DE2909609A1 - Fluessigkeitspegel-fuehlvorrichtung - Google Patents

Description

T.EDTKE - BüHLING - KlNNE Grupe - Pellmann

_₄_

Dipl.-lng. R Grupe Dipl.-lng. B. Pellmann

A 3 U y Ö U 3 Bavariaring 4, Postfach 20 2403

8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

12. März 1979 B 9527 / case AS-148

Denki Onkyo Co., Ltd.
Tokyo, Japan

Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Kariya-shi, Japan

Flüssigkeitspegel-Fühlvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitspegel-Fühlvorrichtung zum Erfassen des Pegels einer Flüssigkeit wie der Bremsflüssigkeit eines Fahrzeugs oder des Getriebe-Schmieröls.

üblicherweise sind Fahrzeuge wie Kraftfahrzeuge mit Pegelfühlvorrichtungen versehen, die eine Anzeige über den Pegel der Bremsflüssigkeit oder des Schmieröls ergeben. Im Falle der herkömmlichen Fühlvorrichtungen traten Schwierigkeiten insofern auf, daß eine Warnvorrichtung zur Anzeige des Mangels an Öl häufig beispielsweise dann betätigt wurde, wenn die Fühlvorrichtung Schwingungen bzw. Vibrationen ausgesetzt war oder wenn bei nötigem Bedarf während des Fahrzeugbetriebs eine große Menge an Bremsflüssigkeit den Radb^emsvorrichtungen zugeführt wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitspegel-Fühlvorrichtung zu schaffen, die auch

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Deutsche Bank (München) KIo. 51/61070 Dresdner Bank (München) KIo. 3939 844 Posischeck (München) KIo 670-43-804

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dann zuverlässige Anzeigen für den Flüssigkeitspegel ^ ^ "PM* ergibt, wenn sie Vibrationen ausgesetzt ist oder eine große Menge an Flüssigkeit aus einem Behälter einer

mit diesem zusammenwirkenden Vorrichtung zugeführt wird. 5

Weiterhin soll mit der Erfindung eine Flüssigkeitspegel-Fühlvorrichtung geschaffen werden, die eine Wandlereinrichtung, bei der der galvanomagnetische Effekt ausgenützt ist, und eine magnetische Einrichtung hat, '^ die auch bei jeder Bewegung der Wandlereinrichtung gegenüber liegt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Mitteln '5 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Fühlvorrichtung sind in den Unteransprüchen angeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht der Flüssig-

keitspegel-Fühlvorrichtung gemäß

einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht

eines Teils der Fühlvorrichtung nach

.

Fxg. 1.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die eine

weitere Ausführungsform eines magnetischen Elements zeigt.
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Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die eine

dritte Ausführungsform eines magnetischen Elements zeigt.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines

Magnethalters.

Fig. 6 ist eine Teilschnittansicht entlang

der Linie VI-VI in Fig. 5. 10

Fig. 7 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Signalgeber-Schaltung zeigt.

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen

dem Abstand zwischen einem magnetischen Element und einem Magnetwiderstandselement und dem Widerstandswert des Magnetwiderstandselements. 20

Nach Fig. 1 weist eine als Ausführungsbeispiel gewählte Ölpegel-Fühlvorrichtung einen Öl-Behälter 1 auf, der im wesentlichen zylindrisch geformt ist. Am Oberteil des Behälters 1 ist eine Membran 2 aus Gummi oder Kunststoff angebracht, die an dem Behälter 1 mittels eines Kunststoff-Verschlußdeckels 3 befestigt ist und die dazu dient, das Innere des Behälters 1 von der Umgebungsluft zu trennen. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 hat der Verschlußdeckel 3 einen zylindrischen Abschnitt 3a, der von dem Mittelbereich des Verschlußdeckels weg zum Inneren des Behälters 1 ragt. Der Verschlußdeckel 3 trägt eine Druckschaltungsplatte 4 mit einer Signalgeber-Schaltung, die zur Kurvenformung und Temperaturkompensation dient. Zwischen der Membran 2 und dem Ver-

schlußdeckel 3 ist eine Entlüftungsöffnung 5 ausge-

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' bildet, so daß in den Zwischenraum zwischen der Membran 2 und dem Verschlußdeckel 3 Atmosphärendruck eingeleitet ist, wodurch die Membran 2 entsprechend einer Änderung" des Drucks in dem Behälter 1 frei bewegbar ist. Die Größe der Entlüftungsöffnung ist im Hinblick auf die Eigenschaften der Membran 2 zu bestimmen.

