DE102018006655A1 - Device and method for checking the function of a level sensor system - Google Patents
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Abstract
Es werden eine Füllstandüberwachungsvorrichtung 10 sowie ein Verfahren zur Funktionsfähigkeitsprüfung einer Füllstandsensorik offenbart. Die Füllstandüberwachungsvorrichtung 10 umfasst einen Flüssigkeitsbehälter 12, einen Schwimmer 14, eine Sensoreinrichtung 16 und einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator 22. Die Sensoreinrichtung 16 umfasst ein erstes Sensorelement 18, welches in einer festen Beziehung zum Schwimmer 14 angeordnet ist und ein zweites Sensorelement 20, welches in einer festen Beziehung zum Flüssigkeitsbehälter 12 angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung 16 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit eines Abstands zwischen dem ersten Sensorelement 18 und dem zweiten Sensorelement 20 ein Signal zu erzeugen. Der elektrisch ansteuerbare Aktuator 22 ist dazu eingerichtet, unabhängig von einem Füllstand des Flüssigkeitsbehälters 12 eine Veränderung des Abstands zwischen dem ersten Sensorelement 18 und dem zweiten Sensorelement 20 zu bewirken.A fill level monitoring device 10 and a method for checking the functionality of a fill level sensor system are disclosed. The fill level monitoring device 10 comprises a liquid container 12, a float 14, a sensor device 16 and an electrically controllable actuator 22. The sensor device 16 comprises a first sensor element 18, which is arranged in a fixed relationship to the float 14 and a second sensor element 20, which in a fixed relationship to the liquid container 12 is arranged. The sensor device 16 is set up to generate a signal as a function of a distance between the first sensor element 18 and the second sensor element 20. The electrically controllable actuator 22 is set up to effect a change in the distance between the first sensor element 18 and the second sensor element 20, independently of a fill level of the liquid container 12.
Description
Technisches GebietTechnical field
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet der Füllstandüberwachung, beispielsweise im Zusammenhang mit einer Betriebsflüssigkeit eines Kraftfahrzeugs. Konkret werden eine Füllstandüberwachungsvorrichtung mit einer Funktionsüberprüfungsfunktion sowie ein Verfahren zur Funktionsüberprüfung einer Füllstandsensorik vorgestellt.The present disclosure relates generally to the field of level monitoring, for example in connection with an operating fluid of a motor vehicle. Specifically, a level monitoring device with a function checking function and a method for checking the function of a level sensor system are presented.
Hintergrundbackground
Aus Sicherheitsgründen ist die Überwachung des Füllstands von Betriebsflüssigkeiten von Kraftfahrzeugen und anderen Maschinen unabdingbar. Gerade bei neueren Bremssystemen, welche in Verbindung mit Fahrerassistenzsystemen und für autonom fahrende Kraftfahrzeuge Verwendung finden, ist es notwendig, die korrekte Funktionsfähigkeit der Füllstandsensorik automatisch einer Diagnose unterziehen zu können.For safety reasons, monitoring the level of operating fluids in motor vehicles and other machines is essential. Especially with newer brake systems, which are used in conjunction with driver assistance systems and for autonomously driving motor vehicles, it is necessary to be able to automatically diagnose the correct functionality of the level sensor system.
Bisher wird der Füllstand von beispielsweise Bremsflüssigkeitsbehältern derart überwacht, dass ein Unterschreiten eines definierten Mindestflüssigkeitsstandes mittels einer Füllstandsensorik erfasst und daraufhin ein Warnsignal erzeugt wird. Dieser Fall tritt allerdings eher selten auf. Deshalb ist eine ausreichende, insbesondere regelmäßige Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Überwachungssystems nicht sichergestellt.Up to now, the fill level of, for example, brake fluid containers has been monitored in such a way that a drop below a defined minimum fluid level is detected by means of a fill level sensor system and a warning signal is then generated. However, this case rarely occurs. A sufficient, in particular regular, check of the functionality of the monitoring system is therefore not ensured.
Weiterhin kann es auch vorkommen, dass sich bei Schwimmer-basierten Füllstandüberwachungsvorrichtungen der im Flüssigkeitsbehälter befindliche Schwimmer beispielsweise aufgrund von Erschütterungen verklemmt und sich dann nicht mehr ungehindert bewegen kann. Eine auf diese Weise eingeschränkte Beweglichkeit des Schwimmers kann mit den herkömmlichen Überwachungsmethoden, die den Füllstand aus der Position des Schwimmers ableiten, nicht erfasst werden.Furthermore, it can also happen that in the case of float-based fill level monitoring devices, the float located in the liquid container jams, for example due to vibrations, and can then no longer move unhindered. A restricted mobility of the float cannot be detected with the conventional monitoring methods, which derive the level from the position of the float.
