WO2005015136A2 - Füllstandsensor, messverfahren zur ermittlung eines anpressdrucks eines kontaktes gegen eine kontaktbahn eines potentiometers und vorrichtung zur durchführung des messverfahrens - Google Patents

Füllstandsensor, messverfahren zur ermittlung eines anpressdrucks eines kontaktes gegen eine kontaktbahn eines potentiometers und vorrichtung zur durchführung des messverfahrens Download PDF

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01C1/00—Details
    • H01C1/12—Arrangements of current collectors

Definitions

  • Full level sensor measuring method for determining the contact pressure of a contact against a contact track of a potentiometer and device for carrying out the measuring method
  • the invention relates to a full level sensor for generating electrical signals as a function of a swivel angle of a lever arm carrying a float for a container.
  • a swivel angle of a lever arm carrying a float for a container in particular a fuel tank or a
  • Washer fluid container of a motor vehicle with a support provided for attachment to a side wall in the container, with a bracket made of plastic and pivotable in a mounting of the bracket, with a lever wire holding the float and attached to the bracket, with a potentiometer detecting the pivoting angle of the lever arm and with a sliding track arranged on the carrier and a contact of the potentiometer attached to the bracket.
  • the invention relates to a measuring method for determining a contact pressure of a contact against a contact track of a potentiometer of a level sensor, the contact being removed from the sliding track until a contact break and the force required for the contact break being measured, and a device for carrying out the measuring process ,
  • Such fill level sensors are frequently used to determine a fill level in the fuel tank and are known from practice. In order for the level sensor to function reliably, it must be ensured that the contact rests reliably on the slideway. The force required to lift the contact off the grinder track is randomly measured with various level sensors. For the measurement, the bracket is gripped by means of a tie rod hook and the tie rod hook is connected to a spring balance. The spring balance is then raised until the electrical contact between the contact and the grinding path is interrupted. The measured value of the spring balance is then read.
  • a disadvantage of the known level sensors and the known measuring method is that the measured values scatter very strongly and are therefore only partially reproducible.
  • the scatter is due to the friction between the tie rod hook and the bracket, which is inevitably provided with tolerances and manufacturing inaccuracies.
  • the invention is based on the problem of developing a fill level sensor of the type mentioned at the outset in such a way that it enables simple measurement of the force which is required to lift the contact off the wiper track. Furthermore, a measuring method, which has a particularly high accuracy in determining the lifting force, and a particularly simple device for carrying out the method are to be created.
  • the first-mentioned problem is solved according to the invention in that the carrier has an opening in the area of the sliding track for the passage of a measuring tip that can be moved against a component connected to the contact, and that a component connected to the contact is arranged in the area of the opening.
  • This design allows a force to be introduced through the opening of the carrier into the bracket. Thanks to the invention, a pressure force can be applied to the bracket. When passing through the opening, the measuring tip can be pressed directly against the component connected to the contact.
  • the fill level sensor according to the invention thus enables the lifting force on the contact to be determined directly.
  • the component connected to the contact is preferably a flat contact spring, which is usually present anyway for pretensioning the contacts. In the case of particularly wide slideways, the lifting force can be easily determined according to an advantageous development of the invention when the opening penetrates the slideway.
  • Potentiometers often have two interconnected contacts that bridge two slideways. According to another advantageous further development of the invention, such potentiometers require a particularly low structural effort to determine the lifting force if the opening is arranged in the middle between two slideways.
  • the second-mentioned problem namely the creation of a measuring method which has a particularly high accuracy in determining the lifting force, is solved according to the invention in that a measuring tip is pressed vertically from the side of the sliding track onto a component holding the contact and that the compressive force of the Measuring tip is determined.
  • a compressive force is introduced into a component holding the contact, in particular a contact spring, and the lifting force is determined from this compressive force. Since the pressure force can be introduced into the contact with less friction than the tensile force via a tie rod, the spread is kept particularly low when determining the lifting force.
  • the measuring method according to the invention therefore has particularly high accuracy.
  • the contacts are arranged on a contact plate which is biased against the contacts by an additional biasing spring.