An der Mitte der Membran 2 ist ein zylindrischer Abschnitt 2a ausgebildet, in welchen der zylindrische

'0 Abschnitt 3a des Verschlußdeckels 3 lose eingeführt ist, ohne daß irgendeine gegenseitige Beeinflussung auftritt. In dem zylindrischen Abschnitt 2a der Membran 2 ist ein magnetisches Element 6 aus ferromagnetischem Material wie Eisen, Nickel oder Permalloy angebracht. Das magneti-

'** sehe Element 6 ist durch eine runde Platte gebildet, die in eine Ausnehmung eines Bodenabschnitts 2b des zylindrischen Abschnitts 2a eingesetzt ist oder an die Bodenfläche des zylindrischen Abschnitts 2a angeklebt ist. Das magnetische Element kann auch in den Bodenabschnitt 2b eingebettet sein. Ferner kann gemäß der Darstellung in den Fig. 3 und 4 ein einstückig geformtes magnetisches Element 18 einen oberen ringförmigen Abschnitt 18a, einen Basisabschnitt 18b und einen Verbindungsabschnitt 18c haben, der den ringförmigen Abschnitt 18a mit dem

Basisabschnitt 18b verbindet. Der ringförmige Abschnitt 18a kann in eine entsprechende Ausnehmung in der Wand des zylindrischen Abschnitts 2a der Membran 2 eingesetzt sein, während der Basisabschnitt 18b in eine entsprechende Ausnehmung in der Wand des Bodenabschnitts 2b eingesetzt sein kann. Ferner kann der ringförmige Abschnitt 18a des magnetischen Elements 18 mit Hilfe von Nieten 19 an der Wand des zylindrischen Abschnitts 2a befestigt sein.

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Gemäß Fig. 2 ist ein Magnet 7 von einem aus nichtmagnetischem Material bestehenden Magnethalter 8 umgeben, während an seinen Magnetpolflächen N und S jeweils galvanomagnetische Wandler wie Magnetwiderstandselemente 9 bzw. 10 angeklebt sind. Der Magnet 7 ist in dem zylindrischen Abschnitt 3a der Verschlußkappe 3 so angebracht, daß eine seiner Magnetpolflächen über einen Bodenabschnitt 3b des Verschlußdeckels 3 bzw. des zylindrischen Abschnitts 3a dem magnetischen Element 6 gegenübersteht und mit der Bewegung desselben ausgefluchtet ist.-Vorzugsweise hat der Bodenabschnitt 3b des Verschlußdeckels 3 eine dünnere Wand als der zylindrische Abschnitt 3a desselben, während der Magnet 7 in einer festen Lage sitzt, bei der seine Magnetpolfläche so nahe wie möglich an der Innenfläche des Bodenabschnitts 3b liegt, wodurch der Abstand 1 zwischen dem magnetischen Element 6 und dem Magnetwiderstandselement 9 klein wird.

Wenn das magnetische Element 6 und das Magnetwider-Standselement 9 in der in Fig. 2 gezeigten Stellung stehen, ist die Flußdichte des dem Magnetwiderstandselement 9 aufgeprägten Magnetflusses am größten.

Der Höhlungsteil des Verschlußdeckels 3 kann mit einem elektrisch isolierenden Harzmaterial gefüllt werden.

Da das Magnetwiderstandselement 9, das durch Kleben an der Magnetpolfläche des Magneten 7 angebracht ist,

so angebracht ist, daß es vormagnetisiert ist und sein Arbeitspunkt in einem Bereich gewählt ^t, in dem der größte Magnetwiderstands-Effekt des Elements erzielt wird, kann durch eine geringe Änderung der Magnetflußdichte eine hohe Ausgangsspannung erzeugt werden. Das

zweite Magnetwiderstandselement 10 unterliegt gewöhnlich

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keiner Beeinflussung durch die Änderung der Magnetflußdichte bei der Bewegung des magnetischen Elements 6 und wird als Temperaturkompensationselement für das Magnetwiderstandselement 9 verwendet. Die Magnetwider-Standselemente 9 und 10 werden so gewählt, daß ihre sich entsprechend der Magnetflußdichte ändernden Temperaturkoeffizienten gleich sind.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Beispiel für den Magnethalter 8 gezeigt, der zylindrische Form hat.

Der Magnethalter 8 hat eine Mittelbohrung 21, die sich von einer unteren Fläche 22 bis zu einer oberen Fläche 23 des Halters erstreckt und in die der Magnet 7 fest eingesetzt ist. Der Magnethalter 8 ist an seiner oberen bzw. unteren Fläche 22 bzw. 23 mit Nuten 24 und an seiner Außenfläche mit Schlitzen 25 versehen, die sich zwischen der oberen und der unteren Fläche 22 und 23 erstrecken und die einander gegenübergesetzt angeordnet sind. Die Magnetwiderstandselemente 9 und 10 sind jeweils in den Nuten 24 untergebracht, während ihre Zuleitungsdrähte durch die Schlitze 25 hindurch zu der Druckschaltungsplatte 4 geführt sind. Hierbei ist anzumerken, daß das Magnetwiderstandselement 9 nicht über die Fläche 22 oder 23 nach außen ragt, so daß es zu seinem Schutz beim Einbau nicht mit dem Bodenabschnitt 3b des Verschlußdeckels 3 in Berührung kommt.

