CN100538287C - 油位传感器的可变电阻组件 - Google Patents

Abstract

可变电阻组件应用于油位传感器，其包括弧形电阻区，电阻区包括多个沿径向设置的间隔开的导电接触部分，还包括滑动片，其具有臂部和至少两个支承于臂部的接触件，其中至少两个接触件设置在臂部，使得与相邻的一导电接触部分断开接触前，至少两个接触件与一个导电接触部分接触。所述至少两个接触件最好互相横向偏置和/或相对导电接触部分形成一角度。

Description

油位传感器的可变电阻组件

相关申请

申请人要求享有2005年5月25日提交的美国临时专利申请No.60/684,272的优先权。

技术领域

本发明涉及机动车辆的油位传感器，具体地，涉及一种用于油位传感器的可变电阻组件。

背景技术

可变电阻组件通常应用于油位传感器，检测机动车辆的油箱中油位的变化。典型的可变电阻组件包括可变电阻，其电阻值可根据滑动件的机械运动变化，滑动件连接到可响应油箱的油位变化的浮子。典型的可变电阻组件可包括滑动件，电阻卡，其包括陶瓷衬底和两个位于衬底上的单独端子；和两个单独的弧形电阻区，其位于衬底上并电连接到端子。弧形电阻区可分成多个导电接触部分。滑动件连接电阻区形成可变电阻，滑动件可枢轴转动地相对电阻卡安装，具有一个或多个接触件，当滑动片扫动时可接触弧形电阻区。

典型的油位传感器包括通过促动件臂连接到可变电阻组件滑动片的浮子，可根据浮子的位置改变电阻的电阻值。当油箱中的油位改变时，浮子件和促动件臂移动，从而使得滑动件在弧形电阻区滑动，改变端子之间可变电阻的有效长度，从而改变了可变电阻的有效电阻。根据电阻的变化，电阻卡的输出电压改变，造成遥控油位指示器的变化，如从“满”到“空”变化。

使用时，现有的油位传感器有许多缺点。例如，现有的油位传感器，在滑动件接触器进入电阻区的相邻导电接触部分之间并很快脱离接触时，产生不规律的动作。换句话，可变电阻的一部分即刻开路或中断，因此使得油位传感器输出电压峰值到油位指示器。另一问题涉及滑动件接触器角部卡在弧形电阻区的倾斜的导电接触部分。当滑动件扫过电阻区，接触器的尖锐角部可卡在倾斜的导电接触部分，因此形成可变电阻的噪音操作。

发明内容

一种油位传感器的可变电阻组件包括电阻区和滑动片，其设置成可移动通过电阻区，并同时连续地接触电阻器，防止出现开路状态。电阻区包括多个沿径向设置的间隔开的导电接触部分，滑动片包括臂部；和至少两个支承于臂部的接触件。接触件设置在臂部使得接触件总是保持接触多个径向设置的并间隔开的导电接触部分的至少两个相邻的部分。其中任何时候，接触件，在断开与至少两个相邻部分的第二接触部分的接触之前，总是保持接触至少两个相邻部分的第一接触部分，因此可防止可变电阻组件出现开路状态。至少两个接触件最好相对横向偏置和/或相对沿径向设置的导电接触部分形成一角度。

可通过本发明的至少一些实施例实现的至少一些目的，特征和优点包括提供了一种可变电阻组件，其非常适合各种油位传感器，可防止出现开路状态；减少使用价格比较高的贵金属，并具有相对简单的设计和经济的制造方法和安装，结实，耐用，可靠并具有长使用寿命。

