WO2018015299A1 - Passiver magnetischer positionssensor - Google Patents

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WO2018015299A1
WO2018015299A1 PCT/EP2017/067867 EP2017067867W WO2018015299A1 WO 2018015299 A1 WO2018015299 A1 WO 2018015299A1 EP 2017067867 W EP2017067867 W EP 2017067867W WO 2018015299 A1 WO2018015299 A1 WO 2018015299A1
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Hans-Guenter Benner
Matthias Kadler
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a level sensor for the determination of a level in a tank, with a resistance network, with a contact element and with a magnetic element, wherein the contact element is arranged at a distance from the resistor network and the magnetic element is movable relative to the Wi ⁇ derstandsnetztechnik and the contact element wherein the contact element has a contact region, which can be deflected by the magnetic element, wherein an electrically conductive connection between the contact region and the resistor network can be produced by the deflection.
  • Fuel tank have a resistance network, which generates a signal which corresponds to the level in the fuel tank, depending on the actual level.
  • a float is regularly provided, which floats on the surface of the fuel in the fuel tank and acts by means of a Ge ⁇ Stijnes and a sliding contact on the resistor network. The movement of the float due to a rising or falling level is transmitted via the linkage to the sliding contact, which is guided past due to the movement of the resistance network. Depending on the position of the sliding contact, a different signal is generated.
  • the signal generated on the resistor network can be directly applied to the signal
  • level sensors are known in many ways in the prior art.
  • level sensors which have a contact element instead of a sliding contact, which has a plurality of finger-like portions which can be deflected by a magnetic force such that a elekt ⁇ cal contact between the finger-like portion and a resistor network is generated.
  • a contact element instead of a sliding contact, which has a plurality of finger-like portions which can be deflected by a magnetic force such that a elekt ⁇ cal contact between the finger-like portion and a resistor network is generated.
  • a signal is generated.
  • the resistor network and the contact element can directly by the signal generated on the level in
  • Fuel tank to be closed Such a level sensor is known for example from DE 197 01 246 AI.
  • a disadvantage of the devices in the prior art is in particular that the sliding contact on the resistor network is a mechanical contact, which is subject to un ⁇ avoidable wear.
  • the grinding ⁇ contact and the resistor network are here completely disposed in the fuel within the fuel tank, which can lead to damaging effects by the fuel.
  • the generation of the electrical contact by a contact element having a plurality of finger-like sections, which can be deflected by a magnet, is disadvantageous, since the contact element is very sensitive to mechanical interference, which in particular makes it difficult to assemble and transport the contact elements ,
  • the object of the present invention includes a level sensor comprising a mechanically more resistant contact element and at the same time enables a wear-free production of a ⁇ fuel tank dependent on the filling level in the motor and as accurate as possible signal.
  • level sensor with the features of claim 1.
  • An embodiment of the invention relates to a
  • a level sensor for determining a level in a tank comprising a resistance network, having a contact element and a magnetic element, wherein the contact element is spaced from the resistor network and the magnetic element is movable relative to the resistance network and the contact element, wherein the contact element is a contact region which is deflectable by the magnetic element, wherein an electrically conductive connection between the contact region and the resistor network can be produced by the deflection, wherein the contact region is formed by a flat band-shaped element, which is partially deflected by the magnetic force of the magnetic element.
  • the contact element is advantageously connected to a first electrical potential.
  • the resistance network is connected to a second electrical potential deviating from the first electrical potential.
  • an electrical circuit can be closed, thereby generating a signal.
  • the resistor network has a plurality of contact pads, each having a resistivity. Depending on which contact surface the contact element is brought into contact with, a signal with a specific resistance is thus generated.
  • the signals specific resistance can then be assigned to a level. This is possible because the electrical contact between the contact element and the resistor network is generated by the magnet, which is connected to a lever arm and a float connected thereto, whereby the magnet is moved in dependence on the position of the float.
  • the contact element is arranged in an advantageous embodiment, electrically isolated from the resistor network adjacent to this.
  • the resistor network can be, for example be arranged on a carrier substrate.
  • the contact element preferably has a connection region for the purpose of connection. This has, for example openings or recesses, which allow a permanent connection to the carrier substrate and / or the resistor network.
  • the contact element further has a contact region which is flexible and can be deflected independently of the connection region from the starting position of the contact element.
  • the contact region is arranged across the resistor network, that by passing the magnets on the side remote from the contact member side of the resistor network is carried out a displacement of the contact ⁇ element or the contact area of the contact ⁇ member so that a physical contact between the contact region and the resistor network is created ,
  • the contact element in this case is a flat band element, which is aligned in the non-deflected state in We ⁇ sentlichen in a plane.
  • the band-shaped contact element is deflected from the initial position and tightened in the direction of the resistor network.
  • a partial deformation of the contact element or the contact region occurs.
  • the flexibility of the contact region is designed such that on the one hand the distance between the contact region and the resistor network can be bridged by the deflection, and that walls ⁇ hand, only a defined limited area of the contact area is in each case unless deflected that an electrical contact with one of the contact surfaces of the resistor network arises.
  • the contact area can also be designed such that a plurality of adjacent and directly adjacent to each other lying contact surfaces is contacted simultaneously.
  • the surface formed by the deflectable contact region is free of recesses and / or penetrations.
  • a contact area that is free of recesses and / or penetrations is particular advantageous because the production is particularly simple.
  • the contact area thereby has a very high robustness during manufacture and transport.
