专利名称：液位检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测储蓄器/储液器中的液位的系统，该系统包括液位传感 器和控制器。
背景技术：
在各种容纳和使用用于加压、润滑及其它方面的流体的系统中，重要的是使流体 保持在适当的液位以确保系统的部件正常工作。例如，车辆上的流体容纳部件如发动机、变 速器和差速器必须保持润滑以便于冷却或扭矩传递。因此监测操作中的液位是重要的。
发明内容
提供一种液位检测系统，该液位检测系统包括流体储蓄器，该流体储蓄器限定有 用于将流体保持在其中的空腔。具有螺线管主体的液位传感器安装在流体储蓄器上，该液 位传感器的第一部分伸入空腔内部，其第二部分伸到流体储蓄器外部。伸到流体储蓄器外 部的部分可以仅是电连接器，或者可以更多地是螺线管主体。该传感器还包括线圈、衔铁、 极靴以及将衔铁偏压离开极靴的偏压装置。偏压装置和线圈构造成随着线圈循环(周期性 地)通电使衔铁在衔铁腔内循环(周期性地)运动。螺线管主体限定有衔铁腔，衔铁响应 于线圈的通电在衔铁腔内移动。螺线管主体限定有第一开口，该第一开口使得衔铁腔和由 流体储蓄器限定的空腔之间流体连通。因此衔铁在衔铁腔内的移动时间受流体储蓄器中的 液位影响。传感器可操作成提供指示移动时间的传感器信号。控制器可操作地与传感器连 接，并且可操作成接收来自该传感器的信号以及生成与之对应的控制信号。电源可操作地 连接到控制器以向线圈和控制器供电。在一些实施例中，多个流体容纳部件与一个或多个控制器相连接以向输出装置提 供指示流体部件中的液位、温度和/或粘度的控制信号。例如，车辆的发动机、变速器和后 轴差速器可以装有传感器，用以向车辆驾驶员提供液位、温度和粘度信息。通过以下结合附图对本发明的最佳实施例进行详细描述，本发明的前述特征和优 点以及其它特征和优点是显而易见的。
图1是液位检测系统的第一实施例的示意图，该液位检测系统具有与需要流体的 部件流体连通的储液器；图2是液位检测系统的第二实施例的示意图，该液位检测系统具有多个储液器；图3是液位检测系统的第三实施例的示意图，该液位检测系统具有位于储液器上 的不同位置的多个液位传感器；图4A是具有液位检测系统的车辆的示意图；图4B是图4A的液位检测系统的可选电源的示意图5是用于图1-4B的液位检测系统的液位传感器的第一实施例的剖视图；以及图6是用于图1-4B的液位检测系统的液位传感器的第二实施例的剖视图。
具体实施方式
液位检测系统的第一实施例参考附图，其中相同的附图标记在所有附图中表示相同的部件。图1示出了液位 检测系统10，该液位检测系统包括安装到储液器15或流体容纳部件的壁14上的用于感测 其中的液位L的液位传感器12。在下文中，将关于图5更详细地描述液位传感器12。图6 示出了可以代替传感器12使用的传感器112的一个可选实施例。在描述图1时，也将提及 储液器15。不过，储液器15也可以替代地是流体容纳部件，如图4A中所示的发动机15E、 变速器15F、第一轴差速器15G或第二轴差速器15H。或者，储液器15可用于非机动车环境 例如食品加工行业中，在该行业中大型流体容纳桶经常被用于搅拌、加热或以其它方式处 理食品和饮料。储液器15可用于任何需要追踪储存流体的液位的行业中。传感器12固定 到储液器15上，使得流体状态/条件及液位传感器12在储液器15中定位成能够检测多个 流体状态，包括流体温度、流体粘度、最高(满)液位和低液位，如下文所述。如下文关于图5所述，传感器12可操作成经由第一电缆IlA或无线地将传感器信 号17提供给电子控制器16。控制器16可以被设置在储液器15的内部或外部。传感器信 号17指示的是储液器15中的液位。来自传感器12的传感器信号也可以指示流体温度和 流体粘度。启动开关19可以闭合以将电流从电源38(如蓄电池、发电机或太阳能电池)沿 着传输导体(导线)13A提供给控制器16，继而经由导体IlB使传感器12通电，如下文关于 图5所述。导体IlB可以被捆束在具有第一电缆IlA的缆线中。控制器16经由导体13B 与电源38连通。控制器16具有处理器，该处理器上存储有算法，该算法通过将传感器信号 17与查询表中的存储值进行比较来确定储液器15中流体的液位(和/或温度和粘度)。 