Verfahren zur Optimierung des Schaltverhaltens einer Behälterwarnvorrichtung eines Ausgleichsbehälters sowie Ausgleichsbehälter für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit einer schaltoptimierten Behälterwarnvorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung des Schaltverhaltens einer Behälterwarnvorrichtung eines Ausgleichsbehälters gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Ausgleichsbehälter gemäß Oberbegriff des Anspruchs 4.

In einer hydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage befindet sich die benötigte Bremsflüssigkeit in dem Ausgleichsbehälter, wobei die Behälterwarnvorrichtung zum überwachen des

Behälterfüllstandes als Schaltelement üblicherweise einen Reed- Schalter mit einem Reed-Kontakt und als Geber üblicherweise einen Magneten aufweist. Senkt sich der Bremsflüssigkeitsstand und passiert der Magnet einen vorgegebenen Schaltpunkt, so schließen sich Schaltzungen (Paddel) des Reed-Schalters durch das erzeugte Magnetfeld, indem die magnetische Anziehungskraft der Schaltzungen die Federwirkung der einzelnen Schaltzungen übersteigt. Der Reed-Schalter kann, wie beschrieben, als Schließer bzw. NO-Schalter vorgesehen sein, bei welchem die Schaltzungen in Ruhestellung geöffnet sind. Jedoch ist auch der Einsatz eines als öffner bzw. NC-Schalter ausgebildeten Reed- Schalters möglich, welcher im Ruhezustand geschlossene Schaltzungen aufweist, die unter Einwirkung einer Magnetkraft geöffnet werden.

Dieses Signal wird in einem Steuergerät ausgewertet und der Fahrer des Kraftfahrzeuges kann durch eine optische und/oder akustische Anzeige gewarnt werden. Dabei muss sichergestellt sein, dass der Ausgleichsbehälter immer mit einem gesetzlich festgelegten Minimum an Bremsflüssigkeit gefüllt ist, um die Funktion der Bremsanlage nicht in Frage zu stellen. In der Regel werden Behälterwarnvorrichtungen zum überwachen des Behälterfüllstandes verwendet, bei denen ein mit dem Magneten versehener Schwimmer den Reed-Kontakt schaltet, sobald der Schwimmer eine Lage (Schaltpunkt) einnimmt, in der der Behälterfüllstand ein definiertes Minimum unterschreitet. Durch den Reed-Kontakt wird ein für den Fahrer erkennbares Warnsignal ausgelöst .

Reed-Schalter weisen jedoch üblicherweise mehrere, entlang einer Längsachse des Reed-Schalters verteilte, so genannte Schaltkeulen (Haupt- und Nebenkeulen) auf, welche jeweils einen Schaltbereich bzw. einen Schaltpunkt repräsentieren. Unmittelbar im Bereich des Reed-Schalters befindet sich der magnetisch empfindlichste Schaltpunkt, die so genannte Hauptkeule. Dieser Schaltpunkt wird gewöhnlich als Schaltpunkt für die Behälterwarnvorrichtung genutzt.

Damit die Schalteinheit der Behälterwarnvorrichtung ausschließlich im Bereich der Hauptkeule schaltet, müssen Anschläge vorgesehen werden, welche die Verschiebung des Magneten exakt begrenzen und einen Schaltvorgang im Bereich der Nebenkeulen zuverlässig verhindern, damit das Schaltverhalten der Behälterwarnvorrichtung in definierter Weise sichergestellt ist. Hierzu weisen bekannte Ausgleichsbehälter - wie beispielsweise aus der DE 10 2005 009 657 Al bekannt - zwei Anschläge auf, welche an ein und dem selben Bauteil vorgesehen sind, um einen Schaltvorgang im Bereich der Nebenkeulen sicher zu verhindern. Gemäß der DE 10 2005 009 657 Al sind die

