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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schiebekontakt-Detektor.
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Im allgemeinen bewegt sich bei einem herkömmlichen Schiebekontakt-Detektor ein Kontaktabschnitt eines Schiebekontaktes auf oder über Elektroden einer Leiterschicht, die auf einer Platine vorgesehen ist. Jedoch ist der Kontaktabschnitt des Schiebekontaktes oder der Elektroden aus einer Silber-Palladium-Legierung oder einer Silber-Nickel-Legierung hergestellt. Wenn ein flüssiger Brennstoff aus einem Brennstofftank eines Fahrzeugs durch den Schiebekontakt detektiert wird, reagieren die Silber-Palladium-Legierung und die Silber-Nickel-Legierungen mit dem Sulfid in dem Brennstoff, wenn in dem Brennstoff ein Sulfid oder Sulfidverunreinigungen enthalten sind. Demzufolge nimmt der Kontaktabschnitt oder nehmen die Elektroden Sulfide auf und werden sulfidisch. Als ein Ergebnis wird eine Schicht zwischen dem Kontaktabschnitt und den Elektroden gebildet, wodurch elektrische Kontaktdefekte verursacht werden und im schlechtesten Fall vollständig ein Kontakt verhindert wird und die Elektroden an einer Verbindung bzw. Kommunikation behindert werden.
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Ein dem vorstehend beschriebenen Schiebekontakt-Detektor ähnlicher Detektor ist beispielsweise aus der
JP 2000-136956 A oder der
JP H01-318926 A bekannt. Weiterhin sind aus der
US 3 102 990 A und der
US 2 950 995 A ein Schiebekontakt für einen veränderbaren bzw. variablen Widerstand und ein Widerstandselement bekannt, wobei der Widerstand Glas und Silber aufweisen kann. Aus der
DE 29 917 759 U1 ist ferner ein Füllstandsgeber bekannt, der einen Dickschichtwiderstand und einen Kontakt-Niet, welcher aus einer Gold-Nickel-Legierung mit einem Goldanteil von bis zu 98 Gew.% Gold besteht, aufweist. Schließlich offenbart die
JP H11-337387 einen Füllstandsgeber, dessen einer Schiebekontakt aus einer Silber-Palladium-Legierung besteht und dessen anderer Schiebekontakt aus einer Silber-Nickel-Legierung besteht.
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Ausgehend vom Stand der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Schiebekontakt-Detektor zu schaffen, der einen Schiebekontakt und eine Vielzahl von Elektroden aufweist, bei dem ein elektrischer Kontakt zwischen einem Kontaktteil und dem Schiebekontakt und den Elektroden in zufriedenstellender Weise aufrecht erhalten wird, indem ein Schwefligwerden der Kontaktteile unterdrückt wird. Indem man somit verhindert, daß Schwefel sich an dem Schiebekontakt ansetzt und auch an der Elektrode oder den Elektroden, wird ein zufriedenstellender elektrischer Kontakt beibehalten.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Schiebekontakt-Detektor nach Anspruch 1 geschaffen. Bei diesem Schiebekontakt-Detektor besitzt der Schiebekontakt ein Kontaktteil, welches auf einer Vielzahl von Elektroden gleitet, die Seite an Seite von einer Widerstandsschicht auf einer Platine angeordnet sind. Die Vielzahl der Elektroden sind aus einer Silber-Legierung, die Glas enthält, hergestellt und der Kontakt bzw. das Kontaktteil ist aus Gold oder aus einer Gold-Legierung hergestellt, die eine gegen Abrieb widerstandsfähige Metallkomponente enthält. Wenn somit das Kontaktteil auf den Elektroden gleitet, so werden die Oberflächen der Elektroden, auf denen das Kontaktteil gleitet, bedeckt und aufgrund der Goldkomponente des Kontaktteiles mit Gold plattiert und. Demzufolge wird eine Anti-Schwefeligwerdung erzielt und der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktteil und den Elektroden wird in zufriedenstellender Weise aufrecht erhalten. Die Gold-Legierung enthält eine Goldmenge gemäß einem Gewichtprozentsatz gleich oder größer als 98% jedoch gleich oder weniger als 99,5% (98% <= Gew. % an Gold <= 99,5%).
