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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Füllstandsensiereinrichtung und ein Flüssigkeitsreservoir mit einer solchen Füllstandsensiereinrichtung.
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Füllstandsensiereinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 061 357 A1 . Die Offenlegungsschrift
DE 10 2004 061 357 A1 offenbart einen Ausgleichsbehälter, der mit einem Führungsrohr verbunden ist. An dem Führungsrohr ist ein Schwimmer verschiebbar angeordnet. Der Schwimmer trägt einen ringförmigen Magneten. Ein vom Boden des Aus-gleichsbehälters emporragender, das Führungsrohr teilweise konzentrisch umgeben-der Rohrstutzen ist als Anschlag für den Schwimmer vorgesehen. Im Inneren des Führungsrohrs ist ein Trägerelement angeordnet, an dem ein Schalter angebracht ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Füllstandsensiereinrichtung bereitzustellen, die auf einfache und zuverlässige Weise zumindest zwei unterschiedliche Füllstandshöhen erfassen kann.
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Diese Aufgabe ist mit einer Füllstandsensiereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Füllstandsensiereinrichtung für ein Flüssigkeitsreservoir, insbesondere für einen Ausgleichsbehälter einer Fahrzeugbremsanlage, umfasst einen ersten Schwimmkörper, der ein erstes Sensorelement aufweist und dazu eingerichtet ist, mit der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir in Kontakt zu kommen und einen zweiten Schwimmkörper, der ein zweites Sensorelement aufweist und dazu eingerichtet ist mit der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir in Kontakt zu kommen, wobei zumindest der erste Schwimmkörper und der zweite Schwimmkörper relativ zueinander verlagerbar miteinander gekoppelt und in vertikaler Richtung zueinander versetzt angeordnet sind. Ferner umfasst die Füllstandsensiereinrichtung zumindest einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor zur Erfassung der Positionen des ersten Sensorelements und des zweiten Sensorelements, wobei der erste Sensor und der zweite Sensor in vertikaler Richtung zueinander versetzt angeordnet sind, und wobei der erste Sensor dem ersten Sensorelement und der zweite Sensor dem zweiten Sensorelement zugeordnet ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Füllstandsensiereinrichtung können zumindest zwei unterschiedliche Füllstände erfasst werden. Dies ist insbesondere für autonome Fahrzeuge von Vorteil, da bei autonomen Fahrzeugen ein Fahrer als übergeordnete Instanz zur Überwachung von Fahrzeugsystemen wie etwa der Bremsanlage entfällt. Mit der erfindungsgemäßen Füllstandsensiereinrichtung können basierend auf der von den Sensoren erfassten Position der ersten und zweiten Sensorelemente Signale erzeugt werden, die zumindest zwei unterschiedliche Füllstände repräsentieren. Beispielsweise kann eine von dem zweiten Sensor erfasste Änderung der Position des zweiten Sensorelements zur Erzeugung eines Frühwarnsignals verwendet werden, das einen vorhandenen, aber noch unkritischen Flüssigkeitsverlust in dem Flüssigkeitsreservoir anzeigt. Der zweite Sensor kann zusammen mit dem ihm zugeordneten Schwimmkörper und dem daran angeordneten Sensorelement demnach eine Frühwarneinrichtung bilden, die bei einem relativ geringen Flüssigkeitsverlust ein Frühwarnsignal auslösen kann. Eine von dem ersten Sensor erfasste Änderung der Position des ersten Sensorelements kann dagegen zur Erzeugung eines einen kritischen Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs anzeigenden Warnsignals verwendet werden, das vor dem drohenden Ausfall des Bremssystems des Fahrzeugs warnt. Ein konstanter Füllstand oder ein unwesentlicher Flüssigkeitsverlust kann ebenfalls von den beiden Sensoren angezeigt werden, wobei in diesem Fall kein Warnsignal notwendig ist.
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Der zweite Schwimmkörper kann relativ zu dem ersten Schwimmkörper in vertikaler Richtung verlagerbar sein. In Abhängigkeit des Füllstands des Flüssigkeitsreservoirs können der erste Schwimmkörper und der zweite Schwimmkörper auch zusammen in vertikaler Richtung verlagert werden. Der erste Schwimmkörper und der zweite Schwimmkörper können sich den ihnen zugeordneten Sensoren annähern. Dadurch können die Sensoren eine Änderung des Füllstands des Flüssigkeitsreservoirs sensieren. Bei Vorhandensein von mehr als zwei Schwimmkörper kann zumindest der zweite Schwimmkörper in vertikaler Richtung oberhalb des ersten Schwimmkörpers angeordnet sein. Je nach Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs kann sich der zweite Schwimmkörper an den ersten Schwimmkörper anlegen. Der erste Schwimmkörper kann eine Basis bilden, an der zumindest der zweite Schwimmkörper angeordnet ist.
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An dem ersten Schwimmkörper kann wenigstens ein Führungselement angeordnet sein. Das wenigstens eine Führungselement kann an dem ersten Schwimmkörper angebracht oder ausgebildet sein. Bei Vorhandensein von mehr als zwei Schwimmkörper kann zumindest der zweite Schwimmkörper entlang des Führungselements in vertikaler Richtung relativ zu dem ersten Schwimmkörper verlagerbar sein. Das Führungselement kann zylindrisch und insbesondere rohr- oder stangenförmig ausgebildet sein. Das Führungselement kann eine Öffnung in dem zweiten Schwimmkörper durchdringen, um eine Relativbewegung des zweiten Schwimmkörpers in vertikaler Richtung führen zu können. Der zweite Schwimmkörper kann in vertikaler Richtung entlang des Führungselements frei bewegbar sein.
