DE4104903A1 - Vorrichtung zur feststellung des kraftstoff-fuellstands in einem kraftfahrzeug-tank - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fest­ stellung des Kraftstoff-Füllstands in einem Kraftfahrzeug-Tank mit einer rohrförmigen Umhüllung, in der ein Widerstand ange­ ordnet ist.

Bei den bekannten Fühlern enthält diese Umhüllung im allgemei­ nen einen Verbindungsflansch zur Tankwand, während der Schwim­ mer entlang dieser Umhüllung von einem starren Führungselement geführt wird, das fest am Flansch befestigt ist. Im allgemei­ nen besteht das Führungselement aus einem rohrförmigen Träger für den Widerstand, mit dem eine auf dem Schwimmer getragene Bürste zusammenwirkt. Diese Fühler haben den großen Nachteil, daß bei einem starken Aufprall des Fahrzeugs die hohe Steifheit des Rohrs den Stoß auf den Flansch überträgt, der damit leicht brechen kann. Bei einer Verformung des Tanks aufgrund des Sto­ ßes kann es auch geschehen, daß das dem Flansch gegenüberlie­ gende Rohrende den Tank durchstößt. In beiden Fällen tritt Kraftstoff aus dem Tank aus, was sehr gefährlich ist, weil der Kraftstoff in Berührung mit den Kontakten der elektrischen An­ lage kommen und sich entzünden kann.

Um diesen Nachteil auszugleichen wurde vorgeschlagen, den rohr­ förmigen Träger des Widerstands mit dem Flansch mittels einer Verbindung mit Sollbruchstelle zu verbinden. Leider schließt diese Lösung das Risiko des Ausleckens des Kraftstoffs doch nicht vollständig aus, weil Stöße möglich sind, die eine Bean­ spruchung des Rohrs in einer Richtung hervorrufen, die die Sollbruchstelle nicht zum Brechen bringt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrich­ tung zur Feststellung des Kraftstoff-Füllstands in einem Kraft­ fahrzeug-Tank bereitzustellen, die die obigen Schwächen nicht aufweist und einfach und wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fühlervorrich­ tung gelöst, die eine rohrförmige Umhüllung mit einem Verbin­ dungsflansch zum Kraftstofftank umfaßt und einen Widerstand trägt, und einen parallel zu diesem Widerstand gleitenden Schwimmer aufweist, der sich unter dem hydrostatischen Kraft­ stoffdruck parallel zum Widerstand verschiebt, um dessen Füll­ stand zu erfassen, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß die­ ser Widerstand aus einem gedruckten Schaltkreis auf einem Stab mit rechteckigem Querschnitt aus einem halb-steifen Material, z. B. Glasharz, sitzt, deren Enden zwischen Druckelementen ein­ gesetzt sind, die auf dem Flansch und auf dem Boden dieser Um­ hüllung angeordnet sind.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung umfaßt die Vor­ richtung einen Schaltmagneten, der von einem auf dem Schwimmer zum Erfassen des Füllstands des Reservetanks getragenen Perma­ nentmagneten betätigt wird, wobei dieser Schaltmagnet auf die­ sem Stab befestigt ist und mit dem Schaltkreis des betreffenden Anzeigeelements für den Reservetank auf dem Instrumentenbrett über ein Paar Leiterbahnen elektrisch verbunden ist, die glei­ chermaßen auf diesem Stab gedruckt sind.

Zwecks besseren Verständnisses der Erfindung wird hier nach­ stehend beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin­ dung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen be­ schrieben; in diesen sind:

Fig. 1 eine Außenansicht in teilweiser Schnittan­ sicht einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zur Feststellung des Kraftstoff- Füllstands;

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 ist eine Einzelheit der Fig. 3 im vergrößer­ ten Maßstab;

Fig. 5 ist ein Teilschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 ist ein elektrisches Schaltbild des Steuer­ kreises der Vorrichtung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird mit 10 die obere Wand eines Kraftfahrzeug-Kraftstofftanks bezeichnet, dessen Boden 11 einen flachen Teil 12 aufweist. Entsprechend diesem flachen Teil 12 ist die Wand 10 mit einer Gewindebuchse 13 versehen, in der ein Fühler zur Erfassung des Füllstands eingesetzt ist, der umfas­ send mit 14 bezeichnet wird. Im einzelnen weist dieser Fühler 14 eine rohrförmige, im wesentlichen zylindrische Umhüllung 16, auf, die unten einen Boden 17 hat und nach oben durch einen Flansch 18 abgeschlossen wird. Dieser ist mit zwei Einschnapp­ elementen 19 (Fig. 3) ausgerüstet, die in entsprechende Öff­ nungen 21 der Umhüllung 16 eingreifen. Der Flansch 18 wird mit­ tels einer Dichtung 22 und eines Gewinderings 23 (Fig. 1) her­ metisch mit der Buchse 13 verbunden.

