DE102013220645A1

DE102013220645A1 - Füllstandssensor

Info

Publication number: DE102013220645A1
Application number: DE201310220645
Authority: DE
Inventors: Erich Mattmann; Gerhard Kallweit; Robert Peter
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-04-16
Also published as: US20160258805A1; CN105637330A; EP3058321A1; WO2015055579A1

Abstract

Ein Füllstandssensor (1) für einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges hat aus unterschiedlichen Materialien gefertigte elektrische Strukturen. Dem Kraftstoff ausgesetzte Schleifbahnstrukturen (7) sind aus einer goldhaltigen Paste gefertigt. Leitungsstrukturen (9) sind mittels einer Abdeckung (12, 14) vor Kontakt mit Kraftstoff geschützt und aus einem besonders kostengünstigen Material gefertigt. Hierdurch weist der Füllstandssensor (1) einen hohen Widerstand gegen korrosive Kraftstoffe auf und lässt sich kostengünstig fertigen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Füllstandssensor für einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einem Trägerelement, mit einem Potentiometer zur Erfassung eines Füllstandes, mit auf dem Trägerelement angeordneten Schleifbahnstrukturen des Potentiometers und mit auf dem Trägerelement angeordneten Leitungsstrukturen.
Solche Füllstandssensoren werden in Kraftstoffbehältern heutiger Kraftfahrzeuge häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Durch die Anordnung im Kraftstoffbehälter sind die auf dem Trägerelement angeordneten Strukturen dem Kraftstoff ausgesetzt. Alkoholhaltige Kraftstoffe sind jedoch meist sehr korrosiv. Daher werden bei den bekannten Füllstandssensoren für die auf dem Trägerelement aufgebrachten Strukturen besonders korrosionsbeständige und goldhaltige Materialien für die Strukturen eingesetzt. Solche Materialien sind jedoch sehr kostenintensiv. Kostengünstige silberhaltige Materialien für die Strukturen würden zu einer schnellen Korrosion der dem Kraftstoff ausgesetzten Strukturen führen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde einen Füllstandssensor der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass er besonders kostengünstig herstellbar ist und einen hohen Widerstand gegen Korrosion durch Kraftstoffe hat.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schleifbahnstrukturen aus einem korrosionsbeständigen leitfähigen Material gefertigt sind und die Leitungsstrukturen aus einem im Vergleich zum korrosionsbeständigen Material besonders kostengünstigen Material gefertigt sind, und dass die Leitungsstrukturen eine Abdeckung aus einem korrosionsbeständigen Material aufweisen.
Durch diese Gestaltung werden die auf dem Trägerelement aufgebrachten Strukturen aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Solche Strukturen, welche für einen Abgriff von Schleifkontakten zugänglich sein müssen und daher dem Kontakt mit Kraftstoff ausgesetzt sind, sind erfindungsgemäß aus einem besonders korrosionsbeständigen und damit meist kostenintensiven Material gefertigt. Einfache Leitungsstrukturen werden jedoch durch die Abdeckung vor Kontakt mit Kraftstoff geschützt und aus einem kostengünstigen Material gefertigt. Hierdurch weist der Füllstandssensor einen besonders hohen Widerstand gegen Korrosion durch Kraftstoffe auf und lässt sich besonders kostengünstig fertigen.
Die dem Kraftstoff ausgesetzten Schleifbahnstrukturen weisen gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen dauerhaften Schutz gegen korrosive Kraftstoffe auf, wenn die Schleifbahnstrukturen aus einer goldhaltigen Edelmetallpaste gefertigt sind.
Die vor dem korrosiven Kraftstoff durch die Abdeckung geschützten Leitungsstrukturen lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig fertigen, wenn die Leitungsstrukturen aus einer silberhaltigen Paste gefertigt sind. Wegen der durch die Abdeckung erzeugten Schutzwirkung vor korrosiven Kraftstoff ist die geringe Korrosionsbeständigkeit der silberhaltigen Pasten nicht von Bedeutung.
Die Abdeckung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig und großflächig auf dem Trägerelement auftragen, wenn die Abdeckung als gesinterte Schutzglasur ausgebildet ist. Hierzu wird auf den nicht von den Schleifbahnstrukturen belegten Bereichen des Trägerelementes ein Schutzglas beispielsweise durch Aufdrucken aufgebracht. Die Schutzglasur entsteht in einem weiteren Sinterverfahren bei Temperaturen von über 600°C.
Die Abdeckung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung ohne zusätzlichen Sinterschritt erzeugen, wenn die Abdeckung von einer Widerstandspaste erzeugt ist. Solche Widerstandspasten lassen sich einfach über die ebenfalls auf das Trägerelement aufgedruckten Zuleitungen drucken. Die Leitungsstrukturen und die Abdeckung werden in einem Schritt gemeinsam gesintert. Damit wird eine prozesssichere Trennung der Leitungsstrukturen von dem Kraftstoff erreicht. Durch die aufgebrachte Widerstandspaste entsteht ein Parallelwiderstand, welcher nach der ohmschen Gleichung berechnet werden kann. Dieser Parallelwiderstand hat damit keinen nachteiligen Einfluss auf den Füllstandssensor.