Die Druckschrift
Kurzer AbrissShort outline
Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Funktionsüberprüfung einer Füllstandsensorik zu ermöglichen.The object of the present disclosure is to enable a reliable functional check of a fill level sensor system.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Füllstandüberwachungsvorrichtung mit einer Funktionsüberprüfungsfunktion angegeben. Die Füllstandüberwachungsvorrichtung umfasst einen Flüssigkeitsbehälter, einen Schwimmer, der zur Aufnahme im Flüssigkeitsbehälter ausgebildet ist, und eine Sensoreinrichtung. Die Sensoreinrichtung umfasst ein erstes Sensorelement, das in einer festen Beziehung zum Schwimmer angeordnet ist, und ein zweites Sensorelement, das in einer festen Beziehung zum Flüssigkeitsbehälter angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit eines Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement ein Signal zu erzeugen. Weiterhin umfasst die Füllstandüberwachungsvorrichtung einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator, der dazu eingerichtet ist, unabhängig von einem Füllstand des Flüssigkeitsbehälters eine Veränderung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement zu bewirken.According to a first aspect, a fill level monitoring device with a function check function is specified. The fill level monitoring device comprises a liquid container, a float which is designed to be received in the liquid container, and a sensor device. The sensor device comprises a first sensor element, which is arranged in a fixed relationship to the float, and a second sensor element, which is arranged in a fixed relationship to the liquid container. The sensor device is set up to generate a signal as a function of a distance between the first and the second sensor element. Furthermore, the fill level monitoring device comprises an electrically controllable actuator which is set up to effect a change in the distance between the first and the second sensor element, independently of a fill level of the liquid container.
Der Flüssigkeitsbehälter kann Bremsflüssigkeit beinhalten, aber auch eine andere Betriebsflüssigkeit wie Kraftstoff, Kühlwasser oder Motoröl. Die Anwendung der hier vorgestellten Füllstandüberwachungsvorrichtung ist nicht auf den Fahrzeugbereich beschränkt. Es kommen auch andere Anwendungsgebiete wie Luftfahrt, Industrieproduktion oder Kraftwerkstechnologie in Frage, auf welchen die korrekte Funktionsfähigkeit einer Füllstandsensorik ebenfalls von großer Bedeutung ist.The fluid container can contain brake fluid, but also another operating fluid such as fuel, cooling water or engine oil. The use of the level monitoring device presented here is not limited to the vehicle area. There are also other areas of application such as aviation, industrial production or power plant technology, in which the correct functionality of a level sensor system is also of great importance.
Der elektrisch ansteuerbare Aktuator kann beispielsweise über einen Schalter direkt von einem Benutzer oder auch ohne die Einwirkung eines Benutzers, beispielsweise über eine autonom agierende Ansteuereinheit, angesteuert werden. Die Ansteuerbarkeit ist unabhängig von einem Füllstand des Flüssigkeitsbehälters, kann also zu beliebigen Zeitpunkten durchgeführt werden. Die Ansteuerung des Aktuators kann mittels Übertragung elektrischer Signale über Kabel oder über kabellose Signalübertragung erfolgen.The electrically controllable actuator can, for example, be controlled directly by a user via a switch or without the influence of a user, for example via an autonomously operating control unit. The controllability is independent of a fill level of the liquid container and can therefore be carried out at any time. The actuator can be controlled by means of transmission of electrical signals via cable or via wireless signal transmission.
Der Aktuator kann den Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement mittels mechanischer und/oder elektromagnetischer Krafteinwirkung, insbesondere auf den Schwimmer, ändern und dazu entsprechend ausgebildete Einrichtungen umfassen. Eine mechanische Krafteinwirkung kann beispielsweise über einen Elektromotor und ein Getriebe erfolgen. Eine elektromagnetische Krafteinwirkung kann beispielsweise mittels eines elektromagnetischen Feldes erzeugt werden, dessen abstoßende oder anziehende Wirkungen auf elektrische Ladungen, Dauermagnete oder magnetisierbare Stoffe ausgenutzt wird.The actuator can change the distance between the first and the second sensor element by means of mechanical and / or electromagnetic force, in particular on the float, and can include appropriately designed devices. A mechanical force can be applied, for example, via an electric motor and a gear. An electromagnetic force can be generated, for example, by means of an electromagnetic field, the repulsive or attractive effects on electrical charges, permanent magnets or magnetizable substances is used.
Der Aktuator kann dazu eingerichtet sein, den Schwimmer zu bewegen, um die Veränderung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement zu bewirken. Der Schwimmer kann hierbei senkrecht zu einem Flüssigkeitspegel des Flüssigkeitsbehälters bewegt werden. Der Schwimmer kann derart ausgebildet sein, dass er auf der Oberfläche der Flüssigkeit schwimmt, dass sich also zumindest ein Teil seiner Oberfläche außerhalb der Flüssigkeit befindet.The actuator can be configured to move the float in order to effect the change in the distance between the first and the second sensor element. The float can be moved perpendicular to a liquid level of the liquid container. The The float can be designed such that it floats on the surface of the liquid, so that at least part of its surface is outside the liquid.
