专利名称：卡扣式水传感器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及车辆的流体供给系统，特别地但不限于涉及包括水传感器 (water sensor)的过滤器组件。
背景技术：
某些发动机流体供给系统包括流体过滤系统，这种流体过滤系统设计用于从流体中将水分离出来。这种发动机流体供给系统的一个例子是燃料过滤器组件，该燃料过滤器组件包括过滤器外壳和装配在其中的水分离燃料滤芯。该流体过滤系统还可以包括水传感器，该水传感器贯穿所述过滤器外壳并延伸进入其内部，以检测该过滤器外壳内是否已收集了一定量的水。如果足够的水已被收集在该过滤器外壳内，则向用户发送一信号以表明应该通过例如打开排水阀的方式将水从该过滤器外壳中排出。该水传感器与该过滤器外壳之间的连接必须是水密的，以防止水和燃料泄漏。一直以来都需要提高水传感器保持 (retention)到过滤器外壳上的有效性。
发明内容
这里描述了一种改进的水传感器和用于将水传感器保持到过滤器外壳上的方法。 采用卡扣配合连接(snap-fit connection)来将水传感器固定到过滤器外壳上。采用卡扣配合连接便于在制造期间该传感器与过滤器外壳的组装。另外，当过滤器外壳由模制塑料制成时，在需要安装该传感器的位置处很难形成螺纹，而且用于固定该传感器的旋转焊接并不坚固。采用卡扣配合连接在该传感器和塑料过滤器外壳之间提供了必要的连接，并不再需要诸如螺纹或旋转焊接的传统方法来固定该传感器。所述水传感器和方法会在包括将燃料含水传感器(water-in-fuel sensor)固定到水分离燃料过滤器组件的燃料过滤器外壳上的应用中进行描述。但是，应该理解的是，这里描述的卡扣配合连接并不限于将燃料含水传感器连接到燃料过滤器外壳上。该卡扣配合连接可以应用于将水传感器连接到在其他发动机流体过滤系统中的过滤器外壳上。在一个实施例中，过滤器组件包括具有限定了内部空间的壁和用于收集水的水槽的过滤器外壳。在所述过滤器外壳内邻近所述水槽处形成传感器安装收容器，并在所述传感器安装收容器上形成第一卡扣配合连接部件。在所述过滤器外壳的内部空间内可以置换的水分离过滤器将水从将由所述过滤器过滤的流体中分离出来。水传感器被安装在所述传感器安装收容器内，且至少部分延伸到所述水槽内，以检测所述水槽中的水。所述水传感器包括第二卡扣配合连接部件，所述第二卡扣配合连接部件与所述第一卡扣配合连接部件接合，以将所述水传感器固定到所述过滤器外壳上。安装到所述过滤器组件上的水传感器包括传感器主体、连接到所述传感器主体上的一对间隔开的水传感探针、所述传感器主体上的适合用于卡扣配合连接的卡扣配合连接部件、设置在所述传感器主体上的密封环和形成于所述传感器主体上的插入止停机构。所述插入止停机构限制所述传感器主体向所述传感器安装收容器内的插入，同时在所述传感器主体上提供密封环使得在所述收容器由模制塑料制成时，所述传感器安装收容器的模制更容易。
图IA为在过滤器外壳的底部安装有水传感器的过滤器组件的横截面图；图IB为图IA中环形内部分的放大图；图2A为包括第一卡扣配合连接部件的过滤器外壳的横截面图；图2B为图2A中环形内部分的放大图；图3为水传感器的透视图；图4为图3所示的水传感器的侧视图；图5为包括卡扣配合连接解除机构的水传感器的另一个实施例的侧视图。