当然，本发明的其他目的、特征和优点对于阅读过本公开的所属领域的技术人员是很明显的。实现本发明的各种其他装置可具有近似于所公开的目的、特征或优点。

附图说明

通过阅读下面对优选实施例和优选模式的详细介绍及参考所附权利要求和附图，可对本发明上述和其他目的、特征和优点有更清楚的了解，附图中：

图1是车辆的示意图，车辆包括具有示例性油位传感器机构的油料泵模块的油箱装置；

图2是油料泵模块的部分放大的透视图，显示出油位传感器机构；

图3是图2的油位传感器机构的示例性电阻卡的平面图；

图4是图1的油位传感器机构的滑动片滑板支承的滑动片的前视图；

图5是图4的滑动片滑板和滑动片的顶视图，显示了滑动片偏转到工作高度，似乎已与电阻卡接触；

图6是图3的滑动片的接触件的放大侧视图；

图7是现有技术的包括直线和对齐的接触件的滑动片的平面图；

图8是在部分显示的电阻区上叠置的直线和对齐的现有技术滑动片的接触件的部分示意图，电阻区包括相邻的导电接触部分；

图9是图3的示例性滑动片的接触件的示意图，滑动片交错或横向偏置地叠置在包括相邻导电接触部分的电阻区；

图10是可选择的示例性滑动片的平面图；

图11是图10的可选择的滑动片的偏斜的接触件的示意图，其重叠在包括相邻导电接触部分的电阻区；

图12是另一个可选择的示例性滑动片的平面图；和

图13是另一可选择的示例性滑动片的接触件的示意图，接触件是倾斜和交错的，显示出重叠在包括相邻的导电接触部分的电阻区。

具体实施方式

详细参考附图，图1示意性显示了车辆10，其包括油箱组件12，用于储存液体碳氢燃料14，并供应燃料14通过燃料管线16到达内燃机18，内燃机可机械驱动车辆10。油箱组件12包括容纳油料14的油箱20和固定在油箱20内的油料泵模块22，可从油箱20提供油料14到发动机18；车辆电池24通过导线26提供电力。油料泵模块22还包括油位传感器28，用于探测油料14在油箱20中的液位，并通过导线30发送信号，向油位指示器32指示油位，供车辆10的乘员室内的车辆驾驶人员观察或利用。

当油料泵模块22完全安装到油箱组件20，模块22的法兰34密封结合到油箱壁38上的孔36，油料泵模块22从法兰34通过一个或多个连接杆40和外壳42悬挂在油箱20中。外壳42设有燃料入口44，连通油箱20内的油料14到油料过滤器46，其连接到油料泵50的油料入口48。油料泵50设有油料出口51，其连接到出口管52，出口管通过法兰24的油料供应件54连通油料管路16。带有相关连接件58的电导线55，56延伸通过法兰，提供电力到驱动油料泵50的电马达60和油位传感器28。

仍参考图1，油位传感器28最好包括滑动片浮子机构62，其具有细长的浮臂64，浮臂具有基体端66，弯曲大约90度，并可枢轴转动地支承于传感器基体68。浮臂64的远浮子端70也弯曲大约90度，并可枢轴转动地支承于有浮力的或中空的塑料浮子72。可漂浮的浮子72的形状一般是平面或矩形或圆柱形，漂浮在油箱20的油料14的表面。浮臂64的长度由油箱20的形状和深度来确定，其应当足够长使得浮子72可漂浮在最大和最小油位(即满到空的油箱位置)之间的油料14的表面。当油位变化，浮子72随油料14的表面上升或下降，使得浮臂64绕基体端66转动，使导电的滑动件或接触件(未显示)在油位传感器28一部分上滑动，扫过或擦过，产生油位信号，通过导线56和30传导到油位指示器32。

现在参考图2和图3，油料传感器28包括支承于传感器基体68的可变电阻卡74，基体由陶瓷衬底76组成，其上印有可变电阻件。导线56焊接到印在陶瓷衬底76的导电连接片78，79。可变电阻卡74还包括普通的印制在陶瓷衬底76上的电阻区82，其一般是半圆形的或弧形形状，最好相对浮臂64的枢轴同心设置。弧形一词包括任何可基本上不间断地与接触件接触的形状，接触件在弧形上以枢轴转动方式移动。或者，电阻区82可具有任何适当的希望形状和/或结构。第一和第二印制线路或导电路径80，81印制在陶瓷衬底76，电连通导电连接片78，79到电阻区82。

