DE4129401C2

DE4129401C2 - Vorrichtung zur Messung des Flüssigkeitsfüllstandes in Flüssigkeitsbehältern, insbesondere des Ölstandes in Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE4129401C2
Application number: DE19914129401
Authority: DE
Inventors: Rolf Wagemann; Horst Trippe
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 1991-09-04
Filing date: 1991-09-04
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2011-09-05
Also published as: DE4129401A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Flüssigkeitsfüllstandes in Flüssigkeitsbehältern, insbesondere des Ölstandes in Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, mit zwei temperaturabhängigen Widerstandselementen, die aus Metallschichten bestehen und auf einem gemeinsamen elektrisch isolierenden Träger angeordnet sind und die derart im Flüssigkeitsbehälter angeordnet sind, daß sie den Bereich der möglichen Füllstandsschwankungen überspannen.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 28 49 143 A1 vorbekannt. Die dortigen temperaturabhängigen Widerstandselemente sind aus Metallschichten gebildet, die insbesondere aus Eisen oder Nickel bestehen können. Die Metallschichten sind auf einem gemeinsamen elektrisch isolierenden Träger angeordnet, der als dünne Kunststoffolie ausgebildet ist. Durch die Ausbildung des Trägers als dünne Kunststoffolie ist die Wärmeleitung von einem Widerstandselement zum anderen gering, was für die Auswertung der gemessenen Widerstände und für eine unverfälschte Erfassung des aktuellen Füllstandes von Bedeutung ist.

Die vorbekannte Vorrichtung weist jedoch Nachteile auf. Durch die Ausbildung des Trägers als dünne elektrisch isolierende Folie ist die Folie allein mechanisch nicht stabil. Dies führt insbesondere bei der Verwendung zur Messung des Ölstandes in Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen dazu, daß die Trägerfolie durch die Bewegung der Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter verwunden oder sogar gefaltet werden kann, was zu einer Verfälschung des gemessenen Füllstandes führen würde.

Um der Vorrichtung die erforderliche mechanische Stabilität zu geben, ist bei der vorbekannten Lösung vorgesehen, die Trägerfolie in einem Behälter anzuordnen, in dem sie zwischen Abstandsstreifen eingespannt ist. Diese Lösung ist sehr fertigungs- und kostenaufwendig und führt zu einem großen Platzbedarf der vorbekannten Vorrichtung.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Messung des Flüssigkeitsfüllstandes in Flüssigkeitsbehältern zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und die einen geringen Platzbedarf im Flüssigkeitsbehälter aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger mechanisch formstabil ist und daß der Träger zwischen den Widerstandselementen mindestens einen den Bereich der möglichen Füllstandsschwankungen überspannenden Schlitz aufweist.

Dadurch, daß der Träger selbst mechanisch formstabil ausgebildet ist, kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf zusätzliche Behälter oder Einspannvorrichtungen gemäß der vorbekannten Lösung verzichtet werden. Dies vereinfacht die Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Zudem kann der Träger gemäß der Erfindung gegenüber dem Vorbekannten kleiner ausgebildet werden, da keine Flächen zur Einspannung zwischen Behälterteilen vorgesehen sein müssen. Dadurch, daß durch die mechanisch formstabile Ausbildung des Trägers die Materialstärke des Trägers gegenüber dem Vorbekannten größer wird, ist grundsätzlich die Gefahr gegeben, daß durch Wärmeleitung von einem temperaturabhängigen Widerstandselement zum anderen das Meßergebnis verfälscht wird. Um dies zu verhindern, weist erfindungsgemäß der Träger zwischen den Widerstandselementen mindestens einen Schlitz auf. Durch diesen Schlitz wird ein Wärmeübergang von einem temperaturabhängigen Widerstandselement auf das andere wirksam vermieden, weil im Bereich des Schlitzes sich entweder eine gut thermisch isolierende Luftschicht oder die ebenfalls häufig gut thermisch isolierende Flüssigkeit befindet, deren Füllstand gemessen werden soll.

Dabei kann die Breite des Schlitzes gering sein, weil auch bei einer geringen Schlitzbreite die zwischen den Widerstandselementen gebildete Luftschicht eine sehr gute thermische Isolierung bewirkt.

Um über den gesamten Bereich der möglichen Füllstandsschwankungen eine gegenseitige Beeinflussung der Widerstandselemente durch Wärmeübertragung zu vermindern, überspannt der Schlitz den Bereich der möglichen Füllstandsschwankungen.

