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Die
Erfindung betrifft einen Füllstandsgeber für einen
Tank, insbesondere einen mit Kraftstoff befüllbaren Kraftfahrzeugtank.
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Zur
Ermittlung des Füllstandes
eines Tanks, vor allem eines Kraftfahrzeugtanks werden verschiedene
Systeme benutzt. Die meisten dieser Systeme basieren auf dem Prinzip,
dass ein Schwimmer abhängig
vom Füllstand
des Kraftstoffbehälters über einen
Hebelarm ein elektrisches Potentiometer ansteuert. Je nach Füllstandshöhe wird
so der Schleifer des Potentiometers und damit dessen elektrische
Eigenschaften, z.B. der ohmsche Widerstand zwischen zwei Potentiometeranschlüssen, verändert. Die Änderung
bzw. Verstellung des Potentiometers erlaubt so eine Aussage über die
Füllstandshöhe im Tank.
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Gegenüber früheren Kraftstoffen
sind die heute auf dem Markt befindlichen Kraftstoffe schwefelärmer oder
enthalten aggressivere Zusätze,
und sind damit insgesamt aggressiver. Dies hat zur Folge, dass z.B.
die Widerstands- bzw. Kontaktbahnen oder Schleifer von Potentiometern
durch diese Kraftstoffe, Kraftstoffdämpfe usw. angegriffen werden.
Während der
Lebensdauer eines Tanks bzw. Füllstandsgebers ändern sich
die elektrischen Eigenschaften des Potentiometers in unvorhersehbarer
Weise. Dadurch wird der Füllstand
des Tanks nicht mehr korrekt angezeigt.
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Teilweise
unterliegen derzeitige Systeme auch Verschleißerscheinungen, z.B. wegen
auf Widerstands- oder Kontaktbahnen reibender elektromechanischer
Schleifer. Auch können
sich Verunreinigungen auf der Bahn ansetzen. Die Kontaktierung zwischen
Schleifer und Bahn ist so verschlechtert oder unterbrochen. Dies
führt zu
ungenauer Anzeige des Füllstandes,
Funktionsstörungen
oder gar einem Totalausfall des Füllstandsgebers.
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Um
dem abzuhelfen und eine dauerhafte korrekte Anzeige des Füllstandes
zu ermöglichen, sind
verschiedene Maßnahmen
bekannt. So wurde vorgeschlagen, die gefährdeten elektrischen Bauteile,
z.B. die Widerstandsbahn im Sensor unempfindlich gegen Kraftstoff
auszuführen
bzw. eine Belagsbildung auf der Widerstandsbahn des Sensors bzw. Potentiometers
zu vermeiden. In
DE
100 28 893 A1 ,
US
6,404,331 B1 ,
DE
100 49 373 A1 oder
US 7,100,442
B1 wurde daher vorgeschlagen, für z.B. die Widerstandsbahn
betreffender Potentiometer edlere Materialien auszuwählen. Dies
bedeutet wegen der Materialkosten bzw. der aufwendigeren Herstellung
erhöhte
Kosten für
einen entsprechenden Füllstandgeber.
Das Ansammeln von Verunreinigungen auf Bahnen oder Verschleißerscheinungen
können durch
diese Maßnahmen
nicht verhindert werden.
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Auch
wurden verschiedene Füllstandsgeber vorgeschlagen,
welche vollständig.
gekapselt sind und deren empfindliche Komponenten deshalb nicht mehr
direkt mit Kraftstoff oder Kraftstoffdämpfen in Berührung kommen.
In
DE 102 29 280 A1 wird
ein mit einem Hallgeber gekoppelter schwenkbarer Ringmagnet vorgeschlagen.
Die
DE 197 01 246
A1 schlägt
eine Vielzahl magnetisch bewegbarer Lamellen vor. In der
DE 102 37 946 A1 ist
ein Füllstandsgeber
mit Thermoelementen realisiert. Der Nachteil dieser Systeme besteht
hauptsächlich
in deren Komplexität,
der aufwendigen Herstellung und den damit verbundenen Kosten und
der Fehleranfälligkeit.
