专利名称：液体箱与具有外部信号部件的液位传感器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及液体箱和用于监测液体箱内液位(fluid level)的装置。
背景技术：
用于车辆的燃料箱典型地包括用于监测燃料箱内燃料位(level)的装置，有时称之为燃料位传感器。燃料位传感器_有时作为包括了燃料泵的模块的一部分_通过箱中的孔被安装在燃料箱中，随后必须将该箱关闭并且密封。燃料位传感器典型地关于印刷电阻片(card)包括浮子和受浮子驱动的接触电刷(wiper)，以提供可变的电阻信号指示浮子的位置，并且由此指示箱内的液位。为获得燃料位传感器，必须打破密封并且将整个组件通过孔从箱中移出。即使仅需检修或更换的燃料位传感器的一部分(例如接触电刷和电阻片)， 这也是符合实际情况的。此外，当燃料位传感器的一些组成部分与箱中的燃料或其它液体相接触时会受到腐蚀或其它(or otherwise)堵塞。
发明内容
液位传感器可包括传感部件和信号部件以及隔离壁，所述传感部件被布置在箱的内部容积之内响应于箱内的液位并且包括驱动构件，所述信号部件被布置在箱的内部容积的外侧并且包括从动构件。所述隔离壁可布置在所述传感部件和信号部件之间，并且使所述传感部件与信号部件分离。所述驱动构件提供力，并且所述从动构件响应于由所述驱动构件提供的所述力，以使所述信号部件能够提供箱内的液体量的指示。液体箱组件可包括具有壁的液体箱与液位传感器，所述壁限定了在其中容纳液体的内部容积。所述液位传感器可具有传感部件、信号部件和隔离壁，所述传感部件被布置在箱的内部容积之内响应于箱内的液位并且包括驱动构件，所述信号部件被布置在箱的内部容积的外侧，所述隔离壁布置在所述传感部件和信号部件之间并且使所述传感部件与信号部件分离。所述传感部件可包括驱动构件，所述驱动构件提供能从箱的内部容积的外侧被感应的力，并且所述信号部件包括从动构件，所述从动构件响应于由所述驱动构件提供的所述力以提供箱内的液体量的指示。
参考附图，对优选实施方式和最佳方式的以下详细说明将被详尽解释，在附图中
图1为燃料箱的一部分的局部的、透视的、截面视图，该燃料箱具有安装在燃料箱上示范的液位传感器；
图2为图1的液位传感器的透视视图3为图2中圈3内的液位传感器的一部分的放大的、局部视图； 图4为燃料箱壁的一部分的放大的、局部的、截面视图；以及
图5为燃料箱的一部分的局部截面视图，该燃料箱具有安装在燃料箱上替代的液位传感器。
具体实施例方式更详细地参考附图，图1图示了液体箱10 (诸如可用于保持燃料系统中液体燃料供给的燃料箱)、以及与箱相关联的传感器或液位传感器12。这样的燃料系统，例如在汽车的应用中，可被用来在引擎内输送用于燃烧的燃料。液位传感器12可被用于监测和提供箱 10中的液(燃料)位的信号指示。当然，箱10和液位传感器12可用除燃料以外的液体，并且用于除汽车燃料系统以外的应用中。燃料箱10可包括一个或更多的壁14，壁14限定了在其中包含了液体的内部容积 16。(多个)燃料箱壁14可由任何适合的金属或非金属材料构成。在一种构造中，在所谓的“多层”燃料箱中，燃料箱10可由若干层聚合物材料构成。如图4中所示，这些层可包括一层或更多的结构层(其可构成内层和外层17、18，内层和外层17、18由高密度聚乙烯 (HDPE)或类似物构成)、一层或更多的粘附层20以及一层或更多的阻挡层22 (其具有对与燃料箱10内所包含液体相关联的碳氢化合物或其它水汽或液体透过其的所预期的耐渗透性)。尽管示范的阻挡层材料包括尼龙和EV0H(乙烯与乙烯醇的共聚物)，但是也可以使用其它的。