DE10336791A1 - Füllstandsensor, Messverfahren zur Ermittlung eines Anpressdrucks eines Kontaktes gegen eine Kontaktbahn eines Potentiometers und Vorrichtung zur Durchführung des Messverfahrens - Google Patents

Abstract

Ein Füllstandsensor (1) für einen Kraftstoffbehälter mit einem über einen Träger (5) schwenkbaren Bügel (4) hat eine Öffnung (9) in dem Träger (5). Durch die Öffnung (9) lässt sich eine Messspitze (13) gegen ein mit Kontakten (10) eines Potentiometers (7) verbundenes Bauteil führen und eine Abhebekraft der Kontakte (10) ermitteln. Die Messung der Abhebekraft erfolgt damit reibungsarm und nahe an den Kontakten (10).

Description

• Die Erfindung betrifft einen Füllstandsensor zur Erzeugung von elektrischen Signalen in Abhängigkeit eines Schwenkwinkels eines einen Schwimmer tragenden Hebelarms für einen Behälter, insbesondere einen Kraftstoffbehälter oder einen Waschflüssigkeitsbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einem zur Befestigung an einer seitlichen Wandung im Behälter vorgesehenen Träger, mit einem aus Kunststoff gefertigten, in einer Lagerung des Trägers schwenkbaren Bügel, mit einem den Schwimmer halternden, an dem Bügel befestigten Hebeldraht, mit einem den Schwenkwinkel des Hebelarms erfassenden Potentiometer und mit einer auf dem Träger angeordneten Schleifbahn und an dem Bügel befestigtem Kontakt des Potentiometers. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Messverfahren zur Ermittlung eines Anpressdrucks eines Kontaktes gegen eine Kontaktbahn eines Potentiometers eines Füllstandsensors, wobei der Kontakt von der Schleifbahn bis zu einer Kontaktunterbrechung entfernt wird und die für die Kontaktunterbrechung erforderliche Kraft gemessen wird und eine Vorrichtung zur Durchführung des Messverfahrens.
• Solche Füllstandssensoren werden zur Ermittlung eines Füllstands im Kraftstoffbehälter häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Für eine zuverlässige Funktion des Füllstandssensors muss sichergestellt sein, dass der Kontakt zuverlässig an der Schleifbahn anliegt. Die Kraft, welche zum Abheben des Kontaktes von der Schleiferbahn erforderlich ist, wird bei verschiedenen Füllstandssensoren stichprobenartig gemessen. Zur Messung wird der Bügel mittels eines Zugankerhakens umgriffen und der Zugankerhaken mit einer Federwaage verbunden. Anschließend wird die Federwaage so lange angehoben, bis die elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontakt und der Schleifbahn unterbrochen wird. Der Messwert der Federwaage wird in diesem Moment abgelesen.
• Nachteilig bei den bekannten Füllstandssensoren und dem bekannten Messverfahren ist, dass die Messwerte sehr stark streuen und daher nur bedingt reproduzierbar sind. Die Streuung hat die Ursache in der Reibung zwischen Zugankerhaken und dem zwangsläufig mit Toleranzen und Fertigungsungenauigkeiten versehenen Bügel.
• Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Füllstandssensor der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass er eine einfache Messung der Kraft, welche zum Abheben des Kontaktes von der Schleiferbahn erforderlich ist, ermöglicht. Weiterhin sollen ein Messverfahren, welches eine besonders hohe Genauigkeit bei der Ermittlung der Abhebekraft aufweist, und eine besonders einfach aufgebaute Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.
• Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Träger im Bereich der Schleifbahn eine Öffnung zur Durchführung einer gegen ein mit dem Kontakt verbundenes Bauteil bewegbaren Messspitze hat und dass ein mit dem Kontakt verbundenes Bauteil im Bereich der Öffnung angeordnet ist.
• Durch diese Gestaltung lässt sich eine Kraft durch die Öffnung des Trägers in den Bügel einleiten. Dank der Erfindung kann der Bügel mit einer Druckkraft beaufschlagt werden. Beim Durchführen durch die Öffnung lässt sich die Messspitze unmittelbar gegen das mit dem Kontakt verbundene Bauteil drücken. Damit ermöglicht der erfindungsgemäße Füllstandsgeber die unmittelbare Ermittlung der Abhebekraft an dem Kontakt. Bei dem mit dem Kontakt verbundenen Bauteil handelt es sich vorzugsweise um eine flache, meist ohnehin zur Vorspannung der Kontakte vorhandene Kontaktfeder.
• Bei besonders breiten Schleifbahnen lässt sich die Abhebekraft gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach ermitteln, wenn die Öffnung die Schleifbahn durchdringt.
• Häufig haben Potentiometer zwei miteinander verbundene Kontakte, welche zwei Schleifbahnen überbrücken. Solche Potentiometer erfordern gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zur Ermittlung der Abhebekraft einen besonders geringen baulichen Aufwand, wenn die Öffnung in der Mitte zwischen zwei Schleifbahnen angeordnet ist.
• Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung eines Messverfahrens, welches eine besonders hohe Genauigkeit bei der Ermittlung der Abhebekraft aufweist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass von der Seite der Schleifbahn her senkrecht auf ein den Kontakt haltenden Bauteil eine Messspitze gedrückt wird und dass die Druckkraft der Messspitze ermittelt wird.
