DE3925927A1

DE3925927A1 - Magnetischer schwimmer fuer magnetischen sensor

Info

Publication number: DE3925927A1
Application number: DE3925927A
Authority: DE
Inventors: Junzo Aisa; Mituo Yamamoto
Original assignee: ISHIKAWA TEKKO K K TOKIO/TOKYO JP; Ishikawa Tekko KK
Current assignee: Somic Ishikawa KK
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1990-05-03
Also published as: JP2577461B2; JPH02116719A; DE3925927C2; US4959997A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Schwimmer für einen magnetischen Sensor, wie einen Leitungsschalter in einem Füllstandsmesser oder dgl., welcher ein- oder ausgeschaltet wird, wenn sich der magnetische Schwimmer nach oben oder nach unten bewegt.

Bei einem Füllstandsanzeiger zum Erkennen der restlichen Menge (oder des Vorhandenseins) z.B. von Bremsflüssigkeit in einem Automobil, werden ein Leitungsschalter und ein Magnetschwimmer verwendet, die derart ausgebildet sind, daß der Leitungsschalter an einer Führung eines Rohres oder dgl. befestigt ist und daß ein ringförmiger magnetischer Schwimmer beweglich um diese Führung angeordnet ist. Wenn sich der Magnetschwimmer mit dem Wechsel des Füllstandes der Flüssigkeit mit Flüssigkeitsoberfläche an der Führung auf- und abbewegt, wird der Leitungsschalter ein- und ausgeschaltet.

Ein konventioneller Magnetschwimmer, wie er in einem solchen Füllstandsmesser verwendet wird, ist aufgebaut, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, indem ein gesinterter Magnet 1, welcher ein größeres spezifisches Gewicht hat, mit einem Schwimmer 2 eines geschäumten Kunstharzes kombiniert wird, welcher ein geringeres spezifisches Gewicht aufweist. Der Schwimmer 2 aus geschäumtem Kunstharz ist einstückig geformt, indem ein ringförmiger gesinterter Magnet 1 in eine Form eingeschoben wird, und indem eine Mischung eines Kunstharzes, wie Nylon, Polypropylen oder Acrylnitril-Butadien, Gummi und ein Schäumungsmittel an der Außenseite des gesinterten Magneten 1 eingespritzt werden, um die Mischung aufzuschäumen.

Der Magnetschwimmer der herkömmlichen Art wird also durch ein Einschäumverfahren hergestellt, in welchem der gesinterte Magnet in die Form eingeschoben wird, so daß seine Herstellung kompliziert ist, was die Produktionskosten erhöht. Weiterhin ist die Lebensdauer eingeschränkt, da der gesinterte Magnet 1 der Außenseite zugänglich ist und anfällig ist, durch die Flüssigkeit korrodiert zu werden, wobei auch die Oberflächen von anderen Teilen beschädigt werden können.

Darüber hinaus kann es bei dem herkömmlichen Magnetschwimmer vorkommen, daß Eisenpulver 3 oder dgl., welches in der Flüssigkeit enthalten ist, an dem gesinterten Magneten 1 haften bleibt, und somit den inneren Durchmesser des Magnetschwimmers vermindert, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, da der gesinterte Magnet 1 eine hohe Magnetflußdichte an der Oberfläche aufweist, und an der inneren Seite des Magnetschwimmers angeordnet ist, d.h. zu der Führungsseite des Rohres oder dgl., in dem der Leitungsschalter angeordnet ist. Dies macht es notwendig, den inneren Durchmesser b des Magnetschwimmers genügend größer als den äußeren Durchmesser a der Führung zu machen, in der der Leitungsschalter angeordnet ist, so daß der Magnetschwimmer übergroß ist. Dementsprechend ist aber auch der Füllstandsmesser übergroß, wodurch der Füllstandsmesser teuer wird und womit der Platz vergrößert wird, der erforderlich ist, um den Füllstandmesser zu montieren.

