DE102005021314B4

DE102005021314B4 - Füllstandssensor

Info

Publication number: DE102005021314B4
Application number: DE102005021314A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Shimada Fukuhara; Kenichi Shimada Tanaka
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2025-05-10
Also published as: DE102005021314A1; FR2869988A1; FR2869988B1; US20050247124A1; JP2005321262A; US7331225B2; JP4125262B2

Abstract

Füllstandssensor (20), welcher aufweist:
ein Gehäuse (21);
eine Rotationswelle (36), die rotierbar in dem Gehäuse (21) vorgesehen und mit einem Schwimmerarm (22) verbunden ist;
einen Magneten (23), der an einer äußeren Umfangsoberfläche der Rotationswelle (36) in einer solchen Weise befestigt ist, dass er zusammen mit der Rotationswelle (36) rotiert;
ein Paar Statoren (24), die in dem Gehäuse (21) so eingebracht sind, dass sie einer äußeren Umfangsoberfläche des Magneten (23) gegenüber sind;
ein magnetoelektrisches Wandlerelement (25), welches in dem Gehäuse (21) eingebracht ist, zum Detektieren einer Änderung einer magnetischen Flussdichte, die in den Statoren (24) in Verbindung mit der Rotation des Magneten (23) erfolgt, zum Umwandeln der Änderung in ein elektrisches Signal und zum Ausgeben des elektrischen Signals;
dadurch gekennzeichnet, dass
eine elektromagnetische Abschirmplatte (37) zusätzlich an dem Gehäuse (21) montiert ist, die verhindert, dass die magnetoelektrischen Wandlerelemente (25) durch ein externes Magnetfeld beeinflusst...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Füllstandssensor und im Speziellen auf einen Füllstandssensor, welcher die Bewegung eines Schwimmers in eine Änderung eines Magnetflusses für eine Bestimmung mit einer hohen Genauigkeit konvertieren kann und welcher daher für eine Anwendung bei einem Fahrzeugkraftstofftank und dergleichen geeignet ist.
Beispielsweise ist bei einem Füllstandssensor, welcher in einem Fahrzeugkraftstofftank eines Fahrzeugs zur Bestimmung des Volumens des gespeicherten Flüssigkraftstoffs installiert ist, ein ringförmiger Magnet, der ist, um in Reaktion auf die Bewegung eines Schwimmers zu rotieren, in einem Rahmen angeordnet. Ein Hall-Effekt-Element, welches ein elektrisches Wandlerelement ist, ist innerhalb der selben Ebene wie eine Ebene vorgesehen, wo der ringförmige Magnet angeordnet ist, und an einem zentralen Bereich des Magneten, und das Hall-Effekt-Element bestimmt eine Änderung der magnetischen Flussdichte durch den rotierenden Magneten und wandelt dann die Änderung, die so bestimmt wurde, in ein elektrisches Signal um, wodurch ein Füllstand detektiert werden kann (beispielsweise wie in JP 2002-206 959 A , Seiten 4 bis 5, 1).
Ein weiteres Dokument DE 197 51 210 A1 zeigt einen Füllstandssensor für einen Flüssigkeitstank, insbesondere für einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs mit einem Hebel, einem an dem Endabschnitt des Hebels angebrachten Schwimmer und einer Hallsensoreinheit. An dieser Einheit befindet sich eine drehbar gelagerte Welle, an welcher der Hebel drehfest angebracht ist, wobei die Hallsensoreinheit derart ausgebildet ist, dass von ihr ein zu einem Drehwinkel der Welle proportionales elektrisches Signal erzeugbar ist.
Zusätzlich ist bekannt ein Füllstandssensor, in welchem eine Magnethalterung, an welcher der Magnet befestigt ist, rotierbar durch ein Haltemittel, das an einer Oberfläche eines Rahmens ausgebildet ist, gehalten wird, und ein Paar von Kernen und ein Hall-Effekt-Element, das in einem Lückenbereich zwischen den Kernen vorgesehen ist, sind in dem Rahmen eingebracht, um so eine Änderung der magnetischen Flussdichte durch die Rotation des Magneten zu bestimmen (zum Beispiel wie in JP 2002-206 945 A , Seiten 3 bis 4, 1).
