專(zhuān)利名稱(chēng)：流體狀態(tài)及液位傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體液位傳感器，例如用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的油位傳感器。
背景技術(shù)：
在各種系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)中，監(jiān)測(cè)流體液位是很重要的。例如，在很多流體系統(tǒng)中，當(dāng)沒(méi) 有使用流體時(shí)，貯存器中的流體液位為靜態(tài)液位，而當(dāng)使用流體時(shí)，例如流體通過(guò)泵在系統(tǒng) 中循環(huán)時(shí)，流體液位為動(dòng)態(tài)液位，動(dòng)態(tài)液位低于靜態(tài)液位。維持合適的靜態(tài)液位和動(dòng)態(tài)液位 對(duì)于保證流體系統(tǒng)的效率和功能是很重要的。在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)這樣一種系統(tǒng)中，必須定期更 換機(jī)油以便適當(dāng)保養(yǎng)。油位傳感器可以安裝在車(chē)輛上，以在需要加油時(shí)提醒駕駛員。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種流體狀態(tài)及液位傳感器，該傳感器包括螺線管主體和位于螺線 管主體內(nèi)的線圈。線圈圍繞著銜鐵。螺線管主體限定銜鐵室，銜鐵響應(yīng)于對(duì)線圈的通電，可 在銜鐵室內(nèi)移動(dòng)。在流體狀態(tài)和液位傳感系統(tǒng)中，線圈可操作地連接到控制器上，該控制器 可確定流體溫度、流體粘度、流體液位和流體是否更換中的至少一個(gè)。傳感器可安裝在流體 容納貯存器上，螺線管主體的第一部分延伸進(jìn)入由該貯存器限定的腔體內(nèi)。傳感器可定位 成使得銜鐵的運(yùn)動(dòng)基本上橫向于貯存器中流體液位改變的方向。伸入腔體內(nèi)的螺線管主體 的第一部分限定有孔，所述孔容許在腔體和銜鐵室之間流體連通，從而銜鐵在銜鐵室內(nèi)的 運(yùn)動(dòng)受貯存器中流體液位的影響。該傳感器可稱(chēng)為一體式流體狀態(tài)和液位傳感器，因?yàn)樵谝粋€(gè)傳感器中可集成多種 檢測(cè)功能。該傳感器可用于需要測(cè)量流體液位、流體粘度和/或流體溫度的許多不同應(yīng)用 中，例如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、差速器、食品加工、靜壓油齒輪箱和流體冷卻系統(tǒng)中。在一些實(shí)施例中，螺線管主體限定有第二孔，第一孔和第二孔布置成允許在貯存 器和處于銜鐵的各相對(duì)側(cè)的銜鐵室之間在貯存器中液位不同的情況流體連通。銜鐵在銜鐵 室中的移動(dòng)時(shí)間對(duì)應(yīng)于流過(guò)所述孔的流體流的阻力。經(jīng)過(guò)各相應(yīng)的孔的“流體流”可以是 空氣、液體(例如油)或者兩者的組合，且取決于貯存器中的流體液位(即，液體液位)。例如，如果液體液位低，空氣而不是液體就會(huì)被吸入銜鐵室中。由于空氣比液體流 動(dòng)更加自由，所以當(dāng)液位低時(shí)，銜鐵移動(dòng)的平均時(shí)間(也稱(chēng)為“響應(yīng)時(shí)間”)將較短。因此， 文中所述的腔室內(nèi)的和通過(guò)孔的“流體流”可以為空氣或液體，這取決于貯存器中的液體液 位。通過(guò)下文中結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述特征和 優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)更顯而易見(jiàn)。


