Fluidbehälter mit Einrichtung zur Überwachung eines Füllstandes vom eingefüllten Fluid sind in vielfältigen Ausführungen bekannt und weit verbreitet.

Aus DE 10 2010 042 646 Al ist beispielsweise ein als Brems- flüssigkeitsbehälter einer Kraftfahrzeugbremsanlage ausge führter Fluidbehälter bekannt. Der Fluidbehälter verfügt über eine Einrichtung zur Erkennung vom Mindestfüllstand der ein gefüllten Bremsflüssigkeit. Hierfür weist die Einrichtung eine Signaleinheit mit einem kostengünstigen und betriebssicheren Reed-Schalter, welcher von einem Ringmagneten aktiviert wird und dabei einen Stromkreis schließt. Der Reed-Schalter ist in einem senkrechten zylindrischen Führungsrohr in der Höhe des zu lässigen Mindestfüllstandes in dem Behälter angeordnet. Der Ringmagnet ist in einem ringförmigen Schwimmer untergebracht und bildet zusammen mit diesem einen Positionsgeber, welcher um das Führungsrohr herum angeordnet ist und an diesem geführt wird. Ein Reed-Schalter reagiert lediglich digital auf die Magnetfeld stärke oberhalb einer bestimmten Schwelle und bietet damit einen einzigen starren Auswertungspunkt. Das Magnetfeld eines üb licherweise verwendbaren Magneten bildet jedoch neben einer Hauptkeule auch räumlich versetzte Nebenkeulen, welche den Reed-Schalter ebenfalls aktivieren könnten. Um Fehlschaltungen zu vermeiden wird daher der Freigang des Positionsgebers im Sinne seiner möglichen Bewegungsstrecke durch geeignete Anschläge stark eingeschränkt, wobei der untere Anschlag auch den zu überwachenden Füllstand festlegt. Der Messpunkt ist somit konstruktiv definiert und kann nicht nachträglich verändert, kalibriert oder angepasst werden.

Zum Ausgleich von Belagverschleiß wird konstruktionsbedingt Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter in die die radbremsen verlagert, der Füllstand im Bremsflüssigkeitsbe hälter sinkt dadurch. Ebenso Verursachen Umwelteinflüsse wie insbesondere Temperatut oder Luftfeuchtigkeit natürliche Schwankungen der Füllhöhe. Weil eine Bremssicherheit für eine definierte Zeit oder Strecke dennoch gewährleistet werden muss, wird in dem Fluidbehälter unterhalb der Schaltposition ein Sicherheitsvorrat an Bremsflüssigkeit mitgeführt, wodurch die Abmessungen des Fluidbehälters mit Nachteilen für den benötigten Bauraum vergrößert sind.

Des Weiteren wird die Überwachung der Funktionsfähigkeit als verbesserungswürdig angesehen. So kann beispielsweise das Blockieren oder Klemmen des Positionsgebers nicht zuverlässig erkannt werden. Ebenso kann mit der bekannten Einrichtung lediglich eine extreme Leckage wie beispielsweise bei Total ausfall eines Bremskreises, signalisiert werden. Schleichende Leckagen könnten dagegen lange Zeit unerkannt bleiben.

Es stellt sich somit eine Aufgabe, einen verbesserten Fluid behälter mit zuverlässigen Füllstandsüberwachung vorzuschlagen, mit dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden könnten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Fluidbehälter mit der Merkmalskombination nach Anspruch 1 gelöst. Unteransprüche schlagen erfindungsgemäß weitere vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen vor. Ebenso werden Verfahren zur Funktions erweiterung beim Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgeschlagen .

Die Erfindung sieht vor, dass die Signaleinheit zur Erfassung der Position des Magnetelements wenigstens ein Hall-Element auf weist. Wegen der Proportionalität der Ausgangsspannung zur Magnetfeldstärke lässt sich die Position des Positionsgebers statt an einem starren Schaltpunkt innerhalb einer ausgedehnten Erfassungsstrecke, zudem kontinuierlich ermitteln. Ebenso können Leckagen anhand von Positionsveränderung des Positi onsgebers innerhalb der Erfassungsstrecke erkannt werden. Beispielsweise kann die Füllhöhe im Stand oder beim Starten des Fahrzeugs ermittelt und mit weiteren Informationen wie bei spielsweise Belagverschleißanzeige verglichen werden, worauf bei unerwarteten Abweichungen frühzeitig reagiert werden kann.

Ebenso wird es möglich, die Einrichtung zur Füllstandsüber wachung per Software zu kalibrieren um beispielsweise Ferti gungstoleranzen auszugleichen, Varianten abzubilden oder temperaturbedingte Füllstandsschwankungen auszugleichen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können der die Signaleinheit im Wesentlichen innerhalb eines Führungsrohrs angeordnet und der Positionsgeber an derselben Führungsrohr geführt sowie im Wesentlichen bis zu einem Boden des Fluid behälters bewegbar sein.

