DE102006057307B4

DE102006057307B4 - Level measuring device for a fuel tank

Info

Publication number: DE102006057307B4
Application number: DE200610057307
Authority: DE
Inventors: Marco 76879 Wolf
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2026-12-06
Also published as: DE102006057307A1

Abstract

Füllstandsmesseinrichtung für einen Kraftstofftank mit: einem mit einem Schwimmerelement verbindbaren Positionsgeber (102) und einem mit dem Positionsgeber berührungslos zusammenwirkenden Positionsaufnehmer (110), wobei der Positionsgeber (102) mindestens einen Permanentmagneten (106) aufweist, der zum Angeben einer Position des Schwimmerelements drehbar an einer Lagervorrichtung gelagert ist, wobei der Positionsaufnehmer (110) mindestens einen magnetoresistiven Aufnehmer zum Bestimmen einer Winkelposition des Positionsgebers aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung durch eine Drehachse (104) gebildet ist, um welche der Positionsgeber (102) drehbar ist und die in ein Gehäuse (114) des Positionsaufnehmers (110) durch Einbetten der Drehachse und des Positionsaufnehmers (110) in derselben Umspritzung integriert ist.Filling level measuring device for a fuel tank with: a position transmitter (102) that can be connected to a float element and a position sensor (110) that interacts with the position transmitter without contact, the position transmitter (102) having at least one permanent magnet (106) which rotates to indicate a position of the float element a bearing device, wherein the position sensor (110) has at least one magnetoresistive sensor for determining an angular position of the position sensor, characterized in that the bearing device is formed by an axis of rotation (104) about which the position sensor (102) is rotatable and which in a housing (114) of the position sensor (110) is integrated by embedding the axis of rotation and the position sensor (110) in the same encapsulation.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Füllstandsmesseinrichtung für einen Kraftstofftank, vorzugsweise auf eine derartige Füllstandsmesseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a filling level measuring device for a fuel tank, preferably to such a level measuring device for a motor vehicle.

Für die Erfassung des Füllstands in einem Kraftstofftank sind verschiedene Techniken bekannt, von denen einige ein Schwimmerelement und einen mit dem Schwimmerelement verbundenen Positionsgeber zum Erfassen des Füllstands aufweisen. Ein derartiger Positionsgeber ist beispielsweise aus der DE 102 15 898 A1 bekannt. Dabei ist mit dem Schwimmerelement ein Hebel verbunden, der um eine Drehachse schwenkbar ist und ein Positionsaufnehmer erfasst berührungslos die Position eines mit dem Hebel verbundenen Positionsgebers.For the detection of the level in a fuel tank, various techniques are known, some of which have a float element and a position sensor connected to the float element for detecting the level. Such a position sensor is for example from the DE 102 15 898 A1 known. In this case, a lever is connected to the float element, which is pivotable about an axis of rotation and a position sensor detects contactless the position of a position sensor connected to the lever.

Insbesondere handelt es sich dabei um eine berührungslose magnetische Positionserfassung, bei welcher der Positionsgeber ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das von dem Positionsaufnehmer detektiert wird. Beispielsweise bewegt sich der Positionsgeber auf einer Kreisbahn und ist in einem gewissen Abstand zur Schwenkachse des Hebels angeordnet. Weiterhin schlägt die DE 102 15 898 A1 vor, magnetoresistive Sensoren, Hallsensoren oder Wiegand-Effektsensoren zum Erfassen der Position des Positionsgebers zu verwenden.In particular, it is a non-contact magnetic position detection, wherein the position sensor generates an electromagnetic field, which is detected by the position sensor. For example, the position sensor moves on a circular path and is arranged at a certain distance from the pivot axis of the lever. Furthermore, the beats DE 102 15 898 A1 To use magnetoresistive sensors, Hall sensors or Wiegand effect sensors to detect the position of the position sensor.

Die bekannte Anordnung hat aber den Nachteil, dass insbesondere im Zusammenhang mit einer Anwendung im Kraftfahrzeugbereich die Störeinflüsse in Folge der thermischen, chemischen und mechanischen Belastungen unzulässig hoch werden. Darüber hinaus hat die Anordnung gemäß dieser Druckschrift den Nachteil, dass sie nur mit hohem Aufwand und nicht modular auf der Basis vorgefertigter Komponenten herstellbar ist.However, the known arrangement has the disadvantage that, in particular in connection with an application in the automotive sector, the interference caused by the thermal, chemical and mechanical stresses are unacceptably high. In addition, the arrangement according to this document has the disadvantage that it can be produced only with great effort and not modular on the basis of prefabricated components.

