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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Flüssigkeitsfüllstandmesssystem in einem Flüssigkeitstank zur Kraftstofffüllstandsmessung in einem Kraftstofftank.
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Heutzutage wird in den meisten Fahrzeugen den Fahrzeuginsassen z.B. über Anzeigevorrichtungen ein aktueller Flüssigkeitsfüllstand in einem Flüssigkeitstank, insbesondere ein aktueller Kraftstofffüllstand in einem Kraftstofftank mitgeteilt. In üblichen Kraftstofffüllstandmesssystemen wird der Kraftstofftankinhalt mit einem Hebelgeber gemessen. Durch eine Veränderung des Kraftstofftankinhalts bewegt sich ein Auftriebskörper, der fest mit einem Winkelgeber verbunden ist, im Wesentlichen in einer Kreissegmentbahn in vertikaler Richtung. Die Bewegung des Auftriebskörpers führt zu einer Veränderung der Position des Winkelgebers, welche elektronisch ausgewertet und einem bestimmten Kraftstofftankinhalt zugeordnet werden kann.
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Allerdings setzen die üblichen Ausführungsformen der Hebelgeber eine Kraftstofftankform voraus, die eine Kreissegmentbahn des Auftriebskörpers erlaubt. Somit kann das Kraftstofftankvolumen nicht optimiert werden und für jede Kraftstofftankform ist eine bestimmte Ausführungsvariante des Hebelgebers notwendig.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, die oben beschriebenen Nachteile des Stands der Technik zu beheben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug-Flüssigkeitsfüllstandmesssystem in einem Flüssigkeitstank mit einem mit dem sich ändernden Flüssigkeitsfüllstand beweglichen Auftriebskörper, einer Längsführung, die innerhalb des Flüssigkeitstanks verläuft und entlang der der Auftriebskörper verfährt, und einer Messvorrichtung, die die Position des Auftriebskörpers detektiert, um den Flüssigkeitsfüllstand zu bestimmen, gelöst. Damit besteht eine wesentlich größere Freiheit bei der geometrischen Gestaltung des Flüssigkeitstanks als bei der Verwendung von üblichen Hebelgebern. Zudem ist das erfindungsgemäße Fahrzeug-Flüssigkeitsfüllstandmesssystem platzsparend und aufgrund der kompakten Form kann eine große Flüssigkeitsfüllstandsdifferenz erfasst werden. Weiterhin bleiben die mechanische Robustheit und Ausfallsicherheit, die von üblichen Kraftstofffüllstandmesssystemen, wie Hebelgeber, nach dem Stand der Technik bekannt sind, erhalten.
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Insbesondere ist ein längenveränderliches Verbindungselement mit der Messvorrichtung und dem Auftriebskörper gekoppelt und die Lageänderung des längenveränderlichen Verbindungselements wird im Bereich der Messvorrichtung von der Messvorrichtung zur Flüssigkeitsfüllstandbestimmung ermittelt. Aufgrund des längenveränderlichen Verbindungselements kann der Auftriebskörper dem Flüssigkeitsspiegel folgen, was in einer Lageänderung des längenveränderlichen Verbindungselements resultiert, die von der Messvorrichtung erfasst werden kann.
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Bevorzugt ist das längenveränderliche Verbindungselement federelastisch und während der Bewegung des Auftriebskörpers stets gespannt. Die Federelastizität ermöglicht die Längenveränderung und eine permanente mechanische Spannung zwischen dem Auftriebskörper und der Messvorrichtung, wodurch zum einen der Auftriebskörper dem Flüssigkeitsspiegel folgen kann und zum anderen eine kontinuierliche und reproduzierbare Flüssigkeitsfüllstandsmessung durch Lageänderung des längenveränderlichen Verbindungselements sichergestellt wird.