  • the measuring tip is pressed against the contact plate, the prestressing spring generating the prestressing force via the contact plate.
  • the measuring tip can be brought particularly close to the contact if the measuring tip is pressed through an opening in the sliding track or between two contact tracks.
  • a particularly simple device for carrying out the measuring method, which determines the lifting force with a particularly high accuracy, is created according to the invention by a holding element for holding a carrier of the level sensor, a drive device for moving the measuring tip through an opening of the carrier against that connected to the contact Component and by a force detection device to determine the force between the carrier and the measuring tip.
  • the level sensor can be connected to the holding element and then the measuring tip can be moved against the component connected to the contact via the drive device.
  • the force required to lift the contact off the slide track is then determined by the force detection device.
  • the device for performing the measuring method therefore requires particularly few components.
  • FIG. 1 shows a top view of a fill level sensor according to the invention
  • FIG. 1 shows a fill level sensor 1 according to the invention with a float 3 attached to a lever arm 2.
  • the lever arm 2 is pivotably mounted on a support 5 with a bracket 4 made of plastic and has a lever wire 6 attached to the bracket 4 for holding the float 3.
  • the float 3 follows a liquid level and pivots the lever arm 2.
  • the pivoting angle of the lever arm 2 is detected by a potentiometer 7.
  • the potentiometer 7 has two arranged on the carrier 5
  • the carrier 5 has an opening 9 between the slideways 8.
  • FIG. 2 shows in a sectional view through the fill level sensor 1 from FIG. 1, the potentiometer 7 has two contacts 10 attached to the bracket 4.
  • the contacts 10 are made in one piece with a contact spring 11 attached to the bracket 4.
  • the contacts 10 are prestressed against the sliding tracks 8 via the contact spring 11.
  • the bracket 4 is shown pivoted in Figure 2 over the opening 9.
  • FIG. 2 shows a device for carrying out a measuring method that determines a lifting force of the contacts 10 of the potentiometer 7 from the slideways 8.
  • the device has a holding element 12 for holding the carrier 5 of the level sensor 1 and a measuring tip 13 guided through the opening 9 in the carrier 5 to the contact spring 11.
  • the measuring tip 13 is guided in the direction of the contact spring 11 and can be moved against the contact spring 11 by means of a drive device 14.
  • a force detection device 15 with a schematically shown display 16 measures the force with which the measuring tip 13 is pressed against the contact spring 11.
  • the level sensor 1 attached to the carrier 5 in the holding element 12. Then the lever arm 2 is moved with the contact spring 11 via the opening 9 in the carrier 5 and the measuring tip 13, driven by the drive device 14, is moved against the contact spring 11 and pressed away from the sliding tracks 8 with increasing force. The signals from the potentiometer 7 are recorded. If at least one of the contacts 10 lifts off the grinding grids 8, the signal of the potentiometer 7 changes, and the force on the drive device 14 is detected by the force detection device 15 at this point in time and can be read off the display 16.

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Abstract

Ein Füllstandsensor (1) für einen Kraftstoffbehälter mit einem über einen Träger (5) schwenkbaren Bügel (4) hat eine Öffnung (9) in dem Träger (5). Durch die Öffnung (9) lässt sich eine messspitze (13) gegen ein mit Kontakten (10) eines Potentiometers (7) verbundenes Bauteil führen und eine Abhebekraft der Kontakte (10) ermitteln. Die Messung der Abhebekraft erfolgt damit reibungsarm und nahe an den Kontakten (10).

