DE3918728C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsindikator zur Anzeige des Erreichens eines Flüssigkeitspegels vorbestimmter Höhe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die US-PS 34 48 616 beschreibt eine typische Vorrichtung der vorgenannten Art und zeigt einen kegelförmigen lichtleitenden Stab zum Messen von Flüssigkeitspegeln. Am oberen Ende des Stabes, der vertikal in einem Tank angebracht ist, ist eine Lichtquelle und ein Fotodetektor angeordnet. Das Steigen des Flüssigkeitspegels hat zur Folge, daß der Stab tiefer eintaucht, weniger Licht von der Flüssigkeitsschnittstelle des Stabes reflektiert wird und sich die Intensität des empfangenen Lichtes verringert. Der Fotodetektor reagiert damit auf die Eintauchtiefe des Stabes.

Die US-PS 32 99 770 zeigt eine Vorrichtung zum Messen von Flüssigkeitspegeln in einem Rohr; sie umfaßt einen transparenten Stab mit gleichmäßigem Durchmesser, an dessen unterem Ende sich eine lichtreflektierende Oberfläche befindet. Zum Messen wird ein Lichtstrahl nach unten durch den Stab geleitet und das Licht, das nach oben von der Flüssigkeitsschnittstelle des Stabes reflektiert wird, wird mit einer Fotozelle nachgewiesen.

Ähnliche Vorrichtungen werden gleichermaßen in den US-PS 37 66 395, 38 34 235, 41 34 022, 42 42 590, 43 54 180 und 44 58 567 beschrieben. Auch die WO 89/03 978, DE-OS 29 20 199, DE-OS 30 21 374 und die CH 6 15 995 beschreiben gattungsgleiche Vorrichtungen, teils senkrecht, teils waagerecht angeordnet.

Auch die US-PS 39 17 411, 39 32 038 und 39 77 790 offenbaren verschiedene Arten transparenter Stäbe, die Licht zur Kontrolle von Flüssigkeiten brechen. Im Gegensatz zu den in dem vorstehenden Absatz genannten Patenten zeigen diese drei Patente Meßvorrichtungen zum Messen der Dichte oder des spezifischen Gewichtes einer Flüssigkeit. In diesen Fällen empfangen die mit den lichtempfindlichen Vorrichtungen verbundenen Stäbe eine Lichtmenge, die entsprechend der Dichte oder des spezifischen Gewichtes variiert.

Bei den meisten der obigen patentierten Vorrichtungen ist der transparente Stab verlängert und der größte Teil seiner Länge freistehend ausgebildet, wodurch er leicht beschädigt werden kann.

Darüber hinaus waren die meisten der in den vorgenannten Patenten beschriebenen Flüssigkeitspegel- Sensoren zum Anbringen in einer im wesentlichen vertikalen Lage auf einem Behältergehäuse bestimmt, d. h. sie wurden normalerweise auf einem oberen Deckel des Behältergehäuses angebracht, wobei sich der transparente Teil vertikal nach unten erstreckt. Dies war für den Einsatz in Automobilen nicht geeignet.

Seit Jahren bestand Bedarf für einen geeigneten Fahrzeugölpegelanzeiger, der sowohl unempfindlich als auch zuverlässig ist und auf der vertikalen Wand einer Ölwanne angebracht werden kann. Das Nichtvorhandensein beweglicher Teile aller Art war ebenfalls ein wesentlicher Punkt, da damit verbundene mechanische Schwimmer und Schalter als unzuverlässig galten.

Darüber hinaus fanden mechanische Anzeiger keine Akzeptanz bei Ölmeßgeräten aufgrund der großen Temperaturunterschiede in der Ölwanne, der rauhen Umgebung infolge mechanischer Stöße und der Vibration des Motors während des Betriebs.

Eine Art des Messens, insbesondere zur Kontrolle des Ölpegels in einer Ölwanne, wird in US-PS 39 39 470 beschrieben. Bei dieser patentierten Vorrichtung werden zwei Sensoren eingesetzt, die mit thermisch variablen Widerständen ausgestattet sind, wobei der erste Widerstand in einer vertikalen Wand der Ölwanne und der andere in einer Nachbarwand angebracht sind, die senkrecht zur ersten Wand steht. Diese Anordnung sollte Fehler ausgleichen, die bei Messungen an einem Fahrzeug entstehen, das nicht auf einer ebenen Fläche steht.

War dieses Patent auf das Problem von falschen Ablesungen aufgrund der Kippstellung des Fahrzeugs abgestellt, so bedeutete die offenbarte Lösung mit zwei Sensorelementen einen Rückschritt. Darüber hinaus wird angenommen, daß falsche Ablesungen auch dann noch auftreten, wenn sich das Fahrzeug entweder in einer Kippstellung nach einer Seite hin oder von vorne nach hinten befindet.