Aus der EP 1 544 586 A1 ist ein Sensorelement bekannt, das eine durch einen bewegbaren Magneten erzeugte Hallspannung misst. Gemäß dieser Druckschrift weist das Sensorelement ein Basiselement aus einem elektrischen Isolatormaterial, insbesondere einer Keramik, auf.From the EP 1 544 586 A1 For example, a sensor element is known which measures a Hall voltage generated by a movable magnet. According to this publication, the sensor element has a base element made of an electrical insulator material, in particular a ceramic.

Mit dem Basiselement ist ein Detektorelement verbunden, das die Richtung und/oder die Stärke des Magnetfeldes detektiert. Ferner ist mit dem Basiselement ein metallisches Abdeckelement verbunden. Um mit diesem Sensorelement einen Füllstand überwachen zu können, ist der bewegliche Permanentmagnet mit einem Schwimmerelement verbunden. An einem Zwischenstück, in welches das Sensorelement eingebaut werden kann, ist eine Lagervorrichtung angeformt, welche die drehbare Lagerung des mit dem Schwimmerelement verbundenen Magneten ermöglicht.Connected to the base element is a detector element which detects the direction and / or the strength of the magnetic field. Furthermore, a metallic cover element is connected to the base element. In order to be able to monitor a fill level with this sensor element, the movable permanent magnet is connected to a float element. At an intermediate piece, in which the sensor element can be installed, a bearing device is formed, which allows the rotatable mounting of the magnet connected to the float member.

Die DE 10 2005 011 090 A1 offenbart einen Drehwinkelsensor mit einem quaderförmigen zweipolig axialmagnetisierten Magneten, der einen quaderförmigen Ausschnitt aufweist, der mit nicht magnetischem Material, beispielsweise Luft oder Kunststoff, gefüllt ist. Ein Magnetfeldsensor, dessen Ausgangssignal eine Funktion der Richtung des Magnetfeldes ist, ist relativ zu dem Magneten um eine Achse drehbar und in Abstand zu einer Außenfläche des Magneten gegenüberliegend zu dem Ausschnitt angeordnet. Der Ausschnitt und der Sensor liegen zentrisch zu der Drehachse. Als Sensor wird ein MR-Sensor oder ein Zweiachsen-Hallsensor verwendet.The DE 10 2005 011 090 A1 discloses a rotation angle sensor with a cuboid bipolar axially magnetized magnet, which has a cuboid cutout, which is filled with non-magnetic material, such as air or plastic. A magnetic field sensor whose output is a function of the direction of the magnetic field is rotatable relative to the magnet about an axis and spaced from an outer surface of the magnet opposite the cutout. The cutout and the sensor are centric to the axis of rotation. The sensor used is an MR sensor or a two-axis Hall sensor.

Aus der US 2006/0000279 A1 ist ein Füllstandssensor für einen Kraftstofftank bekannt, bei dem ein Schwimmerelement mit zwei drehbaren Magneten versehen ist und ein Hallsensor die Änderung des magnetischen Flusses bei Bewegung der beiden Permanentmagnete detektiert. Das Gehäuse des Sensors ist rotationssymmetrisch aufgebaut und eine Stahlhülse, die über das Gehäuse geschoben wird, dient als Lager für den drehbaren Schwimmerarm mit den Magneten.From the US 2006/0000279 A1 a level sensor for a fuel tank is known, in which a float element is provided with two rotatable magnets and a Hall sensor detects the change in the magnetic flux upon movement of the two permanent magnets. The housing of the sensor is rotationally symmetrical and a steel sleeve, which is pushed over the housing, serves as a bearing for the rotatable float arm with the magnets.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, eine Füllstandsmesseinrichtung für einen Kraftstofftank anzugeben, die eine besonders zuverlässige und störungsempfindliche Erfassung des Füllstandes einerseits erlaubt und andererseits auf besonders einfache und kostengünstige Weise herstellbar ist.The object underlying the present invention is to provide a level measuring device for a fuel tank, which allows a particularly reliable and interference-sensitive detection of the level on the one hand and on the other hand can be produced in a particularly simple and cost-effective manner.

