Beschreibung
Füllstandsgeber
Gegenstand der Erfindung ist ein Füllstandsgeber mit einem Träger, mit einem auf dem Träger angeordneten Dickschichtwi- derstandsnetzwerk, mit einem in dem Träger schwenkbar gelagerten Bügel, welcher eine Kontaktstruktur trägt, die in Abhängigkeit von der Lage des Bügels ein elektrisches Signal in dem Dickschichtwiderstandsnetzwerk erzeugt, mit einem Hebelarm, der im Bügel gehalten ist und an seinem anderen Ende einen Schwimmer aufweist, wobei der Schwimmer eine Aufnahme für den Hebelarm aufweist, und dass der Hebelarm einen in einer ersten senkrecht ausgerichteten Ebene liegenden Schwenkbe- reich aufweist. Derartige Füllstandsgeber finden Verwendung in Kraftstoffbehältern von Kraftfahrzeugen.
Füllstandsgeber der eingangs genannten Art sind seit langem bekannter Stand der Technik. Der Schwimmer ist so bemessen, dass er zumindest zwei größte Flächen besitzt, mit denen der drehbar am Hebelarm gelagerte Schwimmer immer parallel zur Flüssigkeitsoberfläche ausgerichtet ist. Das bedeutet, dass in Normallage des Kraftstoffbehälters bei niedrigem Füllstand, d. h. bei Minimalausschlag des Hebelarms, der Schwim- mer mit seinen größten Flächen horizontal und somit parallel zur unteren Behälterwand ausgerichtet ist. Erreicht wird dies dadurch, dass die Bohrung zur Aufnahme des Hebelarms durch den Massenmittelpunkt des Schwimmers verläuft.
Nach der Montage des Füllstandgebers im Kraftstoffbehälter muss der Füllstandgeber geprüft und gegebenenfalls kalibriert werden. Hierzu wird der Kraftstoffbehälter geschwenkt. Durch dieses Schwenken werden der Maximal- und Minimalausschlag des Hebelarms des Füllstandsgebers und die damit erzeugten elekt- rischen Signale geprüft. Da die Prüfung ohne Kraftstoff durchgeführt wird, kommt es öfters vor, dass beim Schwenken in die Normallage der Schwimmer nicht mit einer seiner groß-
ten Fläche parallel zur unteren Behälterwand zu liegen kommt. Aufgrund dieser veränderten Lage des Schwimmers befinden sich die Bohrung und damit das Ende des Hebelarms nicht in der Position des Minimalausschlags, wodurch ein falsches Signal er- zeugt wird.
Hierzu ist es bekannt, den Schwimmer lageunveränderlich am Hebelarm zu lagern. Das hat jedoch den Nachteil, dass ein Schwimmer mit einer eingangs beschriebenen Form bereits vor Erreichen des Maximalausschlags des Hebelarms an der oberen Behälterwand anschlägt. Neben der falschen Anzeige des Füllstandes sind die dadurch bedingten Geräusche störend.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Füll- Standsgeber zu schaffen, der eine fehlerfreie Prüfung erlaubt und den Maximalfüllstand zuverlässig anzeigt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schwimmer eine zweite Ebene besitzt, die senkrecht ausgerich- tet ist, senkrecht zur ersten Ebene und durch den Massenmittelpunkt des Schwimmers verläuft, dass der Schwimmer lageunveränderlich am Hebelarm gelagert ist, und dass die Aufnahme für den Hebelarm in einem Bereich des Schwimmers angeordnet ist, der auf der Seite der zweiten Ebene angeordnet ist, die der Lagerung des Bügels abgewandt ist und von der zweiten Ebene und dem Außenumfang des Schwimmers begrenzt ist.
Mit der lageunveränderlichen Anordnung am Hebelarm wird gewährleistet, dass der Schwimmer auch bei einem Schwenken des Kraftstoffbehälters zum Zwecke der Prüfung zuverlässig den Minimalausschlag des Hebelarms zulässt. Der vermeintliche Nachteil, dass der Schwimmer durch die lageunveränderliche Anordnung am Hebelarm an der oberen Begrenzungswand des Kraftstoffbehälters anschlägt, bevor der Hebelarm den Schwenkwinkel für den maximalen Füllstand erreicht, wird durch die Verlagerung der Aufnahme im Schwimmer weg vom Massenmittelpunkt kompensiert. Durch diese Verlagerung ist der
Abstand zwischen der Aufnahme und dem höchsten Punkt des Schwimmers bei Maximalausschlag des Hebelarms geringer als wenn die Aufnahme durch den Massenmittelpunkt des Schwimmers verlaufen würde. Auf diese Weise kann der Hebelarm weiter nach oben ausschwenken und somit den Schwenkwinkel erreichen, welcher bezogen auf das Dickschichtwiderstandsnetzwerk einem Signal für den maximalen Füllstand entspricht.