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Das wenigstens eine Führungselement kann wenigstens ein Wegbegrenzungselement zur Begrenzung einer Verlagerung des zweiten Schwimmkörpers in vertikaler Richtung relativ zu dem ersten Schwimmkörper aufweisen. Das wenigstens eine Wegbegrenzungselement kann sich in radialer Richtung von dem wenigstens einen Führungselement weg erstrecken. Das wenigstens eine Wegbegrenzungselement kann in vertikaler Richtung den Abschluss des Führungselements bilden. Das wenigstens eine Wegbegrenzungselement kann eine in vertikaler Richtung obere Endposition des zweiten Schwimmkörpers an dem Führungselement festlegen. Das wenigstens eine Wegbegrenzungselement kann ein Ansteigen des zweiten Schwimmkörpers aufgrund seines Auftriebs in der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir begrenzen. Der zweite Schwimmkörper kann seine obere Endposition einnehmen, sobald er sich an das Wegbegrenzungselement anlegt.
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Der erste Schwimmkörper kann in einer Führungshülse angeordnet sein. Die Führungshülse kann die vertikale Verlagerung des ersten Schwimmkörpers führen. Die Führungshülse kann starr an dem Flüssigkeitsreservoir angebracht sein. Die Führungshülse kann sich vom Boden des Flüssigkeitsreservoirs vertikal nach oben erstrecken. Die Führungshülse kann als Rohrabschnitt ausgebildet sein.
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Der erste Schwimmkörper kann mit einer Wegbegrenzungseinrichtung gekoppelt sein. Die Wegbegrenzungseinrichtung kann eine Verlagerung des ersten Schwimmkörpers nach einem vorbestimmten Weg in vertikaler Richtung begrenzen. Die Wegbegrenzungseinrichtung kann einen verschwenkbaren Hebel aufweisen, der mit dem ersten Schwimmkörper verbunden ist. Der Hebel kann um eine Schwenkachse verschwenkbar sein. An einem Ende des Hebels kann eine langlochförmige Öffnung ausgebildet sein, die mit einem Führungsbolzen an dem ersten Schwimmkörper zusammenwirken kann. Dadurch kann eine gelenkige Verbindung zwischen dem Hebel und dem ersten Schwimmkörper gebildet werden, die bei einer Schwenkbewegung des Hebels um die Schwenkachse eine lineare Verlagerung des Schwimmkörpers in vertikaler Richtung zulässt. Der verschwenkbare Hebel kann zur Begrenzung der vertikalen Verlagerung des ersten Schwimmkörpers ein Anschlagelement kontaktieren. Der verschwenkbare Hebel kann an einer seiner Enden einen abgewinkelten Abschnitt aufweisen, der sich an das wenigstens eine Anschlagelement anlegen kann. Wenn der Hebel an dem Anschlagelement anliegt, kann sich der erste Schwimmkör-per in seiner oberen Endposition befinden. Verändert sich der Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs, kann sich der Schwimmkörper in vertikaler Richtung nach unten bewegen, wobei der Hebel beispielsweise im Uhrzeigersinn um die Schwenkachse verschwenkt und von dem Anschlagelement abgehoben wird. Steigt der Flüssigkeitsspiegel des Flüssigkeitsreservoirs beispielsweise aufgrund einer Wartung oder einer Reparatur, wird der erste Schwimmkörper aufgrund seines Auftriebs in der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir in vertikaler Richtung angehoben. Der Hebel der Wegbegrenzungseinrichtung verschwenkt dann entgegen des Uhrzeigersinns um die Schwenkachse, bis er sich an das Anschlagelement anlegt. In dieser Stellung des Hebels hat der erste Schwimmkörper seine obere Endposition erreicht und kann nicht weiter in vertikaler Richtung nach oben verlagert werden.
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Es kann zumindest ein dritter Schwimmkörper vorhanden sein. Der dritte Schwimmkörper kann wenigstens ein drittes Sensorelement aufweisen und in vertikaler Richtung oberhalb des zweiten Schwimmkörpers angeordnet sein. Jeder weitere Schwimmkörper und das ihm zugeordnete Sensorelement können eine zusätzliche Vorwarn- oder Frühwarnstufe bilden. Je mehr Schwimmkörper und Sensorelemente vorgesehen sind, umso früher und umso häufiger kann ein fortschreitender Flüssigkeitsverlust und eine damit einhergehende Änderung des Füllstands erfasst und eine entsprechende Warnung signalisiert werden. Der dritte Schwimmkörper kann von einem Führungselement geführt werden, das sich an das Führungselement oder das Wegbegrenzungselement des zweiten Schwimmkörpers anschließt. An dem Führungselement des dritten Schwimmkörpers kann ein weiteres Wegbegrenzungselement vorgesehen sein, dass das entsprechende Führungselement abschließt. Auch dieses Wegbegrenzungselement kann sich in radialer Richtung von dem dem dritten Schwimmkörper zugeordneten Führungselement weg erstrecken.
