DE602006000717T2

DE602006000717T2 - Treibstoff-Füllstandsensor

Info

Publication number: DE602006000717T2
Application number: DE602006000717T
Authority: DE
Inventors: Gabriel Davila
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2026-01-27
Also published as: ATE389869T1; DE602006000717D1; EP1688716B1; US7062966B1; EP1688716A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die meisten Fahrzeugkraftstofftanks umfassen einen Kraftstoff-Füllstandssensor zum Ausgeben eines Signals, das den Kraftstoff-Füllstand in dem Tank darstellt. Das Signal kann verwendet werden, um eine Kraftstoffanzeige anzusteuern, ein Warnlicht zum Leuchten zu bringen etc.
Ein herkömmlicher Kraftstoff-Füllstandsmechanismus besteht aus einem Schwimmer an einem Drahtarm, der in einem Schleifer und einer Buchse an einem Rahmen getragen ist. Der Rahmen hält eine Keramikkarte, die einen Widerstandsstreifen umfasst, um einen elektrischen Widerstand zu erzeugen, wenn der Streifen einen in dem Schleifer eingebauten Kontakt berührt. Wie hierin kritisch angemerkt, benötigt die oben zusammenfassend beschriebene Anordnung, wenngleich sie effektiv ist, einen beträchtlich großen Raum, um einen relativ großen Bewegungsbereich des Drahtarmes mit dem Schwimmer unterzubringen. Ein Grund, weshalb der große Bewegungsbereich notwendig ist, besteht darin, die Reibungskraft zwischen dem Kontakt und dem Widerstandsstreifen durch Schaffen eines relativ langen Momentarms, an dessen Ende sich der Schwimmer befindet, zu überwinden, wobei der lange Momentarm genügt, um die Reibungskraft zu überwinden.
Ein weiterer Typ von Kraftstoff-Füllstandssensor verwendet dieselben Grundkonzepte wie die oben erläuterte Anordnung, mit dem Unterschied, dass ein Schwimmer auf eine vertikale Bewegung gegen einen vertikal ausgerichteten leitfähigen Streifen und ein Widerstandselement beschränkt ist. Wenngleich diese Konfiguration relativ weniger Raum benötigt als ein Schwimmer mit einer Schleiferarmanordnung, verwendet sie einen größeren Schwimmer, wiederum um die Reibungskraft zwischen der Kontaktanordnung und dem Widerstandsstreifen zu überwinden.
Demgemäß werden sie, wie hierin kritisch angemerkt, wegen der Größe und der Komplexität dieser Konstruktionen, nur in Kraftstofftanks von Autos und jenen wenigen Motorrädern verwendet, die mit relativ großen Kraftstofftanks ausgestattet sind. Fahrzeuge wie z. B. kleinere Motorräder oder andere Fahrzeuge mit kleinen Kraftstofftanks können nicht ohne weiteres mit den oben erläuterten Kraftstoff-Füllstandssensoren ausgestattet werden.
Die US-A-4 637 254 offenbart einen Füllstandssensor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die US-A-5 138 881 offenbart einen Füllstandssensor mit einem Schwimmer, der einen Gleitkontakt mit einem einzelnen Widerstandsstreifen herstellt.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Kraftstoff-Füllstandssensor, der in einem Kraftstofftank eines Fahrzeuges angeordnet werden kann, umfasst einen Schwimmer und eine Führung, die den Schwimmer auf eine im Wesentlichen lediglich vertikale Hin- und Herbewegung beschränkt. Auch zwei Widerstandsstreifen sind vorgesehen, gegen die der Schwimmer in der vertikalen Dimension rollen kann, sodass ein Signal von den Streifen beschafft werden kann, das die Position des Schwimmers relativ zu den Streifen darstellt. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Anziehungsstreifen auf der dem Schwimmer gegenüberliegenden Seite der Widerstandsstreifen angeordnet sein und kann sich im Wesentlichen über die Länge der Widerstandsstreifen erstrecken, um den Schwimmer anzuziehen. Eines oder beide von dem Schwimmer und den Anziehungsstreifen ist/sind magnetisch. Bei diesem Aufbau rollt der Schwimmer gegen die Widerstandsstreifen und gleitet auf Grund des Einflusses des Anziehungsstreifens im Wesentlichen nicht gegen die Widerstandsstreifen.
Jeder Widerstandsstreifen steht in rollbarem Kontakt mit dem Schwimmer. Eine erste und eine zweite elektrische Leitung verbinden die jeweiligen Widerstandsstreifen mit einer Füllstandsermittlungsschaltung.