In den Füllstandssensoren, die in der JP 2002-206 959 A , Seiten 4 bis 5, 1 und in der JP 2002-206 945 A , Seiten 3 bis 4, 1 offenbart sind, ist das Hall-Effekt-Element in der selben Ebene wie die Ebene angeordnet, wo der Magnet angeordnet ist JP 2002-206 959 A , Seiten 4 bis 5, 1), oder die Magnethalterung wird rotierbar durch das Haltemittel gehalten, das an der Oberfläche des Rahmens ausgebildet ist ( JP 2002-206 945 A , Seiten 3 bis 4, 1), wodurch versucht wird, die Dicke und die Produktionskosten der Füllstandssensoren zu verringern.
Zusätzlich bestimmt in beiden der Füllstandssensoren, die in der JP 2002-206 959 A , Seiten 4 bis 5, 1 und in der JP 2002-206 945 A , Seiten 3 bis 4, 1 offenbart sind, das Hall-Effekt-Element eine Änderung des magnetischen Feldes des Magneten, der geeignet ist, in Reaktion auf die Bewegung des Schwimmers zu rotieren, und gibt dann ein magnetoelektrisches Umwandlungssignal (ein elektrisches Signal) entsprechend der so bestimmten Änderung aus. Dadurch werden der Füllstandssensor und das Hall-Effekt-Element in dem Inneren des Sensors, wie in den 6 und 7 gezeigt, direkt einem externen magnetischen Feld an dessen Rand (eines externen magnetischen Feldes) ausgesetzt, um dadurch dessen Wirkungen unterworfen zu werden. Dieses externe magnetische Feld resultiert aus einer elektrischen Anlage und einem System in der Nähe eines Bereiches, wo der Kraftstofftank platziert ist, und eines Anordnungssystems, zusätzlich zu einem Kraftstoffpumpenmodul P einschließlich einer Kraftstoffpumpe, welche in dem Kraftstofftank platziert ist. Dann übt dieses externe magnetische Feld direkte Wirkungen auf das Hall-Effekt-Element in dem Füllstandssensor 20 aus.
Jedoch ändert ein externes magnetisches Feld wie dieses die Ausgangskennlinien, die der Hall-Effekt-Schaltkreis selbst besitzt, und verschlechtert die Detektionsgenauigkeit eines Füllstandes. Folglich können normale Ausgangskennlinien, die man in einem Zustand erhalten würde, wo kein externes magnetisches Feld existiert, nicht erhalten werden. 8 zeigt Ausgangskennlinien eines Hall-Effekt-Schaltkreises mit und ohne einem externen Magnetfeld. Gemäß der Darstellung kann, wenn hier kein externes Magnetfeld in der Nähe des Bereiches existiert, wo der Kraftstofftank platziert ist, ein Ausgang einer vorbestimmten Sensitivität im Hinblick auf den Rotationswinkel des Magneten erhalten werden, wie es durch die durchgezogene Linie X gezeigt ist, während, wenn hier ein externes Magnetfeld existiert, das externe Magnetfeld auf den Hall-Effekt-Schaltkreis wirkt und dessen Ausgang sich ändert, wie es durch die gestrichelte Linie Y gezeigt ist. Im Ergebnis werden hier Probleme hervorgerufen, wie zum Beispiel, dass die Ausgangsänderung im Hinblick auf den Rotationswinkel des Magneten klein ist, dass die Bestimmungsempfindlichkeit verschlechtert wird und dass das Ergebnis der Füllstandsmessung nicht zuverlässig ist.
Die Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Probleme gemacht und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Stabilisierung der Ausgänge eines magnetoelektrischen Wandlerele mentes durch Vermeiden der Effekte eines externen Magnetfeldes auf das magnetoelektrische Wandlerelement und eine hohe Zuverlässigkeit im Ergebnis einer Füllstandsmessung, in der die so realisierte Stabilisierung sichergestellt ist, auszuführen. Zusätzlich ist es eine andere Aufgabe der Erfindung, die Stabilisierung von Ausgängen von dem magnetoelektrischen Wandlerelement ohne Störung einer elektromagnetischen Funktion auszuführen, die an das magnetoelektrische Wandlerelement durch den Magneten selbst gegeben wird.
Die Aufgabe wird durch einen Füllstandssensor gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Gemäß dem Füllstandssensor, der so wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann, da die elektromagnetische Abschirmplatte die direkten Wirkungen des externen Magnetfeldes auf die Statoren und das magnetoelektrische Wandlerelement verhindert, nur das Magnetfeld, das durch den Magneten erzeugt wird, auf das magnetoelektrische Wandlerelement über die Statoren ausgeübt werden. Entsprechend kann eine Änderung des Ausganges von dem magnetoelektrischen Wandlerelement stabilisiert werden, um hierdurch das Ergebnis einer Füllstandsmessung in Verbindung mit der Bewegung des Schwimmers hochgradig zuverlässig zu machen.
