeicht ist, kann das Volumen
in-dem Gehäuse unmittelbar auf dem Instrumentenbrett abgelesen werden.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung findet man das Gehäuse
I mit seinem mit Gewinde
versehenen Entleerungsloch wieder. Wie
bei dem Beispiel der Fig. I wird der übliche Entleerungsstöpsel durch ein Verbindungsstück
5 mit einem axialen Blindloch und einem seitlichen Loch 6 ersetzt. Auf das Verbindungsstück
5 ist ein Ring 7 aufgesetzt, dessen Innenfläche an der Stelle des Lochs 6 eine Umfangsnut
8 aufweist, welche durch ein Rohr g mit der Innennut eines entsprechenden, auf das
andere Ende dieses Rahrs aufgesetzten Ringes in Verbindung steht. Auf diesen Ring
wird ein den obigen Verbindungsstücken 5 entsprechendes Verbindungsstück aufgesetzt,
welches auf den unteren Teil eines lotrechten Rohrs 51 von größerem Durchmesser
aufgeschraubt ist, welches seitlich an dem Gehäuse durch eine Lasche befestigt ist
und den Nebenbehälter bildet. Der obere Teil des Rohrs 51 ist mit Gewinde versehen
und nimmt einen Kasten 52 auf, welcher die elektrische Einrichtung enthält. In dem
Rohr 51 ist ein Schwimmer 53 großer Höhe angebracht, der durch eine Stange 54 verlängert
wird, welche mit leichter Reibung das Verbindungsstück zwischen dem Kasten 52 und
dem Rohr 51 durchdringt und an ihrem Ende ein Rädchen 55 trägt.
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In dem Kasten 52 ist auf einer senkrecht zu der Achse der Stange
54 liegenden Achse 56 ein V-förmiger Hebel 57 drehbar, dessen einer Schenkel umgebogen
ist und eine Rille 58 aufweist, in welche das Rädchen 55 eingreift. Das Profil des
Bodens der Rille 58 ist so ausgebildet, daß dieser Boden in allen seinen Stellungen
an der Berührungsstelle mit dem Rädchen 55 senkrecht zu der Achse der Stange 54
gerichtet ist. Der andere Schenkel des Hebels 57 läuft in zwei Kontakte aus, die
durch zwei biegsame Lamellen 59 gebildet werden, welche sich auf beiden Seiten gegen
einen elektrischen Widerstand 60 legen, der auf einen kreisbogenförmigen, mit dem
Kasten 52 starr verbundenen Halter 6I aufgewickelt ist. Eine Feder 62 ist ihrerseits
an dem Schenkel 58 des Hebels 57 und andererseits an einem regelbaren, mit Gewinde
versehenen, mit dem Kasten 52 starr verbundenen Anschlag 63 befestigt. Ein Ende
des Widerstands 60 ist durch einen Draht 64 mit einer Klemme eines Strommessers
65 verbunden, dessen andere Klemme mit dem positiven Pol der Batterie 66 verbunden
ist.
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Der stand in dem Rohr 5I, welcher sich über die Leitung g und die
Endverbindungsstücke einstellt, ist infolge der Länge dieser Leitung und der Viskosität
des sie erfüllenden Öls ein stabiles Niveau, das heißt es ist praktisch gegen plötzliche
Bewegungen des ölvolumen in dem Gehäuse unter der Einwirkung von Beschleunigungen,
Verzögerungen und Kurven unempfindlich. Es stellt somit genau das richtige, sich
in dem Gehäuse befindende Ölvolumen dar. Dieses Volumen bestimmt die Stellung des
Schwimmers 53, um jedoch eine zu große lotrechte Verstellung des Schwimmers zu vermeiden,
was einen zu langen Hebelarm 58 ergeben würde, wird auf diesen Schwimmer eine Gegenkraft
ausgeübt, welche seine Eintauchtiefe nach Maßgabe der Erhöhung des Niveaus vergrößert.
Die Feder 62 wird infolgedessell so gewählt, daß die Eintauchtiefe des Schwimmers
Null ist, wenn er sich in der Nähe seines tiefsten Punkts befindet, z. B. unter
der Einwirkung der gleichen Feder 62, welche danii an der Achse des Rädchens befestigt
ist, aber einen dem Gewicht der Stange 54 und des Schwimmers gleichen Zug ausübt,
wenn dieser seinen tiefsten Punkt erreicht und am größten, wenn er sich in der Nähe
seines höchsten Punkts befindet. Die Gegenkraft der Feder kann durch Verstellung
des mit Gewinde versehenen Anschlags 63 geregelt werden.