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Zumindest der erste und der zweite Sensor können in vertikaler Richtung zueinander versetzt an dem Flüssigkeitsreservoir angeordnet sein. Der erste und der zweite Sensor können ortsfest an dem Flüssigkeitsreservoir angebracht sein. Es kann ferner ein dritter Sensor vorgesehen sein, der ebenfalls in vertikaler Richtung zu den ersten beiden Sensoren versetzt ist. Die Sensoren sind in vertikaler Richtung an unterschiedlichen Positionen angeordnet. Jeder der Sensoren ist einem Schwimmkörper und dem an diesem Schwimmkörper angeordneten Sensorelement zugeordnet. Jeder der Sensoren kann die Position des ihm zugeordneten Sensorelements erfassen. Die vertikalen Positionen der Sensoren sind auf die vertikalen Positionen der Schwimm-körper bzw. auf die vertikalen Positionen der Schwimmkörper abgestimmt, die die jeweiligen Schwimmkörper einnehmen können. Die vertikale Position der Sensoren an dem Flüssigkeitsreservoir kann auf den von dem jeweiligen Sensor zu sensieren-den Füllstand abgestimmt sein.
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Das wenigstens eine Sensorelement kann so ausgebildet sein, dass es ein Magnetfeld erzeugt. Das wenigstens eine Sensorelement kann beispielsweise ein Permanent-magnet sein. Zumindest der erste und der zweite Sensor können Schalter sein, die das von den Sensorelementen erzeugte Magnetfeld erfassen. Die Schalter können in Abhängigkeit des von dem wenigstens einen Sensorelement erzeugte Magnetfelds ihren Schaltzustand ändern. Die Schalter können beispielsweise basierend auf einer Annäherung des von dem Sensorelement erzeugten Magnetfelds ihren Schaltzustand ändern. Der Schaltzustand der Schalter kann sich auch bei einer Vergrößerung des Abstands des von dem Sensorelement erzeugten Magnetfelds zu dem jeweiligen Schalter ändern. Die Schalter können sogenannte Reed-Schalter sein. Auf Grundlage der Änderung ihres Schaltzustands können die Sensoren den mit ihnen verbundenen Stromkreis unterbrechen oder schließen. Nähert sich das von einem Sensorelement erzeugte Magnetfeld an einen Sensor bzw. Schalter an, kann dieser Schalter seinen Schaltzustand ändern und beispielsweise vom offenen Schaltzustand in einen geschlossenen Schaltzustand übergehen. Die Änderung des Schaltzustands des jeweiligen Schalters kann von einer elektronischen Steuereinheit erfasst werden. Die elektronische Steuereinheit kann auf Basis der erfassten Schaltzustandsänderung Warnsignale ausgeben. Da die Sensoren in vertikaler Richtung zueinander versetzt angeordnet sind, kann sich die Dringlichkeit des Warnsignals in vertikaler Richtung in Abhängigkeit der Position der Sensoren von oben nach unten erhöhen. Je tiefer in vertikaler Richtung der seinen Schaltzustand ändernde Schalter in dem Flüssigkeits-reservoir angeordnet ist, umso größer ist der Flüssigkeitsverlust in dem Flüssigkeits-reservoir.
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Die Füllstandsensiereinrichtung kann eine elektromechanische Betätigungseinrichtung aufweisen. Die elektromechanische Betätigungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, das zumindest das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement in vorbestimmte Positionen relativ zu dem ersten Sensor und/oder dem zweiten Sensor zu verlagern. Die elektromechanische Betätigungseinrichtung kann zum Prüfen der Funktion der Füllstandssensiereinrichtung vorgesehen sein.
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Die elektromechanische Betätigungseinrichtung kann wenigstens einen Elektromotor und wenigstens ein verlagerbares Betätigungsglied aufweisen. Das wenigstens eine Betätigungsglied kann mit dem wenigstens einen verschwenkbaren Hebel gekoppelt sein, um die Sensorelemente über den Hebel in vorbestimmte Positionen verschwenken zu können. Das Betätigungsglied kann ein Kopplungselement aufweisen oder mit dem Kopplungselement verbunden sein. Das Kopplungselement kann mit dem wenigstens einen Elektromotor gekoppelt sein. Das Kopplungselement kann beispielsweise Teil eines Gewindetriebs oder eines Kugelgewindetriebs sein. Das Kopplungselement kann in diesem Fall in Form einer Spindel ausgebildet sein, die mit einer an dem Elektromotor angebrachten Mutter gekoppelt ist. Über die von dem Elektromotor erzeugte Drehbewegung der Mutter kann die Spindel bzw. das Kopplungselement linear verlagert werden, um das Betätigungsglied linear zum Verschwenken des verschwenkbaren Hebels aus- oder einzufahren.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Prüfung der Funktion der Füllstandsensiereinrichtung. Zumindest das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement werden von der elektromechanischen Betätigungseinrichtung in vorbestimmte Positionen relativ zu dem ersten Sensor und/oder dem zweiten Sensor bewegt. Die Signale oder Schaltzustände der Sensoren werden in Abhängigkeit der Positionen der Sensorelemente relativ zu den Sensoren zur Prüfung der Funktion der Füllstandsensiereinrichtung erfasst.