Gemäß dem Füllstandssensor, der so wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird verhindert, dass das Magnetfeld des Magneten durch die elektromagnetische Abschirmplatte, die als ein Flussweg wirkt, um nicht diffundiert zu werden, hindurch geht, und wird an die Statoren und das magnetoelektrische Wandlerelement konvergiert, um dadurch eine Verschlechterung des Ausgangs des magnetoelektrischen Wandlerelementes zu verhindern.
Gemäß dem Füllstandssensor, der so wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann, da ein magnetoelektrischer Wandlerausgang in einem Signalverarbeitungsschaltkreis in dessen Innerem verarbeitet wird, ein Füllstandsmessungswertsignal in ein Messinstrument als ein Signal eingegeben werden, das in einen Wert entsprechend dem Füllstand korrigiert ist, wobei gerade in dem Fall, dass ein Teil des externen Magnetfeldes leicht streut, die Anzeige eines genauen Füllstandes, welcher für so ein Leck kompensiert wird, implementiert werden.
Gemäß dem Füllstandssensor, der so wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann ein magnetisches Flussdetektionssignal, das einem Messsignal entspricht, das ähnlich zu einem Signal ist, das resultieren würde, wenn hier kein externes Magnetfeld existiert, durch Ausführen einer Signalverarbeitung zum Kompensieren einer Verschlechterung der Ausgangskennlinie durch das Montieren der elektromagnetischen Abschirmplatte ausgegeben werden, wobei gerade in dem Fall, dass ein Teil des externen Magnetfeldes leicht streut, die Anzeige eines genauen Füllstandes, welcher bei so einem Leck kompensiert wird, implementiert werden.
Der Füllstandssensor gemäß der Erfindung kann die direkten Wirkungen des externen Magnetfeldes, das aus den magnetfelderzeugenden Komponenten resultiert, auf das magnetoelektrische Wandlerelement durch die elektromagnetische Abschirmplatte verhindern, wodurch das Magnetfeld von dem Magneten, welcher in Reaktion auf die Bewegung des Schwimmers rotiert, mit einer hohen Sensitivität und hohen Genauigkeit von dem magnetoelektrischen Wandlerelement detektiert werden kann.
1 ist eine Vorderansicht eines Füllstandssensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Vorderseite des Sensors ausgeblendet wurde.
2 ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1 aus Sicht in eine Richtung, die durch Pfeile an Enden der Linie angezeigt ist.
3 ist eine Vorderansicht des Füllstandssensors, der in 1 gezeigt ist.
4 ist eine Seitenansicht, die Wirkungen von einem Magnetfeld auf den Füllstandssensor der Erfindung zeigt.
5 ist eine Draufsicht, die die Wirkungen von dem Magnetfeld auf den Füllstandssensor der Erfindung zeigt.
6 ist eine Seitenansicht, die Wirkungen von einem Magnetfeld auf einen zugehörigen Füllstandssensor zeigt.
7 ist eine Draufsicht, die die Effekte von dem Magnetfeld auf den zugehörigen Füllstandssensor zeigt.
8 ist eine Kennlinienabbildung, die Ausgangskennlinien des Füllstandssensors mit und ohne einem externen Magnetfeld darstellt.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines Füllstandssensors gemäß der Erfindung im Detail basierend auf den zugehörigen Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Draufsicht eines Füllstandssensors, welcher eine Ausführungsform der Erfindung ist, in welcher für ein leichteres Verständnis eine Vorderseite eines Gehäuses weggelassen wurde, um eine eingebrachte Anschlussanordnung sichtbar zu machen, und 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1, gesehen in eine Richtung, die durch Pfeile an Enden der Linie angezeigt ist.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist in dem Füllstandssensor 20, welcher eine Ausführungsform der Erfindung ist, eine Anschlussanordnung 30 in ein Gehäuse eingebaut, und fast alle Bereiche der Anschlussanordnungen 30 außer den Bereichen für eine externe Verbindung 26g, sind in dem Gehäuse 21 eingebettet.