然后，控制器16经由第二电缆13沿着传输导体或者无线地将控制信号21提供给输出装置 23。或者，控制器16可以与输出装置23和传感器12无线通信。输出装置23可以设有液 位、温度或粘度的可视指示器或者可听指示器。例如，可视指示器可以是指示低液位的灯。 可听指示器可以是指示低液位的警报器。在储液器15为与需要流体的部件25 (如发动机、食品加工机等)流体连通的储液 器的实施例中，当部件25处于“开启”状态(即，正在运行并且需要流体时)，泵27将被引 导通过过滤器31的流体经由管道29提供给部件25，当部件25处于“关闭”状态(即，不需 要流体时)，泵27不提供流体。流体最终经由管道33返回储液器。因此，当部件25处于关 闭状态时，储液器中的流体将处于静态液位Li，但是当部件25处于开启状态时，储液器中 流体将下降至动态液位L2。如图5所示，当液位下行至临界液位以下、例如当动态液位L2 下降至与传感器12中的开口 64相对应的位置C以下时，传感器12可如下所述地操作成指 示液位并告知监视器。液位传感器的第一实施例参考图5和图6详细描述两个可选的液位传感器12和112的结构和操作。参考 图5，流体状态及液位传感器12具有螺线管主体20，该螺线管主体包括外部部分22(也称 为外壳)、底部24、线圈支承部26、延伸部28和帽部34。线圈支承部26 (也称为绕线筒、线圈架)支承线圈30。外部部分22、底部24、线圈支承部26、延伸部28和帽部34可以通过 铸造、模制或其它工艺形成整体或彼此制成为单件。极靴32以压配合或其它方式固定在外部部分22以内。帽部34包围极靴32的末 端并具有电连接器36，通过该电连接器36可操作地连接到电源38 (例如蓄电池)和控制器 16。磁通收集器40设置在极靴32和帽部34之间。 螺线管主体20的底部24和延伸部28连同极靴32 —起限定衔铁腔42，在该衔铁 腔42内衔铁44在底部24的端面46和极靴32的端面48之间运动。衔铁44包括主体部 50和从该主体部伸出的杆部52。偏压装置(例如弹簧)53设置在极靴32和衔铁主体部50 之间以将衔铁44背离极靴32偏压至所示的非通电位置(即，当线圈30不通电时衔铁44 的位置)。安装法兰51使传感器12穿过开口 54固定在储液器侧壁14中。螺栓或其它的固 定机构(未示出)穿过法兰51的配合开口 56，58和侧壁14伸出。当被固定到储液器15 上时，底部24伸入由储液器15限定的空腔60内。传感器12的其余部分位于储液器15以 夕卜。底部24具有上开口 62和下开口 64。如本文所述，上开口 62称为第一开口。衔铁44大致横向于储液器15中的液位变化方向移动。更具体地说，衔铁44在衔 铁腔42内大致横向(垂直)于液位下降(从液位A至液位B、液位C、液位D)或者液位上 升(从液位D至液位C、液位B、液位A)的方向来回运动。或者传感器12可以安装成使得 衔铁相对于储液器15中的流体成另外的角度移动。极靴32、外部部分22、线圈30、磁通收集器40、法兰51和衔铁44形成一电磁铁。 当线圈30由电源38供电时，在极靴32和衔铁44之间的间隙66中产生磁力线。当使线圈 30通电时，磁通驱动衔铁44向极靴32运动，使衔铁腔42的位于端面48和衔铁44之间的 部分减小。当停止对线圈30供电时，弹簧53驱动衔铁44返回到所示的非通电位置，使衔 铁腔42的位于端面48和衔铁44之间的部分增大。随着衔铁44的移动，流体(无论是空 气还是液体)被推动通过开口 62，64。衔铁腔42的间隙66中的流体也随着衔铁44的循环 (往复)运动被促使通过衔铁44的外径和延伸部28的内径之间的空隙67。类似地，流体 被促使通过衔铁44中的沟槽69。空隙67和沟槽69构造成具有比开口 62，64更大的对于 流体流动的阻力。因此，衔铁的移动/运动时间根据流过空隙67和沟槽69的流体所受阻 力而定，该阻力又取决于存在于衔铁腔42中并且被促使通过空隙67和沟槽69的是空气还 是液体。电磁阀20具有独特的感应冲击(inductive kick)，该感应冲击为明显的电流下 降之后跟随电流上升，表征着衔铁44到达已知的流体温度和流体填充位置下的行程终点。 