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Zur Prüfung der Funktion der Füllstandsensiereinrichtung können die Signale oder Schaltzustände der Sensoren in den jeweiligen vorbestimmten Positionen des ersten Sensorelements und des zweiten Sensorelements mit den erwarteten Signalen oder Schaltzuständen der ersten und zweiten Sensoren für die vorbestimmten Positionen des ersten und zweiten Sensorelements verglichen werden. Von den erwarteten Schaltzuständen oder Signalen abweichende Signale oder Schaltzustände des ersten und/oder des zweiten Sensors können eine fehlerhafte Funktion der Füllstandsensie-reinrichtung anzeigen.
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Im Folgenden werden drei Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Es stellen dar:
- 1 eine schematische Ansicht einer Füllstandsensiereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel bei hohem bzw. normalem Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs;
- 2 eine schematische Ansicht der Füllstandsensiereinrichtung aus 1 bei abgesunkenen Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs;
- 3 eine schematische Ansicht der Füllstandsensiereinrichtung aus der 1 und 2 bei kritischem Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs;
- 4 eine schematische Ansicht einer Füllstandsensiereinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel bei hohem bzw. normalem Füllstand des Flüssig keitsreservoi rs;
- 5 eine schematische Ansicht der Füllstandsensiereinrichtung aus 4 bei abgesunkenen Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs;
- 6 eine schematische Ansicht der Füllstandsensiereinrichtung aus der 4 und 5 bei weiter abgesunkenen Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs;
- 7 eine schematische Ansicht der Füllstandsensiereinrichtung aus der 3 bis 6 bei kritischem Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs
- 8 eine schematische Ansicht einer Füllstandsensiereinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einer elektrome-chanischen Betätigungseinrichtung; und
- 9 eine weitere schematische Ansicht der Füllstandsensiereinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel mit der elektrome-chanischen Betätigungseinrichtung.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Flüssigkeitsreservoirs 10 mit einer Füllstandsensiereinrichtung 12. Bei dem Flüssigkeitsreservoir 10 handelt es sich um einen Ausgleichsbehälter einer Fahrzeugbremsanlage. Das Flüssigkeitsreservoir 10 enthält dementsprechend eine Bremsflüssigkeit, mit der die Bremskreise einer Bremsanlage eines Fahrzeugs versorgt werden können. In 1 und in die folgenden Figuren ist ferner ein Koordinatensystem eingezeichnet, auf das zur Beschreibung der Figuren Bezug genommen wird. Die z-Achse entspricht der vertikalen Richtung, wohingegen die x-Achse horizontal verläuft.
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Die Füllstandsensiereinrichtung 12 weist einen ersten Schwimmkörper 14 und einen zweiten Schwimmkörper 16 auf. Der erste Schwimmkörper 14 hat ein erstes Sensorelement 18 und der zweite Schwimmkörper 16 hat ein zweites Sensorelement 20. Die beiden Sensorelemente 18 und 20 können jeweils ein Magnetfeld erzeugen. Die Sensorelemente 18 und 20 können Magnete und insbesondere Permanentmagnete sein. Die Sensorelemente 18 und 20 können in den Schwimmkörpern 14 und 16 aufgenommen oder an den Schwimmkörper 14 und 16 angebracht sein.
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Der zweite Schwimmkörper 16 ist in vertikaler Richtung (z-Achse) unterhalb des ersten Schwimmkörpers 14 angeordnet. An dem ersten Schwimmkörper 14 ist ein Führungselement 22 vorgesehen, an dem der zweite Schwimmkörper 16 verlagerbar geführt ist. Das Führungselement 22 ist rohr- oder stangenförmig ausgebildet. Das Führungselement 22 kann eine Öffnung (nicht gezeigt) in dem zweiten Schwimmkörpers 16 durchdringen. Der zweite Schwimmkörper 16 kann sich entlang des Führungselements 22 relativ zu dem ersten Schwimmkörper 14 bewegen. An dem Führungselement 22 ist ein Wegbegrenzungselement 24 vorgesehen, das eine obere Endposition des zweiten Schwimmkörpers 16 festgelegt. Das Wegbegrenzungselement 24 steht in radialer Richtung über das Verbindungselement 22 hinaus. Wenn sich der zweite Schwimmkörper 16 an das Wegbegrenzungselement 24 anlegt, befindet er sich in vertikaler Richtung (z-Achse) in seiner oberen Endposition. An dieser Position kann der zweite Schwimmkörper 16 in der in dem Flüssigkeitsreservoir 10 enthaltenen Flüssigkeit untergetaucht sein. Zudem weist der zweite Schwimmkörper 16 an seiner oberen Endposition in vertikaler Richtung seinen größten Abstand zu dem ersten Schwimmkörper 14 auf.