Anschläge an der Schalteinheit an sich vorgesehen, da die Behälterwarnvorrichtung in einem Deckel des Ausgleichsbehälters angeordnet ist. Ragt die Behälterwarnvorrichtung im Bereich des Gehäuses - Gehäuseoberteil oder Gehäuseunterteil - senkrecht in den Behälterinnenraum hinein, sind die beiden Anschläge im Gehäuseoberteil bzw. im Gehäuseunterteil vorgesehen. Als nachteilig wird die aufwendige und kostenintensive Ausgestaltung der bekannten Ausgleichsbehälter angesehen, welche durch das Vorsehen der beiden Anschläge an einem Bauteil bedingt ist, von denen wenigstens ein Anschlag exakt positioniert werden muss.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen Ausgleichsbehälter bereitzustellen, welcher hinsichtlich Schaltverhalten der Behälterwarnvorrichtung und Kosten verbessert ist.

Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Optimierung des Schaltverhaltens einer

Behälterwarnvorrichtung eines Ausgleichsbehälters gelöst, welches vorsieht, dass der Reed-Kontakt und der Magnet derart schaltoptimiert aufeinander abgestimmt werden, dass der Magnet an einer einzigen Schaltkeule des Reed-Kontaktes schaltet. Dadurch ist nur die Hauptkeule des Reed-Kontaktes wirksam und das definierte Schaltverhalten am vorgegebenen Schaltpunkt kann sichergestellt werden.

In einfacher Weise werden gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die magnetische Flussdichte des Magnetes und die

Schaltempfindlichkeit der Schalteinheit aufeinander abgestimmt. Eine exakte Positionierung der Anschläge kann dadurch entfallen .

Vorzugsweise wird ein Empfindlichkeitsbereich des Reed- Kontaktes aus der optimierten Schaltempfindlichkeit der Schalteinheit abgeleitet.

Die vorstehende Aufgabe wird ferner durch einen Ausgleichsbehälter für eine hydraulische

Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem Gehäuse umfassend ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil und einer Behälterwarnvorrichtung zum überwachen des Behälterfüllstandes des Ausgleichsbehälters umfassend eine Schalteinheit mit einem Steckverbinder und einem Kontaktträger, welcher mit einem Abschnitt in ein Führungsrohr hineinragt, das sich in einen Behälterinnenraum erstreckt, sowie ein Reed-Konktakt als Schaltelement, welches am Kontaktträger im Bereich des Behälterinnenraumes angeordnet ist und das mittels eines Magneten in einem Schaltpunkt, an welchem die Schalteinheit ein Signal für eine elektronische Steuereinheit generiert, schaltbar ist, wobei der Magnet in einem Schwimmer angeordnet ist, welcher längs des Führungsrohres zwischen zwei Anschlägen verschiebbar ist, gelöst, dessen Reed-Kontakt und Magnet nach einem der genannten Verfahren schaltoptimiert aufeinander abgestimmt sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Magnet als kunststoffgebundener Dauermagnet vorgesehen. Dadurch ist der Magnet bruchfest und Absplitterungen des Magneten können vermieden werden.

Vorzugsweise weist der Magnet eine magnetische Flussdichte von ca. 14 mT auf und für die Schalteinheit ist eine Anzugserregung zwischen 2,3 bis 2,7 mT vorgesehen, wobei die Schalteinheit eine Hysterese Anzugserregung/Abfallserregung von 120 bis 145% aufweist. Dadurch wird eine robuste und

funktionssichere Schalteinheit geschaffen, da ein schockempfindlicher Reed-Schalter mit relativ hoher und niedriger Schaltempfindlichkeit sowie ein Magnet mit zu niedriger und zu hoher Flussdichte vermieden werden können.