Hierdurch wird eine zuverlässige Messung des tatsächlichen Restvolumens im Fluidbehälter durchführbar. Ein Reservevorrat kann signifikant verringert werden oder gänzlich entfallen. Dadurch muss weniger Fluid mitgeführt werden, die Behälter abmessungen können Verringert werden. Aufgrund des geringeren Fluidvorrats wird die mechanische Belastung des Gehäuses verringert, dadurch kann die Wandstärke Werkstoff- und kos tensparend ebenfalls verringert werden. Gewicht wird reduziert.

Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Führungsrohr im Wesentlichen bis zum Boden des Fluidbehälters vorgestreckt ausgebildet sein, um die erweiterten Bewegungs- strecke des Positionsgebers und Erfassungsstrecke der Mess einrichtung zu realisieren. Soi werden die Vorteile der Erfindung mit einer besonders einfachen Konstruktion des Gehäuses er reicht .

Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann am Boden des Fluidbehälters ein in Richtung Führungsrohr ein vorgestreckter Vorsprung vorgesehen sein, welcher ebenso zur Führung des Positionsgebers geeignet ist und zusammen mit dem Führungsrohr eine ungehinderte Bewegbarkeit des Positionsgeber bis zum Boden des Fluidbehälters ermöglicht. Damit kann die Länge des Führungsrohrs mit Steifigkeitsvorteilen und bei reduzierten Schwingungsneigung ohne Funktionsnachteile und ohne Reduzierung der Bewegungsstrecke optimal kurz gehalten werden. Ebenso können besonders große Füllhöhen einfacher überbrückt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann zwischen dem Führungsrohr und dem Vorsprung eine formschlüssige Zentrier einrichtung vorgesehen werden, um effektiv selbsttätig bei Montage eine koaxiale Ausrichtung des Führungsrohrs mit dem Vorsprung für eine exakte Führung des Positionsgebers zu er wirken .

Des Weiteren sieht die Erfindung vor, das das Magnetfeld des Magnetelements wenigstens eine Hauptkeule und wenigstens eine Nebenkeule aufweist, welche in dem Hall-Element unterschiedliche Ausgangsspannungen hervorrufen und eine elektronische Aus werteeinheit vorgesehen ist, welche auf Basis der durch die Haupt- und/oder Nebenkeulen in dem Hall-Element hervorgerufenen Ausgansspannungen eine eindeutige Position des Positionsgebers innerhalb einer Erfassungsstrecke ermittelt, womit eine kon tinuierliche Überwachung der Lage des Positionsgebers mit Ermittlung von beliebigen Hauptereignissen und Zwischenständen ermöglicht wird. Durch Abgleich der dadurch gewonnenen Er gebnissen mit anderen Ereignissen wie beispielsweise räumlichen Fahrzeuglage, oder Bremsbelagverschleiß kann eine äußerst zuverlässige Plausibilitätsprüfung der Messeinrichtung sowie Funktionsprüfung einzelner Komponenten wie Positionsgeber oder Signaleinheit autonom im Fahrzeugbetrieb realisiert werden.

Vorzugsweise soll die erfindungsgemäße Messeinrichtung, ins besondere die technischen Eigenschaften, Anzahl und gegebe nenfalls Verteilung der Hall-Elemente derart ausgelegt sein, dass die Erfassungsstrecke größer als 10mm, insbesondere größer als 20mm vorgesehen ist und besonders bevorzugt sich über die gesamte realisierbare Füllhöhe des Fluidbehälter erstreckt. Damit kann das Innenvolumen des Fluidbehälters effektiv aus genutzt werden, es können nicht nur Leckage, sondern auch Überfüllung rechtzeitig registriert und geeignete Gegenmaß nahmen eingeleitet werden.

Besonders effektiv und vorteilhaft kann der erfindungsgemäße Fluidbehälter als Bremsflüssigkeitsbehälter einer hydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage eingesetzt werden, um Vorteile der erhöhten Funktionalität und der verringerten Abmessungen ef fektiv auszunutzen. Andere Anwendungsszenarien wie bei spielsweise ein Waschflüssigkeitsbehälter für Scheiben- oder Kamerareinigungsanlagen eines Kraftfahrzeugs sind jedoch ebenso möglich .

Des Weiteren sieht die Erfindung vorteilhafte Verfahren mit erhöhtem Funktionsumfang zum Betrieb des erfindungsgemäßen Fluidbehälters .