圖1是流體狀態(tài)和液位傳感系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意性剖視圖，所述流體狀態(tài)和 液位傳感系統(tǒng)包括安裝在流體容納貯存器上的流體狀態(tài)和液位傳感器，所述貯存器以局部剖視圖示出；圖2是流體狀態(tài)和液位傳感系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意性剖視圖，所述流體狀態(tài)和 液位傳感系統(tǒng)包括流體狀態(tài)和液位傳感器；和圖3是圖2中的流體狀態(tài)和液位傳感器的示意性分解透視圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，其中相似的參考標(biāo)號(hào)表示相似的構(gòu)件，圖1示出的流體狀態(tài)和液位傳 感系統(tǒng)10包括流體狀態(tài)和液位傳感器12，該傳感器12延伸穿過(guò)流體貯存器15的側(cè)壁14。 流體貯存器15可以是發(fā)動(dòng)機(jī)或變速器中的油底殼，或是差速器、食品加工容器或其它任何 流體貯存器。傳感器12緊固在貯存器15上，例如車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的油底殼上，使得流體狀態(tài)和 液位傳感器12定位在貯存器15中以便能夠檢測(cè)多種流體狀態(tài)，包括流體溫度、流體粘度、 滿流體液位和低流體液位，在下文中將進(jìn)一步描述。流體狀態(tài)和液位傳感器12可操作地連 接到電子控制器16上，該電子控制器16可設(shè)置在貯存器15的內(nèi)部或外部，例如車(chē)輛發(fā)動(dòng) 機(jī)上或車(chē)輛的其它部位。參照?qǐng)D1，流體狀態(tài)和液位傳感器12包括螺線管主體20，螺線管主體20包括外部 部分22 (也稱(chēng)為“罐”)、基座部24、線圈支承部26、延伸部28和蓋部34。線圈支承部26 (也 稱(chēng)為“繞線筒”)支承線圈30。外部部分22、基座部24、線圈支承部26、延伸部28和蓋部34 可通過(guò)鑄造、模制或其它工藝一體制造或相互制造為一體。磁極件32(pole piece)以壓配合或以其它方式緊固在外部部分22內(nèi)。蓋部34 環(huán)繞在磁極件32的遠(yuǎn)端并具有電氣連接件36，電氣連接件36穿過(guò)該蓋部可操作地連接至 電源38——例如電池——和控制器16。磁通量收集器40位于磁極件32和蓋部34之間。螺線管主體20的基座部24、延伸部28和磁極件32 —起限定銜鐵室42，在銜鐵室 42中，銜鐵44在基座部24的端表面46和磁極件32的端表面48之間移動(dòng)。銜鐵44包括 主體50和從主體50延伸出來(lái)的桿部52。偏壓裝置——例如彈簧53——設(shè)置在磁極件32 和銜鐵主體50之間，以將銜鐵44遠(yuǎn)離磁極件32偏壓到未通電位置(即，當(dāng)線圈30沒(méi)有通 電時(shí)，銜鐵44所在的位置)，如圖所示。安裝法蘭51將穿過(guò)孔54的傳感器12緊固在貯存器側(cè)壁14上。螺栓或其它緊固 件(未示出)延伸穿過(guò)法蘭51和側(cè)壁14上的配合孔56、58。當(dāng)緊固在貯存器15上時(shí)，基 座部24延伸入由貯存器15限定的腔體60內(nèi)。傳感器12的其余部分則位于貯存器15的 外部。基座部24具有上孔62和下孔64。如文中描述的，上孔62稱(chēng)為第一孔。銜鐵44基本上橫向于貯存器15內(nèi)流體液位改變的方向運(yùn)動(dòng)。即，銜鐵44在銜鐵 室42內(nèi)基本上橫向于(垂直于)流體液位下降的方向(從液位A到液位B、到液位C、到液 位D)或流體液位上升的方向(從液位D到液位C、到液位B、到液位A)來(lái)回運(yùn)動(dòng)。作為選 擇，傳感器12還可以安裝成使得銜鐵相對(duì)于貯存器15中的流體以不同的角度移動(dòng)。磁極件32、外部部分22、線圈30、磁通量收集器40、法蘭51和銜鐵44形成電磁鐵。 當(dāng)線圈30接通電源38時(shí)，在磁極件32和銜鐵44之間的間隙66中產(chǎn)生磁力線(line of flux)。當(dāng)線圈30通電時(shí)，磁通量朝磁極件32驅(qū)動(dòng)銜鐵44，銜鐵室42的在端表面48與銜 鐵44之間的部分減小。當(dāng)線圈30停止通電時(shí)，彈簧53驅(qū)動(dòng)銜鐵44返回到所示的未通電 位置，銜鐵室42的在端表面48與銜鐵44之間的部分增加。隨著銜鐵44的運(yùn)動(dòng)，流體——無(wú)論是空氣還是液體——都被推壓通過(guò)孔62、64。隨著銜鐵44的循環(huán)，銜鐵室42的間隙 66中的流體也被迫通過(guò)銜鐵44的外徑和延伸部28的內(nèi)徑之間的空隙67。類(lèi)似地，流體也 被迫通過(guò)銜鐵44中的通道69。空隙67和通道69構(gòu)造成對(duì)流體流動(dòng)的阻力比孔62、64更 大。