Zwischen dem Boden 17 und dem Flansch 18 ist ein allgemein mit 24 bezeichneter Widerstand angeordnet, mit dem ein Schwimmer 26, ebenfalls zylindrischer Form, zusammenwirkt, der unter dem hydrostatischen Druck des Kraftstoffs entlang der Umhüllung 16 bewegbar ist. Zu diesem Zweck ist der Boden 17 mit mindestens einer Öffnung 27 versehen, die den Kraftstoffzufluß ins Innere der Umhüllung 16 ermöglicht.

Erfindungsgemäß besteht der Widerstand 24 aus einem gedruckten Schaltkreis auf einem Stab 28 aus halb-steifem Kunststoff mit rechteckigem Querschnitt (Fig. 2), z. B. aus dem üblicherweise für Leiterplatten mit gedruckten Schaltungen verwendeten Glas­ harz. Im einzelnen wird auf die beiden Hauptflächen 29 und 31 mit der üblicherweise für gedruckte Schaltungen verwendeten Technik elektrisch leitendes Material in Form von zwei mäan­ derförmigen Leiterbahnen 32 und 33 aufgebracht, deren untere Enden über einen Leiter 34 (Fig. 6) miteinander verbunden sind.

Auf der Fläche 29 des Stabs 28 ist ferner eine gerade Leiter­ bahn 36 aufgedruckt, die am oberen Ende mit der Mäanderform 32 verbunden ist, wo sie eine gewöhnliche Kontaktplatte 32 aus­ bildet, und liegt unten an einer Klemme 38 eines Schaltmagne­ ten 39. Die andere Klemme 41 des Schaltmagneten 39 liegt unten an einer anderen geraden Leiterbahn 42, die auf der Fläche 31 des Stabs 28 ausgebildet ist und oben in einer eigenen Kon­ taktplatte 43 (Fig. 5) mündet, die unabhängig von einer anderen Kontaktplatte 44 ausgebildet ist, in der oben die Mäanderform 33 endet.

Die drei Kontaktplatten 37, 43 und 44 (Fig. 6) werden mit drei entsprechenden elastischen Klemmen 47 (Fig. 3 und 4) in Verbin­ dung gebracht, die von drei entsprechenden, im Flansch 18 ein­ gelassenen Plättchen 48 gehalten werden, wobei jedoch nur eines in den Zeichnungen dargestellt ist. Jedes Plättchen 48 kann mittels eines entsprechenden Stifts 51, der in einem oberen Vorsprung 52 des Flansches 18 aufgenommen ist, mit dem Speise­ schaltkreis der Anzeigeinstrumente für den Kraftstoff-Füllstand im Instrumentenbrett verbunden werden.

Bekanntlich umfassen die Anzeigeinstrumente für den Kraftstoff einen Füllstandsanzeiger 53 (Fig. 6) sowie einen optischen An­ zeiger 54 für den Reservetank, der im allgemeinen aus einer Lampe besteht. Der Anzeiger 53 liegt zwischen dem Pluspol der üblichen Batterie 56 und dem Stift 51, der mit der Kontakt­ platte 44 des Mäanders 33 verbunden ist. Der Anzeiger 54 liegt auch am Pluspol der Batterie und dem Stift 51, der an der Kon­ taktplatte 43 der Leiterbahn 42 liegt. Der Stift 51, der mit dem Kontaktplatte 37 verbunden ist, liegt hingegen am Minuspol der Batterie 56.