  • high accuracy matching between the contact region and the resistor network need not be performed because the entire area of the contact region can be used to create an electrical contact. This is particularly advantageous in comparison to a contact region with a plurality of separate sections, which are each assigned to a specific contact surface.
  • the contact region of the contact element has the shape of a circular arc section, wherein the extension in the axial direction of the circular arc section is substantially smaller than the extension in the radial direction of the circular arc section and as the extension in the circumferential direction of the circular arc section.
  • a circular arc section is particularly advantageous since the lever arm which is used to determine the filling level is rotatably mounted about an axis of rotation.
  • the magnet is either in direct connection with the lever arm or is moved at least directly from this.
  • the trajectory along which the magnet is moved about the axis of rotation as the lever arm rotates also describes a circular arc.
  • the radial direction thus extends from the center of the belonging to ⁇ circle of the arc section towards the outer periphery.
  • the circumferential direction runs along the circumference of the circle belonging to the circular arc section and the axial direction runs along a surface normal, which stands on the plane spanned by the associated circle.
  • the extension in the radial direction and the extension in the axial direction are so small that results in a wire-shaped contact area.
  • the cross section of the contact region may be round or angular.
  • the resistor network and in particular ⁇ sondere the contact surfaces of the resistance network also follows a circular arc.
  • a preferred embodiment is characterized in that the contact region is formed of a metallic material.
  • the metallic material offers the advantage that in an easy way an electrically conductive connection between the contact region and the contact surfaces of the resistor network can be achieved.
  • the material is sufficiently magnetizable to produce a deflection of the contact area to the physical contact with the contact surfaces of the resistor network.
  • the selected material thickness can be used to influence the force required for deflection. Likewise, the flexibility of the con ⁇ tact range can be affected.
  • the contact area is off
  • Plastic is formed.
  • a plastic is special Partly to produce a particularly flexible contact area
  • the contact region has an electrically conductive coating on the side facing the resistance network. This is especially before ⁇ geous when a plastic or an electrically non-conductive material for the contact element or the contact area is used.
  • the coating can be provided nationwide or only in individual areas. Individual regions of the coating can preferably be designed such that they correspond to the contact surfaces of the resistor network, so that by deflecting the contact region, the coated regions can each be brought into an electrically conductive contact with one or more contact surfaces of the resistor network.
  • the distance between the resistance network and the contact region along the axial direction over the entire deflectable contact region is equidistant. This is advantageous to ensure that the distance to be bridged by the deflection is uniform along the entire contact area. This is particularly advantageous in view of the fact that the available magnetic force is invariable, since thus a sufficiently strong attraction at all points of the contact region can be ensured. It is also expedient if the distance between the resistance network and the contact region along the axial direction over the entire deflectable contact region is variable. This is advantageous in order, for example, to be able to compensate for different material properties along the contact region.
  • the plane formed along the radial direction and along the circumferential direction, which forms the contact region is bent concavely or convexly in the axial direction. This is advantageous in order to compensate in particular for the flexibility of the contact element which changes along the circumferential direction of the contact region.
  • the distance to the resistance network can be influenced in a targeted manner in order to make advantageous the distances to be bridged by the deflection. It is particularly preferable if, in regions of high flexibility of the contact region, for example in the middle between the connection regions, a greater distance is provided between the resistance network and the contact element than at the end regions directly adjacent to the connection regions.
  • the extension of the contact region along the radial direction along the circumferential direction is variable. By changing the width of the contact area, the flexibility of the contact area can be adjusted, allowing more accurate tuning of the system.
  • the contact element is formed by a metal foil.
  • a metal foil in particular an electrically conductive and magnetizable, is advantageous in order to produce a particularly easily deflectable contact element, which can also be deflected with low magnetic forces.
  • FIG. 1 is a sectional view through a level sensor, wherein the contact region of the contact element is shown with a resistor network arranged underneath and below the resistor network, a magnet is shown, through which the contact area is used to the contact surfaces of the resistor network,
  • Fig. 2 is a plan view of a level sensor, wherein the
  • FIG. 3 is a plan view of a contact element with a circumferentially uniform contact area across the circumferential direction
  • FIG. 4 is a plan view of a contact element with a
  • FIG. 5 shows a plan view of a contact element with a centrally arranged connection region for connecting the contact element to the resistance network or a spacing element arranged therebetween.
  • the level sensor 1 shows a schematic sectional view through a level sensor 1.
  • the level sensor 1 has a resistance network 2, which is arranged on a substrate 3.
  • the resistance network 2 has a plurality of contact surfaces 4, which are arranged at a distance from each other.
  • the contact surfaces 4 are designed such that each of the contact surfaces has a specific electrical resistance.
  • a con tact ⁇ element 5 is arranged above the resistor network 2.
  • the contact surfaces In the section of FIG 1 is shown in the ⁇ particular the deflectable contact portion 6 of the contact element 5, which is disposed above the resistor network 2 be ⁇ relationship, the contact surfaces. 4
  • a magnet 7 is shown, which may be arranged in a real version also minimally spaced from the substrate.
  • the magnet 7 is a permanent magnet that generates a defined and predetermined magnetic force.
  • the magnetic force which preferably acts in the direction of a surface normal to the substrate 3 or deviating therefrom by a known angle, the deflectable contact region 6 towards the contact surfaces 4 of the resistor network is turned from ⁇ . 3
  • the contact region 6 is deflected so far that a physical contact between the contact region 6 and the contact surfaces 4 is formed.
