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Die vorliegende Erfindung betrifft
im Tank angeordnete Kraftstoffmodule mit Komponenten, die aus Kunststoff
oder polymeren Materialien hergestellt sind. Genauer gesagt bezieht
sich die Erfindung auf im Tank angeordnete Kraftstoffmodule, die
angeordnet sind, um die Ansammlung von elektrostatischen Ladungen,
die infolge des Kraftstoffflusses erzeugt werden können, zu
verhindern und für
eine sichere Vernichtung derselben zu sorgen.
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Der im Tank angeordnete Kraftstoffmodul
für einen
Kraftstofftank eines Fahrzeuges oder einer anderen Vorrichtung,
bei der eine Brennkraftmaschine Verwendung findet, umfaßt in typischer
Weise eine Vielzahl von getrennten Komponenten, wie beispielsweise
einen Speicher, eine Kraftstoffpumpe mit Motor, einen Kraftstoffilter
mit Gehäuse,
einen Druckregler mit Gehäuse,
eine Ansaugstrahlpumpe u. ä. Es kann
passieren, daß derartige
Komponenten aus nichtleitenden Materialien hergestellt sein oder
Elemente aufweisen können,
die elektrisch leitend sind. Die elektrisch leitenden Elemente sind
jedoch gegenüber
der zugehörigen
elektrischen Schaltung, die eine Erdungsebene festlegt, elek trisch
isoliert. Beispielsweise können
die leitenden Komponenten innerhalb eines nichtleitenden Kunststoffgehäuses angeordnet
sein.
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Leitende sowie nichtleitende Komponenten eines
im Tank angeordneten Kraftstoffmoduls sind gegenüber der Ansammlung von elektrostatischer Ladung
empfänglich.
Es ist bekannt, eine Anordnung zu verwenden, die für die Vernichtung
einer derartigen elektrostatischen Ladung sorgt, um einen übermäßig großen Aufbau
derselben zu verhindern. Diverse Beispiele von diesen Anordnungen
sind in den
US-PS'en 5 076 920 ,
5 647 330 ,
5 785 032 ,
6 047 685 ,
6 206 035 und
6 435 163 beschrieben.
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Mit fortschreitenden Untersuchungen
des Aufbaus von elektrostatischen Ladungen in im Tank angeordneten
Kraftstoffmodulen sind Verfeinerungen in bezug auf das Gesamtschutzschema
entwickelt worden. Die vorliegende Erfindung resultiert aus diesem
Prozeß.
Mit der Erfindung wird nicht nur der Vorteil erkannt, der aus der
Verwirklichung eines derartigen Schutzes in Bereichen, die vorher
nicht als signifikant angesehen wurden, resultiert, sondern es wird auch
ein verbesserter Mechanismus zum Erreichen einer Gesamtverbesserung
des erforderlichen Schutzes vorgesehen.
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Speziell wird eine Anordnung zur
Verfügung gestellt,
die einen Schutz gegenüber
dem Aufbau von elektrostatischer Ladung in Bereichen, die bislang nicht
für die
Lösung
des elktrostatischen Entladungsproblems als relevant angesehen wurden,
bietet. Ein derartiger Bereich ist die Ansaugstrahlpumpe, die Verwendung
findet, um Kraftstoff in den Modulspeicher zu saugen. Ein anderer
Bereich ist der leitende Arm der Kraftstoffniveausensoreinheit.
Die Erfindung sieht des weiteren vorher unbekannte Mechanismen vor,
um die Vernichtung von elektrostatischer Ladung zu ermöglichen.
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Um den Aufbau der elektrostatischen
Ladung in den Komponenten eines im Tank angeordneten Kraftstoffmoduls
zu steuern, ist es bekannt, die Komponenten an die Erdungsebene
des Fahrzeuges elektrisch anzuschließen, normalerweise an die negative
Klemme der Batterie, die diese elektrische Ebene bildet. Es ist
bekannt, Metalldrähte
zu verwenden, um diese Komponenten zu erden oder andere geerdete
leitende Komponenten anzuschließen,
die mit der Erdungsebene des Fahrzeuges in Verbindung stehen. Mit
der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, neuartige Anordnungen
zur Schaffung eines derartigen Erdungsweges vorzusehen.
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Der Kraftstoffniveausensor detektiert
das Kraftstoffniveau in einem Kraftstofftank üblicherweise über einen
Schwimmer und einen Schwenkarm, der physikalisch im oder am im Tank
angeordneten Kraftstoffmodul angeordnet ist. Eine elektrische Schaltung mit
einer einen variablen Widerstand bildenden Karte findet Verwendung.
