DE2942016A1 - Fluidpegelanzeiger - Google Patents

Description

PATENTANWAiTE- " WUESTHOFF - ν. PECHMANN -BEHRENS - GOETZ

FROfEfSIONAL REPRESENTATIVES BEFORB THB BUROFBAN FATBNT OFFICB MANDATAIRBS AGREES FRES l'OFFICB BUROFEBN DBS BRBVBTS

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DR.-ING. FRANZ VUESTHOPP DR. FHIL. FREDA VUESTHOPF (19J7-I9JÖ) DIPU-INC. GERHARD FULS (19J2-I971) DIFL.-CHBM. DR. B. FREIHERR VON FECHMANN DR.-INC. DIETER BEHRENS DIFL.-ING.; DIFL.-VIRTSCH.-INC. RUPE RT GOBTZ

D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE 2

TBLBFON: (089) 66 2O JI TBUGRAMM: FROTBCTFATENT TB LB Χ: f*4<>70

16. Oktober 1979

Anmelderin:

Lucas Industries Limited Great King Street Birmingham, Vest Midlands Großbritannien

Titel

Fluidpegelanzeiger

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. DR.-INC. FRANZ VUCSTHOFP

PATENTANWÄLTE dr. phil.prbda vuesthopp (1917-19JQ

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MANDATAIRBS AGREES PRES l'OFFICE BUROPEEN DES BREVBTS DIPL.-ING.; DIPL.-VIKTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2

1A-52 815 telefon: (089)«2051

telegramm: protectpatbnt tblbx: 524070

Beschreibung Fluidpegelanzeiger

Die Erfindung betrifft Pluidpegelanzeiger, insbesondere aur Verwendung im Speicherbehälter einer Hydraulikanlage, beispielsweise eines Fahrzeugbremssystems.

Ein bekannter Pluidpegelanzeiger, der allgemein in den Behältern von Pahrzeugbremsanlagen Verwendung findet, besteht aus einem Schwimmer, welcher im Behälter angeordnet ist und die Kontakte eines elektrischen Schalters schließen kann, um in Abhängigkeit vom Absinken des pluidpegels im Behälter eine Warnvorrichtung, beispielsweise eine Lampe zu betätigen. Wenn es sich um einen Behälter in Tandemanordnung mit zwei durch eine Trennwand oder Prallplatte getrennte!Kammern handelt, müssen entweder zwei Anzeigevorrichtungen, jeweils eine pro Kammer vorgesehen sein, was offenkundige Kostennachteile mit sich bringt, oder es muß die Höhe der Trennwand bis unterhalb des Pluidpegels abgesenkt werden, bei dem die Warnanzeigevor-. richtung betätigt wird. Diese zuletzt genannte Anordnung hat den Nachteil, daß pluid leicht über die niedrige Trennwand hinweggespült wird, wenn beispielsweise das Fahrzeug stark verlangsamt wird. Dies kann wiederum zum Versagen eines an sich intakten Bremskreises aufgrund von Fluidverlust an einen ausgefallenen Bremskreis führen.

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Gemäß der Erfindung wird ein Fluidpegelanzeiger geschaffen, der den Fluidpegel in einem Behälter anzeigt und ein hohles Glied mit einem unten offenen unteren Ende und einem geschlossenen oberen Ende hat, sowie eine bewegliche Wand, die gegenüber dem Innern des hohlen Glieds freiliegt und auf Druckänderungen in demselben anspricht, und eine Vorrichtung, die auf die Stellung der beweglichen Wand in einer Weise empfindlich reagiert, daß sie ein Signal erzeugt, welches vom Fluidpegel im Behälter abhängig ist. Dieser Fluidpegelanzeiger zeichnet sich dadurch aus, daß das hohle Glied durch Eintauchen in den Fluidkörper innerhalb des Behälters im Innern vollkommen mit Druck beaufschlagt werden kann, und daß der Druck im hohlen Glied zur Fluidsäule zwischen den Fluidpegeln innerhalb und außerhalb des hohlen Gliedes proportional ist.

Wenn das hohle Glied in den vorher gefüllten Behälter eingesetzt wird, wird die Luft innerhalb des hohlen Gliedes eingefangen und beim Absenken des Gliedes in das Fluid auf einen Druck komprimiert, der zur Pluidsäule zwischen den Spiegeln innerhalb und außerhalb des Gliedes proportional ist. Durch den Druckaufbau wird die bewegliche Wand, vorzugsweise eine Membran, in solche Stellung gebracht, daß ein einen vollen Behälter anzeigendes Signal erzeugt wird. Sinkt der Pluidpegel ab, so dehnt sich die luft im hohlen Glied aus und ihr Druck wird verringert, so daß die Membran in eine Stellung bewegt wird, bei der ein den niedrigen Pluidpegel anzeigendes Signal erzeugt wird.