• Durch diese Gestaltung wird eine Druckkraft in ein den Kontakt haltendes Bauteil, insbesondere eine Kontaktfeder eingeleitet und aus dieser Druckkraft die Abhebekraft ermittelt. Da sich die Druckkraft wesentlich reibungsarmer in den Kontakt einleiten lässt als die Zugkraft über einen Zuganker, wird die Streuung bei der Ermittlung der Abhebekraft besonders gering gehalten. Das erfindungsgemäße Messverfahren weist daher eine besonders hohe Genauigkeit auf.
• In einer weiteren Ausgestaltung sind die Kontakte auf einem Kontaktblech angeordnet, welches von einer zusätzlichen Vorspannfeder gegen die Kontakte vorgespannt wird. Bei dieser Anordnung wird die Messspitze gegen das Kontaktblech gedrückt, wobei die Vorspannfeder über das Kontaktblech die Vorspannkraft erzeugt.
• Die Messspitze lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders nahe an den Kontakt heranführen, wenn die Messspitze durch eine Öffnung in der Schleifbahn oder zwischen zwei Kontaktbahnen hindurchgedrückt wird.
• Eine besonders einfach aufgebaute Vorrichtung zur Durchführung des Messverfahrens, welches die Abhebekraft mit einer besonders hohen Genauigkeit ermittelt, wird erfindungsgemäß geschaffen durch ein Halteelement zur Halterung eines Trägers des Füllstandssensors, eine Antriebseinrichtung zur Bewegung der Messspitze durch eine Öffnung des Trägers gegen das mit dem Kontakt verbundene Bauteil und durch eine Krafterfassungseinrichtung zur Ermittlung der Kraft zwischen dem Träger und der Messspitze.
• Durch diese Gestaltung lässt sich der Füllstandssensor mit dem Halteelement verbinden und anschließend die Messspitze über die Antriebseinrichtung gegen das mit dem Kontakt verbundene Bauteil bewegen. Anschließend wird die beim Abheben des Kontaktes von der Schleifbahn erforderliche Kraft von der Krafterfassungseinrichtung ermittelt. Die Vorrichtung zum Durchführen des Messverfahrens erfordert daher besonders wenige Bauteile.
• Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
• 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Füllstandssensor,
• 2 eine Schnittdarstellung durch den Füllstandssensor mit einer schematisch dargestellten Vorrichtung zur Durchführung eines Messverfahrens,
• 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Füllstandssensor 1 mit einem an einem Hebelarm 2 befestigten Schwimmer 3. Der Hebelarm 2 ist mit einem aus Kunststoff gefertigten Bügel 4 an einem Träger 5 schwenkbar gelagert und hat einen an dem Bügel 4 befestigten Hebeldraht 6 zur Halterung des Schwimmers 3. Im in einen nicht dargestellten Behälter montierten Zustand des Füllstandssensors 1 folgt der Schwimmer 3 einem Flüssigkeitsspiegel und verschwenkt dabei den Hebelarm 2. Der Schwenkwinkel des Hebelarms 2 wird von einem Potentiometer 7 erfasst. Das Potentiometer 7 hat zwei auf dem Träger 5 angeordnete Schleifbahnen 8. Zwischen den Schleifbahnen 8 hat der Träger 5 eine Öffnung 9.
• Wie 2 in einer Schnittdarstellung durch den Füllstandssensor 1 aus 1 zeigt, hat das Potentiometer 7 zwei an dem Bügel 4 befestigte Kontakte 10. Die Kontakte 10 sind einstückig mit einer an dem Bügel 4 befestigten Kontaktfeder 11 gefertigt. Über die Kontaktfeder 11 werden die Kontakte 10 gegen die Schleifbahnen 8 vorgespannt. Zur Verdeutlichung ist der Bügel 4 in 2 über die Öffnung 9 verschwenkt dargestellt.
• Weiterhin zeigt 2 eine Vorrichtung zur Durchführung eines eine Abhebekraft der Kontakte 10 des Potentiometers 7 von den Schleifbahnen 8 ermittelnden Messverfahrens. Die Vorrichtung weist ein Halteelement 12 zur Halterung des Trägers 5 des Füllstandssensors 1 und eine durch die Öffnung 9 im Träger 5 zu der Kontaktfeder 11 geführten Messspitze 13 auf. Die Messspitze 13 ist in Richtung der Kontaktfeder 11 längsbeweglich geführt und lässt sich mittels einer Antriebseinrichtung 14 gegen die Kontaktfeder 11 bewegen. Eine Krafterfassungseinrichtung 15 mit einer schematisch dargestellten Anzeige 16 misst die Kraft, mit der die Messspitze 13 gegen die Kontaktfeder 11 gedrückt wird.
• Zur Messung der Abhebekraft der Kontakte 10 des Potentiometers 7 von den Schleifbahnen 8 wird der Füllstandssensor 1 mit dem Träger 5 in dem Halteelement 12 befestigt. Anschließend wird der Hebelarm 2 mit der Kontaktfeder 11 über die Öffnung 9 in dem Träger 5 bewegt und die Messspitze 13, angetrieben durch die Antriebseinrichtung 14, gegen die Kontaktfeder 11 bewegt und mit steigender Kraft von den Schleifbahnen 8 weggedrückt. Dabei werden die Signale des Potentiometers 7 erfasst. Wenn zumindest einer der Kontakte 10 von den Schleifbahnen 8 abhebt, ändert sich das Signal des Potentiometers 7, und die Kraft an der Antriebseinrichtung 14 wird zu diesem Zeitpunkt von der Krafterfassungseinrichtung 15 erfasst und kann von der Anzeige 16 abgelesen werden.