可替代地，箱10可由单一材料构成，或者可具有除了或不同于那些在本文中具体特定指明的多层。在一种实施方式中，液位传感器12可包括传感部件(feature) 24、信号部件26和安装凸缘28。安装凸缘28可穿过燃料箱壁14围绕开口 30被密封到燃料箱10上，以便关闭开口 30并且将液位传感器12安装在箱上。安装凸缘28可由与燃料箱10相同的(多种)材料、或由任何其它合适的材料构成。支撑件31可从安装凸缘28伸出并且进入到燃料箱10的内部容积16中。传感部件24可被布置在箱10的内部容积16之内。信号部件 26可与传感部件24互通，并且与燃料箱10的内部容积16保持分离且在其外侧。以此，信号部件26可与箱10内的液体保持分离并且不与其接触，并且安装凸缘28用作传感部件24 与信号部件26之间的隔离壁。在一种实施方式中，传感部件24包括浮子32，浮子臂34被耦联于浮子32并且驱动构件36被耦联于浮子臂34。浮子32可由适于浮在箱10内所包含液体表面上的任何合适材料构成。浮子臂34可以是由用于与箱10中液体相接触的任何合适材料制成的杆。浮子臂34可由支撑件31保持，支撑件31由安装凸缘28或由燃料箱10承载。以使浮子臂34 相对该支撑件能旋转的方式将浮子臂34夹装到支撑件31上。在一种构造中，支撑件31可包括向外延伸的扣环(tab) 38，并且浮子臂34可被扣合(snap-fit)或其它被布置于底部且由扣环38保持。扣环38可被定向在不同方向上或者在不同的角度，以更牢固地保持浮子臂34并阻止浮子臂34从支撑件31非故意地移除。为使浮子32能按照箱10中液位表面中的变化而运动，可使浮子臂34弯折。相应地，随着浮子32响应于箱10中的液位表面的变化而升高和降低，浮子臂34相对于支撑件31旋转，并且围绕浮子臂34耦联于支撑件31 的部分的轴40旋转。驱动构件36可被耦联于浮子臂34用于与浮子臂34共转。驱动构件36可通过布置在传感部件24和信号部件26之间的隔离壁42提供能被感应的力或其它输出。在至少一些实施方式中，隔离壁42 (如将在下面详尽解释的，其可为箱壁的一部分)在总厚度上可达到约5毫米，并且在一些实施方式中，隔离壁在总厚度上可在约2毫米至4毫米之间。例如，液位传感器12穿过或通过其而运作的壁可由任何合适的聚合材料(例如聚酰胺或尼龙 6/6)、或金属(诸如充分无磁性的或充分磁性渗透的不锈钢，例如奥氏体的或含镍不锈钢) 组成。在一种构造中，驱动构件36包括至少一个磁体44，磁体44由支撑件31或浮子臂 34承载并且可与浮子臂34旋转。磁体44可被容纳在耦联于浮子臂34的壳体46之内，并且可被浇铸或冲压到浮子臂上、或其它的方式连接至浮子臂。磁体44提供了磁场，随着浮子臂34和磁体44通过浮子32的运动进行旋转而使该磁场旋转。驱动构件36可由一个或更多的稀土磁体构成和组成，稀土磁体承载在不锈钢壳体中、或者由酚醛树脂(phenolic) 或聚苯硫基(PPS)树脂包覆成型(overmold)。磁体44可由例如钕、铁和硼(Nd2Fe14B)组成。在另一个实例中，驱动构件36可从Magnetic Technologies, Ltd. of Oxford, MA处商业性地获得。示范的耦联是MTD-0. 2 ASSY,该MTD-0. 2 ASSY具有0. 2 Nm的打滑转矩并且由铝壳体和两个或更多的磁体构成。随着浮子32的位置或位(level)改变，壳体46和磁体44与浮子臂34 —同旋转。由于传感部件24如此，信号部件26可被布置在隔离壁42 (例如凸缘28)的相反侧上，如果需要，信号部件26可保持在箱10的内部容积16的外侧并且与之分离。