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Gegenstand der Erfindung ist Füllstandssensor für einen Füllstandsgeber bestehend aus einem Substrat auf dem ein Widerstandsnetzwerk und eine dem Widerstandsnetzwerk zugeordnete Kontaktstruktur angeordnet ist, einem das Widerstandsnetzwerk und die Kontaktstruktur verschließenden Deckel und einem Permanentmagneten zum Betätigen der Kontaktstruktur, wobei die elektrische Verbindung der Kontaktstruktur mit dem Widerstandsnetzwerk ein elektrisches Signal für den Füllstand erzeugt.
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Derartige Füllstandssensoren (
DE 197 01 246 A1 ) finden Verwendung in Füllstandsgeber von Kraftstoffbehältern. Der Füllstandssensor ist dazu auf einem Träger angeordnet, an dem ein Hebelarm schwenkbar gelagert ist. An dem freien Ende des Hebelarms ist ein Schwimmer angeordnet, der in Abhängigkeit vom Füllstand im Kraftstoffbehälter den Hebelarm verschwenkt. Der Permanentmagnet des Füllstandssensors ist mit dem Hebelarm verbunden, wodurch die Betätigung der Kontaktstruktur durch den Permanentmagneten in Abhängigkeit von der Auslenkung des Hebelarms erfolgt.
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Aufgrund steigender Sicherheitsanforderungen müssen im zunehmenden Maße auch Füllstandsgeber in Kraftstoffbehältern gegen elektrostatische Aufladungen geschützt werden. Elektrostatische Aufladungen können bei einem Hebelgeber am Hebelarm, infolge der Bewegung durch den Kraftstoff auftreten. Während bei offenen Füllstandssensoren das Widerstandsnetzwerk freiliegt und somit eine Verbindung zur Masseleitung des Widerstandsnetzwerkes mit geringem Aufwand möglich ist, ist dies infolge der Kapselung des Widerstandsnetzwerkes durch den Deckel nicht möglich. Ebenso wenig lassen sich die Aufladungen über die dem Deckel abgewandte Seite des Substrats ableiten, da das Substrat eine Keramik und damit elektrisch isolierend ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen mit einem Deckel versehenen gekapselten Füllstandssensor zu schaffen, der gegen elektrostatische Aufladungen ausreichend geschützt ist. Der Schutz vor elektrostatischen Aufladungen soll dabei möglichst kostengünstig erfolgen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass auf dem Substrat mindestens eine zusätzliche elektrisch leitende Kontaktfläche angeordnet ist, die mit elektrisch leitenden Teilen des Füllstandsgebers und dem Masseanschluss des Füllstandssensors elektrisch leitend verbunden ist.
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Mit der Anordnung mindestens einer elektrisch leitenden Kontaktfläche und deren Verbindung mit elektrisch leitenden Teilen des Füllstandsgebers und dem Masseanschluss wird die Möglichkeit geschaffen, elektrische Aufladungen am Füllstandsgeber abzuleiten, da die Kontaktfläche über den Masseanschluss mit den Anschlussleitungen, vorzugsweise der Masseleitung, elektrisch leitend verbunden ist. Dadurch ist es auch bei derart gekapselten Füllstandssensoren möglich, elektrische Aufladungen gefahrlos abzuleiten. Die Gefahr von unkontrollierten Überschlägen im Kraftstoffbehälter ist damit eliminiert. Zusätzliche Bauteile zum Ableiten der elektrostatischen Aufladungen oder elektrisch leitende Verbindungen zu entfernt angeordneten und auf Massepotential liegenden Bauteilen sind nicht notwendig.
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Eine besonders einfache und kostengünstige Ausbildung der mindestens einen elektrisch leitenden Kontaktfläche wird dadurch erreicht, dass die Kontaktfläche auf der dem Deckel zugewandten Seite im Bereich der Verbindungsstelle des Deckels mit dem Substrat angeordnet ist. Mit dieser Ausbildung wird eine Verbindung mit dem metallischen und damit leitfähigen Deckel geschaffen, so dass am Füllstandsgeber auftretende elektrostatische Aufladungen über den Deckel, die Kontaktfläche und den Masseanschluss abgeleitet werden. Diese Ausbildung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn elektrisch leitende Teile des Füllstandsgebers aufgrund der Anordnung des Füllstandssensors im Füllstandsgeber ohnehin mit dem Deckel des Füllstandssensors in Berührung stehen.