Der Aktuator kann dazu eingerichtet sein, den Schwimmer in eine im Flüssigkeitsbehälter aufgenommene Flüssigkeit zu drücken oder zu ziehen, um die Veränderung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement zu bewirken. In manchen Varianten kann der Schwimmer, beispielsweise bei einer Erst- oder Neubefüllung des Flüssigkeitsbehälters, gegen einen seine Bewegung begrenzenden Anschlag gedrückt und bei Befüllung bis zur maximal zulässigen Höhe in die Flüssigkeit zwangsweise vollständig untergetaucht werden, wodurch sich die Auftriebskraft des Schwimmers entsprechend des verdrängten Flüssigkeitsvolumens erhöht. Die mittels des Aktuators maximal erzielbare Betätigungskraft kann demnach mindestens der Auftriebskraft des vollständig in die Flüssigkeit eingetauchten Schwimmers entsprechen.The actuator can be configured to push or pull the float into a liquid held in the liquid container in order to effect the change in the distance between the first and the second sensor element. In some variants, the float can be pressed against a stop that limits its movement, for example when the liquid container is filled for the first time or refilled, and can be forcibly completely immersed in the liquid when it is filled to the maximum permissible height, as a result of which the float's buoyancy force corresponds to the displaced liquid volume elevated. The maximum actuation force that can be achieved by means of the actuator can therefore correspond at least to the buoyancy force of the float completely immersed in the liquid.
Der Aktuator kann eine Kraft auf den Schwimmer ausüben, um den Schwimmer entgegen dessen Auftriebskraft entlang einer vorgegebenen Bewegungsrichtung in die Flüssigkeit hinein oder, im Fall eines bereits vollständig in die Flüssigkeit eingetauchten Schwimmers, tiefer in diese zu bewegen.The actuator can exert a force on the float in order to move the float against the buoyancy force along a predetermined direction of movement into the liquid or, in the case of a float which is already completely immersed in the liquid, deeper into the liquid.
Der Aktuator kann eine Spule umfassen, welche dazu eingerichtet ist, mittels eines von der Spule erzeugten elektromagnetischen Feldes die Veränderung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement zu bewirken. Beispielsweise kann durch das elektromagnetische Feld der Spule eine Kraft auf den Schwimmer ausgeübt werden, welche den Schwimmer in Richtung auf den Aktuator zu oder von dem Aktuator weg bewegt. Diese Kraft kann die Reluktanzkraft, die Lorentzkraft oder eine andere durch ein elektromagnetisches Feld erzeugte Kraft sein. Zusätzlich kann die durch das elektromagnetische Feld der Spule erzeugte Kraft mittels dazu eingerichteter mechanischer Bauteile (z. B. mittels eines Getriebes, insbesondere eines Hebelmechanismus) auf den Schwimmer übertragen werden.The actuator can comprise a coil which is set up to effect the change in the distance between the first and the second sensor element by means of an electromagnetic field generated by the coil. For example, a force can be exerted on the float by the electromagnetic field of the coil, which force moves the float towards or away from the actuator. This force can be the reluctance force, the Lorentz force or another force generated by an electromagnetic field. In addition, the force generated by the electromagnetic field of the coil can be transmitted to the float by means of mechanical components set up for this purpose (for example by means of a gear, in particular a lever mechanism).
Die Spule kann in einer festen Beziehung zum Flüssigkeitsbehälter angeordnet sein. Beispielsweise kann die Spule über ein Aktuatorgehäuse oder anderweitig am Flüssigkeitsbehälter befestigt sein.The coil can be arranged in a fixed relationship with the liquid container. For example, the coil can be attached to the liquid container via an actuator housing or otherwise.
Der Aktuator kann ein Betätigungselement umfassen, das dazu eingerichtet ist, mit dem von der Spule erzeugten elektromagnetischen Feld zu wechselwirken, um eine Veränderung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement zu bewirken. Das Betätigungselement kann beweglich zur Spule angeordnet sein. Das Betätigungselement kann zumindest einen Abschnitt eines Stößels, Hebels, usw. bilden und starr damit gekoppelt sein.The actuator can comprise an actuating element that is configured to interact with the electromagnetic field generated by the coil in order to bring about a change in the distance between the first and the second sensor element. The actuating element can be arranged to be movable relative to the coil. The actuating element can form at least a section of a plunger, lever, etc. and can be rigidly coupled thereto.
