DE2855377A1

DE2855377A1 - Einrichtung zur feststellung eines fluessigkeitsspiegels

Info

Publication number: DE2855377A1
Application number: DE19782855377
Authority: DE
Inventors: Noboru Masuda; Mitsuyuki Suzuki
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Denki Onkyo Co Ltd
Current assignee: Denki Onkyo Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1979-06-28
Also published as: US4227171A; GB2011627A; DE2855377C2; GB2011627B; JPS5487561A

Description

Einrichtung zur Feststellung eines Flüssigkeitsspiecrels

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Fühlen eines Flüssigkeitsspiegels, um den Spiegel einer Flüssigkeit wie etwa des Öles einer Fahrzeugbremse oder des Schmieröles eines kraftübertragenden Getriebes festzustellen.

In herkömmlicher Weise sind Fahrzeuge wie etwa Kraftfahrzeuge mit einer Einrichtung zum Fühlen eines Ölspiegels ausgestattet, die feststellt, ob der Spiegel eines Schmieröls oder Bremsöls bis unter einen vorbestimmten Wert abgesunken ist. Beispielsweise ist ein Reed-Schalter in einem Öl-Vorratsbehälter vorgesehen und dazu eingerichtet, von einem Magnet betätigt zu werden, der auf einem Schwimmer getragen wird, der den Ölspiegel im Vorratsbehälter darstellt. Wenn der ölspiegel abgesenkt wird, dann werden der Schwimmer und deshalb auch der hieran getragene Magnet nach unten bewegt, und der Magnet läuft am Reed-Schalter vorbei, wobei er diesen betätigt. Bei dieser Art einer Anord-

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nung sind'dahingehend Probleme aufgetreten, daß der Reed-Schalter in seine betätigte Stellung infolge von vibrationen unerwünscht bewegt wurde, denen die Fühleinrichtung oft während des Betriebs des Fahrzeuges ausgesetzt ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Fühlen eines Flüssigkeitsspiegels vorzusehen, die zuverlässige Anzeigewerte ergibt, selbst wenn sie Schwingungen ausgesetzt ist.

Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Fühlen eines Flüssigkeitsspiegels vorzusehen, die kontaktfreie Schalteinrichtungen aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zur Lösung der obengenannten und noch weiterer Aufgaben eine Einrichtung zum Fühlen eines Flüssigkeitsspiegels vorgesehen, die einen galvanomagnetischen Meßwertumformer bzw. einen Meßwertumformer unter Ausnutzung des galvanomagnetischen Effektes aufweist, eine Magneteinrichtung, um einen magnetischen Kraftfluß auf den galvanomagnetischen Meßwertumformer aufzubringen, eine Schalteinrichtung, die in Bezug auf den Meßwertumformer beweglich ist und einen Einfluß auf den magnetischen Kraftfluß ausübt, der von der magnetischen Einrichtung auf den Meßwertumformer ausgeübt wird, und zwar derart, daß ein elektrisches Signal vom Meßwertumformer erzeugt wird, wenn die Schalteinrichtung am Meßwertumformer von seiner einen Seite zu seiner anderen Seite hin vorbeigelaufen ist, wobei entweder Meßwertumformer oder Schalteinrichtung stationär festgehalten werden, und das andere dieser Teile übereinstimmend mit einer Änderung vom Flüssigkeitsspiegel bewegt wird. Bei einem bevorzugten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Schalteinrichtung aus

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einem Teil zusammengesetzt, das aus magnetischem Material hergestellt ist und an einem in Übereinstimmung mit einer Änderung des Flüssigkeitsspiegels beweglichen Teil getragen ist. Das Teil aus magnetischem Material kann beispielsweise auf einer Membran vorgesehen sein, die den Innenraum eines Flüssigkeitsvorratsbehälters von der Atmosphäre bzw. der Umgebung trennt. Der galvanomagnetische Meßwertumformer wird dann stationär gehalten und kann aus einem oder mehreren Magnetwiderstandselementen zusammengesetzt sein, von denen sich der elektrische Widerstand in Übereinstimmung mit einer Änderung im hierauf aufgebrachten mganetischen Kraftfluß ändert. In einem derartigen Fall kann das elektrische Signal in Form einer Änderung im elektrischen Widerstand vorliegen, und ein derartiger Widerstand oder derartige Widerstände können in einer geeigneten Meßschaltung angeschlossen sein. Gemäß einer noch mehr bevorzugten Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung ist ein Paar derartiger Magnetwiderstandselemente haftend an den entgegengesetzten Polen der Magneteinrichtung und in Bewegungsrichtung des Teils aus magnetischem Material versetzt angeordnet, und die Elemente sind in einem Schalterkreis angeschlossen.

