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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitspegelsensor mit einem
Schwimmerarm, der in Übereinstimmung
mit einem Flüssigkeitspegel
geschwenkt werden kann, und insbesondere eine Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung,
die in geeigneter Weise an einem Kraftstofftank eines Fahrzeugs, das
eine Flüssigkeit
(wie etwa Benzin oder Diesel) als Kraftstoff verwendet, montiert
werden und eine Restmenge des Kraftstoffs erfassen kann.
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Eine
herkömmliche
Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
mit dem in 6 bis 9 gezeigten Aufbau ist weit
verbreitet (siehe JP-A-2004-061420 (8 bis 10)).
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Wie
in 6 gezeigt, umfasst
die herkömmliche
Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 91A einen
Rahmen 92 aus Kunstharz, einen Schwimmerarm 93 aus
Metall, einen Armhalter 94 aus Kunstharz, Kontaktplatten 95,
einen Schwimmer, der einen Auftrieb relativ zu der zu messenden
Flüssigkeit
aufweist und an einem entfernten Endteil des Schwimmerarms 93 montiert
ist, sowie eine Leiterplatte 97 mit einer daran montierten
Widerstandsplatte.
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Ein
Endteil des Schwimmerarms 93, der als Drehwellenteil 93a dient,
wird durch ein Montageloch 94a in dem Armhalter 94 geführt und
drehbar in einem Montageloch 92a in dem Rahmen 92 eingesetzt.
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Ein
entfernter Endteil des Drehwellenteils 93a ist in einen
ringförmigen
Vorsprungsteil 96 eingepasst, der an einer unteren Seite
des Rahmens 92 ausgebildet ist und von dort nach unten
vorsteht. Der Armhalter 94 ist auf dem Rahmen 92 montiert
und kann um eine Achse des Drehwellenteils 93a gedreht bzw.
geschwenkt werden. Der Schwimmer ist an dem anderen Endteil (d.h.
dem entfernten Endteil) des Schwimmerarms 93 montiert.
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Die
Kontaktplatten 95, die an dem Armhalter 94 fixiert
ist, weisen eine Elastizität
auf, wobei jeweils an den entfernten Endteilen der Kontaktplatten 95 vorgesehene
Kontakte 95 durch die Elastizität in Kontakt mit jeweils Leiterteilen 97a (siehe 9) gebracht werden, die
an dem Rahmen 92 montiert sind.
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Wie
in 7 gezeigt, sind die
zwei Kontaktplatten 95 nebeneinander in einer Längsrichtung
angeordnet. Die erste Kontaktplatte 95 und die zweite Kontaktplatte 95 werden
jeweils in Kontakt mit den Leiterteilen 97a auf der Leiterplatte 97 gehalten.
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Wie
in 8 gezeigt, umfasst
jeder Kontakt 95a einen unteren Teil 98 mit einem
größeren Durchmesser
und einen oberen Teil 99 mit einem kleineren Durchmesser,
wobei eine ringförmige
Rille 100 zwischen dem unteren Teil 98 und dem
oberen Teil 99 ausgebildet ist. Dieser ringförmige Rillenteil 100 ist
in ein Loch eingepasst, das durch die Kontaktplatte 95 ausgebildet
ist. Eine untere Fläche
des unteren Teils 98 ist ausgebildet, um den Leiterteil 97a zu
kontaktieren.
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Die
Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 91A ist
an einem Behälter
oder Gefäß zum Speichern
einer Flüssigkeit
montiert, und wenn sich der Schwimmer nach oben oder unten in Übereinstimmung
mit einer Änderung
des Flüssigkeitspegels
bewegt, wird der Schwimmerarm 93 um die Achse des Montagelochs 92a innerhalb
eines vorbestimmten Winkelbereichs geschwenkt.
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In Übereinstimmung
mit dieser Schwenkbewegung gleitet der Kontakt 95a an jeder
Kontaktplatte 95 über
den Leiterteil 97a, wobei sein unterer Teil 98 in
einem Gleitkontakt mit dem Leiterteil 97a gehalten wird,
sodass sich ein Widerstandswert zwischen einem Ende des Leiterteils 97a und
dem Kontakt 95a auf der Kontaktplatte 95 ändert. Diese
Widerstandsänderung
wird durch eine Sensorschaltung (nicht gezeigt) erfasst, um ein
Pegelsignal in Entsprechung zu der Änderungsgröße des Flüssigkeitspegels zu erhalten.