Da der gesinterte Magnet 1 ein hohes spezifisches Gewicht aufweist, müssen des weiteren die Abmessungen des Schwimmers 2 vergrößert werden, wenn die Abmessungen des gesinterten Magneten 1 vergrößert werden. Wenn es schwierig ist, den gesinterten Magneten 1 zu vergrößern und wenn die restliche Menge (oder das Vorhandensein) von Öl angezeigt werden soll, welches ein geringes spezifisches Gewicht hat, dann hat, wie in Fig. 7 dargestellt, der gesinterte Magnet eine reduzierte Dicke von 3 bis 4 mm. Dies führt dazu, daß, wenn der gesinterte Magnet 1 nach oben und nach unten in bezug auf den Leitungsschalter 6 bewegt wird, der Einschalt-Bereich (d.h. die Entfernung zwischen den Punkten, in denen der Leitungsschalter 6 ein- und ausgeschaltet wird) des Leitungsschalters 6 verengt wird, so daß die Position jedes Leitungsschalters 6 bei der Herstellung des Füllstandsanzeigers justiert werden muß.

Insbesondere wenn der Leitungsschalter 6 durch den gesinterten Magneten 1 eingeschaltet werden soll, wirkt der magnetische Fluß, der von den gezeigten vertikal angeordneten magnetischen Polen (mit einem Nordpol an seinem oberen Teil und einem Südpol an seinem unteren Teil) des gesinterten Magneten 1 kommt, auf die äußeren Endteile der Kontaktelemente 7 und 8 des Leitungsschalters 6 (d.h. dem oberen Endteil des oberen Kontaktelementes 7 und dem unteren Endteil des unteren Kontaktelementes 8), so daß die entsprechenden beiden äußeren Endbereiche der Kontaktelemente 7 und 8 zu Südpolen Nordpolen polarisiert werden, wodurch die inneren Endteile der Kontaktelemente 7 und 8 (d.h. das untere Endteil des oberen Kontaktelementes 7 und das obere Endteil des unteren Kontaktelementes 8) einander anziehen, um eine Leitung zu bewirken. Wenn der gesinterte Magnet 1 eine geringe Dicke t hat, werden die Entfernungen von den Magnetpolen des gesinterten Magneten 1 und den äußeren Endteilen der Kontaktelemente 7 und 8 verlängert, da der innere Durchmesser b des gesinterten Magneten 1 ausreichend bemessen sein muß. Selbst wenn die Flächendichte des magnetischen Flusses der magnetischen Pole des gesinterten Magneten 1 hoch ist, nimmt die Dichte des magnetischen Flusses an den äußeren Endteilen der Kontaktelemente 7 und 8 drastisch ab, so daß der Bereich, in welchem der Leitungsschalter 6 durch den gesinterten Magneten 1 eingeschaltet wird, verengt wird. Als Ergebnis entsteht eine Fehlfunktion des Füllstandsanzeigers, wenn nicht die Position von jedem Leitungsschalter 6 bei der Produktion justiert wird. Darum muß die Position von jedem Leitungsschalter 6 justiert werden.

Da der Magnetschwimmer für einen magnetischen Sensor der herkömmlichen Art Probleme bei der Herstellung und bezüglich seiner Leistung aufwirft, wie sie vorstehend beschrieben wurden, ist es schwierig, die Herstellungskosten zu reduzieren und es entstehen Probleme bezüglich der Lebensdauer und der Magnetcharakteristiken, falls der Magnetschwimmer in einem Produkt wie einem Füllstandsanzeiger gemeinsam mit einem Magnetsensor wie einem Leitungsschalter eingebaut werden soll.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und einen Magnetschwimmer für einen Magnetsenor zu schaffen, der einfach und mit geringen Kosten gefertigt werden kann, wobei die Lebensdauer und die Magnetcharakteristik der gesamten Einheit verbessert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.

Der Magnetschwimmer für einen Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung enthält magnetisches Puder in einem geschäumten Kunstharz, wobei das magnetische Puder magnetisiert ist.

In dem Magnetschwimmer für einen Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Magnetpulver in dem geschäumten Kunstharz dispersiert, so daß der Magnetschwimmer in seiner Gesamtheit magnetisch ist, und das Magnetpulver im wesentlichen vollständig mit dem Kunstharz bedeckt ist.

Die anderen Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in bezug auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 bis 4 eine Ausführungsform eines Magnetschwimmers für einen magnetischen Sensor gemäß der vorlie genden Erfindung, und zwar:

Fig. 1 einen Längsschnitt, welcher einen Füllstandsmes ser darstellt;

Fig. 2 einen Längsschnitt, welcher den Magnetschwimmer darstellt; und

Fig. 3 und 4 Längsschnitte, um die Wirkungsweise des Magnetschwimmers zu beschreiben;

Fig. 5 einen Längsschnitt, welcher einen Magnetschwim mer herkömmlicher Bauweise zeigt; und

Fig. 6 und 7 Längsschnitte zur Beschreibung der Wir kungsweise und der Probleme des herkömmlichen Magnetschwimmers.