因此，銜鐵的移動(dòng)時(shí)間是流過(guò)空隙67和通道69的流體的阻力的函數(shù)，而該阻力繼而又 取決于室42中存在的、被迫通過(guò)空隙67和通道69的是空氣還是液體。電磁閥20具有明顯的感應(yīng)沖擊(inductive kick)，該感應(yīng)沖擊為電流吸取 (current draw)增加后明顯驟降，指示銜鐵44在已知流體溫度和流體填充液位下到達(dá)移 動(dòng)末端。因而，電磁閥20通電后感應(yīng)沖擊的時(shí)間周期受到銜鐵44遭遇的移動(dòng)阻力的影響。上述的室42、空隙67、通道69和孔62、64建立銜鐵移動(dòng)時(shí)間，該銜鐵移動(dòng)時(shí)間可 以指示貯存器15中的各種流體狀態(tài)——例如流體粘度和流體是否更換——以及各種流體 液位等，下文將詳細(xì)描述。通過(guò)追蹤發(fā)生感應(yīng)沖擊前的銜鐵移動(dòng)時(shí)間，并將該時(shí)間與存儲(chǔ)在 控制器16中的查詢(xún)表中的預(yù)定時(shí)間相比較，控制器16能夠確定液體液位和粘度。傳感器 12也可以基于電流確定油溫。流體粘度當(dāng)線圈30通電和斷電時(shí)，銜鐵44在銜鐵室42內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)銜鐵44遠(yuǎn)離磁極件32 運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體也被推壓通過(guò)空隙67、通道69從銜鐵室42流出。流過(guò)空隙67、通道69的流 體流的總阻力和運(yùn)動(dòng)零件的摩擦力之和減慢了銜鐵運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)測(cè)量銜鐵的移動(dòng)時(shí)間并 且應(yīng)用控制器16中儲(chǔ)存的算法進(jìn)行計(jì)算就能得出響應(yīng)時(shí)間，而響應(yīng)時(shí)間就對(duì)應(yīng)于指示流 體粘度的值。在銜鐵44循環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，較高流體粘度使得銜鐵44移動(dòng)較慢，增加了其響應(yīng)時(shí) 間。在循環(huán)運(yùn)動(dòng)中，發(fā)生在銜鐵移動(dòng)末端的感應(yīng)“沖擊”由連接到線圈30的控制器16檢測(cè)。 液體粘度越大，則發(fā)生感應(yīng)沖擊所需時(shí)間就越長(zhǎng)。然后在儲(chǔ)存于控制器16中的查詢(xún)表中核 對(duì)銜鐵總響應(yīng)時(shí)間，以獲得流體的相對(duì)粘度。因此可使用傳感器12測(cè)量流體粘度，除了當(dāng) 流體液位處于極低液位時(shí)(即，低于孔64，例如在液位D處)。還可以測(cè)量傳感器12的阻力并且可控制發(fā)動(dòng)機(jī)控制器電壓以維持傳感器12的恒 定操作電流，從而維持銜鐵44的恒定力。這減少了電流變化對(duì)銜鐵響應(yīng)時(shí)間的影響。將電 壓限制在12伏以下可減慢銜鐵44，更進(jìn)一步改進(jìn)響應(yīng)時(shí)間對(duì)粘度的關(guān)系，從而增加傳感器
靈敏度。流體液位當(dāng)貯存器15中的液體流體高于預(yù)定滿液位B時(shí)，例如處于液位A時(shí)，銜鐵移動(dòng)時(shí) 間是流過(guò)空隙67和通道69的流體的總阻力的函數(shù)，作用于銜鐵44的粘性阻力對(duì)于銜鐵移 動(dòng)時(shí)間也有輕微的影響?？?2、64的尺寸要足夠大，以允許流體流能相對(duì)自由地流動(dòng)，這 樣，銜鐵移動(dòng)時(shí)間由流過(guò)空隙67和通道69的流體流決定。由于這些阻力將隨著液體液位 變化而變化，所以流體狀態(tài)系統(tǒng)10可監(jiān)控和記錄貯存器15內(nèi)的液體液位，識(shí)別瞬間當(dāng)前液 體液位處于兩個(gè)狀態(tài)之一高于第一液位(滿液位B)、低于第二液位(低液位C)。如果希 望，可將例如儀表板屏幕上的顯示監(jiān)視器連接到控制器16并對(duì)該控制器16編程以將對(duì)應(yīng) 于所監(jiān)測(cè)的流體液位的顯示信號(hào)發(fā)送到監(jiān)視器，以便將該信息傳送到系統(tǒng)操作員，例如車(chē) 輛駕駛員。