Schließlich wird angenommen, daß optische Sensoren mit einer kegelförmigen Spitze, die in die zu messende Flüssigkeit eingetaucht wird, bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt so betrieben werden müssen, daß die Achse der Spitze vertikal ausgerichtet ist. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann jedoch ein überraschendes und unerwartet vorteilhaftes Ergebnis auch dann erzielt werden, wenn der mit einer kegelförmigen Spitze ausgerüstete Sensor mit seiner Achse im wesentlichen horizontal angebracht und auf der vertikalen Wand der Ölwanne befestigt ist. Außerdem wird eine ungewöhnliche und weitaus bessere Auflösung erreicht, wobei Schwankungen über eine Sensorfläche bis zu 3 mm mit ausgezeichneter Wiederholgenauigkeit und Zuverlässigkeit ermittelt werden können.

Die vorgenannten Nachteile in bezug auf frühere Flüssigkeitsanzeigegeräte werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt, deren Ziel ein verbessertes kleines und kompaktes optisches Flüssigkeitsanzeigesystem ist, das in seiner Konstruktion besonders einfach ist, geschützt ist gegen Bruch und sich durch Unempfindlichkeit und Zuverlässigkeit im Betrieb über lange Zeiträume hinaus auszeichnet.

Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung zum Anzeigen des Flüssigkeitspegels gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Vorrichtung ist an einer Wand einer Ölwanne angeordnet und weist ein Paßstück mit einer Durchgangsbohrung auf, wobei das Paßstück ein Außengewinde zum Einschrauben und ein tassenförmiges Gehäuse und in der Bohrung angeordnete Bauteile aufweist. Das Gehäuse besitzt eine Innenwand, die ein Prisma mit einem kegelförmigen Endabschnitt zum Eintauchen in die zu messende Flüssigkeit aufweist. In dem Gehäuse sind eine Lichtquelle und ein Lichtempfänger und entsprechende Befestigungsmittel angeordnet. Das Prisma besitzt eine eingeschlossene kegelförmige Ausnehmung, die koaxial zum freistehenden kegelförmigen Ende des Prismas angeordnet ist, wobei Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle ausgesandt werden, durch die Oberfläche der kegelförmigen Ausnehmung dringen und in Richtung auf das freiliegende kegelförmige Prismenende gebrochen und an diesem Prismenende reflektiert werden, so daß sie in umgekehrter Richtung durch die Oberfläche der konischen Ausnehmung austreten und gegen den Lichtempfänger gebrochen werden.

Eine Ausführungsform der Anzeigeeinheit ist weiterhin gekennzeichnet durch ein tassenförmiges, flüssigkeitsdurchlässiges Gehäuse aus lichtdurchlässigem Kunststoff, das so angeordnet ist, daß es eine einstückige transversale Bodenwand aufweist, die das Prisma enthält, daß ein genaues und sinnvolles Ablesen auch dann möglich ist, wenn das Gehäuse vertikal oder horizontal in oder an den Wänden des Flüssigkeitsbehälters angebracht ist. In dem Gehäuse und in der Nähe des Prismas befindet sich eine Miniaturlichtquelle und ein Miniaturlichtempfänger, die nebeneinander angeordnet sind, um Licht abzugeben bzw. von dem Prisma Licht zu empfangen. Die nebeneinander angeordneten Einrichtungen sind zueinander im Winkel angeordnet und liegen einer konischen Ausnehmung der Prismeneinrichtung gegenüber, um die Abmessungen zu reduzieren und die Kompaktheit der Einheit zu verbessern. Aufgrund der geringen Größe paßt das gesamte Teil in eine relativ kleine Öffnung in der Behälterwand. Um das Anbringen zu erleichtern, kann die Öffnung der Behälterwand mit einem Gewinde versehen sein und die Sensoreinrichtung kann von einer Gewindebuchse getragen werden, die in die Öffnung mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Dichtung eingeschraubt ist.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der vergrößert dargestellten Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch die Sensoreinheit;

Fig. 2 eine Teilansicht des linken Endes der Sensoreinheit gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Licht- und Sensorträgers;

Fig. 4 eine Ansicht der rechten Seite der Sensoreinheit;

Fig. 5 einen axialen Schnitt längs der Linie 5-5 in der Fig. 7;

Fig. 6 eine Ansicht der linken Seite des in Fig. 5 dargestellten Bauteils;

Fig. 7 eine Ansicht der rechten Seite des in Fig. 5 gezeigten Bauteils;

Fig. 8 einen axialen Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 7;

Fig. 9 einen axialen Schnitt durch das mit einem Gewinde versehene Metallpaßstück;

Fig. 10 eine Teilansicht der linken Seite des in Fig. 9 gezeigten Bauteils;

Fig. 11 eine Teilansicht der rechten Seite des in Fig. 9 gezeigten Bauteils;

Fig. 12 einen axialen Schnitt des tassenförmigen Gehäuses und der Prismenwand;

Fig. 13 eine Ansicht der linken Seite des in Fig. 12 gezeigten Bauteils;

Fig. 14 eine Teilansicht der rechten Seite des in Fig. 12 gezeigten Bauteils;

Fig. 15 eine Vorderansicht eines Steckerstiftes;

Fig. 16 die Draufsicht auf das in Fig. 15 gezeigte Bauteil;