Dabei basiert die vorliegende Erfindung auf der Idee, bei einer Füllstandsmesseinrichtung der genannten Art einen magnetoresistiven Aufnehmer, der als Positionsaufnehmer die Lage eines mit einem Schwimmerelement verbindbaren Positionsgebers überwacht, in einer Spritzgusstechnik so zu gehäusen, dass der Positionsaufnehmer hermetisch vor chemischen Einflüssen geschützt ist und in diesem Gehäuse eine Lagervorrichtung zum drehbaren Lagern des Positionsgebers integriert ist. Insbesondere bei Verwendung einer druckunterstützten Spritzgusstechnik, der sogenannten Transfermold-Technik, lässt sich dabei eine sehr einfach herstellbare, aber dennoch robuste und präzise Messanordnung bereitstellen.In this case, the present invention is based on the idea that in a fill level measuring device of the type mentioned a magnetoresistive transducer which monitors the position of a position sensor can be connected with a float element in an injection molding in such a way that the position sensor is hermetically protected from chemical influences and in This housing is integrated a bearing device for rotatably supporting the position sensor. In particular, when using a pressure-assisted injection molding technique, the so-called transfermold technique, it is possible to provide a measuring arrangement which is very easy to produce but nevertheless robust and precise.

Gleichzeitig wird durch einen derartigen berührungslosen Sensor jede Art von Kontaktproblemen oder Verschleiß durch Abrieb vermieden. Durch die erfindungsgemäße Aufbautechnik in einer Transfermold-Technik kann die eigentliche Sensoreinheit hermetisch dicht von dem umgebenden Kraftstoff gekapselt sein. Insbesondere durch die Einbettung des Drehlagers und des Sensorelements in ein und derselben Duroplastumspritzung können in einfacher Weise besonders geringe Aufbautoleranzen erreicht werden.At the same time any kind of contact problems or wear due to abrasion is avoided by such a non-contact sensor. Due to the construction technique according to the invention in a transfermold technique, the actual sensor unit can be hermetically sealed from the surrounding fuel. In particular, by embedding the pivot bearing and the sensor element in one and the same Duroplastumspritzung particularly low structural tolerances can be achieved in a simple manner.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbeildung der vorliegenden Erfindung kann der magnetoresistive Aufnehmer ein Sensor nach irgendeinem der bekannten magnetoresistiven Effekte, wie AMR-(anisotrope magnetoresistive), GMR-(giant magnetoresistive), TMR-(tunnel magnetoresistive), CMR-(colossal magnetoresistive) oder GMI-(giant magnetoinductance)Effekt, basieren. Allgemein tritt der sogenannte MR-Effekt (magneto resistive effect) in allen leitfähigen Materialien auf. Dabei vergrößert sich der elektrische Widerstand beim Anlegen eines Magnetfeldes, weil die Ladungsträger aus ihrer geradlinigen Bewegung abgelenkt werden und dies zu einer Bahnverlängerung führt. Grundsätzlich erreicht der magnetoresistive Effekt in gut leitfähigen Materialien wie Kupfer erst bei sehr großen Feldstärken verwertbare Widerstandsänderungen. Den größten Widerstandshub aller Metalle besitzt Wismut. According to an advantageous further development of the present invention, the magnetoresistive transducer may be a sensor according to any of the known magnetoresistive effects, such as AMR (anisotropic magnetoresistive), GMR (giant magnetoresistive), TMR (tunnel magnetoresistive), CMR (colossal magnetoresistive) or GMI - (giant magnetoinductance) effect, based. In general, the so-called MR effect (magnetoresistive effect) occurs in all conductive materials. This increases the electrical resistance when applying a magnetic field, because the charge carriers are deflected from their rectilinear motion and this leads to a web extension. Basically, the magnetoresistive effect in highly conductive materials such as copper reaches usable resistance changes only at very high field strengths. The largest resistance stroke of all metals possesses bismuth.

In speziellen Halbleitermaterialien, die man üblicherweise auch als Feldplatte bezeichnet, sind Widerstandsänderungen von über 100% erreichbar.In special semiconductor materials, which are commonly referred to as field plate, resistance changes of over 100% can be achieved.

