Датчик смыслова для измерения уровня топлива в баке транспортного средства

 

Изобретение относится к устройствам для косвенного измерения обьёма жидкости по её уровню с помощью поплавково-рычажного датчика уровня. Целью изобретения является повышение точности измерения при любых направлениях ускорения . Фиксатор рычага 2 выполнен в виде двух гребёнок 6. направленных встречно зубьями 8 по обе стороны рычага, образующих просвет 9 для свободного движения рычага 2 и связанных с основанием 1 датчика через пружинную балку 7, обеспечивающую кинематическое замыкание рычага 2 зубьями гребёнок б при действии горизонтального ускорения и волн жидкости. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫ1ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

>- l -Я)."1", "A i г.".Р::

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И

Вп

Фиг.З

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4655743/10 (22) 27.02.89 (46) 23.01.91. Бюл. ¹3 (71) Научно-производственное объединение по автоэлектронике и автотракторному электрооборудованию "Автозлектроника" (72) И,И.Смыслов (53) 681.128.3 (088.8) (56) Патент Ф P Г М3011356. кл. G 01 F 23/06, 1980.

Авторское свидетельство СССР

%1434266 кл. G 01 F.23/36, 1985. (54) ДАТЧИК СМЫСЛОВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ТОПЛИВА В БАКЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

„„ЯЦ,Ä 1622771 Al (51)з G 01 F 23/36 (57) Изобретение относится к устройствам для косвенного измерения обьема жидкости по ее уровню с помощью поплавково-рычажного датчика уровня. Целью изобретения является повышение точности измерения при любых направлениях ускорения. Фиксатор рычага 2 выполнен в виде двух гребенок 6. направленных встречно зубьями 8 по обе стороны рычага, образующих просвет 9 для свободного движения рычага 2 и связанных с основанием 1 датчика через пружинную балку 7, обеспечивающую кинематическое замыкание рычага 2 зубьями гребенок 6 при действии горизонтального ускорения и волн жидкости. 5 ил.

1622?71

Изобретение относится к устройствам для косвенного измерения объема жидкости по ее уровню с помощью поплавково-рычажного датчика уровня, преимущественно электрического, с запиранием рычага под действием ускорения, Целью изобретения является повышение точности при горизонтальном направлении ускорения.

Сущность изобретения поясняется схемами.

На фиг.1 изображен датчик на примере автомобил ьного датчика, вид с левого борта; на фиг.2 — то же, вид сверху; на фиг.3 — то же, вид спереди; на фиг.4 — положение фиксатора в статике(увеличенный фрагмент окрестности рычага на фиг.3); на фиг.5 — то же. при кинематическом замыкании рычага, В основании 1 датчика шарнирно установлен следящий эле>лент, состоящий из рычага 2 с поплавком 3, способный поворачиваться в вертикальной плоскости вместе с поплавком 3. плавающим на поверхности жидкости, С основанием 1 жестко связан переменный резистор 4, подвижный контакт 5 которого поворачивается вместе с рычагом 2. К основанию 1 прикреплен фиксатор, состоящий из гребенок бл (левая) и бп (правая), жестко скрепленных между собой и с балкой 7, податливой в горизонтальной плоскости, которая жестко скреплена с основанием 1. Гребенки бл и 6п обращены своими зубьями 8л и 8п к рычагу 2, образуя между ними просвет 9 для свободного поворота рычага 2 при отсутствии горизонтальных ускорений основания 1 и волн в баке, Ширина гребенок 6 и длина балки 7 ограничены размером отверстия в баке, через которое в бак вводится поплавок 3 с рычагом

2 при установке датчика, В случае необходимости гребенки 6 могут быть установлены, если это не ограничивается отверстием в баке, против любого участка рычага 2 и даже на его продолжении в любом нап равпении, например, эа поплавком 3 ипи за основанием 1.

Профиль зубьев 8 может быть различным в зависимости от условий работы датчика и требований к уровнемеру. В общем случае зубья 8 прямоугольного профиля со скругленными концами направлены горизонтально. Толщина зубьев 8 выполнена наименьшей исходя из расчета на прочность с учетом их износа, чтобы обеспечить наименьшую динамическую погрешность датчика. Скругленные концы 10 зубьев 8 обеспечивают направление рыча>а 2 в соответствующую межэубцевую впади«у 11 (над или под зубом) при натыкании рычага 2 под действием ускорения на эуб 8. прич><м с минимальным взаимным износом их поверхностей. В случае необходимости трущиеся поверхности рычага 2, имеющего обычно форму круглого цилиндра, и зубьев 8 могут быть упрочнены известными способами ипи покрыты известными износостойкими материалами, Просвет 9 между встречными концами 10 зубьев 8 выполнен иэ условия свободного движения рычага 2 вслед эа уровнем в статике при минимальной его ширине, т.е. равен сумме из ширины 12 сечения рычага 2 и двухстороннего горизонтального люфта 13 рычага 2 между зубьями 8. При меньшем просвете 9 возможно натыкание рычага 2 на концы 10 зубьев 8 в статике, что привед><т к взаимному истиранию соприкасающихся поверхностей и погрешности датчика. Больший просвет 9 не нужен, так как ведет к увеличению ширин гребенок 6. Ширина впадин 11 выполнена наименьшей, чтобы обеспечить наименьшую динамическую погрешность датчика, т.е. она превышает высоту поперечного сечения рычага 2 между соответствующими зубьями 8 на допуски изготовления рычага 2 и зубьев 8. Глубина