當(dāng)油底殼15中的液體液位處于低于孔64的任何液位——如圖1所示的“過(guò)低”流 體液位D(即，低于液位C時(shí))——時(shí)，銜鐵室42中的任何液體在銜鐵的第一循環(huán)時(shí)就被迫從孔62、64流出。當(dāng)銜鐵44循環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)榭?2、64在液體液位上方，所以空氣代替液 體被吸入銜鐵室42內(nèi)。在隨后的循環(huán)中，由于只有空氣流過(guò)孔62和64、空隙67以及通道 69，所以銜鐵移動(dòng)時(shí)間較快。因此，控制器16將識(shí)別這種銜鐵移動(dòng)時(shí)間為“過(guò)低”液體液位 的指示，并將儲(chǔ)存此信息，同時(shí)可根據(jù)程序發(fā)送一通知至顯示器，以便通知車(chē)輛操作員需要 加油。如果液體流體處于高于孔62的任何液位(即，高于液位B)，當(dāng)銜鐵44運(yùn)動(dòng)時(shí)，銜 鐵室42中會(huì)一直填充有液體，并且液體將被迫流過(guò)空隙67和通道69。由此形成的獨(dú)特的 銜鐵移動(dòng)時(shí)間將是流過(guò)空隙67和通道69的流體流的阻力總和的函數(shù)，控制器16將識(shí)別此 銜鐵移動(dòng)時(shí)間作為滿液體液位的指示。傳感器12可安裝在貯存器15上，液位B代表最低 期望靜態(tài)液體液位，液位C代表最低期望動(dòng)態(tài)液體液位。流體溫度線圈30的溫度受到流體的影響。為了測(cè)量流體溫度，首先測(cè)量線圈電阻，然后與 儲(chǔ)存在控制器內(nèi)的溫度查詢(xún)表進(jìn)行核對(duì)，以確定流體的溫度?；蛘?，用預(yù)定電壓使傳感器12 循環(huán)。通過(guò)測(cè)量電流，可計(jì)算出線圈電阻，然后通過(guò)電阻與溫度關(guān)聯(lián)。第二實(shí)施例參照?qǐng)D2，另一個(gè)實(shí)施例的流體狀態(tài)和液位傳感系統(tǒng)110包括流體狀態(tài)和液位傳 感器112，該傳感器112延伸穿過(guò)貯存器115的側(cè)壁114。傳感器112緊固在貯存器115上， 例如車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的油底殼上，使得流體狀態(tài)和液位傳感器112定位在貯存器115中以便能 夠檢測(cè)多種流體狀態(tài)和多個(gè)流體液位，所述多種流體狀態(tài)包括流體溫度和流體粘度，下文 中將進(jìn)一步描述。流體狀態(tài)和液位傳感器112可操作地連接到電子控制器116上，該控制 器116可設(shè)置在貯存器115的內(nèi)部或外部，例如設(shè)置在車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)上或車(chē)輛中的其它部位。參照?qǐng)D2，流體狀態(tài)和液位傳感器112包括螺線管主體120，螺線管主體120包括 外部部分122 (也稱(chēng)為“罐”)、基座部124、線圈支承部126和蓋部134。線圈支承部126 (也 稱(chēng)為“繞線筒”)支承線圈130。外部部分122、基座部124、線圈支承部126和蓋部134可 通過(guò)鑄造、模制或其它工藝一體制造或相互制造為一體。磁極件132以壓配合或以其它方式緊固在外部部分122內(nèi)。蓋部134環(huán)繞磁極 件132的遠(yuǎn)端并具有電氣連接件136，電氣連接件136穿過(guò)該蓋部可操作地連接至電源 138——例如電池——和控制器116。磁通量收集器140位于磁極件132和蓋部134之間。 墊圈141位于線圈支承部126和基座部124之間。螺線管主體120的基座部124和磁極件132 —起限定銜鐵室142，在銜鐵室142 中，銜鐵144可以在所示的未通電位置(靠近基座部124的端表面146)和通電位置(靠近 磁極件132的端表面148)之間移動(dòng)。偏壓裝置——如彈簧153——設(shè)置在磁極件132和銜 鐵144之間，以將銜鐵144遠(yuǎn)離磁極件132偏壓到所示的未通電位置(即，當(dāng)線圈130沒(méi)有 通電時(shí)，銜鐵144所在的位置)。安裝法蘭(未示出)將穿過(guò)孔154的傳感器112緊固在貯存器側(cè)壁114上。螺栓 或其它緊固件(未示出)延伸穿過(guò)法蘭和側(cè)壁114上的配合孔。當(dāng)緊固在貯存器15上時(shí)， 基座部124延伸入由貯存器115限定的腔體160內(nèi)。