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Wenn
wie in 9 gezeigt bei
der herkömmlichen
Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 91A die
Kontaktplatte 95 an dem Rahmen 92 montiert wird,
wird die Kontaktplatte 95 in der Richtung des Pfeils von 9 eingeführt. Bevor die Kontakte 95a jedoch
dabei zu den vorbestimmten Positionen gelangen, reiben sie entlang
eines Einführbereichs 99 (in 9 schraffiert wiedergegeben)
der Keramikplatte.
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Allgemein
ist jeder Kontakt 95a aus einer Silberlegierung ausgebildet,
die weniger hart als das Keramikmaterial ist, sodass aufgrund des
Reibens der Kontakte an dem Keramikmaterial das Problem entstehen
kann, dass die Oberfläche
des Kontakts verkratzt wird und mit der Feuchtigkeit in der Luft
reagiert, wobei sie aufgrund einer Ionisierung (d.h. einer Ionenmigration)
beschädigt
werden kann.
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Die
Kratzer auf der Kontaktfläche
verursachen einen vorübergehenden
Kontaktfehler des Kontakts, sodass der Ausgabewert instabil wird.
Der Leiter weist also einen Kontaktfehler am Kontakt auf, wodurch
die Angabe des Kraftstoffstands ungenau wird und der Betrieb des
Fahrzeugs, in dem die herkömmliche
Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung zum
Messen des Kraftstoffstands eingebaut ist, beeinträchtigt wird.
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Die
vorliegende Erfindung nimmt auf die oben beschriebenen Probleme
Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
anzugeben, die einen einfachen Aufbau aufweist, wobei verhindert
wird, dass die Kontakte beschädigt
werden, wenn eine Kontaktplatte an einem Rahmen montiert wird, sodass
eine Verminderung der Erfassungsgenauigkeit verhindert wird.
- 1) Flüssigkeitspegel-Erfassungseinrichtung,
mit einem Schwimmerarm, der einen Schwenkteil zum Schwenken um eine
Achse seines Drehwellenteils umfasst, wobei an einem entfernten
Endteil des Schwimmerarms ein Schwimmer montiert ist; einem Armhalter,
der den Schwimmerarm hält und
ermöglicht,
dass der Schwimmerarm um die Achse des Drehwellenteils geschwenkt
wird; einer Kontaktplatte, die an dem Armhalter fixiert ist und operativ
mit dem Schwenkteil des Schwimmerarms assoziiert ist; einem Kontakt,
der an einem entfernten Endteil der Kontaktplatte vorgesehen ist;
und einer Widerstandsplatte, die auf einer Leiterplatte ausgebildet
ist und einen Leiterteil umfasst, über den der Kontakt gleiten
kann, um einen Flüssigkeitspegel
zu erfassen; dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitermuster neben
dem Leiterteil in dem Bereich der Leiterplatte ausgebildet ist,
den der Kontakt an dem entfernten Endteil der Kontaktplatte kontaktiert,
während
der Armhalter an der Leiterplatte montiert wird.
Bei der Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung mit
dem oben beschriebenen Aufbau ist das Leitermuster neben dem Leiterteil
in einem Teil der Leiterplatte ausgebildet, wobei durch diesen Aufbau
verhindert wird, dass der Kontakt an dem entfernten Endteil der
Kontaktplatte während
der Montage des Armhalters an der Leiterplatte in direkten Kontakt
mit der Leiterplatte kommt. Deshalb wird der Kontakt nicht durch
die Leiterplatte mit einer größeren Härte als
der Kontakt beschädigt,
sodass eine Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
mit großer
Zuverlässigkeit
vorgesehen werden kann.
- 2) Bei der Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
kann das Leitermuster entlang einer Einführrichtung des Kontakts während der
Montage des Armhalters ausgebildet werden.
Der Kontakt kann
durch den einfachen Aufbau geschützt
werden, ohne dass eine komplizierte Änderung des Aufbaus erforderlich
ist.
- 3) Bei der Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
können
Zwischenräume
in dem Leitermuster ausgebildet sein, sodass der Kontakt während der Montage
des Armhalters an der Leiterplatte nicht in Kontakt mit der Leiterplatte
kommt.
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Es
kann Material zum Ausbilden des Leitermusters gespart werden, und
wenn sich Fremdstoffe wie etwa Schmutz vor der Montageoperation
auf dem Kontakt ablagern, können
diese Fremdstoffe entfernt werden.
