WO2015014534A1

WO2015014534A1 - Messvorrichtung für füllstand eines behälters

Info

Publication number: WO2015014534A1
Application number: PCT/EP2014/062796
Authority: WO
Inventors: Petr Tesar; Jan NEKULA; Martin Kalas
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2015-02-05
Also published as: BR112016001740A2; BR112016001740B1; DE102013215015A1; US9885598B2; EP3028015A1; US20160178427A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (10) zur Messung eines Füllstandes eines Behälters, die einen Messarm (12) mit einem Schwimmerelement (18) aufweist, der ausgestaltet ist, seine Winkelposition um eine Drehachse (38) in Abhängigkeit des Füllstandes zu verändern. Ein Magnetelement (24) ist drehfest mit einem Ende des Messarmes (12) verbunden. Ein magnetsensitives Element (26) ist ausgeführt, in Abhängigkeit von der Winkelposition des Magnetelements (24) ein Messsignal (27) auszugeben. Die Messvorrichtung (10) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Messarm (12) in einem ersten Lager (22) und zusätzlich in einem zweiten Lager (36) gelagert ist, wobei das Magnetelement (24) in einem Zwischenraum (34) zwischen dem ersten Lager (22) und dem zweiten Lager (36) angeordnet ist.

Description

Beschreibung

Messvorrichtung für Füllstand eines Behälters Die vorliegende Erfindung betrifft das Messen eines Füllstandes in einem

Behälter. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Messvorrichtung zur Messung eines Füllstandes basierend auf einem magnetischen Messprinzip.

Stand der Technik

Füllstandsmessgeräte werden in vielen verschiedenen Bereichen der Technik eingesetzt. Insbesondere in der Fahrzeugtechnik können Messvorrichtungen verwendet werden, die beispielsweise verschiedene Flüssigkeitsstände, wie Kraftstoff, Kühlflüssigkeit, Bremsflüssigkeit oder Ähnliches, messen. Für die sichere Funktion und Zuverlässigkeit eines Fahrzeugs kann eine genaue

Messung von Füllständen mit geringen Messtoleranzen notwendig sein. Für die technische Realisierung können gleichzeitig eine Vielzahl von unterschiedlichen Anforderungen an derartige Messvorrichtungen gestellt werden. Beispielsweise kann neben einer Robustheit und Langlebigkeit sowie einer Resistenz gegen verschiedene chemische Verbindungen auch eine hohe Genauigkeit der

Messergerbnisse verlangt werden.

So sind aus dem Stand der Technik beispielsweise Messsensoren bekannt, bei denen eine Veränderung eines Füllstandes eine Drehung eines magnetischen Elementes bewirkt. Diese Veränderung einer Winkelposition eines

Magnetelementes verursacht eine Veränderung eines elektrischen

Ausgabesignals an einem in magnetischer Kopplung befindlichen

nichtbeweglichen Sensorelement. In der DE 10 2005 062775 AI ist eine Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes gezeigt, bei der das Sensorelement und das Magnetelement in einer gemeinsamen Kammer eines Sensorgehäuses angeordnet sind. Dabei ist das Magnetelement mit einem um eine Drehachse drehbar gelagerten Schwimmarm mechanisch gekoppelt. Der Aufbau und die Funktionsweise dieser Messvorrichtungen können häufig Kompromisse hinsichtlich der vielfältigen Anforderungen erforderlich machen. Offenbarung der Erfindung

Ideen zu der Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.

Ein mit beispielsweise einem Schwimmerelement verbundener Messarm ist häufig in Form einer metallischen Welle oder eines metallischen Pins ausgeführt, der über ein Lager in einen Innenbereich eines Gehäuse geführt ist und sich über eine gesamte Breite eines Sensorgehäuses zu beispielsweise einer

gegenüberliegenden Gehäusewand erstreckt. Hierbei wird das Magnetelement häufig direkt auf dem Messarm oder auf der Welle angeordnet, wobei sich das Magnetelement zusammen mit dem Messarm oder der Welle bei Veränderung eines Füllstandes dreht. Dabei erzeugt die räumliche Veränderung der Position des Magnetelementes eine Veränderung des vom Magnetelement erzeugten Magnetfeldes. Diese Veränderung wird von einem magnetsensitiven Element erfasst und die entsprechenden elektrischen Messsignale werden generiert. Dabei ist häufig das magnetsensitive Element außerhalb der Drehachse des Messarmes, beispielsweise radial beabstandet zum magnetischen Element, angeordnet. Diese nicht-axiale Anordnung von Magnetelement und

magnetsensitivem Element kann Kompromisse hinsichtlich der Genauigkeit und

Linearität der Messergebnisse in Abhängigkeit von einem Füllstand zur Folge haben.