Das Betätigungselement kann ein ferromagnetisches und/oder ein elektrisch leitendes Material umfassen. Hierbei kommen beispielsweise Eisen, Kobalt oder Nickel in Frage. Das Betätigungselement kann aber auch andere Metalle wie Kupfer, Nichtmetalle wie Graphit oder leitende Polymere umfassen.The actuating element can comprise a ferromagnetic and / or an electrically conductive material. For example, iron, cobalt or nickel are suitable. However, the actuating element can also comprise other metals such as copper, non-metals such as graphite or conductive polymers.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Betätigungselement in einer losen Beziehung zum Schwimmer vorgesehen sein. Demnach ist der Schwimmer bei nicht angesteuertem Aktuator unabhängig von der Lage des Betätigungselements frei beweglich innerhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordnet. Ein Lösen des Betätigungselements von dem Schwimmer bei nicht angesteuertem Aktuator kann in diesem Fall mittels eines Löseelements unterstützt werden, welches zwischen dem Schwimmer und dem Betätigungselement angeordnet ist. Das Löseelement kann in Form einer nicht-magnetischen Anti-Haftschicht ausgebildet sein.In certain embodiments, the actuator can be provided in a loose relationship with the float. Accordingly, when the actuator is not actuated, the float is arranged to move freely within the liquid container regardless of the position of the actuating element. In this case, a release of the actuating element from the float when the actuator is not activated can be supported by means of a release element which is arranged between the float and the actuating element. The release element can be designed in the form of a non-magnetic anti-adhesive layer.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Betätigungselement in einer festen Beziehung zum Schwimmer vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Betätigungselement fest mit dem Schwimmer verbunden sein. Der Schwimmer kann von dem Betätigungselement kraftschlüssig oder anderweitig umschlossen werden.In certain embodiments, the actuator can be provided in a fixed relationship with the float. For example, the actuating element can be firmly connected to the float. The float can be non-positively or otherwise enclosed by the actuating element.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann ein Federelement vorgesehen sein, welches dazu eingerichtet ist, das Betätigungselement in eine Ausgangstellung vorzuspannen. Hierbei kann es zweckmäßig sein, dass die Federkraft des Federelements kleiner als die Auftriebskraft des Schwimmers und auch kleiner als die vom Aktuator aufbringbare Kraft ist. Die Ausgangstellung des Betätigungselements ist diejenige Position, in welcher sich das Betätigungselement befindet, damit bei nicht angesteuertem Aktuator auf den Schwimmer lediglich die Auftriebskraft der Flüssigkeit wirkt.In certain embodiments, a spring element can be provided, which is set up to bias the actuating element into an initial position. It can be expedient here that the spring force of the spring element is less than the buoyancy force of the float and also less than the force that can be applied by the actuator. The starting position of the actuating element is the position in which the actuating element is located, so that when the actuator is not activated, only the buoyancy force of the liquid acts on the float.
Das Federelement kann beispielsweise als Zugfeder ausgebildet sein, welche bei einer Veränderung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement, beispielsweise durch eine Bewegung des Schwimmers, in Richtung der Abstandsänderung gespannt wird und bei nicht angesteuertem Aktuator das Betätigungselement in seine Ausgangstellung zurückzieht. Alternativ hierzu kann das Federelement beispielsweise als Druckfeder ausgebildet sein, welche bei nicht angesteuertem Aktuator das Betätigungselement in seine Ausgangsstellung vorspannt und durch die Veränderung des Abstands zwischen dem ersten und zweiten Sensorelement für die Signalerzeugung verkürzt wird.The spring element can be designed, for example, as a tension spring, which is tensioned in the direction of the change in distance when the distance between the first and the second sensor element changes, for example by a movement of the float, and retracts the actuating element into its starting position when the actuator is not activated. As an alternative to this, the spring element can be designed, for example, as a compression spring which, when the actuator is not actuated, prestresses the actuating element into its starting position and is shortened by changing the distance between the first and second sensor elements for signal generation.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Aktuator einen im Wesentlichen zylindrischen Spulenkern mit einem optionalen axialen Überstand über die Spule umfassen. Der Spulenkern kann beispielsweise durch einen ferromagnetischen und/oder elektrisch leitenden Fortsatz des Gehäuses des Aktuators gebildet sein. Auch kann der Aktuator ein entsprechend ausgebildetes, zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen und/oder elektrisch leitenden Material bestehendes Element umfassen. Der Spulenkern kann dazu ausgebildet sein, entlang einer Längsrichtung der Spule zumindest an einem Ende der Spule axial überzustehen. Das Betätigungselement kann dazu eingerichtet sein, den Spulenkern zumindest im Bereich des axialen Überstandes zu umschließen, insbesondere mit einem geringen Spiel. In certain embodiments, the actuator may comprise a substantially cylindrical coil core with an optional axial protrusion beyond the coil. The coil core can be formed, for example, by a ferromagnetic and / or electrically conductive extension of the housing of the actuator. The actuator can also comprise a correspondingly designed element, at least partially consisting of a ferromagnetic and / or electrically conductive material. The coil core can be designed to protrude axially along a longitudinal direction of the coil at least at one end of the coil. The actuating element can be set up to enclose the coil core at least in the region of the axial projection, in particular with little play.
