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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem
Füllstandsgeber
nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es ist schon ein Füllstandsgeber
aus der
DE 199 56
216 A1 bekannt. Dieser Füllstandsgeber weist einen drehbaren
Schwimmerarm auf, der mit einem drehbaren Schleifarm eines Potentiometers
mechanisch verbunden ist. Der Drehwinkel des Schwimmerarms ist abhängig vom
Füllstand
des Kraftstoffs in einem Kraftstoffbehälter. Der Schleifarm wirkt über einen
Schleifkontakt mit einer Schleifbahn des Potentiometers zur Erzeugung
einer Teilspannung in Abhängigkeit
von einem Drehwinkel des Schwimmerarms zusammen. Bei diesem Füllstandsgeber kommt
es häufig
zu unerwünschten
Ablagerungen am Potentiometer, da das Potentiometer ungeschützt vor
der Flüssigkeit
im Kraftstoffbehälter
angeordnet ist. Die Ablagerungen entstehen beispielsweise durch
chemische Reaktion der Flüssigkeit
mit der Schleifbahn und/oder dem Schleifkontakt, wobei beispielsweise
Silbersulfid gebildet wird, das sich beispielsweise am Schleifkontakt
und auf der Schleifbahn anlagert, zu einem erhöhten elektrischen Widerstand
und damit zu einer Meßwertverfälschung führt. Diese
Ablagerungen treten besonders stark bei chemisch aggressiven Kraftstoffen
auf.
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Vorteile der
Erfindung
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Der erfindungsgemäße Füllstandsgeber mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache
Art und Weise eine Verbesserung dahingehend erzielt wird, daß sich keine
Ablagerungen am Potentiometer bilden, da das Potentiometer gegenüber dem
Vorratsbehälter
und der darin befindlichen Flüssigkeit
dicht abgeschlossen ist und da der Füllstandsgeber einen Schwimmerarm
aufweist, der mit dem Schleifarm in berührungsloser Wirkverbindung
steht.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Füllstandsgebers
möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn die
Wirkverbindung zwischen dem Schwimmerarm und dem Schleifarm durch
zumindest ein Magnetfeld gebildet ist, da dies eine berührungslose
Wirkverbindung ermöglicht.
Durch die berührungslose
Wirkverbindung ist keine dynamische Dichtung erforderlich, die den Füllstandsgeber
gegenüber
dem Vorratsbehälter
abdichtet Auch vorteilhaft ist, das Magnetfeld durch zumindest einen
Magneten zu erzeugen, der an dem Schwimmerarm und/oder an dem Schleifarm
angeordnet ist, da auf diese Weise eine Bewegung vom Schwimmerarm
auf den Schleifarm übertragbar
ist.
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Des weiteren vorteilhaft ist, wenn
der zumindest eine Magnet ein Permanentmagnet ist, da dies besonders
einfach ist.
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Darüber hinaus vorteilhaft ist,
den Permanentmagneten als Stabmagneten auszubilden, da auf diese
Weise die Übertragung
der Drehbewegung besonders gut ist.
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Vorteilhaft ist, wenn der Schleifarm
einen ersten Drehpunkt und der Schwimmerarm einen zweiten Drehpunkt
aufweist, wobei der erste Drehpunkt und der zweite Drehpunkt übereinanderliegen.
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Von Vorteil ist, wenn der erste Drehpunkt
und der zweite Drehpunkt derart zueinander versetzt sind, daß der Drehwinkel
des Schleifarms gegenüber dem
Drehwinkel des Schwimmerarms stets größer ist.
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Auch von Vorteil ist, wenn der erste
Magnet im ersten Drehpunkt des Schleifarms und der zweite Magnet
im zweiten Drehpunkt des Schwimmerarms angeordnet ist.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der
erste Magnet außerhalb
des ersten Drehpunkts des Schleifarms und der zweite Magnet außerhalb
des zweiten Drehpunkts des Schwimmerarms angeordnet ist, da auf
diese Weise ein höheres
Drehmoment übertragen
werden kann.