Eine Ausführungsform eines Magnetschwimmers für einen Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend in bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Füllstandsmesser, wobei das Bezugszeichen 11 ein mit einem Boden versehenes zylindrisches Führungsrohr bezeichnet, in dem im unteren Teil ein Leitungsschalter 12 als magnetischen Sensor angeordnet ist. Kontaktelemente 13 und 14 des Leitungsschalters 12 sind mit den Leitungsdrähten 15 und 16 entsprechend verbunden. Die Leitungsdrähte 15 und 16 sind zur Außenseite durch eine Abdeckkappe 17 geführt, die gasdicht in die Öffnung des Führungsrohres 11 eingepaßt ist.

Das Führungsrohr 11 wird mit der Abdeckkappe 17 in eine Bohrung eines Schraubelementes 21 eingeschoben und gasdicht fixiert. Um das Führungsrohr 11 ist beweglich ein ringförmiger Magnetschwimmer 22 angeordnet, welcher einen kleineren Außendurchmesser aufweist, als der Gewindedurchmesser des Schraubelementes 21. Ein Stopring 23 ist an dem anderen Endteil des Führungsrohres 11 befestigt, um zu verhindern, daß der Magnetschwimmer 22 außer Eingriff mit dem Führungsrohr 11 kommt, während es aber möglich ist, daß sich der Magnetschwimmer 22 zwischen dem Schraubelement 21 und dem Stopring 23 bewegt, wodurch ein Füllstandsanzeiger 24 entsteht.

Der Magnetschwimmer 22 des Füllstandsanzeigers 24 enthält Magnetpulver 26 in einem geschäumten Kunstharz, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Das Magnetpulver 26 ist in dem geschäumten Kunstharz 25 dispergiert und ist in vertikaler Richtung magnetisiert, so daß vertikale Magnetpole in dem Magnetschwimmer 22 ausgebildet sind.

Der Füllstandsanzeiger 24 wird montiert, indem das Führungsrohr 11 und der Magnetschwimmer 22 aufrecht in das Schraubteil 31 mit einem Innengewinde eingeschoben werden, welches an der Oberseite oder am Deckel eines Tankes vorgesehen ist, und indem das Schraubelement 21 in das Teil 31 mit dem Innengewinde eingeschraubt wird. Der Magnetschwimmer 22, der in der Flüssigkeit 32 schwimmt, wird in Übereinstimmung mit der Bewegung des Flüssigkeitsniveaus auf- und abbewegt, so daß der Leitungsschalter 12 ein- und ausgeschaltet wird. Falls, im vorliegenden Fall, die Flüssigkeit 32 verringert wird, bewegt sich der Magnetschwimmer 22 nach unten und der Leitungsschalter 12 wird vom Ausschaltzustand in den Einschaltzustand geschaltet.

Der Magnetschwimmer 22, der in dem Füllstandsanzeiger 24 verwendet wird, kann einfach produziert werden, indem das Kunstharz und das Magnetpulver 26 in eine Form eingespritzt werden, die eine vorbestimmte Form hat, um die Mischung auszuschäumen.

Bei dem so hergestellten Magnetschwimmer ist praktisch das gesamte Magnetpulver 26 mit dem geschäumten Kunstharz 25 bedeckt, so daß nur ein sehr geringer Teil des Pulvers an der Oberfläche ist. Wenn das Material des Kunstharzes entsprechend ausgewählt wird, kann der Magnetschwimmer 22 nicht durch die Flüssigkeit 32 korrodiert werden, und hat somit eine hohe Lebensdauer.

Der Magnetschwimmer 22 hat eine geringere Dichte des magnetischen Flusses an der Oberfläche bei gleichem Gesamtmagnetfluß, als der gesinterte Magnet 1 herkömmlicher Art. Wie in Fig. 3 dargestellt, wird nur wenig Eisenpulver 33 oder dgl., welches in der Flüssigkeit 32 enthalten ist, an dem inneren Durchmesser des Magnetschwimmers 22 anhaften, so daß der Durchmesser durch das Eisenpulver 33 oder dgl. kaum reduziert wird. Dies macht es möglich, die Abmessung des Magnetschwimmers 22 und demgemäß die Abmessungen des Füllstandsanzeigers 24 zu reduzieren. Als Ergebnis kann der Füllstandsanzeiger 24 zu günstigen Kosten hergestellt werden, und weist einen verringerten Raumbedarf auf.