Durch die Erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich insgesamt eine Vorrichtung gegenüber dem Vorbekannten, die wesentlich einfacher und kostengünstiger herstellbar ist. Zudem ist der Platzbedarf der erfindungsgemäßen Vorrichtung in dem Flüssigkeitsbehälter wesentlich geringer als beim Vorbekannten. Insbesondere durch das letztgenannte erfindungsgemäße Merkmal ist jedoch die Genauigkeit der Füllstandsmessung nicht schlechter, wenn nicht sogar besser als bei der vorbekannten Vorrichtung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Es ist ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, wenn als Träger Leiterplattenbasismaterial verwendet wird. Derartiges Leiterplattenbasismaterial dient zur Herstellung von elektrischen Leiterplatten und kann mit dem üblichen Verfahren sehr einfach mit den Metallschichten versehen werden, die die temperaturabhängigen Widerstandselemente bilden. Derartige Leiterplattenbasismaterialien weisen eine weitgehende Beständigkeit gegen chemisch agressive Substanzen und gegen hohe Temperaturen auf, so daß mit derartigen Trägern ausgerüstete Vorrichtungen auch zur Messung der Füllstände chemisch aggressiver oder sehr warmer Flüssigkeiten verwendet werden können. Zudem ist die mechanische Stabilität der bekannten Leiterplattenbasismaterialien recht groß, so daß der Träger gemäß der Erfindung nicht durch weitere Maßnahmen mechanisch stabilisiert werden muß. Als besonders vorteilhaft hat sich im Zusammenhang die Verwendung von Trägern aus dem glasfaserverstärktem Epoxydharz erwiesen, da bei einer Trägerdicke von 1 bis 1,5 mm auch bei einer Länge des Trägers von etwa 10 bis 15 cm sich eine sehr gute mechanische Stabilität ergibt.

Um trotz des vorgesehenen Schlitzes eine Minderung der mechanischen Stabilität des Trägers durch den Schlitz soweit wie möglich zu vermeiden, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Schlitz zumindest einmal durch einen Steg unterbrochen ist, der die Trägerteile, auf denen die verschiedenen Widerstandselemente angeordnet sind, miteinander mechanisch verbindet.

Weniger aus Gründen der mechanischen Stabilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung mehr doch wegen der Beruhigung des Flüssigkeitsspiegels ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Dämpfungsbecher vorgesehen ist, in dem der Träger angeordnet ist. Insbesondere bei der Verwendung als Füllstandsmesser in Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen besteht die Schwierigkeit, daß der zu messende Ölstand abhängig von dem Fahrzustand des Kraftfahrzeuges und abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine starken kurzzeitigen Schwankungen unterworfen ist. Diese kurzzeitigen Schwankungen können grundsätzlich das Meßergebnis verfälschen. Um diese Verfälschung des Meßergebnisses zu vermindern, kann vorteilhaft der Flüssigkeitspegel im Bereich der Vorrichtung durch den Dämpfungsbecher beruhigt werden, weil Änderungen des Flüssigkeitsstandes durch den Dämpfungsbecher gedämpft werden.

Insbesondere zur einfachen und lagerichtigen Montage des Trägers im Dämpfungsbecher kann in diesem Zusammenhang der Dämpfungsbecher eine Aufnahme für den Träger aufweisen, in die der Träger zumindest teilweise eingeschoben wird.

Eine besonders gute Dämpfung von Änderungen des Flüssigkeitsstandes im Dämpfungsbecher hat sich dann ergeben, wenn der Dämpfungsbecher einen Flutungskanal für die Flüssigkeit und eine Belüftungsöffnung aufweist. Dabei sorgt die Belüftungsöffnung für einen im wesentlichen ungehinderten Zugang der zu messenden Flüssigkeiten in dem Dämpfungsbecher. Der Flutungskanal hingegen dämpft zusätzlich abhängig von seiner Länge und seinem Querschnitt die Änderungen des Flüssigkeitsstandes, da er dem Heraus- und Hereinfließen der Flüssigkeit in dem Dämpfungsbecher einen vorgegebenen Strömungswiderstand entgegensetzt.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn die Metallschichten eine Abdeckung insbesondere eine Lackierung aufweisen und wenn die Wärmekapazität und/oder die Wärmeleitfähigkeit der Abdeckung in etwa der Wärmekapazität und/oder der Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit entspricht.

Mit diesen Maßnahmen kann nicht nur eine Beschädigung der Metallschichten durch besonders aggressive Flüssigkeiten vermieden werden. Vielmehr wird eine Verfälschung des Meßergebnisses durch den weiteren unerwünschten Effekt, daß bei einer Verringerung des Flüssigkeitsstandes weiterhin ein Flüssigkeitsfilm auf dem Träger anhaftet, vermieden. Dieser unerwünschte Effekt ist besonders bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Ölstandsmesser in Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen nicht vernachlässigbar, da Motoröl eine vergleichsweise große Viskosität aufweist und insofern sehr gut und lange an Oberflächen anhaftet. Insbesondere durch die Lackierung der Metallschichten im vom Träger abgewandten Bereich wird die damit verbundene Verfälschung des gemessenen Flüssigkeitszustandes verringert, weil dann über den vollen Bereich der Füllstandsschwankung durch die Lackierung der gleiche Effekt gebildet wird, so daß Anhaften des Öls keine Verschlechterung bewirken kann.