1

Füllstandssensor

2

Hebelarm

3

Schwimmer

4

Bügel

5

Träger

6

Hebeldraht

7

Potentiometer

8

Schleifbahn

9

Öffnung

10

Kontakt

11

Kontaktfeder

12

Halteelement

13

Messspitze

14

Antriebseinrichtung

15

Krafterfassungseinrichtung

16

Anzeige

Claims (6)

1. Füllstandsensor zur Erzeugung von elektrischen Signalen in Abhängigkeit eines Schwenkwinkels eines einen Schwimmer tragenden Hebelarms für einen Behälter, insbesondere einen Kraftstoffbehälter oder einen Waschflüssigkeitsbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einem zur Befestigung an einer seitlichen Wandung im Behälter vorgesehenen Träger, mit einem aus Kunststoff gefertigten, in einer Lagerung des Trägers schwenkbaren Bügel, mit einem den Schwimmer halternden, an dem Bügel befestigten Hebeldraht, mit einem den Schwenkwinkel des Hebelarms erfassenden Potentiometer und mit einer auf dem Träger angeordneten Schleifbahn und an dem Bügel befestigtem Kontakt des Potentiometers, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) im Bereich der Schleifbahn (8) eine Öffnung (9) zur Durchführung einer gegen ein mit dem Kontakt (10) verbundenes Bauteil bewegbaren Messspitze (13) hat und dass ein mit dem Kontakt (10) verbundenes Bauteil im Bereich der Öffnung (9) angeordnet ist.
2. Füllstandsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (9) die Schleifbahn (8) durchdringt.
3. Füllstandsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (9) in der Mitte zwischen zwei Schleifbahnen (8) angeordnet ist.
4. Messverfahren zur Ermittlung einer Abhebekraft eines über eine Schleifbahn bewegenden Kontaktes eines Potentiometers eines Füllstandsensors, wobei der Kontakt von der Schleifbahn bis zu einer Kontaktunterbrechung entfernt wird und die für die Kontaktunterbrechung erforderliche Kraft gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass von der Seite der Schleifbahn her senkrecht auf ein den Kontakt haltenden Bauteil eine Messspitze gedrückt wird und dass die Druckkraft der Messspitze ermittelt wird.
5. Messverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspitze durch eine Öffnung in der Schleifbahn oder zwischen zwei Kontaktbahnen hindurchgedrückt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Messverfahrens nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet ein Halteelement (12) zur Halterung eines Trägers (5) des Füllstandssensors (1), eine Antriebseinrichtung (14) zur Bewegung der Messspitze (13) durch eine Öffnung (9) des Trägers (5) gegen das mit dem Kontakt (10) verbundene Bauteil und durch eine Krafterfassungseinrichtung (15) zur Ermittlung der Kraft zwischen dem Träger (5) und der Messspitze (13).