14 впадин 11 (или высота 14 зубьев 8) выполнена превышающей ширину просвета 9 на высоту 15 скруглений концов зубьев 8 при амплитуде 16 хода гребенок 6 в сторону рычага 2, равном ширине просвета 9 (общий размах перемещений гребенок 6 равен двум амплитудам 16), При таком соотношении просвета 9, высоты 14 зубьев 8 и амплитуды

16 гребенок 6 обеспечивается то, что, вопервых, верх или низ профиля поперечного сечения рычага 2 при крайних положениях гребенок 6 всегда упирается s горизонтальную сторону зуба 8 (ибо радиус сечения профиля рычага 2 больше высоты 15 скругления конца 10 зуба 8), поэтому не возникает составляющей силы, действу>ощей против хода гребЬ<ок 6 со стороны рычага 2 (кроме сип трения). а это гарантирует надежное кинематическое замыкание рычага 2 по вертикали и, во-вторых, отсутствие ударов между рычагом 2 и дном соответствующей впадины 11 при >линимальных габаритах гребенок

6 по ширине. Гребенки 6 соединены с основанием 1 податливой в горизонтальной плоскости балкой 7, неси м>летричной относительно плоскости симметрии между гребе><ками 6, благодаря чел<у при любом горизонтальном направлении силы инерции или местного потока жидкости балка 7 будет изгибаться,и рычаг 2 входить в межзубцевую впадину 11, В прорези 17 гребенок 6 расположен конец ограничителя 18 хода гребенок 6, жестко связанный с основанием 1, предохраняющий от соударений

1622771

20

25 уровнем.

55 между рычагом 2 и доньями впади<; 11. Балка 7 может иметь другие исполнения, например, может соединяться с основанием 1 с помощью шарнира с вертикальной ос<-ю и возвратной пружиной или иметь на конце шарниры, соединяющие поворотные греббнки 6 с жесткой балкой 7 и 1.д Ограничитель 18 также может иметь другие исполнения, однако вариан <, показанный на рисунках, является наилу<а им, ибо он прост, надежен, имеет наименьшие габариты. На конце гребенки 6 закреплена лопасть

19, не доходящая до днища бака на тех«ологический зазор. Лопасть 19 обеспечивает отклонение греб<<нок 6 при минимальноь уровне топлива во время волн в баке. Гребенки 6 могут иметь рбГ)ра жесткое и (и» показаны).

Гребенки 6, балка 7, лопасть 19 Mигуг иметь различные исполнения, но для эконо мии материала и труда, они HMpcre с зу, ьями 8 могут быть выштзмпованы иэ полосового материала.

Применение дву;: отдельнь;х гребенок нецелесообразно. поскольку уоеличивзе трудозатраты вдвое «а регулировку их положений при сборке.

Работа датчик.-< описана в нескольких гамостоятельных режимах:

1.Статический режим.

Автомобиль неподвижен или движется прямолинейно по горизонтальному участку шоссе с постоянной скоростью. Силы инерции отсутствуют топливо ирак«1 <вски неподвижно, его уровень горизонтзлен и очень медленно опускается блз<одзря работе бензоиасоса. Поплавок 3 находится в равновесии: сила Архимеда уравновешивает вес поплавка 3 и половины рычага 2, в положении, опр .деляемом уровнем бензина, Этому положению рычага 2 coorf

2Динамические режимы

2.1.П о в о р о т а в т о м о б и л я. При правом повороте рычаг 2 будет поворачиваться вместе с основанием 1 вправо, т.е. в направлении у, гребенки 6 по илерции (своей и топлива) останутся в прежнем положении и рычаг 2 войдет в одну из впадин

11п, но не ударится о ее дно, ибо до этого ограничитель 18 выберет зазор 17п и поведет гребенки 6 за собой. Если рычаг сначала наткнется на конец зуба би То под де. ствием его cl<ðóãf енного конца 10 рычаг 2 либо поднимется, либо опустится по скруглению из-за вертикальной составля<ощей реакции зуба и все равно войд<<т в одну иэ впадин