具体实施例方式在下面的详细描述中，将参考构成说明书一部分的附图，在附图中通过示例示出具体实施例，本发明的构思可以在具体实施例中实现。这些实施例被充分详细的描述，以使本领域技术人员能够实施本发明，应该理解的是，在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下，可以结合或分别采用这些实施例，或者采用其他实施例，以及可以进行结构和程序上的变化。下面的详细描述提供了一些例子，但是本发明的范围是通过所附的权利要求和它们的等效替换来限定的。这里描述了一种改进的水传感器以及用于将水传感器保持到过滤器外壳上的方法。采用卡扣配合连接来将水传感器固定到过滤器外壳上。所述水传感器和方法会在包括将燃料含水传感器固定到水分离燃料过滤器组件的燃料过滤器外壳上的应用中进行描述。 但是，应该理解的是，这里描述的卡扣配合连接的使用并不限于将燃料含水传感器连接到燃料过滤器外壳上。该卡扣配合连接可以应用于将水传感器连接到其他发动机流体过滤系统中的过滤器外壳上。如图1所示，具有卡扣式水传感器的所述过滤器组件的一个实施例为水分离燃料过滤器组件10的形式，水分离燃料过滤器组件10适用于从燃料中除去不需要的污染物以及从所述燃料中将水分离出来。过滤器组件10包括具有侧壁14、限定封闭端22的底部观、 开口端20以及由侧壁14和底部28限定的内部空间42的过滤器外壳12。过滤器组件10 还包括安装在内部空间42内的水分离滤芯16以及收集被分离的水的收集槽区域30。参见图认、让、2々和28，在外壳12的底部观内邻近收集槽区域30处限定了开口沈，并在此处形成安装收容器34，安装收容器34从开口沈向上延伸至外壳12的内部空间 42内，用于容纳水传感器18。如图IA-B和2A-B所示的实施例中，开口沈被限定在外壳12 的底部观内，如图IA-B和2A-B所示的实施例则被称为底部安装构造。应该理解的是，只要后续安装的传感器能够检测收集槽区域30收集的水的水位，开口沈和安装收容器34还可以被设置在外壳12的侧壁14上，这种构造被称为侧面安装构造。在安装收容器34上形成了第一卡扣配合连接部件。如图IB和2B详尽所示，所述第一卡扣配合连接部件为多个例如六个呈圆周排列的向上延伸的卡扣配合指状物38的形式，这些卡扣配合指状物38被设置在安装收容器34的上端，并且具有基本统一的尺寸和形状。每个指状物38在尖端32处微微变细，以帮助控制安装水传感器18所需的插入力，并且朝安装收容器34的纵轴a-a’方向向内成一定角度。安装收容器34和所述卡扣配合指状物限定了通过它插入水传感器18的通道。所述多个指状物可以通过槽(slot)彼此对称的或不对称地间隔开，且可以采用不同数目的指状物，例如，三个、四个、五个、七个等等。所述槽的数量还帮助控制将水传感器18插入安装收容器34内所需的插入力。所述卡扣配合指状物由提供足够弹性的材料制成，以使当向所述指状物施加预定力时，它们可以向后弯曲(也就是远离轴a-a’)，当不再施加所述力时，它们可以恢复到原始不偏离的位置(示于图2B)。安装收容器34和卡扣配合指状物38可以为金属，或者由非金属材料制成，例如，塑料或复合材料。水传感器18的细节示于图3和4。水传感器18是一种卡扣式燃料含水(WIF， water-in-fuel)传感器，设计安装在所示的外壳12上。WIF传感器18包括大体呈圆柱形的传感器主体52，传感器主体52具有上部M、颈部56、下部58和纵轴b_b，。WIF传感器 18还包括一对间隔开的并排的传感探针2 和Mb，且传感探针2 和24b从上部M的上表面向上延伸。 WIF传感器18还包括第二卡扣配合连接部件，用于与安装收容器34的所述第一卡扣配合连接部件接合，以形成卡扣配合连接。具体参见图3和4，所述第二卡扣配合连接部件为围绕上部讨沿圆周方向延伸的保持环(retention ring)44的形式。配置保持环44， 使其具有从它的顶端60至它的底端62增大的外径。传感器主体52和保持环44可以为金属，或者由非金属材料制成，例如，塑料或复合材料。WIF传感器18还包括密封环64，用于密封WIF传感器18和安装收容器34的内表面之间的界面。密封环64最好为弹性材料的0形环密封，在一优选的实施例中，0形环密封作为WIF传感器18的一部分且是可拆除的。WIF传感器18还包括止停机构66，用于限制WIF传感器18向安装收容器34内的插入。