DE20023907U1 - Füllstandsgeber für den Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Füllstandsgeber für den Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges, mit einem eine Leiterbahn (8) aus elektrisch leitenden Material aufweisenden Dickschichtwiderstand (9) und einem die Leiterbahn schleifend beaufschlagenden Kontaktelement aus metallischem Werkstoff, wobei die Leiterbahn und das Kontaktelement im Betriebszustand derart angeordnet sind, dass sie mit flüssigem Kraftstoff in Berührung kommen können, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement aus einem Kontaktwerkstoff auf Goldbasis besteht, dessen Silbergehalt derart verringert ist, dass eine durch Bildung von Silberverbindungen auf der Kontaktnietoberfläche hervorgerufene Erhöhung des Kontaktwiderstandes vernachlässigbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Füllstandsgeber für den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges. Solche Geber weisen in aller Regel einen Geberarm auf, dessen eines Ende einen Schwimmer trägt und dessen anderes Ende drehbar gelagert ist. An diesem Ende ist ein Kontaktelement vorhanden, das über wenigstens einen Kontaktniet mit einer als Kreisbogen ausgebildeten Leiterbahn eines Dickschichtwiderstandes in elektrischem Schleifkontakt steht. Die Leiterbahn ist in einzelne, zum Mittelpunkt des Kreisbogens ausgerichtete Stege unterteilt, die mit einer Widerstandsbahn elektrisch verbunden sind. Je nach Winkel- bzw. Drehstellung des Geberarmes befindet sich der Kontaktniet auf einem anderen Steg und damit an einer anderen Stelle der Widerstandsbahn, wodurch sich unterschiedliche Widerstandswerte ergeben. Durch eine entsprechende Eichung sind den Widerstandswerten bestimmte Füllstandswerte zugeordnet.
• Dickschichtwiderstände für Füllstandsgeber umfassen einen z.B. aus einem keramischen Material bestehenden Grundträger, auf dem eine Widerstandsbahn und wenigstens eine von dem Kontaktniet beaufschlagte Leiterbahnbahn aus einem elektrisch leitenden Werkstoff aufgebracht sind. In EP 789321A2 ist ein Füllstandsgeber beschrieben, bei dem zwei Leiterbahnen eines Dickschichtwiderstandes mit Kontaktfingern beaufschlagt sind, wobei diese Finger aus einem Werkstoff bestehen, der neben Palladium, Platin und Kupfer 38 Gew.% Silber enthält.
• In letzter Zeit sind bei solchen Füllstandsgebern zum Teil bereits nach kurzer Einsatzdauer Anzeigefehler und sogar Totalausfälle aufgetreten, d.h. die Füllstandsgeber haben überhaupt kein elektrisches Signal mehr geliefert. Diese Störungen sind dann aufgetreten, wenn die Füllstandsgeber in Kraftstoffbehältern aus fluoriertem Polyethylen eingesetzt wurden oder wenn entschwefelter Kraftstoff verwendet wurde.
• Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Füllstandsgeber vorzuschlagen, der auch unter den genannten Einsatzbedingungen störungsfrei arbeitet.
• Diese Aufgabe wird nach Anspruch dadurch gelöst, dass für das Kontaktelement ein Kontaktwerkstoff gewählt wird, dessen Silbergehalt derart verringert ist, dass die durch die Bildung von Silbersalzen auf der Oberfläche des Kontaktelements hervorgerufene Erhöhung des Kontaktwiderstandes vernachlässigbar ist.