Um eine einfachere und kostengünstigere Herstellung des Ausgleichsbehälters zu ermöglichen, sind ein erster Anschlag im Gehäuseunterteil und ein zweiter Anschlag im Gehäuseoberteil angeordnet.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung hervor, welche eine Ausführungsform zeigt. Dabei zeigt jeweils stark schematisiert sowie teilweise im Schnitt:

Figur 1 den erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter in Draufsicht;

Figur 2 einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen

Ausgleichsbehälters teilweise geschnitten;

Figur 3 eine Schalteinheit des erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälters im Längsschnitt;

Figur 4 einen weiteren Ausschnitt des erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälters teilweise im Längsschnitt;

Figur 5 einen bekannten Ausgleichsbehälter im Längsschnitt und

Figur 6 eine schematische Darstellung von Schaltkeulen eines Reed-Schalters .

Fig. 1 bis 4 zeigen teilweise als Ausschnitt einen erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter 1, der beispielsweise an einem nicht dargestellten Hauptzylinder einer Fahrzeugbremsanlage befestigt ist. Der Ausgleichsbehälter 1 weist ein in sein Inneres ragendes Führungsrohr 2 auf, das an seinem, dem Behälterinneren zugewandten Ende verschlossen ist.

Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, welche einen Teilausschnitt des Ausgleichsbehälters 1 zeigt, ist längs des Führungsrohres 2, das beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt hat, ein Schwimmer 3 verschiebbar angeordnet, der z.B. als Ring ausgebildet ist und einen Bestandteil einer Behälterwarnvorrichtung zum überwachen des Behälterfüllstandes darstellt. Der Schwimmer 3 trägt einen ringförmigen Magneten 4 als magnetischen Geber. Ein vom Boden 5 des Ausgleichsbehälters 1 emporragender, erster Anschlag 6 begrenzt die Verschiebung des Schwimmers 3 auf dem Führungsrohr 2 in Richtung Boden 5. Dieser Anschlag 6 legt die tiefste Stellung des Schwimmers 3 im Ausgleichsbehälter 1 fest und verhindert, dass der Schwimmer 3 das Führungsrohr 2 verlassen kann.

Der Ausgleichsbehälter 1 besteht aus einem Gehäuse 17 umfassend ein Gehäuseunterteil 13 und ein Gehäuseoberteil 14, welche an ihren Rändern miteinander verschweißt sind. Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, ist der erste Anschlag 6 für den Schwimmer 3 im Gehäuseunterteil 13 vorgesehen. Ein zweiter Anschlag 15 ist im Gehäuseoberteil 14 im Bereich des Führungsrohres 2 angeordnet. Wie in Fig. 4 angedeutet, wird der Anschlag 15 durch mehrere am Führungsrohr 2 angeordnete Rippen gebildet. Durch die Anordnung der Anschläge 6, 15 in verschiedenen Gehäusebauteilen kann die Herstellung des Ausgleichsbehälters 1 wesentlich vereinfacht werden .

Die Behälterwarnvorrichtung zum überwachen des

Behälterfüllstandes umfasst eine Schalteinheit 7 mit einem Kontaktträger 9, welcher im Inneren des Führungsrohrs 2 vorgesehen ist und an dem ein Reed-Schalter 8 mit einem Reed- Kontakt als Schaltelement befestigt ist. Die Schalteinheit 7 umfasst weiter einen Steckverbinder 10 mit einem Gehäuse 11 und kann, um die Montage zu erleichtern und die Herstellung der Schalteinheit 7 zu vereinfachen, wie dargestellt, einteilig aus einem Kunststoffwerkstoff ausgebildet sein. Kontaktfahnen 12, an welchen der Reed-Schalter 8 befestigt ist, sowie andere Bauteile, wie beispielsweise Widerstände, sind in den Kontaktträger 9 beispielsweise eingespritzt vorgesehen.