如图3和4所示，止停机构66为设置在下部58下端的圆形的、沿径向延伸的凸缘的形式。如图IA和IB所示，所述凸缘的直径比安装收容器34的直径大，以使WIF传感器18 一插入安装收容器34内，所述凸缘就紧邻底部观以限制所述传感器插入所述收容器内的程度。只要能够限制所述传感器插入所述安装收容器内的程度，也可以采用其他止停机构。参见图2B和4，止停机构66的上表面和保持环44的底端62之间的距离“dl”稍微大于围绕开口沈的所述底部的底表面48和卡扣配合指状物38的尖端32之间的距离 “d2”，以容纳公差和设备的叠加。然而，“dl”和“d2”之间的差距并不足够大到允许传感器 18和收容器34之间的过度移动，因为传感器18和收容器34之间的过度移动会产生不必要的咔嗒咔嗒的噪声，并导致传感器18或所述收容器的磨损。另外，像现有技术一样，电源线和信号线50，70从WIF传感器引出，用于向所述传感器直接提供电源，以及将从所述传感器发出的信号发送给控制单元，所述控制单元将用于在水位到达探针Ma，24b的水平，从而在所述探针之间形成了通路时，发送信号给用户， 表示过滤器外壳内已存在过多的水。参见图IA和1B，在组装过滤器外壳12期间，WIF传感器18穿过开口沈被插入到过滤器外壳12的安装收容器34内。由于所述传感器被插入，保持环44使卡扣配合指状物 38向外偏斜。当保持环44的底端62已经通过卡扣配合指状物38的尖端32时，卡扣配合指状物38向内弹回，使得卡扣配合指状物38的尖端32与保持环44的底端62接合，以防止所述传感器的移除。另外，止停机构66的上表面与所述底部接合，以阻止水传感器18向安装收容器34内的插入。环状的密封环64在收容器34的内表面和WIF传感器18的外表面周围之间提供水密性密封，以使这些界面处没有流体泄漏。显然，其他方式的密封可以被单独或与所述密封圈结合使用，例如，粘性密封剂或一体的密封凸缘。另外，止停机构66的上表面紧靠底部观的底表面进行接合，以帮助提供辅助密封。图5示出了 WIF传感器118的一个实施例，其中，WIF传感器118包括用于解除所述卡扣配合连接的卡扣配合连接解除机构。这允许了用新的WIF传感器替换故障的或损坏的WIF传感器118。所述传感器解除机构为多个倾斜道(inclined ramps) 168的形式，所述倾斜道168从传感器118的颈部156伸出。每个倾斜道168包括倾斜的致动面170、径向面174和远端172。相邻的倾斜道168之间具有间隙176。间隙176的数目最好与所述安装收容器上的卡扣配合指状物的数目一致，所述间隙的大小可以在其中容纳所述卡扣配合指状物。致动部件140，例如突起(protrusion)，被设置在传感器118的底部，用于通过与例如螺丝起子的工具啮合，来为传感器118提供转动力，以使所述传感器转动。传感器118最好被安装在所述安装收容器内，以使所述收容器上的所述卡扣配合指状物被配置在倾斜道168之间的间隙176内。这样，传感器118以与传感器18相同的方式被固定在适当的位置上。不过，可以通过转动传感器118以及从所述收容器中拉出所述传感器来移除传感器118。特别地，以适当的方向转动传感器118使得致动面170与所述卡扣配合指状物接触。这种接触使所述指状物向外，以使所述保持环144脱离(clear)所述卡扣配合指状物的尖端，从而所述传感器能够被拉出所述过滤器外壳。应该理解的是，尽管图示的以及描述的所述安装收容器和所述WIF传感器在形状上为大体上呈圆柱形，但是也可以采用其他形状，例如，椭圆形、方形或多边形。应该理解的是，所述卡扣配合连接可以被颠倒，S卩，在所述水传感器上设置所述卡扣配合指状物，以及在所述安装收容器上设置所述保持环。无论从哪一方面来看，所描述的实施例都仅仅是说明性的而非限制性的，因此，本发明的范围是由所附的权利要求限定的而非由上述说明书限定。