Gemäß eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Po sition des Positionsgebers in regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere kontinuierlich ermittelt und mit den auf Basis von Erfahrungswerten oder Modellrechnungen erwarteten Füll standswerten, verglichen. Bei Feststellung einer progressiven Abweichung in Richtung Füllstandsabnahme wird eine Leckage des Fluiden vermutet und eine zugeordnete Warn- und/oder Gegen maßnahme eingeleitet. Mit diesem Verfahren kann neben einer frühzeitigen Erkennung einer schleichenden Leckage ferner eine Plausibilitätsprüfung der Messeinrichtung durchgeführt werden, wenn die gemessenen Füllstandswerte beispielsweise mit ge messenen Belagverschleißwerten abgeglichen werden.

Gemäß eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Position des Positionsgebers bei Fährbetrieb in regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere kontinuierlich ermittelt und auf Korrelation mit räumlichen Beschleunigungswerten des Fahrzeugs geprüft wird, welche beispielsweise mithilfe eines Gierra tensensors feststellbar sind. Wenn die gemessene Position mehrfach von einer erwarteten Position abweicht, wird eine Behinderung einer ordnungsgemäßen Freigängigkeit des Positi onsgebers - beispielsweise ein Verkanten, Verklemmen, Anhaften von Fremdpartikeln und Dergleichen - angenommen und eine zu geordnete Warn- und/oder Gegenmaßnahme eingeleitet.

Im Folgenden werden die Einzelheiten und Vorteile der Erfindung anhand Figurenbeschreibungen näher erläutert. Dabei wird auf die Beschreibung von allgemein bekannten Aspekten und Funktionen eines gattungsgemäßen Bremskraftverstärkers weitestgehend verzichtet und lediglich auf die erfindungsrelevanten Details eingegangen .

Im Einzelnen zeigen am Beispiel eines Bremsflüssigkeitsbehälters in Schnittdarstellung, schematisch und stark vereinfacht, die

Fig.1 einen bekannten gattungsgemäßen Fluidbehälter mit einem Reed-Schalter in der Signaleinheit. Fig.2 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform des

Fluidbehälters mit einem Hall-Element in der Signaleinheit und einem bis zum Boden vorgestreckten Führungsrohr.

Fig.3 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform des

Fluidbehälters mit einem Hall-Element in der Signaleinheit und vom Boden zum Führungsrohr vorgestreckten Vorsprung zur Wei terführung des Geberelements.

Fig. 1

Der bekannte Fluidbehälter 1 weist ein mit einem Fluid be- füllbares Gehäuse 19 auf. Die hydraulische Schnittstel len 23,23' verbinden den Innenraum 3 des Behälters 19 mit der hier nicht gezeigten Bremsanlage und ermöglichen die Flu idzirkulation. Für eine zuverlässige Funktion der Bremsanlage ist eine Mindestmenge des Fluiden erforderlich, welche in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Behälters 19 und ge gebenenfalls eines definierten Sicherheitsfaktors in dem Ge häuse 19 einen Mindestfüllstand definiert.

In dem Innenraum 3 des Gehäuses 19 ist in senkrechter Ausrichtung ein Führungsrohr 7 angeordnet. In dem Führungsrohr 7 ist eine Signaleinheit 6 mit einem Reed-Schalter 22 untergebracht. Der Reed-Schalter 22 definiert durch seine Position einen Schaltpunkt 17, welcher in Höhe des zu überwachenden Min- destfüllstandes durch konstruktive Auslegung vorgesehen ist.

An dem Führungsrohr 7 ist ein Positionsgeber 4 geführt. Der Positionsgeber 4 ist als ein ringförmiger auf der Fluidober fläche schwimmender Schwimmer ausgebildet, markiert somit durch seine Position den aktuellen Füllstand. In dem Positionsgeber 4 ist ein ringförmiges Magnetelement 5 angeordnet. Das Magne telement 5 ist als Permanentmagnet ausgebildet und erzeugt ein konstantes Magnetfeld 12, welches ungleichmäßig geformt ist und hier stark vereinfacht durch eine größere Hauptkeule 13 und kleinere, räumlich von der Hauptkeule 13 abgesetzten Neben keulen 14, 14' dargestellt ist. Das Magnetfeld 12 versetzt den Reed-Schalter 22 in einen geschalteten Zustand, bei dem ein Stromkreis geschlossen und dadurch ein Warnsignal erzeugt wird.

Um sicherzustellen, dass das Warnsignal auch nach Absinken des Fluides unterhalb des Mindestfüllstandes vorliegt ist wird die Bewegung des Positionsgebers 4 nach unten durch einen unteren Anschlag 20 begrenzt, welcher am Boden 8 des Gehäuses 19 an geformt ist. Um Fehlschalrungen durch Nebenkeule 14 zu ver hindern, ist die Bewegung des Positionsgebers 4 nach oben durch einen oberen Anschlag 21 begrenzt. Der Abstand entlang des Führungsrohrs 7 zwischen dem Oberen 21 und dem unteren 20 Anschlägen definiert so eine Bewegungsstrecke des Geberele ments 4.