Der sogenannte anisotrope magnetoresistive (AMR-)Effekt tritt in magnetischen Materialien auf. Deren spezifischer Widerstand ist parallel zur Magnetisierung einige Prozent größer als senkrecht dazu. In dünnen Schichten aus diesen Materialien ist die Magnetisierung leicht drehbar, so dass damit Sensoren realisiert werden können. Im Jahre 1988 wurde der sogenannte Giant Magneto Resistive(GMR)-Effekt entdeckt und es wurde eine Entwicklung eingeleitet, die zur Entdeckung oder Wiederentdeckung weiterer MR-Effekte führte, die üblicherweise in der Literatur unter dem Sammelbegriff XMR zusammengefasst sind. Der GMR-Effekt tritt in Schichtsystemen mit mindestens zwei ferromagnetischen Schichten und einem metallischen Zwischenschicht auf. Stehen in diesen Schichten die Magnetisierungen antiparallel, so ist der Widerstand größer als bei paralleler Magnetisierung. Dieser Unterschied kann bis zu 50% betragen, daher kommt der Name ”giant”.The so-called anisotropic magnetoresistive (AMR) effect occurs in magnetic materials. Their resistivity is several percent greater than perpendicular to it, in parallel with the magnetization. In thin layers of these materials, the magnetization is easily rotatable, so that it can be realized with sensors. In 1988, the so-called Giant Magneto Resistive (GMR) effect was discovered and a development was initiated which led to the discovery or rediscovery of further MR effects, which are commonly summarized in the literature under the collective term XMR. The GMR effect occurs in layer systems with at least two ferromagnetic layers and a metallic intermediate layer. If the magnetizations are antiparallel in these layers, the resistance is greater than with parallel magnetization. This difference can be up to 50%, hence the name "giant".

Der sogenannte tunnelmagnetoresistive Effekt (TMR-Effekt) tritt in Schichtsystemen mit mindestens zwei ferromagnetischen Schichten und einer dünnen Isolationsschicht auf. Der Tunnelwiderstand zwischen den beiden Schichten ist genau wie beim GMR-Effekt vom Winkel der beiden Magnetisierungsrichtungen zueinander abhängig.The so-called tunnel magnetoresistive effect (TMR effect) occurs in layer systems with at least two ferromagnetic layers and a thin insulation layer. The tunneling resistance between the two layers, just like the GMR effect, depends on the angle of the two directions of magnetization.

Der sogenannte kolossale magnetoresistive Effekt (CMR-Effekt) ist ein Volumeneffekt und tritt vor allem in perovskitischen Materialien auf. Bei Temperaturen in der Nähe ihrer Übergangstemperatur vom metallischen zum Halbleiterverhalten wurden Widerstandsänderungen von mehr als 200% beobachtet. Bislang kennt man diesen Effekt allerdings nur bei Materialien, deren Übergangstemperatur unter 100 Kelvin liegt.The so-called colossal magnetoresistive effect (CMR effect) is a volume effect and occurs mainly in perovskite materials. At temperatures near their transition temperature from metallic to semiconductor behavior, changes in resistance greater than 200% were observed. So far, however, this effect is only known for materials whose transition temperature is below 100 Kelvin.

Der GMI-Effekt (giant magnetic inductance effect) tritt vor allem an Drähten auf, die eine Oberflächenschicht aus einem magnetischen Material besitzen. Diese Schicht muss eine Magnetisierung ringförmig um den Draht aufweisen. Durch Magnetfelder in Drahtlängsrichtung wird diese auch in Drahtrichtung gedreht. Dabei ändert sich die Induktivität des Drahtes besonders bei hohen Frequenzen, da durch die Magnetschicht der Skineffekt beeinflusst wird. In magnetischen Doppelschichten ist dieser Effekt ebenfalls, wenn auch in wesentlich geringerem Ausmaß, zu beobachten.The GMI effect (giant magnetic inductance effect) mainly occurs on wires that have a surface layer of a magnetic material. This layer must have a magnetization ring around the wire. By magnetic fields in the wire longitudinal direction, this is also rotated in the wire direction. In this case, the inductance of the wire changes, especially at high frequencies, since the skin effect is influenced by the magnetic layer. In magnetic bilayers, this effect is also observed, albeit to a much lesser extent.

