DE3718199C2 - Vorrichtung zur Abtastung des Flüssigkeitspegels in einem Tank - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abtastung des Flüssigkeitspegels in einem Tank.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll insbesondere vorgesehen sein zur Ab­ tastung des Kraftstoffpegels in einem Fahrzeugtank.

Die EP-0 168 21 A1 zeigt und beschreibt eine entsprechende Vorrichtung mit einer senkrechten Führung, die von oben in eine Öffnung im Tank einge­ lassen und mit einem Flansch an der Oberseite des Tanks befestigt werden kann. Auf der Führung ist ein Schwimmer geführt, der entsprechend dem Flüssigkeitsstand aufwärts und abwärts bewegt wird und ein elektrisches Kontaktelement aufweist. Die Führung trägt einen Widerstand auf der Außen­ fläche, auf der das Kontaktelement bei den Bewegungen des Schwimmers entlanggleitet. Der Schwimmer und die Führung befinden sich in einer durch einen becherförmigen Körper mit einer unteren Stirnwand und einer im we­ sentlichen zylindrischen Umfangswand gebildeten Kammer.

Die DE 33 46 781 A1 befaßt sich mit einer ähnlichen Lösung, die jedoch in ihrer Gesamtheit nur schematisch beschrieben und gezeigt wird, da sich die Druckschrift in erster Linie mit dem Aufbringen von Dickfilmschichten auf einen Substratkörper zur Bildung der Führung befaßt.

Die DE 33 07 288 A1 zeigt eine Füllstandsmeßeinrichtung mit einem Schwimmer, der mit einem Hebel verbunden ist und diesen Hebel schwenkt.

Abtastvorrichtungen der oben beschriebenen Art haben gegen­ über anderen Abtastvorrichtungen den Vorteil, daß Schwin­ gungen des Schwimmers und damit der Anzeige des ange­ schlossenen Anzeigeinstruments weitgehend vermieden werden und daß eine sehr genaue Anzeige des Flüssigkeits­ pegels ermöglicht wird, da sich der Widerstand (üblicher­ weise ein Widerstandsdraht) über die gesamte Länge des
Führungselements und somit im wesentlichen über die gesamte Höhe des Tanks erstreckt. Diese Vorteile werden jedoch weitgehend wieder zunichte gemacht, wenn die Abtastvorrichtung in einem Tank, insbesondere einem Kunststofftank eingesetzt wird, dessen Boden sich infolge des Gewichts des Tankinhalts und/oder infolge einer Ände­ rung des Innendruckes des Tanks entsprechend der Umgebungs­ temperatur absenkt. Bei herkömmlichen Abtastvorrichtungen führt in solchen Fällen die Verlagerung des Bodens des Tanks zu einem Fehler bei der Messung und Anzeige des Flüssigkeitspegels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abtastvor­ richtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß Meßfehler infolge einer Hebung oder Senkung des Bodens des Tanks vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß sind der Schwimmer und die zugehörige Führung in einem becherförmigen Körper untergebracht, der axial verschiebbar an dem Flansch der Abtastvorrich­ tung geführt und elastisch gegen den Boden des Tanks vorgespannt ist. Die Meßvorrichtung paßt sich somit inner­ halb gewisser Grenzen den Hebungen und Senkungen des Bodens des Tanks an, und die Messung des Flüssigkeits­ pegels erfolgt jeweils mit dem Boden des Tanks als Bezugspunkt, so daß Meßfehler vermieden werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Abtastvor­ richtung;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, bei dein Teile der Vor­ richtung zur Verdeutlichung der Darstellung fortgelassen sind; und

Fig. 3 schematische Darstellungen von drei verschiedenen Arbeitsstellungen der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Eine Vorrichtung zur Abtastung des Flüssigkeitspegels in einem Tank, insbesondere dem Kraftstofftank eines Kraft­ fahrzeugs, ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Der Tank 2 ist zweckmäßigerweise aus Kunststoff hergestellt und weist obere und untere Wände 3, 4 auf.