Um diesen Aspekt zu berücksichtigen, finden sich im Stand der Technik

Lösungen, bei denen das Magnetelement und der magnetsensitive Sensor auf der Drehachse des Messarmes angeordnet sind. Hierbei kann das

Magnetelement beispielsweise an einem Ende des Messarmes oder an einem Ende der Welle angeordnet sein. Diese Anordnung wird häufig als End-of-Shaft- Anordnung bezeichnet. Hierzu ist es allerdings notwendig, dass das

Magnetelement in Abhängigkeit des Füllstandes zusammen mit dem Messarm eine Drehbewegung ausführen kann, wobei der magnetsensitive Sensor als Referenz beispielsweise mit einem Sensorgehäuse fest verbunden ist. Dabei ist bei derartigen Lösungen der Messarm in einem einzigen Lager im

Sensorgehäuse gelagert. Ein Durchführen des Messarmes bis zu einer gegenüberliegenden Gehäuseseite ist bei derartigen End-of-Shaft-

Magnetelementen nicht möglich. Durch die Verwendung nur eines Lagers kann sich durch auftretende Reibungen und Kräfte ein Spiel bzw. Toleranz einer Messarmlagerung mit der Zeit unerwünscht erhöhen. Insbesondere kann bei Lagern aus Kunststoff ein Aufquellen der Lagerflächen

Bewegungseinschränkungen und Reibungskräfte zwischen dem Lager und dem Messarm zur Folge haben. Weiterhin können durch die vergleichsweise kleine Abstützfläche am Gehäuse Hebelkräfte auftreten, die eine Aufweitung des Lagers und daraus entstehende zusätzliche Bewegungsspielräume des

Messarmes und somit Messungenauigkeiten zur Folge haben können.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung soll unter anderem eine höhere Genauigkeit einer Füllstandsmessung in einem Behälter erreicht werden.

Es wird daher eine Messvorrichtung zur Messung eines Füllstandes eines Behälters vorgeschlagen, die einen Messarm aufweist, der ausgestaltet ist, seine Winkelposition um eine Drehachse in Abhängigkeit des Füllstandes zu verändern. Der Messarm weist an seinem ersten Ende ein Schwimmerelement und an einem zweiten Ende ein Magnetelement auf, wobei das Magnetelement drehfest mit dem Messarm verbunden ist. Ferner ist ein magnetsensitives Element vorgesehen, welches ausgeführt ist, in Abhängigkeit von der

Winkelposition des Magnetelements ein Messsignal auszugeben. Weiterhin weist die Messvorrichtung ein erstes Lager auf, in dem der Messarm drehbar gelagert ist. Die Messvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Lager vorgesehen ist, in dem der Messarm drehbar gelagert ist, wobei das

Magnetelement des Messarmes in einem Zwischenraum zwischen dem ersten Lager und dem zweiten Lager angeordnet ist.

Ein Vorteil kann darin gesehen werden, dass eine End-of-Shaft-Anordnung des Magnetelementes bei verbesserter Stabilität durch geringeres Spiel in den Lagern sowie eine verbesserte Genauigkeit erreicht werden können. Durch die voneinander beabstandeten Lagerpunkte kann eine günstigere Kräfteverteilung des Messarms erreicht werden. Dadurch können beispielsweise Hebelkräfte quer zur Drehachse des Messarms verringert werden, was eine Verringerung von Reibung und Abnutzung und somit genauere Messergebnisse zur Folge haben kann. Ein Messarm kann dabei beispielsweise eine starre Welle oder ein starrer Draht sein. Der Messarm kann mehrere Teilbereiche aufweisen, die in einer winkligen Anordnung zueinander stehen. Beispielsweise kann der Teil des Messarms der von der Oberfläche der Flüssigkeit zum Gehäuse reicht, gegenüber einem Teilbereich des Messarms, der in das Gehäuse hineinragt, winklig zueinander angeordnet sein. In einem Beispiel ist der Messarm aus einem vorzugsweise starren Metalldraht gefertigt.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind das erste Lager und das zweite Lager an einem Gehäuse vorgesehen.

Unter einem Gehäuse kann ein beispielsweise aus Kunststoff bestehender Stützkörper verstanden werden. Das Gehäuse kann dabei beispielsweise starr ausgeführt sein, um eine mechanische Stabilität gegenüber Umwelteinflüssen und mechanischer Belastung zu erreichen.