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Der erste Schwimmkörper 14 ist in einer Führung 26, die von einer Führungshülse oder einer Führungsbuchse gebildet werden kann, vertikal verlagerbar aufgenommen. Der erste Schwimmkörper 14 ist mit einer Wegbegrenzungseinrichtung 28 gekoppelt. Die Wegbegrenzungseinrichtung 28 umfasst einen verschwenkbaren Hebel 30, der um eine Schwenkachse 32 verschwenkbar ist. In dem in 1 gezeigten Zustand der Wegbegrenzungseinrichtung 28 erstreckt sich der Hebel 30 in x-Richtung, d. h. horizontal. An seinem vom ersten Schwimmkörper 14 abgewandten Ende hat der Hebel 30 einen sich abgewinkelt erstreckenden Abschnitt 34. Mit diesem Abschnitt 34 bzw. mit dessen Stirnfläche kann der Hebel 30 ein Anschlagelement 36 kontaktieren. Das Anschlagelement 36 kann außerhalb des Flüssigkeitsreservoirs 10 angeordnet sein. Der Hebel 30 kann somit von außerhalb des Flüssigkeitsreservoirs 10 betätigt werden. Wenn sich der Hebel 30 in Anlage an dem Anschlagselement 32 befindet, befindet sich der erste Schwimmkörper 14 in seiner oberen Endposition. In dieser Position kann der erste Schwimmkörper 14 in vertikaler Richtung nicht mehr weiter nach oben bewegt werden. Der erste Schwimmkörper 14 ist mit einem bolzenförmigen Element 38 beweglich bzw. gelenkig mit dem Hebel 30 verbunden. Der Hebel 30 weist eine Langlochöffnung 40 auf, in der ein bolzenförmiges Element 38 aufgenommen ist, das den Hebel 30 mit dem ersten Schwimmkörper 14 koppelt. Dementsprechend ist das bolzenförmige Element 38 an dem ersten Schwimmkörper 14 vorgesehen. Der erste Schwimmkörper 14 kann aufgrund der gelenkigen Verbin-dung mit dem Hebel 30 eine lineare Bewegung in der Führung 26 ausführen, obwohl der Hebel 30 um den Schwenkpunkt 32 verschwenkt. An der Unterseite des ersten Schwimmkörpers 14 ist das erste Sensorelement 18 angeordnet.
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An dem Flüssigkeitsreservoir 10 sind zwei Sensoren 42, 44 ortsfest angeordnet. Der Sensor 42 ist dem ersten Schwimmkörper 14 bzw. dem ersten Sensorelement 18 zugeordnet. Der zweite Sensor 44 ist dem zweiten Schwimmkörper 16 bzw. dem zweiten Sensorelement 20 zugeordnet. In z-Richtung ist der zweite Sensor 44 oberhalb des ersten Sensors 42 an dem Flüssigkeitsreservoir 10 angeordnet. Die beiden Sensoren 42 und 44 haben einen vorbestimmten Abstand in vertikaler Richtung zueinander. In 1 sind die beiden Sensoren 42 und 44 in ihrem geöffneten Zustand dargestellt. Die Sensoren 42 und 44 können Schalter sein. Insbesondere können die Sensoren 42 und 44 Reed-Schalter sein, die auf ein Magnetfeld reagieren bzw. von einem Magnetfeld aktiviert werden können.
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In 1 befindet sich die Oberfläche der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 auf Höhe der Füllstandsmarke A. Dieses Füllstandsniveau hat die Flüssigkeit 10 nach einer Erstbefüllung oder einer Servicebefüllung im Zuge einer Wartung des Fahrzeugs. Aufgrund dieses hohen Füllstands des Flüssigkeitsreservoirs 10 werden die beiden Schwimmkörper 14 und 16 durch ihren Auftrieb in der Flüssigkeit an ihren oberen Endpositionen gehalten. Dementsprechend liegt der mit dem ersten Schwimmkörper 14 verbundene Hebel 30 mit seinem Abschnitt 34 an dem Anschlagelement 36 an. Der zweite Schwimmkörper 16 liegt an dem Wegbegrenzungselement 24 an. In diesem Zustand weisen die beiden Schwimmkörper 14 und 16 in vertikaler Richtung ihren größten Abstand zueinander auf. Durch das Wegbegrenzungselement 24 und die Wegbegrenzungseinrichtung 28 kann verhindert werden, dass die Schwimmkör-per 14 und 16 aufgrund ihres Auftriebs in der Flüssigkeit weiter aufsteigen. Beide Schwimmkörper 14 und 16 sind, wie durch die Strichlinien an der Füllstandsmarke A angezeigt ist, in der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 untergetaucht.
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In 1 befinden sich die beiden Schalter 42 und 44 in einem geöffneten Zustand. Die mit den Schaltern 42 und 44 verbundenen Stromkreise sind somit ebenfalls unterbrochen. Die Stromkreise können mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden sein, die Zustandsänderungen der Schalter bzw. der Stromkreise erfassen kann. Da aufgrund des ausreichenden Füllstands des Flüssigkeitsreservoirs 10 der Zustand der beiden Schalter 42 und 44 und damit der Zustand der mit ihnen verbundenen Stromkreise konstant bleibt, erzeugt die elektronische Steuereinheit kein Warnsignal.