In einem weiteren Aspekt umfasst ein Füllstandssensor für einen Tank ein Gehäuse, das einen Schwimmer hält, wobei eine Bewegung des Schwimmers in dem Gehäuse im Wesentlichen auf die vertikale Dimension beschränkt ist, wenn der Sensor in dem Tank angeordnet ist. In dem Gehäuse sind zwei Signalstreifen angeordnet. Es ist ein Mittel zum magnetischen Zwingen des Schwimmers in Richtung der Signalstreifen derart vorgesehen, dass der Schwimmer, wenn sich der Fluidfüllstand in dem Tank ändert, gegen die Signalstreifen rollt, um ein davon ausgegebenes Signal zu ändern, sodass der Schwimmer im Wesentlichen nicht gegen die Signalstreifen gleitet.
In einem noch weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals, welches einen Fluidfüllstand in einem Tank darstellt, dass ein Gehäuse im Allgemeinen vertikal in dem Tank ausgerichtet wird und ein Schwimmer in dem Gehäuse angeordnet wird. Der Schwimmer ist auf eine lediglich vertikale Bewegung in dem Gehäuse beschränkt. Das Verfahren umfasst ferner, dass zwei Widerstandsstreifen neben dem Schwimmer angeordnet werden und der Schwimmer gegen die Streifen magnetisch ange zogen wird, sodass der Schwimmer gegen die Streifen rollen aber im Wesentlichen nicht gleiten kann.
Die Details der vorliegenden Erfindung, sowohl was ihren Aufbau als auch den Betrieb betrifft, sind am besten durch Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verständlich, in denen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Teile beziehen, und in denen:
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 eine aufgeschnittene perspektivische Darstellung eines Kraftstofftanks mit dem vorliegenden Kraftstoff-Füllstandssensor ist;
2 eine perspektivische Darstellung des vorliegenden Kraftstoff-Füllstandssensors ist, wobei Abschnitte des Gehäuses zum besseren Verständnis nicht gezeigt sind; und
3 eine Explosionsansicht des vorliegenden Kraftstoff-Füllstandssensors ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Unter Bezugnahme zuerst auf 1 ist ein Fluid-Füllstandssensor gezeigt, der allgemein mit 10 bezeichnet ist, und der in einem Tank wie z. B. einem Fahrzeugkraftstofftank 12 eines Fahrzeuges 14 angeordnet werden kann, aber nicht darauf beschränkt ist. In der gezeigten, nicht einschränkenden Ausführungsform ist der Kraftstofftank 12 ein relativ kleiner Motorrad-Kraftstofftank, der eine innere Kraftstoffpump- und -leitungsstruk tur 16 umfassen kann, deren Details für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung sind.
Wie gezeigt, ist der Sensor 10 im Wesentlichen vertikal innerhalb des Tanks 12 ausgerichtet und kann durch eine oder mehrere elektrische Leitungen 18 (zum besseren Verständnis ist in 1 nur eine Leitung 18 gezeigt) mit einer Füllstandsermittlungsschaltung 20 verbunden sein. Die Füllstandsermittlungschaltung 20 kann Strom an den Sensor 10 schicken und kann Signale von dem Sensor 10 verarbeiten, um eine oder mehrere Kraftstoff-Füllstandsanzeigen 22 einschließlich Anzeigeinstrumente, Warnleuchten und dergleichen gemäß den im Stand der Technik bekannten Prinzipien anzusteuern. Die Schaltung 20 kann sich innerhalb oder außerhalb des Tanks 12 befinden. Im Wesentlichen kann die Signalausgabe durch den Sensor 10 allgemein linear mit einem Kraftstoff-Füllstand in dem Tank 12 sein, sodass die Schaltung 20 das Signal entsprechend verarbeiten kann.
Die 2 und 3 zeigen die Details des Sensors 10. Der Sensor 10 umfasst ein längliches, zum Teil oder vollständig zylindrisches Gehäuse 24, das, falls erwünscht, aus gepresstem Kunststoff hergestellt sein kann. Ein Schwimmer 26, der kugelförmig sein kann, ist in dem Gehäuse 24 für eine vertikale Hin- und Herbewegung darin angeordnet. Das heißt das Gehäuse 24 und/oder die Struktur darin kann/können als eine Führung dienen, die den Schwimmer 26 auf lediglich eine vertikale Bewegung relativ zu der Ausrichtung des Sensors 10 beschränkt, wenn er in dem Kraftstofftank 12 eingebaut ist, wie vorgesehen. Der Schwimmer 26 kann hohl sein und ist in jedem Fall schwimmfähig und kann mit einem magnetischen oder bevorzugter einem ferromagnetischen Metall überzogen sein, oder kann, weniger bevorzugt, als Ganzes aus solch einem Metall hergestellt sein.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, sind erste und zweite längliche Widerstands-Metallstreifen 28, 30, die allgemein als parallelepipedförmige Streifen gebildet sein können, in dem Gehäuse 24 neben dem Schwimmer 26 angeordnet. Die Widerstandsstreifen 28, 30 erstrecken sich im Wesentlichen über die Länge des Gehäuses 24 und können im Wesentlichen nebeneinander in dem Gehäuse 24 angeordnet sein, wie gezeigt. Jeder Streifen 28, 30 kann für die nachfolgend offenbarten Zwecke mit einer entsprechenden elektrischen Leitung 18 und somit mit der in 1 gezeigten Schaltung 20 verbunden sein.