Die Leiterbahn 42 ist im allgemeinen im Kraftstoff eingetaucht und steht immer unter Spannung, wird jedoch nur dann vom Strom durchflossen, wenn sich der Schalter 39 schließt, d.h. wenn der Tank auf Reserve steht. Um die Korrosion aufgrund der galvani­ schen Ströme zu vermeiden, wird die Leiterbahn 42 mittels einer Schutzschicht 57 geschützt, die aus einer isolierenden Lack­ schicht besteht und die in Fig. 5 mit schräger Schraffierung angezeigt ist. Die Schicht 57 erstreckt sich auch auf eine un­ tere Zone 61 der Fläche 29 (Fig. 1) auf der die beiden Klemmen 38 und 41 des Schaltmagnets 39 sitzen (Fig. 6).

Der Schaltmagnet 39 umfaßt zwei Kontakte 58, die im Normalzu­ stand beabstandet sind und von einem im wesentlichen zylindri­ schen Glaskolben 59 umgeben werden. Dieser ist im unteren Bereich 61 des Stabs 28 befestigt, der eine entsprechend redu­ zierten Dicke aufweist, damit der Schaltmagnet eingesetzt wer­ den kann. Der Glaskolben 59 ist so angeordnet, daß seine Achse gegenüber der Achse des Stabs 28 im wesentlichen um 45° geneigt ist.

Seinerseits ist der Stab 28 in der Umhüllung 16 so angeordnet, daß ihre Achse koaxial zur Achse des Stabs 28 ausgerichtet ist, und ist in einen axialen Ausschnitt 62 des Schwimmers 26 einge­ setzt. Der Ausschnitt 62 hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit größerer Abmessung als der Stab 28. Die Innen­ fläche des Ausschnitts 62 weist für jede ihrer vier Flächen wenigstens einen Führungsvorsprung 63, 64 (Fig. 2) in Keilform auf, der mit geringster Reibung auf der entsprechenden Fläche des Stabs 28 gleitet.

Im einzelnen sind entsprechend den beiden Flächen 29 und 31 des Stabs 28 jeweils zwei Vorsprünge 63 angeordnet, deren Länge sich auf einen oberen Teil des Ausschnitts 62 beschränkt, wes­ halb im Ausschnitt 62 ein Hohlraum 65 (Fig. 3) bleibt, der den Glaskolben 59 aufnehmen kann, wenn sich der Schwimmer 26 in der unteren Stellung befindet. Hingegen ist entsprechend den beiden anderen Flächen des Stabs 28 im Ausschnitt 62 nur jeweils ein Vorsprung 64 (Fig. 2) mittig angeordnet und erstreckt sich im wesentlichen über die ganze Länge des Ausschnitts 62, wodurch die Gefahr des Verkeilens bei der Bewegung des Schwimmers ver­ mieden wird.

Der Schwimmer 26 ist seinerseits an seiner oberen Fläche mit zwei Rippen 66 versehen, die parallel zur größeren Seite des Ausschnitts 62 verlaufen. Im Raum zwischen diesen Rippen 66 liegen sich zwei Plättchen 67 aus elektrisch leitendem Metall, z. B. Bronze, gegenüber, deren jedes ein Paar Blattfedern 68 aufweist. Diese bilden die Bürsten, die auf den Mäandern 32 und 33 des Stabs 28 entlangschleifen können, so daß sie den Teil dieser Mäander, die unter den Blattfedern 68 (Fig. 6) liegt, kurzschließen können. Der Stromkreis hat auf diese Weise immer einen allgemeinen Widerstand, der proportional dem Füllstand des Kraftstoffs im Tank ist und dem Apparat 53 die ent­ sprechende Anzeige ermöglicht. Die beiden Blattfederpaare 68 haben den Zweck, auf jeden Fall die elektrische Verbindung zwi­ schen den beiden Mäandern 32 und 33 herzustellen, auch wenn der Schwimmer 26 schief steht.

Parallel zum Ausschnitt 62 ist der Schwimmer 26 mit einer Aus­ sparung 69 (Fig. 2 und 3) versehen, in der ein Permanentmagnet untergebracht ist, der mit den Kontaktfedern 58 des Schaltma­ gneten 39 zusammenwirkt. Dieser Permanentmagnet hat die Form einer dünnen Platte 71 aus magnetischem Material, das mit einer horizontalen und koplanar mit der Platte 71 selbst verlaufenden Magnetachse magnetisiert ist.