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Insbesondere bevorzugt ist das längenveränderliche Verbindungselement ein gewickeltes, eigensteifes Kabel. Das Kabel kann aus Kunststoff, Metall oder vergleichbarem Material bestehen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das längenveränderliche Verbindungselement an einem Winkelgeber der Messvorrichtung angebracht ist und die Lage der Längsführung so ausgerichtet ist, dass eine Bewegung des Auftriebskörpers stets zu einer Winkeländerung am Winkelgeber führt. Dadurch ist es möglich, dass jedem Flüssigkeitsfüllstand ein eindeutiger Winkel zugeordnet werden kann. Als Folge daraus wird eine kontinuierliche Flüssigkeitsfüllstandsmessung durch Lageänderung des längenveränderlichen Verbindungselements sichergestellt.
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Insbesondere steht am Winkelgeber ein Schwenkhebel ab, an dem das längenveränderliche Verbindungselement angreift. Aufgrund des Schwenkhebels kann das längenveränderliche Verbindungselement sicher und mit geringem Aufwand an dem Winkelgeber befestigt werden. Zudem kann durch die Hebelwirkung eine leichtgängigere und dadurch genauere Winkeländerung durch Lageänderung des längenveränderlichen Verbindungselements erreicht werden, was in einer exakteren Flüssigkeitsfüllstandsmessung resultiert.
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Gemäß einem Aspekt ist das längenveränderliche Verbindungselement beweglich am Auftriebskörper angebracht. Somit werden die lateralen Zugkräfte auf den Auftriebskörper und folglich die Reibung zwischen dem Auftriebskörper und der Längsführung vermindert.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Messvorrichtung am Boden des Flüssigkeitstanks positioniert ist und/oder dass sich die Längsführung von der Messvorrichtung bis zu einer Tanköffnung erstreckt. In der Regel stellt die Tanköffnung die höchste Stelle eines Flüssigkeitstanks dar. Somit kann sich der Auftriebskörper an der Längsführung zwischen einem Bereich der tiefsten Stelle und einem Bereich der höchsten Stelle des Flüssigkeitstanks bewegen, wodurch es möglich ist, eine größtmögliche Flüssigkeitsfüllstandsdifferenz zu erfassen.
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Insbesondere ist auf der Innenseite des Flüssigkeitstanks, im Bereich der Tanköffnung, eine mit einem Tankdeckel koppelbare Verschlusseinrichtung vorgesehen, an der die Längsführung angebracht ist. Das reduziert den Materialaufwand, da keine weitere Befestigungsvorrichtung im Flüssigkeitstank vorgesehen werden muss.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung einen Winkelgeber, insbesondere ein Schleifpotentiometer. Dies sorgt für mechanische Robustheit und Ausfallsicherheit.
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Bevorzugt ist der Flüssigkeitstank ein Fahrzeug-Kraftstofftank, insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs. Denn vor allem bei Fahrzeug-Kraftstofftanks ist es von Vorteil, eine uneingeschränkte Freiheit bei deren geometrischer Gestaltung zu haben. Darüber hinaus ist bei einspurigen Fahrzeugen der Platz im Fahrzeug-Kraftstofftank besonders gering und die Möglichkeit einer freien Formgebung des Fahrzeug-Kraftstofftanks aus ästhetischen und funktionalen Gründen besonders wichtig.
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Die Längsführung ist insbesondere eine Linearführung.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine schematische Perspektivenansicht eines Hebelgebers nach dem Stand der Technik,
- - 2 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeug-Flüssigkeitsfüllstandmesssystems, und
- - 3 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeug-Flüssigkeitsfüllstandmesssystems.
