DE3108969A1 - Elektrothermische fuellstandsanzeigevorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Elektrothermische fuellstandsanzeigevorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung

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    • G01F23/24—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid
    • G01F23/246—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid thermal devices

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Description

Elektrοthermische Füllstandsanzeigevorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine elektrothermische Füllstandsanzeigevorrichtung, insbesondere Tankanzeigevorrichtung, beispielsweise für Kraftfahrzeuge, mit einer stromdurchflossenen Widerstandsbahn, deren Widerstand temperaturabhängig und ein Maß für den zu bestimmenden Flüssigkeitsstand ist. Der vom Flüssigkeitsstand abhängige Widerstandswert wird bei einer solchen Vorrichtung im allgemeinen gemessen und vorzugsweise elektronisch in eine Füllstandsanzeige umgewandelt. . ·
r
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrother-
mische Füllstandsanzeigevorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine quasi stufenlose Auflösung besitzt, die relativ schmal ausgebildet werden kann und die einfach und preisgünstig herzustellen ist. Diese Aufgabe wird bei einer elektrothermischen Füllstandsanzeigevorrichtung der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Widerstandsbahn die Form eines Mäanders hat. Die Windungen der erfindungsgemäßen mäanderförmigen Widerstandsbahn weisen beispielsweise eine Rechteckform, eine Sägezahnform oder eine Sinusform auf.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Steigung der mäanderförmigen Widerstandsbahn, d. h. der Abstand zwi-
sehen ihren Windungen, variabel. Die Steigung wird bei Verwendung eines Flüssigkeitstankes vorzugsweise der Form des Tankes angepaßt.
Die Erfindung wird im folgenden an Ausführurigsbeispielen näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zur Herstellung einer mäanderförmigen Widerstandsbahn beispielsweise auf einen ca. 5 mm breiten und ca. 250 mm langen flexiblen Trägerkörper 1, der beispielsweise aus einem gegen Lösungsmittel beständigen Kunststoff besteht, eine einen großen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes besitzende Metall- oder Metallegierungsschicht aufgedampft, aufgesputtert, aufgeklebt oder aufkaschiert wird. Aus dieser Metallschicht wird fotolithografisch die Mäanderwiderstandsbahn 2 hergestellt, die beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 mit einem Rückleiter 3 versehen ist. An den beiden Enden der Widerstandsbahn 2 befinden sich Anschlußflachen 4. Die Mäanderwiderstandsbahn 2 besitzt eine an die Tankform angepaßte, variable Steigung und insbesondere im kritischen Reservebereich des Trankes eine relativ kleine Steigung der einzelnen Mäanderwindungen, damit der Quotient aus Widerstandsänderung zu Füllhöhenänderung relativ groß wird. Der Rückleiter 3 kann geradlinig und/oder an die Mäanderwiderstandsbahn 2 angeschmiegt verlaufen. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die mäanderförmige Widerstandsbahn 2 ein Dünnschichtwiderstand, dessen Widerstandswert elektronisch in eine Füllstandsanzeige umgewandelt wird. Der Dünnschichtwiderstand hat beispielsweise einen Temperaturkoeffizienten bis 6000 χ 10" grd~ .
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 wird die Widerstandsbahn aus einer selbsttragenden, länglichen Metallfolie 5 hergestellt, die im Ausführurigsbeispiel an beiden Rändern Führungslöcher 6 besitzt, in welche eine Vorschubvorrich-
tung eingreifen kann. In die Metallfolie 5, die beispielsweise zwischen 5 und 20 um dick ist, sind alternierende, gegeneinander seitlich versetzte Querspalten 7 eingeätzt oder gestanzt. Die so strukturierte, selbsttragende Metallfolie 5 wird gemäß der Figur 3 auf eine dünne, flexible Kunststoffolie 3 aufgeklebt. Nach dem Aushärten der Klebeschicht 9 wird das aus der Trägerfolie 8 und der Metallfolie 5 bestehende Schichtgebilde entlang den beiden Schnittlinien 10, die zwischen den versetzten Enden der Querspalten 7 liegen, aur.einandergetrennt, so daß sich auf der Trägerfolie 8 gemäß der Figur 4 eine mäanderförmige Widerstandsbahn 11 ergibt, die aus einer Metall- oder Metallegierungsfolie hergestellt ist. Die Kunststoffolie 8 und der Kleber 9 sind geqen die zu messende Flüssigkeit wie Benzin, Benzol, Methanol u. ä. beständig.