如图2和图3中所示，信号部件26可包括从动构件50、信号发生部件52和信号输出端(output) 54。 这些组成部分可设置在壳体56之内，壳体56可由凸缘28承载、或至少部分由凸缘28限定、 或与凸缘28形成一体。如图1中所示的实施方式中，凸缘28包括壁58，壁58限定了可在其中容纳从动构件50、信号发生部件52和信号输出端54的腔体或容器60。盖62可被连接至凸缘28或其壁58，以包绕容器60并且保护信号部件组成部分。从动构件50可包括磁体64或通过隔离壁与驱动构件36互通的磁响应构件，其在此显示为安装凸缘28的部分。相应地，在所示实施方式中，从动构件50随着驱动构件30 的旋转而旋转。当然，从动构件50可被驱动用于移动而非旋转、或除旋转之外响应于驱动构件30的运动。磁体64可由主体66承载，主体66在容器60之内被支持用以旋转。主体 66可包括臂68，臂68相对于从动构件50的旋转轴70大体上向外或径向延伸。臂68可包括一个或更多的接触件72，接触件72适于相对于片76上的一个或更多的电阻阵列74运动。(多个)连接器72相对于(多个)电阻阵列74的位置能提供电路内变化的电阻，以使得箱10内的液位的确定能随所检测的电路中电阻(resistance)而变。电阻片76可以任何合适的形式构成并安置，包括如在美国专利No. 7，091，819中所指明的。电阻信号可以是随臂68与接触件72的位置而，臂68与接触件72的位置是随从动构件50的位置而变， 从动构件50的位置是随驱动构件36的位置而变，驱动构件36的位置是随浮子32的位置而变，浮子32的位置是随箱10内液位的位置而变。燃料箱中的燃料位的指示信号可由输出端54提供，输出端54可由一根或更多耦联至片76 (如图3中所示)的导线、无线发射器或其它合适装置组成。不是枢转或旋转的臂34和电阻片装置，从动构件可以是任何其它合适的结构和装置，其包括例如霍耳效应传感器、磁阻传感器、簧片开关型的装置、或任何其它的装置 (当其安装在隔离壁28的外侧时能被诸如磁性地(magnetically)耦联于被布置于隔离壁 28相反侧上的液位传感器24)。如此，驱动构件50可通过磁场来响应而无需运动。诸如那些上面所指明的已知传感器类型能感应磁场强度(因此，磁体的相对近程(proximity))、 磁场方向或方位、和/或磁场的磁力。驱动构件和从动构件36、50的磁体44、64的磁极可被安置为响应于驱动构件36 的运动而配合并提供从动构件50的运动。换而言之，在实施方式中，其中驱动构件36随着箱中液位改变而旋转，接着磁体44、64被安置以使旋转驱动构件36的磁场引起从动构件50 的相应运动(例如旋转)。在一些实施方式中，从动构件50无需包括磁体64。代替地，从动构件50可以包括传感器，其感应例如由(多个)驱动构件磁体44所提供的磁场的磁感强度(或磁体44相对传感器的近程)。在其中驱动构件36朝向和远离隔离壁及从动构件运动而非旋转的实施方式中，驱动构件磁体44相对传感器的近程可以改变。或者从动构件 50可以响应于磁体44的旋转位置，其可例如随着驱动构件36旋转而通过对磁场的旋转进行感应来确定。通过将信号部件26定位与箱10分离并且在其外侧，无需进入箱10的内部容积16 就能在获取、修复或更换信号部件26。这能够极大地降低时间和成本来修复或更换信号部件 26。信号部件26也能被隔离并且不与箱10内的液体接触。这可以使得在信号部件26中使用更便宜的材料，并且能防止诸如可由如内燃机中使用的液体燃料或汽油的一些液体所导致的腐蚀、堵塞或其它对信号部件26的损害。