Ein beweglicher Querstab oder ein Kontaktelement wirkt mit der Widerstandskarte zusammen,
um die Schaltungseigenschaften zu verändern und die Ablesung an einem
Kraftstoffmeßgerät zu verändern. Diese
Schaltung umfaßt
einen elektrischen Pfad, der im Modul vorhanden ist und schließlich an
die Erdungsebene angeschlossen ist. Sie sieht einen vorher nicht
erkannten Weg zur Vernichtung der elektrostatischen Aufladung vor.
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Darüber hinaus umfaßt die Kraftstoffniveausensoreinheit
normalerweise einen metallischen Schwimmerarm, der auf einem nichtleitenden
Halter montiert ist. Der Arm besitzt ein Auftriebselement an einem
Ende. Der Halter ist schwenkbar an einer Basis montiert, die ebenfalls
nichtleitend ist. Da der Schwimmerarm aus einem metallischen Material
geformt ist, ist er gegenüber
der Ansammlung von elektrostatischer Ladung empfänglich. Da jedoch der Halter
und die Basis aus einem nichtleitenden Kunststoffmaterial bestehen,
ist jedwede im metallischen Arm angesammelte elektrostatische Ladung
nicht in der Lage, sich zur Erdungsebene der Schaltung zu entladen.
Eine Verbindung des metallischen Schwidmmerarmes mit dem Leiter
der im Modul vorhandenen Niveausensorschaltung stellt eine Lösung sowohl
für das
Problem einer unerwünschten
elektrostatischen Ansammlung als auch für die Schaffung eines wirksamen
Vernichtungsweges der elektrostatischen Ladung dar.
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Die Erfindung ist in den unabhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Vorderansicht, teilweise im Schnitt und teilweise weggebrochen,
eines im Tank angeordneten Kraftstoffmoduls, wobei diverse Prinzipien
der vorliegenden Erfindung dargestellt sind;
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2 eine
teilweise weggebrochene Vorderansicht eines anderen Typs eines im
Tank angeordneten Kraftstoffmoduls, die Details einer Ausführungsform
der vorlie genden Erfindung zeigt;
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3A eine
Seitenansicht eines Abschnittes des im Tank angeordneten Moduls
der 2, wobei weitere
Merkmale der vorliegenden Erfindung dargestellt sind;
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3B eine
Seitenansicht eines Abschnittes des im Tank angeordneten Moduls
der 2, wobei ein erfindungsgemäßes Montageverfahren
dargestellt ist;
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4A einen
Schnitt eines Teiles der Vorrichtung der 2;
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4B einen
Schnitt eines Teiles der Vorrichtung der 2;
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4C einen
Schnitt eines Teiles der Vorrichtung der 2;
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5 eine
Vorderansicht einer Kraftstoffniveausensoreinheit, die Prinzipien
der vorliegenden Erfindung verkörpert;
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6 eine
Seitenansicht der Kraftstoffniveausensoreinheit der 5;
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7 eine
Draufsicht der Kraftstoffniveausensoreinheit der 5;
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8 eine
Vorderansicht eines Kontaktelementes der Kraftstoffniveausensoreinheit
der 5;
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9 eine
Schnittansicht des Kontaktelementes der 8 entlang Linie 9-9;
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10 eine
Vorderansicht des Schwimmerarmhalteelementes der Kraftstoffniveausensoreinheit
der 5;
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11 eine
Schnittansicht des Schwimmerarmhalteelementes der 5 entlang Linie 11-11; und
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12 eine
Schnittansicht des am Schwimmerarmhalteelement installierten Kontaktelementes mit
einem leitenden Finger, der auf dem Kontaktelement ausgebildet ist,
und einem Schwimmerarm, der sich durch den Schwimmerarmhalter erstreckt.
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In Verbindung mit der in 1 dargestellten Ausführungsform
ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Figur zeigt
einen im Tank angeordneten Kraftstoffmodul 10, der in einem
Kraftstofftank 9 angeordnet sein kann, welcher zu einer
Brennkraftmaschine gehört.
Obwohl der Hauptanwendungsfall einer derartigen Anordnung der eines
Kraftfahrzeuges ist, ist die Erfindung auch bei anderen Vorrichtungen
anwendbar, die von einer Brennkraftmaschine angetrieben werden,
wie beispielsweise stationären
Kraftmaschinen oder Hilfskraftmaschinen, motorbetriebenen Pumpen
oder elektrischen Generatoren.
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Der Modul 10 besitzt einen
Flansch 11, mit dem der Modul mit dem Kraftstofftank 9 verbunden ist.