Das beispielsweise in einer Seite des Gehäuses vorgesehene Lager kann in einem Beispiel eine Bohrung mit dem Querschnitt etwa gleich oder geringfügig größer einem Querschnitt des Messarms sein. In einem weiteren Beispiel kann das Lager zusätzlich eine Lagerhülse oder andere geeignete zusätzliche

Führungselemente aufweisen. Diese zusätzlichen Elemente sowie das Lager selbst können verschiedene Materialien und dadurch verschiedene

Eigenschaften aufweisen. Das erste Ende des Messarms kann sich

beispielsweise in Höhe eines Flüssigkeitsspiegels des Behälters befinden. Dort kann beispielsweise ein aus Kunststoff gefertigtes und mit Luft gefülltes

Schwimmerelement angebracht sein, das den notwendigen Auftrieb und somit die notwendige Kopplung des Füllstandes mit der entsprechenden Winkelposition des Magnetelementes ermöglicht. Eine drehfeste Verbindung des Magnetelementes mit dem Messarm kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Beispielsweise kann das Magnetelement in Höhe seiner Mittelachse direkt drehfest auf dem dem Schwimmerelement gegenüberliegenden Ende des Messarmes befestigt sein. In einem Beispiel ist das Magnetelement über ein drittes Material mit dem Messarm verbunden, um beispielsweise unerwünschte magnetische Wirkungen zu minimieren, die sich aus magnetischen Eigenschaften des Magnetelementes in Verbindung mit den magnetischen Eigenschaften eines beispielsweise metallischen Messarmes ergeben könnten.

Ein magnetsensitives Element kann als ein Sensor verstanden werden, der ausgeführt ist, Änderungen eines Magnetfeldes zu detektieren und in

entsprechende elektrische Signale umzuwandeln. Die erzeugten elektrischen Signale können dann von beispielsweise einer Auswerteeinheit weiterverarbeitet werden. Die Verbindung des magnetsensitiven Elementes mit dem Gehäuse kann dazu dienen, eine feste örtliche Referenzposition gegenüber dem drehbar gelagerten Magnetelement zu schaffen, um somit Positionsveränderungen des

Magnetelementes effektiv zu erkennen.

Ein Messsignal kann dabei als eine beispielsweise von der Winkelposition des Magnetelementes abhängige elektrische Spannung und/oder elektrischer Strom verstanden werden. Ebenfalls sind Signale möglich, die eine Stärke der

Veränderung signalisieren.

Beispielsweise kann der Messarm im zweiten Lager zum Beispiel mittels eines Verbindungsstücks indirekt drehbar gelagert sein. Anders ausgedrückt kann die Geometrie der Messvorrichtung eine räumliche Unterbrechung des Messarms in

Höhe der Drehachse aufweisen. Dabei wird eine Abstützungjjes Messarms auf das zweite Lager über eine mechanisch/statische örtliche Umgehung des Zwischenraumes ermöglicht. Das heißt eine Kopplung bzw. Verbindung des ersten mit dem zweiten Lager findet au ßerhalb der Drehachse statt. Dadurch wird der Zwischenraum in Höhe der Drehachse geschaffen, der eine End-of-

Shaft-Anordnung des Magnetelementes ohne geradlinig durchgängigen

Messarm ermöglicht. Hierdurch kann das magnetsensitive Element

beispielsweise direkt in Höhe der Drehachse des Magnetelementes angeordnet werden, um auf diese Weise eine hohe Genauigkeit der Messanordnung zu erreichen. Die Drehachsen des ersten Lagers und des zweiten Lagers sind dabei identisch. Mit anderen Worten, weist die Messvorrichtung eine örtliche

Umgehung des Bereiches auf, der aus dem Magnetelement und dem

magnetsensitiven Element gebildet wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das magnetsensitive Element dem zweiten Lager vorgesehen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist am Messarm ein

Verbindungsstück vorgesehen, das mit einem ersten Abschnitt in den

Zwischenraum hineinragt und mit einem zweiten Abschnitt am zweiten Lager gelagert ist.

Eine direkte Verbindung mit dem Messarm kann eine vorteilhafte

Kraftübertragung vom Messarm auf das Verbindungsstück ermöglichen. In einem Beispiel ist der Messarm drehfest mit dem Verbindungsstück verbunden. Eine Drehfestigkeit beschreibt hierbei eine direkte mechanische Kopplung zwischen dem Verbindungsstück und dem Messarm bei einer Drehung des Messarms.