傳感器112的其余部分則位于貯存器 115的外部?；?24具有帶有上孔162的延伸部161和下孔164。如文中描述的，上孔162稱(chēng)為第一孔。如圖3中更好地示出的，下孔164軸向延伸并與徑向槽165連通。在此實(shí)施例中，銜鐵144基本上橫向于貯存器115內(nèi)流體液位改變的方向運(yùn)動(dòng)。 即，銜鐵144在銜鐵室142內(nèi)基本上橫向于(垂直于)液體液位從液位AA到液位BB、到液 位CC、到液位DD下降的方向或是液體液位從液位DD到液位CC、到液位BB、到液位AA上升 的方向來(lái)回運(yùn)動(dòng)?；蛘撸瑐鞲衅饕部梢远ㄎ怀墒沟勉曡F相對(duì)于流體液位以其它角度移動(dòng)。磁極件132、外部部分122、線圈130、磁通量收集器140、墊圈141和銜鐵144形成 電磁鐵。當(dāng)線圈130接通電源138時(shí)，產(chǎn)生磁通量。磁通量驅(qū)動(dòng)銜鐵144向磁極件132運(yùn) 動(dòng)，銜鐵室142的在端表面146與銜鐵144的側(cè)面145之間的部分增加。當(dāng)線圈130停止 通電時(shí)，彈簧153驅(qū)動(dòng)銜鐵144返回到所示的未通電位置，銜鐵室142的在端表面146與銜 鐵144之間的部分減小。當(dāng)銜鐵144運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體——無(wú)論是空氣還是液體、例如油——都 被推壓通過(guò)孔162、164?？?62在銜鐵144的第一側(cè)145使空氣或液體與銜鐵室142連通。 孔164使低于液位DD的貯存器115中的空氣或液體與銜鐵144的第二側(cè)147連通?？諝?可以通過(guò)空隙166在銜鐵室142的位于銜鐵144的兩側(cè)145、147的部分之間連通，空隙166 位于形成銜鐵室142的腔體的內(nèi)徑和銜鐵144的外徑之間?？障?66設(shè)計(jì)成禁止通過(guò)其液 體連通。因此，銜鐵移動(dòng)時(shí)間是流過(guò)孔162、164的流體流的阻力的函數(shù)，該阻力繼而取決于 是空氣還是液體流過(guò)這些孔。電磁閥112通電后感應(yīng)沖擊的時(shí)間周期受到流過(guò)孔162、164 的流體流的阻力的影響。上述的銜鐵室142和孔162、164建立銜鐵移動(dòng)時(shí)間，該銜鐵移動(dòng)時(shí) 間可以指示貯存器115中的各種流體狀態(tài)——例如流體粘度和是否更換流體——以及各種 流體液位，下文將詳細(xì)描述。通過(guò)追蹤發(fā)生感應(yīng)沖擊前的銜鐵移動(dòng)時(shí)間，并將該時(shí)間與存儲(chǔ) 在控制器116中的查詢(xún)表中的預(yù)定時(shí)間相比較，控制器116能夠確定液體液位和粘度。傳 感器112也可以基于電流確定流體溫度。流體粘度當(dāng)線圈130循環(huán)(通電和斷電)時(shí)，銜鐵144在銜鐵室142內(nèi)來(lái)回運(yùn)動(dòng)。當(dāng)線圈 130通電和斷電時(shí)，銜鐵144分別朝向和遠(yuǎn)離磁極件132運(yùn)動(dòng)，并且流體也被推壓通過(guò)孔 162、164從銜鐵室142流出。流過(guò)孔162、164的流體流的總阻力和運(yùn)動(dòng)零件的摩擦力減慢 了銜鐵運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)測(cè)量銜鐵移動(dòng)的時(shí)間并且應(yīng)用控制器116中儲(chǔ)存的算法進(jìn)行計(jì)算就 能得出響應(yīng)時(shí)間，而響應(yīng)時(shí)間就對(duì)應(yīng)于指示流體粘度的值。較高流體粘度使得銜鐵144在 循環(huán)時(shí)移動(dòng)較慢，增加了銜鐵響應(yīng)時(shí)間。發(fā)生在銜鐵向磁極件132移動(dòng)末端的感應(yīng)“沖擊” 由連接到線圈130的控制器116檢測(cè)。流體粘度越大，則發(fā)生感應(yīng)沖擊所需時(shí)間就越長(zhǎng)。然 后在儲(chǔ)存于控制器116中的查詢(xún)表核對(duì)銜鐵總響應(yīng)時(shí)間，以獲得流體的相對(duì)粘度。因此可 使用傳感器112測(cè)量流體粘度(除了當(dāng)流體處于極低液位時(shí)(即，低于孔164，例如在液位 DD 處))。