Die Mäanderwiderstandsbahn 11 besitzt vorzugsweise eine an die Tankform angepaßte, variable Steigung und insbesondere im kritischen Reservebereich des Tankes eine relativ kleine Steigung der einzelnen Mäanderwindungen, damit der Quotient aus Widerstandsänderung zur Füllhöhenänderung relativ groß wird.
Die Figur 5 zeigt einen vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Träger 8 mit aufgebrachter Metallfolie 5, die noch nicht die Form der angestrebten Widerstandsbahn hat. Die im Träger 8 vorhandenen Führungslöcher 6 dienen wiederum zum Eingreifen einer Vorschubvorrichtung. In die Metallfolie 5, die beispielsweise eine Dicke zwischen 5 und 20 um aufweist, werden gemäß den Figuren 6 und 7 alternierende, gegeneinander seitlich versetzte Querspalten 7 eingebracht. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 sind die Querspalten 7 durch Stanzen und beim Ausführungsbeispiel der Figur 7 durch Ätzen hergestellt. Die Querspalten 7 ergeben gemäß den Figuren 6 und 7 auf der Trägerfolie 8 eine mäanderförmige Widerstandsbahn 11, die vorzugsweise einen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes bis 6000 χ 10~ grd~ aufweist.
Die Figur 8 zeigt einen Trägerkörper 12 mit U-förraigem Querschnitt. Dieser Trägerkörper besitzt in seiner Grundfläche Perforationen (nicht dargestellt), die beispielsweise die Form kreisrunder Löcher, die Form von Schlitzen oder die Form eines Gitters haben. Zwischen sowie auf den beiden Schenkeln des IJ-förmigen Trägerkörpers 12 befindet sich eine maanderfÖrmige Widerstandsbahn 11, an deren Anfang und Ende je ein Anschlußdraht angeschlossen ist. Die maanderförmige Widerstandsbahn 11 ist durch Profilleisten (13, 14) mit den Schenkeln des Trägerkörpers 12 verbunden. Die Perforierungen 15 in dem Trägerkörper ermöglichen der zu messenden Flüssigkeit einen Zutritt zur Widerstandsbahn, deren elektrischer Widerstand zwischen den beiden Anschlußdrähten gemessen wird.
Bei der Anordnung der Figur 9 ist eine maanderförmige Widerstandsbahn 11 zwischen zwei spiegelbildlich angeordneten Trägerkörpern 12a und 12b eingespannt und befestigt. Während die beiden Trägerkörper (12a, 12b) bei der Figur 9a einen U-förmigen Querschnitt haben, weisen die beiden Trägerkörper (12a, 12b) bei der Figur 9b einen halbrohr- bzw. rinnenförmigen Querschnitt auf. Die in den Figuren 9a und 9b vorhandenen Perforierungen dienen ebenfalls dazu, der zu messenden Flüssigkeit Zutritt zur Widerstandsbahn zu verschaffen.
Die Figuren 10 bis 12 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine selbsttragende Metallfolie für die Widerstandsbahn verwendet wird, so daß eine Trägerfolie bzw. Träger für die Metallfolie entfällt. Zur Herstellung der Widerstandsbahn werden gemäß der Figur 10 in eine Metallfolie 11 wie bei vorhergehenden Ausführungsbeispielen Querspalten 7 eingeätzt oder eingestanzt. Die mit den Querspalten 7 versehene Metallfolie 11 wird gemäß der Figur 11 zwischen zwei Trägerkörpern 12a und 12b eingespannt. Zur Fertigstellung der Widerstandsbahn wird die Metallfolie
schließlich noch längs den Schnittlinien 10 durchgetrennt. Die Figur 12 zeigt die fertige Widerstandsbahn 11, und zwar eingespannt zwischen den beiden Trägerkörpern 12a und 12b.
5
Die Figur 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Widerstandsbahn 11 durch zwei Nuten (16a und 16b) gehaltert ist. Die Widerstandsbahn 11 hat in den beiden Nuten ein seitliches Spiel und ist somit elastischer gehaltert als in den vorhergehenden' Ausführungsbeispielen. Diese elastischere Halterung soll verhindern, daß die Widerstandsbahn 11 zerstört oder beschädigt wird, wenn die Tankanzeigevorrichtung in den Tank eingebaut wird. Diese Gefahr besteht nämlich dann, wenn der Querschnitt des Tankstutzens kleiner als der Querschnitt der in den Tank einzubringenden Anzeigevorrichtung ist und das Einbringen der Tankanzeigevorrichtung nur dadurch gelingt, daß die Anzeigevorrichtung beim Einbringen in den Tank zusammengedrückt oder verdreht wird.
Die Figur 14 zeigt schließlich noch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Widerstandsbahn 11 spiralförmig und auf diese Weise besonders elastisch ausgebildet ist. Die spiralförmige Widerstandsbahn 11 wird in den Trägerkörper 12 eingebracht und durch ihn gehaltert.