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Aus
der
JP 62201324 A ist
ein Füllstandsgeber
bekannt, bei dem ein magnetisches Fluid als Kontaktbrücke zwischen
zwei Leiterbahnen von einem, mit einem Schwimmer bewegungsgekoppelten Dauermagneten
bewegt wird. Der Dauermagnet zieht hierbei das Magnetfluid von den
Kontaktbahnen weg, um Reibungsverluste zu minimieren. Dies kann zu
Kontaktproblemen führen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen verbesserten Füllstandsgeber anzugeben.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch einen Füllstandsgeber
für einen
Tank, insbesondere einen mit Kraftstoff befüllbaren Kraftfahrzeugtank,
mit einer entlang mindestens zweier elektrischer Gleitkontakte in
Abhängigkeit
des Füllstandes
des Tanks durch ein Stellelement verschiebbaren Brücke. Das
Stellelement ist ein ein magnetisches Feld erzeugendes Stellelement
und die Brücke
ein Konglomerat von durch das magnetische Feld bewegbaren, elektrisch leitenden
Partikeln. Das Stellelement ist so angeordnet, dass es ein magnetisches
Feld erzeugt, das am Konglomerat eine Kraft in Richtung des Gleitkontaktes
erzeugt.
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Das
Stellelement enthält
hierzu zwei, das Konglomerat und die Gleitkontakte zwischen sich einschließende das
Magnetfeld erzeugende Elemente. Durch zwei, in ihrer Polung entsprechend
günstig ausgerichtete
bzw. aufeinander abgestimmte, das Magnetfeld erzeugende Elemente
entsteht zwischen diesen ein besonders starkes Magnetfeld, welches das
Konglomerat zwischen den beiden Elementen besonders gut führt bzw.
in Position hält.
Sind die Gleitkontakte überdies
jeweils zwischen Konglomerat und einem Element angeordnet, wird
das Konglomerat auf beide, je einem Element zugewandte Gleitkontakte
hin besonders stark angezogen. Der elektrische Kontakt zwischen
Brücke
und Gleitkontakt ist so besonders gut sichergestellt. Auch bei Erschütterungen
des Füllstandsgebers
ist so eine unterbrechungsfreie Kontaktierung der Gleitkontakte
sichergestellt. Außerdem
ist verhindert, daß sich
das Konglomerat teilt und zwei getrennte Konglomeratteile entstehen.
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Das
Konglomerat bildet also mit anderen Worten einen Partikelkontakt
als Brücke,
die die elektrischen Gleitkontakte an einer bestimmten Stelle lokal, ähnlich einem
gewöhnlichen
Schleifkontakt, überbrückt. Die
Stelle der Überbrückung, nämlich die aktuelle
Position des Partikelkontaktes, hängt vom Füllstand des Tanks ab, da das
Konglomerat auf bzw. entlang der Gleitkontakte vom Stellelement
verschiebbar ist und so die Überbrückung abhängig vom Füllstand
an einer jeweils anderen Stelle stattfindet. Die Gleitkontakte sind
hierbei so ausgeführt,
daß sie, je
nach Stelle ihrer Überbrückung durch
das Konglomerat, andere elektrische Eigenschaften aufweisen. So
können
z.B. abhängig
von der Position der Brücke unterschiedliche
Gleitkontakte elektrisch durchverbunden sein, und so verschiedene
Strompfade abhängig
vom Füllstand
des Tanks geschlossen sein bzw. unterschiedliche Widerstände aufgrund
der Beschaffenheit der Bahn realisiert werden.
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Die
Auswertung z.B. der Strompfade durch eine geeignete elektrische
Beschaltung liefert so eine Aussage über den Füllstand des Tanks. Die elektrischen
Gleitkontakte geben somit ein vom Füllstand des Tanks abhängiges elektrisches
Signal ab.
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Die
Verstellung des Konglomerats auf den Gleitkontakten erfolgt über das
vom Stellelement erzeugte magnetische Feld, d.h. der Füllstandsgeber arbeitet
berührungslos.
Eine mechanische bzw. bewegliche Verbindung zwischen Stellelement
und Gleitkontakten bzw. Partikelkontakt ist nicht notwendig.
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Da
der Partikelkontakt ein Konglomerat, in Form eines Tropfens, von
elektrisch leitenden und durch das magnetische Feld des Stellelementes
bewegbaren Partikeln ist, ist sowohl die Reibung im Tropfen als
auch die Reibung zwischen diesem und den elektrischen Gleitkontakten
auf ein Minimum reduziert. Die zur Bewegung der Partikel notwendigen Verstellkräfte sind
so ebenfalls sehr gering. Da es sich bei der Kontaktbrücke um ein
in sich zusammenhängendes
Konglomerat von Partikeln handelt, bildet dieses, auch bei Erschütterungen,
nur eine lokale Verbindung zwischen den Gleitkontakten, weshalb sich
die elektrischen Eigenschaften der überbrückten Gleitkontakte hinreichend
genau in Abhängigkeit
des Füllstandes ändern.