电阻区82包括通常是导电的第一接触弧部84和通常是导电的第二接触弧部86。接触弧部84，86最好是分区的，形成多个由空隙分开的导电接触部分88。弧部84，86最好共用同一个中心C，其代表了浮臂64的枢轴点。想象的径向线83，85分别对应于第一接触弧部84的部分87，和第二接触弧部86的部分88，显示出这些部分相对中心C沿径向定位。此外，设置了多个通常是导电的测试片92，与电阻区82电连接，其作为工艺辅助机构，这为所属领域的技术人员所公知。类似地，位于导电接触弧部84，86的两个相对端部的横向相对的导电接触部分大于其间的导电接触部分88，90，可用作测试片或用作导电接触部分88，90，如所属领域的技术人员都知道的。

电阻区82还包括电阻迹线89，91，对应于接触弧部84，86，其中多个导电接触部分88，90电连通对应的电阻迹线89，91。因此，如所属领域的技术人员所知道的，电阻迹线89，91使得接触弧部84，86的有效电阻，从弧部84，86的连接到印制导线80，81的端部逐步增加到相对的另外端部。

第二接触弧部86对应于第一接触弧部84，沿径向与其内侧间隔开，使得当浮动的浮子72响应油位的改变，浮臂64在卡74上扫过时，安装在浮臂上的非导电的滑动片滑板96底侧的电滑动片94接触和电连接一部分的第二接触弧部86到第一接触弧部84的预定的一个或多个导电接触部分88。路径80，81不与滑动片94接触。所属领域的技术人员应当认识到，任一个接触弧部84，86也可以设置成不是相对连续的导电接触弧部，不是分区的。在任何情况下，可变电阻卡74的可变电阻基本上都包括电阻区82和滑动片94。

可变电阻卡74的可变电阻件可使用任何所属领域的技术人员都知道的适当工艺进行生产，包括但不限于，沉积熔化的材料，化学蚀刻和/或涂复陶瓷衬底76，连接或粘接单独制造件到陶瓷衬底76，或类似工艺。在任何情况下，第一和第二接触弧部84，86以及多个导电接触部分88，90最好都包括厚膜导电材料，如Dupont

7484或4597材料，或类似材料。电阻迹线89，91最好还包括厚膜电阻釉，如Dupont

2000系列，或类似材料，可作为顶层沉积到导电接触部分88的径向向外部分和另外的导电接触部分90的径向向内部分。

图4和5显示了油位传感器机构62的滑动片滑板96上的滑动片94。滑动片滑板96最好包括任何适当的非导电材料，如聚甲醛塑料材料或任何适当的聚合物材料，包括形成滑板96的枢轴的圆柱形套管100，并设有从套管延伸的径向相对的保持臂102。滑动片滑板96还包括臂部104，从套管100沿径向延伸，通过从臂部104轴向延伸的弹性尖端106，连接滑板96到浮臂64。臂部104包括滑动片保持件108，与臂部104整体形成并从中间部分横向延伸。滑动片保持件108终止于整体形成的突起的肩部110。滑动片94最好模制插入滑板96的突起肩部110，但也可以任何其他方式连接。

滑动片94最好包括模压金属，如铜合金或任何其他适当的导电材料，并包括分成两部分的滑动臂部112，其具有基部114，连接到臂部112的径向间隔开的尖端116，118。第一个尖端116对应于可变电阻的第一接触弧部84，第二尖端118对应可变电阻的第二接触弧部86。第一尖端116分成第一和第二径向间隔开的指部120，122，分别支承第一和第二接触件124，126。类似地，第二尖端分成两个径向间隔开的指部130，132，其分别支承第一和第二接触件134，136。如图5清楚显示，组件中，悬臂的滑动片94的尖端116，118可朝臂部104的方向弹性变形到工作位置或高度。