  • the contact element 5 and the resistor network 3 are electrically connected to different electrical potentials, a circuit is closed by the contact. Due to the structural specific electrical resistance of the individual contact surfaces 4, the position of the magnet 7 can be determined accurately. The position of the magnet 7 can ultimately also be used to determine the position of the float, not shown, in the tank, which is likewise not shown, since the magnet 7 is moved over a known mechanical transmission path in Ab ⁇ dependence on the movement of the float.
  • the contact region 6 is formed by a flat band-shaped element. In particular, it has no recesses and / or penetrations. A deflection of the contact area thus takes place as a whole. Not only individual molded or separated from the rest of the surface elements are deflected. The contact region 6 is partially bent until an abutment of the contact region 6 takes place at the contact surfaces 4.
  • FIG. 2 shows a plan view of a level sensor 1.
  • the level sensor 1 has a substrate 3 with a resistance network 2 arranged thereon.
  • the individual contact surfaces 4 all have an individual design, whereby they each have a specific one-time electrical resistance. It is thus always an assignment of a measured electrical resistance with one of the contact surfaces 4 possible.
  • the contact element 5 Above the resistor network 2, the contact element 5 is arranged.
  • the contact element 5 is connected on the left and right end to connection areas 8 on spacer elements and thus spaced from the resistor network 2.
  • the contact region 6 of the contact element 5 is arranged above the contact surfaces 4, so that the contact region 6 can be deflected directly onto the contact surfaces 4 by the magnet, which is arranged below the substrate 3 in FIG. 2 and is therefore not shown.
  • the contact region 6 has an arcuate outer edge 9, which corresponds to the radius in the embodiment of Figure 2, along which the contact surfaces 4 are arranged.
  • the arcuate arrangement of the contact surfaces 4 is particularly advantageous, since the magnet is an arcuate path on
  • Substrate 3 over describes as it is from a not shown Lever arm which is rotatably mounted about a rotation axis, is moved.
  • FIG 3 shows a plan view of an alternatively configured contact element 10. Furthermore, the resistance network or the contact surfaces are indicated by the reference numeral 11.
  • the contact element 10 has the end connection areas 12, with which the contact element 10 can be connected ⁇ example of spacers.
  • the contact element 10 is arc-shaped and has two mutually parallel arcuate outer edges.
  • the contact element has a constant width along its circumferential direction.
  • Transition regions 13 are formed in each case between the arcuate contact region and the connection regions 12. In an advantageous embodiment, these transition regions 13 can have a lower material thickness than the contact region in order to increase the overall flexibility of the contact region compared to the rigidly fixed connection regions 12.
  • the arcuate contact region can thereby be deflected with less force acting on the supports of the contact element 10 at the connection regions 12.
  • 4 shows an alternatively formed contact element 13.
  • the contact element 13 has a variable width in the circumferential direction. The two arcuate outer edges therefore do not run completely parallel to each other.
  • Figure 5 shows a plan view of a contact element 15, which also has a circular arc-shaped outer edge.
  • the contact element 15 has a connection region 16, with which it is connected to an arranged below spacer element 17 or the carrier substrate of the resistor network.
  • a spacer 17 is disposed between the resistor network and the contact element 15.
  • the contact region 18 is provided, which can be deflected downwards towards the resistance network.
  • the area of the contact element 10 above the Distanzele ⁇ Mentes 12, however, is practically rigid and can not be deflected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Füllstandsgeber (1) für die Bestimmung eines Füllstandes in einem Tank, mit einem Widerstandsnetzwerk (2, 11), mit einem Kontaktelement (5, 10, 14, 15) und mit einem magnetischen Element (7), wobei das Kontaktelement (5, 10, 14, 15) beabstandet zu dem Widerstandsnetzwerk (2, 11) angeordnet ist und das magnetische Element (7) relativ zum Widerstandsnetzwerk (2, 11) und dem Kontaktelement (5, 10, 14, ) bewegbar ist, wobei das Kontaktelement (5, 10, 14) einen Kontaktbereich (6, 18) aufweist, welcher durch das magnetische Element (7) auslenkbar ist, wobei eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktbereich (6, 18) und dem Wi-1 derstandsnetzwerk (2, 11) durch die Auslenkung herstellbar ist, wobei der Kontaktbereich (6, 18) durch ein flächiges bandförmiges Element gebildet ist, welches durch die Magnetkraft des magnetischen Elementes (7) partiell auslenkbar ist.

Description

Beschreibung
Passiver magnetischer Positionssensor Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Füllstandsgeber für die Bestimmung eines Füllstandes in einem Tank, mit einem Widerstandsnetzwerk, mit einem Kontaktelement und mit einem magnetischen Element, wobei das Kontaktelement beabstandet zu dem Widerstandsnetzwerk angeordnet ist und das magnetische Element relativ zum Wi¬ derstandsnetzwerk und dem Kontaktelement bewegbar ist, wobei das Kontaktelement einen Kontaktbereich aufweist, welcher durch das magnetische Element auslenkbar ist, wobei eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktbereich und dem Widerstandsnetzwerk durch die Auslenkung herstellbar ist.