Im Gegensatz zu den bekannten Hallelementen, die den magnetischen Fluss messen und daher störanfällig bezüglich geometrischer Faktoren, Abmessungen, Temperatureinfluss und Werkstoffvariationen sind, werden magnetoresistive Sensoren mit einem gesättigten Magneten betrieben, und es wird nur die Richtung des Feldes, nicht aber die Flussdichte gemessen. Es ist dabei immer eine gewisse Mindestflussdichte vorhanden.In contrast to the known Hall elements, which measure the magnetic flux and are therefore prone to failure in terms of geometric factors, dimensions, temperature influence and material variations, magnetoresistive sensors are operated with a saturated magnet, and only the direction of the field, but not the flux density is measured. There is always a certain minimum flux density available.

Somit hat die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, dass sie insbesondere für die Anwendung im Kraftfahrzeug besonders robust und störsicher ist. Weiterhin hat die erfindungsgemäße integrierte Gehäusung den Vorteil, dass die gesamte Anordnung komplett abgedichtet ist und darüber hinaus das verkapselte Bauelement bezüglich der Rotationsachse des Positionsgebers während des Transfermoldprozesses exakt positioniert werden kann und bei der eigentlichen Endmontage vorgefertigte Module verwendet werden können.Thus, the solution according to the invention has the advantage that it is particularly robust and interference-proof, especially for use in motor vehicles. Furthermore, the integrated housing according to the invention has the advantage that the entire assembly is completely sealed and beyond the encapsulated component with respect to the axis of rotation of the position sensor during the Transfermoldprozesses can be accurately positioned and in the actual final assembly prefabricated modules can be used.

Die sogenannte Transfermold-Technik stellt dabei eine in der Elektronikaufbau- und Verbindungstechnik etablierte Gehäusungstechnologie dar, bei der elektronische Bauteile auf Leadframes montiert werden und die Gehäusung unter Druck und in der Regel mit zusätzlicher Wärmezufuhr um die Bauteile gespritzt wird. Die Transfermold-Technik ist eine sehr effiziente und kostengünstige Gehäusungstechnik, die eine hohe Ausbeute sicherstellt.The so-called transfermold technology represents a well-established in the electronic assembly and connection technology housing technology in which electronic components are mounted on lead frames and the housing is injected under pressure and usually with additional heat to the components. Transfermold technology is a very efficient and cost-effective packaging technique that ensures a high yield.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Permanentmagnet an dem Positionsgeber ebenfalls in einer Spritzgusstechnik eingekapselt und auf diese Weise einerseits exakt positioniert und andererseits gegenüber Umwelteinflüssen geschützt.According to a preferred embodiment, the permanent magnet is encapsulated on the position sensor also in an injection molding technique and in this way on the one hand exactly positioned and on the other hand protected against environmental influences.

Eine Lagerungsausnehmung mittels derer der Positionsgeber an der als Drehachse ausgeführten Lagervorrichtung drehbar gelagert ist, kann dabei unmittelbar an dem Gehäuse des Positionsgebers angeformt sein. Auf diese Weise kann einerseits die Herstellung vereinfacht, andererseits die Genauigkeit erhöht werden.A bearing recess by means of which the position sensor is rotatably mounted on the bearing device designed as a rotation axis, can be formed directly on the housing of the position sensor. In this way, on the one hand simplifies the production, on the other hand, the accuracy can be increased.

Die Lagervorrichtung ist erfindungsgemäß so ausgeführt, dass die Drehachse, um welche der Positionsgeber sich in Antwort auf eine Bewegung des Schwimmerelements dreht, konzentrisch zu dem magnetoresistiven Positionsaufnehmer angeordnet ist. Insbesondere ist dabei der Permanentmagnet ein Ringmagnet oder ein Blockmagnet mit einer quer zu der Drehachse verlaufenden, d. h. transversalen Magnetisierung. The bearing device according to the invention is designed so that the axis of rotation about which the position sensor rotates in response to a movement of the float member, is arranged concentrically to the magnetoresistive position sensor. In particular, the permanent magnet is a ring magnet or a block magnet with a transversely extending to the axis of rotation, ie transverse magnetization.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Ähnliche oder korrespondierende Elemente und Komponenten werden dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.The present invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Similar or corresponding elements and components are provided with the same reference numerals.