• Die Erfindung beruht auf folgenden Beobachtungen und Erkenntnissen: Polyethylenbehälter werden mit Fluorgas behandelt, um sie permeationsdicht gegenüber Kraftstoffdämpfen zu machen. Nach der Fluorbehandlung werden die Behälter belüftet, um überschüssiges Fluorgas zu entfernen. In solche Behälter wurden herkömmliche Füllstandsgeber mit Kontaktnieten eingesetzt, die ca. 80 % Silber und als Rest Nickel enthielten. In die Behälter wurde normaler Kraftstoff eingefüllt. Der Füllstand wurde mit Hilfe einer Pumpe zwischen seinen Grenzwerten stetig verändert. Dabei wurden in bestimmten Zeitabständen die Widerstandkennlinien aufgezeichnet und mit der Widerstandskennlinie des Füllstandsgebers in seinem ungebrauchten Zustand verglichen. Die Versuche wurden einige Wochen lang fortgeführt. Es zeigte sich schon nach einigen Tagen eine signifikante Erhöhung des Kontaktwiderstandes zwischen Kontaktelement und Leiterbahn. Mit fortschreitender Versuchsdauer wurde eine weitere Zunahme des Kontaktwiderstandes beobachtet. Es kam auch gehäuft zu Totalausfällen, d.h. der Füllstandsgeber lieferte überhaupt kein elektrisches Signal mehr. Durch Analysen konnte nun festgestellt werden, dass die beobachteten Störungen auf eine Bildung von elektrisch nicht leitenden Verbindungen des Silbers an der Oberfläche der Kontaktniete, nämlich vor allem die Bildung von Silbersulfid (Ag₂S) zurückzuführen sind. Diese Ergebnisse legen den Schluss nahe, dass für die Umwandlung des Silbers aus dem PE-Material der Behälter freigesetztes Fluor und Fluorwasserstoff verantwortlich sind. Diese Stoffe sind starke Oxidationsmittel und oxidieren das z.B. in Kontaktnieten enthaltene Silber. Diese Oxidation kann z.B. in dem Zeitraum zwischen der Montage des Füllstandsgebers und der Inbetriebnahme eines Fahrzeugs oder auch danach unter Anwesenheit von in der Umgebungsluft enthaltener Feuchtigkeit stattfinden. Durch nicht näher untersuchte Reaktionsketten bildet sich schließlich bei Anwesenheit von Kraftstoff zumindest Silbersulfid, vermutlich aber auch weitere, den Kontaktwiderstand erhöhende Silberverbindungen wie Silbersulfit und Silbersulfat auf der Kontaktnietoberfläche. Entsprechendes gilt natürlich auch für die silberhaltige Leiterbahn eines Dickschichtwiderstandes. Weitere Untersuchungen haben schließlich noch gezeigt, dass sich die genannten Silberverbindungen durch Abrieb auf der gesamten Leiterbahn verteilen, wodurch sich die genannten Störungen noch verstärken.
• Vergleichbare Versuche wurden auch mit nicht fluorierten Behältern durchgeführt, wobei jedoch mit Wasserstoff entschwefelter Kraftstoff verwendet wurde. Auch hier zeigten sich spätestens nach einigen Wochen die oben beschriebenen Störungen und Ausfälle. Durch Analyse des Oberflächenmaterials der Kontaktniete konnte auch hier die Bildung der genannten Silberverbindungen nachgewiesen werden. Die Ursache scheint hier in der Entschwefelung mit Wasserstoff zu liegen. Offensichtlich bleiben trotz Austreibens des Schwefelwasserstoff noch Spuren im Kraftstoff gelöst, die zu den beobachteten Veränderungen der Kontaktniete führen. Die Verwendung von entschwefeltem Kraftstoff in fluorierten PE-Tanks dürfte besonders problematisch sein.
• Ein erfindungsgemäßer Füllstandsgeber kann nun unter den beschriebenen Bedingungen eingesetzt werden, ohne dass eine Störung der Anzeigeungenauigkeit oder gar ein Totalsausfall befürchtet werden muss. Vorzugsweise wird ein Kontaktwerkstoff verwendet, in dem Silber nicht oder allenfalls nur in geringsten Spuren bzw. Verunreinigungen vorhanden ist. Geringste Silbermengen, führen zwar ebenfalls zu den genannten Störungen. Deren Ausmaß ist aber im Zeitraum der Gebrauchsdauer eines Kraftfahrzeuges gesehen vernachlässigbar. Bei Verwendung von silberfreien Kontaktnieten erübrigt sich eine Abstimmung des noch im Hinblick auf eine gewünschte Lebensdauer tolerierbaren maximalen Silbergehalts.
• Bei einem bevorzugten Füllstandsgeber wird als Material für das Kontaktelement ein Kontaktwerkstoff auf Goldbasis verwendet. Gold bildet unter den oben geschilderten Bedingungen, also in einem fluorierten Polyethylenbehälter oder in entschwefeltem Kraftstoff keine den Kontaktwiderstand erhöhenden Verbindungen. Vorzugsweise wird eine Gold-Nickellegierung verwendet. Die Zulegierung von Nickel erhöht die Verschleißfestigkeit des Kontaktniets. Bevorzugt wird eine Legierung verwendet, die 94 bis 98 Gew.% Gold und als Rest Nickel enthält. Als besonders geeignet hat sich eine Legierung mit 96 Gew.% Gold und 4 Gew.% Nickel herausgestellt. Bei einem weiteren bevorzugtem Füllstandsgeber wird ein Werkstoff auf Platinbasis verwendet. Platin ist von Haus aus so verschleißfest, dass auf die Verschleißfestigkeit erhöhende Zusätze verzichtet werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird deshalb ein Kontaktniet aus Platin verwendet.