Stand der Technik Füllstandsgeber zur Ermittlung des Füllstands in einem
Kraftstofftank weisen ein Widerstandsnetzwerk auf, welches abhängig von dem tatsächlichen Füllstand ein Signal erzeugt, welches dem Füllstand im Kraftstofftank entspricht. Hierzu wird regelmäßig ein Schwimmer vorgesehen, der auf der Oberfläche des Kraftstoffs im Kraftstofftank schwimmt und mittels eines Ge¬ stänges und einem Schleifkontakt auf das Widerstandsnetzwerk einwirkt. Die Bewegung des Schwimmers infolge eines steigenden oder sinkenden Füllstandes wird über das Gestänge an den Schleifkontakt übertragen, der infolge der Bewegung an dem Widerstandsnetzwerk vorbeigeführt wird. Abhängig von der Position des Schleifkontakts wird hierbei ein unterschiedliches Signal erzeugt. Durch eine Normierung des Signals und einer spezifischen Gestaltung des Widerstandsnetzwerks kann aus dem an dem Widerstandsnetzwerk erzeugten Signal direkt auf den
Füllstand im Kraftstofftank geschlossen werden. Solche
Füllstandsgeber sind in vielfältiger Weise im Stand der Technik bekannt . Darüber hinaus sind Füllstandsgeber bekannt, die anstelle eines Schleifkontakts ein Kontaktelement aufweisen, welches eine Mehrzahl von fingerartigen Abschnitten aufweist, die durch eine Magnetkraft derart ausgelenkt werden können, dass ein elekt¬ rischer Kontakt zwischen dem fingerartigen Abschnitt und einem Widerstandsnetzwerk erzeugt wird. Durch das Erzeugen des elektrischen Kontakts wird ein Signal erzeugt. Abhängig von der Ausgestaltung des Widerstandsnetzwerks und des Kontaktelementes kann durch das erzeugte Signal direkt auf den Füllstand im
Kraftstofftank geschlossen werden. Ein solcher Füllstandsgeber ist beispielsweise durch die DE 197 01 246 AI bekannt.
Nachteilig an den Vorrichtungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass der Schleifkontakt an dem Widerstandsnetzwerk eine mechanische Kontaktierung darstellt, die einem unver¬ meidbaren Verschleiß unterliegt. Außerdem sind der Schleif¬ kontakt und das Widerstandsnetzwerk hierbei vollständig im Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks angeordnet, wodurch es zu schädigenden Einwirkungen durch den Kraftstoff kommen kann. Die Erzeugung des elektrischen Kontakts durch ein Kontaktelement mit einer Mehrzahl von fingerartigen Abschnitten, die durch einen Magneten ausgelenkt werden können, ist nach-teilig, da das Kontaktelement sehr empfindlich gegenüber mechanischen Stör- einflüssen ist, was insbesondere die Montage und den Transport der Kontaktelemente erschwert.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Füllstandsgeber zu schaffen, welcher ein mechanisch widerstandsfähigeres Kontaktelement aufweist und gleichzeitig eine verschleißfreie Erzeugung eines von dem Füllstand im Kraft¬ stofftank abhängigen und möglichst genauen Signals ermöglicht.
Die Aufgabe hinsichtlich des Füllstandsgebers wird durch einen Füllstandsgeber mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen
Füllstandsgeber für die Bestimmung eines Füllstandes in einem Tank, mit einem Widerstandsnetzwerk, mit einem Kontaktelement und mit einem magnetischen Element, wobei das Kontaktelement beabstandet zu dem Widerstandsnetzwerk angeordnet ist und das magnetische Element relativ zum Widerstandsnetzwerk und dem Kontaktelement bewegbar ist, wobei das Kontaktelement einen Kontaktbereich aufweist, welcher durch das magnetische Element auslenkbar ist, wobei eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktbereich und dem Widerstandsnetzwerk durch die Auslenkung herstellbar ist, wobei der Kontaktbereich durch ein flächiges bandförmiges Element gebildet ist, welches durch die Magnetkraft des magnetischen Elementes partiell auslenkbar ist.
Das Kontaktelement ist vorteilhafterweise mit einem ersten elektrischen Potential verbunden. Das Widerstandsnetzwerk ist mit einem zweiten von dem ersten elektrischen Potential ab- weichenden elektrischen Potential verbunden . Durch einen Kontakt zwischen dem Kontaktelement und dem Widerstandsnetzwerk kann ein elektrischer Kreis geschlossen werden, wodurch ein Signal erzeugt wird. Das Widerstandsnetzwerk weist eine Mehrzahl von Kontaktflächen auf, die jeweils einen spezifischen Widerstand aufweisen. Abhängig davon mit welcher Kontaktfläche das Kontaktelement in Kontakt gebracht wird, wird so ein Signal mit einem spezifischen Widerstand erzeugt. Die Signale spezifischen Widerstands können dann einem Füllstand zugeordnet werden. Dies ist möglich, da der elektrische Kontakt zwischen dem Kon- taktelement und dem Widerstandsnetzwerk durch den Magneten erzeugt wird, der mit einem Hebelarm und einem daran angebundenen Schwimmer verbunden ist, wodurch der Magnet in Abhängigkeit von der Position des Schwimmers bewegt wird. Das Kontaktelement ist in einer vorteilhaften Ausführung elektrisch isoliert von dem Widerstandsnetzwerk benachbart zu diesem angeordnet. Das Widerstandsnetzwerk kann beispielsweise auf einem Trägersubstrat angeordnet sein. Das Kontaktelement weist zum Zwecke der Anbindung bevorzugt einen Anbindungsbereich auf. Dieser weist beispielsweise Öffnungen oder Aussparungen auf, die eine dauerhafte Anbindung an das Trägersubstrat und/oder das Widerstandsnetzwerk erlauben. Das Kontaktelement weist weiterhin einen Kontaktbereich auf, der flexibel ist und unabhängig von dem Anbindungsbereich aus der Ausgangslage des Kontaktelementes ausgelenkt werden kann. Der Kontaktbereich ist derart über dem Widerstandsnetzwerk angeordnet, dass durch ein Vorbeiführen des Magneten auf der dem Kontaktelement abgewandten Seite des Widerstandsnetzwerks eine Auslenkung des Kontakt¬ elementes beziehungsweise des Kontaktbereichs des Kontakt¬ elementes erfolgt, so dass ein physischer Kontakt zwischen dem Kontaktbereich und dem Widerstandsnetzwerk entsteht.