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In 1 ist ein übliches Fahrzeug-Kraftstofffüllstandmesssystem in Form eines Hebelgebers 1 zur Messung eines Kraftstofffüllstands in einem Fahrzeug-Kraftstofftank nach dem Stand der Technik gezeigt. Im Allgemeinen umfasst der Hebelgeber 1 einen Auftriebskörper 3, der sich in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel im Fahrzeug-Kraftstofftank im Wesentlichen in einer halbkreisförmigen Bahn 5 in vertikaler Richtung bewegt. Der Auftriebskörper 3 ist fest mit einem Winkelgeber 9 verbunden, der in Kontakt mit einem Schleifpotentiometer 7 steht. Bei Bewegung des Auftriebskörpers 3 in kreissegmentförmiger Bahn 5 in vertikaler Richtung verändert sich die Position des Winkelgebers 9 (siehe die verschiedenen, dargestellten Positionen), was von dem Schleifpotentiometer 7 erfasst und anschließend elektronisch ausgewertet und einem bestimmten Kraftstofftankinhalt zugeordnet werden kann.
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Aufgrund der kreissegmentförmigen Bahn 5 des Auftriebskörpers 3 kann der Kraftstofftank nicht uneingeschränkt frei gestaltet werden. Umgekehrt ist für jede Kraftstofftankform eine bestimmte Ausführungsvariante des Hebelgebers 1 notwendig.
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In 2 ist ein Fahrzeug-Flüssigkeitsfüllstandmesssystem 10 dargestellt, das unabhängig von der Form eines Flüssigkeitstanks 12, in dem es zum Einsatz kommt, zur Flüssigkeitsfüllstandsmessung angewendet werden kann.
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Das Fahrzeug-Flüssigkeitsfüllstandmesssystem 10 umfasst einen Auftriebskörper 14, der eine Längsführung 16 axial umschließt und entlang dieser Längsführung 16 mit einer Veränderung eines Flüssigkeitsspiegels 18 im Flüssigkeitstank 12 verfährt. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug-Flüssigkeitsfüllstandmesssystem 10 eine Messvorrichtung 20 und ein längenveränderliches Verbindungselement 22, das den Auftriebskörper 14 und die Messvorrichtung 20 koppelt.
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Das längenveränderliche Verbindungselement 22 ist über eine bewegliche Verbindung 24 am Auftriebskörper 14 und über einen an einem Winkelgeber 26 der Messvorrichtung 20 abstehenden Schwenkhebel 28 an der Messvorrichtung 20 angebracht. In Abhängigkeit des Flüssigkeitsfüllstands oder der Höhe des Flüssigkeitsspiegels 18 befinden sich der Auftriebskörper 14, das längenveränderliche Verbindungselement 22 und der Winkelgeber 26 in einer höchsten Stellung 30 oder niedrigsten Stellung 32.
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Die Lage der Längsführung 16 ist so ausgerichtet, dass eine Bewegung 34 des Auftriebskörpers 14 stets zu einer Winkeländerung 36 am Winkelgeber 26 führt (hier durch Schrägstellung der Längsführung 16), welche z.B. durch ein Schleifpotentiometer erfasst werden kann. Dadurch kann eine Position des Auftriebskörpers 14 von der Messvorrichtung 20 detektiert und daraus der Flüssigkeitsfüllstand bestimmt werden.
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In der in 2 dargestellten Ausführungsform des Fahrzeug-Flüssigkeitsfüllstandmesssystems 10 ist die Messvorrichtung 20 an einem Boden des Flüssigkeitstanks 12 positioniert und die Längsführung 16 ist an der Messvorrichtung 20 befestigt.
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Die Längsführung 16 erstreckt sich von der Messvorrichtung 20 schräg nach oben bis in einen Bereich einer Tanköffnung, wo die Längsführung 16 an einer mit einem Tankdeckel 44 gekoppelten Verschlussvorrichtung 46 angebracht ist.
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Das längenveränderliche Verbindungselement 22 ist federelastisch (z.B. ein gewickeltes, eigensteifes Kabel) und während der Bewegung 34 des Auftriebskörpers 14 stets gespannt.