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Sehr vorteilhaft ist, wenn das Potentiometer in
einem Gehäuse
vorgesehen ist, das gegenüber dem
Vorratsbehälter
und der in dem Vorratsbehälter befindlichen
Flüssigkeit
mittels einer Dichtung abgedichtet ist, da durch diese Kapselung
keine Flüssigkeit
in das Gehäuse
dringt und damit keine Ablagerungen mehr an der Leiterplatte des
Potentiometers entstehen.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
einen Füllstandsgeber
zur Messung eines Flüssigkeitsfüllstandes
in einem Vorratsbehälter.
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Der erfindungsgemäße Füllstandsgeber dient dazu, den
Füllstand
in einem mit Flüssigkeit
gefüllten
Vorratsbehälter
zu messen, wobei die Flüssigkeit
beispielsweise chemisch aggressiv ist.
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In einem Vorratsbehälter 1 ist
ein Füllstandssensor 2 vorgesehen.
Der Füllstandssensor 2 dient dazu,
einen Füllstand 3 einer
Flüssigkeit 5 in
dem Vorratsbehälter 1 zu
messen. Der Füllstandssensor 2 ist
beispielsweise an einem in dem Vorratsbehälter 1 vorgesehenen
Fördermodul 4 angeordnet,
das in dem Vorratsbehälter 1 befindliche
Flüssigkeit 5 ansaugt
und aus dem Vorratsbehälter 1 fördert. Der Füllstandssensor 2 kann
aber auch an der Wandung des Vorratsbehälters 1 vorgesehen
sein, und zwar innerhalb und außerhalb
des Vorratsbehälters 1.
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Der Vorratsbehälter 1 ist beispielsweise
ein Kraftstofftank, die Flüssigkeit 5 beispielsweise
Kraftstoff und das Fördermodul 4 ein
Kraftstofffördermodul,
das Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zu einer Brennkraftmaschine
fördert.
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Ein Kraftstofffördermodul ist beispielsweise aus
der
DE 199 15 255
A1 bekannt, wobei deren Inhalt ausdrücklich Teil der Offenbarung
dieser Anmeldung sein soll.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aber nicht
auf diese Anwendung beschränkt
und kann ausdrücklich
auch in anderen Bereichen eingesetzt werden.
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Der Füllstandssensor 2 weist
ein Gehäuse 8 auf,
das beispielsweise aus einem topfförmigen Gehäuseteil 9 und einem
Deckel 10 besteht. Der Deckel 10 verschließt das Gehäuse 8 dicht
gegenüber
dem Vorratsbehälter 1 und
der darin befindlichen Flüssigkeit 5.
Der Deckel 10 ist beispielsweise auf das topfförmige Gehäuseteil 9 geflanscht,
geclipst, geklebt oder geschweißt.
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In dem Gehäuse 8 ist ein Positionssensor, beispielsweise
ein Potentiometer 11, angeordnet. Das Potentiometer 11 besteht
aus einer Leiterplatte 12 und einem linear beweglich oder
beispielsweise in einem ersten Drehpunkt 14 drehbar gelagerten Schleifarm 15.
Die Leiterplatte 12 und der erste Drehpunkt des Schleifarms 15 sind
beispielsweise an einem Boden 13 des topfförmigen Gehäuseteils 9 angeordnet.
Auf der Leiterplatte 12 ist zumindest eine elektrisch leitende
Schleifbahn 16 vorgesehen. Der Schleifarm 15 berührt über zumindest
einen Schleifkontakt 17 die zumindest eine Schleifbahn 16.
Die Schleifbahn 16 ist entweder länglich oder beispielsweise
bogenförmig
und konzentrisch zum ersten Drehpunkt 14 ausgebildet.
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An der der Leiterplatte 12 gegenüberliegenden
Seite des Bodens 13 ist ein Schwimmerarm 18 angeordnet,
beispielsweise in einem zweiten Drehpunkt 20 drehbar gelagert.