Die Anschlussanordnung 30 besteht aus den Anschlüssen 26A, 26B, 26C, einem magnetoelektrischen Wandlerelement 25, einem Widerstand 28, einem Kondensator 29 und einem Paar Statoren 24, welche einstückig an der Anordnung 30 angeordnet sind, aufgebaut. Die Anschlüsse 26A, 26B, 26C bilden einen Teil eines elektrischen Stromkreises und sind vorgesehen, um ein elektrisches Signal, das durch das magnetoelektrische Wandlerelement 25 detektiert wird, nach außen zu übermitteln, und die drei Anschlüsse 26A, 26B, 26C, die verschiedene Formen haben, die durch Pressen eines leitfähigen Bleches ausgebildet sind, sind als ein Set ausgebildet.
Die oberen Enden der jeweiligen Anschlüsse 26A, 26B, 26C sind in einer solchen Weise ausgebildet, dass sie mit einem gurtähnlichen Träger 26d verbunden werden können. Der gurtähnliche Träger 26d ist entlang einer Schnittlinie CL geschnitten, nachdem die Anschlüsse 26A, 26B, 26C in das Gehäuse 21 eingebracht worden sind.
Durch Schneiden der Anschlüsse auf diese Weise werden die Anschlüsse 26A, 26B, 26C voneinander getrennt, so dass die getrennten Anschlüsse als unabhängige Anschlüsse funktionieren. Die oberen Enden der jeweiligen Anschlüsse 26A, 26B, 26C bilden Bereiche für eine externe Verbindung 26g, nachdem der gurtähnliche Träger 26d davon zerschnitten wurde.
Eine Mehrzahl von V-förmigen Nuten 26f ist in der Nähe der Bereiche der externen Verbindung 26g der Anschlüsse 26A, 26B, 26C und von Dichtstellen 26e ausgebildet, welche in dem Gehäuse 21 eingebettet sind, wenn die Anschlüsse 26A, 26B, 26C in das Gehäuse 21 eingegossen werden.
Dann wird das Eingießen der Anschlussanordnung 30 (der Anschlüsse 26A, 26B, 26C) ausgeführt, nachdem ein Dichtungsbeschichtungsmittel 18 auf die Dichtstellen 26e aufgebracht wurde, welche die V-förmigen Nuten 26f enthalten, wodurch das Abdichten eines Zwischenraumes zwischen den Anschlüssen 26A, 26B, 26C und dem Gehäuse 21 abgesichert wird.
Das Paar Statoren 24, welche aus einem magnetischen Material hergestellt sind und welche in einem plattenähnlichen Element ausgebildet sind, das im wesentlichen die Form eines Viertelkreises hat, ist an einem Endbereich des Anschlusses 26B in einer Weise angeordnet, dass im wesentlichen eine Halbkreisform ausgebildet ist, und ist mit vier Klemmstiften 31 geklemmt, um somit an dem Anschluss 26B befestigt zu sein, wodurch das Paar Statoren 24 angeordnet ist, um einer äußeren Umfangsoberfläche des Magneten 23 gegenüber zu sein und um den äußeren Umfang des Magneten 23 im wesentlichen um 180° zu umgeben, wenn der Füllstandssensor 20 aufgebaut ist.
Als magnetisches Material, aus dem jeder der Statoren 24 aufgebaut ist, werden beispielsweise Silikonstahlblech, Eisen, Edelstahl des Martensitsystems oder dergleichen verwendet. Es ist zu beachten, dass keine Beschränkung der Art und Weise besteht, in welcher das Paar Statoren 24 an dem Anschluss 26B befestigt wird, und daher kann ein Schweißen oder jede andere Befestigungsmethode angewendet werden, vorausgesetzt, dass das Paar Statoren 24 stark und fest befestigt werden kann.
Das magnetoelektrische Wandlerelement 25, wie zum Beispiel ein Hall-Effekt-Element oder ein Hall-Effekt-Schaltkreis, ist in einem Zwischenraum G, der zwischen Endflächen des Statorenpaars 24 ausgebildet ist, in einer solchen Weise vorgesehen, dass es zwischen dem Statorenpaars 24 gehalten wird. Ein Leiterdraht 25a des magnetoelektrischen Wandlerelementes 25 ist an die Anschlüsse 26B und 26C für eine elektrische Verbindung daran punktgeschweißt.