In einem Beispiel ist das Verbindungsstück in Höhe der Drehachse des

Messarms befestigt. In einem weiteren Beispiel ist das Verbindungsstück gekrümmt ausgeführt. Ein zweites Ende des Verbindungsstücks kann

beispielsweise drehbar um die Drehachse am zweiten Lager gelagert sein, sodass sich der Messarm zusammen mit dem Verbindungsstück im ersten Lager und im zweiten Lager abstützt. In einem Beispiel ist das Verbindungsstück gekrümmt ausgeführt. Ein Vorteil kann darin gesehen werden, dass durch eine Krümmung des Verbindungsstücks eine räumliche Umgehung des Zwischenraums anstatt eines direkten Verbindens erreicht werden kann. Das Verbindungsstück kann dabei verschiedene geometrische Formen annehmen.

Das Verbindungsstück kann dabei den Zwischenraum im Bereich der Drehachse schaffen, der das Magnetelement und das magnetsensitive Element aufnehmen kann und dabei gleichzeitig ein kräftemäßiges Abstützen des Messarms wiederum auf Höhe der Drehachse ermöglicht. Mit anderen Worten, überbrückt das Verbindungsstück eine Distanz zwischen dem Magnetelement und dem magnetsensitiven Element, um ein in diesem Bereich angeordnetes Lager zur zusätzlichen Abstützung des Messarmes zu nutzen. In einem Beispiel weist das Verbindungsstück in einem Querschnitt parallel zur Drehachse eine U-förmige Gestalt auf. Die U-förmige Ausgestaltung des Verbindungsstücks kann als spezielle Ausgestaltungsform der gekrümmten Gestalt des Verbindungsstücks gesehen werden. Beispielsweise kann das Verbindungsstück symmetrisch U- förmig aufgebaut sein.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Verbindungsstück eine

Ausnehmung auf, in die das erste Lager zur Lagerung des Messarmes hineinreicht. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verläuft der Messarm durch die Ausnehmung des Verbindungsstücks in den ersten Abschnitt.

In einem Beispiel weist der Messarm einen ersten Bereich und ein zweiten Bereich auf, wobei der erste Bereich einen Winkel mit dem zweiten Bereich einschließt. Ein Stabilisierungselement ist an einem Ende mit dem

Verbindungsstück und/oder mit dem ersten Bereich des Messarms, und am anderen Ende mit dem zweiten Bereich des Messarmes derart verbunden, dass eine Torsion und/oder Biegung der Welle bei einer Veränderung der

Winkelposition des Messarms verringert wird. Ein Vorteil kann darin gesehen werden, dass eine füllstandsbedingte Winkelveränderung in Form einer meist vertikalen Bewegung, beispielsweise des Schwimmerelementes, in eine horizontale Drehbewegung des Messarms umgewandelt werden kann.

Hierbei können unter Umständen, bedingt durch die auftretenden Drehmomente und Biegekräfte, Torsionen und Biegeeffekte auftreten, die möglicherweise eine Verfälschung des Messergebnisses bewirken könnten. Das

Stabilisierungselement hat hierbei eine Abstützfunktion, die derartige

mechanische Effekte minimieren kann. Beispielsweise können Hebelkräfte, die möglicherweise eine Torsion des ersten Bereichs des Messarms verursachen könnten, vom Stabilisierungselement abstützend aufgenommen werden. Gemäß einem Beispiel kann das Stabilisierungselement als Teil des Verbindungsstückes bzw. einstückig oder integral mit dem Verbindungsstück ausgeführt sein.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse einen

Kunststoff auf. Ein Vorteil der Verwendung von Kunststoffen für Gehäuse kann in einem verringerten Gewicht bei einer vorteilhaften Stabilität des Gehäuses gesehen werden. Weiterhin können Kunststoffe mitunter vorteilhafterweise in oder an Behältern eingesetzt werden, bei denen andere Behältermaterialien aufgrund chemischer Reaktionen mit dem Behälterinhalt nicht infrage kommen. In einem Beispiel weist der Messarm ein Metall oder eine Metalllegierung auf. Ein Vorteil kann unter anderem in einer erhöhten Stabilität und Haltbarkeit bei vergleichsweise geringem Gewicht des Messarmes gesehen werden.

