DE102017011150B3

DE102017011150B3 - Füllstandsmesseinrichtung für einen Kraftstoffbehälter eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017011150B3
Application number: DE102017011150.2A
Authority: DE
Inventors: Jörg Eickstädt; Christian Biere
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-12-02
Filing date: 2017-12-02
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2037-12-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Füllstandsmesseinrichtung (1) für einen Kraftstoffbehälter (10) eines Fahrzeugs zur Aufnahme von Kraftstoff mit einem behälterfesten Hebelgeber (2), einem mit dem Hebelgeber (2) schwenkbar verbundenen Hebelarm (3) und mit einem endseitig angeordneten Schwimmkörper (3.1), welcher zur Ermittlung eines Füllstandes auf einer Flüssigkeitsoberfläche des Kraftstoffs schwimmend angeordnet ist. Die Erfindung zeichnet sich aus durch einen ersten Anschlag (2.1) für den Hebelarm (3) bei Anliegen des Schwimmkörpers (3.1) auf einem Tankboden (10.1) des Kraftstoffbehälters (10), durch einen zweiten Anschlag (2.2) für den Hebelarm (3) bei Anliegen des Schwimmkörpers (3.1) an einer Tankdecke (10.2) des Kraftstoffbehälters (10), und durch ein an wenigstens einem Anschlag (2.1, 2.2) angeordnetes Dämpfungselement (2.10, 2.20), welches ausgebildet ist die Bewegung des Hebelarms (3) bei dessen Kontakt mit dem Dämpfungselement (2.10, 2.20) zu dämpfen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Füllstandsmesseinrichtung für einen Kraftstoffbehälter eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine gattungsbildende Füllstandsmesseinrichtung ist aus der DE 1 954 112 A mit zwei drehbar gelagerten Hebeln bekannt. Ein Schwimmer des ersten Hebels zeigt einen maximalen Füllstand des Kraftstoffbehälters an, wobei in dieser Position der Hebel an einem von einer Halterung der Hebel gebildeten abgebogenen Anschlag-Lappen anschlägt. Ein Schwimmer des zweiten Hebels zeigt ein Referenzniveau an und dient als Anschlag des ersten Hebels. Wenn der Schwimmer des zweiten Hebels den minimalen Füllstand erreicht hat, schlägt dieser an einen dessen Schwenkwinkel begrenzenden Lappen an, der ebenso als von der Halterung der Hebel gebildeten abgebogenen Anschlag-Lappen ausgeführt ist.
Eine Füllstandsmesseinrichtung gemäß der DE 27 40 653 A1 umfasst einen einzigen drehbar gelagerten Hebel mit einem endseitig angeordneten Schwimmer. Zur Begrenzung des Schwenkwinkels des Hebels sind an einem Träger der Füllstandsmesseinrichtung zwei metallische, lappenförmige Anschläge vorhanden, die zur Einstellung entsprechend verbogen werden können.
Auch bei der Füllstandsmesseinrichtung gemäß der DE 27 20 101 A1 sind zwei den Schwenkbereich eines Hebels mit endseitigem Schwimmer begrenzenden und aus einem Gehäuse der Füllstandsmesseinrichtung ausgestanzten und abgebogenen Lappen vorgesehen.
Eine aus der DE 1 950 274 A bekannte Füllstandsmesseinrichtungen weist zwei Hebel mit jeweils einem Schwimmer auf. Auch bei diesen Hebeln wird deren Schwenkbereich durch abgebogene Lappen eines Gehäuses begrenzt.
Bei einer Füllstandsmesseinrichtung gemäß der FR 2 900 232 A1 befindet sich ein Anschlag für einen endseitig an einem Hebel angeordneten Schwimmer an einer Behälterwandung eines Kunststoffbehälters.
Bekannte Füllstandsmesseinrichtungen dienen der Erfassung des Füllstandes in einem Kraftstoffbehälter eines Fahrzeugs und sind aus einem an einem Hebelarm befestigten Schwimmkörper und einem Hebelgeber aufgebaut, wobei der Hebelarm um eine in einem Gehäuse des Hebelgebers gelagerten Drehachse schwenkbar ist. Der Schwimmkörper bleibt schwimmend an der Flüssigkeitsoberfläche des Kraftstoffs, so dass der Hebelarm in Abhängigkeit des Flüssigkeitsniveaus verschwenkt und dessen Schwenkbewegung bspw. auf ein Potentiometer übertragen wird, um in Abhängigkeit des Füllstandes ein elektrisches Signal zu erzeugen.