Zusätzlich sind Leiterdrähte 28a, 29a des Widerstandes 28 und des Kondensators 29 an die Anschlüsse 26A, 26B bzw. die Anschlüsse 26B, 26C für eine elektrische Verbindung daran punktgeschweißt. Damit wird ein elektrischer Stromkreis durch die Anschlüsse 26A, 26B, 26C, das magnetoelektrische Wandlerelement 25, den Widerstand 28 und den Kondensator 29 ausgebildet.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist in der Anschlussanordnung 30, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, nachdem das Dichtungsbeschichtungsmittel 18 auf die Dichtstellen 26e, einschließlich der V-förmigen Nuten 26f in den Anschlüssen 26A, 26B, 26C aufgebracht wurde, das Gehäuse 21 durch Eingießen eines synthetischen Harzes wie zum Beispiel Polyacetal ausgebildet, wodurch fast alle Bereiche der Anschlussanordnung 30, außer den Bereichen für die externe Verbindung 26g, in dem Gehäuse 21 eingebettet sind.
Durch Anwenden des Eingießens werden die Anschlüsse 26A, 26B, 26C, das magnetoelektrische Wandlerelement 25, der Widerstand 28, der Kondensator 29 und das Paar Statoren 24 auf eine sicherere Weise durch das synthetische Harz, welches das Gehäuse ausbildet, fixiert, wodurch bewirkt wird, dass sich in keinem Fall die jeweiligen zugehörigen Positionen dieser Elemente verändern.
Da die Anschlussanordnung 30 in dem synthetischen Harz außer den Bereichen für die externe Verbindung 26g eingebettet ist und das Dichtungsbeschichtungsmittel 18 auf die Dichtstellen 26e in der Nähe der Bereiche der externen Verbindung 26g, welche Bereiche zum Verbinden nach außen ausbildet, um so den Zwischenraum zwischen der Anschlussanordnung 30 und dem Gehäuse 21 abzudichten, aufgebracht ist, wird die Anschlussanordnung 30 von dem Äußeren auf eine abgesicherte Weise abgeschnitten, um so ein Lecken von Flüssigkeit zu verhindern, wodurch der elektrische Stromkreis vor Kraftstoff oder dergleichen geschützt ist.
Wie in 1 gezeigt, ist ein im wesentlichen halbkreisförmiger Magnet, der einen Bereich 21a besitzt, der eine Öffnung hat, die in einer Seite davon geöffnet ist, in dem Gehäuse 21 in einer solchen Weise ausgebildet, dass er dem Statorenpaar 24 gegenüber ist. Durchgangsbohrungen 21d, 21e sind in beiden Seitenwänden 21c des Magneten, der den Bereich 21a besitzt, jeweils auf dem gleichen axialen Zentrum ausgebildet.
Eine Rotationsquelle 36, welche an einem Schwimmerarm 22 gestützt ist, ist rotierbar in dem Magneten, der den Bereich 21a besitzt, vorgesehen, und ein ringähnlicher Magnet 23 ist an einer äußeren Umfangsfläche der Rotationsquelle 36 angeordnet. Der Magnet 23 ist zum Beispiel ein Ferritmagnet, welcher in einer radialen Richtung doppelpolig magnetisiert ist, nachdem Magnetpuder in eine ringförmige Form gegossen und dann kalziniert wurde, und ist an der Rotationswelle 36 über ein Presspassung, ein Verkleben oder dergleichen befestigt.
Ein Magnet, der eine Bereichsabdeckung 34 aus einem synthetischen Harz aufweist, ist in der Öffnung in dem Magneten montiert, der den Bereich 21a aufweist, um die Öffnung abzudecken. Der Magnet, der die Bereichsabdeckung 34 aufweist, ist in dem Gehäuse 21 angeordnet, indem eine Klinke 34a, die an dem Magneten ausgebildet ist, der die Bereichsabdeckung 34 aufweist, in Eingriff mit einer Verriegelungsbohrung gebracht wird, die in dem Gehäuse 21 ausgebildet ist, um hierdurch ein Eindringen von fremdem Material in das Innere des Magneten zu verhindern, der den Bereich 21a aufweist.
Zusätzlich ist, wie in den 2 und 3 gezeigt, eine elektromagnetische Abschirmplatte 37 an einer Seite des Gehäuses 21 montiert, das heißt, an einer äußeren Oberfläche des Gehäuses, welche gegenüber einer Seite des Gehäuses ist, von welcher der Schwimmerarm 22 nach außen ragt. Diese elektromagnetische Abschirmplatte 37 ist aus einem ferromagnetischen Metall, wie zum Beispiel Eisenblech hergestellt und ist an dem Gehäuse mit beispielsweise einer Schraube 38 in einer Weise montiert, dass die Statoren 24 und das magnetoelektrische Wandlerelement 25 abgedeckt werden. Es ist zu beachten, dass ein Teil der elektromagnetischen Abschirmplatte 37 an einer Position vorgesehen ist, welche parallel zu einer Inspektionsoberfläche des magnetoelektrischen Wandlerelementes 25 ist und welche die Statoren 24 abdeckt.