Vorteilhafterweise ist das Kontaktelement hierbei ein flächiges Bandelement, welches im nicht ausgelenkten Zustand im We¬ sentlichen in einer Ebene ausgerichtet ist. Durch den Magneten wird das bandförmige Kontaktelement aus der Ausgangslage ausgelenkt und in Richtung des Widerstandsnetzwerks angezogen. Hierbei tritt eine partielle Verformung des Kontaktelementes beziehungsweise des Kontaktbereichs auf. Die Flexibilität des Kontaktbereichs ist derart gestaltet, dass einerseits die Distanz zwischen dem Kontaktbereich und dem Widerstandsnetzwerk durch die Auslenkung überbrückt werden kann, und dass ande¬ rerseits nur ein definierter begrenzter Bereich des Kontaktbereichs jeweils soweit ausgelenkt wird, dass ein elektrischer Kontakt mit einer der Kontaktflächen des Widerstandsnetzwerks entsteht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Kon- taktbereich auch derart ausgebildet sein, dass eine Mehrzahl von nebeneinander und direkt benachbart zueinander liegenden Kontaktflächen gleichzeitig kontaktiert wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die durch den auslenkbaren Kontaktbereich gebildete Fläche frei von Aussparungen und/oder Durchdringungen ausgebildet ist. Ein Kontaktbereich, der frei von Aussparungen und/oder Durchdringungen ist, ist besonders vorteilhaft, da die Herstellung besonders einfach ist. Außerdem weist der Kontaktbereich dadurch eine sehr hohe Robustheit während der Fertigung und des Transports auf. Auch muss bei der Montage kein hochgenaues Matching zwischen dem Kontaktbereich und dem Widerstandsnetzwerk durchgeführt werden, da die gesamte Fläche des Kontaktbereichs zur Erzeugung eines elektrischen Kontakts verwendet werden kann. Dies ist insbesondere im Vergleich zu einem Kontaktbereich mit mehreren voneinander getrennten Abschnitten, die jeweils einer speziellen Kon- taktfläche zugeordnet sind, vorteilhaft.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Kontaktbereich des Kontaktelementes die Form eines Kreisbogenabschnitts aufweist, wobei die Erstreckung in axialer Richtung des Kreisbogenab- Schnitts wesentlich geringer ist als die Erstreckung in radialer Richtung des Kreisbogenabschnitts und als die Erstreckung in Umfangsrichtung des Kreisbogenabschnitts.
Ein Kreisbogenabschnitt ist besonders vorteilhaft, da der Hebelarm der zur Ermittlung des Füllstandes verwendet wird um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Der Magnet steht entweder in direkter Verbindung mit dem Hebelarm oder wird zumindest direkt von diesem bewegt. Folglich beschreibt die Trajektorie, entlang welcher der Magnet bei einem Verdrehen des Hebelarms um die Drehachse bewegt wird, ebenfalls eine Kreisbogen. Um si¬ cherzustellen, dass der Magnet stets mit einem annähernd gleichbleibenden Abstand zum Widerstandsnetzwerk und dem Kontaktelement geführt wird, ist daher eine Ausbildung als Kreisbogenabschnitt vorteilhaft.
Die radiale Richtung verläuft somit vom Mittelpunkt des zu¬ gehörigen Kreises des Kreisbogenabschnitts hin zum Außenumfang. Die Umfangsrichtung verläuft entlang des Umfangs des zum Kreisbogenabschnitt gehörenden Kreises und die axiale Richtung verläuft entlang einer Flächennormalen, die auf der durch den zugehörigen Kreis aufgespannte Ebene steht. Durch eine Ausbildung mit einer sehr geringen Erstreckung in axialer Richtung und einer größeren Erstreckung in radialer Richtung und einer noch wesentlich größeren Erstreckung in Umfangsrichtung ergibt sich ein besonders dünnes Kontaktelement beziehungsweise ein besonders dünner Kontaktbereich. Die Er¬ streckung in radiale Richtung ist idealerweise so groß, dass der Kontaktbereich die Kontaktflächen des Widerstandsnetzwerks vollständig überdeckt. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Erstreckung in radialer Richtung jedoch auch geringer sein als die Erstreckung der Kontaktflächen in radialer Richtung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Erstreckung in radialer Richtung und die Erstreckung in axialer Richtung so gering, dass sich ein drahtförmiger Kontaktbereich ergibt. Der Querschnitt des Kontaktbereichs kann rund oder eckig ausgebildet sein .