In der GB-PS 1 021 H4 sind verschiedene Ausführungsformen von Pluidpegelanzeigevorrientrungen beschrieben, die Einrichtungen aufweisen, welche auf ein Absinken des Drucks innerhalb des Bremsfluidbehälters ansprechen. Bei mindestens einigen dieser Ausführungsbeispiele ist ein an beiden Enden offener Hohlzylinder, der in die Flüssigkeit innerhalb dee Behälters eingetaucht ist, sowie ein Kolben vorgesehen, der innerhalb des Zylinders verschiebbar angebracht ist und das

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Innere dee Behälters unter der Virlcung einer Feder oder einer sonstigen äußeren Einrichtung druckbeaufschlagt. Sie Bewegung des Kolbens selbst in Abhängigkeit von einem Druckabfall innerhalb des Behälters kann eine Warnvorrichtung betätigen, oder es kann ein gesonderter Druckfühler vorgesehen sein. Bei jeder der beschriebenen Vorrichtungen steht das Innere des Behälters normalerweise auf einem Druck oberhalb des atmosphärischen Umgebungsdrucke. Folglich hat das Bremsfluid die Tendenz, so auf die Bremsbetätigungsvorrichtungen einzuwirken, daß die Fahrzeugbremsen angelegt werden, selbst wenn der Hauptbremszylinder nicht betätigt wird. DieserWirkung, die von beträchtlichem Nachteil 1st, kann allenfalls in einer Trommelbremse durch Verwendung stärkerer Äbzießfedern entgegengewirkt werden. Normalerweise sind jedoch in Scheibenbremsen keine vergleichbaren Bauteile vorhanden, so daß ein druckbeaufschlagter Behälter völlig unannehmbar ist.

Beim Fluidpegelanzeiger gemäß der Erfindung ist es nicht nötig, den Druck innerhalb des Behälters bis über atmosphärischen Druck anzuheben. Stattdessen wird der volle benötigte Druck innerhalb des Aufbaus der Sonde dadurch erzeugt, daß im Innern und außerhalb des hohlen Gliedes unterschiedliche Flüssigkeitspegel geschaffen werden, so daß der Behälterdruck auf atmosphärischem Niveau verbleiben kann.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Signalerzeugereinrichtung einen elektrischen Schalter mit Kontakten auf, die normalerweise offen gehalten sind, jedoch geschlossen werden, falls der Fluidpegel unter ein vorherbestimmtes Niveau absinkt.

Eine zur Verwendung an einem Behälter in Tandemausführung mit zwei durch eine Scheidewand getrennten Kammern bestimmte Ausführungsform der Vorrichtung hat ein hohles Sondenglied mit zwei rohrförmigen Gliedern, die jeweils am unteren Ende offen sind und am oberen Ende miteinander in Verbindung

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stehen. Die Sondenglieder sind so angeordnet, daß jeweils eines an jeder Seite der Scheidewand "bzw. Trennplatte angeordnet ist, wenn die Vorrichtung in den Behälter eingesetzt ist, so daß die Vorrichtung auf die Pluidpegel in jeder der "beiden Kammern anspricht und zur Erzeugung eines Warnsignals betätigt wird, wenn der Pluidpegel in der einen oder anderen Kammer unter das kritisohe Niveau absinkt. Bei einem solchen Pluidpegelanzeiger kann die Trennplatte im Vorratsbehälter so hoch bemessen sein, daß ein Pluidtibergang über sie hinweg von einer Kammer in die andere vermieden ist.