在一种构造中，从动构件可包括磁体，并且驱动构件可包括将磁体吸引至其的铁磁材料。相应地，铁磁驱动构件可引起或导致从动构件的运动。如图5中最佳所示，信号部件100可以设置在箱壁14上，而不是在安装凸缘上。在该实施方式中，无需开口穿过箱壁14，并且箱壁14的一部分可限定了隔离壁42，隔离壁42 将传感部件24和信号部件26分离。通过被设置用于另一个组成部分(例如泵或通过其将液体加入箱中的接管嘴(filler neck))的分离开口、或者在箱的成形期间当开口(其之后闭合)存在于制成箱(例如箱可以由多于一块材料焊接在一起制成、或者箱可以由初始包括开口的材料的型坯铸造，可在燃料箱最终铸造之前将组成部分安装在该开口中)的材料中时，可以将传感部件24安装进箱10中。并且可以将信号部件26安装到箱10上，而不是在由箱10承载或构成在箱10上的容器102之内、或者其他地方。在使用中，传感部件24响应于箱10内的液位，并且驱动信号部件26随液位而变。 信号部件26接着提供输出，不是通过合适的导线就是无线传输至接收器或其它装置。接收器或其它装置可提供对箱10内液位的视觉显示或其它呈现，以警告或通知操作者或使用者保持在箱10中的液位。相应地，液位传感器可设置在相对于箱的宽范围的位置和方位中。在无需进入箱 10的内部容积16或打破箱的任何密封的情况下，可从箱10中移除信号部件26、从动构件 50和相关的组成部分。并且在无需移动、更换或干扰传感部件24的情况下，可以检修或更换信号部件26、从动构件50和相关的组成部分。这极大地改善了检修和维护液位传感器的容易度，因为在许多应用中信号部件26和相关组成部分以及电路是最有可能成为被堵塞、 腐蚀或其它未能检修的组成部分，并且这些组成部分可容易地从箱的外侧获取。尽管在本文中所公开的本发明的构造构成了目前优选的实施方式，但是许多其它的构造也是有可能的。在本文中无意提到本发明所有的可能同等形式或衍生物。可理解在本文中所用术语仅是描述性的、而非限制，并且可以在没有背离本发明的精神或范围的情况下做出各种变化。
权利要求
1.一种液位传感器，其包括传感部件，其布置在箱的内部容积之内，响应于所述箱内的液位并且包括驱动构件；信号部件，其布置在所述箱的内部容积的外侧并且包括从动构件；以及隔离壁，其布置在所述传感部件和所述信号部件之间并且使所述传感部件与所述信号部件分离；其中所述驱动构件提供力，并且所述从动构件响应于由所述驱动构件提供的所述力， 以使所述信号部件能提供所述箱内的液体量的指示。
2.权利要求1所述的液位传感器，其中所述驱动构件包括磁体，并且由所述驱动构件提供的所述力为磁场。
3.权利要求2所述的液位传感器，其中所述驱动构件随着所述箱内的液位变化而旋转，并且所述从动构件响应于所述驱动构件的旋转。
4.权利要求2所述的液位传感器，其中所述从动构件被磁性地耦联于所述驱动构件。
5.权利要求1所述的液位传感器，其中所述隔离壁是适于被耦联于所述箱的安装凸缘，并且所述传感部件和信号部件被承载在所述安装凸缘上。
6.权利要求1所述的液位传感器，其中所述隔离壁是所述箱的壁的一部分。
7.权利要求1所述的液位传感器，其中所述传感部件包括浮子，所述浮子响应于所述箱内的液位上的变化。
8.权利要求7所述的液位传感器，其中所述传感部件包括浮子臂，所述浮子和所述驱动构件被连接至所述浮子臂，并且其中随着所述浮子由于所述箱内的液位改变而竖直运动，所述浮子臂和所述驱动构件围绕轴旋转。
9.权利要求8所述的液位传感器，其中所述浮子臂围绕其旋转的轴平行于所述驱动构件连接至其的所述浮子臂的部分。