Um die gesamte Kraftstoffmenge im Kraftstoffbehälter zu fassen, ist der Schwenkbereich des Hebelarms so ausgelegt, dass die Füllstandshöhe vom Tankboden bis zur Tankdecke gemessen werden kann. Dies ist jedoch mit einem Berühren des Tankbodens und der Tankdecke durch den Schwimmkörper verbunden. Durch eine Kraftstoffdynamik im Kraftstoffbehälter wird die Bewegung des Schwimmkörpers beeinflusst, so dass es nicht auszuschließen ist, dass der Hebelarm mit dem Schwimmkörper so angeregt wird, dass ein Anschlagen des Schwimmkörpers am Tank, also entweder am Tankboden oder an der Tankdecke im Fahrzeuginnenraum deutlich hörbar ist. Dies ist jedoch unerwünscht und könnte ansonsten zu Irritationen der Fahrzeuginsassen während der Fahrt führen.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Füllstandsmesseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein Anschlagen an der Wand des Kraftstoffbehälter zumindest reduziert wird, ohne jedoch das erfassbare Kraftstoffvolumen des Kraftstoffbehälters zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Füllstandsmesseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Eine solche Füllstandsmesseinrichtung für einen Kraftstoffbehälter eines Fahrzeugs zur Aufnahme von Kraftstoff mit:

- einem behälterfesten Hebelgeber, und
- einem mit dem Hebelgeber schwenkbar verbundenen Hebelarm mit einem endseitig angeordneten Schwimmkörper, welcher zur Ermittlung eines Füllstandes auf einer Flüssigkeitsoberfläche des Kraftstoffs schwimmend angeordnet ist, zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch
- einen ersten Anschlag für den Hebelarm bei Anliegen des Schwimmkörpers auf einem Tankboden des Kraftstoffbehälters,
- einen zweiten Anschlag für den Hebelarm bei Anliegen des Schwimmkörpers an einer Tankdecke des Kraftstoffbehälters,
- ein an wenigstens einem der Anschläge angeordnetes Dämpfungselement, welches ausgebildet ist die Bewegung des Hebelarms bei dessen Kontakt mit dem Dämpfungselement zu dämpfen, und
- das Dämpfungselement als gebogene Blattfeder ausgebildet ist, die einseitig mit dem wenigstens einen Anschlag verbunden ist.

Um ein Anschlagen des Schwimmkörpers an einer Tankwand des Kraftstoffbehälters zu verhindern, ist durch wenigstens ein an einem Anschlag angeordnetes Dämpfungselement oder sowohl durch ein an dem oberen Anschlag als auch durch ein an dem unteren Anschlag angeordnetes Dämpfungselement realisiert, wobei der obere Anschlag die Schwenkbewegung des Hebelarms bei maximaler Füllhöhe der Kraftstoffflüssigkeit begrenzt und an dem unteren Anschlag der Hebelarm bei leerem Kraftstoffbehälter anliegt. Dieses Dämpfungselement ist derart ausgebildet, dass schnelle und dynamische Anregungen des Hebelarms bei dessen Kontakt mit dem Dämpfungselement gedämpft bzw. abgeschwächt werden. Liegt jedoch der Hebelarm für eine bestimmte Zeitdauer an dem Dämpfungselement an, erreicht der Hebelarm die maximalen Endstellungen, bei welchen der Schwimmkörper entweder an der Tankdecke oder an dem Tankboden anliegt und dadurch der vollständige Füllstand des Kraftstoffbehälters erfassbar ist.
Vorzugsweise sind der untere Anschlag und der obere Anschlag an einem Gehäuse des Hebelgebers angeordnet. Damit lässt sich das Gehäuse zusammen mit den beiden Anschlägen in kostengünstiger Weise bspw. als Spritzgussteil erstellen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die gebogene Blattfeder kreisbogenförmig gebogen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Füllstandsmesseinrichtung in einer ersten Betriebsstellung gemäß der Erfindung,
2 eine Detaildarstellung der Füllstandsmesseinrichtung nach 1, und
3 eine schematische Seitenansicht der Füllstandsmesseinrichtung nach 1 in einer zweiten Betriebsstellung.

