DE102019205502A1

DE102019205502A1 - Füllstandsensiereinrichtung

Info

Publication number: DE102019205502A1
Application number: DE102019205502.8A
Authority: DE
Inventors: Daniel Noll; Dennis Wagner; Sören Lehmler
Original assignee: ZF Active Safety GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2020-10-22
Also published as: US20200331449A1; US11535228B2; CN111829617A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Füllstandsensiereinrichtung (14) für ein Flüssigkeitsreservoir (10), insbesondere für einen Ausgleichsbehälter einer Fahrzeugbremsanlage, mit:wenigstens einem Schwimmkörper (16), der dazu eingerichtet ist, mit der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir (10) in Kontakt zu kommen,wenigstens einem Sensorelement (26), das mit dem wenigstens einen Schwimmkörper (16) verbunden ist, undwenigstens zwei Sensoren (22, 24) zur Erfassung der Position des wenigstens einen Sensorelements (26), wobei in Abhängigkeit der Position des wenigstens einen Sensorelements (26) relativ zu den wenigstens zwei Sensoren (22, 24) zumindest einer der Sensoren (22, 24) eine Änderung des Füllstands des Flüssigkeitsreservoirs (10) sensiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Füllstandsensiereinrichtung und ein Flüssigkeitsreservoir mit einer solchen Füllstandsensiereinrichtung.
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 Ausgleichsbehälters emporragender, das Führungsrohr teilweise konzentrisch umgebender Rohrstutzen ist als Anschlag für den Schwimmer vorgesehen. Im Inneren des Führungsrohrs ist ein Trägerelement angeordnet, an dem ein Schalter angebracht ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Füllstandsensiereinrichtung bereitzustellen, die auf einfache und zuverlässige Weise zumindest zwei unterschiedliche Füllstandshöhen erfassen kann.
Diese Aufgabe ist mit einer Füllstandsensiereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Füllstandsensiereinrichtung für ein Flüssigkeitsreservoir, insbesondere für einen Ausgleichsbehälter eines Fahrzeugbremsanlage, umfasst wenigstens einen Schwimmkörper, der dazu vorgesehen ist, mit der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir in Kontakt zu stehen, wenigstens ein Sensorelement, das mit dem wenigstens einen Schwimmkörper verbunden ist, und wenigstens zwei Sensoren zur Erfassung der Position des wenigstens einen Sensorelements. In Abhängigkeit der Position des wenigstens einen Sensorelements relativ zu den wenigstens zwei Sensoren sensiert zumindest einer der Sensoren eine Änderung des Füllstands im Flüssigkeitsreservoir.
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 wenigstens einem der Sensoren erfassten Änderung der Position des wenigstens einen Sensorelements Signale erzeugt werden, die zumindest zwei unterschiedliche Füllstände repräsentieren. Eine von einem der Sensoren erfasste Änderung der Position des wenigstens einen Sensorelements kann beispielsweise zur Erzeugung eines Frühwarnsignals verwendet werden, das einen vorhandenen, aber noch unkritischen Flüssigkeitsverlust in dem Flüssigkeitsreservoir anzeigt. Eine von dem jeweils anderen Sensor erfasste Änderung der Position des wenigstens einen 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 zumindest einem der wenigstens zwei Sensoren angezeigt werden, wobei in diesem Fall kein Warnsignal notwendig ist.
Das wenigstens eine Sensorelement kann vertikaler Richtung relativ zu den wenigstens zwei Sensoren verlagerbar sein. Die wenigstens zwei Sensoren können ortsfest installiert sein und eine Relativbewegung des wenigstens einen Sensorelements in vertikaler Richtung erfassen. Das mit dem wenigstens einen Schwimmkörper verbundene Sensorelement kann seine vertikale Position verändern, wenn sich der Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs verändert und sich dadurch auch die Position des wenigstens einen Schwimmkörpers ändert.
Der wenigstens eine Schwimmkörper kann wenigstens ein Verbindungselement aufweisen. An dem wenigstens einen Verbindungselement kann wenigstens ein Sensorelement angeordnet sein. Das Sensorelement kann zylindrisch oder quaderförmig ausgebildet sein. Das Verbindungselement kann ebenfalls zylindrisch oder im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet sein. Das wenigstens eine Sensorelement kann in dem Verbindungselement aufgenommen sein. Alternativ kann das wenigstens eine Sensorelement an einer Außenfläche des Verbindungselements angeordnet sein. Diese Außenfläche des Verbindungselements kann den wenigstens zwei Sensoren zugewandt sein.