Es ist schließlich besonders vorteilhaft, wenn der Träger mit einem Material eines Befestigungsflansches oder eines Sockels umspritzt ist. Insbesondere bei Verwendung von Leiterplattenbasismaterial als Träger ist dieses Umspritzen mit Kunststoffmaterial besonders einfach und kostengünstig möglich, wobei auch eine innige mechanische Verbindung des Trägers mit dem Befestigungsflansch gewährleistet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung in einer Seitenansicht teilweise geschnitten,

Fig. 2 dieselbe Vorrichtung in einem Schnitt durch die Mittelachse und

Fig. 3 dieselbe Vorrichtung in einem Schnitt mit Blick auf den Träger.

In der Fig. 1 weist die Vorrichtung einen Dämpfungsbecher (1) auf, der aus Kunststoff gespritzt ist. Der Dämpfungsbecher (1) ist mittels einer Rast- oder Klemmverbindung mit einem Befestigungsflansch (2) verbunden, der ebenfalls als Kunststoffspritzteil ausgebildet ist. Innerhalb des Befestigungsflansches (2) auf der vom Dämpfungsbecher (1) abgewandten Seite ist eine elektronische Verarbeitungsschaltung (3) angeordnet, die die elektrischen Widerstände der temperaturabhängigen Widerstandselemente erfaßt. Der Bereich der elektronischen Verarbeitungsschaltung (3) des Befestigungsflansches (2) ist durch einen Kunststoffdeckel (4) abgedeckt, der ebenfalls mittels einer Rast- oder Klemmverbindung mit dem Befestigungsflansch (2) verbunden ist.

Über eine Anschlußleitung (5) können die von der elektronischen Verarbeitungsschaltung (3) erzeugten elektrischen Signale z. B. an eine Anzeigeeinrichtung übermittelt werden.

Der Dämpfungsbecher (1) weist eine Belüftungsöffnung (6) in der Fig. 1 oben auf. In der Fig. 1 unten ist zwischen dem Befestigungsflansch (2) und dem Dämpfungsbecher (1) ein Flutungskanal (7) gebildet, durch den die Flüssigkeit, deren Füllstand gemessen werden soll, in den Dämpfungsbecher (1) einströmen kann. Bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Ölstandsmesser für eine Brennkraftmaschine in Kraftfahrzeugen. Derartige Ölstandsmesser sind üblicherweise von unten her in die Ölwanne des Kraftfahrzeuges, die in der Fig. 1 nicht dargestellt ist, eingesetzt. Dadurch befindet sich das Öl, dessen Füllstand gemessen werden soll, in der Fig. 1 und den übrigen Figuren immer im unteren Bereich des Dämpfungsbechers (1), wogegen die Belüftungsbohrung (6) sich nicht im Öl befindet.

In der Fig. 2 sind gleiche oder gleichwirkende Vorrichtungsteile wie in der Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Man erkennt hier zusätzlich den Träger (8) der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der mittels einer Aufnahme (9) des Dämpfungsbechers (1) im in der Fig. 2 oberen Bereich des Dämpfungsbechers (1) in seiner Lage fixiert ist. Weiterhin ist der Träger (8) über elektrische Anschlußdrähte (10) mit der elektronischen Verarbeitungsschaltung (3) elektrisch leitend verbunden.

In der Fig. 2 ist weiterhin erkennbar, daß der Träger (8) im Bereich des Befestigungsflansches (2) gemeinsam mit den elektrischen Anschlußdrähten (10) mit dem Kunststoffmaterial des Befestigungsflansches (2) umspritzt ist. Dies stellt eine gute Abdichtung im Bereich des Übergangs zwischen dem Träger (8) und dem Befestigungsflansch (2) sicher, was insbesondere bei der erläuterten Anordnung des Füllstandsmessers in der Ölwanne eines Kraftfahrzeuges von Bedeutung ist.