Es zeigen:Show it:

1 einen schematischen Schnitt durch eine Füllstandsmesseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic section through a level measuring device according to the present invention;

2 eine Draufsicht auf die Anordnung der 1; 2 a plan view of the arrangement of 1 ;

3 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Füllstandmesseinrichtung; 3 a side view of the level measuring device according to the invention;

4 einen Ansicht von unten auf die Anordnung der 3; 4 a view from below of the arrangement of 3 ;

5 eine weitere Seitenansicht der erfindungsgemäßen Füllstandsmesseinrichtung. 5 another side view of the level measuring device according to the invention.

1 zeigt in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B der 2 die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Füllstandsmesseinrichtung 100. Dabei ist ein Positionsgeber 102 mit einem nicht in den Figuren dargestellten Schwimmerelement über einen Hebel so verbunden, dass die mit dem Füllstand des Kraftstofftanks korrelierte Position des Schwimmerelements auf eine rotatorische Bewegung des Positionsgebers um eine Drehachse 104 übersetzt wird. Der drehbare Positionsgeber 102, den man auch als Rotorelement bezeichnen kann, beinhaltet einen im Wesentlichen ringförmigen Permanentmagneten 106, dessen Winkelposition mit Bezug auf ein ortsfestes Statorelement 108 mit Hilfe eines magnetoresisitiven Positionsaufnehmers 110 detektiert wird. 1 shows in a sectional view along the section line BB of 2 the essential components of the level measuring device according to the invention 100 , There is a position transmitter 102 connected with a float member not shown in the figures via a lever so that the correlated with the level of the fuel tank position of the float element on a rotational movement of the position encoder about an axis of rotation 104 is translated. The rotatable position sensor 102 , which may also be referred to as a rotor element, includes a substantially annular permanent magnet 106 , its angular position with respect to a stationary stator 108 with the help of a magnetoresistive position sensor 110 is detected.

Erfindungsgemäß ist der Positionsaufnehmer 110 durch einen anisotropen magnetoresistiven Sensor, im Folgenden AMR-Sensor, einen Giant magnetoresistiven, im Folgenden als GMR-Sensor bezeichneten Sensor oder einen ähnlichen magnetoresistiven Sensor gebildet. Der Sensorchip und die Auswertung werden beispielsweise auf einem gemeinsamen Stanzgitter, einem so genannten Leadframe, angeordnet und gebondet, so dass die in 1 gezeigten, mit den Bezugszeichen 110 und 118 versehenen Elemente eine einzige Komponente bilden, die gemeinsam in einem vorgelagerten Herstellungsprozess gehäust werden. Der Sensor kann auch auf einem gesonderten Substrat 112, beispielsweise mit Hilfe einer Chip-on-board-Technik, Flipchipmontage oder einer herkömmlichen Bondmontage aufgebaut und erfindungsgemäß über eine Transfermold-Technik mit einem hermetisch versiegelnden Gehäuse 114 umgeben werden. Die als Lagervorrichtung dienende Drehachse 104 ist dabei mit den das Gehäuse 114 integriert, so dass der gesamte das Statorelement 108 bildende Teil der erfindungsgemäßen Füllstandsmesseinrichtung als vorgefertigte Komponente auch unter nicht staubgeschützten Bedingungen problemlos montiert werden kann.According to the invention, the position sensor 110 by an anisotropic magnetoresistive sensor, hereinafter AMR sensor, a Giant magnetoresistive, hereinafter referred to as GMR sensor sensor or a similar magnetoresistive sensor formed. The sensor chip and the evaluation are arranged and bonded, for example, on a common stamped grid, a so-called leadframe, so that the in 1 shown, with the reference numerals 110 and 118 provided elements form a single component, which are housed together in an upstream manufacturing process. The sensor can also be on a separate substrate 112 , For example, using a chip-on-board technology, Flipchipmontage or a conventional bond assembly constructed and according to the invention via a Transfermold technique with a hermetically sealed housing 114 be surrounded. Serving as a bearing device axis of rotation 104 is doing with the housing 114 integrated, so that the entire the stator element 108 forming part of the filling level measuring device according to the invention can be easily installed as a prefabricated component under non-dust protected conditions.