Die wenigstens zwei Sensoren können in das wenigstens eine Flüssigkeitsreservoir integriert sein. Die wenigstens zwei Sensoren können somit Teil des Flüssigkeitsreservoirs sein. Die wenigstens zwei Sensoren können in einem Sensorgehäuse aufgenommen sein. Das Sensorgehäuse kann ortsfest in oder an dem Flüssigkeitsreservoir angeordnet sein. Das Sensorgehäuse kann länglich ausgebildet sein und sich in horizontaler Richtung in den Flüssigkeitsreservoir erstrecken. Das Sensorgehäuse kann fest oder lösbar mit dem Flüssigkeitsreservoir verbunden sein. Das Sensorgehäuse kann eine geringe Bauhöhe aufweisen. Das Sensorgehäuse kann zusammen mit den Sensoren in das Flüssigkeitsreservoir eingesetzt werden. An dem Sensorgehäuse können Befestigungseinrichtungen vorgesehen sein, die mit korrespondierenden Einrichtungen an dem Flüssigkeitsreservoir zusammenwirken. Eine solche Einrichtung an dem Flüssigkeitsreservoir kann beispielsweise eine Schiene sein, die ein Einschieben des Sensorgehäuses ermöglicht. Das Sensorgehäuse kann ganz oder teilweise in dem Flüssigkeitsreservoir aufgenommen sein. Es ist denkbar, dass ein Abschnitt des Sensorgehäuses aus dem Flüssigkeitsreservoir herausragt.
Es kann eine Führung für das wenigstens eine Verbindungselement vorhanden sein, um eine Verlagerung des Verbindungselements zusammen mit dem wenigstens einen Sensorelement in vertikaler Richtung zu führen. Die Führung für das wenigstens eine Verbindungselement kann beispielsweise an dem Flüssigkeitsreservoir ausgebildet oder befestigt sein. Die Führung kann beispielsweise im Querschnitt U-förmig ausgebildet sein. Die Führung kann ferner an dem wenigstens einen Sensorgehäuse ausgebildet sein. In dem Sensorgehäuse kann eine Öffnung ausgebildet sein, in die das Verbindungselement eingesetzt werden und die eine Relativbewegung des Verbindungselements relativ zu dem Sensorgehäuse führen kann.
Das wenigstens eine Sensorelement kann so ausgebildet sein, dass es ein Magnetfeld erzeugt. Das wenigstens eine Sensorelement kann beispielsweise ein Permanentmagnet sein. Das als Permanentmagnet ausgebildete Sensorelement kann in dem Verbindungselement aufgenommen bzw. an dem Verbindungselement angeordnet sein.
Die wenigstens zwei Sensoren können auf das von dem wenigstens einen Sensorelement erzeugte Magnetfeld reagieren. Nähert sich das Magnetfeld den Sensoren oder entfernt sich das Magnetfeld von den Sensoren, kann dies von wenigstens einem der beiden Sensoren erfasst werden. Das von wenigstens einem der Sensoren erfasste Magnetfeld bzw. die magnetische Wirkung des Sensorelements kann sich aufgrund einer Veränderung der vertikalen Position des Sensorelements relativ zu den wenigstens zwei Sensoren ändern. Je größer der Abstand zwischen dem wenigstens einen Sensorelement und den wenigstens zwei Sensoren wird, umso schwächer ist die magnetische Wirkung des wenigstens einen Sensorelements auf die wenigstens zwei Sensoren.
Die magnetische Empfindlichkeit der wenigstens zwei Sensoren kann sich unterscheiden. Einer der beiden Sensoren kann eine höhere Empfindlichkeit für das Magnetfeld haben als der jeweils andere Sensor. Einer der Sensoren kann somit eine Änderung des von dem Sensorelement erzeugten Magnetfelds eher erfassen als der andere Sensor. Insbesondere kann der für Änderungen des Magnetfelds empfindlichere Sensor das Magnetfeld über eine größere Distanz hinweg erfassen als der unempfindlichere Sensor. Anders ausgedrückt gibt es Zustände, in denen der unempfindlichere Sensor das Magnetfeld nicht mehr erfasst, der empfindlichere Sensor hingegen schon.
Jeder der wenigstens zwei Sensoren kann mit einem Stromkreis verbunden sein. Die beiden Stromkreise können mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden sein. Die elektronische Steuereinheit kann die Zustandsänderungen über die Stromkreise aufgrund der von den Sensoren erfassten Position des Sensorelements registrieren und basierend auf diesen Zustandsänderungen Signale erzeugen und ausgeben.