Die 1 und 3 zeigen eine in einem Kraftstoffbehälter 10 eines Fahrzeugs angeordnete Füllstandsmesseinrichtung 1 in unterschiedlichen Betriebsstellungen.
Diese Füllstandsmesseinrichtung 1 besteht aus einem Hebelgeber 2 mit einem Gehäuse 2.0, in welchem eine Drehachse 3.0 für einen Hebelarm 3 gelagert ist, so dass der mit einem flachen und quaderförmigen Schwimmkörper 4 verbundene Hebelarm 3 zwischen einer ersten Betriebsstellung I (vgl. 1) und einer zweiten Betriebsstellung II (vgl. 3) verschwenkbar ist. Der Schwimmkörper 4 bleibt schwimmend an der Flüssigkeitsoberfläche des in dem Kraftstoffbehälter 10 gelagerten Kraftstoffs, so dass der Hebelarm 3 in Abhängigkeit des Flüssigkeitsniveaus des Kraftstoffs verschwenkt wird. Der Schwenkwinkel des Hebelarms 3 wird mittels einer von dem Gehäuse 2.0 aufgenommenen geeigneten Sensorik detektiert und in Abhängigkeit der von dem Schwimmkörper 4 angezeigten Füllhöhe in Signale umgesetzt, die über Leitungen 2.3 an einem Stecker 2.4 zur Anzeige, bspw. in einem Kombiinstrument des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
Das Gehäuse 2.0 des Hebelgebers 2 ist mittels einer Haltevorrichtung (in den Figuren nicht dargestellt) an einer Tankwand des Kraftstoffbehälters 10 behälterfest angeordnet.
In der Betriebsstellung I gemäß 1 liegt der Schwimmkörper 4 an einem Tankboden 10.1 des Kraftstoffbehälters 10 an und zeigt damit einen leeren Kraftstoffbehälter an. In der Betriebsstellung II gemäß 3 liegt der Schwimmkörper 4 an einer Tankdecke 10.2 des Kraftstoffbehälters an und zeigt damit die maximale Füllhöhe des Kraftstoffbehälters 10 an.
Der Hebelarm 3 besteht aus einem Gestänge 3.1 und einem Schwenkhebel 3.2, wobei der Schwenkhebel 3.2 mit einem Ende drehfest mit der Drehachse 3.0 des Hebelgebers 2 verbunden ist. Das Gestänge 3.1 ist einerseits drehfest mit dem Schwenkhebel 3.2 und andererseits drehbar mit dem Schwimmkörper 4 verbunden, so dass bei sich ändernder Füllhöhe des Kraftstoffbehälters 10 der Schwimmkörper 4 entsprechend des Flüssigkeitsniveaus des Kraftstoffes sich ausrichten kann. Das Gestänge 3.1 ist winkelförmig mit zumindest einem Winkel ausgebildet, wobei ein erster Gestängeabschnitt 3.10 mit der Richtung des Schwenkhebels 3.2 fluchtet und ein an den ersten Gestängeabschnitt 3.10 sich anschließender zweiter Gestängeabschnitt 3.20 senkrecht hierzu, also parallel zur Richtung der Drehachse 3.0 gerichtet ist. Gegebenenfalls kann der zweite Gestängeabschnitt 3.20 weitere Abwinklungen aufweisen.
Der Schwenkbereich des über eine Stirnseite des Gehäuses 2.0 ragenden Schwenkhebels 3.2 wird in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) durch einen oberen ersten Anschlag 2.1 und einen unteren zweiten Anschlag 2.2 begrenzt, wobei der erste Anschlag 2.1 mit der ersten Betriebsstellung I korrespondiert, wenn also der Schwimmkörper 4 auf dem Tankboden 10.1 aufliegt (vgl. 1), und der zweite Anschlag 2.2 mit der zweiten Betriebsstellung II korrespondiert, wenn also der Schwimmkörper 4 die maximale Füllhöhe des Kraftstoffes anzeigt (vgl. 3).