电磁阀20通电后，感应冲击的时间周期受衔铁44遇到的运动阻力的影响。本领域技术人 员可以充分理解电磁阀的感应冲击现象，2008年10月16日公开的、共同拥有的美国专利申 请公开No. 20080250851A1示出并描述了该感应冲击现象，该专利申请的内容通过引用全 体合并于此。上述衔铁腔42、空隙67、沟槽69和开口 62，64确定了指示各种流体状态——如流 体粘度、流体变化的发生以及储液器15中的不同液位——的衔铁移动时间，如下文所述。通 过追踪出现感应冲击之前的时间，并将该时间与存储在控制器16上的查询表中的预定时 间进行比较，控制器16能够确定液位和粘度。传感器12也可操作成基于电流确定油温。
流体粘度 当线圈30通电和断电时，衔铁44在衔铁腔42内运动。当衔铁44离开极靴32时， 流体也从衔铁腔42被推动通过空隙67和沟槽69。流过空隙67和沟槽69的流体所受的阻 力和运动部件的摩擦力的总和减缓了衔铁的运动，使得通过测量衔铁运动时间以及然后应 用存储在控制器16中的算法所得到的响应时间对应于指示流体粘度的值。流体粘度越高， 导致当衔铁44循环运动时其运动得越慢，增加了衔铁响应时间。在该循环运动中的衔铁行 程终点产生的感应冲击可由与线圈30连接的控制器16检测。流体越粘稠，则产生感应冲 击所需的时间越长。然后将总的衔铁响应时间与存储在控制器16中的查询表核对以获得 流体的相对粘度。因此能够使用传感器12测量流体粘度，除非液体的液位极低(即，低于 开口 64，比如处于液位D)。还可以测量传感器12的电阻，并且可以控制发动机控制器电压以维持供应至传 感器12的恒定的工作电流，从而维持衔铁44的恒定的力。这减少了电流变化性对衔铁响 应时间的影响。将电压限制成低于12伏可以使衔铁44减速，甚至还可以改变响应时间对 粘度的关系，从而提高传感器的灵敏度。当储液器15中的液体流体高于预定的满液位B (例如处于液位A)时，衔铁运动时 间根据流过空隙67和沟槽69的流体所受阻力的总和而定，其中作用于衔铁44的粘性阻力 也有轻微影响。开口 62，64具有足够大的尺寸以允许液流体相对自由地从中流过，使得流 过空隙67和沟槽69的流动决定了衔铁运动时间。由于这些阻力随液体液位的改变而不同， 因此流体状态检测系统10能够监测并记录储液器15中的液体液位，将即时液位识别为处 于下列两个范围之一以内高于第一位置(满液位B)和低于第二位置(低液位C)。需要 时，可以通过将输出装置23(见图1)(如仪表板屏幕上的监视器)与控制器16连接以及对 控制器16编辑指令以将对应于被监测液位的控制信号21发送到监视器而将此信息传达给 系统操作员，如车辆驾驶员。如果储液器(盘)15中的液位处于低于开口 64 (即，低于液位C)的任何液位，如 图1中所示的“过低”液位D，则在衔铁的第一循环过程中衔铁腔42中的任何流体都被促使 流出开口 62，64。由于开口 62，64高于液位，因此当衔铁44循环运动时，空气而非液体被吸 入衔铁腔42。在接下来的循环运动中，由于只有空气通过开口 62，64、空隙67和沟槽69， 因此衔铁运动时间相对较快。于是，控制器16将会把这样的衔铁运动时间识别为指示“过 低”液体液位以及存储此信息，并且控制器16可被编辑指令来发送通知给显示器以便告知 车辆操作员需要添加流体。当液体流体处于高于开口 62的任何液位(即，高于液位B)时，随着衔铁44移动， 衔铁腔42将不断地被注入液体，且液体将被促使通过空隙67和沟槽69。这将产生唯一的 被控制器16识别为指示满液体液位的衔铁运动时间，该衔铁运动时间根据流过空隙67和 沟槽69的流体所受的阻力的总和而定。传感器12可以在储液器15上安装成使得液位B 代表希望的最低静态液位，而液位C代表希望的最低动态液位。流体温度线圈30的温度会受到流体的影响。为了测量流体温度，测量线圈的电阻，然后与 存储在控制器内的温度查询表核对以确定流体的温度。或者，可对传感器12循环施加预定电压。通过测量电流，能够计算出线圈的电阻并将该电阻与温度建立关联。液位传感器的第二实施例 参考图6，示出了流体状态及液位感测系统110的另一实施例，该系统包括穿过储 液器115的侧壁114伸出的流体状态及液位传感器112。