Description

Beschreibung
Fullstandsensor, Messverfahren zur Ermittlung eines Anpressdrucks eines Kontaktes gegen eine Kontaktbahn eines Potentio- meters und Vorrichtung zur Durchführung des Messverfahrens
Die Erfindung betrifft einen Fullstandsensor zur Erzeugung von elektrischen Signalen in Abhängigkeit eines Schwenkwinkels eines einen Schwimmer tragenden Hebelarms für einen Be- hälter. insbesondere einen Kraftstof behälter oder einen
Waschflüssigkeitsbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einem zur Befestigung an einer seitlichen Wandung im Behälter vorgesehenen Träger, mit einem aus Kunststoff gefertigten, in einer Lagerung des Trägers schwenkbaren Bügel, mit einem den Schwimmer halternden, an dem Bügel befestigten Hebeldraht, mit einem den Schwenkwinkel des Hebelarms erfassenden Potentiometer und mit einer auf dem Träger angeordneten Schleifbahn und an dem Bügel befestigtem Kontakt des Potentiometers. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Messverfahren zur Er— mittlung eines Anpressdrucks eines Kontaktes gegen eine Kontaktbahn eines Potentiometers eines Füllstandsensors, wobei der Kontakt von der Schleifbahn bis zu einer Kontaktunterbrechung entfernt wird und die für die Kontaktunterbrechung erforderliche Kraft gemessen wird und eine Vorrichtung zur Durchführung des Messverfahrens .
Solche Füllstandssensoren werden zur Ermittlung eines Füllstands im Kraftsto fbehälter häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Für eine zuverlässige Funktion des Füll— standssensors muss sichergestellt sein, dass der Kontakt zuverlässig an der Schleifbahn anliegt. Die Kraft, welche zum Abheben des Kontaktes von der Schleiferbahn erforderlich ist, wird bei verschiedenen Füllstandssensoren stichprobenartig gemessen. Zur Messung wird der Bügel mittels eines Zuganker- hakens umgriffen und der Zugankerhaken mit einer Federwaage verbunden. Anschließend wird die Federwaage so lange angehoben, bis die elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontakt und der Schleifbahn unterbrochen wird. Der Messwert der Federwaage wird in diesem Moment abgelesen.
Nachteilig bei den bekannten Füllstandssensoren und dem bekannten Messverfahren ist, dass die Messwerte sehr stark streuen und daher nur bedingt reproduzierbar sind. Die Streuung hat die Ursache in der Reibung zwischen Zugankerhaken und dem zwangsläufig mit Toleranzen und Fertigungsungenauigkeiten versehenen Bügel.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Füllstandssensor der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass er eine einfache Messung der Kraft, welche zum Abheben des Kontaktes von der Schleiferbahn erforderlich ist, ermöglicht. Weiterhin sollen ein Messverfahren, welches eine besonders hohe Genauigkeit bei der Ermittlung der Abhebekraft aufweist, und eine besonders einfach aufgebaute Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.
Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Träger im Bereich der Schleifbahn eine Öffnung zur Durchführung einer gegen ein mit dem Kontakt verbundenes Bauteil bewegbaren Messspitze hat und dass ein mit dem Kontakt verbundenes Bauteil im Bereich der Öffnung angeordnet ist.
Durch diese Gestaltung lasst sich eine Kraft durch die Öffnung des Trägers in den Bügel einleiten. Dank der Erfindung kann der Bügel mit einer Druckkraft beaufschlagt werden. Beim Durchführen durch die Öffnung lässt sich die Messspitze un- mittelbar gegen das mit dem Kontakt verbundene Bauteil drücken. Damit ermöglicht der erfindungsgemäße Füllstandsgeber die unmittelbare Ermittlung der Abhebekraft an dem Kontakt . Bei dem mit dem Kontakt verbundenen Bauteil handelt es sich vorzugsweise um eine flache, meist ohnehin zur Vorspannung der Kontakte vorhandene Kontaktfeder. Bei besonders breiten Schleifbahnen lässt sich die Abhebekraft gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach ermitteln, wenn die Öffnung die Schleifbahn durchdringt .
Häufig haben Potentiometer zwei miteinander verbundene Kontakte, welche zwei Schleifbahnen überbrücken. Solche Potentiometer erfordern gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zur Ermittlung der Abhebekraft einen besonders geringen baulichen Aufwand, wenn die Öffnung in der Mitte zwischen zwei Schleifbahnen angeordnet ist.
Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung eines Messverfahrens, welches eine besonders hohe Genauigkeit bei der Ermittlung der Abhebekraft aufweist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass von der Seite der Schleifbahn her senkrecht auf ein den Kontakt haltenden Bauteil eine Messspitze gedrückt wird und dass die Druckkraft der Messspitze ermittelt wird.