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Eine zuverlässige Kontaktierung der elektrisch leitenden Kontaktfläche mit dem Deckel wird erreicht, wenn die Kontaktfläche in sich geschlossen und im Bereich der Verbindungsstelle des Deckels mit dem Substrat umlaufend ausgebildet ist.
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Die Verbindung der mindestens einen Kontaktfläche mit dem Masseanschluss lässt sich dabei mit geringem Aufwand dadurch erzeugen, dass sie als eine Verbindung zwischen der Kontaktfläche und dem entsprechenden Anschluss des Widerstandsnetzwerkes ausgebildet ist.
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Eine besonders einfache Verbindung der Kontaktfläche mit dem Masseanschluss wird in einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erreicht, dass die mindestens eine elektrisch leitende Kontaktfläche auf der dem Deckel abgewandten Seite des Substrats angeordnet ist, wobei die mindestens eine Kontaktfläche im Bereich der Raststellen angeordnet ist, in die Rasthaken eines Trägers des Füllstandsgebers eingreifen. Mit dieser Ausbildung der Kontaktflächen erfolgt eine Kontaktierung mittels der Rastelemente des Füllstandsgebers. Die Rastelemente können zu diesem Zweck eine metallische Oberfläche aufweisen oder aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff bestehen. Mit dem Vorsehen von Kontaktflächen im Bereich der Raststellen ist der Füllstandssensor an den Füllstandsgeber, insbesondere an die Befestigungsstellen, angepasst.
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Eine Kontaktierung der Kontaktflächen auf dem Substrat mit den Rastelementen des Füllstandsgebers, die unabhängig von der Anordnung der Rastelemente ist, wird mit Kontaktflächen erreicht, die entlang des Rands des Substrats verlaufen und als umlaufende Fläche einen geschlossenen Rahmen bilden. Indem die Kontaktflächen entlang des Rands des Substrats eine geschlossene Leiterbahn bilden, ist der Füllstandssensor vielseitig einsetzbar, da die Lage der Kontaktflächen nicht mehr an die Lage der Rastelemente eines bestimmten Füllstandsgebers gebunden ist.
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Eine besonders kostengünstige Verbindung einer auf der dem Deckel abgewandten Seite des Substrats angeordneten Kontaktfläche mit dem Masseanschluss des Füllstandssensors wird dadurch erreicht, dass die mindestens eine elektrisch leitende Kontaktfläche bis zu einer der Anschlussleitungen für den Füllstandssensor ausgebildet ist. Da die Anschlussleitungen ebenfalls auf der dem Deckel abgewandten Seite des Substrats angeordnet sind, lässt sich die Verbindung besonders kurz ausbilden.
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An zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
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1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Füllstandssensors im Querschnitt,
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2: eine Draufsicht auf die dem Deckel zugewandte Seite des Substrats,
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3: eine Draufsicht auf die dem Deckel abgewandte Seite einer zweiten Ausführungsform des Substrats und
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4 den Füllstandssensor gemäß 3 in einer weiteren Ausführungsform im eingebauten Zustand.
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Der Füllstandssensor in 1 besteht aus einem nichtleitenden Substrat 1, vorzugsweise aus einer Keramik. Auf dem Substrat 1 ist ein Widerstandsnetzwerk 2 mit einer Kontaktstruktur 3 aufgebracht. Mittels eines mit dem Substrat 1 verlöteten metallischen Deckels 4 ist das Widerstandsnetzwerk 2 gegen die Umgebung abgedichtet. Der dem Deckel abgewandten Seite 5 des Substrats 1 gegenüberliegend ist ein Hebelarm 6 eines nicht weiter dargestellten Füllstandsgebers angeordnet. An dem Hebelarm 6 ist ein Permanentmagnet 7 derart befestigt, dass er beim Verschwenken des Hebelarms 6 den Bereich der Kontaktstruktur 3 überstreicht, wodurch die Kontaktstruktur 3 auf den entsprechenden Teil des Widerstandsnetzwerkes 2 bewegt wird und so ein elektrisches Signal erzeugt.