還可以測(cè)量傳感器112的阻力并且可控制發(fā)動(dòng)機(jī)控制器電壓以維持對(duì)傳感器112 的恒定操作電流，從而維持銜鐵144的恒定力。這減少了電流變化對(duì)銜鐵響應(yīng)時(shí)間的影響。 將電壓限制在12伏以下可減慢銜鐵144，以更進(jìn)一步改進(jìn)響應(yīng)時(shí)間對(duì)粘度的關(guān)系，從而增 加傳感器靈敏度。流體液位當(dāng)貯存器115中的液體高于預(yù)定滿液位AA時(shí)，銜鐵移動(dòng)時(shí)間是流過(guò)各個(gè)孔162、 164的流體的總阻力的函數(shù)，作用于銜鐵144的粘性阻力對(duì)于銜鐵移動(dòng)時(shí)間也有輕微的影響。由于這些阻力將隨著液體液位變化而變化，所以流體狀態(tài)系統(tǒng)110可監(jiān)控和記錄貯 存器115內(nèi)的流體液位，識(shí)別當(dāng)前液體液位處于三個(gè)狀態(tài)之一高于液位AA(例如滿溢液 位)、低于液位DD (例如低液位)、介于液位AA和液位DD之間(例如滿液位)。如果希望， 可通過(guò)將例如儀表板屏幕上的顯示監(jiān)視器連接到控制器116并對(duì)該控制器116編程，以將 對(duì)應(yīng)于所監(jiān)測(cè)的液體液位的顯示信號(hào)發(fā)送到監(jiān)視器，從而將該信息傳送給車(chē)輛操作員。當(dāng)貯存器115中的流體液位處于低于孔164的任何液位時(shí)(即，處于低于如圖2 所示的液位DD的任何液位時(shí))，銜鐵室142中的任何液體流體將在銜鐵的第一循環(huán)時(shí)就被 迫流出。當(dāng)銜鐵44循環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)榭?62、164在液體液位上方，所以空氣代替液體被吸 入銜鐵室142內(nèi)。在隨后的循環(huán)中，由于只有空氣流過(guò)孔162、164，所以銜鐵移動(dòng)時(shí)間較快。 因此，控制器116將識(shí)別這種銜鐵移動(dòng)時(shí)間為“過(guò)低”液體液位指示，并將儲(chǔ)存此信息，同時(shí) 根據(jù)程序發(fā)送一通知至顯示器，以便通知車(chē)輛操作員需要加油。當(dāng)油底殼115中的液體液位處于低于孔162且高于孔164的任何液位時(shí)(S卩，介 于液位AA和液位DD之間的液位，例如液位BB和液位CC)，銜鐵144將在銜鐵的第一循環(huán)時(shí) 使至少一部分液體流體排出室142。當(dāng)彈簧153偏壓銜鐵144時(shí)，孔164將吸入流體。因?yàn)?孔162高于液體液位，并且至少銜鐵室142的一部分在液體液位上方，所以當(dāng)傳感器112通 電時(shí)，一些空氣將被吸入銜鐵室142內(nèi)。因而，銜鐵移動(dòng)時(shí)間將比當(dāng)液體流體位于極低液位 DD時(shí)要慢，但不像當(dāng)流體液位高于孔162時(shí)那樣慢。控制器116將對(duì)銜鐵移動(dòng)時(shí)間和所存 儲(chǔ)的值進(jìn)行比較，并識(shí)別這種銜鐵移動(dòng)時(shí)間為介于液位AA和液位DD之間的液位。當(dāng)液體流體處于高于孔162的任何液位時(shí)，例如高于液位AA時(shí)，銜鐵144運(yùn)動(dòng)時(shí)， 銜鐵室142中將一直填充有液體，并且液體被迫流過(guò)孔162、164。由此形成的獨(dú)特的銜鐵移 動(dòng)時(shí)間將是流過(guò)孔162、164的流體流的阻力總和的函數(shù)，控制器16將識(shí)別此銜鐵移動(dòng)時(shí)間 例如作為滿溢液位的指示，這取決于傳感器112安裝在貯存器115內(nèi)的位置。流體溫度線圈130的溫度受到流體的影響。為了測(cè)量流體溫度，首先測(cè)量線圈電阻，然后與 儲(chǔ)存在控制器內(nèi)的溫度查詢(xún)表進(jìn)行核對(duì)，以確定流體的溫度。或者，用預(yù)定電壓使傳感器 112循環(huán)。通過(guò)測(cè)量電流，可計(jì)算出線圈電阻，然后通過(guò)電阻與溫度進(jìn)行關(guān)聯(lián)。