Ein Pluidpegelanzeiger gemäß der Erfindung, der in die Einfüllkappe eines Tandembehälters einer Pahrzeugbremsanlage eingebaut ist, weist ein hohles Glied auf, welches durch Eintauchen in das Fluid im Innern auf einen Druck druckbeaufschlagbar ist, welcher zur Säule zwischen den Pluidpegeln innerhalb und außerhalb des Gliedes proportional ist. Gegenüber dem Innern des Gliedes ist dabei eine Membran exponiert, die auf Druckänderungen im Glied unter Betätigung eines elektrischen Schalters zum Erzeugen eines Warnsignals anspricht. Zum hohlen Glied gehören zwei einzelne Glieder, die in die entsprechenden, durch eine innere Trennplatte voneinander getrennten Kammern des Behälters einsetzbar sind, so daß die Anzeigevorrichtung auf ein Absinken des Pluidpegels in der einen oder anderen Kammer empfindlich reagiert.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Pig. 1 einen Schnitt durch einen hydraulischen Speicherbehälter in Tandemanordnung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

pig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den pluidpegelanzeiger in vergrößertem Maßstab;

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Fig. 3 einen Schnitt durch einen weiteren Speicherbehälter in TandemausfUhrung, der mit einem anderen erfindungsgemäßen Fluidpegelanzeiger versehen ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Fluidbehälter in TandemausfUhrung besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Deckel 2, das im Innern durch eine unterhalb des Deckels 2 endende, senkrechte Scheidewand bzw. Trennplatte 3 in zwei Kammern unterteilt ist. Die beiden Kammern sind über entsprechende Anschlüsse A bzw. 5 mit den jeweiligen Bremskreisen einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage verbunden. Der Deckel 2 hat eine Füllöffnung, die durch eine Kappe 6 geschlossen ist, welche mit einem Fluidpegelanzeiger gemäß der Erfindung versehen ist.

Gemäß Fig. 2 hat die Kappe 6 einen ringförmigen, mit Gewinde versehenen Teil 7, der auf den Deckel 2 des Behälters aufschraübbar ist, sowie einen mittleren Hauptteil 8 mit einem Umfangsflansch 9, der auf dem Rand der Deckelöffnung über eine Dichtung 6 aufliegt. An den Hauptteil 8 der Kappe 6 ist ein oberer, becherförmiger Teil 11 einer hohlen Sonde 12 angesetzt, die zwei nach unten vorstehende rohrförmige Glieder 13 mit unten offenen, erweiterten unteren Endbereichen 14 hat. Die Glieder 13 sind durch einen Spalt voneinander getrennt, der etwas breiter ist als die Dicke der inneren Trennplatte 3 des Behälters, so daß die Sonde 12 so in den Behälter abgesenkt werden kann, daß sich je ein Glied 13 in jeder Kammer befindet.

Im Boden des becherförmigen Teils 11 der Sonde 12 ist eine Membran 15 mit einem Umfangswulst 16 von einer nach unten vorspringenden ringförmigen Rippe eines Rings 17 gehalten. Auf der Oberseite der Membran 15 ruht eine ebene Platte oder Scheibe 18, die von einer schwachen Schraubenfeder 19 nach unten gedrückt wird, welche zwischen der Scheibe 18 und einer Schulter am Ring 17 wirkt. Die Scheibe

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18 dient zum Abstützen der Membran 15 und trägt außerdem ein überbrückendes Kontaktglied 20, welches auf einem auf der Scheibe 18 befestigten axialen Schaft 21 zwischen einer oberen, normalen und einer unteren Stellung verschiebbar angeordnet ist, bei der es zwei am Teil 8 der Kappe angebrachte, ortsfeste Kontakte 22 verbindet, die freiliegende Klemmen 23 haben. Es ist klar, daß die Kontakte 22 und das Kontaktglied 20 zusammen einen elektrischen Schalter bilden.

Im Betrieb wird die Kappe 6 am Behälter angebracht, wobei die Sonde so eingesetzt wird, daß die rohrförmigen Glieder13 jeweils an einer Seite der Trennplatte 3 zu liegen kommen. Da das Innere der Sonde durch die Membran 15 geschlossen ist, wird beim Einsetzen der Sonde 12 die darin enthaltene Luft komprimiert, und der Pegel B des hydraulischen Fluids innerhalb der Sonde liegt erheblich niedriger als der Pegel A das die Sonde im Behälter umgebenden hydraulischen Fluids. Der Luftdruck innerhalb der Sonde 12 entspricht der Säule h, d.h. dem Unterschied zwischen dem Pegel A und B multipliziert mit dem spezifischen Gewicht des hydraulischen Fluids, und wirkt so auf die Membran, daß die Scheibe 18 entgegen der Kraft der schwachen Schraubenfeder 19 angehoben und das Kontaktglied 20 in seine obere Stellung gebracht wird, in der es die Kontakte 22 freigibt. Auf diese Weise wird der Schalter offengehalten, und eine mit dem Schalter in den gleichen elektrischen Kreis geschaltete Warnanzeigevorrichtung, z.B. eine Lampe leuchtet nicht auf.