In der in den 1 und 2 gezeigten illustrativen Ausführungsform ist auch ein magnetischer Anziehungsstreifen 32 in dem Gehäuse 24 auf der dem Schwimmer 26 gegenüberliegenden Seite der Widerstandsstreifen 28, 30 angeordnet. Der magnetische Anziehungsstreifen 32 kann, falls gewünscht, in dem Körper des Gehäuses 24 eingebettet sein und kann sich im Wesentlichen über die Länge des Gehäuses 24 erstrecken.
In einer Ausführungsform ist der Metallüberzug des Schwimmers 26 (oder der Schwimmer 26 selbst) ferromagnetisch und der magnetische Anziehungsstreifen 32 ist magnetisch. In einer weiteren Ausführungsform ist der Überzug auf dem Schwimmer 26 (oder der Schwimmer 26 selbst) magnetisch und der magnetische Anziehungsstreifen ist ferromagnetisch. In einer noch weiteren Ausführungsform ist/sind einer oder beide der Widerstandsstreifen 28, 30 magnetisch und es ist kein magnetischer Streifen separat vorgesehen. In jedem Fall besteht das Ergebnis darin, den Schwimmer 26 magnetisch gegen beide Widerstandsstreifen 28, 30 gleichzeitig anzuziehen, wobei die Stärke der magnetischen Anziehung derart hergestellt wird, dass sich der Schwimmer 26, wenn sich der Fluidfüllstand ändert, in dem Gehäuse 24, im Wesentlichen ohne gegen sie zu gleiten, in rollbaren Eingriff mit den Widerstandsstreifen 28, 30 auf und ab bewegt. Wenn sich der Schwimmer bewegt, ändert sich der Widerstand der Schaltung, die durch den ersten Streifen 28, durch den Schwimmer 26 und zu und durch den zweiten Streifen 30 definiert ist, wodurch sich das Ausgabesignal des Sensors 10 ändert.
In einer weiteren, weniger bevorzugten Ausführungsform kann der Schwimmer der vorliegenden Erfindung zwischen einem magnetischen Streifen einerseits und Widerstandsstreifen andererseits angeordnet sein, wobei die Außenfläche des Schwimmers einen magnetischen Pol definiert und die Fläche des magnetischen Streifens, die dem Schwimmer zugewandt ist, den magnetischen Gegenpol definiert, um den Schwimmer gegen die Widerstandsstreifen von dem magnetischen Streifen weg zu drücken.
Jedenfalls wird nun einzusehen sein, dass, wenn ein Eingangsstrom an den ersten Widerstandsstreifen 28 angelegt wird und sich der Fluidfüllstand in dem Tank 12 ändert, der Schwimmer 26 gegen die Streifen 28, 30 rollt aber nicht gleitet, wodurch eine Änderung des Widerstands der Schaltung und damit eine Änderung des Signals, das von dem Sensor 10 ausgegeben wird (z. B. durch Anzapfen des zweiten Widerstandsstreifens 30) bewirkt wird. Auf Grund der rollbaren Bewegung der Kugel, die durch die magnetische Anziehung bewirkt wird, muss eine relativ geringe Reibungskraft im Vergleich mit einem Sensor überwunden werden, in dem der Schwimmer gegen die Widerstandsstreifen gleiten könnte, wodurch die Verwendung eines kleineren Schwimmers 26 zugelassen wird und somit ein relativ kleinerer Sensor 10 als die bisher vorgesehenen möglich ist.
Wenngleich der spezielle Kraftstoff-Füllstandssensor, der hierin im Detail gezeigt und beschrieben wurde, vollständig in der Lage ist, die oben beschriebenen Ziele der Erfindung zu erreichen, wird einzusehen sein, dass es sich dabei um die derzeit bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt.