• Die Erfindung wird anhand eines in der beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert
• Die Abbildung zeigt einen Füllstandsgeber mit einem im wesentlichen plattenförmigen Grundkörper 1 aus Kunststoffmaterial und einem Geberarm 2. An dem einen Ende des Geberarmes 2 ist ein Schwimmer (nicht dargestellt) fixiert. Das andere Ende 3 des Geberarms ist an einem Träger 4 fixiert, der schwenkbar am Grundkörper 1 gelagert ist. An der Unterseite des Träger 4 ist eine Kontaktfeder 5 angeordnet, die um die gleiche Achse wie der Träger schwenkbar ist. Die Kontaktfeder weist zwei an der Unterseite des Trägers angeordnete Kontaktzungen 6 auf, die an ihrem Freiende jeweils einen Kontaktniet 7, 7a tragen. Die Kontaktniete 7, 7a stehen jeweils mit der als Kreisbogen ausgebildeten Leiterbahn 8, 8a in Kontakt, die auf einer keramischen Trägerplatte 12 eines Dickschichtwiderstands 9 aufgebracht sind. Die Leiterbahnen 8, 8a enthalten wenigstens ein Edelmetall, vorzugsweise Gold oder Platin, jedoch kein Silber. Die Kontaktniete bestehen aus einer Gold-Nickel-Legierung mit 26 Gew.% Gold und 4 Gew.% Nickel. Im Betriebszustand wird bei wechselnden Kraftstofffüllständen der Geberarm in Richtung des Doppelpfeils 10 hin- und hergeschwenkt. Dementsprechend führen die Kontaktniete 7, 7a auf der Leiterbahn 8 eine Bewegung in Richtung der Doppelpfeile 11 aus. Die Leiterbahn 8a ist in eine Vielzahl von seitlich beabstandeten und zum Kreisbogenmittelpunkt hin ausgerichteten Einzelstegen (nicht dargestellt) unterteilt, die mit einer unterhalb der Leiterbahn 8a angeordneten Widerstandsbahn 13 in elektrischem Kontakt stehen. Der Kontaktniet 7a greift von der Leiterbahn 8a bzw. der Widerstandsbahn ein der Winkelstellung des Geberarmes 2 entsprechendes Potential ab, das über den Kontaktniet 7 und die Leiterbahn 8 abgeleitet wird.

Claims (9)

1. Füllstandsgeber für den Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges, mit einem eine Leiterbahn (8) aus elektrisch leitenden Material aufweisenden Dickschichtwiderstand (9) und einem die Leiterbahn schleifend beaufschlagenden Kontaktelement aus metallischem Werkstoff, wobei die Leiterbahn und das Kontaktelement im Betriebszustand derart angeordnet sind, dass sie mit flüssigem Kraftstoff in Berührung kommen können, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement aus einem Kontaktwerkstoff auf Goldbasis besteht, dessen Silbergehalt derart verringert ist, dass eine durch Bildung von Silberverbindungen auf der Kontaktnietoberfläche hervorgerufene Erhöhung des Kontaktwiderstandes vernachlässigbar ist.
2. Füllstandsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwerkstoff silberfrei ist.
3. Füllstandsgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwerkstoff eine Gold-Nickel-Legierung ist.
4. Füllstandsgeber nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Kontaktwerkstoff mit 94 Gew.% bis 98 Gew.% Gold, Rest Nickel.
5. Füllstandsgeber nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Kontaktwerkstoff mit 96 Gew.% Gold, Rest Nickel.
6. Füllstandgeber für den Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges, mit einem eine Leiterbahn (8) aus elektrisch leitendem Material aufweisenden Dickschichtwiderstand (9) und einem die Leiterbahn schleifend beaufschlagenden Kontaktelement aus metallischem Werkstoff, wobei die Leiterbahn und das Kontaktelement im Betriebszustand derart angeordnet sind, dass sie mit flüssigem Kraftstoff in Berührung kommen können, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement aus einem Kontaktwerkstoff auf Platinbasis besteht, dessen Silbergehalt derart verringert ist, dass eine durch Bildung von Silberverbindungen auf der Kontaktnietoberfläche hervorgerufene Erhöhung des Kontaktwiderstandes vernachlässigbar ist.
7. Füllstandgeber für den Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges, mit einem eine Leiterbahn (8) aus elektrisch leitendem Material aufweisenden Dickschichtwiderstand (9) und einem die Leiterbahn schleifend beaufschlagenden Kontaktelement aus metallischem Werkstoff, wobei die Leiterbahn und das Kontaktelement im Betriebszustand derart angeordnet sind, dass sie mit flüssigem Kraftstoff in Berührung kommen können, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement aus Platin besteht.
8. Füllstandsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement ein Kontaktniet (7) an einem in Richtung auf die Leiterbahn vorgespannten Federelement ist.
9. Kraftstoffbehälter aus fluoriertem Polyethylen mit einem Füllstandsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 8.