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schiebekontakt-Detektors nach Anspruch 11.
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Die Erfindung wird in Verbindung mit anderen Gesichtspunkten, Merkmalen und Vorteilen am besten anhand der folgenden Beschreibung, der anhängenden Ansprüche und den beigefügten Zeichnungen verstanden, in denen zeigen:
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1 eine Teil-Querschnittsansicht eines Schiebekontakt-Detektors, der in einem Brennstofftank eines Fahrzeugs angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung;
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2 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, die eine Platine, eine Widerstandsschicht, Elektroden, einen Schieber und einen Arm des Schiebekontakt-Detektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3A einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem Goldgehalt und dem Abriebbetrag eines Kontaktteiles darstellt;
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3B einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem Goldgehalt und einem Abrieb einer Kontakt-Platine oder einer Elektrode oder Elektroden darstellt; und
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3C einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem Goldgehalt und der Zahl der Testzyklen für ein Kontaktteil oder Platine (Elektrode(n)) eines Schiebekontakt-Detektors veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt ein Schiebekontakt-Detektor, der dazu verwendet wird, um den Pegel einer Brennstoffmenge 12 in einem Brennstofftank 10 eines Fahrzeugs zu detektieren. Im Falle von Benzin ist eine Sufidkomponente enthalten. Der Schiebekontakt-Detektor ist an einer Innenfläche eines Brennstofftanks 10 nahe einer Öffnung 11 mit Hilfe einer Halterungsplatte 20 gehalert. Wie in 2 gezeigt ist, besitzt der Schiebekontakt-Detektor eine elektrisch isolierende Platine 30 und einen Schieber 60 an der Halterungsplatte 20. Auf der elektrisch isolierenden Platine 30 sind eine Vielzahl von Elektroden 50 Seite an Seite angeordnet und es ist eine Widerstandsschicht 40 vorgesehen, die einen Abschnitt von einem Ende der Elektroden 50 bedeckt. Die Elektroden 50 sind aus einer Silber-Palladium-Legierung hergestellt.
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Der Schieber 60 besteht aus einer leitenden Kontaktplatte 61 und einem zylinderförmigen Kontaktteil 62. Die Kontaktplatte 61 ist seitlich lang ausgebildet (in einer horizontalen Richtung) und wird so gehaltert, daß sie sich in einer Aufwärts-abwärts-(vertikalen)Richtung von 1 drehen kann, zentriert an einer Rotationsbasis 61a. Die Rotationsbasis 61a ist auf der Halterungsplatte 20 nächstliegend der elektrisch isolierenden Platine 30 vorgesehen. Das Kontaktteil 62 ist an einer Spitze der Kontaktplatte 61 befestigt, um auf der Vielzahl der Elektroden 50 zu gleiten.
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Bei einer Ausführungsform ist das zylinderförmige Kontaktteil 62 aus einer Gold-Legierung hergestellt, die Kobalt enthält. Die Legierung besteht aus 99 Gew.% Gold und 1 Gew.% Kobalt. Da Gold minimal mit Sulfid reagiert, das in Benzin enthalten ist, wird verglichen mit einer Silber-Palladium-Llegierung oder einer Silber-Nickel-Legierung Gold als eine Antischwefel-Reaktions-Metallkomponente verwendet. Da jedoch Gold weich ist, wird Kobalt als eine gegen Abrieb widerstandsfähige Metallkomponente verwendet, um dadurch die Härte zu verbessern. Ein Zusammensetzverhältnis aus Gold und Kobalt wird bestimmt, um eine Anti-Schwefelung und den Abriebwiderstand des Kontaktteiles 62 sicher zu stellen. Hierbei funktioniert die Kontaktplatte 61 als ein negativer Anschluß und ein rechtsseitiges Ende 41 der Widerstandsschicht 40 (2) funktioniert als ein positiver Anschluß des Schiebekontakt-Detektors.