Zumindest einer der wenigstens zwei Sensoren kann ein Schalter sein, der in Abhängigkeit des von dem wenigstens einen Sensorelement erzeugten Magnetfelds seinen Schaltzustand ändern kann. Es können auch beide Sensoren Schalter sein.
Auf Grundlage der Änderung ihres Schaltzustands können die Sensoren den mit ihnen verbundenen Stromkreis unterbrechen oder schließen. Die mit den Stromkreisen verbundene elektronische Steuereinheit kann die Veränderung des Zustands der Stromkreise erfassen und basierend darauf Signale ausgeben, die einen Flüssigkeitsverlust in dem Flüssigkeitsreservoir anzeigen können. Auf Basis der Änderung des Schaltzustands des unempfindlicheren Sensors kann die elektronische Steuereinheit ein Frühwarnsignal ausgeben, das einen Flüssigkeitsverlust in dem Flüssigkeitsreservoir angibt. Ändert der empfindlichere Sensor seine Schaltstellung, so kann die elektronische Steuereinheit ein Warnsignal ausgeben, das vor dem baldigen Ausfall des Bremssystems des Fahrzeugs warnt. Eine Änderung des Schaltzustands des magnetisch empfindlicheren Sensors kann demnach einem relativ großen Flüssigkeitsverlust beispielsweise aufgrund einer größeren Leckage entsprechen. Insbesondere können die Schalter sogenannte Reed-Schalter sein.
Die wenigstens zwei Sensoren können in vertikaler Richtung nebeneinander angeordnet sein. Die wenigstens zwei Sensoren können in vertikaler Richtung an der gleichen Höhenposition angeordnet sein. Betrachtet man die Position der wenigstens zwei Sensoren in einem Koordinatensystem mit x-, y-, z-Achse, wobei die z-Achse der vertikalen Richtung entspricht, kann die Position der wenigstens zwei Sensoren in Richtung der z-Achse den gleichen Koordinatenwert aufweisen. In Richtung der x-Achse, d. h. in horizontaler Richtung, können die wenigstens zwei Sensoren zueinander versetzt angeordnet sein. Das wenigstens eine Verbindungselement, an dem das Sensorelement angeordnet ist, kann zwischen den wenigstens zwei Sensoren angeordnet und in vertikaler Richtung relativ zu den wenigstens zwei Sensoren verlagerbar sein.
Das wenigstens eine Verbindungselement kann wenigstens ein Wegbegrenzungselement aufweisen. Das wenigstens eine Wegbegrenzungselement kann ein Vorsprung sein. Der Vorsprung kann sich in radialer Richtung von dem Verbindungselement weg erstrecken. Das Wegbegrenzungselement kann so ausgestaltet sein, dass es sich an das wenigstens eine Sensorgehäuse anlegen kann, um die Relativbewegung des Verbindungselements relativ zu dem Sensorgehäuse zu begrenzen. Das Wegbegrenzungselement kann somit eine obere Endposition des Schwimmkörpers festlegen. Trotz der Auftriebskraft des Schwimmkörpers kann der Schwimmkörper aufgrund des Wegbegrenzungselements nicht weiter aufsteigen, wenn der wenigstens eine Schwimmkörper seine obere Endposition einnimmt, in der das Wegbegrenzungselement an dem Sensorgehäuse anliegt. In seiner oberen Endposition kann der Schwimmkörper in der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir untergetaucht sein. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Flüssigkeitsreservoir nach einer Erstbefüllung oder bei einer Servicebefüllung im Zuge einer Wartung des Fahrzeugs aufgefüllt wurde.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Flüssigkeitsreservoir mit einer Füllstandsensiereinrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen Art.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten, schematischen Figuren beschrieben. Es stellen dar:

1 und 2 Ansichten eines Flüssigkeitsreservoirs mit einer Füllstandsensiereinrichtung;
2 bis 5 Ansichten des Flüssigkeitsreservoirs mit unterschiedlichen Füllständen, die von der Füllstandsensiereinrichtung erfasst werden;
6 und 7 Ansichten einer Führung der Füllstandsensiereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
8 und 9 Ansichten einer Führung der Füllstandsensiereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine Draufsicht auf das Flüssigkeitsreservoir 10, das eine Einfüllöffnung 12 hat. 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.