An dem dem Gehäuse 8 des
Füllstandssensors 2 abgewandten
Ende des Schwimmerarms 18 ist ein Schwimmer 19 vorgesehen.
Der Schwimmer 19 ist so ausgebildet, daß seine spezifische Dichte
gebildet aus dem Quotienten von Gewicht und Volumen geringer ist
als die spezifische Dichte der Flüssigkeit 5. Der Schwimmer 19 befindet sich
daher jeweils auf einer Flüssigkeitsoberfläche 22 der
Flüssigkeit 5.
Bei einer Veränderung
des Füllstands 3 in
dem Vorratsbehälter 1 folgt
der Schwimmer 19 der Flüssigkeitsoberfläche 22.
Der an den Schwimmer 19 gekoppelte Schwimmerarm 18 bewegt
sich mit dem Schwimmer 19 mit und führt dabei eine Bewegung, beispielsweise
eine Drehbewegung aus. Die Lage des Schwimmerarms 18, beispielsweise
als Drehwinkel zwischen 0 Grad und 360 Grad, ist ein Maß für den Füllstand 3.
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Der Schleifarm 15 weist
beispielsweise einen ersten Magneten 23 und der Schwimmerarm 18 beispielsweise
einen zweiten Magneten 24 auf. Der erste Magnet 23 ist
beispielsweise außerhalb
des ersten Drehpunktes 14 und der zweite Magnet 24 außerhalb
des zweiten Drehpunktes 20 angeordnet. Es ist aber auch
möglich,
daß der
erste Magnet 23 im ersten Drehpunkt 14 und der
zweite Magnet 24 im zweiten Drehpunkt 20 vorgesehen
ist. Der erste Magnet 23 und der zweite Magnet 24 sind
beispielsweise mittels Kleben, Schrauben oder Clipsen an dem Schleifarm 15 bzw.
an dem Schwimmerarm 18 befestigt. Es ist aber auch möglich, daß beispielsweise
der Schleifarm 15 als erster Magnet 23 ausgebildet
ist. Der erste Magnet 23 und der zweite Magnet 24 sind beispielsweise
Permanentmagneten. Der erste Magnet 23 und der zweite Magnet 24 sind
beispielsweise längliche
Stabmagneten oder punktförmige
Magneten.
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Der erste Magnet 23 und
der zweite Magnet 24 sind derart gepolt, daß sie sich
gegenseitig anziehen. Der Schleifarm 15 und der Schwimmerarm 18 stehen
infolge der Magnetfelder durch den ersten Magneten 23 und
den zweiten Magneten 24 derart miteinander in Wirkverbindung,
daß eine
Bewegung des Schwimmerarms 18 auf den Schleifarm 15 berührungslos übertragen
wird.
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Zwischen dem ersten Magneten 23 und
dem zweiten Magneten 24 ist ein Zwischenraum 25 vorgesehen,
in dem zumindest der Boden 13 angeordnet ist. Der Boden 13 besteht
aus einem nicht magnetischen Material, beispielsweise Kunststoff.
Der Zwischenraum 25 kann zusätzlich aber auch noch beispielsweise
einen Luftspalt 26 oder die Leiterplatte 12 enthalten.
Der Zwischenraum 25 ist derart ausgelegt, daß die Wirkverbindung
zwischen dem ersten Magneten 23 und dem zweiten Magneten 24 ausreichend
ausgebildet ist.
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Der erste Magnet 23 und
der zweite Magnet 24 weisen jeweils ein Magnetfeld auf,
das den Zwischenraum 25 durchdringt und durch die gegenseitige
Anziehung die Bewegung des Schwimmerarms 18 auf den Schleifarm 15 derart überträgt, daß der Schleifarm 15 und
der Schwimmerarm 18 zu jedem Zeitpunkt die gleiche Lage
einnehmen beziehungsweise den gleichen Drehwinkel zwischen 0 Grad
und 360 Grad aufweisen. Der Schwimmerarm 18 und der Schleifarm 15 überdecken
sich auf diese Weise gegenseitig. Eine Winkeldifferenz zwischen
dem Schwimmerarm 18 und dem Schleifarm 15 würde zu einem
Meßfehler
führen,
der natürlich
zu vermeiden ist.