Fig. 17 eine Ansicht der rechten Seite des in Fig. 15 gezeigten Bauteils;

Fig. 18 einen axialen Schnitt eines Neigungsdetektors für die Sensoreinheit;

Fig. 19 eine Ansicht der linken Seite des in Fig. 18 gezeigten Bauteils;

Fig. 20 eine Ansicht der rechten Seite des in Fig. 18 gezeigten Bauteils;

Fig. 21 einen axialen Schnitt eines Gehäuseteils des Neigungsdetektors;

Fig. 22 eine Ansicht der linken Seite des in Fig. 21 gezeigten Bauteils;

Fig. 23 eine Ansicht der rechten Seite des in Fig. 21 gezeigten Bauteils;

Fig. 24 eine Seitenansicht, teilweise als axialer Schnitt, des zweiten Gehäuseteils des Neigungsdetektors;

Fig. 25 eine Ansicht der linken Seite des in Fig. 24 gezeigten Bauteils;

Fig. 26 eine Ansicht der gegenüberliegenden Seite des Gehäuseteils gemäß Fig. 24;

Fig. 27 eine Ansicht der rechten Seite des in Fig. 24 gezeigten Bauteils;

Fig. 28 eine Seitenansicht des Licht- und Sensorträgers;

Fig. 29 eine Ansicht der linken Seite des in Fig. 28 gezeigten Bauteils;

Fig. 30 eine Ansicht der rechten Seite des in Fig. 28 gezeigten Bauteils;

Fig. 31 eine Draufsicht auf das in Fig. 28 gezeigte Bauteil;

Fig. 32 einen Schaltplan des Flüssigkeitspegelan­ zeigers;

Fig. 33 eine schematische Darstellung eines bei Herabklappen eines Deckels reagierenden Schalters;

Fig. 34 eine schematische Teildarstellung der Sensoreinheit und

Fig. 35 eine modifizierte Sensoreinheit.

In den Fig. 1 und 9 bis 11 ist ein Metallpaßstück 10 dargestellt, das ein Gehäuse 12 mit einem Gewinde 14 und einem Sechskant 16 aufweist. Die innere Lippe 17 des Gehäuses 12 ist ringförmig. Das Paßstück 10 kann in die Seitenwand einer Kraftfahrzeugölwanne 18 mit einem Dichtungsring 20 eingeschraubt werden. Ein elektrisch isolierender Verbindungsblock 22 in dem Paßstück 10 besitzt Führungslöcher 24, siehe Fig. 5, für drei elektrische Steckerstifte 26, 28 und 30 zur Verbindung mit dem Fahrzeugkabelbaum. Der Block 22 hat eine Ausnehmung 32 für die Steckerstifte 26, 28 und 30. Der Block 22 hat eine unterbrochene abgeschrägte Fläche 33, siehe Fig. 4, 7 und 8, und eine Einfassung 34 zum Schutz der Steckerstifte 26, 28 und 30. Eine Verstärkungsleiste 35 ist mit der Einfassung 34 verbunden.

Der Block 22 hat eine ringförmige Schulter 36, die durch einen Flansch 38 an dem Paßstück 10 gehalten ist.

Die Führungsnase 37 befindet sich auf der Einfassung 34. Eine Schulter 40, Fig. 9, im Paßstück 10 berührt eine Randleiste 42, Fig. 5, des Blocks 22, der Sicken 44 aufweist. Ein O-Ring 46 bildet eine Dichtung.

In der Bohrung des Paßstücks 10 befindet sich die verbesserte, abgedichtete Sensoreinheit 50 zur Überwachung des Flüssigkeitspegels in der Ölwanne 18. Die Sensoreinheit 50 besteht aus einem ringförmigen Gehäuse 52 mit einem Prisma 54 in seiner Bodenwand. Im Gehäuse 53 befindet sich eine Lichtquelle 56 mit einer Sammellinse 57 und den elektrischen Leitungen 58, 60, die mit den Steckerstiften 28, 30 verbunden sind, sowie ein Lichtsensor 62 mit einer Sammellinse 63 und den drei elektrischen Leitern 64, 66 und 68. Der Leiter 64 führt zu dem Steckerstift 28, der Leiter 66 führt über einen Widerstand 70 zum Steckerstift 28 und der Leiter 68 ist mit dem Steckerstift 26 verbunden. Das Prisma 54 besteht aus transparentem oder halbtransparentem wärmebeständigem Material, wie bernsteinfarbenem Polyethersulfon. Ein Träger 72 ist im Gehäuse 52 angeordnet und besitzt gewölbte Aufnahmen 74, 76 für die Lichtquelle 56 und den Lichtsensor 62.

Die Lichtquelle 56 kann eine Infrarotlicht emittierende Diode und der Sensor 62 ein Fototransistor sein.

Der Block 72 besitzt eine Schulter 78 mit fünf Löchern 80, durch die die Leiter 64, 66 und 68 führen. Die Basen der Diode 56 und des Fototransistors 62 liegen an der Schulter 78 an.