Gemäß Fig. 7 sind ein Widerstand 11 und eine Zenerdiode 12 in Reihe an eine Gleichstromquelle 13 angeschlos-

sen,während an die Anschlüsse der Zererdiode 12 eine Brükkenschaltung angeschlossen ist. Gemäß Fig. 7 ist die Brückenschaltung aus den Magnetwiderstandselementen 9 und 1O sowie Widerständen 14 und 15 gebildet. Der negative bzw. invertierende Eingangsanschluß eines

Rechenverstärkers 16 ist elektrisch zwischen den Magnet-

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Widerstandselementen 9 und 10 angeschlossen, während der positive bzw. nichtinvertierende Eingangsanschluß zwischen den Widerständen 14 und 15 angeschlossen ist.' Zwischen den Ausgangsanschluß des Rechenverstärkers 16 und seinen positiven Eingangsanschluß ist ein Rückkopplungswiderstand 17 geschaltet, so daß er eine Schmitt-Trigger-Schaltung mit Hysterese-Kennlinie bildet.

Da das Innere des Öl-Behälters 1 mittels der Membran 2 von der Umgebungsluft abgesondert ist und der Verschlußdeckel 3 über die Entlüftungsöffnung 5 zur Umgebungsluft hin offen ist, ändert sich der Druck in dem Behälter 1 entsprechend einer Änderung des Pegels des Öls in dem Behälter 1, wobei dementsprechend die ■*> Membran 2 glatt bzw. reibungslos bewegt wird. Wenn beispielsweise der ölpegel abfällt, wird gemäß der Darstellung durch die strichpunktierten Linien 26 in Fig. 1 die Membran 2 nach unten zu bewegt. Daher wir das magnetische Element 6 zusammen mit dem zylindrischen Ab-

*" schnitt 2a der Membran 2 nach unten zu bewegt.

Wenn der Behälter 1 mit öl gefüllt ist, liegt die Membran 2 in der durch die ausgezogenen Linien in Fig.

1 gezeigten Stellung. In diesem Fall ist das magnetische nc

Element 6 in der dem Magnetwiderstandselement 9 am nächsten liegenden Stellung, wobei der Widerstandswert des Magnetwiderstandselements 9 hoch ist. Andererseits wird die Dichte des Magnetflusses an dem Widerstandselement 10 überhaupt nicht verändert. Daher wird an

dem Ausgangsanschluß der in Fig. 7 gezeigten elektrischen Schaltung ein elektrisches Signal für die Anzeige "MAXIMALPEGEL" erzeugt.

Sobald das öl in dem Behälter 1 abnimmt, wird die

Membran mit dem magnetischen Element 6 in Richtung des

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Pfeils 27 (siehe Fig. 1) abgesenkt, so daß das magnetische Element 6 allmählich von dem Magnetwiderstandselement 9 weg bewegt wird. Dementsprechend nimmt der das Magnetwiderstandselement 9 durchsetzende Magnetfluß ab, so daß der Widerstandswert R des Magnetwiderstandselements 9 kleiner wird, wie es beispielsweise in Fig. 8 gezeigt ist. Wenn das magnetische Element 6 nach unten zu über einen vorbestimmten Abstand von der Magnetpolfläche des Magneten 7 hinaus bewegt wird, wird daher die in Fig. 7 gezeigte elektrische Schaltung so geschaltet, daß ein Signal zur Anzeige der Abnahme des Öls abgegeben wird. Auch wenn das Öl in dem Behälter 1 schnell verbraucht wird und der Behälter völlig entleert wird, wird die elektrische Schaltung zuverlässig betätigt.

Das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 16 ist zu dessen positivem Eingangsanschluß über den Rückkopplungs^ widerstand 17 rückgekoppelt. Da daher der Rechenverstärker 16 eine Hysterese-Schaltkennlinie hat, erfolgt selbst dann kein wiederholtes Ein- und Ausschalten, wenn aufgrund von Vibrationen Schwankungen des ölpegels auftreten. Der veränderbare Rückkopplungswiderstand 17 kann dafür verwendet werden, die Hysterese des Rechenverstär-

kers 16 einzustellen.