2 zeigt eine Seitenansicht des Flüssigkeitsreservoirs 10, in der die Füllstandsensiereinrichtung 14 gezeigt ist. An der Oberseite des Flüssigkeitsreservoirs 10 ist die Einfüllöffnung 12 erkennbar. Die Füllstandsensiereinrichtung 14 weist einen mit gestrichelten Linien dargestellten Schwimmkörper 16 auf. Der Schwimmkörper 16 ist mit der in dem Flüssigkeitsreservoir 10 enthaltenen Flüssigkeit in Kontakt. Der Schwimmkörper 16 kann je nach Füllstand der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 in der Flüssigkeit untergetaucht sein oder auf der Oberfläche der Flüssigkeit schwimmen.
Der Schwimmkörper 16 hat ein Verbindungselement 18, das in 2 ebenfalls strichliert dargestellt ist. Das Verbindungselement 18 ist in dem Flüssigkeitsreservoir 10 in vertikaler Richtung relativ zu einem Sensorgehäuse 20 verlagerbar geführt. In dem Sensorgehäuse 20 sind zwei Sensoren 22 und 24 angeordnet, die die Position eines an dem Verbindungselement 18 angeordneten Sensorelements 26 erfassen. Ändert sich die Position des Schwimmkörpers 16, so ändert sich auch die Position des mit dem Schwimmkörper 16 verbundenen Verbindungselements 18 und damit auch die Position des Sensorelements 26 relativ zu den Sensoren 22 und 24.
Das Flüssigkeitsreservoir 10 hat zwei Auslassstutzen 28 und 30, die an der Unterseite des Flüssigkeitsreservoirs 10 vorgesehen sind. Die Auslassstutzen 28 und 30 sind rohrförmig ausgebildet und weisen an ihrem Ende jeweils einen umlaufenden Vorsprung auf.
3 zeigt eine Seitenansicht des Flüssigkeitsreservoirs 10 und der daran angebrachten Füllstandsensiereinrichtung 14. Zur Veranschaulichung des Aufbaus der Füllstandsensiereinrichtung 14 sind in 3 die Elemente und Komponenten der Füllstandsensiereinrichtung 14 mit durchgezogenen Linien dargestellt, obwohl zumindest der Schwimmkörper 16, das Verbindungselement 18 und zumindest ein Abschnitt des Sensorgehäuse 20 innerhalb des Flüssigkeitsreservoirs 10 angeordnet sind. In 3 ist ferner ein Koordinatensystem mit x-Achse, y-Achse und z-Achse eingetragen, auf das für die Beschreibung des Flüssigkeitsreservoirs 10 und der Füllstandsensiereinrichtung 14 Bezug genommen wird. Die z-Achse verläuft vertikal, wohingegen die x-Achse horizontal verläuft.
Die Sensoren 22 und 24 sind in dem gemeinsamen Sensorgehäuse 20 angeordnet. Das Sensorgehäuse 20 kann an dem Flüssigkeitsreservoir 10 angebracht sein. Das Sensorgehäuse 20 ist länglich ausgebildet und erstreckt sich in dem Flüssigkeitsreservoir 10 in x-Richtung. Das Sensorgehäuse 20 hat eine relativ geringe Bauhöhe in z-Richtung. Das Verbindungselement 18 erstreckt sich in x-Richtung zwischen den beiden Sensoren 22 und 24. Dementsprechend ist auch das an dem Verbindungselement 18 angeordnete Sensorelement 26 in x-Richtung gesehen zwischen den beiden Sensoren 22 und 24 angeordnet. Das Verbindungselement 18 ist an dem Sensorgehäuse 20 in vertikaler Richtung verlagerbar geführt. Die Führung für das Verbindungselement 18 ist an dem Sensorgehäuse 20 zwischen den beiden Sensoren 22 und 24 ausgebildet. Durch die Führung an dem Sensorgehäuse 20 werden der Schwimmkörper 16 und das Verbindungselement 18 in dem Flüssigkeitsreservoir 10 in vertikaler Richtung ausgerichtet. Der Schwimmkörper 16 kann sich zusammen mit dem Verbindungselement 18 in z-Richtung, d. h. in vertikaler Richtung, relativ zu dem Sensorgehäuse 20 verlagern.
An dem Flüssigkeitsreservoir 10 kann eine Schiene 32 vorgesehen sein, z.B. an einer Innenwand des Flüssigkeitsreservoirs 10. Die Schiene 32 kann mit korrespondierenden Einrichtungen an dem Sensorgehäuse 20 in Eingriff gebracht werden und somit ein Einschieben des Sensorgehäuses 20 in das Flüssigkeitsreservoir 10 ermöglichen. Die Schiene 32 kann das Sensorgehäuse 20 und damit das Verbindungselement 18 und den Schwimmkörper 16 in einer vorbestimmten Position und Lage halten.