Der Modul umfaßt
ferner einen Kraftstoffspeicher 13, eine Kraftstoffpumpe
und einen Motor 18, ein Kraftstoffilterge häuse 20,
in dem ein Kraftstoffilter 19 angeordnet ist, einen Kraftstoffdruckregler 16 und eine
Ansaugstrahlpumpe 21. Diese Komponenten sind über Schläuche 23 oder 25 miteinander
verbunden. Der Modul leitet Kraftstoff vom Haupttank 9 zum Fahrzeugmotor über die
Pumpe und den Motor 18 zum Filtergehäuse 20, um den Motor über einen
Auslaßverbinder 27 mit
Kraftstoff zu versorgen.
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Ein Flansch 11 lagert eine
elektrische Fassung 12. Diese empfängt Strom vom elektrischen System,
das dem Motor zugeordnet ist. Das elektrische System umfaßt Leitungen 8a und 8b,
die in die Fassung 12 gesteckt sind. Eine Leitung 8a repräsentiert
die negative Seite der Batterie des elektrischen Systems und stellt
die Erdungsebene des Systems dar.
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Die Kraftstoffpumpe und der Motor 18 sind im
Speicher 13 gelagert. Die Stromzufuhr zum Motor erfolgt über elektrische
Leitungen 17a und 17b, die an die elektrische
Fassung 12 angeschlossen sind. Die Leitung 17a ist
an die negative Leitung 8a angeschlossen und steht somit
mit der Erdungsebene des Fahrzeuges in Verbindung. Die Leitung 17b ist über die
Leitung 8b an die positive Seite der Batterie angeschlossen
und stellt die stromführende
Leitung dar.
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Der Flansch 11 und der Speicher 13 sind über eine
Gleitverbindung miteinander verbunden, um die Einstellung der vertikalen
Gesamterstreckung des Moduls zu ermöglichen. Diese Gleitverbindung ist
nicht gezeigt, jedoch im Stand der Technik bekannt. Sie ermöglicht,
daß sich
der Speicher 13 zum Flansch 11 oder von diesem
weg bewegen kann, damit der Modul mit Kraftstoff tanks unterschiedlicher vertikaler
Abmessung versehen werden kann.
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Bei dem dargestellten Modul sind
das Kraftstoffiltergehäuse 20 und
der darin eingeschlossene Filter 19 mit dem Flansch 11 verbunden.
Bei anderen Anordnungen kann das Filtergehäuse mit dem Speicher 13 verbunden
sein.
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Wie in 1 gezeigt,
lagert das Filtergehäuse 20 den
Filter 19. Kraftstoff dringt in das Filtergehäuse 20 über den
Schlauch 23, der an die Pumpe und den Motor 18 angeschlossen
ist, ein. Unter Druck stehender Kraftstoff durchdringt den Filter 19 und
verläßt diesen
durch den Auslaßverbinder 27, um
dem Motor zugeführt
zu werden.
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Um einen Aufbau von elektrostatischer
Ladung zu verhindern und für
deren Vernichtung zu sorgen, kann der untere Abschnitt 20a des
Filtergehäuses 20 aus
einem nichtleitenden polymeren Material, wie Acetal, ausgebildet
sein, das mit einem leitenden Füllmaterial
versehen ist. Dieser leitende Abschnitt 20a des Gehäuses 20 ist
auf bekannte Weise über
einen isolierten Metalldraht (nicht gezeigt) an die Erdungsebene
des Fahrzeuges der Leitung 17a angeschlossen. Natürlich ist
auch jede andere Art der Verbindung des leitenden Abschnittes 20a an
die Erdungsebene der elektrischen Schaltung akzeptabel.
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Der Speicher 13 hält ein Kraftstoffniveau
zur Versorgung der Kraftstoffpumpe mit Motor 18 aufrecht.
Er besitzt einen von einem Sieb 15 am Boden des Speichers
gebildeten Einlaß,
wobei das Sieb mit Abstand zum Tankboden gehalten wird. Kraftstoff dringt
in den Einlaß 15 vom
Kraftstofftank 9 üblicherweise
aufgrund der Druckhöhe
der Kraftstoffmenge im Tank 9 ein. Wenn das Kraftstoffniveau
im Kraftstofftank niedrig ist, saugt die Ansaugstrahlpumpe 21 Kraftstoff
vom Kraftstofftank 9 in den Speicher 13.
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Nachdem der Kraftstoff den Filter 19 passiert hat,
kann er auch das Gehäuse 20 über den Schlauch 25 zum
Druckregler 16 verlassen. Der Regler regelt den Druck des
dem Motor über
den Auslaßverbinder 27 zugeführten Kraftstoffes,
indem er einen Teil des Krafstoffes zurück zum Speicher 13 führt, wenn
der Druck einen eingestellten Wert übersteigt. Es handelt sich
hierbei um ein auf der Zuführseite
angeordnetes Strahlpumpensystem. Natürlich ist die Erfindung auch
bei Systemen mit auf der Rückführseite
angeordneten Strahlpumpen anwendbar.