Vorteilhafterweise folgt das Widerstandsnetzwerk und insbe¬ sondere die Kontaktflächen des Widerstandsnetzwerks ebenfalls einem Kreisbogen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich aus einem metallischen Material gebildet ist. Das metallische Material bietet den Vorteil, dass auf einfache Weise eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktbereich und den Kontaktflächen des Widerstandsnetzwerks erreicht werden kann. Besonders vorteilhaft ist das Material ausreichend stark magnetisierbar, um eine Auslenkung des Kontaktbereichs bis hin zum physischen Kontakt mit den Kontaktflächen des Widerstandsnetzwerks zu erzeugen. Über die gewählte Materialstärke kann die zur Auslenkung benötige Kraft beeinflusst werden. Ebenso kann so die Flexibilität des Kon¬ taktbereichs beeinflusst werden.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn der Kontaktbereich aus
Kunststoff gebildet ist. Ein Kunststoff ist besonders teilhaft, um einen besonders flexiblen Kontaktbereich zu erzeugen
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Kontaktbereich eine elektrisch leitfähige Beschichtung an der dem Widerstandsnetzwerk zugewandten Seite aufweist. Dies ist besonders vor¬ teilhaft, wenn ein Kunststoff oder ein elektrisch nicht leitfähiges Material für das Kontaktelement beziehungsweise für den Kontaktbereich verwendet wird. Die Beschichtung kann flächendeckend vorgesehen werden oder nur in einzelnen Bereichen. Einzelne Bereiche der Beschichtung können vorzugsweise derart ausgelegt werden, dass sie mit den Kontaktflächen des Widerstandsnetzwerks korrespondieren, so dass durch das Aus¬ lenken des Kontaktbereichs die beschichteten Bereiche jeweils mit einer oder mit mehreren Kontaktflächen des Widerstandsnetzwerks in einen elektrisch leitfähigen Kontakt gebracht werden können.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen dem Widerstandsnetzwerk und dem Kontaktbereich entlang der axialen Richtung über den gesamten auslenkbaren Kontaktbereich äqui- distant ist. Dies ist vorteilhaft, um sicherzustellen, dass die durch die Auslenkung zu überbrückende Distanz entlang des gesamten Kontaktbereichs gleichmäßig ist. Dies ist insbesondere im Hinblick darauf, dass die zur Verfügung stehende Magnetkraft unveränderlich ist vorteilhaft, da somit eine ausreichend starke Anziehung an allen Stellen des Kontaktbereichs gewährleistet werden kann. Auch ist es zweckmäßig, wenn der Abstand zwischen dem Widerstandsnetzwerk und dem Kontaktbereich entlang der axialen Richtung über den gesamten auslenkbaren Kontaktbereich variabel ist. Dies ist vorteilhaft, um beispielsweise unterschiedliche Materialeigenschaften entlang des Kontaktbereichs ausgleichen zu können. Insbesondere an den Endbereichen des Kontaktbereichs, an welche die Anbindungsbereiche des Kontaktelementes angrenzen, kann es zu einer verringerten Flexibilität des Kontaktbereichs kommen, welche aus der Fixierung des Kontaktelementes im An- bindungsbereich resultieren. Mit der gleichen Magnetkraft ist dort eine Auslenkung geringeren Umfangs zu erzielen als im mittleren Bereich des Kontaktbereichs zwischen den endseitigen Anbindungsbereichen . Durch eine variable Gestaltung des Ab- standes zwischen dem Widerstandsnetzwerk und dem Kontaktbereich kann dies ausgeglichen werden.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die entlang der radialen Richtung und entlang der Umfangsrichtung aufgespannte Fläche, die den Kontaktbereich bildet, konkav oder konvex in axialer Richtung durchgebogen ist. Dies ist vorteilhaft, um insbesondere die entlang der Umfangsrichtung des Kontaktbereichs sich verändernde Flexibilität des Kontaktelementes zu kompensieren. Durch eine konvexe oder konkave Durchbiegung kann der Abstand zum Widerstandsnetzwerk gezielt beeinflusst werden, um die jeweils durch die Auslenkung zu überbrückenden Distanzen vorteilhaft zu gestalten. Besonders zu bevorzugen ist es, wenn in Bereichen hoher Flexibilität des Kontaktbereichs, beispielsweise in der Mitte zwischen den Anbindungsbereichen, ein größerer Abstand zwischen dem Widerstandsnetzwerk und dem Kontaktelement vorgesehen ist als an den Endbereichen direkt benachbart zu den Anbindungsbereichen . Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Erstreckung des Kontaktbereichs entlang der radialen Richtung entlang der Um- fangsrichtung variabel ist. Durch eine Veränderung der Breite des Kontaktbereichs kann die Flexibilität des Kontaktbereichs angepasst werden, wodurch eine genauere Abstimmung des Systems ermöglicht wird.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn das Kontaktelement durch eine Metallfolie gebildet ist. Eine Metallfolie, insbesondere eine elektrisch leitfähige und magnetisierbare, ist vorteilhaft, um ein besonders leicht auslenkbares Kontaktelement zu erzeugen, dass auch mit geringen Magnetkräften ausgelenkt werden kann. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben . Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht durch einen Füllstandsgeber, wobei der Kontaktbereich des Kontaktelementes mit einem darunter angeordneten Widerstandsnetzwerk gezeigt ist und unterhalb des Widerstandsnetzwerks ein Magnet gezeigt ist, durch welchen der Kontaktbereich an die Kontaktflächen des Widerstandsnetzwerks herangezogen wird,
Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Füllstandsgeber, wobei das
Kontaktelement oberhalb des Widerstandsnetzwerks dargestellt ist,
Fig. 3 eine Aufsicht auf ein Kontaktelement mit einem entlang der Umfangsrichtung gleichbleibend breiten Kon- taktbereich,
Fig. 4 eine Aufsicht auf ein Kontaktelement mit einem
Kontaktbereich, der sich entlang der Umfangsrichtung in der Breite verändert, und
Fig. 5 eine Aufsicht auf ein Kontaktelement mit einem mittig angeordneten Anbindungsbereich zur Anbindung des Kontaktelementes an das Widerstandsnetzwerk oder ein dazwischen angeordnetes Distanzelement. Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen Füllstandsgeber 1. Der Füllstandsgeber 1 weist ein Wider- Standsnetzwerk 2 auf, welches auf einem Substrat 3 angeordnet ist. Das Widerstandsnetzwerk 2 weist eine Mehrzahl von Kontaktflächen 4 auf, die zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Kontaktflächen 4 sind derart gestaltet, dass jede der Kontaktflächen einen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist. Oberhalb des Widerstandsnetzwerks 2 ist ein Kon¬ taktelement 5 angeordnet. Im Ausschnitt der Figur 1 ist ins¬ besondere der auslenkbare Kontaktbereich 6 des Kontaktelementes 5 dargestellt, der oberhalb des Widerstandsnetzwerks 2 be¬ ziehungsweise der Kontaktflächen 4 angeordnet ist.