Fig . 2

In der Fig.2 ist eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform des Fluidbehälters 1 vereinfacht abgebildet. Im Unterschied zu der vorstehend beschriebenen bekannten Ausführung verfügt die Signaleinheit 6 über ein in dem Führungsrohr 7 angeordnetes Hall-Element 11. Das Führungsrohr 7 ist derart verlängert ausgelegt, dass es bis zum Boden 8 vom Gehäuse 19 des Fluid behälters 1 reicht. Zudem fehlen die bewegungseinschränkenden Anschläge 20,21, womit die Bewegungsstrecke 18 des Positi onsgebers 4 sich über die gesamte mögliche Füllhöhe des Flu idbehälters 1 ausdehnt.

Bekanntlich erzeugt ein vom Strom durchflossenes Hall-Element eine Ausgangsspannung, welche proportional zum Produkt aus magnetischer Flussdichte und Strom ist. Hiermit weist es im Unterschied zum Reed-Schalter ein analoges Verhalten auf. Weil die Flussdichten der Haupt- und Nebenkeulen 13,14,14' des vom Magnetelement 5 erzeugten Magnetfelds 12 konstant und bekannt sind, lässt sich aus der Höhe der Ausgangsspannung und ihrer zeitlichen Veränderung die Entfernung des Magnetelements 5 vom Hall-Element 11 sowie seine Bewegungsrichtung und Bewegungs geschwindigkeit innerhalb einer ausgedehnten Erfassungsstre cke 16 errechnen. Zu diesem Zweck ist der erfindungsgemäßen Messeinrichtung eine elektronische Auswerteeinheit 15 zuge ordnet, welche die Signaleinheit 6 steuert, mit Strom versorgt und die Ausgangsspannung auswertet. Die Erfassungsstrecke 16 kann je nach Bedarf und Komponentenzusammensetzung mehr als 10 mm betragen. Vorzugsweise beträgt die Erfassungsstrecke 16 mehr als 20mm und idealerweise erstreckt sie sich über die gesamte Füllhöhe des Fluidbehälters 1.

Je nach gestellten Anforderungen und Aufbau des Fluidbehälters 1 kann das Hall-Element 11 derart positioniert werden, dass die Erfassungsstrecke 16 den gewünschten Bereich des Füllstandshöhe abdeckt, vorzugsweise die gesamte mögliche Füllhöhe. Bei Bedarf können innerhalb der Erfindung mehrere Hall-Elemente 11 zu einander beabstandet in verschiedenen Höhenpositionen ange ordnet werden, um die Erfassungsstrecke 16 weiter zu vergrößern, wenn beispielsweise die Reichweite eines einzelnen

Hall-Elements 11 nicht ausreicht. Ebenso ist es innerhalb der Erfindung vorstellbar, mehrere Hall-Elemente redundant auf derselben Höhenposition zu platzieren um die Ausfallsicherheit zu erhöhen.

Fig . 3

In der Fig.3 ist eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform des Fluidbehälters 1 abgebildet. Im Unterschied zu der Ausfüh rungsform nach Fig.2 ist das Führungsrohr 7 verkürzt gestaltet. Gleichzeitig erhebt sich vom Boden 8 in Richtung Führungsrohr 7 ein Vorsprung 9, welcher zur Weiterführung des Positionsgebers 4 bis zum Boden 8 vorgesehen ist.

Für eine sichere Montage des Führungsrohrs 7 und ungehinderte Führung des Positionsgebers 4 ist zwischen dem Führungsrohr 7 und dem Vorsprung 9 eine formschlüssige Zentriereinrichtung 10 vorgesehen, welche bei Montage des Führungsrohrs 7 zwangsweise eine koaxiale Ausrichtung der beiden zueinander sicherstellt.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Zentriereinrichtung 10 al eine konische Erhebung am Ende des Vorsprungs 9 gestaltet, welche in eine komplementäre Vertiefung am Ende des Füh rungsrohrs 7 eingreift. Andere funktionsäquivalente Varianten der Zentriereinrichtung 10 sind innerhalb der Erfindung selbstverständlich ebenso zulässig.

Bezugszeichenliste

1 Fluidbehälter

2 Messeinrichtung

3 Innenraum

4 Positionsgeber

5 Magnetelement

6 Signaleinheit

7 Führungsrohr

8 Boden

9 Vorsprung

10 Zentriereinrichtung

11 Hall-Element

12 Magnetfeld

13 Hauptkeule

14 Nebenkeule

15 Auswerteeinheit

16 Erfassungsstrecke

17 Schaltpunkt

18 Bewegungsstrecke

19 Gehäuse

20 Unterer Anschlag

21 Oberer Anschlag

22 Reed-Schalter

23 Schnittstelle