An seinem dem Schwimmkörper 16 entgegengesetzten Ende weist das Verbindungselement 18 ein Wegbegrenzungselement 34 auf. Das Wegbegrenzungselement 34 ist in Form eines umlaufenden Vorsprungs ausgebildet, der sich in radialer Richtung von dem Verbindungselement 18 weg erstreckt. Das Wegbegrenzungselement 34 kann sich an das Sensorgehäuse 20 anlegen, um eine Verlagerung des Schwimmkörpers 16 und des Verbindungselements 16 in z-Richtung bzw. in vertikaler Richtung relativ zu dem Sensorgehäuse 20 zu begrenzen. Auf diese Weise kann mit dem Wegbegrenzungselement 34 eine obere Endposition des Schwimmkörpers 16 festgelegt werden. Mit anderen Worten kann der Schwimmkörper 16 zusammen mit dem Verbindungselement 18 in z-Richtung aufgrund des Wegbegrenzungselements 34 trotz seines Auftriebs in der Flüssigkeit in z-Richtung nicht weiter nach oben bewegt werden, wenn die Oberfläche der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 in z-Richtung oberhalb des Schwimmkörper 16 liegt. Der Schwimmkörper 16 kann auch in der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 untergetaucht sein.
In 3 befindet sich die Oberfläche der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 an der Füllstandsmarke A, d. h. oberhalb des Schwimmkörpers 16. Dieses Füllstandsniveau hat die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 beispielsweise nach einer Erstbefüllung oder nach einer Servicebefüllung bei einer Wartung des Fahrzeugs. Der Schwimmkörper 16 ist dementsprechend in der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 untergetaucht, weil das Wegbegrenzungselement 34 eine obere Endposition des Schwimmkörpers 16 festlegt und einen weiteren Anstieg des Schwimmkörpers 16 durch Anlage an dem Sensorgehäuse 20 verhindert.
Die Sensoren 22 und 24 sind zusammen in dem Sensorgehäuse 20 angeordnet. Zwischen den beiden Sensoren 22 und 24 erstreckt sich das Verbindungselement 18, an dem das Sensorelement 26 angebracht ist. Durch die Führung des Verbindungselements 18 an dem Sensorgehäuse 20 kann das Sensorelement 26 seine Position in vertikaler Richtung relativ zu den Sensoren 22 und 24 ändern, wenn sich die vertikale Position des Schwimmkörper 16 und des Verbindungselements 18 aufgrund einer Änderung des Füllstands der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 ändert. Die Sensoren 22 und 24 sind in Richtung der z-Achse bzw. in vertikaler Richtung auf gleicher Höhe angeordnet, d. h. die Positionen der beiden Sensoren 22 und 24 haben den gleichen Koordinatenwert auf der z-Achse. In Richtung der x-Achse, d. h. in horizontaler Richtung, sind die beiden Sensoren 22 und 24 jedoch zueinander versetzt, sodass sich das Verbindungselement 18 mit dem Sensorelement 26 zwischen ihnen erstrecken kann.
Die Sensoren 22 und 24 können die vertikale Position (z-Richtung) des Sensorelements 26 erfassen. Das Sensorelement 26 kann ein Magnetfeld erzeugen. Das Sensorelement 26 kann beispielsweise ein Permanentmagnet sein. Die Sensoren 22 und 24 können anhand des von dem Sensorelement 26 erzeugten Magnetfelds erfassen, wenn sich die Position des wenigstens einen Sensorelements 26 aufgrund einer Änderung des Füllstands des Flüssigkeitsreservoirs 10 ändert. Diese von den Sensoren 22, 24 erfassten Änderungen des Magnetfelds können von einer Veränderung der Position des Sensorelements 26 und damit einer Veränderung der Position des Schwimmkörpers 16 und dem Verbindungselement 18 in dem Flüssigkeitsreservoir 10 herrühren. Die Sensoren 22 und 24 haben jeweils eine unterschiedliche Empfindlichkeit, mit der sie auf ein Magnetfeld reagieren. Anders ausgedrückt kann einer der Sensoren 22, 24 früher bzw. schneller auf das von dem Sensorelement 26 erzeugte Magnetfeld ansprechen als der jeweils andere Sensor 22, 24. Aufgrund der unterschiedlichen Empfindlichkeiten der Sensoren 22 und 24 können mit den Sensoren 22 und 24 mehrere unterschiedliche Füllstände erfasst werden, obwohl die Sensoren 22 und 24 sich in z-Richtung an gleicher Position befinden, d. h. der Wert der z-Koordinate für beide Sensoren 22 und 24 gleich ist. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Sensor 22 weniger empfindlich auf das von dem Sensorelement 26 erzeugte Magnetfeld reagieren als der Sensor 24.