Die Leitungsstrukturen sind gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig vor dem Kontakt mit Kraftstoff geschützt, wenn die von der Widerstandspaste erzeugte Abdeckung zumindest eine Stärke von 500µm hat.
Zur weiteren Verringerung der Fertigungskosten des Füllstandssensors trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn auf dem Trägerelement angeordnete Widerstandsstrukturen von einer Ruthenium(IV)-Oxid-Paste gefertigt sind. Wenn die Widerstände in den Schleifbahnstrukturen ausreichend hochohmig, vorzugsweise größer als 1 Kilo Ohm sind, können die Widerstandsstrukturen auch zumindest einen Teil der Leitungsstrukturen ersetzen.
Die elektrische Verbindung der aus unterschiedlichen Materialen gefertigten Strukturen gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn die Leitungsstrukturen und die Schleifbahnstrukturen eine Überlappung aufweisen.
Überlappungen von Strukturen führen zu Erhebungen, welche von der Abdeckung mit überzogen werden müssen. Erhebungen der Strukturen lassen sich jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Leitungsstrukturen und die Schleifbahnstrukturen einen kammartig ineinander greifenden Bereich aufweisen.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in:
1 schematisch einen Füllstandssensor,
2 einen Träger des Füllstandssensors aus 1,
3a eine elektrische Verbindung zweier unterschiedlicher Strukturen,
3b eine Schnittdarstellung durch die Verbindung aus 3a entlang der Linie IIIb-IIIb,
4a eine weitere Ausführungsform der Verbindung zweier unterschiedlicher Strukturen,
4b eine Schnittdarstellung durch die Verbindung aus 4a entlang der Linie IVb-IVb.
1 zeigt einen Füllstandssensor 1 mit einem einen Schwimmer 2 halternden Hebelarm 3. Der Füllstandssensor 1 ist zum Einsatz in einem nicht dargestellten Kraftstoffbehälter vorgesehen. Der Hebelarm 3 ist schwenkbar auf einem Träger 4 gelagert und wird in Abhängigkeit von einem im Kraftstoffbehälter angeordneten Füllstand an Kraftstoff ausgelenkt. Die Auslenkung des Hebelarms 3 wird von einem Potentiometer 5 erfasst. Das Potentiometer 5 hat ein auf dem Träger 4 angeordnetes Trägerelement 6.
Das Trägerelement 6 des Potentiometers 5 ist in 2 vergrößert dargestellt. Auf dem Trägerelement 6 sind funktionsbedingte Strukturen wie Schleifbahnstrukturen 7 und elektrische Anschlussflächen 8 angeordnet. Weiterhin hat das Trägerelement 6 inaktive Strukturen wie Leitungsstrukturen 9 von Zuleitungen, Stütz- und Paddelleiterbahnen im Widerstandsbereich. Eine Widerstandsstruktur 10 bildet einen ohmschen Widerstand in einer Leitungsstruktur 9. Über den Schleifbahnstrukturen 7 gleitet eine nicht dargestellte, am Hebelarm 3 angeordnete Kontaktbrücke. An den elektrischen Anschlussflächen 8 lassen sich die Signale des Potentiometers 5 abgreifen. Die Schleifbahnstrukturen 7 und die Strukturen der elektrischen Anschlussflächen 8 sind hierzu frei zugänglich und daher dem Kraftstoff ausgesetzt.
3a zeigt eine Verbindung der Leitungsstrukturen 9 mit den Schleifbahnstrukturen 7 oder den Strukturen der Anschlussflächen 8. Wie 3b in einer Schnittdarstellung durch die Verbindung aus 3a zeigt, haben die Leitungsstrukturen 9 und die Schleifbahnstrukturen 7 für ihre elektrische Verbindung eine Überlappung 11. Der Bereich der Überlappung 11 und die Leitungsstrukturen 9 sind mit einer Abdeckung 12 überzogen. Die Abdeckung 12 verhindert einen Kontakt der Leitungsstrukturen 9 mit dem den Füllstandssensor 1 umgebenden Kraftstoff.
4a zeigt eine weitere Ausführungsform der Verbindung der Leitungsstrukturen 9 mit den Schleifbahnstrukturen 7 oder den Strukturen für die Anschlussfläche 8. Die Leitungsstrukturen 9 und die Schleifbahnstrukturen 7 haben zu ihrer elektrischen Verbindung einen kammartig ineinander greifenden Bereich 13. Wie 4b in einer Schnittdarstellung durch die Verbindung aus 4a entlang der Linie IVb-IVb zeigt, bilden die Schleifbahnstrukturen 7 und die Leitungsstrukturen 9 eine Ebene. Der Bereich 13 des kammartigen Ineinandergreifens und der Leitungsstrukturen 9 sind von einer Abdeckung 14 verdeckt. Die Abdeckung 14 verhindert einen Kontakt der abgedeckten Strukturen mit dem den Füllstandssensor 1 umgebenden Kraftstoff.
Durch die Abdeckung 12, 14 können die darunter liegenden Strukturen wie die Leitungsstrukturen 9 aus einem kostengünstigen, nicht kraftstoffbeständigen Material gefertigt sein. Als solches Material ist beispielsweise eine silberhaltige Paste bekannt. Die zwangsläufig zugänglichen Strukturen wie die Schleifbahnstrukturen 7 oder die Strukturen der Anschlussflächen 8 werden aus einer kraftstoffbeständigen, vorzugsweise goldhaltigen Paste gefertigt.