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Die Ansaugstrahlpumpe 21 besitzt
ein Gehäuse 29,
das hohl ist und eine verengte Öffnung oder
einen Venturi-Kanal
bildet. Das Gehäuse
besitzt ferner einen Einlaß 31,
der zum Kraftstoff im Tank 9 am Speichereinlaß 15 offen
ist, sowie einen Auslaß 33,
der zum Speicher 13 offen ist.
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Unter hohem Druck stehender Kraftstoff
im Schlauch 25 wird durch einen anderen Schlauch 35 einer
Strahlöffnung 32 zugeführt, die
Kraftstoff mit hoher Geschwindigkeit dem Venturi-Kanal unter 90° zu dem in
den Einlaß 19 eindringenden
Kraftstoffstrom zuführt.
Der Kraftstoffstrom saugt Kraftstoff vom Tank 9 in den
Einlaß 31 des
Gehäuses 29. Dieser
Kraftstoff wird dem Speicher 13 über den Auslaß 33 zugeführt.
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Erfindungsgemäß ist die Ansaugstrahlpumpe 21 aus
einem leitenden polymeren Material, wie Acetal, mit Carbon fasern
oder einem anderen leitenden Füllmaterial
oder Nylon mit einem geeigneten leitenden Füllmaterial hergestellt. Ein
derartiges leitendes Material dient zur Ausbildung des Gehäuses 29 einschließlich des
Venturi-Kanales
und der Abschnitte des Gehäuses,
die den Einlaß 31 und
den Auslaß 33 bilden.
Die Ansaugstrahlpumpe 21 ist unter Verwendung von geeigneten
Einrichtungen, beispielsweise einem isolierten Metalldraht, an die
Erdungsebene angeschlossen. Alternativ dazu können der gesamte Speicher 13 und
andere Modulkomponenten aus einem leitenden polymeren Material geformt sein,
um einen Vernichtungsweg für
jedwede elektrostatische Ladung vorzusehen, die durch den Kraftstoffstrom
in der Ansaugstrahlpumpe 21 erzeugt werden kann.
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2 zeigt
eine andere Ausführungsform
eines im Tank angeordneten Kraftstoffmoduls mit einer Vielzahl von
separaten Komponenten. Der Kraftstoffmodul 110 besitzt
eine Kraftstoffniveausensoreinheit 114, einen Druckregler 116,
eine Kraftstoffpumpe mit Motor 118 und ein Kraftstoffiltergehäuse 120,
das einen Kraftstoffilter (nicht gezeigt) enthält.
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Ein elektrischer Stecker oder eine
Passung 112 dient zum Anschluß an das elektrische System des
Fahrzeuges. Er besitzt mindestens eine positive und eine negative
Klemme. Die positive und negative Leitung 117a und 117b sind
an den Pumpenmotor 118 angeschlossen. Die Erdungsleitung 117a ist elektrisch
ein einen geerdeten Abschnitt des Fahrzeuges oder des Chassis angeschlossen,
der wiederum an die negative Klemme der Batterie über die Leitung 108a angeschlossen
ist. Die Leitung 117b ist über die Leitung 108b an
die positive Seite der Schaltung angeschlossen.
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Ferner ist ein leitender Arm 107 vorgesehen, der
an der Leitung 117a befestigt ist.
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Der Kraftstoffdruckregler 116,
die Kraftstoffpumpe mit Motor 117 und das Kraftstoffiltergehäuse 120 können alle
Komponenten sein oder Elemente aufweisen, in oder auf denen eine
Ansammlung von elektrostatischer Ladung auftreten kann. Um die elektrostatische
Ladung vom Kraftstoffdruckregler 116, der Kraftstoffpumpe 118 und
dem Kraftstoffiltergehäuse 120 zu
vernichten, finden bei der vorliegenden Erfindung leitende Stränge bzw.
Kabel 122 aus Kunststoff oder polymerem Material Verwendung,
um einen elektrischen Leiter oder einen elektrische leitenden Pfad
zur Erdungsleitung 117a am elektrischen Stecker 112 zu
bilden. Gemäß 2 erstreckt sich das Kabel
oder der Leiter vom Druckregler 116 zum Kraftstoffiltergehäuse 120 und
dann zum Arm 107. Dieses einzige Kabel verbindet somit
zwei Komponenten des Moduls mit der Erdungsebene des elektrischen
Systems. Ein anderes Kabel 122 steht mit der Pumpe und
dem Motor 118 in Kontakt und ist an das erste Kabel an
der Verbindung zum Filtergehäuse 120 angeschlossen.