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Die
Partikel können
magnetische oder magnetisierbare, mit einer Schutzschicht beschichtete Pulverpartikel
oder Hohlkugeln sein. Magnetische oder magnetisierbare Partikel
sind als Pulver bzw. Hohlkugeln leicht und kostengünstig herzustellen. Sie
sind aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften durch das magnetische
Feld des Stellelementes bewegbar, weshalb sich die Brücke, also
der Partikelkontakt bzw. Pulvertropfen unter magnetischem Feldeinfluss
entlang der Gleitkontakte bewegt. Die zusätzliche Schutzschicht, z.B.
ein Schutzlack oder eine Edelmetallbeschichtung, schützen die
Partikel bzw. Hohlkugeln vor Kraftstoff bzw. Kraftstoffdämpfen, weshalb
das Konglome rat, also der Partikelkontakt seine magnetischen und
elektrischen Eigenschaften behält.
Der Füllstandsgeber
ist somit keinerlei Alterung aufgrund von Kraftstoffeinwirkung unterworfen.
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Die
Schutzschicht kann auch die innere Reibung im Konglomerat, also
zwischen den Partikeln oder mit den Gleitkontakten reduzieren und
so zu einer Reduktion der zur Bewegung der Brücke nötigen Kraft beitragen. Z.B.
können
magnetische Partikel mit eine Goldschicht oder einem anderen Edelmetall versehen
sein, das insbesondere Schutz vor Oxidation oder chemischer Reaktion
mit Schwefel oder anderen aggressiven Bestandteilen des Kraftstoffs
bietet. Es kann sich auch um ein Konglomerat aus einem Partikelgemisch
verschiedener, z.B. einem Teil leitender und einem Teil magnetischer
Partikel handeln. Außerdem
können
die Partikel in einer Trägerflüssigkeit,
z.B. einem zähflüssigen Öl eingebunden sein
und zusammen mit dieser das Konglomerat bilden.
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Die
Partikel können
Nanopartikel sein. Nanopartikel können ein Konglomerat mit besonders günstigen
Eigenschaften bilden. So ist dieses beispielsweise aufgrund der
geringen Größe der Nanopartikel
z.B. ähnlich
wie ein Öltropfen
ausführbar,
der gut an den Gleitkontakten haftet und an diesen verschiebbar
ist, ohne sich zu teilen oder die Oberfläche zu stark zu benetzen.
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Eine
Vielzahl diskreter Gleitkontakte, welche z.B. je nach Position der
Brücke
durch diese paarweise überbrückt werden
oder nicht, müssen
an vielen Stellen kontaktiert werden, um ein elektrisches Ausgangssignal
zu liefern, das auch kleine Füllstandsschwankungen
erfasst. Die Gleitkontakte können deshalb
eine Widerstandsbahn und eine Kontaktbahn sein und zusam men mit
dem sie verbindenden und entlang der Widerstands- und Kontaktbahn
bewegbaren Konglomerat ein Potentiometer bilden. Ein Potentiometer
besitzt meist nur zwei oder drei Anschlüsse. Eine entsprechend Widerstandsbahn
ist oft kontinuierlich in ihrem Widerstandverlauf ausgeführt, d.h.
auch kleinste Bewegungen der Brücke
führen
zu einer kontinuierlichen Veränderung
der elektrischen Eigenschaften des Potentiometers. Die Ablesegenauigkeit
eines entsprechenden Füllstandsgebers bzw.
Anzeigegenauigkeit der Gleitkontakte und somit des Füllstandsgebers
ist somit erhöht.
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Viele
Anzeigeinstrumente, wie z.B. Tankuhren, sind direkt zum Anschluss
an ein Potentiometer ausgelegt, so dass diese weiterhin in Verbindung
mit dem erfindungsgemäßen Füllstandsgeber
verwendet werden können.