Claims

Füllstandssensor (10) für einen Tank (12), der umfasst: ein Gehäuse (24), das einen Schwimmer (26) hält, wobei eine Bewegung des Schwimmers (26) in dem Gehäuse (24) im Wesentlichen auf die vertikale Dimension beschränkt ist, wenn der Sensor (10) in dem Tank (12) angeordnet ist; einen ersten Widerstandssignalstreifen (28), der in dem Gehäuse (24) angeordnet ist; und ein Mittel (26, 28, 30, 32) zum magnetischen Anziehen des Schwimmers (26) in Richtung des ersten Widerstandssignalstreifens (28) derart, dass der Schwimmer (26), wenn sich der Fluidfüllstand in dem Tank (12) ändert, relativ zu dem ersten Widerstandssignalstreifen (28) rollt; gekennzeichnet durch einen zweiten Widerstandssignalstreifen (30), der neben dem ersten Widerstandssignalstreifen (28) angeordnet ist; und dadurch, dass das Mittel den Schwimmer (26) magnetisch in Richtung des zweiten Widerstandssignalstreifens (30) anzieht, um den Schwimmer derart in einen gleichzeitigen Eingriff mit dem ersten und dem zweiten Widerstandssignalstreifen (28, 30) zu bringen, dass sich, wenn der Schwimmer (26) gegen den ersten und den zweiten Widerstandssignalstreifen rollt, der Widerstand der Schaltung ändert, welche durch den ersten Streifen (28), durch den Schwimmer (26) hindurch und zu dem zweiten Streifen (30) und durch diesen hindurch definiert ist.
Sensor (10) nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum magnetischen Anziehen zumindest einen Anziehungsstreifen (32) umfasst, der sich auf der dem Schwimmer (26) gegenüberliegenden Seite des ersten und des zweiten Widerstandssignalstreifens (28, 30) befindet und der sich im Wesentlichen über die Länge der Widerstandssignalstreifen (28, 30) erstreckt, um den Schwimmer (26) anzuziehen, wobei der Schwimmer (26) und/oder der Anziehungsstreifen (32) magnetisch ist.
Sensor (10) nach Anspruch 2, wobei der Anziehungsstreifen (32) magnetisch ist.
Sensor (10) nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum magnetischen Anziehen der erste und der zweite Widerstandssignalstreifen (28, 30) ist und wobei die Widerstandssignalstreifen (28, 30) und/oder der Schwimmer (26) magnetisch sind bzw. ist.
Sensor (10) nach Anspruch 1, der eine erste und eine zweite elektrische Leitung (18) umfasst, welche den ersten bzw. den zweiten Widerstandssignalstreifen (28, 30) mit einer Füllstandsermittlungsschaltung (20) verbinden.
Verfahren zum Erzeugen eines Signals, welches einen Fluidfüllstand in einem Tank (12) darstellt, wobei das Verfahren umfasst, dass ein Gehäuse (24) im Wesentlichen vertikal in dem Tank (12) ausgerichtet wird; zumindest ein Schwimmer (26) in dem Gehäuse (24) angeordnet wird, wobei der Schwimmer (26) auf eine im Wesentlichen lediglich vertikale Bewegung in dem Gehäuse (24) beschränkt ist; zwei Widerstandsstreifen (28, 30) nebeneinander in dem Gehäuse mit dem Schwimmer (26) angeordnet werden; und der Schwimmer (26) gegen beide Widerstandsstreifen (28, 30) magnetisch angezogen wird, so dass der Schwimmer (26) gegen die Widerstandsstreifen (28, 30) rollen kann, um den Widerstand der Schaltung zu ändern, welche durch den ersten Streifen (28), durch den Schwimmer (26) hindurch und zu dem zweiten Streifen (30) und durch diesen hindurch definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Vorgang des magnetischen Anziehens umfasst, dass ein Anziehungsstreifen (32) auf der dem Schwimmer (26) gegenüberliegenden Seite der Widerstandsstreifen (28, 30) angeordnet wird, welcher sich im Wesentlichen über die Länge der Widerstandsstreifen (28, 30) erstreckt, um den Schwimmer (26) anzuziehen, wobei der Schwimmer (26) und/oder der Anziehungsstreifen (32) magnetisch sind bzw. ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Anziehungsstreifen (32) magnetisch ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Vorgang des magnetischen Anziehens umfasst, dass der Schwimmer (26) und/oder die Widerstandsstreifen (28, 30) magnetisch gemacht werden.
Verfahren nach Anspruch 6, das umfasst, dass eine erste und eine zweite elektrische Leitung (18) mit jeweiligen Widerstandsstreifen (28, 30) und mit einer Füllstandsermittlungsschaltung (20) verbunden werden.