Die Sensoren 22 und 24 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Schalter ausgeführt und jeweils mit einem Stromkreis verbunden. Die Schalter 22, 24 können in Abhängigkeit des von dem Sensorelement 26 erzeugten Magnetfelds ihre Schaltstellung ändern. In Abhängigkeit des von dem Sensorelement 26 erzeugten Magnetfelds kann jeder der Sensoren 22 und 24 den ihm jeweils zugeordneten Stromkreis unterbrechen oder schließen. Da die Schalter 22, 24 unterschiedlich empfindlich auf Änderungen des von dem Sensorelement 26 erzeugten Magnetfelds reagieren, können mit den Schaltern verschiedene Füllstände der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 erfasst werden. Die Schalter 22, 24 können auf das Annähern bzw. Entfernen eines Magnetfelds reagieren und daraufhin ihre Schaltstellung bzw. ihren Schaltzustand verändern. Insbesondere können die Sensoren 22 und 24 Reed-Schalter sein.
In 3 haben die beiden Sensoren 22, 24 bzw. die beiden Schalter den gleichen Schaltzustand. Die beiden Schalter 22, 24 sind gemäß 3 geschlossen, sodass die mit ihnen verbundenen Stromkreise ebenfalls geschlossen sind. Die Stromkreise der Schalter 22, 24 können mit einer Steuereinheit (nicht gezeigt) verbunden sein, die in Abhängigkeit des von den Schaltern 22, 24 erfassten Füllstands ggf. ein Warnsignal ausgeben kann. Da sich das Wegbegrenzungselement 34 in 3 in Anlage mit dem Sensorgehäuse 20 befindet, liegt ein hoher Füllstand des Flüssigkeitsreservoirs 10 vor. Der Schwimmkörper 16 ist in der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 untergetaucht. Bei einem derartigen Füllzustand wird keine Veränderung der vertikalen Position des Sensorelements 26 von den Schaltern 22 und 24 erfasst. Die Schalter 22 und 24 sind in 3 geschlossen, da sich das Sensorelement 26 in der näheren Umgebung der Schalter 22, 24 bzw. in x-Richtung zwischen den Schaltern befindet. Aufgrund des Schaltzustands der Schalter 22, 24 sind auch die mit den Schaltern 22, 24 verbundenen Stromkreise geschlossen. Die Schalter 22, 24 zeigen aufgrund der von ihnen erfassten Position des wenigstens einen Sensorelements 26 an, das ausreichend Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 vorhanden ist. In diesem Zustand muss von einer mit den Stromkreisen verbundenen Steuereinheit kein Warnsignal ausgegeben werden.
In 4 ist der Füllstand der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 bis zur Füllstandsmarke B gefallen. Der Schwimmkörper 16 schwimmt auf der Oberfläche der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir 10 und hat sich zusammen mit dem Verbindungselement 18 und dem daran angebrachten Sensorelement 26 in vertikaler Richtung (z-Achse) relativ zu dem ortsfesten Sensorgehäuse 20 mit den beiden Sensoren 22 und 24 nach unten bewegt. Das Wegbegrenzungselement 34 befindet sich nicht mehr in Anlage mit dem Sensorgehäuse 20, sondern weist einen Abstand in z-Richtung zu dem Sensorgehäuse 20 auf. Der für das Magnetfeld des Sensorelements 26 unempfindlichere Sensor 22 hat in 4 seinen Schaltzustand basierend auf der Veränderung der vertikalen Position des Sensorelements 26 geändert. Der Schalter 22 ist geöffnet und unterbricht somit den mit ihm verbundenen Stromkreis. Die Unterbrechung des mit dem Schalter 22 verbundenen Stromkreises kann von der elektronischen Steuereinheit erfasst werden. Die elektronische Steuereinheit kann basierend auf der erfassten Änderung des Schaltzustands des Schalters 22 ein Frühwarnsignal ausgeben, das einen Flüssigkeitsverlust in dem Flüssigkeitsreservoir 10 anzeigt. Im Gegensatz zu dem unempfindlicheren Sensor 22 bleibt der für das Magnetfeld des Sensorelements 26 empfindlichere Sensor 24 geschlossen.