Sobald der Magnet 4 durch Absinken des Behälterfüllstandes einen Schaltpunkt S des Reed-Schalters 8 passiert, schließen sich Schaltzungen (Paddel) des Reed-Schalters 8 durch das erzeugte Magnetfeld des Magneten 4, indem die magnetische Anziehungskraft der Schaltzungen die Federwirkung der einzelnen Schaltzungen übersteigt. Der Reed-Schalter 8 kann als Schließer bzw. NO-Schalter vorgesehen sein, bei welchem die Schaltzungen in Ruhestellung geöffnet sind. Jedoch ist auch der Einsatz eines als öffner bzw. NC-Schalter ausgebildeten Reed-Schalters 8 möglich, welcher im Ruhezustand geschlossene Schaltzungen aufweist, die unter Einwirkung einer Magnetkraft geöffnet werden. Durch den Schaltvorgang wird ein Signal für eine elektronische Schalteinheit der Kraftfahrzeugbremsanlage generiert .

Der Schwimmer 3 dieses Ausführungsbeispiels ist einstückig vorgesehen und weist eine radiale Aussparung auf, in welche der ringförmige Magnet 4 geschoben wird. Seitenwände der Aussparung sind dabei mit Haltemitteln versehen, welche den Magneten 4 in seiner Einbaulage sichern. Der Magnet 4 ist als kunststoffgebundener Dauermagnet vorgesehen, wodurch der Magnet 4 bruchfest ist und Absplitterungen des Magneten 4, die im

schlimmsten Fall zu einem Verkeilen des Schwimmers 3 auf dem Führungsrohr 2 führen, vermieden werden können.

Fig. 3 zeigt die Anordnung des Reed-Schalters 8 nur schematisch. So ist es denkbar, den Reed-Schalter 8 in einer Ausnehmung des Kontaktträgers 9 anzuordnen und darin mit den Kontaktfahnen 12 zu befestigen. Alternativ kann der Reed- Schalter 8 an einer Leiterplatte befestigt sein. Um den Reed-Schalter 8 zu schützen, kann dieser in das Material des Kontaktträgers 9 eingebetet sein, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Hierzu kann der Kontaktträger 9 beispielsweise im Bereich des Reed-Schalters 8 mit dem gleichen Material umspritzt werden bzw. kann ein Abschnitt 16 des Kontaktträgers 9, der in ein Führungsrohr 2 des Ausgleichsbehälters 1 hineinragt, nach Befestigung des Reed- Schalters 8 umhüllt werden.

Um eine lösbare Verbindung der Schalteinheit 7 mit dem Gehäuse 17 des Ausgleichsbehälters 1 zu ermöglichen, weist der Kontaktträger 9 einen topfförmigen Abschnitt 18 auf, welcher mit einem am Gehäuse 17 ausgebildeten ringförmigen Vorsprung 19 zusammenwirkt. Wie insbesondere Fig. 3 zu entnehmen ist, erstreckt sich der den Reed-Schalter 8 tragende Abschnitt 16 des Kontaktträgers 9 mittig von einem Boden 20 des topfförmigen Abschnittes 18 und das Gehäuse 11 des Steckverbinders 10 ist senkrecht in Bezug auf eine Längsachse L der Schalteinheit 7 an eine Wandung 21 des topfförmigen Abschnittes 18 angeformt.

Fig. 4 zeigt die teilweise geschnittene Schalteinheit 7 nach der Montage in das Gehäuse 17 des Ausgleichsbehälters 1. Wie ersichtlich ist, ist das Führungsrohr 2 konzentrisch innerhalb des ringförmigen Vorsprungs 19 vorgesehen, wobei zur Verstärkung des Ausgleichsbehälters 1 im Bereich des ringförmigen Vorsprunges 19 zwischen dem ringförmigen

Vorsprung 19 und dem Führungsrohr 2 Verstärkungsrippen 22 vorgesehen sind, welche in Fig. 1 dargestellt sind.

Eine weitere Stabilisierung der Schalteinheit 7 wird über eine Passung 23 im Innenbereich des Führungsrohres 2 - nämlich zwischen dem Abschnitt 16 des Kontaktträgers 9 und einer Innenseite des Führungsrohres 2 gewährleistet.