参考图4，5，接触件124，126，134，136的尺寸最好相同或基本类似，不对齐，沿基本横向于从套管100的中心C延伸的径向线R的方向沿横向或周边方向偏置。第一尖端116的第一指部120最好比第二指部122长。在这种情况下，第一尖端116的第一接触件124与第二接触件126交错或横向偏置，第二尖端118的第一接触件134与第二接触件136交错或横向偏置，为了下面详细介绍的目的。

如图6的通过第一尖端116的代表性的第一接触件122的清楚显示，各接触件包括原始半径140，和角部半径142。原始半径140与角部半径142之比最好是在4:1的数量级，但也可以多些或少些。原始半径140希望与各接触弧部的导电接触部分接触。各接触件124，126，128，130最好由贵金属合金或贵金属组成，如金，铂金，和/或类似金属，也可以包括任何适当的导电材料。接触件124，126，128和130最好是焊接或铜焊到臂部112。但任何适当的连接方式也可考虑，以将各连接件牢固地固定到臂部112，并提供良好的导电性。

图7显示了现有技术的滑动片294，包括分成两部分的滑动臂312，其具有连接臂部312的间隔开的尖端316，318的基部314。第一尖端316分成两个间隔开的指部320，322，其分别支承第一和第二接触件324，326。同样地，第二尖端318分成两个间隔开的指部330，332，其分别支承第一和第二接触件334，336。注意到，所有的接触件324，326，334，336的尺寸是相同的或基本类似，并且对齐，不是交错或横向偏置的。

图8显示了现有技术的开路问题。如图所示，两个接触件324，326的接触件表面区或“压印”在包括相邻的导电接触部分288的接触弧部284上叠置。接触件324，326沿半径或径向线283｀对齐，位于相邻的部分288之间，而不是重叠相邻的部分288。因此，如图所示，当接触件324，326位于中间，一个或多个间隙存在于接触件324，326和部分288之间，即刻与相邻的部分288脱离接触。换句话，尖端316至少当时与接触弧部284的部分288电脱离，因此可变电阻马上开路或断开，造成电压出现峰值。相同的问题同样发生在图7所示的另外的尖端318的接触件334，336和指部330，332。

在接触件324，326移动到角部半径，而不是保持接触于原始半径和接触弧部的部分之间的情况下，开路问题特别突出，因此造成与各接触弧部接触的接触区较小。这个问题的解决方法是简单地增加接触件324，326的尺寸，防止接触件324，326落入相邻的部分之间。但是，因为接触件包括相对较贵的贵金属，这个方法代价较高，因此难以采用。

图9显示了叠置在包括相邻导电接触部分88的接触弧部84上的两个接触件124，126的接触表面区或“压印”。根据这个示例性实施例，希望接触件124，26在尖端116的设置，使得接触件124，126总是与接触弧部84的两个相邻部分88接触。换句话，在任何时刻，接触件124，126中至少一个与两个相邻部分88中的第一部分接触；接触件124，126中的至少另一个与两个相邻部分88的第二部分接触，其中在断开与第二接触部分的接触之前，接触件124，126共同接触第一接触部分。因此，尖端116总是与接触弧部84的至少一个部分88接触，同样的方式应用于另一尖端118的接触件134，136和指部130，132，因此可防止可变电阻出现开路状态。如图所示，接触件124，126相对在相邻的部分88之间径向延伸的想象直线83｀以方形设置。

图10显示了另外可选择的滑动片494，其设计成可防止接触件落入相邻的滑动片部分之间，并允许使用较小和便宜的接触件。滑动片494包括分成两部分的滑动臂部512，具有连接到臂部512的间隔开的尖端516，518的基部514。第一尖端516分成两个倾斜的间隔开的指部520，522，其分别支承第一和第二接触件524，526。同样地，第二尖端518分成两个倾斜的间隔开的指部530，532，其分别支承第一和第二接触件534，536。