雖然已詳細(xì)描述了用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，用于 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種可選設(shè)計(jì)和實(shí)施例均在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于流體容納貯存器(15，115)的流體狀態(tài)和液位傳感器(12，112)，包括構(gòu)造成安裝于所述貯存器上的螺線管主體(20，120)；與所述螺線管主體連接的線圈(30，130)；由所述線圈圍繞的銜鐵(44，144)；其中，所述螺線管主體限定銜鐵室(42，142)，所述銜鐵能夠響應(yīng)于對(duì)所述線圈通電在所述銜鐵室內(nèi)移動(dòng)；磁極件(32，132)；其中，當(dāng)所述螺線管主體安裝在所述貯存器上時(shí)，至少所述螺線管主體的第一部分(24，124)延伸進(jìn)入由所述貯存器限定的腔體(60，160)內(nèi)；偏壓裝置(53，153)，該偏壓裝置遠(yuǎn)離所述磁極件并朝向所述螺線管主體的第一部分偏壓銜鐵，該偏壓裝置和線圈構(gòu)造成，當(dāng)線圈被循環(huán)通電時(shí)，使所述銜鐵在所述銜鐵室內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)；其中，所述螺線管主體的在所述腔體內(nèi)的第一部分限定有孔(62，162)，所述孔容許在所述腔體和所述銜鐵室之間流體連通，從而當(dāng)所述銜鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體通過(guò)所述孔流入或排出所述銜鐵室，所述銜鐵室中的流體液位與所述貯存器中的流體液位對(duì)應(yīng)，從而所述銜鐵在所述銜鐵室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)受到所述貯存器中的流體液位的影響。
2.如權(quán)利要求1所述的流體狀態(tài)和液位傳感器，其特征在于，所述傳感器安裝成使得 所述銜鐵的運(yùn)動(dòng)基本上橫向于所述貯存器中流體液位改變的方向。
3.如權(quán)利要求1所述的流體狀態(tài)和液位傳感器，其特征在于，所述孔與銜鐵之間的距 離足夠大，使得在所述銜鐵在銜鐵室中運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中容許流體流通過(guò)所述第一孔。
4.如權(quán)利要求1所述的液流體狀態(tài)和液位傳感器，其特征在于，所述螺線管主體和所 述銜鐵限定空隙(67，167)，當(dāng)所述銜鐵在所述銜鐵室內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述空隙容許所述銜鐵室 內(nèi)的流體流過(guò)所述空隙。
5.如權(quán)利要求1所述的流體狀態(tài)和液位傳感器，其特征在于，所述孔(162)是第一 孔并在所述銜鐵室的第一部分與所述腔體之間建立流體連通；螺線管主體限定有第二孔 (164)，所述第二孔(164)容許在所述腔體與所述銜鐵室的第二部分之間流體連通，所述第 一部分和第二部分位于所述銜鐵的相對(duì)兩側(cè)(145，147)上，從而所述銜鐵的兩側(cè)都與貯存 器(115)流體連通。
6.如權(quán)利要求5所述的流體狀態(tài)和液位傳感器，其特征在于，當(dāng)將所述螺線管主體安 裝于所述貯存器上時(shí)，所述第一孔與貯存器連通的流體液位高于所述第二孔。
7.如權(quán)利要求1所述的液體狀態(tài)和液位傳感器，其特征在于，所述銜鐵上沒(méi)有用于在 所述銜鐵室和所述貯存器之間建立流體連通的任何孔。
8. 一種用于流體容納貯存器(15，115)的流體狀態(tài)和液位傳感系統(tǒng)(10，110)，包括流體液位傳感器(12，112)，所述傳感器包括螺線管主體(20，120)、線圈(30，130)、銜鐵(44，144)和磁極件(32，132)，所述螺線管主體構(gòu)造成安裝于所述貯存器上；所述螺線管 主體限定位于所述銜鐵和所述磁極件之間的銜鐵室(42，142)；所述銜鐵響應(yīng)于對(duì)所述線 圈通電在所述銜鐵室內(nèi)移動(dòng)；其中，所述螺線管主體限定有第一孔(62，162)，當(dāng)如此安裝時(shí)，所述第一孔在所述銜鐵 室與由所述貯存器限定的腔體(60，160)之間建立流體連通；所述銜鐵在所述銜鐵室內(nèi)的移動(dòng)時(shí)間從而受到所述貯存器中的流體液位的影響；和控制器(16，116)，該控制器可操作地連接到所述線圈上，并能夠用于確定流體溫度、流 體粘度和流體液位中的至少一個(gè)。