在这些权利要求的等效含意和范围之内的所有变化都应该包含在这些权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种过滤器组件，包括过滤器外壳，所述过滤器外壳包括限定了内部空间的壁和用于收集水的水槽，在所述过滤器外壳内邻近所述水槽处形成的传感器安装收容器，和在所述传感器安装收容器上形成的第一卡扣配合连接部件；过滤器，所述过滤器在所述过滤器外壳的内部空间中可置换，所述过滤器设计用于将水从将被所述过滤器过滤的流体中分离出来；以及水传感器，所述水传感器安装在所述传感器安装收容器内且至少部分延伸到所述水槽内，所述水传感器包括第二卡扣配合连接部件，所述第二卡扣配合连接部件与所述第一卡扣配合连接部件接合，以将所述水传感器固定到所述过滤器外壳上。
2.如权利要求1所述的过滤器组件，其中，所述传感器安装收容器伸入所述内部空间内，且所述第一卡扣配合连接部件包括位于所述传感器安装收容器的端部的多个卡扣配合指状物。
3.如权利要求2所述的过滤器组件，其中，所述第二卡扣配合连接部件包括所述水传感器上的保持环，所述保持环适于使所述卡扣配合指状物偏离并通过所述卡扣配合指状物，且所述卡扣配合指状物的尖端与所述保持环的底端接合。
4.如权利要求1所述的过滤器组件，其中，所述水传感器还包括卡扣配合连接解除机构。
5.如权利要求4所述的过滤器组件，其中，所述卡扣配合连接解除机构包括多个倾斜道。
6.如权利要求1所述的过滤器组件，其中，所述水传感器包括止停机构，用于限制所述水传感器向所述安装收容器内的插入。
7.如权利要求6所述的过滤器组件，其中，所述止停机构包括凸缘，所述凸缘的尺寸大于所述传感器安装收容器的尺寸。
8.如权利要求1所述的过滤器组件，还包括所述水传感器和所述安装收容器之间的密封。
9.如权利要求8所述的过滤器组件，其中，所述密封设置在所述水传感器上。
10.如权利要求1所述的过滤器组件，所述第一卡扣配合连接部件和第二卡扣配合连接部件由塑料或复合材料制成。
11.一种水传感器，包括 传感器主体；一对间隔开的连接到所述传感器主体上的水传感探针；所述传感器主体上的卡扣配合连接部件，所述卡扣配合连接部件适合用于卡扣配合连接；安装在所述传感器主体上的密封环；以及形成于所述传感器主体上的插入止停机构。
12.如权利要求11所述的水传感器，其中，所述卡扣配合连接部件包括保持环。
13.如权利要求12所述的水传感器，其中，所述传感器主体还包括多个连接解除倾斜道，所述倾斜道形成在邻近所述保持环的所述传感器主体的外侧表面上。
14.如权利要求13所述的水传感器，还包括致动部件，所述致动部件连接到所述传感器主体上，以允许转动力施加到所述传感器主体上。
15.如权利要求11所述的水传感器，其中，所述传感器主体包括第一端和第二端，所述水传感探针位于所述第一端处，所述插入止停机构位于所述第二端处，以及所述密封环设置在所述传感器主体上并位于所述卡扣配合连接部件与所述插入止停机构之间。
16.一种用于将水传感器保持到过滤器外壳上的方法，包括提供过滤器外壳，所述过滤器外壳包括具有第一卡扣配合连接部件的水传感器收容器；提供水传感器，所述水传感器包括第二卡扣配合连接部件；以及将所述水传感器安装在所述水传感器收容器内，以使得所述第一卡扣配合连接部件和所述第二卡扣配合连接部件结合，并将所述水传感器固定到所述过滤器外壳上。
全文摘要
本发明公开了一种改进的水传感器和用于将水传感器保持到过滤器外壳上的方法。采用卡扣配合连接来将所述水传感器固定到过滤器外壳上。在一个实施例中，所述卡扣配合连接采用非金属元件实现。
文档编号B01D35/147GK102171437SQ200980138970
公开日2011年8月31日 申请日期2009年9月24日 优先权日2008年10月15日
发明者凯文·C·索思, 查尔斯·W·霍金斯 申请人:康明斯过滤Ip公司