传感器112在储液器115 (如车辆 上的发动机油盘)上固定成使得流体状态及液位传感器112位于由储液器115限定的空腔 160内以便能够检测多个流体状态，包括流体温度、流体粘度以及多液位，如下文所述。流体 状态及液位传感器112可操作地连接到电子控制器116，该电子控制器116可以被设置在储 液器115的内部或者外部，例如安装在车辆发动机上或者车辆的其它部位。参考图6，流体状态及液位传感器112具有螺线管主体120，该螺线管主体120包 括外部部分122 (也称为外壳)、底部124、线圈支承部126和帽部134。线圈支承部126 (也 称为绕线筒、线圈架)支承线圈130。外部部分122、底部124、线圈支承部126和帽部134 相互之间可以通过铸造、模制或其它工艺形成整体或彼此制成为单件。极靴132以压配合或其它方式固定在外部部分122内。帽部134包围极靴132的 末端并具有电连接器136，通过该电连接器136可操作地连接到电源138 (例如蓄电池)和 控制器116。磁通收集器140设置在极靴132和帽部134之间。垫圈141设置在线圈支承 部126和底部124之间。螺线管主体120的底部124连同极靴132 —起限定衔铁腔142，在该衔铁腔142 内衔铁144在非通电位置(底部124的端面146附近)和通电位置(靠近极靴132的端面 148)之间运动。偏压装置(例如弹簧)153设置在极靴132和衔铁144之间以将衔铁144 偏压离开极靴132至所示的非通电位置(即，当线圈130不通电时衔铁144的位置)。安装法兰(未示出)使传感器112穿过开口 154固定在储液器侧壁114中。螺栓 或其它的紧固机构(未示出)穿过法兰的配合开口和侧壁114伸出。当被固定到储液器 115上时，底部124伸入由储液器115限定的空腔160内。传感器112的其余部分位于储液 器115以外。底部214包括具有上开口 162和下开口 164的延伸部161。如本文所述，上开口 162称为第一开口。如图6最佳地示出，下开口 164轴向延伸并与径向槽165连通。在本实施例中，衔铁144大致横向于储液器115中的液位变化方向移动。更具体 地说，衔铁144在衔铁腔142内大致横向(垂直)于液体液位下降(从液位AA至液位BB、 液位CC、液位DD)或者液体液位上升(从液位DD至液位CC、液位BB、液位AA)的方向来回 运动。或者，传感器112可以安装成使得衔铁相对于储液器115中的流体成另外的角度移 动。极靴132、外部部分122、线圈130、磁通收集器140、垫圈141和衔铁144形成一电 磁铁。当线圈130由电源138供电时产生磁通。磁通驱动衔铁144向极靴132运动，使衔 铁腔142的位于端面146和衔铁144的侧面145之间的部分增大。当停止对线圈130供电 时，弹簧153驱动衔铁144返回到所示的非通电位置，使衔铁腔142的位于端面146和衔铁 144之间的部分减小。随着衔铁144的运动，流体(无论是空气还是液体，例如油)被推动 通过开口 162，164。开口 162在衔铁144的第一侧145与衔铁腔142可通空气或液体。开 口 164与衔铁144的第二侧147可通空气或储液器115内的低于液位DD的液体。通过形 成衔铁腔142的空腔的内径与衔铁144的外径之间的空隙166，可以在位于衔铁144的两侧145，147之间的衔铁腔的部分之间通空气。空隙166设计成阻止任何液体通过。因此， 衔铁运动时间根据流过开口 162，164的流体所受的阻力而定，该阻力又取决于流过这些开 口的是空气还是液体。因此螺线管主体120通电后至产生感应冲击的时间周期受流过开口 162，164的流体所受的阻力的影响。如上所述，衔铁腔142和开口 162，164确立了指示不同 流体状态——如流体粘度、流体变化以及储液器115中的不同液位——的衔铁运动时间，如 下文所述。通过追踪感应冲击产生之前的时间并将该时间与存储在控制器116上的查询表 中的预定时间相比较，控制器116能够确定液体的液位和粘度。传感器112也可以基于电 流确定流体温度。 流体粘度当线圈130被循环供电(通电和断电)时，衔铁144在衔铁腔142内来回运动。