Die wesentlichen Baugruppen der Abtastvorrichtung 1 sind:

• - ein mit einem radialen ringförmigen Vorsprung versehener Flansch 5, der unter Zwischenfügung einer ringförmigen Dichtung 7 auf der äußeren Oberfläche der oberen Wand 3 des Tanks 2 aufliegt,
• - ein in der Flüssigkeit in dem Tank beweglicher Schwimmer 8 mit einem elektrischen Kontaktelement 9 und
• - eine Führung 10 für den Schwimmer 8′ die mit einem schrau­ benförmig gewundenen Widerstandsdraht 11 versehen ist, an dem leitende Gleitschuhe 12 des Kontaktelements 9 entlanggleiten, wenn sich der Schwimmer 8 während des Betriebs der Abtastvorrichtung aufgrund des Auftriebs in der Flüssigkeit an der Führung 10 entlangbewegt.

Die Vorrichtung ist ferner mit einem becherförmigen Körper 15 mit einer Stirnwand 16 und einer im wesentlichen zylin­ drischen Umfangswand 17 versehen. Der becherförmige Körper 15 bildet eine Kammer 18′ die in axialer Anordnung den Schwimmer 8 und die zugehörige Führung 10 aufnimmt. Die Stirnwand 16 ist mit Durchbrüchen 19 versehen, die die Kammer 18 mit dem Inneren des Tanks 2 verbinden. Ferner ist die Stirnwand 16 mit einem koaxialen konvexen Abschnitt 20 versehen, der eine Hülse 21 bildet, in die das untere Ende 22 der Führung 10 kraftschlüssig eingepaßt ist. Zwischen der Hülse 21 und dem Endabschnitt 22 der Führung ist ein Ende einer Schraubenfeder 23 eingefügt, die in üblicher Weise einen Teil des Gewichts des Schwimmers 8 ausgleicht, wenn dieser sich in der Nähe der unteren Wand 4 des Tanks 2 befindet.

Der Flansch 5 ist im wesentlichen becherförmig gestaltet und weist eine Stirnwand 25 und eine im wesentlichen zylin­ drische Umfangswand 26 auf. Der Außendurchmesser der Umfangs­ wand 17 des becherförmigen Körpers 15 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Umfangswand 26 des Flansches 5. Der becherförmige Körper 15 ist in dem Flansch 5 ver­ schiebbar und weist an seiner Außenfläche eine Längsnut 27 auf, in die ein radial von der Umfangswand 26 des Flansches 5 vorspringender Zahn 28 eingreift. Auf diese Weise wird die Abwärtsbewegung des becherförmigen Körpers 15 in Bezug auf den Flansch 5 begrenzt und eine Drehung des becherför­ migen Körpers in Bezug auf den Flansch verhindert.

Ein oberer Endabschnitt 30 der Führung 10 ist kraft­ schlüssig in eine Kappe 31 eingepaßt. Die Kappe 31 weist einen radial vorspringenden ringförmigen Abschnitt 32 auf, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Umfangswand 17 des becherförmigen Körpers 15. Auf diese Weise ist die Führung 10 korrekt in dem becherförmigen Körper 15 positioniert. Zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Stirnwand 25 des Flansches 5 und dem ringförmigen Abschnitt 32 der Kappe 31 ist eine konische Feder 33 eingefügt. Der Haupt­ zweck dieser konischen Federn ist es, den becherförmigen Körper 15 rechtwinklig zur Ebene der Stirnwand 25 des Flansches 5 vorzuspannen. In dem gezeigten Ausführungs­ beispiel dient der Widerstandsdraht 11 als Rheostat, und es wird der Widerstand zwischen der in der Nähe des oberen Endabschnitts 30 der Führung 10 angeordneten Kleine des Widerstands­ drahtes und der Abgriffzone der Gleitschuhe 12 des Kontaktelements 9 gemessen. Zu diesem Zweck ist das Kontaktelement über einen schraubenförmig gewundenen Leitungsdraht 35 mit einem Zwischenanschlußstück 36 verbunden, das an dem ringförmigen Abschnitt 32 der Kappe 31 gehalten ist. Das Zwischenan­ schlußstück 36 ist seinerseits über einen weiteren schrau­ benförmigen Leitungsdraht 37 (siehe auch Fig. 2) mit einer Klemme einer speziell geformten Anschlußplatte 39 verbunden. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Anschluß­ platte 39 elektrisch mit einem Anschlußstück 40 verbunden, das in nicht gezeigter Weise aus dem Flansch 5 vorspringt.