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Bei
der Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung wird das Leitermuster neben dem Leiterteil
in dem Bereich der Leiterplatte ausgebildet, den der Kontakt an
dem entfernten Endteil der Kontaktplatte kontaktiert, während der Armhalter
an der Leiterplatte montiert wird. Dadurch wird eine Beschädigung des
Kontakts positiv verhindert, sodass eine Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
mit einer hohen Zuverlässigkeit
vorgesehen werden kann.
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Außerdem wird
das Leitermuster entlang der Einführrichtung des Kontakts während der
Montage des Armhalters ausgebildet, sodass der Kontakt durch einen
einfachen Aufbau geschützt
werden kann, ohne dass eine komplizierte Änderung des Aufbaus erforderlich
ist.
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Weiterhin
sind die Zwischenräume
in dem Leitermuster ausgebildet, sodass der Kontakt bei der Montage
des Armhalters an der Leiterplatte nicht in Kontakt mit der Leiterplatte
kommt, wodurch Material zum Ausbilden des Leitermusters gespart
werden kann und während
der Montageoperation auf dem Kontakt abgelagerte Fremdstoffe wie
etwa Schmutz entfernt werden können.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform
einer Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Querschnittansicht eines wichtigen Teils der Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
von 1.
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3 ist
eine Draufsicht auf eine Leiterplatte der Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
der Erfindung.
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4 ist
eine Draufsicht auf eine modifizierte Leiterplatte der Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
der Erfindung.
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5 ist
eine Draufsicht auf eine andere modifizierte Leiterplatte der Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
der Erfindung.
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6 ist
eine Querschnittansicht einer herkömmlichen Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung.
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7 ist
eine vergrößerte Ansicht,
die die Kontakte der Kontaktplatten zeigt.
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8 ist
eine Endansicht des Kontakts der Kontaktplatte von 7.
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9 ist
eine Draufsicht auf eine herkömmliche
Leiterplatte.
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Im
Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform einer Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
dieser Ausführungsform
einen Rahmen 2, einen Schwimmerarm 3 aus Metall,
eine Kontaktplatte 5, einen Schwimmer 6 mit einem
Auftrieb relativ zu der zu messenden Flüssigkeit, und eine Leiterplatte 7.
Der Rahmen 2 ist mit einer elektrischen Schaltung zum Erfassen
eines Flüssigkeitspegels
versehen, wobei die elektrische Schaltung zum Beispiel Widerstandsplatten 7a und 7b sowie
Ausgangsanschlüsse 8 umfasst,
die weiter unten beschrieben werden.
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Stopper 9a und 9b sind
jeweils an oberen und unteren Kanten einer offenen Seite des Rahmens 2 ausgebildet,
wobei jeder der Stopper 9a und 9b eine vorbestimmte
Länge aufweist,
die in Entsprechung zu dem Aufbau des Schwimmerarms 3 bestimmt
wird.
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Wie
in 2 gezeigt, ist ein erster Lagerteil 2a an
dem Rahmen 2 ausgebildet und neben einem rechten Ende desselben
angeordnet. Der erste Lagerteil 2a ist Teil des Rahmens 2.
Ein erstes Lagerteil-Drehwellenloch 2c ist durch den ersten
Lagerteil 2a ausgebildet, und ein Drehwellenteil 3a des Schwimmerarms 3 ist
durch dieses Drehwellenloch 2c geführt. Ein zweiter Lagerteil 2b ist
an dem Rahmen 2 ausgebildet und unter dem ersten Lagerteil 2a angeordnet,
wobei er mit einem vorbestimmten Abstand zu dem ersten Lagerteil 2a und
allgemein parallel zu demselben angeordnet ist. Der zweite Lagerteil 2b ist
Teil des Rahmens 2. Ein zweites Lagerteil-Drehwellenloch 2d ist
durch den zweiten Lagerteil 2b hindurch ausgebildet und
gegenüber
dem ersten Lagerteil-Drehwellenloch 2c angeordnet. Der Drehwellenteil 3a ist
drehbar in das Drehwellenloch 2c eingesetzt.