当 线圈130通电和断电时，衔铁144分别朝向和背离极靴132运动，且流体从衔铁腔142被推 动通过开口 162，164。总的流过开口 162，164的流体所受的阻力和运动部件的摩擦力减缓 了衔铁的运动，使得通过测量衔铁的运动时间然后应用存储在控制器116中的算法所得到 的响应时间对应于指示流体粘度的值。流体粘度越高，导致当衔铁144循环运动时其运动 得越慢，增加了衔铁响应时间。在该循环运动中的衔铁行程终点产生的感应冲击可由与线 圈130连接的控制器116检测。流体越粘稠，则产生感应冲击所需的时间越长。然后将总 的衔铁响应时间与存储在控制器116中的查询表核对以获得流体的相对粘度。因此，能够 使用传感器112测量流体粘度(除非液体的液位很低，即，低于开口 164，如处于液位DD)。还可以测量传感器112的电阻，并且可以控制发动机控制器电压以维持供应至传 感器112的恒定的工作电流，从而维持衔铁144的恒定的力。这减少了电流变化性对衔铁 响应时间的影响。将电压限制成低于12伏可以使衔铁144减速，甚至还可以改变响应时间 对粘度的关系，从而提高传感器的灵敏度。当储液器115中的液体高于预定的满液位AA时，衔铁运动时间根据流过各个开口 162，164的流体所受阻力的总和而定，其中作用于衔铁144的粘性阻力也有轻微影响。由 于这些阻力随液体液位的改变而不同，因此流体状态检测系统110能够监测并记录储液器 115内的液体液位，将当前液体液位识别为处于下列三个范围之一以内高于液位AA(例 如，过满液位)，低于液位DD (例如，低液位)和液位AA与液位DD之间(例如，满液位)。需 要时，可以通过将输出装置23(见图1)(如仪表板屏幕上的监视器)与控制器116连接以 及对控制器116编辑指令将对应于被监测的液位的控制信号发送到监视器。如果储液器115中的液位处于低于开口 164的任何液位(即，低于图6中的液位 DD的任何液位)，则在衔铁的第一循环过程中衔铁腔142中的任何液体流体都被迫流出。 由于开口 162，164高于液体液位，因此当衔铁144循环运动时，空气而非液体被吸入衔铁腔 142。在接下来的循环运动中，由于只有空气通过开口 162，164，因此衔铁运动时间相对较 快。于是，控制器116将会把这样的衔铁运动时间识别为指示“过低”液体液位以及存储此 信息，并且控制器116可被编辑指令来发送通知给显示器以告知车辆操作员需要加油。如果储液器(盘)115中的液体液位为低于开口 162但高于开口 164的任意液位 (即，位于液位AA和液位DD之间的液位，如液位BB和液位CC)，则衔铁144会在第一循环 运动过程中使至少一些液体流体流出衔铁腔142。当弹簧153偏压衔铁144时，开口 164将吸入液体。由于开口 162高于液体液位，并且至少一部分衔铁腔142位于液体液位上方，因 此当传感器112通电时一些空气将被吸入衔铁腔142。因此，衔铁运动时间将比液体流体处 于极低液位DD时的衔铁运动时间长，但不如液位高于开口 162时的衔铁运动时间长。控制 器116将比较该衔铁运动时间和存储值，并将这样的衔铁运动时间识别为指示位于液位AA 和液位DD之间的液位。当液体流体处于高于开口 162的任何液位(例如高于液位AA)时，当衔铁144移 动时，衔铁腔142将不断地被注入液体，且液体将被促使通过开口 162，164。这将产生唯一 的被控制器116识别为指示过满液位的衔铁运动时间，该衔铁运动时间根据流过开口 162， 164的流体所受的阻力的总和而定。流体温度
线圈130的温度受流体的影响。为了测量流体温度，测量线圈的电阻，然后将该电 阻与存储在控制器内的温度查询表核对以确定流体的温度。或者，传感器112可以被循环 施加预定电压。通过测量电流，能够计算出线圈的电阻然后将该电阻与温度建立关联。液位检测系统的第二实施例参考图2，液位检测系统210具有多个容纳流体的储液器15A、15B和15C，例如可 用于利用流体或多流体的处理系统中。各储液器15A、15B、15C分别具有安装到其上并可如 上操作的流体状态及液位传感器12A、12B、12C。