10.权利要求8所述的液位传感器，其还包括支撑件，并且其中所述浮子臂以允许所述浮子臂相对于所述支撑件旋转的方式被连接至所述支撑件。
11.权利要求1所述的液位传感器，其中所述信号部件包括信号发生部件和信号输出端，所述信号发生部件被耦联于所述从动构件并且响应于所述从动构件的运动，并且所述信号输出端用以提供液体箱中液位的信号指示。
12.权利要求11所述的液位传感器，其中所述信号发生部件包括可变电阻元件，所述可变电阻元件提供在电路内随所述从动构件位置而变的变化的电阻。
13.权利要求12所述的液位传感器，其中所述可变电阻元件包括连接器，所述连接器被耦联于所述从动构件，用于与通过所述连接器接合的所述从动构件和电阻阵列一起运动。
14.权利要求2所述的液位传感器，其中所述从动构件是响应于所述驱动构件的磁场的传感器。
15.一种液体箱组件，其包括液体箱，其具有壁，所述壁限定了在其中容纳液体的内部容积；液位传感器，其具有传感部件，其布置在箱的内部容积之内，响应于所述箱内的液位并且包括驱动构件；信号部件，其布置在所述箱的内部容积的外侧；以及隔离壁，其布置在所述传感部件和所述信号部件之间，并且使所述传感部件与所述信号部件分离；其中所述传感部件包括驱动构件，所述驱动构件提供能从所述箱的内部容积的外侧被感应的力，并且所述信号部件包括从动构件，所述从动构件响应于由所述驱动构件提供的所述力以提供所述箱内的液体量的指示。
16.权利要求15所述的液体箱组件，其中所述隔离壁是限定了所述内部容积的壁的一部分。
17.权利要求15所述的液体箱组件，其中所述隔离壁是与连接至液体箱壁的燃料箱壁分离的结构。
18.权利要求15所述的液位传感器，其中所述驱动构件包括磁体，并且由所述驱动构件提供的所述力是磁场。
19.权利要求18所述的液位传感器，其中所述驱动构件随着所述箱内的液位变化而旋转，并且所述从动构件响应于所述驱动构件的旋转。
20.权利要求15所述的液位传感器，其中所述传感部件包括浮子、浮子臂，所述浮子响应于所述箱内液位上的变化，所述浮子和所述驱动构件被连接至所述浮子臂，并且其中随着所述浮子由于所述箱内的液位改变而运动，所述浮子臂和所述驱动构件围绕轴旋转。
21.权利要求15所述的液位传感器，其中所述信号部件包括信号发生部件和信号输出端，所述信号发生部件被耦联于所述从动构件并且响应于所述从动构件的运动，并且所述信号输出端用以提供液体箱中液位的信号指示。
22.权利要求21所述的液位传感器，其中所述信号发生部件包括可变电阻元件，所述可变电阻元件提供在电路内随所述从动构件位置而变的变化的电阻。
23.权利要求22所述的液位传感器，其中可变电阻元件包括连接器，所述连接器被耦联于所述从动构件，用于与通过所述连接器接合的所述从动构件和电阻阵列一起运动。
24.权利要求18所述的液位传感器，其中所述从动构件是响应于所述驱动构件的磁场的传感器。
全文摘要
一种液位传感器可包括传感部件、信号部件和隔离壁，所述传感部件被布置在箱的内部容积之内响应于箱内的液位并且包括驱动构件，所述信号部件被布置在箱的内部容积的外侧并且包括从动构件。所述隔离壁可布置在所述传感部件和信号部件之间并且使所述传感部件与信号部件分离。所述驱动构件提供力，并且所述从动构件响应于由所述驱动构件提供的所述力以使所述信号部件能够提供所述箱内的液体量的指示。
文档编号B60K15/03GK102481838SQ201080039468
公开日2012年5月30日 申请日期2010年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者H. 富德 D. 申请人:Ti 集团自动推进系统有限责任公司