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In 2 ist der Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs 10 auf die Füllstandsmarke B gefallen. Der erste Schwimmkörper 14 befindet sich an der Oberfläche der Flüssigkeit, die durch die Strichlinien an der Füllstandsmarke B angezeigt ist. Der Hebel 30 erstreckt sich in x-Richtung und stützt sich über seinen Abschnitt 34 an dem Anschlagelement 36 ab. Im Gegensatz zu dem ersten Schwimmkörper 14, der sich noch in seiner oberen Endposition befindet, hat der zweite Schwimmkörper 16 seine vertikale Position (z-Richtung) verändert. Der zweite Schwimmkörper 16 liegt in 2 an dem ersten Schwimmkörper 14 an. Der zweite Schwimmkörper 16 hat sich aufgrund des abgesunkenen Füllstands entlang des Führungselements 22 bis zu dem ersten Schwimmkörper 14 bewegt. Durch diese Bewegung des zweiten Schwimmkörpers 16 in vertikaler Richtung relativ zu dem ersten Schwimmkörper 42 nähert sich der Schwimmkörper 16 mit seinem Sensorelement 20 dem Sensor 44 an. Das von dem Sensorelement 20 erzeugte Magnetfeld kann den Schaltzustand des Sensors bzw. Schalters 44 ändern. Aus diesem Grund hat der Schalter 44 in 2 seinen Schaltzustand geändert. Der Stromkreis des Schalters 44 ist aufgrund des nun geschlossenen Schalters 44 ebenfalls geschlossen. Diese Zustandsänderung des Schalters 44 bzw. des damit verbundenen Stromkreises wird von einer nicht gezeigten elektronischen Steuereinheit erfasst, die daraufhin ein Frühwarnsignal ausgeben kann. Dieses Frühwarnsignal kann dazu genutzt werden, einen Flüssigkeitsverlust in dem Flüssigkeitsreservoir 10 anzuzeigen.
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In 3 ist der Füllstand der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 bis zur Füllstandsmarke C abgesunken. Der erste Schwimmkörper 14 hat seine Position relativ zu dem ersten Sensor 42 geändert. Zusammen mit dem ersten Schwimmkör-per 14 hat auch der zweite Schwimmkörper 16, der an dem ersten Schwimmkörper 14 anliegt, seine vertikale Position geändert. Der Hebel 30 ist aufgrund des Absinkens des Füllstands des Flüssigkeitsreservoir 10 und der daraus resultierenden Veränderung der vertikalen Position des ersten Schwimmkörpers 14 um die Schwenkachse 32 verschwenkt worden. Der Abschnitt 34 wurde von dem Anschla-gelement 36 abgehoben. Das erste Sensorelement 18 des ersten Schwimmkörpers 14 hat sich dem ersten Sensor 42 angenähert und befindet sich in unmittelbarer Nähe zu diesem Sensor 42. Der Sensor bzw. Schalter 42 hat aufgrund der Annäherung des von dem Sensorelement 18 erzeugten Magnetfelds seinen Schaltzustand geändert und ist nun geschlossen. Dieses Umschalten des Schalters 42 kann von einer über einen Stromkreis mit dem Schalter 42 verbundenen elektronischen Steuereinheit erfasst werden. Wenn die elektronische Steuereinheit ein derartiges Signal des ersten Sensors 42 empfängt, gibt sie ein Warnsignal aus, das einen kritischen Flüssigkeitsverlust anzeigt und vor einem drohenden Ausfall der Bremsanlage des Fahrzeugs warnt. In dem in 3 gezeigten Zustand sind die beiden Schalter 42 und 44 geschlossen, sodass der Schließvorgang des ersten Schalters 42 eine zusätzliche, auf das Schlie-ßen des ersten Schalters 44 folgende Aktion darstellt, die einen weiteren Flüssigkeitsverlust in dem Flüssigkeitsreservoir 10 anzeigt.
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4 zeigt eine schematische Ansicht eines Fluidreservoirs 10 mit einer Füllstandsensiereinrichtung 12 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Füllstandsensiereinrichtung 12 weist drei Schwimmkörper 14, 16 und 46 auf. Die Schwimmkörper 14, 16, 46 sind in vertikaler Richtung (z-Achse) übereinander angeordnet, wobei der Schwimmkörper 46 in vertikaler Richtung oberhalb des zweien Schwimmkörpers 16 angeordnet ist. Im Schwimmkörper 46 sind ein Wegbegrenzungselement 48 und ein Führungsabschnitt bzw. ein Führungselement 50 zugeordnet. Das Führungselement 50 erstreckt sich zwischen dem Wegbegrenzungselement 24 und dem Wegbegrenzungselement 48.
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Der dritte Schwimmkörper 46 weist ein drittes Sensorelement 52 auf, das mit einem dritten Sensor 54 zusammenwirkt. Der Sensor 54 kann die Position des dritten Sensorelements 52 an dem dritten Schwimmkörper 46 erfassen. In 4 befinden sich die Schwimmkörper 14, 16 und 46 jeweils in ihrer oberen Endposition. Die Schwimmkörper 16 und 46 legen sich jeweils an das ihnen zugeordnete Wegbegrenzungselement 24 und 48 an. Der Abschnitt 34 des Hebels 30 liegt an dem Anschlagelement 36 an, sodass sich der erste Schwimmkörper 14 ebenfalls an seiner oberen Endposition befindet. Die Schwimmkörper 16 und 46 sind über ihre Führungselemente 22 und 50 mit dem Schwimmkörper 14 verbunden. Gemäß 4 ist das Flüssigkeitsreservoir 10 bis zur Füllstandsmarke A mit Flüssigkeit aufgefüllt. Die Schwimmkörper 14, 16 und 46 werden aufgrund ihrer Auftriebskraft in ihrer oberen Endposition gehalten. Die Schwimmkörper 14, 16 und 46 sind in der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 untergetaucht.