Wie in 3 gezeigt, hat die elektromagnetische Abschirmplatte 37 einen im wesentlichen halbkreisförmigen ausgesparten Bereich 39 an einer Stelle in dem Gehäuse 21, welche den Magneten 23 und der Rotationswelle 36 gegenüber ist. Dieser ausgesparte Bereich 39 ist so ausgebildet, dass er einem vorbestimmten Bereich in der Nähe des Magneten 23 und der Rotationswelle 36 entspricht.
Entsprechend schützt die elektromagnetische Abschirmplatte 37 nicht nur den Magneten 23 und die Rotationswelle 36 vor dem externen Magnetfeld, sondern vermeidet auch das Risiko, dass die elektromagnetische Abschirmplatte 37 selbst das Magnetfeld des Magneten 23 stört oder ablenkt.
Deswegen ist die elektromagnetische Abschirmplatte 37 an der äußeren Oberfläche des Gehäuses 21 in einer solchen Weise montiert, dass eine bestimmte Position bewahrt wird, wo die elektromagnetische Abschirmplatte 37 davor bewahrt wird, sich dem Magneten 23 zu nahe anzunähern, und ist in einer solchen Weise angeordnet, dass sie parallel zu der Inspektionsoberfläche des magnetoelektrischen Wandlerelementes 25 ist, um die Statoren 24 abzudecken, wodurch eine Störung oder Ablenkung des Magnetfeldes des Magneten 23 noch effektiver vermieden werden kann.
Die Funktion der Ausführungsform wird nun beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist der Füllstandssensor 20 in einem Speicherbehälter, wie zum Beispiel einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen, und wenn sich der Füllstand von Benzin, das in dem Speicherbehälter gespeichert ist, ändert, bewegt sich ein Schwimmer (nicht gezeigt) vertikal und rotiert die Rotationswelle 36 zusammen mit dem Magneten 23. Wenn sich die magnetische Flussdichte, welche durch das magnetoelektrische Wandlerelement 25 hindurchgeht, in Verbindung mit der Rotation des Magneten 23 ändert, detektiert das magnetoelektrische Wandlerelement 25 die Änderung und wandelt die Änderung in ein elektrisches Signal für eine Ausgabe nach außen über die Anschlüsse 26A, 26B, 26C um.
Andererseits wird der Füllstandssensor 20, welcher wie oben beschrieben aufgebaut ist, der Flüssigkeit zusammen mit einer Kraftstoffpumpe ausgesetzt, welche Flüssigkeit, wie zum Beispiel Benzin, in dem Kraftstofftank nach außen pumpt. Entsprechend werden die Statoren 24 und das magnetoelektrische Wandlerelement 25, die in dem Füllstandssensor 20 vorgesehen sind, durch das externe Magnetfeld, das von der Kraftstoffpumpe resultiert, welche eine Magnetfeldquelle ausbildet, beeinflusst, und die Ausgangskennlinie des magnetoelektrischen Wandlerelementes 25 ändert sich und wird beträchtlich instabil, wie es im Hinblick auf 8 beschrieben wurde, wenn die Kraftstoffpumpe in Betrieb ist, verglichen mit einem Zustand, in welchem die Kraftstoffpumpe nicht in Betrieb ist.
In der Erfindung kann, durch Platzieren der elektromagnetischen Abschirmplatte 37, das externe Magnetfeld von der Kraftstoffpumpe durch die elektromagnetische Abschirmung blockiert werden, und daher können die magnetoelektrischen Wandlerausgänge, welche ähnlich zu denen sind, die resultieren, wenn es keinen Effekt von dem externen Magnetfeld gibt, erhalten werden, unabhängig davon, ob die Kraftstoffpumpe in Betrieb ist oder nicht. Die 4 und 5 zeigen, wie das Magnetfeld von dem Pumpenmodul P durch die elektromagnetische Abschirmung blockiert wird. Hier werden die Magnetkraftfeldlinien in einer solchen Weise abgelenkt, dass sie nicht durch die elektromagnetische Abschirmplatte 37 und durch das Innere des Füllstandssensors 20 gehen.