Das in der Nähe des oberen Endabschnitts 30 der Führung 10 gelegenen Ende des Widerstandsdrahtes 11 ist über ein Anschlußstück 41 mit einem Ende der aus leitfähigem Material bestehenden Feder 33 verbunden. Das entgegengesetzte Ende dieser Feder stützt sich an einer leitenden Platte 42 ab, die auf einen von der Stirnwand 25 des Flansches 5 vor­ springenden Stift 43 aufgepreßt ist. Die Platte 42 ist ebenfalls mit einem elektrischen Anschlußstück 44 verbun­ den (Fig. 1 und 2) , das nach außen von dem Flansch 5 vorspringt.

Die Wirkungsweise der Abtastvorrichtung 1 soll nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert werden, die die Abtastvorrichtung 1 in drei unterschiedlichen Stellungen entsprechend verschiedenen Positionen der unteren Wand 4 des Tanks 2 zeigt. In Fig. 3a besteht zwischen den einan­ der zugewandten Oberflächen der oberen und unteren Wände des Tanks 2 der kleinstmögliche Abstand, der die Anbringung der Abtastvorrichtung 1 gestattet. Der Flansch 5 ist an der oberen Wand 3 des Tanks 2 festgelegt, während die untere Oberfläche der Stirnwand 16 des becherförmigen Körpers 15 auf der zugewandten Oberfläche der unteren Wand 4 des Tanks aufliegt. Die Kappe 31 liegt in Fig. 3a an dem Stift 43 an. Somit weist die Abtastvorrichtung 1 in Fig. 3a ihre minimale Ausdehnung in Axialrichtung auf.

Fig. 3c veranschaulicht den entgegengesetzten Extremfall. Die untere Wand 4 des Tanks 2 liegt in Abstand unterhalb der Stirnwand 16 des becherförmigen Körpers 15, der durch die Wirkung der Feder 33 in seiner unteren Extremstellung entsprechend einer maximalen Längsausdehnung der Abtast­ vorrichtung gehalten wird. Der becherförmige Körper 15 ist in Bezug auf den Flansch 5 gegenüber der in Fig. 3 gezeigten Stellung um eine Strecke verschoben, die etwas kleiner ist als die Länge der Längsnut 27, und der Zahn 28 liegt an einem die Längsnut 27 nach oben begrenzenden Abschnitt der Umfangswand 17 des becherförmigen Körpers 15 an. Bei den in Fig. 3a und 3c gezeigten Stellungen der Abtastvorrichtung 1 handelt es sich um Extremstellun­ gen, die im praktischen Betrieb der Abtastvorrichtung im allgemeinen nicht auftreten. Eine typische Arbeits­ stellung der Abtastvorrichtung in Fig. 3b dargestellt, in der dem becherförmige Körper 15 durch die Wirkung der Feder 33 um einen Bruchteil seines maximalen Verschiebe­ weges in Bezug auf den Flansch 5 verschoben ist und sich mit der Stirnwand 16 auf der unteren Wand 4 des Tanks 2 abstützt. In dieser Stellung ist der becherförmige Körper 15 in Axialrichtung sowohl nach oben als auch nach unten beweglich, so daß er sich exakt den Bewegungen der unteren Wand 4 des Tanks 2 anpassen kann, wenn sich die Lage der unteren Wand 4 des Tanks infolge des Gewichts des Kraft­ stoffs oder infolge einer Zunahme des Druckes in dem Tank 2 verändert.

Aus der oben beschriebenen Konstruktion der erfindungs­ gemäßen Abtastvorrichtung ergeben sich die folgenden Vorteile. Da der becherförmige Körper 15, an dem die eigentliche Meßeinrichtung der Abtastvorrichtung (Schwimmer 8′ Führung 10 und Widerstandsdraht 11) gehalten ist, ständig mit der Oberfläche der unteren Wand 4 des Tanks in Berührung gehalten wird, erfolgt die Messung des Flüssigkeitspegels in Bezug auf die untere Wand 4 des Tanks. Hierdurch wird eine genauere Anzeige des Tank­ inhalts ermöglicht, die nur in sehr geringem Ausmaß durch die Verformung der unteren Wand 4 des Tanks beein­ flußt wird.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels der Abtastvor­ richtung 1 denkbar. Beispielsweise können erhebliche Abwandlungen vorgenommen werden hinsichtlich der Art der elektrischen Verbindung der Anschlußstücke 40, 44 mit dem Kontaktelement 9, das mit dem Gleitschuh 12 an den Widerstandsdraht 11 entlanggleitet, und mit der festen Klemme des Widerstandsdrahtes am oberen Endab­ schnitt 30 der Führung 10.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Abtastung des Flüssigkeitspegels in einem Tank (2), mit