9.如權(quán)利要求8所述的流體狀態(tài)和液位傳感器，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成根據(jù) 所述線圈的電阻來(lái)確定流體溫度。
10.如權(quán)利要求8所述的流體狀態(tài)和液位傳感器，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成根據(jù) 銜鐵移動(dòng)時(shí)間與預(yù)定銜鐵移動(dòng)時(shí)間的比較結(jié)果來(lái)確定流體粘度，所述預(yù)定銜鐵移動(dòng)時(shí)間與 預(yù)定粘度值相關(guān)聯(lián)。
11.如權(quán)利要求8所述的流體狀態(tài)和液位傳感器，其特征在于，當(dāng)螺線管主體安裝到貯 存器上時(shí)，所述銜鐵定位成在基本上橫向于所述貯存器中流體液位的方向上移動(dòng)。
12.一種流體狀態(tài)和液位傳感器(112)，該流體狀態(tài)和液位傳感器與流體容納貯存器 (115)相組合，該流體狀態(tài)和液位傳感器包括螺線管主體(120)；線圈(130)、銜鐵(144)和磁極件(132)；其中，所述螺線管主體限定位于所述銜鐵和所 述磁極件之間的銜鐵室(142)，所述銜鐵響應(yīng)于對(duì)所述線圈通電在所述銜鐵室內(nèi)移動(dòng)；所 述螺線管主體限定有第一孔(162)和第二孔(164)，所述第一孔(162)和第二孔(164)容許 在銜鐵的相對(duì)兩側(cè)(145，147)在所述貯存器中的流體和所述銜鐵室中之間建立流體連通；并且，所述孔構(gòu)造成，當(dāng)所述銜鐵移動(dòng)時(shí)建立通過(guò)所述銜鐵室和所述孔的流體的正排 量，并影響所述銜鐵在所述銜鐵室內(nèi)的移動(dòng)時(shí)間，所述移動(dòng)時(shí)間對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)所述孔的流體 流的阻力。
13.如權(quán)利要求12所述的流體狀態(tài)和液位傳感器以及貯存器，其特征在于，還組合有 可操作地連接到所述線圈上的控制器(116)，其中，所述流體狀態(tài)和液位傳感器連接到貯存 器上，所述傳感器構(gòu)造成，在第一預(yù)定流體液位時(shí)所述傳感器至少部分浸入流體中，并且所 述第二孔在所述貯存器中的位置低于所述第一孔，從而所述銜鐵移動(dòng)時(shí)間通過(guò)所述控制器 與當(dāng)所述貯存器中的流體在所述第一孔上方時(shí)的第一預(yù)定流體液位以及與當(dāng)貯存器中的 流體在第二孔下方時(shí)的第二流體液位關(guān)聯(lián)，第二流體液位低于第一流體液位。
14.如權(quán)利要求13所述的與控制器相組合的流體狀態(tài)和液位傳感器以及貯存器，其 中，第一流體液位對(duì)應(yīng)于所述貯存器中的流體沒(méi)有使用時(shí)的靜態(tài)流體液位，第二流體液位 應(yīng)于流體使用時(shí)的動(dòng)態(tài)流體液位。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種流體狀態(tài)和液位傳感器(12，112)，該傳感器包括螺線管主體(20，120)、線圈(30，130)和銜鐵(44，144)，線圈圍繞著銜鐵。螺線管主體限定銜鐵室(42，142)，銜鐵響應(yīng)于對(duì)線圈通電而在銜鐵室中運(yùn)動(dòng)。傳感器安裝在貯存器(15，115)上，螺線管主體的第一部分(24，124)延伸進(jìn)入由貯存器限定的腔體(60，160)內(nèi)，且銜鐵的運(yùn)動(dòng)基本上橫向于貯存器中流體液位改變的方向。螺線管主體的第一部分限定有孔(62，162)，所述孔容許在腔體和銜鐵室之間流體連通，從而當(dāng)銜鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體通過(guò)所述孔進(jìn)入和排出銜鐵室，且銜鐵在銜鐵室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)受到貯存器中流體液位的影響。
文檔編號(hào)G01K7/36GK101949724SQ201010270110
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者G·V·貝內(nèi)克, R·D·凱勒 申請(qǐng)人:伊頓公司