Sinkt der Fluidpegel A in der einen oder anderen Speicherkammer ab, weil beispielsweise der dieser Kammer zugeordnete Bremskreis versagt, so ändern sich die Fluidpegel B in den rohrförmigen Gliedern 13 und die Säule h wird reduziert. Beim Abfallen der Fluidsäule sinkt der pneumatische Druck in der Son.de unmittelbar proportional dazu ab, und in dem Maß, in dem der auf die Membran 15 wirkende Druck verringert wird, werden die Scheibe 18 und das Kontaktglied 20 unter ihrem

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eigenen Gewicht und der Kraft der Schraubenfeder 19 herabbewegt, bis schließlich bei einer vorherbestimmten Säule h¹ das Kontaktglied 20 mit den Kontakten 22 in Eingriff tritt und den Schalter schließt, wodurch die Warnlampe aufleuchtet.

Wenn der Pluidpegel in nur einer Kammer absinkt, und die Säule h auf die Säule h¹ reduziert wird, steigt der Pluidpegel im Endbereich 14 der Sonde der intakten Kammer an, um für den Druckabfall aufgrund der Änderung der Fluidsäule einen Ausgleich zu schaffen. Der Sondenfühler in der intakten Kammer ahmt also die Sonde in der ausfallenden Kammer nach, wobei jedoch nur ein geringer Verlust im zur Verfügung stehenden Pluidvolumen erfolgt.

Es sei noch erwähnt, daß der Pluidpegelanzeiger gleichermaßen auf die Pluidpegel in beiden Kammern des Behälters in Tandemausführung anspricht, während die die Kammern trennende Scheidewand so hoch sein kann, daß sie ein Entweichen von Pluid aus der einen Kammer in die andere verhindert. Ferner hat die erfindungsgemäße Vorrichtung insofern ein eingebautes Sicherheitsmerkmal, als bei einem möglicherweise auftretenden Versagen der Membran, der Schalter schließt und ein Warnsignal abgibt, welches sich bei einer Überprüfung als durch ein Versagen der Anzeigevorrichtung verursacht herausstellt.

Wenn auch der Schalter bei der hier beschriebenen Vorrichtung normalerweise offen ist, könnte er natürlich auch, wenn nötig, so ausgelegt sein, daß er normalerweise geschlossen ist.

In Pig· 3 ist ein Behälter in Tandemausführung für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage gezeigt, der einen Pluidpegelanzeiger aufweist, welcher nach ähnlichem Prinzip arbeitet wie der gemäß Pig· 1 und 2, aber anders aufgebaut ist. Das Gehäuse 31 des Behälters ist durch eine Scheidewand bzw· Trennplatte 34 in zwei Kammern 32, 33 unterteilt, die jeweils

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einen Anschluß 35 'bzw. 36 haben. Am Gehäuse 31 ist dauerhaft ein Deckel 37 vorgesehen, der mit dem Fluidpegelanzeiger versehen ist. Der Deokel hat eine hauptsächliche Wand 38, mit der die "beiden rohrförmigen Glieder 39 der hohlen Sonde des Fluidpegelanzeigers einstückig ausgebildet sind. Wie die Zeichnung deutlich macht, sind die Glieder 39 der Sonde bei auf das Gehäuse des Behälters aufgesetztem Deckel an entgegengesetzten Seiten der Trennplatte 34 angeordnet. Die Wand 38 des Deckels hat eine aufrechte Rippe 40, welche in geringem, gleichbleibendem Abstand von einem konzentrischen Rand 41 umgeben ist. Auf der Wand 38 ist eine Membran 42 angeordnet, die mit ihrem Umfangswulst 43 zwischen der Rippe und dem Rand 41 von einer Kappe 44 festgehalten ist, welche mit Schnappsitz auf dem Rand

41 angeordnet ist. Auf der Oberseite der Membran 42 ruht eine flache Scheibe 45» die die Membran abstützt und von einer schwachen federnden Unterlegscheibe 46 herabgedrückt wird, die zwischen der Scheibe und der Kappe 44 wirkt. Die Kappe 44 hat in der Mitte ein Loch, durch welches sich ein Betätigungselement 47 eines am Deckel angebrachten EUT-AUS-Schalters 48 zur Anlage an der Scheibe 45 erstreckt.