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Wie in 1 gezeigt ist, besitzt der Schiebekontakt-Detektor einen stabförmigen elektrisch isolierenden Arm 70 und einen Schwimmer 80. Ein innerer Arm 71 des elektrisch isolierenden Arms 70 ist zusammenhängend oder einstückig mit der Rotationsbasis 61a verbunden, so daß der elektrisch isolierende Arm 70 in Einklang mit der Drehung der Kontaktplatte 61 bewegbar ist, die auf der Rotationsbasis 61a entlang einer Oberfläche der Halterungsplatte 20 zentriert ist.
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Das andere Ende des elektrisch isolierenden Arms 70 bildet einen äußeren Arm 72 und der Schwimmer 80 ist an einem Ende des äußeren Armes 72 angeschlossen, um relativ zu dem äußeren Arm 72 drehbar zu sein. Der Schwimmer 80 schwimmt auf einer Oberfläche des Benzins (flüssiger Brennstoff 12), so daß der Schwimmer 80 in Einklang mit einer Verschiebung einer Oberfläche des Benzins verschoben wird (entsprechend einer Ruheposition, d. h. einer Dauerzustandsposition des Brennstoffs in dem Brennstofftank). Mit der Verschiebung oder Versetzung des Schwimmers 80 dreht sich der elektrisch isolierende Arm 70 entlang der Oberfläche der Halterungsplatte 20 zentriert auf der Rotationsbasis 61a der Kontaktplatte 61. Somit dreht sich die Kontaktplatte 61 mit der Drehung des elektrisch isolierenden Armes 70, so daß das Kontaktteil 62 auf den Elektroden 50 gleitet. Somit wird der Widerstandswert zwischen dem rechtseitigen Ende 41 der Widerstandsschicht 40 und den Elektroden 50, auf denen das Kontaktteil 62 gleitet, detektiert und es wird damit die Menge des Benzins in dem Brennstofftank 10 detektiert.
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Für den Fall, daß das Kontaktteil 62 aus der Silber-Palladium-Legierung oder der Silber-Nickel-Legierung hergestellt ist, reagiert dann, wenn das Benzin an dem Kontaktteil 62 anhaftet, die Sulfidkomponente in dem Benzin unmittelbar mit dem Kontaktteil 62. Ferner wird eine Isolierbeschichtung zwischen dem Kontaktteil 62 und den Elektroden 50 aufgrund des Sulfids ausgebildet. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jedoch das Kontaktteil 62 aus einer Gold-Legierung hergestellt, so daß die chemische Reaktion mit der Sulfidkomponente unterdrückt wird. Daher wird die Isolierbeschichtung, verursacht durch die Sulfidkomponente, an einer Ausbildung gehindert, so daß das Kontaktteil 62 einen Anti-Schwefelungszustand aufrecht erhält, wodurch der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktteil 62 und den Elektroden 50 aufrecht erhalten wird. Demzufolge kann der Pegel der Benzinmenge exakt detektiert werden. Da ferner die Gold-Legierung auch Kobalt enthält, ist diese hart und kann nicht leicht abgerieben werden. Somit behält das Kontaktteil 62 seinen Widerstand gegen Abrieb lange aufrecht und hält damit lang.
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Als nächstes werden Abwandlungen der oben erläuterten Ausführungsform beschrieben. Die Elektroden 50 sind aus einer Silber-Palladium-Legierung hergestellt, die Glas enthält, so daß es sich um eine Legierung aus Silber handelt, die Glas und Palladium enthält. Ferner ist das Kontaktteil 62 aus Gold anstatt aus einer Gold-Legierung hergestellt. Andere Strukturen oder Konstruktionen sind ähnlich der oben beschriebenen Ausführungsform. Bei dieser modifizierten Ausführungsform wird ähnlich wie bei der oben erläuterten Ausführungsform der Pegel der Benzinmenge (Flüssigbrennstoff-Pegel 12) auf der Grundlage des Widerstandswertes zwischen dem rechtsseitigen Ende 41 der Widerstandsschicht 40 und den Elektroden 50 detektiert, auf denen das Kontaktteil 62 gleitet.