Die Steckerstifte 26, 28 und 30 sind alle gleich. Wie in den Fig. 15 bis 17 dargestellt ist, besitzt der Steckerstift 26 einen U-förmigen Körper mit Schenkeln 81 und 82 und einem Verbindungsjoch 84 mit einer Befestigungsöffnung 86. Die Steckerstifte passen auf entsprechende Finger 88, 90 und 92 des Trägers 72, die ausgerichtete Befestigungslöcher 94, 96 und 98 aufweisen. Nachdem die Leiter 58, 60 von der Diode 56, die Leiter 64, 68 von dem Fototransistor 62 und der Leiter vom Widerstand 70 mit den Steckerstiften 30, 28 und 26 verlötet sind, werden diese in die Führungslöcher 24 des Blocks 22 eingeführt und in das Gehäuse 52 eingebaut. Die Stirnfläche 99 des Gehäuses 52, Fig. 12, liegt an einer Schulter 101 des Verbindungsblocks 22 an, Fig. 5 und 8.

Das Prisma 54 besitzt eine kegelförmige Oberfläche 102 zum Eintauchen in die zu messende Flüssigkeit, wobei diese Oberfläche zum Schutz im Paßstück 10 zurückversetzt angeordnet ist.

Eine innenliegende konische Ausnehmung 104 ist vorgesehen, die bezüglich der Oberfläche 102 ausgerichtet ist und die Bauteile 56, 62 werden in einem Winkel zur Achse der Oberfläche 102 angeordnet. Eine ringförmige Mulde 106 umgibt die Ausnehmung 104 und bildet eine scharf definierte Fläche, durch die das Licht hindurchtreten kann.

Die Fig. 1 und 34 zeigen Einzelheiten und die Kompaktheit der Einheit. Das Prisma 54 hat zylindrische Wände 54a und 54b und einen dazwischen angeordneten Verbindungssteg 54c, der mit dem Prisma 54 die Bodenwand bildet. Lichtstrahlen, die durch die Pfeile in der Fig. 34 dargestellt sind, treten durch diese Bauteile hindurch und werden an dem Prisma 54 reflektiert und schaffen so die Sensoreigenschaften zur Anwendung mit dem folgenden elektronischen Schaltkreis.

Der optimale Winkel zwischen der Achse der Fläche 102 und den Achsen der Diode 56 und des Fototransistors 62 beträgt ca. 9°. Der Winkel, den die Oberfläche der Ausnehmung 104 mit einer transversalen Fläche bildet, beträgt zwischen 9° und 13°, typischer­ weise 11°. Die von der Diode 56 emittierten Lichtstrahlen werden gebrochen, wenn sie in das transparente Material des Gehäuses 52 eindringen und sie verlaufen im wesentlichen parallel zur Achse des Prismas 54, wenn sie sich durch das Prisma 54 auf die Fläche 102 ausbreiten. Die reflektierten Strahlen werden gebrochen, wenn sie die konische Ausnehmung 104 verlassen und auf den Fototransistor 62 auftreffen. Sie sind im wesentlichen parallel zur Achse des Fototransistors 62. Die Mulde 106 schneidet einen Teil des von der Diode 56 kommenden Lichtes. Dieses Licht wird meist gestreut und gelangt nicht zur Oberfläche 102. Die Entfernung zwischen den Oberflächen 102 und der Ausnehmung 104 ist ungefähr so groß wie der Durchmesser der kegelförmigen Oberfläche 102. Die konische Ausnehmung 104 ist im Vergleich zur kegelförmigen Oberfläche 102 relativ flach.

Die kegelförmige Oberfläche 102 ist relativ klein, was mit der flachen konischen Ausnehmung 104, der Mulde 106 und den unter einem Winkel angeordneten Diode 56 und Fototransistor 62 zu einer überraschend großen Auflösung mit ausgezeichneter Genauigkeit führt. Messungen können über einen Bereich von nur 3 mm senkrecht zur Oberfläche 102 genau durchgeführt werden.

Die Fläche 102 ist von der ringförmigen Mulde 108 umgeben, um Kapillarwirkungen zu verhindern.

In der Fig. 32 sind gezeigt die Fahrzeugbatterie 152, der Zündschalter 154, der Türschalter 156, die Lichtquelle 56, der Fototransistor 62, der Widerstand 70, die Lichtquelle 124 und der Lichtempfänger 126. Die gestrichelte Außenlinie deutet die gedruckte Leiterplatte an.

Von der Leiterplatte 138 gehen sieben elektrische Anschlüsse 158, 160, 162, 164, 166, 168 und 170 ab. Der Anschluß 164 führt zur Fahrzeugbatterie 152. Der verstärkerlose Strom, der fortlaufend durch den Anschluß 164 geleitet wird, ist gering. Eine Diode 172 am Anschluß 164 schützt den Schaltkreis. Die Spannungsregulierung erfolgt durch die Zenerdiode 174 und den Widerstand 176. Das Filtern erfolgt durch den Kondensator 178. Die Verbindungsleitung 180 der Diode 174 und des Kondensators 178 stellt eine regulierte positive Spannungsversorgung dar. Der B⁺-Anschluß an der Leitung 180 ist mit sechs anderen B⁺-Anschlußpunkten im Schaltkreis verbunden.