• - einem an einer oberen Wand (3) des Tanks (2) befestigbaren Flansch (5)
• - einem in der Flüssigkeit in dem Tank beweglichen Schwimmer (8) mit einem elektrischen Kontaktelement (9) und
• - einer Führung (10) für den Schwimmer (8), die einen Widerstand (11) trägt, an dem das ,Kontaktelement (9) des Schwimmers unter der Wirkung des auf den Schwimmer wirkenden Auftriebs entlanggleitet,

mit den weiteren Merkmalen,

• - daß der Schwimmer (8) und die Führung (10) in einer durch einen becherförmigen Körper (15) mit einer Stirn­ wand (16) und einer im wesentlichen zylindrischen Um­ fangswand (17) gebildeten Kammer (18) enthalten sind, die über wenigstens einen Durchbruch (19) in der Stirn­ wand (16) mit dem Inneren des Tanks (2) in Verbindung steht,
• - daß ein unteres Ende (22) der Führung (10) an der Stirn­ wand (16) des becherförmigen Körpern (15) gehalten ist,
• - daß die, Umfangswand (17) des becherförmigen Körpers in Bezug auf den becherförmig ausgebildeten Flansch (5) recht­ winklig zu einer Stirn­ wand (25) des Flansches (5) zwischen zwei Extremstellun­ gen beweglich ist und
• - daß wenigstens ein elastisches Element (33) im wesent­ lichen zwischen dem becherförmigen Körper und dem Flansch (5) angeordnet ist und den becherförmigen Körper (15) im Sinne einer Vergrößerung des Abstands zwischen dessen Stirnwand (16) und der Stirnwand (25) des Flan­ sches (5) gegen den Boden des Tanks vorspannt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flansch (5) eine im wesentlichen zylindrische Umfangswand (26) aufweist, die sich rechtwinklig zu der Stirnwand (25) erstreckt und einen oberen Abschnitt der Umfangswand (17) des becherförmigen Körpers (15) auf­ nimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umfangswand (17) des becher­ förmigen Körpers (15) an ihrer Außenfläche eine Längsnut (27) aufweist, in die ein radial von der Umfangswand (26) des Flansches (5) vorspringender Zahn (28) eingreift.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende (30) der Führung (10) einen radial vorspringenden Abstands­ halter (31) trägt, dessen äußerer Rand sich zur Positionie­ rung der Führung (10) in dem becherförmigen Körper (15) an der Umfangswand (17) des becherförmigen Körpers ab­ stützt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das elastische Element (33) zwischen dem Abstandshalter (31) und der Stirnwand (25) des Flan­ sches (5) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das elastische Element durch eine Feder (33) gebildet wird, die sich mit einem Ende an der Stirnwand (25) des Flansches (5) und mit dem anderen Ende an dem Abstandshalter (31) abstützt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feder (33) eine kegelstumpf­ förmige Gestalt hat.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feder (33) aus elektrisch leit­ fähigem Material besteht und eine elektrische Verbindung zwischen einer Klemme des Widerstands (11) und einem nach außen aus dem Flansch (5) vorspringenden elektrischen Anschlußstück (44) bildet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekenn­ zeichnet durch einen ersten Leitungsdraht (35), der von dem elastischen Kontaktelement (9) des Schwimmers (8) zu dem Abstandshalter (31) führt, und einen zweiten Leitungsdraht (37), der das an dem Abstandshalter (31) angeordnete Ende des ersten Leitungsdrahtes (35) mit einem nach außen aus dem Flansch (5) vorspringenden elektrischen Anschlußstück (40) verbindet.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine an der Stirnwand (16) des becherförmigen Körpers (15) befestigte, die Füh­ rung (10) umgebende Feder (23) zur Abstützung des Schwim­ mers (8), wenn sich dieser in seiner unteren Stellung befindet.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (5) und der becherförmige Körper (15) aus Kunststoff hergestellt sind.