Beispielsweise kann der Messarm aus einem Stahldraht oder einem Stahlprofil bestehen. Im Bereich der Lager kann insbesondere eine runde Querschnittsform des Messarmes vorteilhaft sein.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Lagerfläche des ersten und/oder zweiten Lagers ein Metall auf. Ein Vorteil kann darin gesehen werden, dass eine metallische Oberfläche im Bereich des Lagers Reibungskräfte und somit Reibungsverluste und Abrieb verringern kann. Hierbei können durch vorteilhaftere Eigenschaften von Metallen Toleranzen bzw. ein Spiel zwischen dem Lager und dem Messarm gering gehalten werden. Dies kann eine erhöhte Genauigkeit der Messanordnung ermöglichen. Beispielsweise können Stahl, Kupfer oder ähnliche Metalle oder Metalllegierungen eingesetzt werden.

In einem Beispiel ist der Messarm aus einem metallischen Material gefertigt und das erste und zweite Lager weisen metallische Lagerflächen auf. In einem Beispiel können die Materialien des ersten Lagers und des zweiten Lagers unterschiedlich ausgeführt sein. Beispielsweise ist das erste Lager aus einem

Kunststoff gefertigt, wobei das zweite Lager aus einem Metall gefertigt ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Verbindungsstück einen Kunststoff auf. Ein Vorteil kann darin gesehen werden, dass aufgrund einer Formbarkeit bei der Herstellung eines solchen Verbindungsstücks eine vorteilhafte Anpassung der Strukturen des Verbindungsstücks an den Messarm und/oder das Magnetelement möglich ist. Weiterhin können in vergleichsweise einfacher Weise verschiedenste Formen des Verbindungsstücks abhängig von den Gegebenheiten des Gehäuses, des Magnetelementes und des

magnetsensitiven Elementes realisiert werden.

In einem Beispiel ist das magnetsensitive Element ein Hall-Effekt-Sensor. Bei einem derartigen Sensor wird der sogenannte Hall-Effekt zur Messung von Magnetfeldern genutzt. Bei diesem Prinzip wird eine Ausgangsspannung vom Sensor erzeugt, die beispielsweise proportional zum Produkt aus magnetischer

Feldstärke des Magnetelementes und einem Strom durch den Sensor ist. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der erste Abschnitt des

Verbindungsstücks das Magnetelement. In einem Beispiel ist das Magnetelement im oder am Verbindungsstück angeordnet. Mit anderen Worten kann der

Messarm bzw. das Ende des Messarms räumlich beabstandet sein zum

Magnetelement.

Beispielsweise kann das Magnetelement so vom Verbindungsstück umgeben sein, dass eine magnetische Wechselwirkung zwischen dem Messarm und dem Magnetelement minimiert ist. Dies kann den Vorteil haben, dass unerwünschte magnetische Effekte, die durch beispielsweise metallische Eigenschaften des Messarmes hervorgerufen werden, minimiert oder verringert werden können. Beispielsweise kann das Magnetelement in ein aus Kunststoff bestehendes Verbindungsstück eingegossen sein, und das Verbindungsstück ist seinerseits mit dem Messarm über einen räumlichen Abstand verbunden. Dadurch kann der Messarm ohne direkten mechanischen Kontakt zwischen dem Messarm und dem Magnetelement mit dem Magnetelement drehfest verbunden sein.

Es wird weiterhin gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das eine Messvorrichtung wie oben beschrieben aufweist.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die vorliegenden Figuren detailliert beschrieben. Weder die Beschreibung noch die Figuren sollen als die Erfindung einschränkend ausgelegt werden.

Fig. 1 A zeigt einen schematischen Aufbau einer Messvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 1 B zeigt schematisch einen alternativen Aufbau einer Messvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur Messung eines Füllstandes eines Behälters.

Die Zeichnungen sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.

Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen

Bezugszeichen versehen. Fig. 1 A zeigt in vereinfachter weise eine Messvorrichtung 10 zur Messung eines Füllstandes einer Flüssigkeitsoberfläche 20, beispielsweise in einem Behälter. Die Messvorrichtung 10 weist einen Messarm 12 mit einem ersten Bereich 14 und einem zweiten Bereich 16 auf. Der zweite Bereich 16 des Messarms 12 ragt dabei in Richtung der Flüssigkeitsoberfläche 20. Am entfernten Ende des zweiten

Bereiches 16 des Messarms 12 kann hierzu beispielsweise ein

Schwimmerelement 18 angebracht sein, das eine Kopplung zwischen einer Höhe des Flüssigkeitsoberfläche 20 und einer Auslenkbewegung des zweiten

Bereiches 16 des Messarms 12 herstellt. Bei einer Veränderung der

Flüssigkeitsoberfläche 20 wird eine Bewegung des Schwimmerelementes 18 erzeugt, die eine Winkelbewegung des zweiten Bereiches 16 des Messarms 12 auslöst. Der erste Bereich 14 des Messarms schließt dabei einen Winkel, beispielsweise von 90 °, mit dem zweiten Bereich 16 des Messarms 12 ein.