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2 zeigt das Substrat 1 mit dem Widerstandsnetzwerk 2 in einer vergrößerten Darstellung ohne Deckel. Das Widerstandsnetzwerk 2 besitzt zwei Anschlüsse 8, 9, die bis zu zwei Kontaktstellen 10, 11 ausgebildet sind. Mittels der beiden Kontaktstellen 10, 11 verlaufen durch das Substrat 1, so dass die Anschlüsse 8, 9 auf der gegenüberliegenden Seite 5 des Substrats 1 zu den nicht dargestellten Anschlussleitungen weitergeführt sind. Im Randbereich des Substrats 1 erstreckt sich eine umlaufende Zone 12, welche die Verbindungsstelle des Deckels mit dem Substrat 1 bildet. In dieser Zone 12 ist eine elektrisch leitende Kontaktfläche 13 angeordnet, die im Bereich des Anschlusses 9 mit diesem verbunden ist. Auf diese Weise wird mittels der Kontaktfläche 13 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem metallischen Deckel und dem Anschluss 9 erreicht. Vom Füllstandsgeber bis zum metallischen Deckel geleitete elektrostatische Aufladungen können somit über die Kontaktfläche 13 und den Anschluss 9 abgeleitet werden.
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3 zeigt das Substrat mit seiner dem Deckel abgewandten Seite 5. Von den sich durch das Substrat 1 erstreckenden Kontaktstellen 10, 11 führen zwei Anschlüsse 8', 9' zu zwei Anschlussstellen 14, 15, an denen die Anschlussleitungen für den Füllstandssensor angeschlossen werden. In dieser Ausführungsform ist die elektrisch leitende Kontaktfläche 13 auf der dem Deckel abgewandten Seite 5 angeordnet. Die Kontaktfläche 13 besitzt im Bereich der Raststellen 16, 17, die im eingebauten Zustand des Füllstandssensors mit den Rasthaken des Füllstandsgebers in Verbindung stehen, je eine größere Ausbildung 13', 13''. Die Kontaktfläche 13 erstreckt sich bis zu der Anschlussstelle 15, an der die Masseleitung mit dem Anschluss 9' verbunden ist, so dass elektrostatische Aufladungen am Füllstandsgeber über elektrisch leitfähige Rasthaken zur Kontaktfläche 13 geleitet und über die Masseleitung abgeleitet werden.
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Der in 4 dargestellte Füllstandsgeber 18 besitzt einen Träger 19, an dem ein Bügel 20 schwenkbar gelagert ist. Der Bügel 20 nimmt einen Hebelarm 21 auf, an dessen nicht dargestellten freien Ende ein ebenfalls nicht dargestellter Schwimmer angeordnet ist. Der Träger 19 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Polyoxymethylen, wobei die elektrische Leitfähigkeit des Polyoxymethylens durch Beimischungen von Graphit erreicht wird. Am Träger 19 angeformte Rasthaken 22 halten den in eine Vertiefung des Trägers 19 eingesetzten Füllstandssensor. Auf der dem Deckel abgewandten Seite 5 des Substrats 1 ist die elektrisch leitende Kontaktfläche 13 als geschlossene, umlaufende Leiterbahn ausgebildet, die im Bereich der Rasthaken 22 eine größere Ausbildung 13'–13''' aufweist. Die Kontaktfläche 13 ist mit der Anschlussstelle 15 und dadurch mit der Masseleitung 23 der Anschlussleitung 23, 24 verbunden. Es ist aber auch denkbar, von jeder der Ausbildungen 13'–13''' mit einen einzelnen Leiterbahnzug mit der Anschlussstelle 15 zu verbinden.