Das den Permanentmagneten 106 enthaltende Rotorelement 102 kann ebenfalls in einer Spritzgusstechnik hergestellt werden und muss bei der Montage lediglich auf die Drehachse 104 aufgesteckt und über das Verbindungselement 120 mit dem nicht dargestellten Schwimmerelement verbunden werden. Da die Justierung der Drehachse 104 mit Bezug auf den Positionsaufnehmer 110 unter Reinraumbedingungen und mit Präzisionsgeräten durchgeführt werden kann, und das Aufstecken des Positionsgebers 102 auf die Drehachse 104 keine allzu großen Toleranzen hinzufügt, kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung eine besonders gut reproduzierbare Herstellung und Montage einer gattungsgemäßen Füllstandsmesseinrichtung erreicht werden. Aus dem oben genannten Grund kann die Montage der erfindungsgemäßen Füllstandsmesseinrichtung auch außerhalb eines Reinraums durchgeführt werden, und die Positionierung erfolgt über Haltevorrichtungen in der Transfermold. Dadurch, dass der Sensor 110 und die Drehachse 104 in dieselbe Form eingelegt werden, sind die Positionstoleranzen zueinander durch das Werkzeug bestimmt.That the permanent magnet 106 containing rotor element 102 can also be manufactured in an injection molding technique and only has to be mounted on the axis of rotation during assembly 104 attached and over the connecting element 120 be connected to the float element, not shown. Because the adjustment of the axis of rotation 104 with respect to the position sensor 110 under clean room conditions and with precision equipment, and attaching the locator 102 on the axis of rotation 104 does not add too large tolerances, can be achieved with the inventive arrangement a particularly good reproducible production and installation of a generic level measuring device. For the above-mentioned reason, the assembly of the fill level measuring device according to the invention can also be carried out outside of a clean room, and the positioning takes place via holding devices in the transfermold. Because of the sensor 110 and the rotation axis 104 are inserted in the same shape, the position tolerances are determined by the tool to each other.

Wie schematisch in der 1 angedeutet, können in dem Gehäuse 114 des Positionsaufnehmers weitere elektronische Komponenten 118, beispielsweise Auswerte- und Steuerschaltungen mitintegriert werden und somit ein intelligenter Sensor geschaffen werden.As schematically in the 1 indicated in the case 114 the position sensor further electronic components 118 , For example, evaluation and control circuits are integrated and thus created an intelligent sensor.

Die elektrische Verbindung der Füllstandsmesseinrichtung 100 zu externen Komponenten, wie beispielsweise einer zentralen Steuereinrichtung und der Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug, kann beispielsweise über die Anschlüsse 116 erfolgen. Die weiteren Elektronikkomponenten 118 können dabei sowohl gehäuste wie auch ungehäuste Bauteile sein und in einer gleichen oder anderen Montagetechnik wie der Positionsaufnehmer 110 auf dem Substrat 112 montiert werden.The electrical connection of the level measuring device 100 to external components, such as a central control device and the power supply in a motor vehicle, for example, via the terminals 116 respectively. The other electronic components 118 can be both housed as well as unhoused components and in a same or different mounting technology as the position sensor 110 on the substrate 112 to be assembled.

Die 2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Füllstandsmesseinrichtung, wobei aus dieser Figur die Schnittlinie B-B, entlang der die Darstellung der 1 geschnitten ist, und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Füllstandsmesseinrichtung 100 deutlich wird.The 2 shows a side view of the level measuring device according to the invention, from this figure, the section line BB along which the representation of 1 is cut, and the operation of the level measuring device according to the invention 100 becomes clear.

Dabei ist der Positionsgeber 102 über ein Kopplungs- oder Verbindungselement 120 mit einem Hebel verbindbar, der wiederum mit einem (hier nicht dargestellten) Schwimmerelement in Verbindung steht, so dass eine Winkelauslenkung 122 mit einer Höhe des Schwimmerelements und dadurch mit einem Füllstand im Kraftstofftank korreliert ist. Die Winkelposition bei der Rotation um die Drehachse 104 bestimmt die Richtung der Magnetfeldlinien in dem Permanentmagneten 106 und kann mit Hilfe des in dem Gehäuse 114 eingespritzten magnetoresistiven Positionsaufnehmers 110 detektiert werden.Here is the position sensor 102 via a coupling or connecting element 120 connectable with a lever, which in turn is in communication with a (not shown here) float element, so that an angular deflection 122 is correlated with a height of the float element and thereby with a level in the fuel tank. The angular position when rotating around the axis of rotation 104 determines the direction of the magnetic field lines in the permanent magnet 106 and can with the help of in the housing 114 injected magnetoresistive position sensor 110 be detected.