Das Betätigungselement kann zumindest abschnittsweise hülsenförmig ausgebildet sein, insbesondere, um den Spulenkern umschließen zu können. Das Betätigungselement kann einen im Wesentlichen rundzylindrischen Querschnitt haben und zumindest teilweise im Inneren hohl ausgebildet sein.The actuating element can be sleeve-shaped at least in sections, in particular in order to be able to enclose the coil core. The actuating element can have a substantially round cylindrical cross section and can be at least partially hollow on the inside.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Flüssigkeitsbehälter einen Boden aufweisen und der Aktuator innerhalb des Flüssigkeitsbehälters in einem Bereich zwischen dem Boden des Flüssigkeitsbehälters und dem Schwimmer angeordnet sein. Der Aktuator kann bezüglich eines Flüssigkeitspegels des Flüssigkeitsbehälters unterhalb des Schwimmers innerhalb der Flüssigkeit angeordnet sein. Der Aktuator kann den Schwimmer aus der Flüssigkeit hinaus und/oder tiefer in die Flüssigkeit hinein bewegen.In certain embodiments, the liquid container can have a bottom and the actuator can be arranged within the liquid container in a region between the bottom of the liquid container and the float. The actuator can be arranged below the float within the liquid with respect to a liquid level of the liquid container. The actuator can move the float out of the liquid and / or deeper into the liquid.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Aktuator einen Hebelmechanismus umfassen, welcher dazu eingerichtet ist, eine Veränderung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement zu bewirken. Der Hebelmechanismus kann dazu eingerichtet sein, eine von dem Aktuator erzeugte elektromagnetische Kraft mechanisch in eine Bewegung umzuwandeln und diese auf den Schwimmer zu übertragen. Der Aktuator kann außerhalb des Flüssigkeitsbehälters in einer festen Beziehung zum Schwimmer angeordnet sein und mittels des Hebelmechanismus eine Kraft in das Innere des Flüssigkeitsbehälters übertragen.In certain embodiments, the actuator may include a lever mechanism that is configured to effect a change in the distance between the first and the second sensor element. The lever mechanism can be set up to mechanically convert an electromagnetic force generated by the actuator into a movement and to transmit this to the float. The actuator can be arranged outside the liquid container in a fixed relationship with the float and can transmit a force into the interior of the liquid container by means of the lever mechanism.
Der Hebelmechanismus kann einen Hebel umfassen und das Betätigungselement kann zumindest einen Teil des Hebels oder eines Betätigungsglieds für den Hebel bilden.The lever mechanism can comprise a lever and the actuating element can form at least part of the lever or an actuating element for the lever.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Füllstandüberwachungsvorrichtung eine Ansteuereinrichtung für den Aktuator umfassen. Die Ansteuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, nach Erzeugung des Signals durch die Sensoreinrichtung die unabhängig vom Füllstand des Flüssigkeitsbehälters bewirkte Veränderung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement rückgängig zu machen. Hierzu kann das von der Spule erzeugte elektromagnetische Feld nach Erzeugung des Signals durch die Sensoreinheit wieder abgebaut werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der Aktuator dazu eingerichtet sein, das Betätigungselement in seine Ausgangstellung zurück zu bewegen, so dass auf den durch das Betätigungselement bewegten Schwimmer nur noch seine Auftriebskraft wirkt.In certain embodiments, the fill level monitoring device can comprise a control device for the actuator. The control device can be set up to, after the signal has been generated by the sensor device, to reverse the change in the distance between the first and the second sensor element which is brought about independently of the fill level of the liquid container. For this purpose, the electromagnetic field generated by the coil can be broken down again after the signal has been generated by the sensor unit. Alternatively or in addition to this, the actuator can be set up to move the actuating element back into its initial position, so that only the buoyancy force acts on the float moved by the actuating element.
Die Ansteuereinrichtung für den Aktuator kann zusätzlich oder alternativ hierzu dazu eingerichtet sein, bei Eintritt eines vorbestimmten Ereignisses die Veränderung des Abstands des ersten und des zweiten Sensorelements zu bewirken. Ein vorbestimmtes Ereignis kann beispielsweise das Erreichen einer vorbestimmten Anzahl an gefahrenen Kilometern eines Kraftfahrzeugs, eine vorbestimmte Anzahl von durchgeführten Bremsvorgängen oder eine vorbestimmte Zeitdauer sein. Das vorbestimmte Ereignis kann wiederholt auftreten.In addition or as an alternative to this, the control device for the actuator can be set up to effect the change in the distance between the first and second sensor elements when a predetermined event occurs. A predetermined event can be, for example, reaching a predetermined number of kilometers traveled by a motor vehicle, a predetermined number of braking operations carried out or a predetermined period of time. The predetermined event can occur repeatedly.
Die Ansteuereinrichtung für den Aktuator kann zusätzlich oder alternativ hierzu dazu eingerichtet sein, unabhängig von einer Handlung eines Benutzers die Veränderung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement zu bewirken. The control device for the actuator can additionally or alternatively be set up to effect the change in the distance between the first and the second sensor element independently of an action by a user.
Die Ansteuereinrichtung kann in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs implementiert sein. Sie kann nach einer länger andauernden Fahrt oder nach einer längeren Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs eine Funktionsüberprüfung auslösen.The control device can be implemented in a control unit of a motor vehicle. It can trigger a function check after a long journey or after a long period of non-use of the motor vehicle.
Die Sensoreinrichtung kann ein aus dem Stand der Technik bekannter Reed-Schalter oder ein vergleichbarer, durch Annäherung aktivierbarer oder deaktivierbarer elektrischer Kontakt sein. Die beiden Sensorelemente können in einem signallosen Zustand voneinander entfernt sein und durch eine Verringerung des Abstands zwischen ihnen wird der elektrische Kontakt zur Signalerzeugung geöffnet („OFF“-Signal) oder geschlossen („ON“-Signal). Alternativ hierzu können die beiden Sensorelemente in einem signallosen Zustand einander benachbart angeordnet sein und durch eine Vergrößerung des Abstands zwischen ihnen wird der elektrische Kontakt zur Signalerzeugung geöffnet („OFF“-Signal) oder geschlossen („ON“-Signal).The sensor device can be a reed switch known from the prior art or a comparable electrical contact that can be activated or deactivated by proximity. The two sensor elements can be separated from one another in a signalless state and by reducing the distance between them, the electrical contact for signal generation is opened (“OFF” signal) or closed (“ON” signal). Alternatively, the two sensor elements can be arranged adjacent to one another in a signalless state and by increasing the distance between them, the electrical contact for signal generation is opened (“OFF” signal) or closed (“ON” signal).