Folglich kann die Menge der verbliebenen Flüssigkeit, die basierend auf einem Ausgang des magnetoelektrischen Wandlerelementes 25 zu messen ist, auf einem Messinstrument genau angezeigt werden. Zusätzlich wird das externe Magnetfeld nicht nur von der Kraftstoffpumpe sondern auch von den elektrischen Systemen und magnetischen Materialien, die an dem Rand des Sensors vorliegen, generiert. Ein Eindringen des externen Magnetfeldes, das so durch andere Komponenten als der Kraftstoffpumpe erzeugt wird, in die magnetoelektrischen Wandlerelemente 25 kann auch durch die elektromagnetische Abschirmplatte 37 verhindert werden.
Im Ergebnis wird die Ausgangsspannung des magnetoelektrischen Wandlerelementes in Verbindung mit einer Änderung des Füllstandes oder des Messwertes des Füllstandes hochgradig zuverlässig.
Zusätzlich kann, da die elektromagnetische Abschirmplatte 37 den ausgesparten Bereich 39 in der Nähe der Stelle hat, welche dem Magnet 23 und der Rotationswelle 36 gegenüber ist, die elektromagnetische Abschirmplatte 37 selbst die Ablenkung des Flusses des magnetischen Feldes verhindern, welche von dem N-Pol des Magneten ausgeht und bei dem S-Pol des Magneten ankommt (die magnetische Feldlinie). Im Ergebnis kann das Magnetfeld des Magneten die Statoren 24 und das magnetoelektrische Wandlerelement 25 effektiv erreichen.
Diese Effektivität kann auch durch Vorsehen der gesamten elektromagnetischen Abschirmplatte 37 an einer Position erhalten werden, welche weiter von dem Magneten 23 und der Rotations welle 36 beabstandet ist. Folglich kann in einem Fall, wo die elektromagnetische Abschirmplatte 37 ausreichend weit weg von dem Magneten 23 vorgesehen werden kann, die elektromagnetische Abschirmplatte 37 so aufgebaut werden, dass die Gesamtheit des Magneten 23 und der Rotationswelle 36 abgedeckt wird. Wenn dies erfolgt, können die Wirkungen des externen Magnetfeldes in einer abgesicherten Weise blockiert werden.
Während die Ausführungsform beschrieben wurde, wenn die elektromagnetische Abschirmplatte 37 nur an der einen Seite des Gehäuses 21 vorgesehen ist, kann in einem Fall, in dem die magnetische Abschirmplatte 37 an beiden Seiten des Gehäuses oder in einer solchen Weise vorgesehen ist, dass sie im wesentlichen die Gesamtheit des Gehäuses umschließt, der Abschirmeffekt im Hinblick auf das externe Magnetfeld weiter erhöht werden. Es ist zu beachten, dass die elektromagnetische Abschirmplatte 37 so aufgebaut sein kann, dass sie in das Gehäuse 21 eingegossen ist, und in diesem Fall kann auch eine ähnliche elektromagnetische Abschirmwirkung erhalten werden.
Gemäß der Ausführungsform der Erfindung können durch Montieren der elektromagnetischen Abschirmplatte 37 an dem Gehäuse 21, was die Wirkungen des externen Magnetfeldes auf das magnetoelektrische Wandlerelement 25 verhindert, die direkten Einwirkungen des externen Magnetfeldes auf die Statoren und das magnetoelektrische Wandlerelement verhindert werden.
Dadurch kann nur das Magnetfeld, das durch den Magneten 23 erzeugt wird, auf das magnetoelektrische Wandlerelement 25 über die Statoren 24 angelegt werden. Folglich können die Ausgangskennlinien des magnetoelektrischen Wandlerelementes 25 auch stabilisiert werden, was es möglich macht, die Messgenauigkeit eines Füllstandes, der sich in Verbindung mit der Bewegung des Schwimmers ändert, zu erhöhen.
Zusätzlich kann, da die elektromagnetische Abschirmplatte 37 die Form hat, welche keinen Effekt auf das Magnetfeld des Magneten 23 hat, und an der Position vorgesehen ist, wo kein Effekt auf das Magnetfeld des Magneten 23 ausgeübt wird, die Ablenkung des Magnetfeldes des Magneten 23 durch die elektromagnetische Abschirmplatte 37, die als ein Flussweg wirkt, verhindert werden, wodurch das Magnetfeld des Magneten 23 nur an die Statoren und das magnetoelektrische Wandlerelement 25 konvergiert werden kann. Folglich kann eine Verringerung der Ausgangssensitivität des magnetoelektrischen Wandlerelementes 25 verhindert werden.