In 5 ist der Füllstand in dem Flüssigkeitsreservoir 10 bis zur Füllstandsmarke C gefallen. Aufgrund des gesunkenen Füllstands ist der Schwimmkörper 16 in vertikaler Richtung erneut abgesunken und mit ihm auch das Verbindungselement 18 und das Sensorelement 26. Durch die Änderung der Position des Schwimmkörpers 16 hat sich das über das Verbindungselement 18 mit dem Schwimmkörper 16 verbundene Sensorelement 26 noch weiter von den Sensoren 22 und 24 entfernt. Aufgrund dieses größeren Abstands in z-Richtung hat nun auch der magnetisch empfindlichere Sensor 24 seinen Schaltzustand geändert und den an ihn angeschlossenen Stromkreis unterbrochen. In 5 sind somit beide Schalter 22 und 24 geöffnet. Die Änderung des Schaltzustands des für das Magnetfeld des Sensorelements 26 empfindlicheren Schalters 24 und die Unterbrechung des mit dem Schalter 24 verbundenen Stromkreises werden von der elektronischen Steuereinheit erfasst. Aufgrund dieser zusätzlichen Änderung des Schaltzustands des Schalters 24 kann die elektronische Steuereinheit (nicht gezeigt) ein Warnsignal ausgegeben, das einen kritischen Flüssigkeitsverlust in der Bremsanlage des Fahrzeugs anzeigt und vor einem drohenden Ausfall der Bremsanlage warnt.
6 zeigt eine Teilschnittansicht der Füllstandsensiereinrichtung 14, in der das Sensorgehäuse 20 im Schnitt dargestellt ist. In dem Sensorgehäuse 20 sind die Sensoren 22 und 24 angeordnet. In x-Richtung zwischen den Sensoren 22 und 24 ist das Verbindungselement 18 angeordnet, das zu den beiden ortsfesten Sensoren 22 und 24 in vertikaler Richtung verlagerbar ist. Das Verbindungselement 18 ist verlagerbar an dem Sensorgehäuse 20 geführt und im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Das Verbindungselement 18 ist mit dem Schwimmkörper 16 verbunden und weist das Sensorelement 26 auf. Die Sensoren 22 und 24 sind jeweils mit einem Stromkreis verbunden. Zudem ist an dem dem Schwimmkörper 16 entgegengesetzten Ende des Verbindungselements 18 das Wegbegrenzungselement 34 vorhanden.
Die Sensoren 22 und 24 können zusammen mit dem Sensorgehäuse 20 in das Flüssigkeitsreservoir 10 eingesetzt und mit dem Flüssigkeitsreservoir 10 verbunden werden. Beispielsweise kann das Sensorgehäuse 20 in das Flüssigkeitsreservoir 10 eingeschoben werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Füllstandsensiereinrichtung 14 als eine Einheit, d. h. das Sensorgehäuse 20 mit den Sensoren 22 und 24, der Schwimmkörper 16 und das Verbindungselement 18, in das Flüssigkeitsreservoir 10 eingesetzt werden kann.
7 zeigt eine Draufsicht auf das Sensorgehäuse 20. Die Sensoren 22, 24 sind in 7 strichliert dargestellt. In x-Richtung zwischen den Sensoren 22 und 24 ist eine Öffnung 36 an dem Sensorgehäuse 20 erkennbar, die die Führung für das Verbindungselement 18 bildet. Das Verbindungselement 18 kann in die Öffnung 36 eingesetzt werden.
8 zeigt eine Ansicht einer Füllstandsensiereinrichtung 14 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Der wesentliche Unterschied zu der zuvor mit Bezug auf die 6 und 7 beschriebenen Füllstandsensiereinrichtung 10 liegt in der Ausbildung bzw. Anordnung des Sensorelements 26. Die Unterschiede zwischen beiden Ausführungsformen werden insbesondere aus 9 deutlich.
In 9 ist das Sensorgehäuse 20 erkennbar, in dem die Sensoren 22 und 24 angeordnet sind. Das Verbindungselement 18 ist zusammen mit dem Sensorelement 26 außerhalb des Sensorgehäuses 20 angeordnet bzw. geführt. Das Verbindungselement 18 ist in einer Führung 38 geführt, die im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist. Die Führung 38 kann von einer Aussparung an dem Flüssigkeitsreservoir 10 gebildet sein. Das Sensorelement 26 ist an dem im Querschnitt rechteckförmigen Verbindungselement 18 außen an einer dem Sensorgehäuse 20 zugewandten Fläche des Verbindungselements 18 angebracht. Das Sensorelement 26 ist somit auch in y-Richtung versetzt zu den Sensoren 22 und 24 angeordnet. In x-Richtung befindet sich das Sensorelement 26 im Wesentlichen zwischen den beiden Sensoren 22 und 24.