Durch diese Gestaltung wird eine Druckkraft in ein den Kontakt haltendes Bauteil, insbesondere eine Kontaktfeder eingeleitet und aus dieser Druckkraft die Abhebekraft ermittelt. Da sich die Druckkraft wesentlich reibungsarmer in den Kon- takt einleiten lässt als die Zugkraft über einen Zuganker, wird die Streuung bei der Ermittlung der Abhebekraft besonders gering gehalten. Das erfindungsgemäße Messverfahren weist daher eine besonders hohe Genauigkeit auf.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Kontakte auf einem Kontaktblech angeordnet, welches von einer zusätzlichen Vorspannfeder gegen die Kontakte vorgespannt wird. Bei dieser Anordnung wird die Messspitze gegen das Kontaktblech gedrückt, wobei die Vorspannfeder über das Kontaktblech die Vorspannkraft erzeugt. Die Messspitze lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders nahe an den Kontakt heranführen, wenn die Messspitze durch eine Öffnung in der Schleifbahn oder zwischen zwei Kontaktbahnen hindurchgedrückt wird.
Eine besonders einfach aufgebaute Vorrichtung zur Durchführung des MessVerfahrens, welches die Abhebekraft mit einer besonders hohen Genauigkeit ermittelt, wird erfindungsgemäß geschaffen durch ein Halteelement zur Halterung eines Trägers des Füllstandssensors, eine Antriebseinrichtung zur Bewegung der Messspitze durch eine Öffnung des Trägers gegen das mit dem Kontakt verbundene Bauteil und durch eine Krafterfassungseinrichtung zur Ermittlung der Kraft zwischen dem Träger und der Messspitze.
Durch diese Gestaltung lässt sich der Füllstandssensor mit dem Halteelement verbinden und anschließend die Messspitze über die Antriebseinrichtung gegen das mit dem Kontakt verbundene Bauteil bewegen. Anschließend wird die beim Abheben des Kontaktes von der Schleifbahn erforderliche Kraft von der Krafterfassungseinrichtung ermittelt. Die Vorrichtung zum Durchführen des Messverfahrens erfordert daher besonders wenige Bauteile .
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in Fig.l eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Füllstandssensor,
Fig.2 eine Schnittdarstellung durch den Füllstandssensor mit einer schematisch dargestellten Vorrich- tung zur Durchführung eines Messverfahrens, Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Füllstandssensor 1 mit einem an einem Hebelarm 2 befestigten Schwimmer 3. Der Hebelarm 2 ist mit einem aus Kunststoff gefertigten Bügel 4 an einem Träger 5 schwenkbar gelagert und hat einen an dem Bügel 4 befestigten Hebeldraht 6 zur Halterung des Schwimmers 3. Im in einen nicht dargestellten Behälter montierten Zustand des Füllstandssensors 1 folgt der Schwimmer 3 einem Flüssigkeitsspiegel und verschwenkt dabei den Hebelarm 2. Der Schwenkwinkel des Hebelarms 2 wird von einem Potentiometer 7 erfasst. Das Potentiometer 7 hat zwei auf dem Träger 5 angeordnete
Schleifbahnen 8. Zwischen den Schleifbahnen 8 hat der Träger 5 eine Öffnung 9.
Wie Figur 2 in einer Schnittdarstellung durch den Füllstands- sensor 1 aus Figur 1 zeigt, hat das Potentiometer 7 zwei an dem Bügel 4 befestigte Kontakte 10. Die Kontakte 10 sind einstückig mit einer an dem Bügel 4 befestigten Kontaktfeder 11 gefertigt. Über die Kontaktfeder 11 werden die Kontakte 10 gegen die Schleifbahnen 8 vorgespannt. Zur Verdeutlichung ist der Bügel 4 in Figur 2 über die Öffnung 9 verschwenkt dargestellt.