Der Arm 107 und die Fassung 112 sind für die Erfindung
nicht wesentlich. Diese Komponenten zeigen lediglich eine wirksame
Anordnung zum Anschließen
der Kabel 122 an die Erdungsebene der elektrischen Schaltung.
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Die elektrisch leitenden Kabel 122 aus Kunststoff
oder polymerem Material können
in einfacher Weise an den Komponenten des Moduls, die aus leitendem
polymeren Material ausgebildete Elemente aufweisen, befestigt werden.
Darüber
hinaus wird die relativ geringe Leitfähigkeit von derartigen leitenden
Kabeln im Vergleich zu Kupfer oder anderen Metalldrähten als
vorteilhaft angesehen. Ein Draht, der ein ausgezeichneter elektrischer
Leiter ist, kann zu Kurzschlüssen
bzw. Überschlägen über eine schlechte
physikalische Verbindung führen.
Durch den hohen Widerstand des leitenden Kabels wird der Stromfluß reduziert
und das Risiko von unerwünschten Überschlägen bzw.
Kurzschlüssen
minimiert.
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Die Kabel aus polymerem Material
sind an die negative Batterieklemme an der Fassung 112 angeschlossen.
Der Arm 107 besitzt eine Klemme 124 zur Befestigung
des Kabels 122 am leitenden Arm, um eine sichere physikalische
und elektrisch leitende Verbindung herzustellen.
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Die leitenden Kunststoffkabel können über eine
Reihe von Verfahren an den leitenden Komponenten befestigt werden. 3A zeigt die Befestigung
eines leitenden Kunststoffkabels 122 durch Klemmen desselben
an eine leitende Komponente 126 mit einer flexiblen Klemme 124.
Diese flexible Klemme 124 kann eine Metallklemme sein,
die an der leitenden Komponente 126 befestigt ist. Alternativ dazu
kann es sich bei der flexiblen Klemme 124 um eine Kunststoffklemme
handeln, die in die Seite der leitenden Komponente 126 geformt
ist. Das leitende Kunststoffkabel 122 läßt man zwischen die flexible Klemme 124 und
die leitende Komponente 126 gleiten, so daß die flexible
Klemme 124 das leitende Kunststoffkabel 122 mit
der leitenden Komponente 126 verklemmt, um das Kunststoffkabel 122 an
der leitenden Komponente 126 zu befestigen.
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3B zeigt
die Befestigung eines leitenden Kunststoffkabels 222 durch
Ultraschallschweißen, Heißplatten-Schweißen oder
Laserschweißen
des leitenden Kunst stoffkabels 222 an die Oberfläche einer
leitenden Kunststoffkomponente 226. Ein Schweißgerät 228,
beispielsweise ein Ultraschall-, Heißplatten- oder Laserschweißgerät, findet
Verwendung, um ein Ende eines leitenden Kunststoffkabels 222 von
einer Spule 230 einer Länge
des leitenden Kunststoffkabels 222 mit einer ersten leitenden Kunststoffkomponente 226 zur
Ausbildung eines Schweißpunktes 236 zu
verschweißen.
Danach wird das leitende Kunststoffkabel 222 eine vorgegebene Strecke
vom ersten Schweißpunkt 236 bis
zu seiner Verbindung mit dem Arm 107, der an die negative Klemme
der Schaltung oder die Erdungsebene angeschlossen ist, abgewickelt.
Wie in 3B gezeigt, kann
das leitende Kunststoffkabel 222 auch durch Ultraschall-,
Heißplatten-
oder Laserschweißung
unter Verwendung eines Schweißgerätes 228 zur
Ausbildung eines zweiten Schweißpunktes
mit einer zweiten leitenden Kunststoffkomponente 234 verschweißt werden.
Diverse leitende Komponenten können
auf diese Weise miteinander verbunden und das Kabel 222 dann
an die Erdungsebene am Arm 107 angeschlossen werden. Es
ist jedoch wichtig, sicherzustellen, daß das gesamte elektrische Leitungsvermögen der
Kabel einen Wert nicht übersteigt,
der zu einer Behinderung der Vernichtung der elektrischen Ladung
führen
könnte.
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Wie die 4A, 4B und 4C zeigen, können die
leitenden Kabel 122 oder 222 aus polymerem Material
irgendeine beliebige geeignete Querschnittsform besitzen. 4A zeigt ein Kabel 122 mit
ovalem Querschnitt. 4B zeigt
ein Kabel 122 mit einem allgemein diamantförmigen Querschnitt. 4C zeigt ein Kabel 122 mit
allgemein rechteckigem Querschnitt. Die Querschnittsform des in 4C gezeigten Kabels besitzt
vier Ecken, die mit einem relativ großen Radius ausgebildet sind.