Um ein geräuscherzeugendes hartes Anschlagen des Schwimmkörpers 4 entweder am Tankboden 10.1 oder an der Tankdecke 10.2 zu verhindern, wenn der Hebelarm 3 und damit der Schwenkhebel 3.2 aufgrund einer geringen Füllhöhe oder einer maximalen Füllhöhe in den Bereich des Anschlags 2.1 oder des Anschlags 2.2 verschwenkt wird, ist an dem Anschlag 2.1 ein Dämpfungselement 2.10 und an dem Anschlag 2.2 ein Dämpfungselement 2.20 angeordnet.
Die Schwenkbewegung des Hebels 3 wird mit dem Kontaktieren des Dämpfungselementes 2.10, also kurz vor dem Erreichen des Anschlags 2.1 oder des Anschlags 2.2 gedämpft, so dass schnelle und dynamische Anregungen des Hebelarms 3 abgeschwächt werden und dadurch ein geräuscherzeugendes Anschlagen des Schwimmkörpers 4 an einer Tankwand des Kraftstoffbehälters 10 ausbleibt. Die Dämpfungselemente 2.10 und 2.20 sind hinsichtlich ihrer Dämpfungswirkung so ausgeführt, dass im Betriebszustand I, wenn der Schwimmkörper 4 sich im Bereich des Tankbodens 10.1 befindet, und im Betriebszustand II, wenn der Schwimmkörper 4 sich im Bereich der Tankdecke 10.2 befindet, der Schwenkhebel 3.2 in Anlage an den Anschlag 2.1 bzw. 2.2 kommt und dadurch dennoch die maximale Füllhöhe oder eine minimale Füllhöhe angezeigt wird und damit das vollständige Kraftstoffvolumen des Kraftstoffbehälters 10 erfassbar ist.
Nach 2 sind die Dämpfungselemente 2.10 und 2.20 als kreisbogenförmig gebogene Blattfedern 2.11 und 2.20 ausgeführt und einseitig mit dem Anschlag 2.1 bzw. 2.2, also mit dem Gehäuse 2.0 verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Füllstandsmesseinrichtung
2: Hebelgeber der Füllstandsmesseinrichtung 1
2.0: Gehäuse des Hebelgebers 2
2.1: erster Anschlag
2.10: Dämpfungselement
2.11: Blattfeder als Dämpfungselement 2.10
2.2: zweiter Anschlag
2.20: Dämpfungselement
2.21: Blattfeder als Dämpfungselement 2.20
3: Hebelarm
3.0: Drehachse des Hebelarms 3
3.1: Gestänge des Hebelarms 3
3.2: Schwenkhebel des Hebelarms 3
4: Schwimmkörper
10: Kraftstoffbehälter
10.1: Tankboden des Kraftstoffbehälters 10
10.2: Tankdecke des Kraftstoffbehälters 10

Claims

Füllstandsmesseinrichtung (1) für einen Kraftstoffbehälter (10) eines Fahrzeugs zur Aufnahme von Kraftstoff mit: - einem behälterfesten Hebelgeber (2), und - einem mit dem Hebelgeber (2) schwenkbar verbundenen Hebelarm (3) mit einem endseitig angeordneten Schwimmkörper (3.1), welcher zur Ermittlung eines Füllstandes auf einer Flüssigkeitsoberfläche des Kraftstoffs schwimmend angeordnet ist, gekennzeichnet durch - einen ersten Anschlag (2.1) für den Hebelarm (3) bei Anliegen des Schwimmkörpers (3.1) auf einem Tankboden (10.1) des Kraftstoffbehälters (10), - einen zweiten Anschlag (2.2) für den Hebelarm (3) bei Anliegen des Schwimmkörpers (3.1) an einer Tankdecke (10.2) des Kraftstoffbehälters (10), - ein an wenigstens einem der Anschläge (2.1, 2.2) angeordnetes Dämpfungselement (2.10, 2.20), welches ausgebildet ist, die Bewegung des Hebelarms (3) bei dessen Kontakt mit dem Dämpfungselement (2.10, 2.20) zu dämpfen, wobei das Dämpfungselement (2.10, 2.20) als gebogene Blattfeder ausgebildet ist, die einseitig mit dem wenigstens einen Anschlag (2.1, 2.2) verbunden ist.
Füllstandsmesseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Anschlag (2.1) und der obere Anschlag (2.2) an einem Gehäuse (2.0) des Hebelgebers (2) angeordnet sind.
Füllstandsmesseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (2.11, 2.21) kreisbogenförmig gebogen ist.