Bei bestimmten Ausführungsformen kann das erste Sensorelement einen Magneten und das zweite Sensorelement einen Magnetfeldsensor umfassen, oder umgekehrt. Beispielsweise kann der Schwimmer zumindest teilweise aus einem magnetischen Material gefertigt sein oder ein solches umfassen, welches dann das erste Sensorelement bildet. Durch eine vom Aktuator ausgelöste Bewegung des Schwimmers in Richtung auf den Magnetfeldsensor zu oder von diesem weg kann dieser ausgelöst werden.In certain embodiments, the first sensor element can comprise a magnet and the second sensor element can comprise a magnetic field sensor, or vice versa. For example, the float can be made at least partially from a magnetic material or can comprise one, which then forms the first sensor element. A movement of the float towards or away from the magnetic field sensor triggered by the actuator can be triggered.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine hydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlage angegeben. Die Kraftfahrzeug-Bremsanlage umfasst eine Füllstandüberwachungsvorrichtung zur Überwachung des Füllstands eines Hydraulikfluids, wie hier beschrieben.According to a second aspect, a hydraulic motor vehicle brake system is specified. The motor vehicle brake system comprises a fill level monitoring device for monitoring the fill level of a hydraulic fluid, as described here.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zur Überprüfung der Funktion einer Füllstandsensorik angegeben. Bei dem Verfahren vermag eine Sensoreinrichtung in Abhängigkeit eines Abstands zwischen einem ersten und einem zweiten Sensorelement ein Signal zu erzeugen. Hierbei ist das erste Sensorelement in einer festen Beziehung zu einem Schwimmer angeordnet, welcher zur Aufnahme in einem Flüssigkeitsbehälter ausgebildet ist. Das zweite Sensorelement ist in einer festen Beziehung zum Flüssigkeitsbehälter angeordnet. Weiterhin vermag ein elektrisch ansteuerbarer Aktuator unabhängig von einem Füllstand des Flüssigkeitsbehälters eine Veränderung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement zu bewirken. Das Verfahren umfasst die Schritte des elektrischen Ansteuerns des Aktuators, um unabhängig von einem Füllstand des Flüssigkeitsbehälters einen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorelement derart zu verändern, dass die Sensoreinrichtung ein Signal erzeugt, und des Auswertens des von der Sensoreinrichtung erzeugten Signals zur Funktionsfähigkeitsüberwachung der Füllstandüberprüfung.According to a third aspect, a method for checking the function of a fill level sensor system is specified. In the method, a sensor device can generate a signal depending on a distance between a first and a second sensor element. Here, the first sensor element is arranged in a fixed relationship with a float, which is designed to be received in a liquid container. The second sensor element is arranged in a fixed relationship to the liquid container. Furthermore, an electrically controllable actuator is able to effect a change in the distance between the first and the second sensor element, independently of a filling level of the liquid container. The method comprises the steps of electrically actuating the actuator in order to change a distance between the first and the second sensor element independently of a filling level of the liquid container in such a way that the sensor device generates a signal, and to evaluate the signal generated by the sensor device for monitoring the functionality of the device level check.
Figurenlistelist of figures
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den Figuren. Es zeigen:
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1A eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Füllstandüberwachungsvorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, wobei ein Betätigungselement in eine Spule eintaucht; -
1B eine Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels in aktiviertem Zustand, wobei ein Schwimmer in die Flüssigkeit hinein gedrückt und ein Signal von einer Sensoreinrichtung erzeugt wird; -
2A eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Füllstandüberwachungsvorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, wobei ein Schwimmer und ein Betätigungselement fest miteinander gekoppelt sind; -
2B eine Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels in aktiviertem Zustand, wobei ein Schwimmer in die Flüssigkeit hinein gedrückt und ein Signal von einer Sensoreinrichtung erzeugt wird; -
3A eine Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Füllstandüberwachungsvorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, wobei ein Aktuator einen Spulenkern mit einem axialen Überstand aufweist, welcher von einem hülsenförmig ausgebildeten Betätigungselement umschlossen wird; -
3B eine Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels in aktiviertem Zustand, wobei ein Schwimmer in die Flüssigkeit hinein gedrückt und ein Signal von einer Sensoreinrichtung erzeugt wird; -
4 .1A eine Darstellung einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels der Füllstandüberwachungsvorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, wobei das hülsenförmig ausgebildete Betätigungselement mit einer Zugfeder gekoppelt ist, um das Betätigungselement in die Ausgangsstellung vorzuspannen; -
4 .1B eine Darstellung des Ausführungsbeispiel nach4 .1A in aktiviertem Zustand, wobei ein Schwimmer in die Flüssigkeit hinein gedrückt und ein Signal von einer Sensoreinrichtung erzeugt wird; -
4 .2A eine Darstellung einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach4 .1A, wobei das hülsenförmig ausgebildete Betätigungselement mit einer Druckfeder gekoppelt ist, um einer Entfernung des Betätigungselements von der Spule entgegenzuwirken; -
4 .2B eine Darstellung des Ausführungsbeispiels nach4 .2A in aktiviertem Zustand, wobei ein Schwimmer in die Flüssigkeit hinein gedrückt und ein Signal von einer Sensoreinrichtung erzeugt wird; -
5A eine Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Füllstandüberwachungsvorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, wobei ein Aktuator zwischen einem Boden des Flüssigkeitsbehälters und einem Schwimmer innerhalb der Flüssigkeit angeordnet ist; -
5B eine Darstellung des vierten Ausführungsbeispiels in aktiviertem Zustand, wobei ein Schwimmer in die Flüssigkeit hinein gedrückt und ein Signal von einer Sensoreinrichtung erzeugt wird; -