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Je nachdem, wo und wie die Längsführung 16 und die Messvorrichtung 20 im Flüssigkeitstank 12 angeordnet sind, befindet sich unter dem Auftriebskörper 14 in niedrigster Stellung 32 und damit unter einer vom Auftriebskörper 14 in niedrigster Stellung 32 erzeugten Messebene 38 mehr oder weniger Volumen an Flüssigkeit 40. Je größer dieses Volumen an Flüssigkeit 40 unter der Messebene 38 ist, desto größer ist ein Reservevolumen 42 an Flüssigkeit 40 im Flüssigkeitstank 12, das von der Messvorrichtung 20 nicht mehr erfasst werden kann. Um ein nicht zu großes Volumen an Flüssigkeit 40 zu erzeugen, das von der Messvorrichtung 20 nicht mehr erfasst werden kann, sollte das Reservevolumen 42 nicht mehr als 5 % eines maximalen Flüssigkeitsfüllvolumens des Flüssigkeitstanks 12 betragen.
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Sobald der Flüssigkeitsspiegel 18 die Messebene 38 erreicht oder unterschreitet, wird dem Fahrer z.B. über Anzeigevorrichtungen mitgeteilt, dass sich keine Flüssigkeit 40 mehr im Flüssigkeitstank 12 befindet und schnellstmöglich aufgefüllt werden muss. Das Reservevolumen 42 stellt somit einen Puffer zur kompletten Entleerung des Flüssigkeitstanks 12 dar, wodurch Schaden am Fahrzeug vorgebeugt werden kann.
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Die in 3 dargestellte Ausführungsform ist im Wesentlichen identisch zu der in 2 gezeigten. Deshalb wird von einer Wiederholung der Erklärung von gleichen Bauteilen abgesehen.
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Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform ist das längenveränderliche Verbindungselement 22 des Fahrzeug-Flüssigkeitsfüllstandmesssystems 10 aus 2 nicht federelastisch, sondern eine ein- und ausziehbare Teleskopstange. Zudem ist die Messvorrichtung 20 an einer seitlichen Wand des Flüssigkeitstanks 12 angebracht und die Längsführung 16 erstreckt sich vertikal vom Boden bis zu einer Decke des Flüssigkeitstanks 12.
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Das längenveränderliche Verbindungselement 22 ist während der Bewegung 34 des Auftriebskörpers 14 nicht gespannt, wodurch es möglich ist, dass die Position des Auftriebskörpers 14 auch unterhalb der Messvorrichtung 20 erfasst werden kann.
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Da sich die Längsführung 16 vom Boden bis zur Decke des Flüssigkeitstanks 12 erstreckt, kann ein größerer Flüssigkeitsfüllstandbereich als bei der Ausführungsform des Fahrzeug-Flüssigkeitsfüllstandmesssystems 10 aus 2 erfasst werden.
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Die Form der Längsführung 16 muss dabei nicht zwangsläufig geradlinig und/oder vertikal sein.
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In der in 3 dargestellten Ausführungsform befindet sich unter der vom Auftriebskörper 14 in minimaler Stellung 32 erzeugten Messebene 38 kein oder ein vernachlässigbar geringes Volumen an Flüssigkeit 40. Somit kann eine exakte Bestimmung des Flüssigkeitsfüllstands im Flüssigkeitstank 12 erreicht werden.
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Dabei kann ein Reservevolumen 42 von weniger als 1 % des maximalen Flüssigkeitsfüllvolumens des Flüssigkeitstanks 12 als vernachlässigbar geringes Volumen an Flüssigkeit 40 betrachtet werden.
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Um eine vollkommene Entleerung des Flüssigkeitstanks 12 zu verhindern, kann dem Fahrer z.B. über Anzeigevorrichtungen ab Unterschreiten eines bestimmten Sicherheitsflüssigkeitsfüllstands 48, der in einer Auswerteeinheit als Grenzwert hinterlegt ist, signalisiert werden, dass sich nur noch ein Sicherheitsvolumen 50 an Flüssigkeit 40 im Flüssigkeitstank 12 des Fahrzeugs befindet.