Bei dem erfindungsgemäßen Magnetschwimmer 22 wirkt der magnetische Fluß der Magnetpole (d.h. des oberen Nordpoles und des unteren Südpoles) der gezeigten vertikalen Magnetpole des Magnetschwimmers 22 auf die äußeren Endbereiche der Kontaktelemente 13 und 14 (d.h. auf den oberen Endbereich des oberen Kontaktelementes 13 und den unteren Endbereich des unteren Kontaktelementes 14) des Leitungsschalters 12, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, so daß die beiden Endbereiche der individuellen Kontaktelemente 13 und 14 zu Südpol und Nordpol polarisiert werden. Dies führt dazu, daß die inneren Endbereiche der Kontaktelemente 13 und 14 (d.h. der untere Endbereich des oberen Kontaktelementes 13 und der obere Endbereich des unteren Kontaktelementes 14) einander anziehen, um die Leitung zu bewirken. Die Entfernung von den Magnetpolen des Magnetschwimmers 22 an den äußeren Endbereichen der Kontaktelemente 13 und 14 sind kürzer als bei den herkömmlichen gesinterten Magneten 1. So werden, selbst wenn die Oberflächendichte des magnetischen Flusses der Magnetpole des Magnetschwimmers 22 gering ist, die Dichte des Magnetflusses an den äußeren Endbereichen der Kontaktelemente 13 und 14 kaum reduziert, so daß sich der Bereich (d.h. die Entfernung vom Umschaltpunkt vom Ausschaltzustand zum Einschaltzustand zu dem Punkt, in dem vom Einschaltzustand in den Ausschaltzustand umgeschaltet wird), in welchem der Leitungsschalter 12 durch den Magnetschwimmer 22 eingeschaltet wird, erweitert. Dies führt dazu, daß die Position des Leitungsschalters 12 bei der Herstellung nicht justiert werden muß, und daß trotzdem keine Fehlfunktionen auftreten.

Der vorstehend beschriebene Magnetschwimmer hat eine Oberflächendichte des magnetischen Flusses von ungefähr 60 bis 160 Gauß und ein spezifisches Gewicht zwischen 0,7 bis 0,85.

Um den Leitungsschalter 12 eines allgemein gebräuchlichen Magnetsensors zu betätigen, reicht eine Flächendichte des magnetischen Flusses für den Magnetschwimmer 22 von ungefähr 60 bis 100 Gauß aus, wobei dies von der Genauigkeit des Leitungsschalters 12 abhängt.

Es ist deshalb möglich, das spezifische Gewicht zu ändern, indem das Mischungsverhältnis des Kunstharzes und des Magnetmateriales verändert wird, oder indem der Schäumungsgrad verändert wird. Dies hat den Vorteil, daß der Füllstandsanzeiger 24 für Flüssigkeiten 32 mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht verwendet werden kann.

Weiterhin kann das Kunstharz für die praktische Anwendung entsprechend den Eigenschaften der Flüssigkeit gewählt werden, und das magnetische Material kann in geeigneter Weise aus anisotropen oder isotropen Magnetmaterialien oder aus seltenen Erden-Metallen gewählt werden.

Da der Magnetschwimmer für einen magnetischen Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung kein Verfahren erfordert, bei dem ein Körper in eine Form eingesetzt werden muß, wie vorstehend beschrieben wurde, kann es einfach in hoher Stückzahl und mit günstigen Kosten produziert werden. Da das Magnetpulver mit dem Kunstharz bedeckt ist, hat der Magnetschwimmer eine hohe Lebensdauer und ausgezeichnete magnetische Eigenschaften, wenn er mit einem Magnetsensor wie mit einem Leitungsschalter zu einem Füllstandsanzeiger kombiniert wird.

Claims

1. Magnetschwimmer für einen magnetischen Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetschwimmer aus geschäumtem Kunstharz besteht, in welchem magnetisiertes Magnetpulver dispergiert ist.

2. Magnetschwimmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfluß eine Flußdichte von 60 bis 160 Gauß an der Oberfläche aufweist, und daß das spezifische Gewicht im Bereich zwischen 0,7 bis 0,85 liegt.