Das führt dazu, dass der Hebelarm den Maximalausschlag er- reicht, ohne dass der Schwimmer gegen die Behälterwand schlägt. Der Vorteil besteht darin, dass dies allein mit einer veränderten Lage der Aufnahme im oder am Schwimmer erreicht wird. Zusätzliche Bauteile sind dazu nicht notwendig, so dass der erfindungsgemäße Füllstandsgeber keine höheren Kosten verursacht. Die veränderte Lage der Aufnahme erfordert ebenfalls keinen zusätzlichen Aufwand.
Eine besonders einfache Art der Aufnahme ist gegeben, wenn diese als Bohrung ausgebildet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Aufnahme eine am Umfang des Schwimmers angeordnete Nut.
Einen besonders großen Schwenkbereich sowohl für den Minimal- ausschlag als auch für den Maximalausschlag wird mit einer
Ausgestaltung erreicht, bei der die Aufnahme parallel zu einer Symmetrieachse des Schwimmers angeordnet ist.
Die lagefeste Anordnung des Schwimmers am Hebelarm lässt sich mit geringem Aufwand und ohne zusätzliche Befestigungselemente durch eine Nut am Umfang des Schwimmers erreichen, wobei in dieser Nut ein Bereich des Hebelarms gelagert ist, der vor dem in der Aufnahme aufgenommenen Ende des Hebelarms angeordnet ist. Die Nut kann durch Anpassung an unterschiedliche Einbauorte verschiedene Lagen, Ausrichtungen und Verläufe aufweisen .
Um den Füllstand in einem nahezu entleerten Kraftstoffbehälter exakt anzuzeigen, haben sich Schwimmer mit geringer vertikaler Erstreckung bewährt. Derartige Schwimmer, die darüber hinaus noch genügend Auftrieb besitzen, sind in einer weite- ren Ausgestaltung quaderförmig ausgebildet. Dieser Effekt wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung dadurch verstärkt, dass der Schwimmer zwei größte Flächen besitzt, welche die Ober- und Unterseite des Schwimmers bilden, wenn sich der Hebelarm in einer Stellung befindet, die dem entleerten Kraft- Stoffbehälter entspricht.
An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1: eine schematische Darstellung eines Füllstandsgebers nach dem Stand der Technik in einem kraftstoffgefüllten Behälter,
Figur 2: eine schematische Darstellung eines erfin- dungsgemäßen und eines herkömmlichen Füllstandsgebers in einem Kraftstoffbehälter während der Justage,
Figur 3: einen Schnitt durch den Schwimmer nach Figur 2 und
Figur 4, 5: weitere Ausführungsformen eines Schwimmers nach Figur 2 in einer Seitenansicht.
Figur 1 zeigt einen Kraftstoffbehälter 1 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs mit einem darin angeordneten Füllstandsgeber 2. Der Füllstandsgeber 2 besteht aus einem Träger 3, über den der Füllstandsgeber 2 beispielsweise an einem Schwalltopf einer Fördereinheit befestigt sein kann. Auf dem Träger 3 ist ein Dickschichtwiderstandsnetzwerk 4 angeordnet, welches über eine Kontaktstruktur auf dem Dickschichtwiderstandsnetzwerk 4 ein Signal für den Füllstand im
Kraftstoffbehälter 1 erzeugt. Die Kontaktstruktur ist an einem Bügel 5 angeordnet, der drehbar am Träger 3 gelagert ist. Am Träger 3 ist ein Hebelarm 6 in Form eines Hebeldrahtes angeordnet, der an seinem freien Ende einen quaderförmigen Schwimmer 7 aufweist. Der Schwimmer 7 besitzt eine Aufnahme 8, die waagerecht ausgerichtet ist und durch den Massenmittelpunkt des Schwimmers 7 verläuft. In der Aufnahme 8 ist das Ende des Hebelarms 6 so gelagert, dass sich der Schwimmer 7 um dieses als Achse wirkendes Ende des Hebelarms 6 frei dre- hen kann. Der Hebelarm 6 mit dem Schwimmer 7 zeigt die Position bei nahezu leerem Kraftstoffbehälter 1, während die Position des Hebelarms 6' mit dem Schwimmer 1' einem Kraftstoffbehälter 1 mit maximalem Füllstand entspricht. Der Kraftstoff bewirkt dabei, dass sich der Schwimmer 7, 1' auf- grund seiner zentralen drehbaren Lagerung am Hebeldraht 6, 6' immer parallel zum Füllstand ausrichtet. Der Hebelarm 6, 6' spannt beim Schwenken zwischen den beiden Endlagen eine erste Ebene El auf, welche in der Zeichnungsebene liegt.