5C eine Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels der Füllstandüberwachungsvorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, wobei ein Aktuator unterhalb des Schwimmers, aber außerhalb der Flüssigkeit angeordnet ist; -
5D eine Darstellung der Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels in aktiviertem Zustand, wobei ein Schwimmer in die Flüssigkeit hinein gedrückt und ein Signal von einer Sensoreinrichtung erzeugt wird; -
6A eine Darstellung einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach2A in ihrer Ausgangsstellung, wobei ein Aktuator zwischen einem Boden des Flüssigkeitsbehälters und einem Schwimmer innerhalb der Flüssigkeit angeordnet ist; -
6B eine Darstellung des Ausführungsbeispiels nach6A in aktiviertem Zustand, wobei ein Schwimmer in die Flüssigkeit hinein gedrückt und ein Signal von einer Sensoreinrichtung erzeugt wird; -
7A eine Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Füllstandüberwachungsvorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, wobei ein Aktuator teilweise außerhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordnet ist und einen Hebelmechanismus umfasst; -
7B eine Darstellung des fünften Ausführungsbeispiels in aktiviertem Zustand, wobei ein Schwimmer in die Flüssigkeit hinein gedrückt und ein Signal von einer Sensoreinrichtung erzeugt wird; -
8A eine Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels der Füllstandüberwachungsvorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, wobei ein Betätigungselement ein Betätigungsglied für einen Hebel bildet; -
8B eine Darstellung des Ausführungsbeispiels nach8A in aktiviertem Zustand, wobei ein Schwimmer in die Flüssigkeit hinein gedrückt und ein Signal von einer Sensoreinrichtung erzeugt wird; -
8C eine Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels der Füllstandüberwachungsvorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, wobei ein Aktuator außerhalb und ein Hebelmechanismus innerhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordnet ist; -
8D eine Darstellung der Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels in aktiviertem Zustand, wobei ein Schwimmer in die Flüssigkeit hinein gedrückt und ein Signal von einer Sensoreinrichtung erzeugt wird; und -
9 eine schematische Darstellung einer Füllstandüberwachungsvorrichtung mit einer Ansteuereinheit zur Ansteuerung eines Aktuators sowie einer Auswerteeinheit zur Auswertung des von einer Sensoreinrichtung erzeugten Signals.
-
1A a representation of a first embodiment of a level monitoring device in its initial position, wherein an actuating element is immersed in a coil; -
1B a representation of the first embodiment in the activated state, wherein a float is pressed into the liquid and a signal is generated by a sensor device; -
2A a representation of a second embodiment of a level monitoring device in its initial position, wherein a float and an actuating element are firmly coupled to each other; -
2 B a representation of the second embodiment in the activated state, wherein a float is pressed into the liquid and a signal is generated by a sensor device; -
3A a representation of a third embodiment of a fill level monitoring device in its starting position, wherein an actuator has a coil core with an axial projection, which is enclosed by a sleeve-shaped actuating element; -
3B a representation of the third embodiment in the activated state, wherein a float is pressed into the liquid and a signal is generated by a sensor device; -
4 .1A is a representation of a modification of the third embodiment of the level monitoring device in its initial position, wherein the sleeve-shaped actuating element is coupled to a tension spring to bias the actuating element into the initial position; -
4 .1B is a representation of the embodiment according to4 .1A in the activated state, wherein a float is pressed into the liquid and a signal is generated by a sensor device; -
4 2A shows an illustration of a modification of the exemplary embodiment according to4 .1A, wherein the sleeve-shaped actuator is coupled to a compression spring to counteract removal of the actuator from the coil; -
4 .2B is a representation of the embodiment according to4 .2A in the activated state, wherein a float is pressed into the liquid and a signal is generated by a sensor device; -
5A a representation of a fourth embodiment of the level monitoring device in its initial position, wherein an actuator is arranged between a bottom of the liquid container and a float within the liquid; -
5B a representation of the fourth embodiment in the activated state, wherein a float is pressed into the liquid and a signal is generated by a sensor device; -
5C a modification of the fourth embodiment of the level monitoring device in its initial position, wherein an actuator is arranged below the float but outside the liquid; -
5D a representation of the modification of the fourth embodiment in the activated state, wherein a float is pressed into the liquid and a signal is generated by a sensor device; -
6A a representation of a modification of the embodiment2A in its initial position, an actuator being arranged between a bottom of the liquid container and a float within the liquid; -
6B a representation of the embodiment6A in the activated state, a float being pressed into the liquid and a signal being generated by a sensor device; -
7A a representation of a fifth embodiment of the level monitoring device in its initial position, wherein an actuator is partially arranged outside the liquid container and comprises a lever mechanism; -
7B a representation of the fifth embodiment in the activated state, wherein a float is pressed into the liquid and a signal is generated by a sensor device; -
8A a representation of a sixth embodiment of the level monitoring device in its initial position, wherein an actuating element forms an actuating member for a lever; -
8B a representation of the embodiment8A in the activated state, a float being pressed into the liquid and a signal being generated by a sensor device; -
8C a modification of the sixth embodiment of the level monitoring device in its initial position, wherein an actuator is arranged outside and a lever mechanism inside the liquid container; -
8D a representation of the modification of the sixth embodiment in the activated state, wherein a float is pressed into the liquid and a signal is generated by a sensor device; and -
9 is a schematic representation of a level monitoring device with a control unit for controlling an actuator and an evaluation unit for evaluating the signal generated by a sensor device.