Eine solche Ecke mit großem
Radius kann auch bei der Herstellung des Kabels mit diamantförmigem Querschnitt,
das in 4B gezeigt ist,
verwendet werden. In entsprechender Weise können die Ecken mit kleinem
Radius des Querschnittes der 4B bei
dem rechteckigen Kabel der 4C Verwendung
finden.
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Die Kabel 122 oder 222 können auch
einen kreisförmigen
oder quadratischen Querschnitt besitzen. Es wird davon ausgegangen,
daß die
Querschnittsfläche
für das
Kabel 122 oder 222 etwa 0,019–0,032 cm2 (0,003–0,005
Zoll2) betragen sollte. Dieser Wert wird
natürlich
größer, wenn
die Länge von
der Komponente zum Anschluß an
den zur negativen Klemme führenden
Draht ansteigt.
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Es ist nicht bekannt, daß die spezielle
Qurschnittsform signifikant sein könnte. Der Querschnitt sollte
jedoch so bemessen sein, daß der
Widerstand des Kabels gesteuert werden kann. Es wird vorgeschlagen,
den Widerstand in einem Bereich von 103 bis
109 Ohm pro Kabellänge zwischen dem leitenden Element
und dem Anschluß an
die negative Klemme 117a am Arm 107 zu halten.
Unter der Voraussetzung einer typischen Größe von im Tank angeordneten
Kraftstoffmodulen kann die Länge
eines Kabels zwischen den Anschlußpunkten von 12,7 bis 38,1 cm (5
bis 15 Zoll) reichen. Wenn ein Kabel zwei Komponenten miteinander
verbindet und dann an die negative Klemme 117a am Arm 107 angeschlossen
ist, kann die Gesamtlänge
50,8 cm (20 Zoll) oder mehr betragen.
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Die Querschnittsgröße und der
Widerstand der Kabel 122 und 222 sind Schätzwerte.
Es ist lediglich signifikant, daß der Widerstand des Kabels
so groß sein
sollte, daß jedwede
elektrostatische Ladung, die sich in folge des strömenden Kraftstoffes ansammeln
kann, mit einer solchen Rate vernichtet werden kann, daß eine unerwünschte und
gefährliche
Ansammlung der Ladung verhindert wird. Somit sollte die Vernichtungsrate
der maximalen Ansammlungsrate bei einer vorgegebenen Komponente
entsprechen oder gröber
als diese sein.
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Bei den Widerstandswerten handelt
es sich um Schätzwerte,
die auf vorhandenen Kenntnissen basieren. Diese Werte können auf
der Basis von Informationen, die momentan nicht vorhanden sind,
variieren.
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Die leitenden Kunststoffkabel der
vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise durch Extrusion von extrudierbarem
polymeren oder Kunststoffmaterial, das durch den Einschluß eines
leitenden Additives leitend gemacht wird, geformt. Nach dem Formen
wird der extrudierte leitende Kunststoffkabelstrang aufgewickelt
und für
die spätere
Verwendung gelagert.
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Das Kunststoffkabel kann leitend
gemacht werden, indem ein nichtleitendes Basispolymer mit etwa 1
bis etwa 20 Gew.% eines leitenden Füllmaterialadditives
vermischt wird. Andere Füllmaterialien, wie
Glasfaser, können
ebenfalls in einer Menge von bis zu etwa 20 Gew.%
zugesetzt werden, um die Festigkeit zu verbessern.
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Ein geeignetes leitendes Füllmaterialadditiv umfaßt Kohlenstoffpulver,
Kohlenstoffaser oder Kohlenstofffilamente oder metallische Materialien
in Pulverform oder Faserform. Ein Rohmaterial für leitendes "Nylon 12" mit 4% leitendem
Füllmaterial
und 19% Glasfaserfüllmaterial
ist von der Firma Huls DeGussa, Farmington Hills, Michigan, USA
erhältlich. Bei
dem leitenden Füllmaterial
handelt es sich um Kohlenstoffilamente, hergestellt von der Firma
Hyperion Catalyst International, Boston, Massachusetts, USA.
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Mit Kohlenstoffilamenten kann man
das gewünschte
Leitfähigkeitsniveau
erhalten, ohne daß sich
hierdurch nachteilige Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften
und die Kraftstoffwiderstandsfähigkeitseigenschaften
des Kabels ergeben. Daher sind Kohlenstofffilamente das bevorzugte
leitende Füllmaterialadditiv
allein auf der Basis ihrer mechanischen und Kraftstoffwiderstandsfähigkeitseigenschaften.
Kohlenstofffilmanete sind jedoch generell teurer als Kohlenstoffpulver
und Kohlenstoffaser. Daher ist auch die Verwendung von Kohlenstoffpulver
oder Kohlenstoffaser in den meisten Fällen akzeptabel, in denen die
mechanischen und Widerstandseigenschaften keine wichtigen Eigenschaften für die leitenden
Kunststoffkabel darstellen.