Claims

Füllstandssensor (1) für einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einem Trägerelement (6), mit einem Potentiometer (5) zur Erfassung eines Füllstandes, mit auf dem Trägerelement (6) angeordneten Schleifbahnstrukturen (7) des Potentiometers (5) und mit auf dem Trägerelement (6) angeordneten Leitungsstrukturen (9), dadurch ge kennzeichnet, dass die Schleifbahnstrukturen (7) aus einem korrosionsbeständigen leitfähigen Material gefertigt sind und die Leitungsstrukturen (9) aus einem im Vergleich zum korrosionsbeständigem Material besonders kostengünstigen Material gefertigt sind, und dass die Leitungsstrukturen (9) eine Abdeckung (12, 14) aus einem korrosionsbeständigen Material aufweisen.
Füllstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifbahnstrukturen (7) aus einer goldhaltigen Edelmetallpaste gefertigt sind.
Füllstandssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsstrukturen (9) aus einer silberhaltigen Paste gefertigt sind.
Füllstandssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (12, 14) als gesinterte Schutzglasur ausgebildet ist.
Füllstandssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (12, 14) von einer Widerstandspaste erzeugt ist.
Füllstandssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Widerstandspaste erzeugte Abdeckung (12, 14) zumindest eine Stärke von 500µm hat.
Füllstandssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägerelement (6) angeordnete Widerstandsstrukturen (10) von einer Ruthenium(IV)-Oxid-Paste gefertigt sind.
Füllstandssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsstrukturen (99) und die Schleifbahnstrukturen (7) eine Überlappung (11) aufweisen.
Füllstandssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsstrukturen (9) und die Schleifbahnstrukturen (7) einen kammartig ineinander greifenden Bereich (13) aufweisen.