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Eine
Widerstandsbahn kann durch ihre Ausgestaltung außerdem an die Tankgeometrie
angepasst werden. Hierzu wird z.B. ein nichtlinearer Verlauf des
Widerstandes der Widerstandsbahn in Bewegungsrichtung der Brücke, also
des Partikelkontaktes bzw. der Partikelbrücke gewählt. Z.B. eine aufwendige Auswerteelektronik,
welche die Ausgangswerte eines linearen Potentiometers in die Füllstandsmenge
im Tank umrechnet, muss so nicht zwischen Füllstandsgeber und einer Anzeige
eingebracht werden.
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Durch
die berührungslose
Kopplung durch das Magnetfeld zwischen Stellelement und Konglomerat
ist eine geeignete Abschirmung der Gleitkontakte gegenüber aggressivem
Kraftstoff bzw. Kraftstoffdämpfen
mit einer Kapselung möglich.
Die Gleitkontakte und das Konglomerat können deshalb in einem gegen
Schadstoffe dichtem, für
das Magnetfeld durchlässigen
Gehäuse
angeordnet sein. Gleitkontakte und Konglomerat sind somit hermetisch
gegen Schadstoffe, Oxidation oder Schmutzschichten abge schirmt und
unterliegen keinerlei Verschleiß oder chemischen
Beeinflussung hierdurch. Das Stellelement befindet sich außerhalb
des Gehäuses
und wirkt berührungslos
durch die Gehäusewand
auf das Konglomerat ein. Eine Durchführung beweglicher Teile vom
Stellelement zur Brücke
ist somit vermieden, was die Güte
der Kapselung demgegenüber deutlich
verbessert bzw. erst ermöglicht
und hierbei die Kosten drastisch senkt. Geeignete Materialien, welche
gegen Schadstoffe resistent, aber magnetfelddurchlässig sind,
stehen in ausreichender Anzahl zur Verfügung.
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Das
Gehäuse
kann zwei Gehäuseteile
aus Kunststoff umfassen, die das Konglomerat zwischen sich aufnehmen,
wobei Widerstandsbahn und Kontaktbahn je in einem Gehäuseteil
eingeprägt
oder darauf beschichtet sind bzw. als Einlegeteil eingebracht werden.
Das Einprägen
oder Beschichten der Widerstandsbahn bzw. der Kontaktbahn auf einer Gehäusehälfte oder
einem Gehäuseteil
aus Kunststoff spart zusätzliche
Bauteile. So muss keine separate Widerstandsbahn auf einem Substrat
an sich hergestellt und mit einem Gehäuseteil verbunden werden. Als
Kunststoff kann hier z.B. ein Material mit hoher mechanischer Festigkeit
und geringer Tendenz zum Aufquellen in Kraftstoff, z.B. Polyphthalamid,
gewählt
werden. Die Gleitkontakt sind dann wiederum aus einem Material gewählt, das
sich hierauf gut prägen
lässt.
Das Gehäuse
kann mit Glasfaser verstärkt sein
und z.B. speziell für
Siebdruckaufbringung der Gleitkontakte geeignet sein.
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Die
Montage des Füllstandsgebers
ist außerdem
stark vereinfacht, da beide Gehäuseteile
getrennt hergestellt werden können
und in einfacher und schneller Weise das Konglomerat in Form von Kontaktmaterial,
wie Pulver oder Hohlkugeln erst bei der Endmontage des Gehäuses in
dieses eingefügt wird.
Die Formgebung des Gehäuses
kann hierbei so ausgestaltet sein, dass ein hohler Führungskanal
für den
Partikelkontakt entsteht, welcher diesen entlang von Widerstandsbahn
und Kontaktbahn Bewegungsspielraum lässt, aber sonstige Freiheitsgrade
quer zur erwünschten
Bewegungsrichtung einschränkt. Der
Partikelkontakt kann sich so nicht von Kontaktbahn oder Widerstandsbahn
ablösen
und somit die elektrische Verbindung zwischen den Bahnen unterbrochen
werden.
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Das
Stellelement kann ein Dauermagnet sein. Dauermagnete sind heute
kostengünstig
in großer
Stückzahl
verfügbar,
erzeugen ausreichend starke Magnetfelder, sind einfach zu handhaben
und als Stellelement beispielsweise auf einem Hebelarm einfach anzubringen. Über die
Lebensdauer eines Füllstandsgebers
ist so die Erzeugung des entsprechenden Magnetfeldes zur Verstellung
der Brücke
sichergestellt. Zusätzliche
Maßnahmen
zur Erzeugung des Magnetfeldes, z.B. ein elektrischer Strom durch
eine Spule, entfallen.