Um das Packaging des Ausgleichsbehälters 1 zu optimieren, ist der ringförmige Vorsprung 19 in einem Bereich 24 des Gehäuses 17 angeordnet, welcher im Vergleich zum restlichen Bereich 25 des Gehäuses 17 in Richtung Behälterinnenraum versetzt vorgesehen ist. Somit steht die Schalteinheit 7 nicht über das Gehäuse 17 hervor und kann weder beim Transport noch im eingebauten Zustand des Ausgleichsbehälters 1 hinderlich sein. Ferner kann durch die gezeigte Gehäusegeometrie vermieden werden, dass die Schalteinheit 7 in einer falschen Lage - beispielsweise um 180° in Bezug auf die Längsachse L verdreht - eingebaut wird.

Eine lösbare Verbindung des Kontaktträgers 9 mit dem umlaufenden Vorsprung 19 kann beispielsweise als Bajonettverbindung ausgestaltet, welche auf einer Innenseite 26 des topfförmigen Abschnittes 18 zwei diametral gegenüberliegende Ausbrüche 27 mit Hinterscheidungen und auf einer Außenseite 28 des ringförmigen Vorsprunges 19 zwei diametral gegenüberliegende Rippen 29 umfasst. Diese Verbindung erlaubt eine einfache Austauschbarkeit der Schalteinheit 7 ohne die Verwendung eines Werkzeuges, wobei die Hinterscheidungen ein ungewolltes Lösen der Verbindung verhindern. Hierbei ist es möglich, auch andere rastende Verbindungen vorzusehen, wie beispielsweise eine Schnapp- Verbindung mit federnden Schnapp-Elementen und entsprechenden Elementen zum Einschnappen der Schnapp-Elemente .

Der ringförmige Vorsprung 19 ist federnd ausgebildet und dessen Rand 30 liegt dichtend an der Innenseite 26 des topfförmigen Abschnittes 18 an. Hierdurch kommt dem ringförmigen Vorsprung 19 eine Doppelfunktion zu, da der Vorsprung 19 einerseits einen Innenraum 31 des Führungsrohres

2 gegen ein Eindringen von Spritzwasser schützt und andererseits die Ausbrüche 27 gegen die Rippen 29 der Bajonettverbindung drückt. Durch die Ausgestaltung der Rippen 29 und der Ausbrüche 27 ist die Eindrehrichtung der Schalteinheit 7 festgelegt und erfolgt entweder gegen den Uhrzeigersinn bis zum Einrasten der Bajonettverbindung. Die Demontage der Schalteinheit 7 erfolgt durch Eindrücken der Schalteinheit 7 gegen den Rand 30 des ringförmigen Vorsprunges 19 und Drehen gegen oder im Uhrzeigersinn bis sich die Bajonettverbindung löst.

Fig. 5 zeigt den Reed-Schalter 8 mit mehreren, charakteristischen Schaltkeulen 32,33,34, die entlang einer Längsachse des Reed-Schalters 8 verteilt sind und welche einen Schaltbereich bzw. einen Schaltpunkt S repräsentieren. Unmittelbar im Bereich des Reed-Schalters 8 befindet sich der magnetisch empfindlichste Schaltpunkt, die so genannte Hauptkeule 32. Dieser Schaltpunkt wird gewöhnlich als Schaltpunkt S für die Behälterwarnvorrichtung genutzt. Wie Fig, 5 zeigt, schließen sich an die Hauptkeule 32 zwei Nebenkeulen 33,34 an, welche ebenfalls einen Schaltpunkt darstellen.

Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt eines bekannten Ausgleichsbehälters 40. Wie ersichtlich ist, ist der Schwimmer

3 zwischen zwei Anschlägen 41,42 angeordnet, welche beide am Gehäuseoberteil vorgesehen sind. Wie beschrieben wurde ist es bei bekannten Ausgleichsbehältern notwendig, die Anschläge 41,42 sehr eng und sehr exakt zu positionieren, dass ein

Schaltvorgang im Bereich der Nebenschaltkeulen 33,34 ausgeschlossen werden kann. Dadurch erhält man eine aufwendige und kostenintensive Ausgestaltung des Gehäuses bzw. der Schalteinheit .

Um eine funktionssichere und robuste Schalteinheit 7 der Behälterwarnvorrichtung bei gleichzeitiger Kostenreduzierung zu erhalten, werden der Reed-Kontakt des Reed-Schalters 8 und der Magnet 4 erfindungsgemäß derart schaltoptimiert aufeinander abgestimmt, dass der Magnet 4 an einer einzigen Schaltkeule des Reed-Kontaktes schaltet, indem die magnetische Flussdichte des Magnetes 4 und die Schaltempfindlichkeit der Schalteinheit 7 aufeinander abgestimmt werden. Dadurch ist nur die Hauptkeule 32 des Reed-Kontaktes wirksam und das definierte Schaltverhalten am vorgegebenen Schaltpunkt S ist sichergestellt, wodurch eine exakte Positionierung der Anschläge 6,15 entfallen kann bzw. wodurch die Anschläge vollkommen entfallen können.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Magnet 4 eine magnetische Flussdichte von ca. 14 mT aufweist und für die Schalteinheit 7 ist eine Anzugserregung zwischen 2,3 bis 2,7 mT vorgesehen ist, wobei die Schalteinheit 7 eine Hysterese Anzugserregung/Abfallserregung von 120 bis 145% aufweist. Dadurch wird eine robuste und funktionssichere Schalteinheit geschaffen, da ein schockempfindlicher Reed-Schalter 8 mit relativ hoher und niedriger Schaltempfindlichkeit sowie ein Magnet 4 mit zu niedriger und zu hoher Flussdichte vermieden werden können.

Nach der Ermittlung der Anzugserregung der Schalteinheit 7 kann der entsprechende Empfindlichkeitsbereich des Reed-Kontaktes aus der optimierten Schaltempfindlichkeit der Schalteinheit 7 abgeleitet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht an die Ausgestaltung des beschriebenen Ausführungsbeispiels des Ausgleichsbehälters 1 gebunden. Grundsätzlich kann jede Behälterwarnvorrichtung unabhängig von der Bauart in der beschriebenen Weise schaltoptimiert ausgelegt werden. So ist das Verfahren anwendbar auf Behälterwarnvorrichtungen, die am Ausgleichsbehälter 1 angeschweißt oder austauschbar verrastet sind, oder welche in der Deckelverschraubung integriert vorgesehen sind. Ferner ist es für die Erfindung nicht entscheidend, ob der Reed-Kontakt und eventuell vorhandene Widerstände direkt an den Kontaktfahnen 12 oder an einer Leiterplatte angeschweißt sind.

Bezugszeichenliste

1 Ausgleichsbehälter

2 Führungsrohr

3 Schwimmer

4 Magnet

5 Boden

6 Anschlag

7 Schalteinheit

8 Reed-Schalter

9 Kontaktträger

10 Steckverbinder

11 Gehäuse

12 Kontaktfahne

13 Gehäuseunterteil

14 Gehäuseoberteil

15 Anschlag

16 Abschnitt

17 Gehäuse

18 Abschnitt

19 Vorsprung

20 Boden

21 Wandung

22 Verstärkungsrippe

23 Passung

24 Bereich

25 Bereich

26 Innenseite

27 Ausbruch

28 Außenseite

29 Rippe

30 Rand

31 Innenraum

32 Hauptkeule

33 Nebenkeule

34 Nebenkeule

40 Ausgleichsbehälter

41 Anschlag

42 Anschlag

L Längsachse S Schaltpunkt