Die obengenannten und andere Ziele und Merkmale bzw. Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels noch näher ersichtlich, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:

Fig. 1 die Ansicht eines Schnitts einer Einrichtung zum Fühlen eines Flüssigkeitsspiegels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,

Fig. 2A die Ansicht eines Schnitts ist und ein Beispiel des Teils aus magnetischem Material zeigt,

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Fig. 2B die Ansicht eines Schnitts ist und ein anderes Beispiel des Teils aus magnetischem Material zeigt,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Teil aus magnetischem Material ist,

Fig. 4 eine schematische Ansicht ist und die Wirkung der vorliegenden Erfindung erläutert, 1G

Fig. 5 die Ansicht eines Schnitts ist und eine Anordnung von Magnet und galvanoplastischem Meßwert-Umformerelementen zeigt,

und

Fig. 6 eine schematische Darstellung ist und ein Beispiel einer Meßschaltung zeigt.

Es wird nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 Bezug genommen; die hier gezeigte Einrichtung zum Fühlen eines Flüssigkeitsspiegels umfaßt einen Vorratsbehälter 1, der im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und zur Aufnahme von Öl eingerichtet ist. An der Oberseite des Vorratsbehälters 1 ist eine Membran 2 vorgesehen, die aus Gummi oder Metall hergestellt ist, am Vorratsbehälter 1 mittels einer Kunststoffkappe 3 befestigt ist und dazu dient, den Innenraum des Behälters 1 von der Umgebungsluft abzutrennen. Die Kappe 3 trägt eine Platte 4 mit einer gedruckten Schaltung, wobei die Platte eine Meßschaltung umfaßt, die später im einzelnen erläutert wird. Ein Belüftungskanal 5 ist zwischen der Membran 2 und der Kappe 3 derart vorgesehen, daß der Ätmosphärendruck in den Raum zwischen den Teilen 2 und eingelassen wird, um eine freie Bewegung der Membran 2

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in Übereinstimmung mit dem Druck im Vorratsbehälter 1 zuzulassen.

Die Membran 2 ist an ihrem mittleren Abschnitt mit einem zylindrischen Abschnitt 2a ausgebildet, und die Kappe 3 ist mit einem zylindrischen Abschnitt 3a ausgebildet, der dazu eingerichtet ist, in den zylindrischen Abschnitt 2a in die Membran 2 eingeführt zu werden. Im zylindrischen Abschnitt 2a der Membran 3 ist ein Schalterteil 6 vorgesehen, das aus magnetischem Material wie etwa Eisen, Nickel oder Pemalloy (Warenname der Firma Western Electric) hergestellt ist. Wie in den Fig. 2A und 3 gezeigt ist, umfaßt das Schalterteil 6 einen oberen, ringförmigen Abschnitt 6a, einen Bodenabschnitt 6b und Verbindungsabschnitte 6c, die sich zwischen dem ringförmigen Abschnitt 6a und dem Bodenab-. schnitt 6b erstrecken. Der Ringabschnitt 6a ist in eine entsprechende Ausnehmung in der zylindrischen Wand, und der Grundabschnitt 6b in eine entsprechende Ausnehmung in der Bodenwand des zylindrischen Abschnitts 2a der Membran eingepaßt. Das Schalterteil 6 kann in den Wandabschnitt des Abschnitts 2a eingelassen sein. Der Bodenabschnitt 6b des Schalterteils 6 kann auch am Boden des zylindrischen Abschnitts 2a mittels einer Niete 7 befestigt sein, wie dies in Fig. 2B gezeigt ist.