Die Platte 71 erstreckt sich in vertikaler Richtung über eine bestimmte Strecke, weshalb sie als eine Reihe paralleler Magnete angesehen werden kann, die eine Höhe definieren, in der das Magnetfeld ausreicht, das Schließen des Schaltmagneten 39 zu bewirken. Durch Verändern der Stellung der Platte 71 entlang der Achse der Aussparung 69 innerhalb bestimmter Grenzen ist es möglich, die Höhe des Reservefüllstands zu regeln, der vom optischen Anzeiger 54 angezeigt wird.

Der Stab 28 wird auf dem Flansch 18 befestigt, indem man ihr oberes Ende zwischen eine Reihe Elemente einschiebt, die an der Unterseite dieses Flansches gehalten werden. Diese Elemente bestehen aus zwei Paar Flügel 72 (Fig. 4), die in der Lage sind, die beiden Flächen 28 und 31 des Stabs zu erfassen, und aus einem Paar Federzungen 73 (Fig. 5), die in zwei entspre­ chende Vertiefungen 74 an den beiden schmalen Seiten des Stabs 28 eingreifen können.

Um den richtigen Sitz zwischen dem Stab 28 und dem Flansch 18 zu gewährleisten, ist dieser mit einem Absatz 76 versehen, der so ausgestaltet ist, daß er mit einer in einer der oberen Ecken des Stabs 28 vorgesehenen Stufe 77 zusammenwirkt. Auf diese Weise kann der Stab 28 nur dann vollständig in den Flansch 18 eingeschoben werden, wenn er gegenüber dem Flansch 18 richtig ausgerichtet ist.

Das untere Ende des Stabs 28 wird hingegen mit dem Boden 17 (Fig. 3) der Umhüllung 17 verbunden, indem es zwischen ein Paar Blattfedern 78 eines Stopfens 79 eingeschoben wird. Zu diesem Zweck ist die Wand 17 mit einer größeren Bohrung 81 versehen, die in einer einstückig mit ihr ausgeführten Manschette 82 en­ det und eine nach innen angesenkte Seitenwand aufweist. Der Stopfen 79 ist seinerseits mit einer elastischen und angesenk­ ten Seitenwand 83 versehen, so daß sie unter Druck in die Man­ schette 82 eingeführt werden kann, um die Bohrung 81 zu ver­ schließen. Schließlich ist der Schwimmer 26 nach unten mit einem Abzug 84 versehen, um die Manschette 82 aufzunehmen, wenn er sich in seiner unteren Stellung befindet.

Um den Stab 28 in die Umhüllung 16 einzusetzen, wird zunächst das untere Ende des Stabs 28 zwischen die Federn 78 des Sto­ pfens 79 geschoben. Dann führt man den Stab 28 in den Hohlraum 62 des Schwimmers 26 ein, versehen mit der Magnetplatte 71 und mit den Leiterplatten 68. Der Reihe nach wird dann das obere Ende des Stabs 28 zwischen die Flügel 72 und die Federzungen 73 des Flansches 18 geschoben, und man drückt, bis die Federzungen 73 in die Ausschnitte 74 einschnappen. Schließlich schiebt man die Gruppe 18, 28 und 79 in die Umhüllung 16, um so den Stopfen 79 in die Manschette 83 des Bodens 17 einzusetzen.

Aus den obigen Ausführungen geht eindeutig hervor, daß auf­ grund des halb-steifen Materials des Stabs 28 dieser in der Lage ist, sei es seitliche Stöße, sei es axiale Stößen, die vom Fahrzeug her übertragen werden, durch elastische Verformung zu absorbieren. Bei ernsteren Verformungen des Kraftstofftanks kann der Stab 28 möglicherweise auch brechen, ohne jedoch einen Bruch des Flansches 18 oder das Durchstoßen des Tanks zu verur­ sachen.

Es ist ferner klar, daß alle vom Fühler 14 verwendeten Schalt­ kreise einfach und wirtschaftlich auf einem einzigen Träger 28 erzeugt werden können, der sich leicht in die Umhüllung 16 des Geräts 14 montieren läßt.