Claims (24)

  1. DRALORIC ELECTRONIC GMBH LICENTIA Patent-Verwaltungs-GmbH
    Heilbronn, den 06.03.1981 Sl Zl3-HN-La/pi - HN81/7
    Patentansprüche
    ( I)JElektrothermische Füllstandsanzeigevorrichtung, insbesondere Tankanzeigevorrichtung, beispielsweise für Kraftfahrzeuge, mit einer stromdurchflossenen Widerstandsbahn, deren Widerstand temperaturabhängig und ein Maß für den zu bestimmenden Flüssigkeitsstand ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn die Form eines Mäanders aufweist.
  2. 2) Füllstandsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet, daß die Stoigung der mäanderförmigen Widerte
    standsbahn, d. h. der Abstand zwischen ihren Windungen, variabel und bei Verwendung eines Flüssigkeitstankes der Form des Tankes angepaßt ist.
  3. 3) Füllstandsanzeiqevorrichtuna nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn auf einen Trägerkörper aufgebracht ist.
  4. 4) Füllstandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche
    1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper ein · großes Längen- zu Breiteverhältnis aufweist.
  5. 5) Füllstandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn aus einer Metallfolie besteht.
  6. 6) Füllstandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn ein Dünnschichtwiderstand ist.
  7. 7) Füllstandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper aus Kunststoff besteht.
  8. 8) Füllstandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkoeffizient der Widerstandsbahn bis zu 6OOO χ 10 grd beträgt.
  9. 9) Füllstandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der mäanderförmigen Widerstandsbahn senkrecht oder waagrecht zur Längsachse des Trägerkörpers orientiert sind.
  10. 10) Füllstandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn aus Nickel, Kupfer, Aluminium, Eisen oder aus deren Legierungen besteht.
  11. 11) Füllstandsanzeigevorrichtung'-nach einem der Ansprüche bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn auf den beiden Schenkeln eines U-formigen Trägerkörpers befestigt ist.
  12. 12) Füllstandsanzeigevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn durch Profilleisten auf den Schenkeln des U-formigen Trägerkörpers befestigt ist.
  13. 13) Füllstandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn zwi sehen zwei spiegelbildlich gegeneinander gerichteten Träger körpern eingespannt ist.
  14. 14) Füllstandsanzeigevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch
    gekennzeichnet, daß die Trägerkörper einen U-förmigen Querschnitt aufweisen.
  15. 15) Füllstandsanzeigevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch
    gekennzeichnet, daß die Trägerkörper einen halbrohrförmigen bzw. rinnenförmigen Querschnitt haben.
  16. 16) Füllstandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Trägerkörper
    perforiert ist (sind).
  17. 17) Füllstandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn auf den Trägerkörper aufgeklebt, aufkaschiert oder aufgeprägt
    ist.
  18. 18) Füllstandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn
    spiralförmig ausgebildet ist.
  19. 19) Verfahren zum Herstellen eigner Füllstandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Träger eine Metall- oder Metalllegierungsschicht aufgebracht und diese anschließend strukturiert wird.
  20. 20) Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall- oder Metallegierungsschicht durch Aufdampfen,
    Aufkaschieren, Kathodenzerstäuben oder durch galvanisches
    Abscheiden auf den Trägerkörper aufgebracht wird.
  21. 21) Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall- oder Metallegierungsschicht fotolithografisch strukturiert wird.
  22. 22) Verfahren zum Herstellen einer Fülls'tandsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine selbsttragende Metallfolie mit in Längsrichtung hintereinander abwechselnd versetzten Querspalten versehen wird und daß die derart strukturierte Metallfolie entlang zweier Längslinien, die zwischen den versetzten Enden der Querspalte liegen, durchgetrennt wird.
  23. 23) Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Querspalten eingeätzt oder eingestanzt werden.
  24. 24) Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Anfang und dem Ende der Widerstandsbahn je ein Anschluß zur Kontaktierung der Widerstandsbahn angebracht wird.
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