In der Fig. 3 sind gleiche oder gleichwirkende Einrichtungsteile wie in den Fig. 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der Fig. 3 ist nunmehr der Träger (8) in einer Draufsicht erkennbar. Der Träger (8) weist auf seiner Oberfläche die elektrischen Widerstandselemente (11) auf, die als Metallschichten ausgebildet sind. Als Metallschicht kommt hier vor allem Nickel in Frage, das einerseits chemisch sehr beständig ist und andererseits einen sehr großen Temperaturkoeffizienten aufweist. Die elektrischen Widerstandselemente (11) sind derart auf dem Träger (8) angeordnet, daß sie den Bereich der möglichen Füllstandsschwankungen überstreichen, der durch einen oberen Flüssigkeitsfüllstand (O) und durch einen unteren Flüssigkeitsfüllstandes (U) gegeben ist. Zwischen diesem oberen Flüssigkeitsfüllstand (O) und dem unteren Flüssigkeitsfüllstand (U) kann sich der Flüssigkeitsfüllstand der Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter ändern. Zwischen den elektrischen Widerstandselementen (11) ist eine Freimachung (12) angeordnet, die als Schlitz ausgebildet ist und die ebenfalls den Bereich der möglichen Füllstandsschwankungen überspannt. Der Schlitz (12) verhindert eine Wärmeleitung von einem der elektrischen Widerstandselemente (11) zum anderen elektrischen Widerstandselement, so daß trotz der relativ großen Stärke des Trägers (8), wie sie insbesondere aus der Fig. 2 hervorgeht, keine Verfälschung des gemessenen Füllstandes auftritt.

Im in der Fig. 3 oberen Bereich des Trägers (8) weist der Schlitz (12) einen Steg (13) auf, der die durch den Schlitz (12) gebildeten Zungen des Trägers (8) mechanisch miteinander verbindet. Dieser Steg (13) erhält die mechanische Stabilität des Trägers (8) zusätzlich und ermöglicht auch eine zusätzliche Befestigung des Trägers (8) im Dämpfungsbecher (1) durch Festklemmen des Trägers (8) im Dämpfungsbecher (1) im in der Fig. 3 oberen Bereich.

Der gesamte Träger (8) ist auf der Seite, auf der sich die elektrischen Widerstandselemente (11) befinden, mit einer Abdeckung (14) versehen, die durch eine Lackierung gebildet sein kann. Diese Abdeckung (14) weist in etwa die gleiche Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit wie die zu messende Flüssigkeit auf, um eine Verfälschung des Meßergebnisses durch auf der Oberfläche des Trägers (8) anhaftendes Öl zu vermeiden.

Wie den Zeichnungen und den zugehörigen Ausführungen entnommen werden kann, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel einen sehr einfachen mechanischen Aufbau aus, der eine einfache und kostengünstige Fertigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zuläßt. Dabei baut die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr klein. Dies ist daraus zu entnehmen, daß die Darstellung gemäß Fig. 1 den Füllstandsmesser in etwa Originalgröße für die Verwendung als Ölstandsmesser in Kraftfahrzeugen zeigt.

Bezugszeichenliste

1

Dämpfungsbecher

2

Befestigungsflansch

3

Elektronische Verarbeitungsschaltung

4

Kunststoffdeckel

5

Anschlußleitung

6

Belüftungsöffnung

7

Flutungskanal

8

Träger

9

Aufnahme

10

Elektrische Anschlußdrähte

11

Elektrische Widerstandselemente, Metallschichten

12

Schlitz, Freimachung

13

Steg

14

Abdeckung

O

Oberer Füllstand

U

Unterer Füllstand

Claims

1. Vorrichtung zur Messung des Flüssigkeitsfüllstandes in Flüssigkeitsbehältern, insbesondere des Ölstandes in Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, mit zwei temperaturabhängigen Widerstandselementen, die aus Metallschichten bestehen, auf einem gemeinsamen elektrisch isolierten Träger angeordnet sind und die derart im Flüssigkeitsbehälter angeordnet sind, daß sie den Bereich der möglichen Füllstandsschwankungen überspannen, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) mechanisch formstabil ist und daß der Träger (8) zwischen den Widerstandselementen (11) mindestens einen den Bereich der möglichen Füllstandsschwankungen überspannenden Schlitz (12) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) aus Leiterplattenbasismaterial besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) aus glasfaserverstärktem Epoxydharz besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (12) durch einen Steg (13) unterbrochen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dämpfungsbecher (1) vorgesehen ist, in dem der Träger (8) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsbecher (1) eine Aufnahme (9) für den Träger (8) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsbecher (1) einen Flutungskanal (7) für die Flüssigkeit und eine Belüftungsöffnung (6) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten (11) eine Abdeckung (14), insbesondere eine Lackierung, aufweisen und daß die Wärmekapazität und/oder die Wärmeleitfähigkeit der Abdeckung (14) in etwa der Wärmekapazität und/oder der Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit entspricht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) mit einem Material eines Befestigungsflansches (2) umspritzt ist.