Weitere Seitenansichten der erfindungsgemäßen Füllstandsmesseinrichtung sind in den 3 bis 5 gezeigt.Further side views of the level measuring device according to the invention are in the 3 to 5 shown.

Dabei ist hervorzuheben, dass die erfindungsgemäße einstückige Verkapselung des Statorelements 108 wie auch des drehbaren Positionsgebers 102 eine besonders stabile und zuverlässige Füllstandserfassung ermöglichen. Durch die Aufbautechnik in Transfermold-Technologie ist die hermetisch dichte Kapselung gegenüber dem umgebenden Kraftstoff gewährleistet. Aufgrund der erfindungsgemäßen Einbettung des Drehlagers und Sensorelements in einem Gehäuse über die Duroplastumspritzung können besonders geringe Aufbautoleranzen erreicht werden.It should be emphasized that the inventive one-piece encapsulation of the stator 108 as well as the rotatable position sensor 102 enable a particularly stable and reliable level detection. Due to the design technology in transfermold technology, the hermetically sealed encapsulation is guaranteed compared to the surrounding fuel. Due to the embedding of the pivot bearing and sensor element according to the invention in a housing via the Duroplastumspritzung particularly low structural tolerances can be achieved.

Die Integration des Permanentmagneten mit einer transversal ausgerichteten Magnetisierung, d. h. einer Magnetisierung, die im Wesentlichen rechtwinklig zu der Drehachse ausgerichtet ist, wird eine sehr hohe Winkelgenauigkeit der Feldrichtung am Sensor erreicht.The integration of the permanent magnet with a transversely oriented magnetization, d. H. a magnetization, which is aligned substantially perpendicular to the axis of rotation, a very high angular accuracy of the field direction is achieved at the sensor.

Claims

Level measuring device for a fuel tank, comprising: a position sensor connectable to a float element ( 102 ) and a non-contact cooperating with the position sensor position sensor ( 110 ), whereby the position transmitter ( 102 ) at least one permanent magnet ( 106 ) which is rotatably mounted on a bearing device for indicating a position of the float element, wherein the position sensor ( 110 ) has at least one magnetoresistive sensor for determining an angular position of the position sensor, characterized in that the bearing device by a rotation axis ( 104 ) is formed around which the position sensor ( 102 ) is rotatable and in a housing ( 114 ) of the position sensor ( 110 ) by embedding the axis of rotation and the position sensor ( 110 ) is integrated in the same encapsulation.

Level measuring device according to claim 1, wherein the magnetoresistive transducer ( 110 ) comprises an anisotropic magnetoresistive (AMR) sensor, a giant magnetoresistive (GMR) sensor or a tunneling magnetoresistive (TMR) sensor.

Level measuring device according to claim 1 or 2, wherein in the housing ( 114 ) of the position sensor ( 110 ) electronic components ( 118 ) are integrated for controlling the position sensor and for evaluating output signals of the position sensor.

Level measuring device according to at least one of the preceding claims, wherein the injection molding technique is a Transfermold technique.

Level measuring device according to at least one of the preceding claims, wherein a housing ( 115 ) of the position sensor is produced in an injection molding technique such that the permanent magnet ( 106 ) at the position transmitter ( 102 ) is held.

Level measuring device according to claim 5, wherein for storing the position sensor ( 102 ) on the bearing device a Lagerungsausnehmung ( 105 ) on the housing ( 115 ) is formed.

Level measuring device according to at least one of the preceding claims, wherein the axis of rotation ( 104 ) substantially concentric with the position sensor ( 110 ) is arranged.

Level measuring device according to claim 7, wherein the permanent magnet ( 106 ) at least one ring magnet with transverse to the axis of rotation ( 104 ), transverse magnetization.

Level measuring device according to claim 7, wherein the permanent magnet ( 106 ) at least one block magnet with transverse to the axis of rotation ( 104 ), transversal magnetization.