Figur 2 zeigt den Kraftstoffbehälter 1, der nicht mit Kraftstoff gefüllt ist. Zum Testen und Justieren des Füllstandsgebers, insbesondere der Endlagen, welche einem minimalen Füllstand (min.) und einem maximalen Füllstand (max.) entsprechen, wird der Kraftstoffbehälter 1 entsprechend verschwenkt, da der Füllstandsgeber 2 anderweitig nicht bewegbar ist. Mittels Strichlinie sind der Hebelarm 6, 6' und der drehbar gelagert Schwimmer 7, 7' eines herkömmlichen Füllstandsgebers 2 dargestellt. Beim Verschwenken des Hebelarms 6 aus der Einbaulage in die Lage des maximalen Füllstands schwenkt der He- beiarm 6' in die gezeigte Lage, wobei der Schwimmer 7' durch die obere Begrenzungswand des Kraftstoffbehälters 1 die dargestellte Lage einnimmt. Beim Zurückschwenken des Kraftstoffbehälters 1 schwenkt der Hebelarm 6 in die Position des minimalen Füllstands. In vielen Fällen kommt es dann vor, dass der Schwimmer 7 mangels einer ihn parallel zum Boden des
Kraftstoffbehälters 1 ausrichtenden Kraft in der Ausrichtung verbleibt, die der Schwimmer 7' zum Hebelarm 6' hatte. Das
hat zur Folge, dass durch die Ausrichtung des Schwimmers 7 der Hebelarm 6 nicht bis in die Position für den minimalen Füllstand schwenkt. Da der Hebelarm 6 im Bügel 5 gelagert ist und dieser die Kontaktstruktur trägt, welche mit dem Dick- schichtwiderstandsnetzwerk 4 zusammenwirkt, wird ein falsches Signal für den minimalen Füllstand erzeugt.
Der erfindungsgemäße Füllstandsgeber 2 unterscheidet sich von dem Füllstandsgeber 2 nach Figur 1 hinsichtlich der lageunve- ränderlichen Anordnung des Schwimmers 9, 9' am Hebelarm 10,
10' . Der Schwimmer 9, 9' ist dabei so am Hebelarm 10, 10' gelagert, dass der quaderförmige Schwimmer 9 mit seinen größten Flächen bei minimalem Füllstand (min.) parallel zum Boden des Kraftstoffbehälters 1 und damit parallel zum Füllstand ausge- richtet ist. Bei maximalem Füllstand (max.) weist der Schwimmer 9' zwar keine parallele Ausrichtung zum Kraftstoffpegel auf, aufgrund seines Auftriebs und der Anordnung der Aufnahme 8 zeigt er den Füllstand exakt an. Die Aufnahme 8 ist waagerecht angeordnet. Sie ist in einem Bereich 11 auf der Symmet- rieachse des Schwimmers 9, 9' in einem Abstand zum Massenmittelpunkt angeordnet. Der Bereich 11 wird auf der einen Seite durch eine zweite, senkrecht ausgerichtete Ebene E2 begrenzt, welche durch den Massenmittelpunkt des Schwimmers 9, 9' verläuft und senkrecht zu der ersten Ebene El ausgerichtet ist. Auf der anderen Seite wird der Bereich 11 durch den Umfang des Schwimmers 9, 9' begrenzt, der der Lagerung des Bügels 5 abgewandt ist.
Die Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Schwimmer 9 mit der zweiten Ebene E2, welche durch den Massenmittelpunkt des
Schwimmers 9 verläuft. Die Aufnahme 8 für den Hebelarm ist in der Schnittebene in einem Abstand zu der zweiten Ebene E2 von ungefähr 30 % der Breite des Schwimmers 9 angeordnet. Eine ebenfalls in der Schnittebene angeordnete Nut 12 an einer Seite des Schwimmers 9 dient zur Aufnahme des Hebelarms, wodurch die lageunveränderliche Anordnung des Schwimmers 9 zum Hebelarm festgelegt wird.
Den Schwimmer 9 in einer Seitenansicht zeigt Figur 4. Die Aufnahme 8 für den Hebelarm ist auf der Symmetrieachse S und in einem Abstand zu der zweiten Ebene E2 von ungefähr 30 % der Breite des Schwimmers 9 angeordnet. Die Nut 12 in der Seitenfläche des Schwimmers 9 besitzt einen schrägen Verlauf.
In der Ausführungsform nach Figur 5 ist die Aufnahme 8 in einem Abstand zur zweiten Ebene E2 und oberhalb der Symmetrieachse S des Schwimmers 9 angeordnet. Die Nut 12 zur Aufnahme des Hebelarms besitzt einen abgewinkelten Verlauf.