Unterhalb des Substrats 3 ist ein Magnet 7 dargestellt, der in einer realen Ausführung auch minimal beabstandet zu dem Substrat angeordnet sein kann. Der Magnet 7 ist ein Permanentmagnet, der eine definierte und vorbestimmte magnetische Kraft erzeugt. Durch die magnetische Kraft, die bevorzugt in Richtung einer Flächennormalen auf dem Substrat 3 wirkt oder um einen bekannten Winkel davon abweichend, wird der auslenkbare Kontaktbereich 6 hin zu den Kontaktflächen 4 des Widerstandsnetzwerks 3 aus¬ gelenkt. In dem Bereich der unmittelbar oberhalb des Magneten 7 liegt, wird der Kontaktbereich 6 soweit ausgelenkt, dass ein physischer Kontakt zwischen dem Kontaktbereich 6 und den Kontaktflächen 4 entsteht.
Da das Kontaktelement 5 und das Widerstandsnetzwerk 3 elektrisch leitend mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen verbunden sind, wird durch die Berührung ein Stromkreis geschlossen. Durch den baulich bedingten spezifischen elektrischen Widerstand der einzelnen Kontaktflächen 4 kann die Position des Magneten 7 genau ermittelt werden. Über die Position des Magneten 7 kann letztlich auch die Position des nicht gezeigten Schwimmers im ebenfalls nicht gezeigten Tank ermittelt werden, da der Magnet 7 über eine bekannte mechanische Übertragungsstrecke in Ab¬ hängigkeit von der Bewegung des Schwimmers bewegt wird.
Der Kontaktbereich 6 ist durch ein flächiges bandförmiges Element gebildet. Es weist insbesondere keine Ausnehmungen und/oder Durchdringungen auf. Eine Auslenkung des Kontaktbereichs erfolgt somit im Ganzen. Es werden nicht nur einzelne ausgeformte oder von der restlichen Fläche abgetrennte Elemente ausgelenkt. Der Kontaktbereich 6 wird partiell verbogen, bis eine Anlage des Kontaktbereichs 6 an den Kontaktflächen 4 erfolgt.
Die Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf einen Füllstandsgeber 1. Der Füllstandsgeber 1 weist, wie bereits in Figur 1 dargestellt, ein Substrat 3 mit einem darauf angeordneten Widerstandsnetzwerk 2 auf. In Figur 2 ist zu erkennen, dass die einzelnen Kontaktflächen 4 alle eine individuelle Bauform aufweisen, wodurch sie jeweils einen spezifischen einmaligen elektrischen Widerstand aufweisen. Es ist somit stets eine Zuordnung eines gemessenen elektrischen Widerstands mit einer der Kontaktflächen 4 möglich.
Oberhalb des Widerstandsnetzwerks 2 ist das Kontaktelement 5 angeordnet. Das Kontaktelement 5 ist links und rechts endseitig an Anbindungsbereichen 8 an Distanzelementen angebunden und somit zum Widerstandsnetzwerk 2 beabstandet. Der Kontaktbereich 6 des Kontaktelementes 5 ist oberhalb der Kontaktflächen 4 angeordnet, so dass durch den Magneten, der in Figur 2 unterhalb des Substrats 3 angeordnet ist und deswegen nicht gezeigt ist, der Kontaktbereich 6 direkt auf die Kontaktflächen 4 ausgelenkt werden kann.
Der Kontaktbereich 6 weist eine bogenförmige Außenkante 9 auf, die im Ausführungsbeispiel der Figur 2 dem Radius entspricht, entlang welchem auch die Kontaktflächen 4 angeordnet sind. Die bogenförmige Anordnung der Kontaktflächen 4 ist besonders vorteilhaft, da auch der Magnet eine bogenförmige Bahn am
Substrat 3 vorbei beschreibt, da er von einem nicht gezeigten Hebelarm, der um eine Drehachse drehbar gelagert ist, bewegt wird .
Die Figur 3 zeigt eine Aufsicht auf ein alternativ ausgestaltetes Kontaktelement 10. Weiterhin sind das Widerstandsnetzwerk beziehungsweise die Kontaktflächen mit dem Bezugszeichen 11 angedeutet. Das Kontaktelement 10 weist endseitig die Anbin- dungsbereiche 12 auf, mit denen das Kontaktelement 10 bei¬ spielsweise an Distanzstücken angebunden werden kann.