Ausführliche BeschreibungDetailed description
Im Folgenden wird eine Füllstandüberwachungsvorrichtung für eine Füllstandsensorik anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Vorrichtung ist beispielsweise in einem hydraulischen Bremssystem eines Kraftfahrzeugs oder in einer beliebigen anderen Maschine verbaut, deren Betriebsflüssigkeit überwacht werden muss.A fill level monitoring device for a fill level sensor system is described below on the basis of various exemplary embodiments. The device is installed, for example, in a hydraulic brake system of a motor vehicle or in any other machine, the operating fluid of which must be monitored.
Sofern die verschiedenen Ausführungsbeispiele die gleichen oder ähnliche Komponenten verwenden, werden diese der Einfachheit halber mit den jeweils gleichen Bezugszeichen bezeichnet.If the different exemplary embodiments use the same or similar components, for the sake of simplicity these are designated with the same reference numerals in each case.
Die
Die Füllstandüberwachungsvorrichtung
Die Füllstandüberwachungsvorrichtung
Bei einer elektrischen Ansteuerung des Aktuators
In
Das Federelement
Die elektrische Ansteuerung des Aktuators
Die vorliegende Offenbarung ermöglicht auch die Überprüfung der mechanischen Bauteile, beispielsweise der Beweglichkeit des Schwimmers
Die
Der zylindrischen Fortsatz
Analog zu
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Füllstandüberwachungsvorrichtung
Entlang einer axialen Richtung der Spule
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Betätigungselement
Analog zu
Die
Analog zu
Die
Zwischen diesem Rand
Analog zu
Die
Analog zu
Zwischen dem Betätigungselement
Durch die Positionierung des Aktuators
Die
Analog zu
Bei der in den
Durch die Positionierung des Aktuators
Die
Der Schwimmer
Analog zu
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der Füllstandüberwachungsvorrichtung
Mittels des Hebelmechanismus
Alternativ hierzu ist auch eine Ausführung möglich, in welcher das Betätigungselement
Analog zu
Alternativ hierzu können der Schwimmer
Durch eine bereichsweise Anordnung des Aktuators
Ein sechstes Ausführungsbeispiel der Füllstandüberwachungsvorrichtung
Der Hebelmechanismus
Zwischen dem ferromagnetischen Element
Analog zu
Die
Analog zu
Bei der in den
Zusätzlich zu dem bereits im Zusammenhang mit den
Bei jedem der obigen Ausführungsbeispiele kann der Schwimmer
Die Anordnung des Aktuators
Die Ansteuereinheit
Die Ansteuereinheit
Die Ansteuereinheit
Die Auswerteeinheit
Weiterhin wird ein Verfahren zur Überprüfung einer Funktionsfähigkeit einer Füllstandsensorik offenbart. Bei dem Verfahren vermag die Sensoreinrichtung
Die Betriebssicherheit von Maschinen wird durch die hier vorgeschlagene Funktionsfähigkeitsüberprüfung von Füllstandsensoriken erhöht. Gerade bei neueren Bremssystemen, welche in Verbindung mit Fahrerassistenzsystemen und für autonom fahrende Kraftfahrzeuge Verwendung finden, ist es vorteilhaft, die korrekte Funktionsfähigkeit der Füllstandsensorik auf die oben beschriebene Weise automatisch einer Diagnose unterziehen zu können.The operational reliability of machines is increased by the functionality check of level sensors proposed here. Especially in newer brake systems, which are used in conjunction with driver assistance systems and for autonomously driving motor vehicles, it is advantageous to be able to automatically diagnose the correct functionality of the fill level sensor system in the manner described above.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 4321590 [0005]US 4321590 [0005]
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DE102018006655.0A DE102018006655A1 (en) | 2018-08-22 | 2018-08-22 | Device and method for checking the function of a level sensor system |
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- 2018-08-22 DE DE102018006655.0A patent/DE102018006655A1/en active Pending
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