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Die Verstellung des Schwimmers wird durch den Hebel 57 in eine Verstellung
der Kontakte 59 längs des Widerstands 6o umgewandelt, wobei diese Kontakte 59 infolge
ihrer Anbringung Körperschluß haben. Der in den Stromkreis des Strommessers 65 eingeschaltete
Wiiderstand ist somit in Abhängigkeit von der Stellung des Schwimmers 53 und infolgedessen
des Ölstands in dem Gehäuse veränderlich. I)a der Strommesser in Ölvolumen geeicht
ist, kann man an diesem unmittelbar das in dem Gehäuse befindliche Ölvolumen ablesen.
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Die Vorrichtung der Fig. 4 weist ein durch eine Zwischenwand 68 in
zwei Teile geteiltes Gehäuse 67 auf. Die in dem Gehäuse 67 hergestellte Kammer 69
steht durch ein Rohr 70 mit der tiefsten Stelle des Gehäuses in Verbindung. In dieser
Kammer 69 ist ein Schwimmer 7I angeordnet, der bei 72 an dem Ende einer gebogenen
Stange gelenkig befestigt ist, welche die Wand 68 durch ein Fenster 74 durchdringt.
Die gebogene Stange 73 ist um eine Gelenkachse 75 schwenkbar, welche die zweite
Stange 76 trägt, welche in zwei Kontakte 77 ausläuft, die mit einem elektrischen
Widerstand 78 zusammenwirken. Die Stange 76 wird durch einen gewundenen Draht 79
mit dem Körper verbunden. Das untere Ende des Widerstands 78 ist durch einen elektrischen
Draht 86 mit einer Verbindungsklemme t3I verbunden. Der so zwischen dem Körper und
der Klemme 8I gebildete veränderliche Widerstand, dessen Wert eine lineare Funktion
des Ölstands in der Kammer 69 und somit in dem Gehäuse ist, wird, wie bei den anderen
Vorrichtungen, zur Steuerung eines in Ölvolumen geeichten Strommessers benutzt.
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Ferner ist bei dieser Vorrichtung beispielshalber ein Kontakt 82
dargestellt, mit welchem der Schwimmer 7I zusammenwirkt, wenn der ÖIstand in der
Ölwanne einen kritischen Wert erreicht.
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Dieser Kontakt 82 ist durch einen elektrischen Draht 83 mit einer
zweiten Ausgangsklemme 84 verbunden. Diese zweite Klemme 84 ist mit einer Klemme
einer der Lampe 29 der Fig. 1 entsprechenden, auf dem Instrumentenbrett angebrachten
Signallampe verbunden, welche aufleuchtet, wenn der Ölstand unter einen kritischen
Wert fällt.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung ist der Nebenbehälter
85 mit dem Körper verbunden und an die tiefste Stelle des Gehäuses durch eine den
obigen Leitungen g entsprechende Leitung 86 angeschlossen. In diesem Nebenbehälter
ist eine Isolierschicht 87 zur Zentrierung eines inneren
Metallrohrs
88 angeordnet, welches an seinem unteren Teil Öffnungen 89 aufweist, damit sich
der stand zwischen den Rohren 85 und 88 auf einen dem Olstand in dem Gehäuse entsprechenden
Stand einstellen kann. Das Rohr 88 ist ebenfalls an seinem oberen Teil durch einen
Isolierstöpsel go zentriert.
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Die so gebildete veränderliche Kapazität wird zur Feststellung des
Ölstands in dem Gehäuse benutzt. Hierfür ist das innere Rohr 88 durch einen Leiter
91 mit dem Gitter einer Triode 92 verbunden, welches ferner über eine Induktivität
93 mit dem Körper verbunden ist. Die Anode der Triode ist über einen durch eine
Induktivität 94 und eine Kapazität 95 gebildeten abgestimmten Kreis mit einer Klemme
eines Mikroamperemeters 96 verbunden, dessen andere Klemme mit der Hochspannung
verbunden ist. Diese elektrische Vorrichtung bekannter Art gestattet, mit dem Mikroamperemeter
96 den Olstand in dem Nebenbehälter 85 zu messen, welcher sich mit dem Ruheölstand
in dem Motorgehäuse infolge der Dämpfung der plötzlichen Niveauschwaukungen in dem
Gehäuse durch die Leitung 86 und gegebenenfalls durch die durch die Öffnungen 89
bewirkte Drosselwirkung im Gleichgewicht befindet.