Im zylindrischen Abschnitt 3a der Kappe 3 ist ein Magnet 8 angebracht, der durch Einsetzen seiner gegenüberliegenden Enden in vertikale Schlitze 3c in seiner Lage gehalten wird, die in der Innenwandfläche des zylindrischen Abschnitts 3a ausgebildet sind. An den gegenüberliegenden Enden des Magnets 8 sind magnetoelektrische Meßwertumformerelemente wie etwa Magnetwiderstandselemente RH₁ und RH₂ in einer Haftverbindung angebracht. Die Elemente RH. und RH„ sind gegeneinander und von einer Mittellinie 9 des Magneten 8 aus, wie in Fig. 5 gezeigt, in der Richtung parallel zur Bewegungsrichtung der Membran

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2 versetzt. Die Magnetwiderstandselemente RH₁ und RH„ sind somit durch die dünnen Wandabschnitte 3b im zylindrischen Abschnitt 3a der Kappe abgedeckt. Der Wandabschnitt 3b wird dazu genutzt, das Schalterteil· 6 daran zu hindern, zu den Eiementen RH. oder RH_ über den vorbestimmten Abstand hinaus hinbewegt zu werden oder in unmittelbare Berühn
gebracht zu werden.

unmittelbare Berührung mit den Elementen RH₁ und RH,

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Es wird nun Bezug auf Fig. 6 genommen; es ist ersichtlich, daß die Magnetwiderstandselemente RH. und RH in Reihe zwischen einer Stromquel·l·enl·eitung Vcc mit konstanter Spannung und der Masse angeschlossen sind, und daß die Basis eines ersten Transistors Tr₁ zwischen einer Abzweigung in der Mitte zwischen den Elementen RH und RH„ angeschlossen ist. Ein Festwiderstand R» ist zwischen der Stromqueilenleitung Vcc und dem Element RH angeschlossen. Der Transistor Tr bildet gemeinsam mit einem zweiten Transistor Tr„ und den Widerständen Rc. , Rc „, Rb und Re eine Schmitt-Trigger-Schaltung. Zu diesem Zweck ist der Kollektor des Transistors Tr. über einen Kollektorladewiderstand Rc. mit der Stromquellenleitung Vcc und über den Basiswiderstand Rb mit der Basis des zweiten Transistors Tr_? verbunden- Der Kollektor des Transistors Tr_ ist mit einem Ausgangsanschluß OP sowie über einen Kollektorladewiderstand Rc„ mit der Stromquellenleitung Vcc verbunden. Die Emitter der Transistoren Tr. und Tr„ sind über den gemeinsamen Emitterwiderstand Re mit der Masse sowie durch einen veränderlichen und zur Vorspannungssteuerung eingerichteten Widerstand R₁ mit der Stromquellenleitung Vcc verbunden. Der Widerstand R ist in der Lage, das Emitterpotential der Transistoren Tr und Tr „ zu steuern.

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Da das Innere des Ölvorratsbehälters T von der Atmosphäre durch die Membran 2 getrennt ist, und da der Zwischenraum zwischen der Membran 2 und der Kappe 3 gegenüber der Atmosphäre durch den Belüftungskanal· 5 geöffnet ist, wird der Druck im Vorratsbehälter 1 in Übereinstimmung mit einem Wechsel im Niveau des Öles im Vorratsbehälter 1 geändert, und die Membran 2 wird dementsprechend bewegt. Wenn beispielsweise der Ölspiegel· abnimmt, dann wird die Membran 2 nach unten bewegt, wie durch strichpunktierte Linien 2¹ in Fig. 1 gezeigt ist. Somit wird das Schalterteil· 6 gemeinsam mit dem zylindrischen Abschnitt 2a der Membran 2 nach unten bewegt.

Wenn der Vorratsbehäiter 1 mit Öl· gefügt ist, dann befindet sich die Membran 2 in einer Ste^ung, die in Fig. 1 durch ausgezogene Linien gezeigt ist, und das Schaiterteil· 6 ist so angeordnet, wie dies durch ausgezogene Linien in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn das Öl· im Vorratsbehä^er abnimmt, dann wird das Teil· 6 abgesenkt, wie durch Pfeiie in Fig. 4 gezeigt ist, wobei es zunächst am Magnetwiderstandseiement RH und dann am El·ement RH~ in die SteUung vorbeibewegt wird, die durch gestricheite Linien in Fig. 4 gezeigt ist.