Mit der Erfindung ist eine Flüssigkeitspegel-Fühlvorrichtung oder-Gebervorrichtung geschaffen, die eine Magneteinheit, die in einem zylindrischen Abschnitt

eines Behälter-Verschlußdeckels sitzt, eine elektrische Signalgeber-Schaltung, mit der ein Pegel beispielsweise von öl angezeigt wird und die eine an der Magneteinheit angebrachte Wandlervorrichtung mit galvanomagnetischer Wirkung hat, und eine magnetische Einrichtung auf-

weist, die an einer Membran des Behälters angebracht ist

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und in bezug auf die Wandlervorrichtung bewegbar ist, wobei sie beim Tiefersinken der Membran von der Wandlervorrichtung so wegbewegt wird, daß mittels der Wandlervorrichtung ein elektrisches Signal erzeugt wird.

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Claims (9)

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE Grupe - Pellmann DipL-lng. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Bavariaring4, Postfach 202403 8000 München 2 ' Tel.: 0 89-53 96 Telex: 5-24 845 tipat cable: Germaniapatent München 12. März 197 R 9527 / case AS-148 Patentansprüche

1. Flüssigkeitspegel-Fühlvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Magneteinheit (7, 8), die in einem Höhlungsabschnitt (3a) eines Behälter-Verschlußdeckels (3) unter- gebracht ist, eine galvanomagnetische Wandlereinrichtung (9 - 17), die an der Magneteinheit angebracht ist und eine elektrische Signalgeber-Schaltung bildet, und eine magnetische Einrichtung (6, 18), die an einer Membran (2) des Behälters (1) gehalten ist und in bezug auf die Wandlereinrichtung bewegbar ist, wobei sie bei ihrer Bewegung der Wandlereinrichtung gegenüberliegend angeordnet ist und die Dichte des von der Magneteinheit an einen Teil der Wandlereinrichtung abgegebenen Magnetflusses so beeinflußt, daß von dieser ein elektrisches Signal erzeugt wird, wenn die magnetische Einrichtung entsprechend einer Änderung des Flüssigkeitspegels in dem Behälter tiefer sinkt.

2. Fühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneteinheit (7, 8) einen Magnethalter (8) aus nichtmagnetischem Material aufweist, in dem ein Magnet (7) untergebracht ist.

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3. Fühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung (9 - 17) ein Paar von Magnetwiderstandselementen (9, 10) aufweist, die jeweils, an einander gegenüberliegenden Magnetpolflächen der Magneteinheit (7, 8) so angebracht sind, daß eines der Magnetwiderstandselemente der magnetischen Einrichtung (6, 18) gegenübergesetzt ist, während das andere einer konstanten Dichte des von der Magneteinheit abgegebenen Magnetflusses ausgesetzt ist. 10

4. Fühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnethalter (8) einander gegenüberliegende öffnungen (21) hat, die Wandlereinrichtung (9 17) ein Paar von Magnetwiderstandselementen (9, 10) aufweist und die Membran (2) einen zylindrischen Abschnitt (2a) für die Aufnahme eines entsprechend geformten zylindrischen Abschnitt (3a) des Verschlußdeckels (3) hat, wobei die magnetische Einrichtung (6, 18) an dem Bodenbereich des zylindrischen Abschnitts der Membran angeordnet ist und eines der Widerstandselemente an einer Magnetpolfläche des Magneten (7) so angebracht ist, daß es über die öffnung des Magnethalters und den Bodenbereich des zylindrischen Abschnitts des Verschlußdeckels der magnetischen Einrichtung gegenübergesetzt ist.

5. Fühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung (6> 18) ein magnetisches Element aus magnetischem

Material aufweist.
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6. Fühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Magnetwiderstandselement (10) an dem Magneten (7) angebracht ist und als Temperaturkompensationselement verwendbar ist.

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7. Fühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Wandlereinrichtung gebildete elektrische Schaltung (9 - 17) einen Rechenverstärker " (16) und einen Rückkopplungswiderstand (17) für diesen aufweist.

8. Fühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnethalter (8) so ausgebildet ist, daß eine direkte Berührung des an der Magnetpolfläche des Magneten (7) angebrachten Magnetwiderstandselements (9) mit dem Boden des zylindrischen Abschnitts (3a) des Verschlußdeckels (3) verhindert ist und daß eine der Magnetpolflächen des Magneten möglichst nahe an der magnetischen Einrichtung (6, 18) liegt, wenn der Behälter

(1) mit Flüssigkeit gefüllt ist.

9. Fühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole der Magneteinheit (7, 8) mit der Bewegungsrichtung der magnetischen Einrichtung

(6, 18) ausgefluchtet sind.

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ORIGINAL INSPECTED