11п, где и окажется кинематически замкнутым, т,е. запертым,обездвиженным по в" р1икали, хотя иэ-за перемещения топлива под дейс1вием "набегающей" на топливо левой стенки бака и "уходящей" правой стенки, уровень топлива станет наклонным и поплавок 3 либо утонет в жидкости, либо повиснет над ней. Поскольку рычаг 2 и кон такт 5 сохраняе- положение, которое было до поворота, сигнал датчика останется неизмен«ым при лн f)Ux изменениях уровня, пока действует ускорение, и уровнемер будег показы вать прежнее, т.е, прзьч<льное количество <ог<ливз. Окон ание поворота може) быть плз«нь<м и резким, При плавном выхо;,с из поворота центробежная сила плавно умен< ши;ся до нуля, ypof.< . <ь топлива плзвно возя )зтится практически в прежнее поло)кеиис flp<1 уменьшении ускорения

„;<еньшится сила, <<эгибающзя балку 7, 0< з выирям 1)ся, ры <зг 2 опять окзжетс< в Rpo сгете 9 и поплавок 3 опять будет c

При быстром ходе иэ поворота ускоГ.ение б<,

2 в обе сторонь нз размер его люфтов 13л и

13п и греб& хи 6 нз амплитуду 16 в обе стороны, поэтому рычаг 2 замкнется приблизительно f< одном и ТоМ )ке положении по высоте поочередно зубьями 8 обеих гребенок 6 до прекращения волнения топлива.

Поэтому при любом выходе из поворота уровнемер не изменит заметно своих показаний.

2.2. Т р о г а н и е и р а з r о н. При трогании в направлении х на поплавок и топливодействуютсилы инерции пооси х

Равнодействующая сил инерции F (от давления жидкости P и элементов поплавка 3) приложена к центру масс системы "поплан вок 3 — рычаг 2, а сила резкции пр, «о)кена вдоль рычага 2, поэтому в <ориэонтальной плоскости возникает глоглент М, действующий нз рычаг 2 и он повернется влево, выбрав люфт 13л. Тс чно также равнодействующая сил инер,<ии нз гребенках б и лопасти 19 и реакция по балке 7 вызовет изгиба ощий моме«т на балке 7, поэтому балка 7 изогнется и гребенка 6, выбрав ольший зазор 17п, замкнет кине<латически рь<чаг 2, При прекрэщении разгона

1622771

Фиг. 2 будет происходить то же самое, что и при выходе иэ поворота (п.2.1.).

2.3. Т о р м о ж е н и е и о с т а н о в к а.

Будут происходить те же процессы, что и при разгоне, но с обратным знаком момента

М, приводящие к тем же результатам. В действительности, автомобиль будет находиться часто одновременно в двух режимах, иногда они оба будут действовать согласно, иногда встречно. В последнем случае действие одного иэ них будет преобладающим, поскольку вероятность длительного равенства по абсолютной величине различных случайных процессов очень мала, т.е. рычаг

2 фиксируется при любом динамическом режиме, причем длительное время, но с перерывами. 3а это время статический уровень понизится, понизится и средний динамический уровень в области поплавка 3, поэтому при очередном перебросе гребйнок 6 рычаг

2 попадает в более низкую впадину 11 и на этом уровне зафиксируется. Это изменение положения поплавка 3 приведет к изменению сигнала датчика. Таким образом, поплавок 3 будет "следить" зв кааэистатическим уровнем топлива все время, т,е. уровнемер будет показывать уровень без большой динамической погрешности, а его стрелка не будет постоянно сильно колебаться. Колебания стрелки не будут более половины шага зубьев греббнки, т,е. даже при 5-ти зубьях

= не больше 1 — 107. следовательно, равны погрешности уровнемера. Число зубьев мо5 жет быть больше.

Формула изобретения

10 Датчик для измерения уровня топлива в баке транспортного средства, содержащий поплавок, закрепленный на рычаге, установленном на основании в шарнире и связанным с преобразователем поворота

15 поплавка., и фиксатор рычага, выполненный в виде параллельных пластин с выступами, расположенными с шагом по вертикали и с возможностью взаимодействия с рычагом, отличающийся тем, что, с целью

20 повышения точности при горизонтальном направлении ускорения, рычаг установлен с одной степенью свободы относительно горизонтальной оси, а фиксатор рычага снабжен лопастью, установленной на ниж25 нем конце, и связан с основанием посредством несимметрично введенной пружинной балки с ограничителем ее хода, выполненной с возможностью изгиба в горизонтальной плоскости.

16227/1 бп 18 7

8л о,s

Составитель Н. Мараховская

Редактор Е. Дормидонтова Техред Э, Цаплюк Корректор Л. Алексеенко

Заказ 146/91 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101