Wenn das Teil· 6 sich in der Ste^ung befindet, die durch ausgezogene Linien in Fig. 4 gezeigt ist, dann ist das Magnetwiderstandseiement RHi mehr magnetischem Fiuß ausgesetzt al·s das Magnetwiderstandseiement RH , so daß der eiektrische Widerstand des Eiements RH größer ist ais der Anfangswiderstand des Elements RH₁. Somit befindet sich der erste Transistor Tr₁ bei dieser Stel^ng des Teiis 6 in einem ausgeschaiteten Zustand. Wenn das Teil· in die Ste^ung abgesenkt wird, in der der ringförmige Abschnitt 6a im wesentiichen auf den Magnet 8 ausgerichtet ist, werden die Eiemente RH₁ und RH im wesentlichen derselben Mange magnetischen Flusses ausgesetzt, und,

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wenn das Teil 6 weiter nach unten bewegt wird, dann wird das Element RH„ einem höheren magnetischen Kraftfluß ausgesetzt als das Element RH . Somit wird der Widerstand des Elements RH größer als der ursprüngliche Widerstand des Elements RH , so daß der erste Transistor Tr-] sich in eingeschaltetem Zustand befindet. Dann wird der zweite Transistor Tr „ ausgeschaltet, so daß die Spannung am Ausgangsanschluß OP erhöht wird. Die Änderung in der Ausgangsspannung wird als ölspiegelsignal herangezogen.

Wenn der ringförmige Abschnitt 6a des Schalterteils 6 nach oben bewegt wird, dann wird der erste Transistor Tr. ausgeschaltet und der Transistor Tr„ leitfähig gemacht, was in einer Abnahme der Spannung am Ausgangsanschluß OP führt.

Wenn die Spannungen, bei denen der erste Transistor Tr ein~bzw. ausgeschaltet wird, im wesentlichen dieselben sind, dann kann eine Schwankung des Ölspiegels infolge von Schwingungen wiederholte EIN -AUS-Schalttätigkeiten des Transistors Tr. verursachen. Wenn es erwünscht ist, eine derartige Tätigkeit zu vermeiden, dann werden die Emitter der Transistoren Tr. und Tr_ mit dem gemeinsamen Emitter-Widerstand Re verbunden, um eine Hysterese und eine Schwellwertspannung der Schmitt-Trigger-Schaltung zu erzielen, die durch den Basissteuerwiderstand R₁ gesteuert werden kann. Die in Fig. gezeigte Schaltung ist auf der Schaltungsplatte 4 in Fig.

1 ausgebildet. Andererseits kann die Schaltung auch auf dem zylindrischen Abschnitt 3a der Kappe 3 in einer Baugruppe zusammen mit dem Magneten 8 und den Magnetwiderstandselementen RH. und RH ausgebildet sein.

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Die in den Zeichnungen gezeigte Anordnung ist
dahingehend bevorzugt, daß die Membran 2 unter einem
negativen Druck in Übereinstimmung mit einer Änderung im ölspiegel angesaugt wird, so daß eine genaue Anzeige selbst bei einem geringen Druckwechsel sichergestellt sein kann. Allerdings kann das Schalterteil auch auf
irgendeine andere Weise angeordnet sein. Die Anordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, daß sie weder irgendwelche

bewegliche Kontakte noch irgendwelche gleitende Teile aufweist. Ferner ist es möglich, einen längeren Bewegungshub beim Schalterteil vorzusehen.

Die Erfindung wurde somit unter Bezugnahme auf ein spezielles Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben, es soll jedoch vermerkt werden, daß die
Erfindung in keiner Weise auf die Einzelheiten der
dargestellten Anordnung beschränkt ist, sondern Abänderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne daß der Bereich der Erfindung verlassen wird.