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Wenn das Kontaktteil 62 auf den Elektroden 50 gleitet, werden Kontaktabschnitte zwischen den Elektroden 50 und dem Kontaktteil 62 beschichtet und werden mit Gold plattiert und zwar aufgrund des Goldes, welches in dem Kontaktteil 62 enthalten ist. Dies tritt deshalb auf, weil das Gold dünn an den Kontaktabschnitten der Elektroden 50 anhaftet und zwar aufgrund des Glases, welches in den Elektroden 50 enthalten ist. Es wird daher aufgrund des Goldgehaltes verhindert, daß sich eine Isolierbeschichtung aus dem Schwefel in dem Benzin zwischen dem Kontaktteil 62 und den Elektroden 50 ausbilden kann, wodurch eine Anti-Schwefelung des Kontaktteiles 62 und der Elektroden 50 sicher gestellt wird. Dies stellt auch einen elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktteil 62 und den Elektroden 50 sicher. Andere Wirkungen sind ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform mit Ausnahme des Abriebwiderstandes durch das Kobalt, welches in dem Kontaktteil 62 enthalten ist.
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Ferner ist das Kontaktteil 62 aus der Gold-Legierung (Gold-Kobalt-Legierung) anstelle des Goldes hergestellt. Da die Gold-Legierung härter ist als Gold, zeitigt das Kontaktteil 62 einen Widerstand gegen Abrieb und zwar zusätzlich zu den oben erläuterten Wirkungen. Auch können die Elektroden 50 aus einer Silber-Nickel-Legierung, die Glas oder ähnliches enthält, hergestellt werden und zwar anstelle der Silber-Palladium-Legierung, die Glas enthält. Die vorliegende Erfindung liefert ähnliche Wirkungen und Effekte, wenn der flüssige Brennstoff 12 Öl ist, welches Sulfid enthält, im Gegensatz zu Benzin.
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Die Menge des Goldes, die in der Gold-Legierung enthalten ist, kann 99 ± 0,1 Gew.% betragen. Somit wird die Menge an Kobalt so ausgewählt, daß eine Gesamtheit des Goldes und des Kobalts 100 Gew.% beträgt. Ferner können bei der Gold-Legierung, die anhand der oben erläuterten Ausführungsform beschrieben ist und auch anhand der modifizierten Ausführungsformen oben beschrieben ist, Palladium-Nickel- oder andere Komponenten mit einem Widerstand gegen Abrieb anstelle des Kobalts verwendet werden.
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Um sicherzustellen, daß sowohl eine Anti-Schwefelung als auch ein Widerstand gegen Abrieb erreicht wird, kann das in der Gold-Legierung enthaltene Gold in einer Menge von 98 Gew.% oder 99,5 Gew.% enthalten sein. In diesem Fall betrug die Menge an Kobalt, die enthalten war, 2,0 Gew.% bzw. 0,5 Gew.%. In bevorzugter Weise wird das Zusammensetzverhältnis zwischen Gold und Kobalt so formuliert, um eine Anti-Schwefelung und einen Widerstand gegen Abrieb des Kontaktteiles 62 zu erhalten. Wenn beispielsweise das Gold in der Gold-Legierung gleich ist mit oder höher liegt als 98 Gew.% und gleich ist mit oder kleiner ist als 99,5 Gew.%, werden sowohl eine Anti-Schwefelung als auch ein Widerstand gegen Abrieb des Kontaktteiles 62 sicher gestellt. Wenn ferner die Gold-Legierung 99 Gew.% Gold enthält, sind sowohl die Anti-Schwefelung als auch der Widerstand gegen Abrieb zufriedenstellend.
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Zusätzlich können die Vielzahl der Elektroden 50 aus einer Silber-Nickel-Legierung hergestellt sein. Ferner kann die vorliegende Erfindung dafür angewendet werden, um die Mengen von Flüssigbrennstoff 12 zu detektieren (der Sulfid enthält) und zwar von Motorrädern, Bussen und ähnlichen Benzin oder Brennstofföl verbrennenden Fahrzeugen. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein Brennstoffmeßgerät beschränkt, sondern kann auch bei einem Instrument angewendet werden, um Öl oder ähnliches zu detektieren, welches eine Sulfidkomponente enthält. Die vorliegende Erfindung kann auch bei einem Schiebekontakt-Detektor angewendet werden, der ein variables Widerstandselement enthält, ferner eine Vielzahl an daran angeschlossene Elektroden enthält und einen Schiebekontakt enthält, der in Kontakt mit den Elektroden steht. Ferner können die Vielzahl der Elektroden 50 auch aus einer Gold-Legierung hergestellt werden anstatt den Kontakt 62 des Schiebekontaktes 60 aus einer Gold-Legierung herzustellen.