Das Kontaktelement 10 ist bogenförmig ausgebildet und weist zwei parallel zueinander verlaufende bogenförmige Außenkanten auf. Das Kontaktelement weist insbesondere eine gleichbleibende Breite entlang seiner Umfangsrichtung auf. Zwischen dem bo- genförmigen Kontaktbereich und den Anbindungsbereichen 12 sind jeweils Übergangsbereiche 13 ausgebildet. Diese Übergangsbe¬ reiche 13 können in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine geringere Materialstärke aufweisen, als der Kontaktbereich, um insgesamt die Flexibilität des Kontaktbereichs gegenüber den starr fixierten Anbindungsbereichen 12 zu erhöhen. Der bogenförmige Kontaktbereich kann dadurch mit geringerer Krafteinwirkung gegenüber den Auflagern des Kontaktelementes 10 an den Anbindungsbereichen 12 ausgelenkt werden. Die Figur 4 zeigt ein alternativ ausgebildetes Kontaktelement 13. Im Unterschied zu dem Kontaktelement 10 der Figur 3 weist das Kontaktelement 13 eine in Umfangsrichtung veränderliche Breite auf. Die beiden bogenförmigen Außenkanten verlaufen daher nicht vollständig parallel zueinander. Durch diese abweichende Ausgestaltung des Kontaktelementes 13 kann insbesondere die mechanische Stabilität des Kontaktelementes 13 verändert werden. Dadurch kann die Auslenkung zu dem Widerstandsnetzwerk 11 hin vereinfacht werden. Figur 5 zeigt eine Aufsicht auf eine Kontaktelement 15, welches ebenfalls eine kreisbogenförmige Außenkante aufweist. Das Kontaktelement 15 weist einen Anbindungsbereich 16 auf, mit welchem es an einem darunter angeordneten Distanzelement 17 oder dem Trägersubstrat des Widerstandsnetzwerkes angebunden ist. Im Ausführungsbeispiel der Figur 5 ist ein Distanzelement 17 zwischen dem Widerstandsnetzwerk und dem Kontaktelement 15 angeordnet .
An dem einem Kreisbogenabschnitt zugewandten Randbereich des Kontaktelementes 10 ist der Kontaktbereich 18 vorgesehen, der nach unten hin zum Widerstandsnetzwerk ausgelenkt werden kann. Der Bereich des Kontaktelementes 10 oberhalb des Distanzele¬ mentes 12 ist hingegen praktisch starr und kann nicht ausgelenkt werden .
Die unterschiedlichen Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch untereinander kombiniert werden. Die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 5 sind beispielhaft und weisen insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf. Sie dienen der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.

Claims

Patentansprüche
1. Füllstandsgeber (1) für die Bestimmung eines Füllstandes in einem Tank, mit einem Widerstandsnetzwerk (2, 11), mit einem Kontaktelement (5, 10, 14, 15) und mit einem magnetischen Element (7), wobei das Kontaktelement (5, 10, 14, 15) beabstandet zu dem Widerstandsnetzwerk (2, 11) angeordnet ist und das magnetische Element (7) relativ zum Wider¬ standsnetzwerk (2, 11) und dem Kontaktelement (5, 10, 14, 15) bewegbar ist, wobei das Kontaktelement (5, 10, 14) einen Kontaktbereich (6, 18) aufweist, welcher durch das magnetische Element (7) auslenkbar ist, wobei eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktbereich (6) und dem Widerstandsnetzwerk (2, 11) durch die Auslenkung herstellbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kontaktbereich (6, 18) durch ein flächiges bandförmiges Element gebildet ist, welches durch die Magnetkraft des magnetischen Elementes (7) partiell auslenkbar ist.
2. Füllstandsgeber (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass die durch den auslenk¬ baren Kontaktbereich (6, 18) gebildete Fläche frei von Aussparungen und/oder Durchdringungen ausgebildet ist.
3. Füllstandsgeber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , der Kontaktbereich (6, 18) des Kontaktelementes (5, 15) die Form eines Kreisbogenabschnitts aufweist, wobei die Erstreckung in axialer Richtung des Kreisbogenabschnitts wesentlich geringer ist als die Erstreckung in radialer Richtung des Kreisbogenabschnitts und als die Erstreckung in Um- fangsrichtung des Kreisbogenabschnitts.
4. Füllstandsgeber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kontaktbereich (6, 18) aus einem metallischen Material gebildet ist.
Füllstandsgeber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kontaktbereich (6, 18) aus einem Kunststoff gebildet ist .
Füllstandsgeber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kontaktbereich (6, 18) eine elektrisch leitfähige Beschichtung an der dem Widerstandsnetzwerk (2, 11) zugewandten Seite aufweist.
Füllstandsgeber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Abstand zwischen dem Widerstandsnetzwerk (2, 11) und dem Kontaktbereich (6, 18) entlang der axialen Richtung über den gesamten auslenkbaren Kontaktbereich (6, 18) äquidistant ist .
Füllstandsgeber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Abstand zwischen dem Widerstandsnetzwerk (2, 11) und dem Kontaktbereich (6, 18) entlang der axialen Richtung über den gesamten auslenkbaren Kontaktbereich (6, 18) variabel ist.
Füllstandsgeber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die entlang der radialen Richtung und entlang der Um- fangsrichtung aufgespannte Fläche, die den Kontaktbereich (6, 18) bildet, konkav oder konvex in axialer Richtung durchgebogen ist.
Füllstandsgeber (1) nach einem der vorhergehenden
Sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , die Erstreckung des Kontaktbereichs (6, 18) entlang der radialen Richtung entlang der Umfangsrichtung variabel ist.
Füllstandsgeber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kontaktelement (5, 10, 14, 15) durch eine Metallfolie gebildet ist.
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