Die Erfindung bezieht sich, zusammengefaßt, auf eine Einrichtung zum Fühlen eines Flüssigkeitsspiegels, die eine galvanisch-magnetisch wirkende Meßumformer-

einrichtung, eine Magneteinrichtung zum Aufbringen eines magnetischen Kraftflusses auf die Meßwertumformereinrichtung sowie eine Schaltereinrichtung aufweist, die bezüglich der Meßwertumformereinrichtung beweglich ist und einen Einfluß auf den mganetischen Kraftfluß ausübt, der von der magnetischen Einrichtung auf die Meßwertumformereinrichtung ausgeübt wird, so daß ein elektrisches Signal von der Meßwertumformereinrichtung erzeugt wird, wenn die Schaltereinrichtung an der Meßwertumformereinrichtung von ihrer einen Seite zu ihrer anderen Seite hin vorbeigelaufen ist, wobei von Meßwertumformereinrichtung und Schaltereinrichtung eine stationär gehalten wird

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und die anderen in Übereinstimmung mit einer Änderung im Flüssigkeitsspiegel beweglich ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zum Fühlen eines Flüssigkeitsspiegels, gekennzeichnet durch eine galvanomagnetisch wirkende Meßwertumformereinrichtung (RH , RH ), eine Magneteinrichtung (8) zum Aufbringen eines magnetischen Kraftflusses auf die Meßwertumformereinrichtung sowie eine Schaltereinrichtung (6), die bezüglich der
Meßwertumformereinrichtung beweglich ist und einen Einfluß auf den magnetischen Kraftfluß ausübt, der von der Magneteinrichtung auf die Meßwertumformereinrichtung
ausgeübt wird, so daß ein elektrisches Signal durch die Meßwertumformereinrichtung erzeugt wird, wenn die Schaltereinrichtung von der einen Seite der Meßwertumformereinrichtung an dieser vorbei zu deren anderer Seite hin gelangt ist, wobei von der Meßwertumformereinrichtung
und der Schaltereinrichtung die eine stationär gehalten wird und die andere «La (Üfes^rsJjrusfeifiUÄung mit einer Änderung

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ORIGINAL INSPECTED

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im Flüssigkeitsspiegel beweglich ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtung mindestens ein Schalterteil (6) aufweist, das aus magnetischem Material hergestellt ist, das an einem auf einen Ölspiegel ansprechenden Teil (2) getragen ist, das in Übereinstimmung mit einer Änderung im Flüssigkeitsspiegel beweglich ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das auf den Ölspiegel ansprechende Teil eine Membran (2) ist, die einen Ölvorratsbehälter (1) von der Umgebungsluft abtrennt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertumformereinrxchtung aus mindestens einem Magnetwiderstandselement (RH., RH_) zusammengesetzt ist, das an der Magneteinrichtung (8) angebracht ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertumformereinrichtung aus einem Paar von Magnetwiderstandselementen (RH₁, RH ) zusammengesetzt ist, die an den entgegengesetzten Polen (N, S) der Magneteinrichtung (8) angebracht sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtung mindestens ein Schalterteil (6) aufweist, das aus magnetischem Material hergestellt ist, das an einer Membran (2) getragen wird, die einen ölvorratsbehälter (1) von der Umgebungsluft abtrennt, wobei die Magneteinrichtung (8) die Magnetwiderstandselemente (RH , RH ) trägt, die an einer Deckeleinrichtung (3) für den Ölvorratsbehälter (1) derart befestigt sind, daß das Schalterteil (6) an den Magnetwiderstandselementen vorübergeführt wird, wenn sich die

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Membran in Übereinstimmung mit einer Änderung im Ölspiegel bewegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) einen mittleren zylindrischen Abschnitt (2a) aufweist, der dazu eingerichtet ist, einen entsprechend geformten zylindrischen Abschnitt (3a) der Deckeleinrichtung (3) aufzunehmen, wobei das Schalterteil (6) im zylindrischen Abschnitt der Membran und die Magneteinrichtung (8) sowie die Magnetwiderstandselemente (RH , RH ) im zylindrischen Abschnitt der Deckeleinrichtung angeordnet sind.

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