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Der
Teil des Rahmens, der zwischen dem ersten Lagerteil 2a und
dem zweiten Lagerteil 2b angeordnet ist, ist mit einer
derartigen Form vorgesehen, dass ein unterer Halteteil 4b des Armhalters 4 (weiter
unten beschrieben) mit diesem Teil verbunden werden kann. Der Schwimmerarm 3 ist
in der Form einer einzelnen Metallstange vorgesehen und umfasst
den Drehwellenteil 3a, der als Drehachse dient, sowie einen
Schwenkteil 3b, der mit einem allgemein rechten Winkel
relativ zu dem Drehwellenteil 3a gebogen ist und um die
Achse des Drehwellenteils 3a geschwenkt werden kann. Der
Schwimmer 6 weist eine rechteckige Parallelepipedform mit
einem Auftrieb relativ zu der zu messenden Flüssigkeit auf und ist an einem
entfernten Endteil des Schwenkteils 3b des Schwenkarms 3 montiert.
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Der
Armhalter 4 hält
den Schwimmerarm 3 und ist mit dem Rahmen 2 verbunden,
um den Schwimmerarm 3 derart zu halten, dass der Schwimmerarm 3 um
die Achse des Drehwellenteils 3a geschwenkt werden kann.
Der Armhalter 4 weist einen allgemein U-förmigen Querschnitt
auf und umfasst einen oberen Halteteil 4a und einen unteren
Haltteil 4b, die allgemein parallel zueinander vorgesehen sind.
Der obere und der unteren Halteteil 4a und 4b halten
dazwischen den ersten Halteteil 2a des Rahmens 2 in
der vertikalen Richtung.
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Ein
oberes Haltteil-Drehwellenloch 4d und ein unteres Halteteil-Drehwellenloch 4e sind
jeweils durch den oberen Halteteil 4a und den unteren Halteteil 4b derart
ausgebildet, dass die zwei Löcher 4d und 4e einander
gegenüberliegen.
Der Drehwellenteil 3a des Schwimmerarms 3 ist
drehbar in dem oberen Halteteil-Drehwellenloch 4d und dem
unteren Halteteil-Drehwellenloch 4e aufgenommen.
Armhalteteile 4c mit einer klauenartigen Form sind auf
einer oberen Fläche
des oberen Halteteils 4a ausgebildet, und der Schwenkteil 3b des Schwimmerarms 3 kann von
oben in einen Zwischenraum zwischen den zwei Armhalteteilen 4c pressgepasst
werden, sodass die Armhalteteile 4c den pressgepassten
Schwenkteil 3b halten.
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Die
an dem Armhalter 4 fixierte Kontaktplatte 5 weist
eine Elastizität
auf, und Kontakte 5a an einem entfernten Endteil der Kontaktplatte 5 werden
durch die Elastizität
in Kontakt mit jeweils den Widerstandsplatten 7a und 7b der
an dem Rahmen 2 montierten Leiterplatte 7 gedrückt. Eine
Kante eines Innenumfangs des oberen Halteteil-Drehwellenlochs 4d ist abgeschrägt, und
der Durchmesser dieses Drehwellenlochs 4d nimmt graduell
von der oberen Fläche des
oberen Halteteils 4a derart ab, dass der Durchmesser des
Drehwellenlochs 4d an einer unteren Fläche des oberen Halteteils 4a allgemein
gleich dem Durchmesser des Drehwellenteils 3a ist. Deshalb kann
der Drehwellenteil 3a des Schwimmerarms 3 einfach
durch das Drehwellenloch 4d geführt werden, sodass die für die Montageoperation
erforderliche Zeit reduziert wird.
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Bei
der Montageoperation wird der Drehwellenteil 3a des Schwimmerarms 3 nacheinander
von oben durch das obere Halteteil-Drehwellenloch 4d, das
erste Lagerteil-Drehwellenloch 2c,
das untere Halteteil-Drehwellenloch 4e und das zweite Lagerteil-Drehwellenloch 2d geführt. Der
Schwenkteil 3b des Schwenkarms 3 wird in den Zwischenraum
zwischen den zwei Armhalteteilen 4c pressgepasst und durch
die Armhalteteile 4c gehalten.
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In
diesem Zustand stoßen
die untere Fläche des
ersten Lagerteils 2a und die obere Fläche des unteren Halteteils 4b gegeneinander,
wobei das Herausziehen des Schwenkarms 3 aus dem Rahmen 2 verhindert
wird, weil sich der Drehwellenteil 3a durch die verschiedenen
Drehwellenlöcher
erstreckt, der Schwenkteil 3b durch die Armhalteteile 4c gehalten wird
und der erste Lagerteil 2a durch den unteren Halteteil 4b kontaktiert
wird.