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In 5 ist der Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs 10 bis zur Füllstandsmarke B abgesunken. Aufgrund des Flüssigskeitsverlusts in dem Flüssigkeitsreservoir 10 hat der Schwimmkörper 46 seine vertikale Position relativ zu den Schwimmkörpern 14, 16 und relativ zu dem Sensor 54 verändert. Der Schwimmkörper 46 liegt nicht mehr an dem Wegbegrenzungselement 48 an, das seine obere Endposition festlegt, sondern liegt an dem Wegbegrenzungselement 24 an, das eigentlich dem Schwimmkörper 16 zugeordnet ist. Durch die Relativbewegung des Sensorelements 52 am Schwimmkörper 46 relativ zum dritten Sensor bzw. Schalter 54 hat der Schalter 54 seinen Schaltzustand verändert. Der Schalter 54 ist aufgrund der Relativbewegung des Schwimmkörpers 46 relativ zum Schalter 54 nun in seinen geschlossenen Zustand übergegangen. Diese Zustandsänderung des Schalters 54 kann über die elektronische Steuereinheit erfasst werden, die daraufhin ein erstes Warnsignal ausgeben kann, das einen Flüssigkeitsverlust in dem Flüssigkeitsreservoir 10 anzeigt. Das Wegbegrenzungselement 24 verhindert, dass sich der Schwimmkörper 46 weiter relativ zu den beiden anderen Schwimmkörpern 14 und 16 bewegen kann.
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In 6 ist der Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs 10 bis zur Füllstandsmarke C gefallen. Durch diesen weiteren Flüssigkeitsverlusts hat sich der zweite Schwimmkörper 16 in vertikaler Richtung relativ zu dem ersten Schwimmkörper 14 verlagert. Der zweite Schwimmkörper 16 liegt nun an dem ersten Schwimmkörper 14 an. Durch die Relativbewegung des Schwimmkörpers 16 zusammen mit dem Sensorelement 20 relativ zu dem ortsfesten zweiten Sensor 44 hat der Sensor bzw. Schalter 44 seinen Schaltzustand geändert. Diese Änderung des Schaltzustands des Schalters 44 auf-grund der Annäherung des Magnetfelds des Sensorelements 20 kann von der elektronischen Steuereinheit erfasst werden. Daraufhin kann die elektronische Steuereinheit ein zweites Vorwarn- oder Frühwarnsignal ausgeben.
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In 7 ist der Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs 10 bis zur Füllstandmarke D abgefallen. Daraufhin hat auch der erste Schwimmkörper 14 seine vertikale Position verändert. Dies sieht man am Hebel 30, der um die Schwenkachse 23 verschwenkt worden ist. Der Abschnitt 34 des Hebels 30 wurde von dem Anschlagelement 36 abgehoben, da sich der Schwimmkörper 14 nicht mehr an seiner oberen Endposition befindet. Aufgrund der Relativbewegung des Schwimmkörpers 14 relativ zum ersten Sensor 42 nähert sich das Sensorelement 18 am ersten Schwimmkörper 14 dem Sensor bzw. Schalter 42 an. Durch diese Annäherung des Sensorelements 18 an den Schalter 42 ändert der Schalter 42 seinen Schaltzustand und geht in einen geschlossenen Zustand über. In 7 sind nun alle drei Schalter 42, 44 und 54 geschlossen. Sobald die Zustandsänderung des Schalters 42 von der elektronischen Steuereinheit erfasst wird, kann die elektronische Steuereinheit ein Warnsignal ausgeben, das einen kritischen Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs 10 anzeigt und vor dem drohenden Ausfall der Bremsanlage warnt.
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Die 8 und 9 zeigen schematische Ansichten eines Flüssigkeitsreservoirs 10 mit einer Füllstandsensiereinrichtung 12 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Füllstandsensiereinrichtung 12 gemäß 8 entspricht weitgehend der in den 1 und 2 gezeigten Füllstandsensiereinrichtung 12. Die Füllstandsensiereinrichtung 12 weist den ersten Schwimmkörper 14 und den zweiten Schwimmkörper 16 auf. Der erste Schwimmkörper 14 hat das erste Sensor-element 18 und der zweite Schwimmkörper 16 hat das zweite Sensorelement 20. An dem Flüssigkeitsreservoir 10 sind die Sensoren 42, 44 ortsfest angeordnet. Der Sensor 42 ist dem ersten Schwimmkörper 14 bzw. dem ersten Sensorelement 18 zugeordnet. Der zweite Sensor 44 ist dem zweiten Schwimmkörper 16 bzw. dem zweiten Sensorelement 20 zugeordnet.