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Das
Stellelement kann mit einem, vom Füllstand des Tanks abhängigen Schwimmer
bewegungsgekoppelt sein. Ein Schwimmer ist ein besonders einfaches
und zuverlässiges
Bauteil, welches dem Füllstand
der im Tank befindlichen Flüssigkeit besonders
gut und zuverlässig
folgt. Die Bewegungskopplung zwischen Schwimmer und Stellelement stellt
somit sicher, dass auch das Stellelement dem Füllstand des Tanks besonders
gut folgt, weshalb der Füllstandsgeber
ein besonders zuverlässiges,
vom Füllstand
des Tanks abhängiges
Signal an seinen Gleitkontakten abgibt.
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Das
Gehäuse
kann als Axialführung
für den Schwimmer
ausgebildet sein und das Stellelement fest am Schwimmer angebracht
sein. Der Schwimmer ist so in besonders einfacher Weise entlang
des Gehäuses
geführt.
Zwischen Stellelement und Schwimmer braucht keine mechanische Umlenkung, keine
spezielle Achslagerung etc. vorgesehen sein. Die Anzahl der mechanischen
Bauteile ist weiter reduziert, weshalb der Füllstandsgeber besonders einfach
und kostengünstig
auszuführen
ist.
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Die
Gefahr des Verhakens von beweglichen Teilen am Tank oder an Tankeinbauten
ist verringert. Das gesamte Einbauvolumen des Füllstandsgebers sinkt und die
Flexibilität
bei der Positionierung des Füllstandsgebers
im Tank ist erhöht.
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Für eine weitere
Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen.
Es zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze,
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1 einen
Füllstandsgeber
mit Potentiometer und Partikelkontakt bei geöffnetem Gehäusedeckel in Frontansicht,
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2 ein
Beispiel eines Füllstandsgebers aus 1 in
Blickrichtung des Pfeils II mit aufgesetztem Gehäusedeckel,
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3 einen
erfindungsgemäßen Füllstandsgeber
entsprechend 1,
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4 einen alternativen Füllstandsgeber ohne Umlenkmechanik
in a) Schnittdarstellung entlang der Linie IVa-IVa bzw. Draufsicht
und b) in Seitenansicht,
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5 einen
alternativen Füllstandsgeber entsprechend 4 in räumlicher
Darstellung,
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6 eine
Schnittdarstellung des Füllstandsgebers
aus 5 entlang der Linie VI-VI.
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1 zeigt
einen, sich im Inneren 2 eines Kraftfahrzeugtanks 4 befindenden
Füllstandsgeber 6. Der
Füllstandsgeber 6 umfasst
eine Grundplatte 8 mit einem darauf angeordneten Potentiometer 10,
sowie einen an einem Hebelarm 12 angebrachten Schwimmer 14.
Der Schwimmer 14 schwimmt an der Oberfläche des sich im Inneren 2 befindlichen
Kraftstoffs 20. Der Hebelarm 12 ist an der Grundplatte 8 über eine
Achse 16 in bzw. entgegen Richtung des Pfeils 18 drehbar
gelagert. Mit seiner Grundplatte 8 ist der Füllstandsgeber 6 an
der Wand 24 des Kraftfahrzeugtanks 4 bzw. an einem
nicht dargestellten Halter innerhalb des Tanks, z.B. einer Förder-Geber-Einheit oder
einem Modulträger,
o.ä. fixiert.
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Bei
Steigen des Füllstandes 26 des
Kraftstoffes 20 im Kraftfahrzeugtank 4 in Richtung
des Pfeils 28 folgt der Schwimmer 14 dem Füllstand 26 etwa
in Richtung des Pfeils 28 auf einer Kreisbahn um die Achse 16,
wodurch sich auch der Hebelarm 12 in Richtung des Pfeils 18 um
die Achse 16 bewegt.
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In 2 ist
ein an einem dem Schwimmer 14 gegenüberliegenden Freiende 30 des
Hebelarms 12 befestigter Dauermagnet 32 sichtbar,
welcher in 1 durch die Grundplatte 8 verdeckt
ist. Auf der, dem Dauermagneten 32 gegenüberliegenden
Vorderseite 34 der Grundplatte 8 befindet sich
ein Partikelkontakt 36, welcher durch das vom Dauermagneten 32 erzeugte
magnetische Feld 38 in Richtung des Pfeils 40 zur
Grundplatte 8 hin angezogen wird.