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Die
vorstehend beschriebene Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 1 ist
an einem Behälter
oder Gefäß (nicht
gezeigt) zum Speichern einer zu messenden Flüssigkeit (wie etwa Benzin) montiert.
Wenn sich der Schwimmer 6 nach oben oder unten in Übereinstimmung
mit einer Änderung
in dem Flüssigkeitspegel
bewegt, wird der Schwimmerarm 3 um die Achse des Drehwellenteils 3a innerhalb
eines vorbestimmten Winkelbereichs geschwenkt.
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In Übereinstimmung
mit dieser Schwenkbewegung gleitet der Kontakt 5a auf der
Kontaktplatte 5 über
die Widerstandsplatte 7a, wobei sich der Widerstandswert
zwischen einem Ende der Widerstandsplatte 7a und dem Kontakt 5 in
der Erfassungsschaltung ändert.
Diese Widerstandsänderung
wird erfasst, und ein Pegelsignal in Entsprechung zu der Änderungsgröße des Flüssigkeitspegels
kann an dem Ausgangsanschluss 8 erhalten werden.
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Wie
in 3 gezeigt, sind Widerstandsplatten 7a und 7b (mit
jeweils einem Leiterteil 11) auf der Leiterplatte 7 vorgesehen,
wobei jeder Kontakt 5a über
eine entsprechende Widerstandsplatte 7a, 7b gleitet,
um einen Flüssigkeitspegel
zu erfassen. Zusätzlich
zu dem Leiterteilen 11 sind Leitermuster 12a und 12b in
den Bereichen der Leiterplatte 7 ausgebildet, die die Kontakte 5a an
dem entfernten Endteil der Kontaktplatte 5 während der
Montage des Armhalters 4 an der Leiterplatte 7 kontaktieren.
Das Leitermuster 12a ist zwischen der Widerstandsplatte 7a und
der Widerstandsplatte 7b ausgebildet, während das Leitermuster 12b an
der Seite der Widerstandsplatte 7b ausgebildet ist, von
der aus die Kontakt 5a eingeführt werden.
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Die
Leitermuster 12a und 12b sind entlang der Einführrichtung
der Kontakte 5a während
der Montage des Armhalters ausgebildet. Die Leitermuster 12a und 12b sind
in der Form eines maschenartigen Musters mit einer Vielzahl von
allgemein punktartigen Leiterelementen ausgebildet. Die punktartigen
Leiterelemente sind derart dimensioniert und zueinander beabstandet,
dass die Kontakte 5a bei der oben genannten Montageoperation
nicht in direkten Kontakt zu der Leiterplatte 7 kommen.
Bei dieser Anordnung kann die Menge der Leiterpaste zum Ausbilden
der Leitermuster 12a und 12b reduziert werden. Wenn
sich außerdem
Fremdstoffe wie etwa Schmutz während
der Montage auf den Kontakten 5a ablagern, können die
Fremdstoffe entfernt werden.
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4 und 5 zeigen
andere Ausführungsformen
der Erfindung, die der Ausführungsform von 3 ähnlich sind,
wobei jedoch unterschiedliche Leitermuster 12a und 12b verwendet
werden. In 4 sind die Leitermuster 12a, 12b derart
ausgebildet, dass sich streifenförmige
Zwischenräume
in den Leitermustern 12a, 12b in einer Richtung
senkrecht zu der Einführrichtung
der Kontakte 5a erstrecken. In 5 sind die
Leitermuster 12a, 12b derart ausgebildet, dass
sich streifenförmige
Zwischenräume
in den Leitermustern 12a, 12b in einer Richtung
parallel zu der Einführrichtung
der Kontakte 5a erstrecken.
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Die
Breite der Zwischenräume
in den Leitermustern 12a, 12b ist kleiner als
eine vorbestimmte Breite, sodass die Kontakte 5a nicht
in direkten Kontakt mit der Leiterplatte 7 kommen, wenn
der Armhalter 4 auf der Leiterplatte 7 montiert
wird. Mit anderen Worten ist die Breite der Zwischenräume wesentlich kleiner
als die Breite der Kontakte 5a.
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Die
Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt,
wobei das Material, die Form, die Abmessungen, die Anordnung usw.
der Leitermuster nicht auf die beschriebenen beschränkt sind.
Die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung
ist in ihrer Anwendung nicht auf ein Kraftfahrzeug beschränkt, sondern
kann zum Beispiel auch auf einen Zug, ein Schiff, verschiedene Maschinenwerkzeuge
usw. angewendet werden.