DE2909609C3 - Flüssigkeitspegel-Fühlvorrichtung - Google Patents
Flüssigkeitspegel-FühlvorrichtungInfo
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Description
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 Fühl vorrichtungen
traten Schwierigkeilen insofern auf, daß eine Warnverrichtung 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 Radbremsvorrichtungen zugeführt wurde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitspegel-Fühlvorrichtung zu schaffen, die auch
dann zuverlässige Anzeigen für den Flüssigkeitspegel ergibt, wenn sie Vibrationen ausgesetzt ist oder eine
große Menge an Flüssigkeit aus einem Behälter einer mit diesem zusammenwirkenden Vorrichtung zugeführt
wird.
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
gegenüberliegt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten
Mitteln gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Fühlvorrichtung sind in den Unteransprüchen angeführt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher ei läutert.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht der Flüssigkeitspegel-Fühlvorrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel.
F i g. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Fühl vorrichtung nach F i g. 1.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines magnetischen Elements zeigt.
Fig.4 ist eine Schnittansicht, die eine dritte Ausführungsform eines magnetischen Elements zeigt.
F ι g. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Magnethalters.
Fig.6 ist eine Teilschnittansicht entlang der Linie
VI-VI in Fig.5.
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 Magrietwiderstandselements.
Nach Fig. 1 weist eine als Ausführungsbeispie! 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
F i g. 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 Verschlußdeckel 3 ist eine Entlüftungsöffnung 5 ausgebildet, 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
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 ferromagnetische!!! Material
wie Eisen, Nickel oder Permalloy angebracht [>as magnetische Element 6 ist durch eine runde PIj'te
gebildet, die in eine Ausnehmung eines Bodenabschnitts 2i>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
186 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 186 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 !9 an der Wand des
zylindrischen Abschnitts 2a befestigt sein.
Gemäß Fig. 2 ist ein Magnet 7 von einem aus nichtmagnetischem Material bestehenden Magnethalter
8 umgeben, während an seinen Magnetpolflachen Λ/und
S jeweils galvanomagnetische Wandler wie Magnet-Widerstandselemente
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 Bodenabs^hnitt 3b des
Verschlußdeckels 3 bzw. des zylindrischen Abschnitts i.i bo
dem magnetischen Element β gegenübersteht und mi;
der Bewegung desselben t.'.jchtet ist. Vorzugswei
se hat dei Bodenabschnitt 3b des Verschlußdeckels 3 eine dünnere Wand als der zylindrische Abschnitt 3a
desselben, während der Magnet 7 in einer festen Lage f>5
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 Magnetwiderstandselement 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 vormagneüsiert ist und sein Arbeitspunkt in einem Bereich gewählt ist, 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 keiner Beeinflussung durch die Änderung der Magnetflußdichte bei der
Bewegung des magnetischen Elements 6 und wird als Teniperaturkompensationselement fur das Magnetwiderstandselement
9 verwendet. Die Magnetwiderstandselemente 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 23 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 Druckscha'tungsplatte 4 geführt sind. Hierbei ist
anzumerken, daß das Magnetwiderstandselement 9 nicht über die Fläche 22 oder 23 nach außen ragt, so daß
es /u meinem Schutz beim Einbau nicht nut 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
angeschlossen, während an die Anschlüsse der Zenerdiode 12 eine Brückenschaltung angeschlossen ist.
Gemäß Fig. 7 ist die Brückenschaltung aus den
Magnetwiderstandselementen 9 und 10 sowie Widerständen 14 und 15 gebildet. Der negative bzw.
invertierende Eingangsanschluß eines Rechenverstärkers 16 ist elektrisch zwischen den Magnetwiderstandselementen
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-1
ngger-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 F i g. 1 die Membran 2 nach unten zu bewegt. Daher wird das magnetische Element 6
zusammen mit dem zylindrischen Abschnitt 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.! gezeigten Stellung. In diesem Fall ist das
magnetische 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
i' ^g-' gezeigten CiCivtnsciicn oCuaitungcin ciCKtriscncs
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 Pfeils 27 (siehe Fig. 1) abgesenkt, so daß das magnetische Element 6 allmählich von dem Magnetwiderslandselement
9 weg bewegt wird. Dementsprechend nimmt der das Magnetwiderslandselement 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 F i g. 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, r>
wird die elektrische Schaltung zuverlässig betätigt.
Das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 1(> ist zu
dessen positivem Eingangsanschluß über den Rückkopplungswiderstand 17 rückgekoppelt. Da daher der
Rechenverstärker 16 eine Hysterese-Schaltkennlinie
ίο 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 Rechenverstärkers 16
einzustellen.
Mit der Erfindung ist eine Fliissigkeitspegel-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 aufweist, die an einer Membran des
Behälters angebracht ist 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.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Flüssigkeitspegel-Fühlvorrichtung, gekennzeichnet
durch eine Magneteinheit(7,8),die in einem Höhlungsabschnitt (3a) eines Behälter-Verschlußdeckels
(3) untergebracht 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 nichtmagnetischen Material aufweist, in dem ein Magnet (7) untergebracht ist.
3. Fühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch 2^
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.
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) w
für die Aufnahme eines entsprechend geformten zylindrischen Abschnitt (3a) des Verschlußdeckeis
(3) hat, wobei die magnetische Einrichtung (6,18) an dem Bodenbereich des zylindrischen Abschnitts der
Membran angeordnet ist und eines der Wider-Standselemente 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. ^0
5. Füllvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische
Einrichtung (6, 18) ein magnetisches Element aus magnetischem Material aufweist.
6. Fühlvorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Magnetwiderstandselement
(10) an dem Magneten (7) angebracht ist und als Iemperaturkompensationselement
verwendbar ist.
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 Verschlußdekkels
(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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