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Der
Partikelkontakt 36, welcher sowohl vom Magnetfeld 38 angezogen
wird, als auch elektrisch leitend ist, überbrückt deshalb elektrisch eine
Kontaktbahn 44 mit einer Widerstandsbahn 42.
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Der
Partikelkontakt 36 ist ein Konglomerat kleiner Pulver- bzw. Nanopartikel
bzw. Hohlkugeln, die sowohl elektrisch leitend als auch durch das
magnetische Feld 38 anziehbar sind. Es handelt sich hierbei
um mit einer dünnen
Goldschicht überzogene magnetische
Partikel. Die Partikel ziehen aneinander an, weshalb sich ein Tropfen
bildet, der in sich zusammenhält.
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Das
Potentiometer 10 wird aus der Widerstandsbahn 42,
der Kontaktbahn 44 und dem Partikelkontakt 36 als
diese verbindende Brücke
gebildet. Der Verlauf von Kontaktbahn 44 und Widerstandsbahn 42 auf
der Grundplatte 8 ist so gewählt, dass beim Verschwenken
des Dauermagneten 32 zusammen mit dem Hebelarm 12 der
Dauermagnet 32 ständig
der Kontaktbahn 44 und der Widerstandsbahn 42 bezüglich der
Grundplatte 8 diametral gegenüberliegt. Der vom Dauermagneten 32 mitgeführte Partikelkontakt 36 überbrückt deshalb
ständig
die Kontaktbahn 44 zur Widerstandsbahn 42 an einer
bestimmten Stelle, welche somit über
die Bewegungskopplung von Schwimmer 14, Hebelarm 12,
Magnet 32 und Partikelkontakt 36 vom Füllstand 26 abhängig ist.
An den elektrischen Anschlüssen 46a und 46b von
Kontaktbahn 44 und Widerstandsbahn 42 ist deshalb
ein vom Füllstand 26 abhängiger elektrischer
ohmscher Widerstand abgreifbar. Die Anschlüsse 46a, b sind deshalb
in nicht dargestellter Weise mit einer Auswerteelektronik bzw. einer
elektrischen Füllstandsanzeige
verbunden.
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Auf
der Grundplatte 8 ist ein in 1 nur gestrichelt
dargestellter Gehäusedeckel 48 hermetisch dicht
aufgebracht, z.B. geklipst, verklebt, vergossen oder verschweißt. Grundplatte 8 und
Gehäusedeckel 48 umschließen somit
einen Hohlraum 50, welcher hermetisch gegen das Innere 2 des
Kraftfahrzeugtanks 4 abgedichtet ist. Kontaktbahn 44,
Widerstandsbahn 42 und Partikelkontakt 36 kommen
daher weder mit Kraftstoff 20 noch mit sonstigen, sich im
Inneren 2 befindlichen Schadstoffen, wie Kraftstoffdämpfen oder ähnlichem,
in Berührung
und werden somit von diesen nicht angegriffen.
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Die
Bewegung des Partikelkontaktes 36 erfolgt, verursacht durch
den Dauermagneten 32 über dessen
magnetisches Feld 38 berührungslos. Der Partikelkontakt 36 bewegt
sich hierbei auf der Grundplatte 8 bzw. der Kontaktbahn 44 und
der Widerstandsbahn 42 nahezu reibungslos und verschleißfrei. Er
wird hierbei im Hohlraum 50 nach Art eines Kanals geführt.
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Die
Durchführung
der Anschlussleitungen 46a, b durch Gehäusedeckel 48 bzw.
Grundplatte 8 ist entsprechend abzudichten.
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Der
Hohlraum 50 bildet außerdem
einen Führungskanal
für den
Partikelkontakt 36, so dass sich dieser auch bei starken
Erschütterungen
des Füllstandsgebers 6 nicht
von Kontaktbahn 44 und Widerstandsbahn 42 lösen oder
auf mehrere Einzeltropfen aufteilen kann.
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In 3 ist
die in 1 und 2 dargestellte Anordnung abgewandelt.