Die Diode 56 wird für ein vorbestimmtes Zeitintervall nach dem Öffnen der Fahrertür durch den Schalttransistor 182 und den Widerstand 184 mit Strom gespeist. Gleichzeitig wird die Diode 124 durch den Widerstand 186 gespeist. Die Basis des Transistors 182 ist an den Widerstand 188 angeschlossen, der zum Anschluß 160 führt, der normalerweise auf dem gleichen Potential liegt, wie die Verbindungsleitung 180, der aber über den Türschalter 156 geerdet ist, wenn dieser geschlossen ist, wenn die Fahrertür geöffnet ist.

Der Widerstand 70 ist zwischen Basis und Ermitter des Fototransistors 62 geschaltet. Der Kollektor des Fototransistors 62 ist an den Anschluß 162 über den Steckerstift 26 angeschlossen. Der Anschluß 162 führt zum Lastwiderstand 190, der an die positive Spannungsversorgungsleitung 180 angeschlossen ist, und über einen ersten und einen zweiten Vorschaltwiderstand 192 und 194 an einen Eingang 196 eines Flip-Flops 198 angeschlossen ist, der zusammengeschaltete NAND-Gatter 200 und 202 aufweist. Eine Diode 204 ist zwischen die Verbindungsstelle der beiden Vorschaltwiderstände 192, 194 und den Anschluß 160 geschaltet und ein Kondensat 206 führt zur Versorgungsleitung 180. Der Ausgang 207 des NAND-Gatters 202 führt über einen Widerstand 208 zum Tor des Transistors 210, der einen Schalter bildet. Der Drain des Transistors 210 führt zum Anschluß 186 und ist dazu ausgebildet, entweder ein On-Board-Modul des Kraftfahrzeuges, das als "Fahrerinformationszentrum" (nicht gezeigt) bekannt ist, zu steuern, das wiederum eine Anzeigelampe auf dem Armaturenbrett betreibt, oder alternativ die Anzeigelampe 212 direkt über den Anschluß 168 zu betreiben, wie in der Fig. 32 zu sehen ist. Die Spannungsversorgung des Transistors 210 ist über den Anschluß 170 geerdet. Der andere Eingang des Flip-Flops 198 liegt an 214. Der Ausgang 216 des NAND-Gatters 200 ist an den Eingang 218 des NAND-Gatters 202 angeschlossen und der Ausgang 207 des NAND-Gatters 202 ist in gleicher Weise an den Eingang 222 des NAND-Gatters 200 angeschlossen.

An den Anschluß 158 ist eine Diode 224 angeschlossen, an der eine positive (Batterie) Spannung vom Zündschalter 154 anliegt, wenn der Zündschalter 154 geschlossen ist, wodurch der Schaltkreis ebenfalls vor umgekehrter Polarität geschützt wird. An die Diode 224 sind Widerstände 226 und 228 angeschlossen, wobei der letztere an den Eingang 230 eines weiteren NAND-Gatters 232 angeschlossen ist. Der Eingang 230 ist über einen Kondensator 234 und einen Widerstand 236 geerdet. Der Eingang 240 führt zur Versorgungsleitung 180. Der Ausgang 238 vom NAND-Gatter 232 liegt an einem Bypass-Kondensator 242 und kann wahlweise an das Tor des Transistors 210 über die Diode 244 angeklemmt werden. Der Ausgang 238 ist ebenfalls an den Eingang 214 des NAND-Gatters 200 über eine weitere Diode 246 angeschlossen. Ein Widerstand 248 ist vom Eingang 214 des NAND-Gatters 200 an die Versorgungsleitung 180 angeschlossen. Ein Koppelkondensator 250 ist zwischen den Anschluß 160 und den Eingang 214 des NAND-Gatters 200 geschaltet. Wenn die Fahrertür geschlossen wird, liegt der Anschluß 160 normalerweise wegen des Widerstandes 252 auf der Spannung der Versorgungsleitung 180.

Die Basis des Fototransistors 126 des Neigungsdetektors 110 ist über einen Widerstand 254 geerdet und der Emitter ist an beide Eingänge eines vierten NAND-Gatters 256 angeschlossen. Ein Widerstand 258 bildet den Lastwiderstand für den Transistor 126. Der Ausgang 260 des vierten NAND-Gatters 256 ist über eine Diode 262 an das Tor des Transistors 210 angeschlossen.

Es wird angenommen, daß die Achse des Prismas 54 im wesentlichen horizontal liegt. Der Schaltkreis ermöglicht das Ablesen des Ölpegels für einen kurzen Zeitraum, nachdem die Fahrertür geöffnet worden ist. Wenn der Ölpegel niedrig ist, leuchtet die Anzeigelampe 212 (nach Schließen des Zündschalters 154) auf, und bleibt in diesem Zustand, typischerweise für ca. 30 Sekunden, nachdem der Zündschalter 154 eingeschaltet worden ist.