Selbstverständlich sind am beschriebenen Gerät 14 verschiedene Änderungen und Verbesserungen möglich, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

So kann der Schaltmagnet 39 z. B. auf dem Stab 28 angebracht werden, mit waagrechter anstatt schiefer Achse. Außerdem kön­ nen die Umhüllung 16 und/oder der Schwimmer 26 einen prismati­ schen Querschnitt anstatt eines runden aufweisen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Feststellung des Kraftstoff-Füllstands in einem Kraftfahrzeug-Tank, die eine rohrförmige Umhüllung (16) mit einem Flansch (18) zum Verbinden mit diesem Tank enthält, die einen Widerstand (24), einen parallel zu diesem Widerstand unter dem hydrostatischen Druck des Kraftstoffs verschiebbaren Schwimmer (26) aufweist, um dessen Füllstand zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Widerstand (24) aus einem gedruckten Schaltkreis auf einem Stab (28) mit rechteckigem Querschnitt aus halb-steifem Material, z. B. Glasharz, besteht, dessen Enden zwischen Paare von Druckelementen (73, 78) eingeschoben werden, die auf dem Flansch (18) bzw. auf dem Boden (17) dieser Umhüllung (16) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in dem diese Umhüllung (16) im wesentlichen zylindrisch ausgeführt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dieser Stab (28) mit seiner Längsachse im wesent­ lichen koaxial zu dieser Umhüllung (16) verläuft, wobei der Schwimmer (26) mit einem Führungsausschnitt (62) ausgerüstet ist, mittels dessen er auf diesem Stab (18) verschiebbar geführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Führungsausschnitt (62) für jede Seite wenigstens einen Vorsprung (63, 64) aufweist, der so ausgeführt ist, daß er mit geringster Reibung gleitend an einer Seite dieses Stabs (28) angreift.

4. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (24) durch Auf­ trag eines leitenden Materials in Form von zwei Mäandern (32, 33) erhalten wird, die auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten (29, 31) des Stabs (28) aufgedruckt werden, wobei der Schwimmer (26) mit zwei Paar Bürsten (68) versehen ist, deren jede so ausgeführt ist, daß sie jeweils diese beiden Mäander (32, 33) entlang eines entsprechenden Randes des Stabs (28) miteinander verbindet.

5. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprü­ che, die einen Schaltmagneten (39) beinhaltet, der so ausge­ führt ist, daß er von einem Permanentmagnet (71) betätigt wird, der von diesem Schwimmer (26) zum Ablesen des Füllstands im Reservetank getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Schaltmagnet (38) auf diesem Stab (28) befestigt ist und elek­ trisch mit dem Schaltkreis des entsprechenden, optischen Anzei­ gegeräts für den Reservetank verbunden ist mittels eines Paars Leiterbahnen (36, 42) aus leitendem Metall, die ebenfalls auf den Stab (28) aufgedruckt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Leiterbahn (42) dieses an den Pluspol dieses Schaltkreis gelegten Paars mittels eines isolierenden Überzugs (57) abgeschirmt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß dieser Permanentmagnet (71) in einer Aussparung (69) dieses Schwimmers (26) und parallel zu dieser Führungsaus­ schnitt (62) untergebracht ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (63) in diesem Führungsaus­ schnitt (62) an den beiden Seiten entsprechend diesen Flächen (29, 31) eine beschränkte Höhe haben um einen Leerraum (65) zu bilden, der so eingerichtet ist, daß er diesen Schaltmagnet (39) aufnimmt, sobald der Kraftstoff-Füllstand auf den Reser­ vetank umschaltet.

9. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stab (28) auf dem Boden (17) der Umhüllung (16) mittels zweier von einem Stopfen (79) getragenen Druckelemente (78) befestigt ist, die so ausgestat­ tet sind, daß sie eine Manschette (82) eingreifen, die auf die­ sem Boden (17) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stab (28) auf diesem Flansch (18) mittels eines Paars Federzungen (73) befestigt ist, die so ausgeführt sind, daß sie in ein entsprechendes Vertiefungspaar (74) eingreifen, die sich auf diesem Stab (28) befinden, wobei Mittel (76, 77) zwischen diesem Flansch (18) und diesem Stab (28) vorgesehen sind, die das Einschieben die­ ses letzteren zwischen diese Federzungen (73) nur in der rich­ tigen Ausrichtung zulassen.

11. Kraftstoff-Füllstandsanzeiger für ein Kraftfahrzeug, im wesentlichen wie unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeich­ nungen beschrieben.