Hierdurch kann bei einer Winkelbewegung des zweiten Bereiches 16 des Messarmes 12 eine Drehbewegung des ersten Bereiches 14 des Messarms 12 erfolgen.

Der erste Bereich 14 des Messarms 12 ist in einem ersten Lager 22 drehbar gelagert. An seinem Ende weist der Messarm 12 in seinem ersten Bereich 14 ein Magnetelement 24 auf. Das Magnetelement 24 ist drehfest mit dem Ende des ersten Bereiches 14 des Messarms 12 verbunden, sodass bei einer

Rotationsbewegung des Messarms 12 eine Drehbewegung des

Magnetelementes 24 stattfindet. Diese Drehung des Magnetelementes 24 wird durch eine hierdurch bewirkte Veränderung des magnetischen Feldes im Umfeld des Magnetelementes 24 von einem magnetsensitiven Element 26 detektiert.

Das magnetsensitive Element 26 erzeugt dabei elektrische Signale 27, die beispielsweise von einer angeschlossenen Auswerteeinheit (nicht gezeigt) weiterverarbeitet werden können. Der magnetsensitive Sensor 26 ist dabei fest mit einem Gehäuse 28 verbunden.

Das Gehäuse 28 weist dabei im hier dargestellten Beispiel eine erste Seite 30 des Gehäuses 28 auf, die einer zweiten Seite 32 des Gehäuses 28

gegenüberliegt. Das Gehäuse 28 bildet mit seiner ersten Seite 30 und seiner zweiten Seite 32 einen Zwischenraum 34 bzw. eine Kammer aus. Im

Zwischenraum 34 sind das Magnetelement 24 sowie das magnetsensitive

Element 26 angeordnet. Das Gehäuse 28 weist in seinem Aufbau und durch sein Material eine stabile, starre Form auf. Dies dient einer Stützfunktion bzw.

Haltefunktion, um eine definierte räumliche Anordnung der wesentlichen

Komponenten der Messvorrichtung 10 zu ermöglichen. Das erste Lager 22 ist an der ersten Seite 30 des Gehäuses 28 angeordnet, sodass der erste Bereich 14 des Messarmes 12 drehbar gelagert ist. Auf diese Weise ist das Ende des ersten Bereiches 14 des Messarms 12, an dem das Magnetelement 24 befestigt ist, im Zwischenraum 34 angeordnet. Ein zweites Ende des ersten Bereiches 14 des Messarms 12, das mit dem zweiten Bereich 16 des Messarms 12 verbunden ist, befindet sich außerhalb des Zwischenraums

34.

Bei diesem Aufbau würden ohne die im Folgenden genannten weiteren Elemente die auftretenden Abstützkräfte lediglich vom ersten Lager 22 aufgenommen werden. Dies würde möglicherweise zu nachteiligen Reibungs- oder

Verschleißerscheinungen im ersten Lager 22 führen. Daher ist an der zweiten Seite 32 des Gehäuses 28 ein zweites, örtlich zum ersten Lager 22

beabstandetes, zweites Lager 36 angeordnet. Dieses zweite Lager 36 bildet mit dem ersten Lager 22 eine gemeinsame Drehachse 38. Um eine sogenannte End-of-Shaft-Anordnung des Magnetelementes 24 am Messarm 12 zu ermöglichen, ist zur Aufnahme der Abstützkräfte ein Verbindungsstück 40 vorgesehen, das an einem ersten Ende 42 des Verbindungsstücks 40 drehfest mit dem ersten Bereich 14 des Messarmes 12 verbunden ist. Mit einem zweiten Ende 44 stützt sich das Verbindungsstück 40 im zweiten Lager 36 ab.