Wenn der Drain des Transistors 210 an die Anzeigelampe 212 angeschlossen ist, wird die Anzeigelampe mit Strom versorgt. Befindet sich das Fahrzeug im Leerlauf, sind der Türschalter 156 und der Zündschalter 154 offen. Der Eingang 214 des NAND-Gatters 200 liegt auf hohem Potential als Folge des Anschlusses an die Versorgungsleitung 180 über den Widerstand 248. Die Diode 246 leitet zu diesem Zeitpunkt nicht, da der Ausgang des NAND-Gatters 232 hoch liegt, wie nachfolgend erklärt wird. Der Eingang 196 des NAND-Gatters 202 liegt ebenfalls hoch als eine Folge der Differenzspannung, die an der Diode 204 und dem Widerstand 252 anliegt. Der Ausgang 207 des NAND-Gatters 202 kann entweder hoch oder niedrig liegen. Der Ausgang 216 des anderen NAND-Gatters 200 ist invertiert. Wenn der Ausgang des Gatters 202 hoch liegt, liegt der Ausgang des Gatters 200 niedrig und umgekehrt. Die Anzeigelampe 212 leuchtet niemals, wenn der Zündschalter 154 nicht geschlossen ist.

Wenn das Fahrzeug sich auf ebener Erde befindet, liegt der Ausgang 260 des NAND-Gatters 256 hoch und die Diode 262 leitet nicht. Das NAND-Gatter 256 und die Diode 262 sind Bestandteile des Neigungsdetektorschaltkreises des Fahrzeugs und seine Funktion wird nachfolgend erläutert.

Eine Messung des Ölpegels erfolgt, wenn der Fahrer zunächst die Fahrertür öffnet, was zur Folge hat, daß der Türschalter 156 geschlossen wird. Dies dient verschiedenen Zwecken. Ein Negativimpuls wird über den Koppelkondensator 250 an den Einang 214 des NAND-Gatters 200 gegeben, der das Flip-Flop 198 zurückstellt. Durch das Schließen des Schalters 156 wird ein Anschluß des Widerstandes 188 auf Erde gelegt, wodurch der Transistor 182 leitet. Durch das Leiten dieses Transistors werden beide Lichtquellen 56 und 124 mit Strom versorgt. Die Diode 56 ist mit der Sensoreinheit 50 verbunden. Lichtstrahlen von der Lichtquelle 56 treffen auf die Oberfläche der kegelförmigen Ausnehmung 104, Fig. 1, und sie dringen durch die Oberfläche und in das Prisma 54, wobei sie gebrochen werden, so daß sie im allgemeinen parallel zur Achse der kegelförmigen Fläche 102 verlaufen. Übersteigt der Ölpegel einen bestimmten, vorher festgelegten Punkt auf der kegelförmigen Oberfläche 102, wird außerhalb der Kontaktfläche zwischen der kegelförmigen Fläche 102 und des Öls nur eine unzureichende Lichtmenge zurückreflektiert, um den Lichtsensor oder Fototransistor 62 zu betreiben, so daß dieser dementsprechend nicht leitet. Deshalb wird der Anschluß 162 nicht auf eine niedrige Spannungsstufe durch den Fototransistor 62 gelegt und der Eingang 196 des NAND-Gatters 202 bleibt hoch, wodurch der Ausgang 207 auf ein niedriges Spannungsniveau fällt. Andererseits, wenn der Ölpegel hoch ist, nimmt die Intensität der auf den Fototransistor 62 fallenden Lichtstrahlen zu und der Anschluß 162 wird heruntergeschaltet, wodurch der Eingang 196 des NAND-Gatters 202 auf eine niedrige Spannungsstufe gelegt wird. Dies wiederum bewirkt, daß der Ausgang 207 des NAND-Gatters 202 auf eine hohe Spannungsstufe gelegt wie ausreicht, um das Tor des Transistors 210 (über den Widerstand 208) anzusteuern, wenn weder die Diode 244 noch die Diode 262 leiten. Die Lampe 212 zeigt jedoch nicht den Ölpegel an, bis mehrere andere Bedingungen erfüllt sind.

Wenn der Fahrer einsteigt und die Tür schließt, wird die Messung durch das Flip-Flop 198, das die NAND-Gatter 200 und 202 aufweist, gespeichert, da das Flip-Flop durch nichts zurückgestellt wird.

Auch das Schließen des Zündschalters 154 bewirkt mehrere Funktionen. Dadurch wird ein Anschluß der Anzeigelampe 212 an die Fahrzeugbatterie 152 angeschlossen. Wenn das Tor des Transistors 210 angesteuert wird, leuchtet die Anzeigelampe 212 in dem Moment, in dem der Zündschalter 154 geschlossen wird, wodurch dem Fahrer mitgeteilt wird, daß der Ölpegel unter Normal liegt.