Im Bereich der Grundplatte 8 ist der Hebelarm 12 durch
Anbringung eines zusätzlichen
Bügels 52 U-förmig erweitert,
so dass der Hebelarm 12 nun die Grundplatte 8 zusätzlich zur
Rückseite 51,
wie in 1 und 2, auch an ihrer Vorderseite 34 umgreift.
Der Bügel 52 ist
wie der Hebelarm 12 auf der gegenüber 1 und 2 verlängerten
Achse 16 gelagert. Am Freiende 54 des Bügels 52 ist
erfindungsgemäß ein zweiter
Dauermagnet 56 angebracht.
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Die
Widerstandsbahn 42 ist auf der Grundplatte 8 gegenüber 1 und 2 in
radialer Richtung auf die Achse 16 hin verschoben. Die
Kontaktbahn 44 ist von der Grundplatte 8 entfernt
und befindet sich nun an der Innenseite 58 des Gehäusedeckels 48 diametral
der Widerstandsbahn 42 gegenüberliegend. Der Partikelkontakt 36 befindet
sich somit zwischen Widerstandsbahn 42 und Kontaktbahn 44.
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Beide
Dauermagnete 32 und 56 sind bezüglich ihrer
magnetischen Dipolmomente so gepolt, dass sie den Partikelkontakt 36 jeweils
in Richtung der Pfeile 40 und 60 zur Widerstandsbahn 42 und Kontaktbahn 44 hin
anziehen und ihn somit auf diesen Bahnen andrücken. Dies bedingt einen besonders
guten elektrischen Kontakt des Partikel 36 mit Widerstandsbahn 42 und
Kontaktbahn 44. Gegenüber 1 und 2 ist
das Magnetfeld 38, welches nun von beiden Dauermagneten 32 und 56 erzeugt ist,
im Bereich des Partikelkontaktes 36 homogener und verstärkt.
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4 zeigt einen alternativen Füllstandsgeber 6,
welcher keinen Hebelarm 12 benötigt. 4b zeigt
den Füllstandsgeber
in Seitenansicht, 4a einen Schnitt entlang der
Linie IVa-IVa. Grundplatte 8 und
Gehäusedeckel 48 bilden
stattdessen zusammen einen zylinderförmigen Führungskörper 62 mit einer
Mittellängsachse 64.
Der dem Füllstand 26 des Kraftstoffes 20 folgende
Schwimmer 14 hat die Form eines Hohlzylinders, welcher
den Führungskörper 62 umfasst
und in axialer Richtung entlang dessen Mittellängsachse 64 verschiebbar
ist. Durch eine nicht dargestellte axiale Führung ist eine Verdrehung des Schwimmers 14 gegenüber dem
Führungskörper 62 in
Umfangsrichtung verhindert. Die beiden Dauermagnete 32 und 56 sind
direkt im Schwimmer 14 befestigt bzw. in diesen eingebaut,
eingegossen, eingeschäumt
o.ä., und
werden zusammen mit diesem, dem Füllstand 26 folgend,
in Axialrichtung relativ zum Führungskörper 62 verschoben.
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Im
Inneren des Führungskörpers 62 ist
an der Grenzfläche
zwischen Grundplatte 8 und Gehäusedeckel 48 ein axial
verlaufender, quaderförmiger, geradliniger
Hohlraum 50 gebildet. Entsprechend 3 ist hier
wieder die Widerstandsbahn 42 am Gehäusedeckel 48 und die
Kontaktbahn 44 auf der Grundplatte 8 aufgebracht,
z.B. im Siebdruckverfahren aufgedruckt. Beide, diesmal geradlinig
in Axialrichtung des Führungskörpers 62 verlaufende
Bahnen sind zu den Anschlüssen 46a,
b geführt.
Im Hohlraum zwischen den Bahnen ist wieder der Partikelkontakt 36 eingebracht,
der zusammen mit diesen wieder das Potentiometer 10 bildet.
Die Magnete 32,56 fixieren den Partikelkontakt 36 zwischen
sich und führen
diesen bei einer Axialbewegung des Schimmers 14 mit sich,
woraufhin dieser seine axiale Position zwischen Kontaktbahn 44 und
Widerstandsbahn 42 verändert
und so den, an den elektrischen Anschlüssen 46a, b abgreifbaren
elektrischen Widerstand abhängig
vom Füllstand 26 verändert.