指部520，522，530，532最好相对滑动片494的一个或多个横向延伸的轴线L，L｀弯曲大约为13度的角度A。但是指部也可弯曲10到15度之间的角度，或5到30之间的角度，或任何适当的角度。或者，可设想，只是接触件524，526，534，536是倾斜的，指部520，522，530，532可以是直线的，但尺寸较大，以容纳倾斜的接触件。注意到，所有的接触件524，526，534，536是相同的，或尺寸基本类似，并基本对齐，不是交错或横向偏置设置。

图11显示了叠置在包括相邻导电接触部分88的接触弧部84上的两个接触件524，526的接触表面区或“压印”。根据这个示例性实施例，希望接触件524，526倾斜，使得接触件524，526的至少相对角部与接触弧部84的两个相邻部分88接触。换句话，在任何时刻，接触件524，526中至少一个与两个相邻部分88中的一个接触。因此，尖端516总是与接触弧部84的至少一个部分88接触。同样的方式应用于另一尖端518的接触件534，536和指部530，532。如图所示，接触件524，526设置成或位于相对在相邻的部分88之间沿径向延伸的想象直线83｀倾斜的位置，而不是设置成方形。因此，指部和/或接触件相对可变电阻卡74的沿径向定位的导电接触部分88倾斜。

图12显示了另外的可选择的滑动片694，其设计成可防止接触件落入相邻的滑动片部分之间，允许使用较小和较便宜的接触件。滑动片694包括分成两部分的滑动臂部712，其设有基部714，连接臂部712的两个间隔开的尖端716，718。第一尖端716分成两个倾斜的交错的和间隔开的指部720，722，其分别支承第一和第二接触件724，726。同样地，第二尖端718分成两个倾斜的间隔开的指部730，732，其支承第一和第二接触件734，736。

指部720，722，730，732最好相对滑动片694的一个或多个横向延伸的轴线L，L｀弯曲大约为13度的角度A。但是指部也可弯曲10到15度之间的角度，或5到30度之间的角度，或任何适当的角度。或者，可设想，只是接触件724，726，734，736是倾斜的，指部720，722，730，732可以是直线的，但尺寸较大，以容纳倾斜的接触件。

此外，接触件724，726，734，736最好是相同的，或尺寸基本上是类似的，不对齐，但横向或圆周向偏置，类似图4所示的设置。第一尖端716的第一指部720最好比第二指部722长。在这种情况下，第一尖端716的第一接触件724是与第二接触件726交错或横向偏置，第二尖端718的第一接触件734与第二接触件736交错或横向偏置。

图13显示了叠置在包括相邻导电接触部分88的接触弧部84上的两个接触件724，726的接触表面区或“压印”。根据这个示例性实施例，希望接触件524，526倾斜和交错，使得接触件724，726的至少相对角部与接触弧部84的两个相邻部分88接触。换句话，在任何时刻，接触件724，726中至少一个与两个相邻部分88中的一个接触。因此，尖端716总是与接触弧部84的至少一个部分88接触。同样的方式应用于另外的尖端718的接触件734，736和指部730，732。

尽管上面介绍的本发明具有目前为优选的实施例，但其他的实施例也可以采用。本说明未提及本发明的所有可能等效形式或延伸形式。应当知道文中所用术语只是用于介绍，而不是用来限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改变，本发明由所附权利要求来限定。

Claims (23)