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Leitende Füllmaterialien aus Metall, wie
Silber, Kupfer oder Stahl, in Pulverform oder Faserform können ebenfalls
Verwendung finden. Ferner können ein
von Hause aus leitendes Polymer oder ein von Hause aus elektrostatische
Ladung vernichtendes Polymer als leitendes Füllmaterial Verwendung finden.
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Das Kunststoffbasismaterial oder
polymere Material kann Nylon oder Acetal sein. Nylon ist leichter
zu extrudieren als Acetal. Daher ist Nylon das bevorzugte Kunststoffbasismaterial,
was allein die Verarbeitung der leitenden Kunststoffkabel anbetrifft.
Es ist jedoch sehr schwierig, unähnliche
Materialien miteinander zu verschweißen. Die meisten Spritzgußkomponenten
im Kraftstoffmodul sind aufgrund der geringen Kosten im Vergleich
zu Nylon sowie der guten Kraftstoffwiderstandsfähigkeit von Acetal mit sehr geringem Schwellen
aus Acetal geformt. Sollte daher die leitende Komponente, an der
das leitende Kunststoffkabel zu befestigen ist, aus Acetal geformt
sein und das Verfahren zur Befestigung des leitenden Kunststoffkabels
an der leitenden Komponente durch Ultraschallschweißen, Heißplatten-Schweißen oder Laserschweißen erfolgen,
ist Acetal das bevorzugte Kunststoffbasismaterial zur Formung des
leitenden Kunststoffkabels. Wenn eine Metallklemme oder eine Klemme
aus polymerem Material Verwendung findet, kann ein leitendes Nylonkabel
eingesetzt werden.
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Die 5 bis 12 zeigen eine Kraftstoffniveausensoreinheit 412 gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Kraftstoffniveausensoreinheit 412 umfaßt eine
feste Basis 438, die am im Tank angeordneten Modul, beispielsweise am
Kraftstoffiltergehäuse 120,
montiert ist, wie in 2 gezeigt.
Ein metallischer Schwimmerarm 440 ist an einem Halter 444 in
der Nähe
eines Endes montiert. Der Schwimmerarm 440 besitzt einen
Auftriebsschwimmer 442 am anderen Ende. Der Halter 444 und
somit der Schwimmerarm 440 sind schwenkbar an der Basis 438 montiert.
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Unterhalb des Halters 444 auf
der Fläche, die
der Montagefläche
für den
Schwimmerarm gegenüberliegt,
befindet sich ein Kontaktelement 446. Unterhalb des Kontaktelementes 446 auf
der Basis 438 ist eine Widerstandskarte 448 angeordnet,
die einen Teil einer Schaltung bildet, die dem Kraftstoffniveauanzeiger
zugeordnet ist. In üblicher
und bekannter Weise ist die Schaltung an die Batterieschaltung angeschlossen
und bildet daher einen Weg zur negativen Batterieklemme oder zur
Erdungsebene.
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Die Widerstandskarte 448 besitzt
ein Paar von getrennten Bahnen 450, die sich typischerweise in
einem bogenförmigen
parallelen Muster erstrecken. Wenn sich das Niveau des Kraftstoffes
verändert,
bewegt sich der Schwimmer 442 auf und ab und bewirkt, daß der Schwimmerarm 440 und
der Halter 444 verschwenkt werden. Wenn der Schwimmerarm 440 verschwenkt
wird, bewegen sich die Kontakte 458 am Kontaktelement 446 entlang
den bogenförmigen
leitenden Bahnen 450 der Widerstandskarte 448,
die dann die Eigenschaften der Schaltung und somit des im Kraftstoffniveauanzeiger
(nicht gezeigt) zugeführten
Signales verändert.
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Ein Draht 500 dringt in
den Modul durch die Fassung 17 der 1 ein und ist an einem Ende der Widerstandskarte 448 an
ein erstes Muster von Bahnen 450 angeschlossen. Ein zweiter
Draht 501 verbindet zwischen der Fassung 17 das
andere Muster der Bahnen 450 auf der Karte 448.
Der Draht 501 ist in geeigneter Weise an die negative Batterieklemme und
somit die Erdungsebene des Systems über die Fassung 17 angeschlossen.
Er kann jedoch auch über
irgendeine andere geeignete Anordnung an die Erdungsplatte angeschlossen
sein.
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Das Kontaktelement 446 der
vorliegenden Erfindung besitzt einen leitenden Finger 452,
der den Schwimmerarm 440 kontaktiert. Wie dargestellt,
ist der leitende Finger 452 eine Verlängerung des Kontaktelementes 446.