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Die Füllstandsensiereinrichtung 12 hat eine elektromechanische Betätigungseinrichtung 60. Die Betätigungseinrichtung 60 hat ein Betätigungsglied 61. Das Betätigungsglied 61 ist mit dem verschwenkbaren Hebel 30 gekoppelt. Das Betätigungsglied 61 kontaktiert insbesondere den Abschnitt 34 des verschwenkbaren Hebels 30. Der Abschnitt 34 des Hebels 30 ist mit einer Aufnahme für ein Ende des Betätigungsglieds 61 ausgebildet. Das Betätigungsglied 61 kann von einem Elektro-motor 62 betätig werden. Dazu ist das Betätigungsglied 61 über ein Kopplungsele-ment 63 mit dem Elektromotor 62 gekoppelt. Das Kopplungselement 63 kann beispielsweise Teil eines Gewindetriebs oder eines Kugelgewindetriebs sein. In die-sem Fall kann das Kopplungselement 63 in Form einer Spindel ausgebildet sein, die über eine an dem Motor 62 angebrachte Mutter (nicht gezeigt) linear verlagert wer-den kann. Der Elektromotor 62 ist zusammen mit dem Kopplungselement 63 in ei-nem Gehäuse 64 angeordnet. Das Gehäuse 64 ist über ein Gelenk 65 mit einem Befestigungselement 66 verbunden. Das Befestigungselement 66 kann in der Umge-bung des Fluidreservoirs 10 an einem Fahrzeug (nicht gezeigt) oder einer zu dem Fluidreservoir 10 benachbarten Einheit des Fahrzeugs angebracht sein. Die Sensorelemente 18 und 20 können über das Betätigungselement 61 und den schwenkbaren Hebel 30 in vorbestimmte Positionen relativ zu den Sensoren 42 und 44 bewegt werden. Dazu kann das Betätigungselement 61 ein- oder ausgefahren werden. Bei-spielsweise können die Sensorelemente 18 und 20 von dem Elektromotor 62 über das Betätigungsglied 61 und den verschwenkbaren Hebel 30 in die in 9 gezeig-ten Positionen relativ zu den Sensoren 42 und 44 verlagert werden. In der in 9 gezeigten Position wurde auch das Gehäuse 64 um das Gelenk 65 verschwenkt.
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Die elektromechanische Betätigungseinrichtung 60 dient zur Prüfung der Funktion der Füllstandsensiereinrichtung 12. Zur Funktionsprüfung werden die Sensorelemente 18, 20 von der Betätigungseinrichtung 60 in vorbestimmte Positionen relativ zu den Sensoren 42 und 44 bewegt und die Schaltzustände bzw. die Signale der Sensoren 42 und 44 in den jeweiligen Positionen der Sensorelemente 18, 20 erfasst oder abgefragt. In dem in 9 gezeigten Zustand wurde verglichen mit 8 der Schalter 42 geschlossen, wohingegen der Schalter 44 in seinem geöffneten Zustand verblieben ist. Haben die Sensorelemente 18, 20 ihre vorbestimmten Positionen erreicht, werden in den jeweiligen Positionen der Sensorelemente 18, 20 die Schaltzustände der Sensoren 42 und 44 bzw. die von den Sensoren 42 und 44 ausgegebenen Signale erfasst oder abgefragt, um die Funktion der Füllstandsensiereinrichtung 12 prüfen zu können. Dazu können die Schaltzustände der Sensoren 42 und 44 bzw. die von den Sensoren 42 und 44 ausgegebenen Signale mit den in den jeweiligen Positionen der Sensorelemente 18 und 20 erwarteten Schaltzuständen oder Signalen der Sensoren 42 und 44 verglichen werden. Liegen Abweichungen zwischen den erfassten Schaltzuständen bzw. Signalen und den in den jeweiligen Positionen der Sensorelemente 18 und 20 erwarteten Schaltzuständen oder Signalen vor, kann die Funktion der Füllstandsensiereinrichtung 12 beeinträchtigt sein. Entsprechen die erfassten Schaltzustände oder Signale jedoch den erwarteten Schaltzuständen oder Signalen, ist die Füllstandsensiereinrichtung 12 voll funktionsfähig.
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Mit der Betätigungseinrichtung 60 kann somit die Funktion der Füllstandsensiereinrichtung 12 geprüft werde, um sicherzustellen, dass der Füllstand des Flüssigkeitesreservoirs 10 korrekt von der Füllstandsensiereinrichtung 12 erfasst und angezeigt wird.
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Mit der Füllstandsensiereinrichtung 12 können mehrere Füllstände des Flüssigkeitsre-servoirs 10 erfasst werden. Mit der Füllstandsensiereinrichtung 12 können somit mehrere Frühwarnstufen bereitgestellt werden, die jeweils von einem Schwimmkörper 14, 16, 46 mit dem zugehörigen Sensorelement 18, 20, 52 und einem dem betreffenden Sensorelement 18, 20, 52 zugeordneten Sensor 42, 44, 54 detektiert werden. Die Schwimmkörper 14, 16, 46 können sich in Abhängigkeit des Füllstands des Flüssigkeitsreservoirs 10 in vertikaler Richtung von oben nach unten dem dem jeweiligen Schwimmkörper 14, 16, 46 zugeordneten Sensor 42, 44, 54 annähern und den Schaltzustand des betreffenden Sensors mit dem Magnetfeld ihres Sensorelements 18, 20, 52 ändern. Sobald die Änderung des Schaltzustands eines der Schalter 42, 44, 54 von einer elektronischen Steuereinheit erfasst wird, kann eine entsprechende Warnmeldung ausgegeben werden, wobei sich die Dringlichkeit der von der elektronischen Steuereinheit ausgegebenen Warnmeldung in Abhängigkeit der vertikalen Position des jeweiligen Sensors 42, 44, 54 in vertikaler Richtung von oben nach unten erhöhen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004061357 A1 [0002]