1.一种油位传感器的可变电阻的滑动片，可变电阻具有沿径向设置的间隔开的导电接触部分，所述滑动片包括：

臂部；

和至少两个支承于所述臂部的接触件，所述至少两个接触件互相横向偏置。

2.根据权利要求1所述的滑动片，其特征在于，所述臂部是悬臂的，分成两个间隔开的尖端。

3.根据权利要求2所述的滑动片，其特征在于，所述间隔开的尖端分别形成两个间隔开的指部，所述指部分别支承一个接触件。

4.根据权利要求3所述的滑动片，其特征在于，所述间隔开的指部具有不同的长度。

5.根据权利要求4所述的滑动片，其特征在于，所述间隔开的指部包括相对所述臂部至少一个横向延伸的轴线形成的倾斜部分。

6.根据权利要求1所述的滑动片，其特征在于，所述接触件相对所述臂部的至少一个横向延伸轴线形成10到15度之间的角度。

7.根据权利要求1所述的滑动片，其特征在于，所述至少两个接触件相对导电接触部分形成一角度。

8.一种油位传感器的可变电阻，包括：

电阻区，其包括第一接触弧部、第二接触弧部和导电接触部分，所述第一接触弧部和第二接触弧部共用同一个中心，所述导电接触部分相对该中心沿径向设置并互相间隔开；和

滑动片，包括臂部和至少两个支承于所述臂部的接触件，至少两个接触件设置在臂部，使得至少两个接触件总是保持接触导电接触部分的至少两个相邻部分。

9.根据权利要求8所述的可变电阻，其特征在于，所述至少两个接触件互相横向偏置，或相对导电接触部分形成一角度。

10.根据权利要求9所述的可变电阻，其特征在于，所述至少两个接触件相对导电接触部分形成一角度，至少一个方向的尺寸小于导电接触部分之间的间隙。

11.根据权利要求8所述的可变电阻，其特征在于，所述滑动片的臂部是悬臂的，分为两个间隔开的尖端。

12.根据权利要求11所述的可变电阻，其特征在于，所述间隔开的尖端分别形成两个间隔开的指部，所述指部分别支承一个接触件。

13.根据权利要求11所述的可变电阻，其特征在于，所述各间隔开的指部形成与臂部的至少一个横向延伸轴线倾斜的部分。

14.根据权利要求13所述的可变电阻，其特征在于，所述至少两个接触件相对导电接触部分形成5到45度之间的角度。

15.根据权利要求8所述的可变电阻，其特征在于，所述至少两个接触件互相横向偏置，并且与导电接触部分形成一角度。

16.一种可变电阻油位传感器，包括浮臂机构，所述浮臂机构包括：

基体；

浮子；

浮臂，具有支承浮子的浮动端和可枢轴转动地支承于基体的基体端；

由所述浮臂机构的所述基体支承的可变电阻卡，所述可变电阻卡包括：

衬底，包括至少部分的陶瓷材料；

弧形电阻区，该弧形电阻区设置在衬底上并且包括两个电阻迹线，每个电阻迹线包括多个导电接触部分，并且其中一个电阻迹线的导电接触部分总体上平行于另一个电阻迹线的导电接触部分，且所述这些导电接触部分沿径向设置并有基本相等的间距；和

滑动片，包括臂部和至少两个支承于臂部的接触件，所述至少两个接触件设置在臂部，使得至少两个接触件总是保持与电阻区的至少两个相邻部分接触，任何时候，至少一个接触件保持接触至少两个相邻部分中的一部分，至少一个另外的接触件与至少两个相邻部分中的另一部分接触，另外，与第二接触部分断开接触之前，至少两个接触件总是保持与第一接触部分的接触。

17.根据权利要求16所述的油位传感器，其特征在于，所述至少两个接触件互相横向偏置，或相对导电接触部分形成一角度。

18.根据权利要求17所述的油位传感器，其特征在于，所述至少两个接触件相对导电接触部分形成一角度，至少一个方向的尺寸小于导电接触部分之间的间隙。

19.根据权利要求16所述的油位传感器，其特征在于，所述滑动片的臂部是悬臂的，并分成两个间隔开的尖端。

20.根据权利要求19所述的油位传感器，其特征在于，所述间隔开的尖端各自分成两个间隔开的指部，各指部支承一个接触件。

21.根据权利要求19所述的油位传感器，其特征在于，所述各间隔开的指部形成相对臂部的至少一个横向延伸的轴线倾斜的部分。

22.根据权利要求21所述的油位传感器，其特征在于，所述至少两个接触件相对导电接触部分形成5到45度之间的角度。

23.根据权利要求16所述的油位传感器，其特征在于，所述至少两个接触件互相横向偏置，并相对导电接触部分形成一角度。

Images