Er kann jedoch auch die Form eines separaten leitenden Armes (nicht
gezeigt) annehmen, der auf elektrische Weise den Schwimmerarm mit
dem Kontaktelement verbindet, eines Metalldrahtes (nicht gezeigt),
der auf elektrische Weise den Schwimmerarm mit dem Kontaktelement
verbindet, oder eines leitenden Kunststoffkabels (nicht gezeigt),
das den Schwimmerarm mit dem Kontaktelement verbindet. Obwohl alle
vorstehend aufgeführten
leitenden Abschnitte auf wirksame Weise den Schwimmerarm mit dem
Kontaktelement elektrisch verbinden, ist die bevorzugte Ausführungsform
die in den Zeichnungen dargestellte leitende Fingerverlängerung
des Kontaktelementes 446. Durch Verwendung des Fingers
am Kontaktelement 446 sind keine zusätzlichen Teile für die elektrische
Verbindung erforderlich. Hierdurch werden Zeit und Geld gespart und
mögliche
Fehler, wie das mögliche
Lösen oder Unterbrechen
des Drahtes, vermieden.
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Die 8 und 9 zeigen ein Kontaktelement 446 vor
dessen Installation an einem Kontakthalter 444. Das Kontaktelement 446 besitzt
eine Hauptplatte 454, die zwei kleine Öffnungen 456 zur Befestigung
der zylindrischen Kontakte 454 bildet. Die zylindrischen
Kontakte 454 können
die Bahnen 450 der Widerstandskarte 448 kontaktieren.
Die Schaltung über
die separaten Bahnen 450 wird durch das Kontaktelement 446 vervollständigt. Die
Hauptplatte 454 besitzt ferner eine große Öffnung 460, die zur
Befestigung des Kontaktelementes 446 am Halter 444 dient.
Vom Ende der Hauptplatte 454 erstreckt sich der leitende
Finger 452. Das Ende des leitenden Fingers 452 kann
den Schwimmerarm 440 kontaktieren, um einen elektrischen
Pfad zum Entladen jedweder elektrostatischer Ladung, die sich im
Schwimmerarm 440 angesammelt hat, zu der von den Bahnen 450 und
Drähten 500 und 501 gebildeten
Schaltung zu bilden. Das hier dargestellte Kontaktelement 446 ist ein
Beispiel einer derartigen Komponente. Verschiedene andere Formen
von Kontaktelementen und Verfahren zur Befestigung des Kontakthalters
können Anwendung
finden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die 10 und 11 zeigen den Kontakthalter 444,
an dem das Kontaktelement 446 gemäß der vorliegenden Erfindung
befestigt ist. Der Kontakthalter 444 besitzt einen Vorsprung 462,
der in der großen Öffnung 460 der
Hauptplatte 454 des Kontaktelementes 460 aufgenommen
werden kann. Der Vorsprung 462 lagert den Halter an der
Basis 438 auf schwenkbare Weise.
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Eine Bohrung 464 erstreckt
sich durch den Vorsprung 462. Die Bohrung 464 kann
einen Endabschnitt des Schwimmerarmes 440 aufnehmen.
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12 zeigt
das Kontaktelement 446, das in den 8 und 9 gezeigt
ist, sowie dessen Befestigung am Kontakthalter 444, wie
in den 10 und 11 gezeigt. 12 zeigt ferner den Endabschnitt des Schwimmerarmes 440,
der sich durch die Bohrung 464 des Kontakthalters 444 erstreckt.
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Der leitende Finger 452 des
Kontaktelementes 446 steht in Kontakt mit dem Schwimmerarm 440. Der
leitende Finger 452 bildet einen elektrischen Pfad zur
Ableitung jedweder elektrostatischer Ladung im Arm 440 auf
sichere Weise zur Erde. Die elektrostatische Ladung im Schwimmerarm 440 gelangt
vom Schwimmerarm 440 durch den leitenden Finger 454 zur
Hauptplatte 454 des Kontaktelementes 446 in die
Bahnen 450 der Widerstandskarte 448 und über die
Drähte 500 und 501,
die an den Bahnen der Widerstandskarte 448 befestigt sind,
zur Erde.
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Alternativ dazu kann auch der Kontakthalter selbst
leitend sein. Der Kontakthalter kann leitend gemacht werden, indem
ein nichtleitendes Basispolymer, wie Acetal, mit einem leitenden
Füllmaterialadditiv,
wie Kohlenstoffaser oder Kohlenstoffilamenten, vermischt wird. Es
wird dann der metallische Schwimmerarm 440 durch das Kontaktelement 446 und
Kontakte 454, die elektrisch die Bahnen 450 der Widerstandskarte 448 kontaktieren,
geerdet.