Weiterhin zeigt Figur 2 eine Vorrichtung zur Durchführung eines eine Abhebekraft der Kontakte 10 des Potentiometers 7 von den Schleifbahnen 8 ermittelnden Messverfahrens. Die Vorrichtung weist ein Halteelement 12 zur Halterung des Trägers 5 des Füllstandssensors 1 und eine durch die Öffnung 9 im Träger 5 zu der Kontaktfeder 11 geführten Messspitze 13 auf-. Die Mess spitze 13 ist in Richtung der Kontaktfeder 11 längsbeweg- lieh geführt und lässt sich mittels einer Antriebseinrichtung 14 gegen die Kontaktfeder 11 bewegen. Eine Krafterfassungseinrichtung 15 mit einer schematisch dargestellten Anzeige 16 misst die Kraft, mit der die Messspitze 13 gegen die Kontaktfeder 11 gedrückt wird.
Zur Messung der Abhebekraft der Kontakte 10 des Potentiometers 7 von den Schleifbahnen 8 wird der Füllstands sensor 1 mit dem Träger 5 in dem Halteelement 12 befestigt. Anschließend wird der Hebelarm 2 mit der Kontaktfeder 11 über die Öffnung 9 in dem Träger 5 bewegt und die Messspitze 13, angetrieben durch die Antriebseinrichtung 14, gegen die Kontakt— feder 11 bewegt und mit steigender Kraft von den Schleifbahnen 8 weggedrückt. Dabei werden die Signale des Potentiometers 7 erfasst. Wenn zumindest einer der Kontakte 10 von den Schleif ahnen 8 abhebt, ändert sich das Signal des Potentiometers 7, und die Kraft an der Antriebseinrichtung 14 wird zu diesem Zeitpunkt von der Krafterfassungseinrichtung 15 erfasst und kann von der Anzeige 16 abgelesen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Fullstandsensor zur Erzeugung von elektrischen Signalen in Abhängigkeit eines Schwenkwinkels eines einen Schwimmer tragenden Hebelarms für einen Behälter, insbesondere einen Kraftstoffbehälter oder einen Wasch- flüssigkeitsbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einem zur Befestigung an einer seitlichen Wandung im Behälter vorgesehenen Träger, mit einem aus Kunststoff gefertig- ten, in einer Lagerung des Trägers schwenkbaren Bügel, mit einem den Schwimmer halternden, an dem Bügel befestigten Hebeldraht, mit einem den Schwenkwinkel des Hebelarms erfassenden Potentiometer und mit einer auf dem Träger angeordneten Schleifbahn und an dem Bügel befes- tigtem Kontakt des Potentiometers, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) im Bereich der Schleifbahn (8) eine Öffnung (9) zur Durchführung einer gegen ein mit dem Kontakt (10) verbundenes Bauteil bewegbaren Messspitze (13) hat und dass ein mit dem Kon— takt (10) verbundenes Bauteil im Bereich der Öffnung (9) angeordnet ist.
2. Fullstandsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (9) die Schleifbahn (8) durchdringt.
3. Fullstandsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (9) in der Mitte zwischen zwei Schleifbahnen (8) angeordnet ist.
4. Messverfahren zur Ermittlung einer Abhebekraft eines über eine Schleifbahn bewegenden Kontaktes eines Potentiometers eines Füllstandsensors, wobei der Kontakt von der Schleifbahn bis zu einer Kontaktunterbrechung ent- fernt wird und die für die Kontaktunterbrechung erforderliche Kraft gemessen wird, dadurch gekennzeichnet , dass von der Seite der Schleifbahn her senkrecht auf ein den Kontakt haltenden Bauteil eine Messspitze gedrückt wird und dass die Druckkraft der Messspitze ermittelt wird.
Messverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspitze durch eine Öffnung in der Schleifbahn oder zwischen zwei Kontaktbahnen hin— durchgedrückt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Messverfahrens nach
Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet ein Halteelement (12) zur Halterung eines Trägers (5) des Füllstandssensors (1), eine Antriebseinrichtung (14) zur Bewegung der Messspitze (13) durch eine Öffnung (9) des Trägers (5) gegen das mit dem Kontakt (10) verbundene Bauteil und durch eine Krafterfassungseinrichtung (15) zur Ermittlung der Kraft zwischen dem Träger (5) und der Messspitze (13) .
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