Im hier dargestellten Beispiel ist das Verbindungsstück 40 gekrümmt oder U- förmig ausgestaltet, um den Bereich des Magnetelementes 24 und des magnetsensitiven Elementes 26 räumlich zu umgehen und durch eine Lagerung des zweiten Endes 44 des Verbindungsstücks 40 im zweiten Lager 36 einen zweiten, vom ersten Lager 22 räumlich beabstandeten Lagerpunkt zu

ermöglichen. Hierbei kann eine vorteilhafte Kräfteverteilung der Abstützkräfte des Messarmes 12 am Gehäuse 28 ermöglicht werden. Durch die räumliche

Beabstandung der beiden Lager 22, 36 wirken geringere Hebelkräfte quer zur Drehachse 38. Dies kann eine Lebensdauer sowie ein Spiel bzw. Toleranzen der Lager 22, 36 verbessern. Im hier gezeigten Beispiel weist das zweite Ende 44 des Verbindungsstücks 40 einen Endbereich auf, der in seiner Erstreckung auf der Drehachse 38 verläuft und im Lager 36 gelagert ist.

Durch diesen Aufbau kann ein für eine genaue Messung vorteilhafter Spalt 46 zwischen dem Magnetelement 24 und dem magnetsensitives Element 26 ermöglicht werden. Dies kann eine Genauigkeit der Messergebnisse erhöhen.

In Fig. 1 B ist ein Beispiel einer Messvorrichtung 10 gezeigt, die eine alternative Aufbauvariante der Messvorrichtung 10 gemäß der Erfindung zeigt. Die in diesem Beispiel dargestellte Messvorrichtung 10 ist ähnlich zum in Fig. 1 A dargestellten Beispiel ausgeführt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 A gezeigt ist, stützt sich das Verbindungsstück 40 an einer Mantelfläche im Lager 36 ab. Weiterhin ist im Beispiel, das in Fig. 1 B gezeigt ist, das

Verbindungsstück 40 an seinem ersten Ende 42 mit dem ersten Bereich 14 des Messarmes 12 au ßerhalb des Gehäuses 28 und au ßerhalb des Zwischenraums

34 verbunden. Die Achsen des ersten Lagers 22 und des zweiten Lagers 36 liegen dabei auf der gemeinsamen Drehachse 38.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung zur Messung eines Füllstandes eines Behälters. Ein Messarm 12 hat eine um 90°

abgewinkelte Form und ist in einem ersten Lager 22 an einer ersten Seite 30 eines Gehäuses 28 angeordnet. Ein Magnetelement 24 ist von einem

Verbindungsstück 40 umgeben und wird von diesem gestützt. Dies kann beispielsweise durch Eingießen oder Einkleben des Magnetelementes 24 in das Verbindungsstück 40 erreicht werden. Ein Ende des ersten Bereiches 14 des

Messarms 12 ist drehfest mit dem Verbindungsstück 40 im Bereich des

Zwischenraums 34 zwischen der ersten Seite 30 des Gehäuses und der zweiten Seite 32 des Gehäuses verbunden. Durch die jeweils drehfeste Verbindung des Messarms 12 mit dem Verbindungsstück 40 sowie die ebenfalls drehfeste Verbindung des Verbindungsstücks 40 mit dem Magnetelement 24 wird ein

Zwischenraum zwischen dem Ende des ersten Bereiches 14 des Messarms 12 und dem Magnetelement 24 ermöglicht. Dies kann vorteilhafte Auswirkungen aufgrund der dadurch verringerten magnetischen Wechselwirkungen zwischen dem meist metallisch ausgeführten Messarm 12 und dem Magnetelement 24 haben. Das Verbindungsstück 40 weist eine ungefähr U-förmige Form auf und stützt sich an seinem zweiten Ende 44 in einem zweiten Lager 36 auf einer Au ßenseite der zweiten Seite 32 des Gehäuses 28 ab. Hierdurch wird zwischen dem

Magnetelement 24 und der zweiten Seite 32 des Gehäuses ein Spalt 46 geschaffen. Ein magnetsensitives Element 26 ist an oder in der zweiten Seite 32 des Gehäuses 28 im Bereich und in Höhe der Drehachse 38 angeordnet. Das magnetsensitive Element 26 kann hierbei beispielsweise ein auf dem Hall-Effekt basierender Sensor sein. Beispielsweise liegt ein Mittelpunkt des

magnetsensitiven Elementes 26 einem magnetischen Mittelpunkt des

Magnetelementes 24 auf der Drehachse 38 gegenüber.

Das Verbindungsstück 40 weist einen dritten Abschnitt 50 auf, der im hier gezeigten Beispiel mit dem Messarm 12 verbunden ist und beispielsweise das Stabilisierungselement 48 aufweisen kann. Ein zweiter Abschnitt 54 dient zur Lagerung des Verbindungsstücks 40 am zweiten Lager 36. Ein erster Abschnitt

52 des Verbindungsstücks 40 ragt in den Zwischenraum 34. Das

Verbindungsstück 40 weist im Bereich des ersten Lagers 22 eine Ausnehmung 56 auf. Dabei ist die Ausnehmung 56 so dimensioniert, dass sie das Lager 22 beabstandet umgibt.