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Aufgrund
der wiederum hermetischen Abdichtung des Hohlraums 50 gegenüber dem
Kraftstoff 20 ist das elektrische Potentiometer 10 wiederum
gegen Kraftstoff 20, Kraftstoffdämpfe und andere Schadstoffe
abgedichtet, obwohl der Führungskörper 62 teilweise
in den Kraftstoff 22 eintaucht.
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In 5 und 6 ist
ein alternativer Füllstandsgeber 6 nach
dem Prinzip von 4 dargestellt. Der
Führungskörper 62 ist
hierbei im Querschnitt H-förmig
ausgeführt
und wird von einem an diesen Querschnitt angepassten Schwimmer 14 U-förmig umfasst.
An der bezüglich
der U-Form offenen Seite, also der Rückseite 70 des Führungskörpers 62 sind
zwei Flansche 66 und 68 am Führungskörper 62 angebracht,
mit denen der Füllstandsgeber 6 massiv
und sicher an der Wand 24 des Kraftfahrzeugtanks 4 oder
anderer nicht dargestellter innenliegender Träger auf nicht näher erläuterte Weise
befestigt ist.
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Der
Schwimmer 14 besteht im wesentlichen aus zwei, bezüglich des
Führungskörpers 62 diametral
angeordneten Schwimmkörpern 72a,
b, welche über
eine Klammer 74 sowohl zusammengehalten als auch am Führungskörper 62 in
dessen Axialrichtung, also entlang der Mittellängsachse 64, geführt sind.
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Wie
in 6 zu erkennen ist, ist der Führungskörper 62 wieder im
wesentlichen aus der Grundplatte 8 und dem Gehäusedeckel 48 gebildet. Am
Mittelschenkel 74 der H-förmig ausgebildeten, die Kontaktbahn 44 tragenden
Grundplatte 8 ist der etwa quader- bzw. plattenförmige Gehäusedeckel 48 aufgebracht,
z.B. mit dieser verschweißt.
Beide Teile bilden, wie in den 3 und 4, den Hohlraum 50 zur Aufnahme
des Partikelkontaktes 36.
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Der
Gehäusedeckel 48 trägt wiederum
die Widerstandsbahn 42, deren Anschluss 46a nach
außen über einen
hermetisch abgedichteten Kontaktstift 76 geführt ist.
Die beiden Dauermagneten 32 und 56 sind, wie in 4a,
in den Schwimmkörpern 72a, b
wie der diametral gegenüberliegend
eingebettet. Der Partikelkontakt 36 befindet sich wieder
im Hohlraum 50 zwischen den Dauermagneten 32 und 56 und
wird zusammen mit diesem und dem Schwimmer 14 entlang der
Mittellängsachse 64 in
Axialrichtung abhängig
vom Füllstand 26 verschoben.
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Natürlich kann
auch in der Ausführungsform nach
den 5 und 6 der Schwimmer 14 einteilig
ausgeführt
sein. Die Klammer 74 ist dann überflüssig und kann entfallen.
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An
der Grundplatte angeformte Endanschläge 78 verhindern,
dass der Schwimmer 14 in Richtung des Pfeils 80 den
Führungskörper 62 verlässt. In der
anderen Richtung ist die Bewegungsfreiheit des Schwimmers 14 durch
die Wand 24 des Tanks 4 als Anschlag begrenzt.
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- 2
- Inneres
- 4
- Tank
- 6
- Füllstandsgeber
- 8
- Grundplatte
- 10
- Potentiometer
- 12
- Hebelarm
- 14
- Schwimmer
- 16
- Achse
- 18
- Pfeil
- 20
- Kraftstoff
- 24
- Wand
- 26
- Füllstand
- 28
- Pfeil
- 30
- Freiende
- 32
- Dauermagnet
- 34
- Vorderseite
- 36
- Partikelkontakt,
Konglomerat
- 38
- Feld
- 40
- Pfeil
- 42
- Widerstandsbahn
- 44
- Kontaktbahn
- 46a,
b
- Anschluss
- 48
- Gehäusedeckel
- 50
- Hohlraum
- 51
- Rückseite
- 52
- Bügel
- 54
- Freiende
- 56
- Dauermagnet
- 58
- Innenseite
- 60
- Pfeil
- 62
- Führungskörper
- 64
- Mittellängsachse
- 66,68
- Flansch
- 70
- Rückseite
- 72a,
b
- Schwimmkörper
- 74
- Mittelschenkel
- 76
- Kontaktstift
- 78
- Endanschlag
- 80
- Pfeil