各传感器12A、12B、12C将单独的传感器信 号17A、17B、17C沿导线或者无线地传送给系统控制器16A，该控制器16A构造成处理各个 传感器信号并将指示关于各个储液器15A、15B、15C的液位、温度和/或粘度信息的控制信 号21A提供给输出装置23A，以便能够监测储液器15A、15B、15C。尽管图中示出三个储液器 15A、15B、15C，但是系统210可以包括一个到几百个甚至更多储液器。电源38A可以是蓄电 池、发电机、太阳能电池或其它形式的电源，该电源38A可操作地连接到控制器16A以向控 制器16A供电，并通过控制器16A连接到传感器12A、12B、12C以向传感器12A、12B、12C供 电。如果储液器15A、15B、15C的相对位置允许的话，则所示的提供传感器信号17A、17B、17C 和将电能从控制器16A提供至传感器12的传输导体可以被捆束在一总线中或以其它方式 被包裹。液位检测系统的第三实施例参考图3，液位检测系统310具有单个储液器15D，所述储液器15D具有三个流体 状态及液位传感器12D、12E、12F，这三个流体状态及液位传感器彼此相同并且与如上所述 的传感器12或传感器112相同但安装在储液器15D的不同位置。传感器12D安装在第一 位置，传感器12E安装在比第一位置低的第二位置，传感器12F安装在比这两个位置都低的 第三位置。因此，各传感器12D、12E、12F可操作成将不同的传感器信号17D、17E、17F沿着 总线29A或以其它方式(如无线地)提供给控制器16B。控制器16B构造成具有处理器， 该处理器上存储有处理信号17D、17E、17F的算法，并且该控制器将控制信号21B提供给输 出装置23B以便能够监测储液器15D，该控制信号指示关于储液器15D中的邻近各传感器 12E、12E、12F的流体的液位、温度和/或粘度信息。电源38B可以是蓄电池、发电机、太阳能 电池或其它电源，且该电源38B可操作地连接到控制器16B以向控制器16B供电，并通过控 制器16B连接到传感器12D、12E、12F，以向传感器12D、12E、12F供电。所示的提供传感器信 号17D、17E、17F和将电能从控制器16B提供至传感器12D、12E、12F的传输导体可以被捆束在一总线中或以其它方式被包裹。液位检测系统的第四实施例 参考图4A，车辆431的燃料液位检测系统410包括多个流体容纳部件，如发动机 15E、变速器15F、可操作地连接第一后轴437的车轮435的第一轴差速器15G，以及可操作 地连接第二后轴439的车轮435的第二轴差速器15H，所有这些可操作地由多部件车架433 支承。发动机15E和变速器15F具有“开启”和“关闭”状态，并受到运行过程中产生静态和 动态液位的循环流体的作用，如上所述。在车辆运行过程中，当车轮435运动时，差速器15G 和15H可能经历动态液位，而当车辆431停止时，经历静态液位。传感器12G、12H、12I、12J 分别安装在发动机15E、变速器15F和差速器15G、15H上。传感器12G、12H、121、12J如关于 图5和图6中的传感器12或112所述地构造和操作。具体地，传感器12G、12H、12I、12J将 传感器信号17G、17H、171、17J沿传输导体提供给控制器416。或者，传感器12G、12H、121和 12J可以与控制器416无线通信。控制器416构造成具有处理器，该处理器上存储有算法。 该算法处理传感器信号并将控制信号421沿传输导体或无线地提供给输出装置423。控制 信号421指示发动机15E、变速器15F和差速器15G、15H内的各种液位。输出装置423可以 是车辆仪表板上的显示器、音频信号器或其它指示器。电源438如车辆蓄电池或发电机通 过控制器416向传感器12G、12H、121、12J提供电源以使传感器12G、12H、121、12J通电。或 者，如图4B所示，电源可以是安装在车辆431的顶部441上的太阳能电池板438A。在一个实施例中，输出装置423可以是控制发动机15E、变速器15F、差速器15G， 15H中的一个或几个和/或车辆制动系统451的操作的第二控制器。输出装置423提供输 出信号449，该输出信号被提供给制动系统451以使车轮435减速。当传感器信号17G、17H、 17I、17J指示发动机15E、变速器15F或差速器15G，15H中的一个或几个的液位达到不应使 车辆431高速运行的低动态液位时可能会如此。尽管已经详细描述了实施本发明的最佳实施例，但本发明所涉及的领域的技术人 员应认识到所附的权利要求范围内的用于实施本发明的各种可选设计方案和实施例。