Zusätzlich ist im hier gezeigten Beispiel ein Stabilisierungselement 48

vorgesehen, das das Verbindungsstück 40 mit dem ersten Bereich 14 des Messarms 12 drehfest verbindet und in seinem weiteren Verlauf zusätzlich den ersten Bereich 14 des Messarms 12 über eine separate räumliche Verbindung mit dem zweiten Bereich 16 des Messarms verbindet. Hierdurch kann eine durch die Bewegung des Messarms 12 verursachte Biegung und/oder Torsion des Messarmes 12, insbesondere im Bereich des ersten Bereiches 14 des Messarms 12 verringert werden. In einem Beispiel besteht das Gehäuse 28 aus einem Kunststoff. In einem weiteren Beispiel weist die Lagerfläche des ersten Lagers 22 und/oder des zweiten Lagers 36 ein Metall auf. Beispielsweise können hierzu Metallhülsen im Lagerinneren angebracht sein, um beispielsweise verschiedene Materialien für die Lagerflächen und das Gehäuse 28 verenden zu können. In einem Beispiel weist das zweite Lager 36 an seinen gehäuseseitigen Lagerflächen ein Metall auf und das Verbindungsstück 40 ist, beispielsweise im Bereich des Lagers, aus einem Kunststoff hergestellt. In einem weiteren Beispiel weist das

Verbindungsstück 40 im Bereich des ersten Lagers 22 und/oder im Bereich des zweiten Lagers 36 ein anderes Material auf als im restlichen Bereich des Verbindungsstücks 40. Dies kann vorteilhaft sein, um im Bereich der Lager durch beispielsweise härtere Materialien geringere Toleranzen und längere Haltbarkeit zu erreichen.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass„umfassend" keine andere Elemente oder Schritte ausschließt und„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener

Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den

Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche

1 . Messvorrichtung (10) zur Messung eines Füllstandes eines Behälters, aufweisend

einen Messarm (12), der ausgestaltet ist, seine Winkelposition um eine

Drehachse (38) in Abhängigkeit des Füllstandes zu verändern;

wobei der Messarm (12) an einem ersten Ende ein Schwimmerelement (18) und an einem zweiten Ende ein Magnetelement (24) aufweist;

wobei das Magnetelement (24) drehfest mit dem Messarm (12) verbunden ist; wobei ferner ein magnetsensitives Element (26) vorgesehen ist, welches ausgeführt ist, in Abhängigkeit von der Winkelposition des Magnetelements (24) ein Messsignal (27) auszugeben;

ein erstes Lager (22), in dem der Messarm (12) drehbar gelagert ist;

dadurch gekennzeichnet, dass

ein zweites Lager (36) vorgesehen ist, in dem der Messarm (12) drehbar gelagert ist;

wobei das Magnetelement (24) des Messarmes (12) in einem Zwischenraum (34) zwischen dem ersten Lager (22) und dem zweiten Lager (36) angeordnet ist.

2. Messvorrichtung gemäß Anspruch 1 , wobei das erste Lager (22) und das zweite Lager (36) an einem Gehäuse (28) vorgesehen sind.

3. Messvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem zweiten Lager (36) das magnetsensitive Element (26) vorgesehen ist.

4. Messvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Messarm (12) ein Verbindungsstück (40) vorgesehen ist, das mit einem ersten Abschnitt (52) in den Zwischenraum (34) hineinragt und mit einem zweiten Abschnitt (54) am zweiten Lager (36) gelagert ist.

5. Messvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das Verbindungsstück (40) eine Ausnehmung (56) aufweist, in die das erste Lager (22) zur Lagerung des Messarmes (12) hineinreicht.

6. Messvorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der erste Abschnitt (52) des Verbindungsstücks (40) das Magnetelement (24) umfasst.

7. Messvorrichtung gemäß den Ansprüchen 4 bis 6, wobei der Messarm (12) durch die Ausnehmung (56) des Verbindungsstücks (40) in den ersten

Abschnitt (52) des Verbindungsstücks (40) verläuft.

8. Messvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagerfläche des ersten (22) und/oder zweiten (36) Lagers ein Metall aufweist.

9. Kraftfahrzeug, aufweisend eine Messvorrichtung (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 8.