Zusätzlich kann in dem Fall, in dem das magnetoelektrische Wandlerelement 25 aus einem Hall-Effekt-Schaltkreis aufgebaut ist, wenn der magnetoelektrische Wandlerausgang durch den inter nen Schaltkreis verarbeitet wird, der Ausgang an ein Messinstrument als ein Signal ausgegeben werden, welches auf einen Füllstandswert korrigiert wird.
Weiterhin kann, wenn der Hall-Effekt-Schaltkreis einen Speicher hat, auf welchen Informationen für magnetoelektrische Wandlerkennlinienberichtigungen geschrieben werden können, ein Magnetflussdetektionssignal entsprechend dem Messinstrument nur von dem Magneten 23 in einem Zustand ausgegeben werden, in dem die elektromagnetische Abschirmplatte montiert ist. Dadurch kann die Anzeige eines genauen Füllstandes ähnlich zu einem Fall vorgesehen werden, in welchem keine elektromagnetische Abschirmplatte 37 vorgesehen ist.

Claims

Füllstandssensor (20), welcher aufweist: ein Gehäuse (21); eine Rotationswelle (36), die rotierbar in dem Gehäuse (21) vorgesehen und mit einem Schwimmerarm (22) verbunden ist; einen Magneten (23), der an einer äußeren Umfangsoberfläche der Rotationswelle (36) in einer solchen Weise befestigt ist, dass er zusammen mit der Rotationswelle (36) rotiert; ein Paar Statoren (24), die in dem Gehäuse (21) so eingebracht sind, dass sie einer äußeren Umfangsoberfläche des Magneten (23) gegenüber sind; ein magnetoelektrisches Wandlerelement (25), welches in dem Gehäuse (21) eingebracht ist, zum Detektieren einer Änderung einer magnetischen Flussdichte, die in den Statoren (24) in Verbindung mit der Rotation des Magneten (23) erfolgt, zum Umwandeln der Änderung in ein elektrisches Signal und zum Ausgeben des elektrischen Signals; dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromagnetische Abschirmplatte (37) zusätzlich an dem Gehäuse (21) montiert ist, die verhindert, dass die magnetoelektrischen Wandlerelemente (25) durch ein externes Magnetfeld beeinflusst werden, und dass die elektromagnetische Abschirmplatte (37) in einer solchen Weise vorgesehen ist, dass die Statoren (24) und das magnetoelektrische Wandlerelement (25) abgedeckt sind, wobei ein Teil der elektromagnetischen Abschirmplatte (37) an einer Position vorgesehen ist, welche parallel zu einer äußeren Oberfläche des Gehäuses des magnetoelektrischen Wandlerelementes (25) ist und welche gegenüber einer Seite des Gehäuses ist, von welcher der Schwimmerarm (22) nach außen ragt, und wobei die elektromagnetische Abschirmplatte (37) einen als Kreissegment ausgesparten Bereich (39) an einer Stelle an dem Gehäuse (21) hat, der dem Magneten (23) und der Rotationswelle (36) gegenüber ist.
Füllstandssensor (20) nach Anspruch 1, wobei die elektromagnetische Abschirmplatte (37) eine Form hat, die ein Magnetfeld des Magneten (23) bewahrt.
Füllstandssensor (20) nach Anspruch 1, wobei die elektromagnetische Abschirmplatte (37) an einer Position eingebracht ist, die ein Magnetfeld des Magneten (23) bewahrt.
Füllstandssensor (20) nach Anspruch 1, wobei das magnetoelektrische Wandlerelement (25) einen Hall-Effekt-Schaltkreis aufweist.
Füllstandssensor (20) nach Anspruch 4, wobei der Hall-Effekt-Schaltkreis einen Speicher aufweist, der eine Information zum Berichtigen der magnetoelektrischen Wandlerkennlinie aufweist.
Füllstandssensor (20) nach Anspruch 1, wobei der Schwimmerarm (22) ein distales Ende aufweist, an welchem ein Schwimmer vorgesehen ist, und ein anderes distales Ende aufweist, welches an der Rotationswelle (36) gestützt ist.