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Um den geeignetsten Prozentsatz an Gold, welches in einer Gold-Legierung des Kontaktteiles 62 oder den Elektroden 50 enthalten ist, darzulegen, sind graphische Beziehungen zwischen einer Menge (in Gewichtsprozent) des Goldes und des Abriebbetrages (in μm) des Kontaktteiles 62 und der Elektroden 50 realisiert. Experimentelle Versuche wurden ebenfalls durchgeführt, um die Beziehungen zwischen dem Gewichtsprozentsatz an Gold und der Abriebmenge oder dem Abriebbetrag des Kontaktteiles und zwischen dem Gewichtsprozent an Gold und dem Abriebbetrag der Elektroden zu zeigen, wenn das Kontaktteil 62 die Elektroden 50 von einer Position kontaktiert, die einen leeren Brennstofftank wiedergibt und zwar durchgehend zu einer Position hin, die einen vollen Brennstofftank wiedergibt und zwar gemäß zwei Millionen (2.000.000) Zyklen.
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Wenn in 3A der Goldgehalt des Kontaktteiles 62 sich 100% nähert, wie dies auf der linken Seite der horizontalen Achse gezeigt ist, wird das Kontaktteil 62 zunehmend weicher. Da das Kontaktteil 62 weicher ist als die Elektroden 50, auf denen das Kontaktteil 62 gleitet, nimmt der Abriebbetrag des Kontaktteiles 62 mit der Zunahme des Goldgehaltes zu.
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Es nimmt gemäß 3B und deren horizontaler Achse mit Abnahme des Goldgehaltes des Kontaktteiles 62 der Abrieb der Elektroden 50 zu. Dies ergibt sich aufgrund der zunehmenden Härte des Kontaktteiles 62, wenn der Goldgehalt abnimmt und die Legierungskomponente (Komponenten) zunimmt bzw. zunehmen. Speziell dann, wenn der Goldgehalt niedriger als 98% wird, ergibt sich eine merkliche Zunahme im Abrieb der Elektrode 50 (ebenfalls in μm gemessen).
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3C zeigt eine graphische Darstellung, die eine Reihe von Testzyklen wiedergibt, die Probleme verursachen, wenn der Brennstoff eines Brennstofftanks eine hohe Sulfidmenge enthielt (in Teilen pro 1 Million (ppm)) gegenüber dem Prozentsatz des Goldgehaltes (in Gewichtsprozent) in entweder dem Kontaktteil 62 oder der Elektrode 50.
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Die hohe Sulfidkonzentration, die zur Erstellung von 3C verwendet wurde, betrug 10 Teile pro 1 Million (S: 10 ppm). Darüber hinaus bestand ein Testzyklus aus einem Vibriervorgang des Brennstofftankes während acht (8) Stunden und dann gefolgt von einem Ruhezustand des Brennstofftankes in einem Nicht-Vibrationszustand während sechzehn (16) Stunden. Wie aus der 3C ersehen werden kann, ergaben sich mit Abnahme des Goldverhältnisses Probleme, die sich an der unteren Zahl der Testzyklen einstellten. Die Probleme bestanden darin, daß die Kontaktteile 62 und die Elektroden 50 zunehmende Raten eines Abriebs und sich verschlechternde Zustände der elektrischen Verbindungsfähigkeit zwischen dem Kontaktteil 62 und den Elektroden 50 erfuhren, verursacht durch die Konzentration des Sulfids in dem Benzin des Tanks und dem Gewichtsprozentsatz des Goldes, welches in dem Kontaktteil 62 und den Elektroden 50 verwendet wurde.