Durch die unterschiedlichen magnetischen Empfindlichkeiten der beiden Sensoren 22 und 24 können die Sensoren 22, 24 an der gleichen vertikalen Position (z-Achse) angeordnet und in dem gemeinsamen, in das Fluidreservoir einschiebbaren Sensorgehäuse 20 geringer Baugröße aufgenommen sein und dennoch zumindest zwei unterschiedliche Füllstände erfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004061357 A1 [0002]

Claims

Füllstandsensiereinrichtung (14) für ein Flüssigkeitsreservoir (10), insbesondere für einen Ausgleichsbehälter einer Fahrzeugbremsanlage, mit: wenigstens einem Schwimmkörper (16), der dazu eingerichtet ist, mit der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir (10) in Kontakt zu kommen, wenigstens einem Sensorelement (26), das mit dem wenigstens einen Schwimmkörper (16) verbunden ist, und wenigstens zwei Sensoren (22, 24) zur Erfassung der Position des wenigstens einen Sensorelements (26), wobei in Abhängigkeit der Position des wenigstens einen Sensorelements (26) relativ zu den wenigstens zwei Sensoren (22, 24) zumindest einer der Sensoren (22, 24) eine Änderung des Füllstands des Flüssigkeitsreservoirs (10) sensiert.
Füllstandsensiereinrichtung nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Sensorelement (26) relativ zu den wenigstens zwei Sensoren (22, 26) in vertikaler Richtung verlagerbar ist.
Füllstandsensiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der wenigstens eine Schwimmkörper (16) wenigstens ein Verbindungselement (18) aufweist, an dem das wenigstens eine Sensorelement (26) angeordnet ist.
Füllstandsensiereinrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Führung (36, 38) für das wenigstens eine Verbindungselement (18) vorhanden ist, die eine Verlagerung des Verbindungselements (18) in vertikaler Richtung führt.
Füllstandsensiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das wenigstens eine Sensorelement (26) ein Magnetfeld erzeugt.
Füllstandsensiereinrichtung nach Anspruch 5, wobei die wenigstens zwei Sensoren (22, 24) auf das von dem wenigstens einen Sensorelement (26) erzeugte Magnetfelds reagieren.
Füllstandsensiereinrichtung nach Anspruch 6, wobei ein Sensor (22) der wenigstens zwei Sensoren (22, 24) eine höhere magnetische Empfindlichkeit als der jeweils andere Sensor (24) aufweist.
Füllstandsensiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jeder der wenigstens zwei Sensoren (22, 24) mit einem Stromkreis verbunden ist.
Füllstandsensiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest einer der wenigstens zwei Sensoren (22, 24) ein Schalter ist, der in Abhängigkeit des von dem wenigstens einen Sensorelement (26) erzeugten Magnetfelds seinen Schaltzustand ändert.
Füllstandsensiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die wenigstens zwei Sensoren (22, 24) in vertikaler Richtung in der gleichen Höhe angeordnet sind.
Füllstandsensiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die wenigstens zwei Sensoren (22, 24) in einem Sensorgehäuse (20) angeordnet sind, das mit dem Flüssigkeitsreservoir (10) verbindbar ist.
Füllstandsensiereinrichtung nach Anspruch 11, wobei das Sensorgehäuse (20) eine Führung (34) für das wenigstens eine Verbindungselement (18) aufweist, um eine Bewegung des wenigstens einen Verbindungselements (18) relativ zu dem Sensorgehäuse (20) in vertikaler Richtung zu führen.
Füllstandsensiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das wenigstens eine Verbindungselement (18) wenigstens ein Wegbegrenzungselement (34) aufweist.
Füllstandsensiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die wenigstens zwei Sensoren (22, 24) mit einer Steuereinheit verbindbar sind.
Flüssigkeitsreservoir (10) mit einer Füllstandsensiereinrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Flüssigkeitsreservoir nach Anspruch 15, wobei die Führung für das wenigstens eine Verbindungselement (18) an dem Flüssigkeitsreservoir (10) angebracht oder ausgebildet ist.