Der Betrieb des Fluidpegelanzeigers ist im wesentlichen ebenso wie bereits für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben. Wenn die Fluidpegel in den beiden Behälterkammern normal sind, herrscht in der Sonde aufgrund der Flüssigkeitssäule ein ausreichender Luftdruck, um die Membran 42 und die Scheibe 45 entgegen der Kraft der federnden Unterlegscheibe anzuheben und den Schalter 48 offenzuhalten. Sinkt der pluidpegel in der einen oder anderen Kammer ab, so tut das auch die Fluidsäule und der Luftdruck in der Sonde, so daß die Membran

42 und die Scheibe 45 durch die Unterlegscheibe 46 herabgedrückt werden und der Schalter 48 geschlossen wird, um ein Warnsignal abzugeben.

Die hier beschriebenen pluidpegelanzeiger haben den Vorteil, daß sie auf den Pluidpegel in beiden Kammern des Behäl-

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ters ansprechen. Die Scheidewand im Behälter kann ausreichend hoch sein, um einen Fluidübergang von der einen Kammer zur anderen zu verhindern. Ferner haben die erfindungsgemäßen Vorrichtungen den Vorteil, daß bei einem Versagen der Membran ein Warnsignal erzeugt wird. Außerdem ist der elektrische Schalter dadurch vor Verschmutzung geschützt, daß er durch die Membran gegenüber dem Fluid im Behälter isoliert ist. Obwohl die vorliegende Beschreibung Behälter in Tandemausführung betrifft, ist klar, daß bei entsprechender Anzahl von Sondengliedern die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Erfassen des Fluidpegels in einer oder einer größeren Anzahl von Kammern verwendbar ist. Ferner sind die Fluidpegelanzeiger, obwohl hier mit elektrischen Schaltern beschrieben, auch so einsetzbar, daß sie zum Erzeugen eines Warnsignals mechanisch betätigte Einrichtungen auslösen. In diesem Fall wäre dann die Membran mit diesen Einrichtungen verbunden.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   Fluidpegelanzeiger zum Anzeigen des Fluidpegels in einem Behälter mit einem hohlen Glied, welches ein offenes unteres Ende und ein geschlossenes oberes Ende hat, einer gegenüber dem Inneren des hohlen Gliedes freiliegenden beweglichen Wand, die auf Druckänderungen im hohlen Glied anspricht, und einer Vorrichtung, die auf die Stellung der beweglichen Wand unter Erzeugung eines vom Pluidpegel im Behälter abhängigen Signals anspricht,

   dadurch gekennzeichne t, daß das hohle Glied (12) durch Eintauchen in den Pluidkörper innerhalb des Behälters (1) im Innern voll druckbeaufschlagbar ist, und daß der Druck im hohlen Glied (12) zur Pluidsäule (h) zwischen den Pluidpegeln (A,B) innerhalb und außerhalb des hohlen Gliedes proportional ist.
2. 2. Pluidpegelanzeiger nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichne t, daß die bewegliche Wand eine Membran (15;42) aufweist, die an einem oberen Teil dos hohlen Gliedes angebracht ist und diesen verschließt.
3. 3. Pluidpegelanzeiger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichne t, daß das hohle Glied eine Vielzahl herabhängender einzelner hohler Glieder (13,H;39) zum Einsetzen in entsprechende Kammern des Behälters (1;31)

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   aufweist, wobei die einzelnen Glieder an ihren unteren Enden offen sind und an ihren oberen Enden miteinander in Verbindung stehen.
4. 4·. Pluidpegelanzeiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Signalerzeugereinrichtung einen elektrischen Schalter aufweist,

   dadurch gekennzeichnet, daß ein gegen die vom Innern des hohlen Gliedes abgewandte Seite der beweglichen Viand vorgespanntes Bauteil (18;45) so angeordnet ist, daß es den Schalter in Abhängigkeit von Verschiebungen der beweglichen Wand betätigt.
5. 5. Pluidpegelanzeiger nach Anspruch 3»

   dadurch gekennzeichne t, daß er an einem Behälter in Tandemausführung für eine hydraulische Bremsanlage angebracht ist, der zwei durch eine Trennwand voneinander getrennte Kammern aufweist,und geeignet ist, in Abhängigkeit von Fluidverlust in der einen oder anderen der Kammern ein Warnsignal abzugeben, wobei jeweils eines der einzelnen Glieder (13,H;39) des hohlen Gliedes in 3ede der Kammern eingesetzt ist«

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