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Je größer der Zwischenspalt 25 ist,
desto stärker
muß das
Magnetfeld des ersten Magneten 23 und des zweiten Magneten 24 sein,
um die Bewegung des Schwimmerarms 18 auf den Schleifarm 15 zu übertragen
und desto größer muß der erste
Magnet 23 und der zweite Magnet 24 ausgebildet
sein. Bei der Auslegung des ersten Magneten 23 und des zweiten
Magneten 24 ist außerdem
der Widerstand zum Verschieben des Schleifkontaktes 17 auf
der Schleifbahn 16 zu berücksichtigen.
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Eine Veränderung des Füllstandes 3 bewirkt über die
Bewegung des Schwimmerarms 18 und des Schleifarms 15 ein
Verschieben des Schleifkontaktes 17 auf der Schleifbahn 16.
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An der Schleifbahn 16 liegt
eine Gesamtspannung an. Über
den Schleifkontakt 17 und den Schleifarm 15 wird
von der Gesamtspannung eine Teilspannung abgegriffen, die ein Maß für den Füllstand
3 im Vorratsbehälter 1 darstellt.
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Der erste Drehpunkt 14 und
der zweite Drehpunkt 20 sind beispielsweise konzentrisch
zueinander angeordnet, so daß die
Drehbewegung des Schwimmerarms 18 im Verhältnis eins
zu eins auf den Schleifarm 15 übertragen wird.
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Es ist aber auch möglich, daß der erste
Drehpunkt 14 und der zweite Drehpunkt 20 in Richtung des
Bodens 13 derart zueinander verschoben angeordnet sind,
daß die
Drehbewegung des Schwimmerarms 18 drehwinkelvergrößernd auf
den Schleifarm 15 übertragen
wird.
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In einer anderen Ausbildung ist nur
der erste Magnet 23 oder nur der zweite Magnet 24 vorgesehen.
In diesem Fall ist entweder der Schleifarm 15 oder der
Schwimmerarm 18 zumindest teilweise aus einem magnetischen
Material ausgebildet, beispielsweise Eisen, Nickel, Kobalt oder
eine ferromagnetische Legierung, und ist mit keinem Magneten versehen.
Das Magnetfeld des ersten Magneten 23 bzw. des zweiten
Magneten 24 bewirkt bekannter Weise in dem magnetischen
Material eine Magnetisierung.
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Durch die berührungslose Übertragung der Bewegung 'des Schwimmerarms 18 auf
den Schleifarm 15 ist keine mechanische Kopplung des Schwimmerarms 18 an
den Schleifarm 15 und daher keine Öffnung im Boden 13 für eine Kopplung
mit dem Schwimmerarm 18 erforderlich. Dies vereinfacht
die Abdichtung des Gehäuses 8 erheblich,
so daß für eine Anordnung
im Vorratsbehälter 1 nur
eine sogenannte statische Dichtung 29 erforderlich ist,
beispielsweise ein Dichtring. Die statische Dichtung 29 ist
beispielsweise in einer Dichtnut 30 vorgesehen, die am
Außenumfang
des topfförmigen
Gehäuseteils umlaufend
angeordnet ist. Das Gehäuse 8 kann
aber auch durch Verkleben oder Verschweißen wirksam abgedichtet werden.
Durch die Kapselung des Gehäuses 8 gibt
es im Gegensatz zum Stand der Technik keinen Kontakt zwischen der
Flüssigkeit 5 und dem
Potentiometer 11, so daß beispielsweise am Schleifkontakt 17,
auf der Schleifbahn 16 oder auf der Leiterplatte 12 keine
Ablagerungen durch die Flüssigkeit 5 entstehen
können.