权利要求
一种液位检测系统(10；110；210；310；410)，所述液位检测系统包括流体储蓄器(15；15A，15B，15C；15D；15E，15F，15G，，15H；115)，所述流体储蓄器限定有用于将流体保持在其中的空腔(60；160)；液位传感器(12；12A，12B，12C；12D，12E，12F；12G，12H，12I，12J；112)，所述液位传感器包括螺线管主体(20；120)、线圈(30；130)和衔铁(44；144)，所述螺线管主体安装在所述流体储蓄器上并且具有伸入所述空腔内部的第一部分(24；124)和伸到所述流体储蓄器外部的第二部分(22；122)；其中，所述螺线管主体限定有衔铁腔(42；142)，所述衔铁响应于所述线圈通电在所述衔铁腔内运动；极靴(32；132)；将所述衔铁偏压离开所述极靴的偏压装置(53；153)，所述偏压装置和线圈构造成随着所述线圈被循环供电使所述衔铁在所述衔铁腔内循环运动；其中，所述螺线管主体限定有第一开口(62；162)，所述第一开口建立所述衔铁腔和由所述流体储蓄器限定的所述空腔之间的流体连通，从而所述衔铁在所述衔铁腔内的运动时间受所述流体储蓄器中的液位的影响；所述传感器可操作成提供指示所述运动时间的传感器信号(17；17A，17B，17C；17D，17E，17F；17G，17H，17I，17J)；控制器(16；16A；16B；116；416)，所述控制器可操作地连接到所述传感器，并且可操作成接收来自所述传感器的传感器信号以及产生对应于所述传感器信号的控制信号(21；21A；21B；421)；以及电源(38；38A；38B；138；438)，所述电源可操作地连接到所述控制器以向所述线圈和所述控制器供电。
2.根据权利要求1的液位检测系统，其特征在于，所述液位检测系统还包括 可操作地连接到所述控制器并可操作成接收所述控制信号的输出装置(23 ；23A ；23B ；423)。
3.根据权利要求2的液位检测系统，其特征在于，所述液位检测系统还包括 将所述传感器与所述控制器连接并构造成将所述传感器信号从所述传感器传输到所述控制器的第一电缆(IlA)；和将所述控制器与所述输出装置连接并构造成将所述控制信号从所述控制器传输到所 述输出装置的第二电缆(IlB)。
4.根据权利要求2的液位检测系统，其特征在于，所述输出装置构造成提供指示所述 流体储蓄器中的液位的可视或可听指示器中的一者，所述指示器基于所述控制信号。
5.根据权利要求2的液位检测系统，其特征在于，所述传感器是安装在所述流体储蓄 器(15D)的第一位置的第一传感器(12D)，所述传感器信号是第一传感器信号(17D)；并且 所述液位检测系统还包括第二传感器(12E)，所述第二传感器与第一传感器基本相同并且在所述流体储蓄器中 安装在对应于不同液位的第二位置；其中所述控制器(16B)可操作地与所述第二传感器连 接以接收来自所述第二传感器的第二传感器信号(17E)。
6.根据权利要求2的液位检测系统，其特征在于，所述传感器是第一传感器(12A; 12G)，所述流体储蓄器是第一流体储蓄器(15A ； 15E)，所述传感器信号是第一传感器信号 (17A;17G)；并且所述液位检测系统还包括第二流体储蓄器(15B;15F)；第二传感器(12B ；12H)，所述第二传感器与所述第一传感器基本相同并安装在所示第 二流体储蓄器上；其中所述控制器(16A;416)可操作地与所述第二传感器连接以接收来自 所述第二传感器的第二传感器信号(17B;17H)并产生对应于所述第二传感器信号的另一 控制信号(21A;421)。
7.根据权利要求1的液位检测系统，其特征在于，所述电源(38；38A ；38B ；138 ；438 ； 438A)是蓄电池、发电机和太阳能电池中的一者。