Außerdem wird beim Einschalten des Zündschalters 154 eine positive Spannung durch die Diode 224 und den Widerstand 228 an den Eingang 230 des NAND-Gatters 232 gelegt. Vor dem Schließen des Zündschalters 154 liegt der Ausgang 238 des NAND-Gatters 232 auf einem niedrigen Spannungsniveau. Wenn der Eingang 240 des NAND-Gatters 232 hoch liegt, liegt der Ausgang 238 ebenfalls hoch. Die Diode 244 leitet zu diesem Zeitpunkt nicht oder interferiert nicht mit der Torspannung am Transistor 210 oder unterbricht das Leuchten der Anzeigelampe 212. Nachdem der Zündschalter geschlossen ist, ladet sich der Kondensator 234 bis zu einem Wert auf, der durch seine Kapazität und den Widerstand 228 vorgegeben ist. Die Zeitkonstante dieses Schaltkreises bewirkt eine Verzögerung von ca. 30 sec., nach denen der Ausgang 238 des NAND-Gatters 232 auf einer niedrigen Spannungsstufe liegt, was die Leitung der Diode 244 bewirkt. Dies wiederum legt die Torspannung des Transistors 210 auf ein niedriges Spannungsniveau, wodurch der Transistor 210 nicht leitet. Die Anzeigelampe 212 ist damit ausgeschaltet und folgt der Verzögerung, typischerweise 30 Sekunden.

In der obigen Erläuterung wurde angenommen, daß der Ausgang 260 des NAND-Gatters 256 hoch liegt und daß die Diode 262 nicht leitet. Dies setzt voraus, daß das Fahrzeug im wesentlichen horizontal steht, also nicht auf einem Hügel geparkt ist.

Wenn das Fahrzeug geneigt ist, wird die Sensoreinheit 50, die auf einer vertikalen Wand der Ölwanne befestigt ist, folglich keine exakte Messung liefern, weil sie vollständig eintauchen kann, auch dann, wenn der Ölpegel niedrig ist, oder weil sie vollkommen frei ist, sogar dann, wenn der Ölpegel normal ist oder über Normal liegt.

Um diese Probleme zu lösen, ist das Tor des Transistors 210 an den Ausgang 260 des NAND-Gatters 256 über die Diode 262 angeschlossen, wenn der Fahrzeugneigungsdetektor 110 eine Fahrzeugneigung detektiert. Wenn die Neigung ausreicht, um die Kugel 128, Fig. 18, aus der Position zu verschieben, in der das Licht unterbrochen wird, beleuchtet das Licht der Lichtquelle 124, die eingeschaltet wird, wenn die Fahrzeugtür geöffnet wird (durch den Transistor 182) den Lichtempfänger 126 in ausreichendem Maße, so daß dieser leitet, vorausgesetzt, daß ein hoher Spannungspegel an beiden Eingängen des NAND-Gatters 256 anliegt. Dementsprechend liegt am Ausgang 260 ein niedriges Spannungsniveau an, und durch die Diode 262 wird das Tor des Transistors 210 ausreichend angesteuert, um zu verhindern, daß es leitet und somit ein Aufleuchten der Anzeigelampe 212 bewirkt. Die Anzeigelampe 212 wird somit nicht mit Strom versorgt, wenn das Fahrzeug auf einer geneigten Fläche steht, unabhängig vom Ölpegel in der Ölwanne.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in der Fig. 33 gezeigt, die ein Fahrzeug 266 und den Einfüllstutzen 268 eines Kraftstofftanks 270 zeigt. Ebenfalls gezeigt ist der gewöhnliche Schraubdeckel 272 und einen Klappdeckel 274. Es sind Mittel vorgesehen, um ein Triggersignal, das die Ölpegelmessung des Fahrzeugs in Gang setzt, entweder dann zu liefern, wenn der Deckel 274 bewegt wird oder die Kappe 272 abgeschraubt und entfernt wird. Ein Reedschalter 276 ist sowohl mit der Kappe 272 als auch mit dem Deckel 274 verbunden und kann an dem Stutzen 268 angeordnet sein. Der Schalter 276 kann SPST-Kontakte 278, 280 aufweisen, die durch ihre Nähe zu einem auf oder in der Kappe angebrachten Magnet oder mehreren Magneten offengehalten werden. Wenn letztere gedreht oder entfernt wird, werden die Kontakte 276, 278 des Reedschalters geschlossen. Diese Anordnung kann die in Fig. 32 gezeigte Anordnung ersetzen, wobei der Schalter 276 zwischen Erde und Anschluß 160 geschaltet werden würde und die bestehende Verbindung zum Türschalter 156 unterbrochen werden würde.

Jedes Mal, wenn das Fahrzeug aufgetankt wird, würde automatisch ein Ablesen des Ölpegels erfolgen.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in der Fig. 35 gezeigt, und besteht aus einem tassenförmigen Gehäuse 52c, einem Prisma 54g an seiner Bodenwand und zusätzlich zu der kegelförmigen Ausnehmung 104c ist eine sich verjüngende Bohrung oder ein Sackloch 282 an der Basis der Ausnehmung 104c vorgesehen. Das Vorsehen der Bohrung 282 vereinfacht das Gießen des Gehäuses 52c.

Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung ist sowohl einfach in ihrer Konstruktion als auch zuverlässig. Ein Ablesen des Ölpegels erfolgt jedesmal dann, wenn die Fahrertür geöffnet ist, oder jedesmal, wenn das Fahrzeug aufgetankt wird.

Claims (10)

1. Flüssigkeitsindikator zur Anzeige des Erreichens eines Flüssigkeitspegels vorbestimmter Höhe in einem Behälter mit

• a) einer Lichtquelle,
• b) einer auf Licht reagierenden Einrichtung,
• c) einem Prisma mit einem kegelförmigen Ende zum Eintauchen in die zu messende Flüssigkeit, wenn die Flüssigkeit die vorbestimmte Höhe erreicht,

gekennzeichnet durch

• d) eine kegelförmige Ausnehmung (104) am anderen Ende des Prismas (54) und
• e) eine an dem mit der Ausnehmung (104) versehenen anderen Ende des Prismas angeordneten Einrichtung zum Anbringen der Lichtquelle (56) und der auf das Licht reagierenden Einrichtung (62) in einem Winkel zueinander in enger Nebeneinanderstellung nächst dem Prisma (54), wobei das Licht von der Lichtquelle (56) in das Prisma (54) durch einen Teil der kegelförmigen Ausnehmung (104) eindringt, auf das kegelförmige Ende (102) auftrifft und dort umgelenkt wird, um in einem anderen Teil der kegelförmigen Ausnehmung (104) aus dem Prisma auszutreten und danach auf die auf das Licht reagierende Einrichtung (62) zu treffen.

2. Flüssigkeitsindikator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein tassenförmiges flüssigkeitsdichtes Gehäuse (52), das eine Bodenwand mit dem Prisma (54) aufweist und in dem die Lichtquelle (56) und die auf Licht reagierende Einrichtung (62) nebeneinander und in Nachbarschaft zu dem Prisma (54) der Bodenwand angeordnet sind.

3. Flüssigkeitsindikator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das tassenförmige Gehäuse (52) aus lichtdurchlässigem Kunststoffmaterial geformt ist.

4. Flüssigkeitsindikator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (54) ringförmige Mulden (106, 108) in den gegenüberliegenden Seiten der das Prisma (54) mit der Stirnfläche (99) des Gehäuses (52) verbindenden Verbindungsstege (54c) aufweist.

5. Flüssigkeitsindikator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (54) eine innere ringförmige Mulde (106) aufweist, die die konische Ausnehmung (104) umgibt.

6. Flüssigkeitsindikator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (54) eine äußere ringförmige Mulde (108) aufweist, die den kegelförmigen Endabschnitt (102) umgibt und eine kegelförmige Außenwand aufweist.

7. Flüssigkeitsindikator nach einem der Ansprüch 2 bis 7, gekennzeichnet durch

• a) ein Metallpaßstück (10) mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse (12) mit Außengewinde, mit dem das Metallpaßstück (10) in der Öffnung der Behälterwand befestigt werden kann,
• b) eine Durchgangsbohrung in dem Metallpaßstück (10), in der sich das tassenförmige Gehäuse (52) befindet,
• c) eine Lippe (17) an einem Ende des Metallpaßstücks (10), innerhalb der im wesentlichen vollständig das kegelförmige Prismenfrontende (102) aufgenommen ist, wobei letzteres das Prisma vor unbeabsichtigter Beschädigung durch Aufprallen, Rütteln oder der Berührung mit anderen Gegenständen schützt.

9. Flüssigkeitsindikator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter in einem Fahrzeug angebracht ist, wobei das Fahrzeug einen Benzintank, eine Verschlußkappe für den Benzintank und einen Deckel aufweist, der normalerweise die Verschlußkappe verdeckt, daß ein elektronischer Schaltkreis zum Speisen der Lichtquelle und zum Verarbeiten der Signale, die von der auf Licht reagierenden Einrichtung empfangen werden und die den Pegel der Flüssigkeit im Gefäß anzeigen, vorgesehen ist und daß Mittel vorgesehen sind, die auf das Öffnen des die Verschlußkappe verdeckenden Deckels reagieren, zum Triggern des elektronischen Schaltkreises, um dessen Betrieb zu steuern, wenn der Deckel geöffnet ist.

10. Flüssigkeitsindikator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter in einem Fahrzeug angebracht ist, wobei das Fahrzeug einen Benzintank und eine den Benzintank verschließende Verschlußkappe aufweist, daß ein elektronischer Schaltkreis zum Speisen der Lichtquelle und zum Verarbeiten der Signale, die von der auf Licht reagierenden Einrichtung empfangen weden und den Pegel der Flüssigkeit in dem Gefäß anzeigen, vorgesehen ist und das Mittel vorgesehen sind, die auf eine Bewegung der Verschlußkappe ansprechen, zum Triggern des elektronischen Schaltkreises, um dessen Betrieb zu steuern, wenn die Kappe bewegt wird.