8.根据权利要求1的液位检测系统，其特征在于，所述开口是第一开口(162)并建立所 述衔铁腔(142)的第一部分和所述空腔(160)之间的流体连通；所述螺线管主体(120)限 定有允许所述空腔和所述衔铁腔的第二部分之间流体连通的第二开口(164)，所述衔铁腔 的所述第一部分和第二部分位于所述衔铁的相对两侧，从而衔铁的两侧可与所述流体储蓄 器流体连通；并且所述第一开口在比所述第二开口高的液位(AA)处与所述流体储蓄器连通。
9.根据权利要求1的液位检测系统，其特征在于，所述控制器构造成基于所述线圈的 电阻确定流体温度。
10.根据权利要求1的液位检测系统，其特征在于，所述控制器构造成基于衔铁运动时 间与预定的和预定粘度值相关的衔铁运动时间的比较确定流体粘度。
11.根据权利要求1的液位检测系统，其特征在于，所述衔铁基本横向于所述流体储蓄 器中的液位运动。
12.根据权利要求1的液位检测系统，其特征在于，所述液位检测系统与需要流体的部 件(25)相结合，所述需要流体的部件与所述流体储蓄器(15)流体连通并具有开启状态和 关闭状态，在所述开启状态，由于流体从所述流体储蓄器供应到所述需要流体的部件，因此 流体流动是动态的，在所述关闭状态，所述流体储蓄器和所述需要流体的部件中的流体是 静态的；其中预定的静态液位(B)高于所述第一开口，预定的动态液位(C)低于所述第一开
13.一种用于车辆(431)的液位检测系统(410)，所述车辆具有框架(433)和流体容纳 部件(15E，15F，15G，15H)，所述液位检测系统包括液位传感器(12G，12H，12I，12J)，所述液位传感器包括螺线管主体(20;120)、线圈 (30 ； 130)和衔铁(44 ；144)，所述螺线管主体安装在所述流体容纳部件上并具有伸入流体 储蓄器内部的第一部分(24;124)和伸到所述流体容纳部件外部的第二部分(22;122)；其 中，所述螺线管主体限定有衔铁腔(42 ；142)，所述衔铁响应于所述线圈通电而在所述衔铁 腔内运动；极靴(32 ；132)；将所述衔铁偏压离开所述极靴的偏压装置(53 ； 153)，所述偏压装置和线圈构造成随 着所述线圈被循环供电使所述衔铁在所述衔铁腔内循环运动；其中，所述螺线管主体限定有第一开口(62 ；162)，所述第一开口建立所述衔铁腔和由 所述流体容纳部件限定的空腔(60;160)之间的流体连通，所述衔铁在所述衔铁腔内的运 动时间受所述流体容纳部件中的液位的影响；所述传感器可操作成提供指示所述运动时间 的传感器信号(17G，17H，17I，17J)；控制器(416)，所述控制器可操作地连接到所述框架和所述传感器，并且可操作成接收 来自所述传感器的传感器信号以及产生对应于所述传感器信号的控制信号(421)；以及 电源(438)，所述电源可操作地连接到所述控制器以向所述线圈和所述控制器供电的。
14.根据权利要求13的液位检测系统，其特征在于，所述控制器(416)是第一控制器； 其中所述车辆包括第二控制器(423)；所述第一控制器可操作地连接到所述第二控制器以 将所述控制信号(421)传送到所述第二控制器。
15.根据权利要求14的液位检测系统，其特征在于，所述车辆具有车轮(435)；其中所 述第二控制器可操作地与车轮连接，并可操作成响应于所述控制信号提供输出信号(449)； 所述输出信号可操作成使所述车轮减速。
全文摘要
本发明涉及一种液位检测系统，包括限定有用于保持流体的空腔的储液器。液位传感器安装在该储液器上。螺线管主体限定有建立衔铁腔和由储液器限定的空腔之间的流体连通的第一开口。从而，衔铁在衔铁腔内的运动时间受储液器中的液位的影响。控制器可操作地连接到传感器并可操作成接收来自传感器的指示衔铁运动时间的传感器信号，并形成与之对应的控制信号。电源可操作地连接到控制器以向线圈和控制器供电。
文档编号G01K7/36GK101963523SQ20101028097
公开日2011年2月2日 申请日期2010年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者G·V·贝内克, J·B·史密斯, M·L·戴里弗, R·D·凯勒, W·G·斯普里尔三世 申请人:伊顿公司
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