JP2018532098A - 燃料フィルタ用の水位センサ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、燃料フィルタ（１）の水位センサ装置（５）に関する。水位センサ装置（５）は、プリント回路基板（６）と、導電性プラスチック（７）でできた水位センサ（４）とを備える。水位センサ（４）は、導電性の金属要素（８）、特に真鍮要素（８’）を介してプリント回路基板（６）に接続されている。金属要素（８）、特に真鍮要素（８’）は、圧入アセンブリ（９）を介して水位センサ（４）に接続されている。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料フィルタの水位センサ装置に関する。本発明は、また、そのような水位センサ装置を備えた燃料フィルタに関する。

水位センサは、燃料フィルタにおいて、水量を検出して、燃料から常に分離されている水を一時的に排出するために使用される。ここで、そのような水位センサは、通常、水アキュムレータ内に配置され、そこでの水位を、装置の制御のために連続的または周期的に報告する。当該装置は、所定の水位に達すると、信号を生成し、例えば水アキュムレータに集められていた水を排出する。

通常、このために使用される水位センサは、導電性ポールを有するプラスチック射出成形部品として構成されており、当該導電性ポールおよび水を介して、導電性接続が作り出され得る。当該接続によって、水アキュムレータ内の水位が知らされる。ここで、導電性ポールは、ライン状に構成されていてもよく、この場合において、例えば導電性繊維、特に炭素繊維を含む導電性プラスチックが使用される。

ここで、従来のプラスチック射出成形工程によって水位センサが製造される場合、プラスチック射出型または射出成形工具の滑らかな表面によって、いわゆる射出スキンが形成される。なぜなら、射出されるプラスチック内に設けられた繊維がプラスチック射出型の壁面に対して実質的に平行に並ぶためである。しかしながら、形成される射出スキンは、対応する繊維含有物を含む残余のプラスチック材料に対して絶縁効果を有する。なぜなら、射出成形工程において、表面にそれ以上の繊維が存在しないか、あるいは少しの繊維含有物しか存在しないためである。これにより、水位センサの表面における導電性が不本意にも損なわれ、特に他の構成要素への電気的接続が困難になるおそれがある。

本発明は、従来技術から知られる欠点を克服した水位センサ装置を提示するという課題に関する。

本発明によると、この課題は、独立請求項１の主題によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明は、導電性プラスチックでできた水位センサを、その内部に押し込まれた鋭いエッジを有する金属ピンによって、プリント回路基板に対して電気的および機械的に接続するという基本思想に基づく。ここで、エッジの鋭い金属要素の実施形態は、その水位センサの導電性プラスチック内に進入する領域において、当該金属要素が水位センサ内に押し入れられることと相まって、当該水位センサの導電性プラスチックの表面の引き裂きをもたらし、それにより一方では水位センサの導電性繊維と、他方では金属要素との間における導電性接触を作り出す。ここで、本発明に係る燃料フィルタの水位センサ装置は、上述した導電性プラスチック製の水位センサと、プリント回路基板とを備える。当該プリント回路基板は、例えば、制御素子を有していてもよい。当該制御素子は、例えば水位センサによって検出された水位に応じて水を流出させる。ここで、水位センサは、上述した金属要素を介してプリント回路基板に接続されており、当該金属要素は、圧入アセンブリを介して水位センサに接続されている。ここで、真鍮要素は、上述したエッジの鋭い固定輪郭、特にもみの木状または鋸歯状に構成された固定輪郭を有していて、当該固定輪郭によって水位センサの導電性プラスチック内に押し入れられ、その過程で当該導電性プラスチックを引き裂き、それにより特に射出スキンを切り開いて導電性プラスチックに含まれる導電性繊維に対する導電性接触を作り出す。ねじ接続と比較して、水位センサ内への金属要素の本発明に係る押込みは、製造時間の短縮のみでなく、明らかなスペース要求の低減をももたらす。当該スペース要求は、押込接続の場合には例えば２〜３ｍｍ径のみである一方、ねじ接続の場合には従来より約８ｍｍ径である。しかしながら、本質的な利点は、水位センサのプラスチック内に金属要素を押し入れる際に射出スキンが引き裂かれることであり、それにより金属要素と水位センサとの間の確実な電気的接続が比較的シンプルな態様で形成可能で、このための特段の技術的努力は不要である。

本発明に係る解決策の有利な別の態様では、水位センサが開口を有しており、当該開口内に金属要素が押し入れられる。ここで、金属要素の固定輪郭が、予備穴または開口なくして、水位センサの導電性プラスチック内に直接的に押し入れられてもよく、あるいは水位センサに開口を設けることも考えられ、当該開口によると水位センサ内への固定輪郭の押入れを案内することができる。ここで、開口の内径は、射出または穴開けに関わらず、固定輪郭の外径よりもわずかに小さく、そのため、水位センサのプラスチック内への金属要素の固定輪郭の押入れに際して、導電性プラスチックの引き裂きが必ず生じる。

本発明に係る解決策の別の有利な実施形態では、プリント回路基板が、金属要素が押し込まれ、固定され、ロックされ、またはリベット止めされる開口を有する。この非制限的な列挙は、金属要素、特に真鍮要素をプリント回路基板に固定するために様々な選択肢が存在することを既に提起しており、ここで特にプリント回路基板に金属要素を押し込むことまたはロックすることは、一方では技術的にシンプルな態様で、また他方では迅速に実現可能な接続技術を可能にする。

本発明に係る解決策の別の有利な実施形態では、金属要素は、カラーを有していて、当該カラーを介して、組立状態において、水位センサに対して、および／またはプリント回路基板に対して当接している。そのようなカラーを介して、接触ストッパ輪郭が形成され得、それにより組立完了位置に到達したことが確実に示される。これにより、特に組立補助が作り出され得る。

好適には、導電性プラスチックは、少なくとも８重量％、好ましくは４０重量％の炭素繊維を含む繊維強化熱可塑性プラスチックである。炭素繊維を含むことにより、導電率が向上し得る。あるいは、煤を加えることも可能である。ここで、導電性プラスチックに含まれる炭素繊維および／または煤は、導電機能のみでなく、さらに水位センサを補強する機能を有する。あるいは、もちろん、例えば金属繊維やアルミニウム片などの別の成分や添加物も、プラスチックの導電性をもたらし得る。また、プラスチックそれ自体が別の添加物なくして導電性を有することも考えられる。そのようなプラスチックとしては、例えば、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェンやポリスチレンスルホン酸塩などがある。もちろん、その他の繊維、特にガラス繊維が補強要素として追加的に設けられてもよく、それによって水位センサがさらに補強され得る。

本発明に係る解決策の別の有利な実施形態では、導電性プラスチックは、ＰＡ６６ＧＦ２２ ＣＦ８を含んでいて、それによりポリアミド６６、２２重量％のガラス繊維、および８重量％の炭素繊維から形成される。代替的な実施形態は、ＰＡ６６ＣＦ４０の、したがってポリアミド６６、および４０重量％の炭素繊維からなる導電性プラスチックであるか、またはＰＡ６ＶＦ４０の、したがってポリアミド６、および４０重量％の炭素繊維からなる導電性プラスチックである。

本発明は、さらに、上述した水位センサ装置を燃料フィルタにおいて使用するという基本思想に基づく。これにより、比較的シンプルかつ低コストな態様で、特に燃料フィルタの水アキュムレータにおいて、水位を特に正確に検出することが可能となる。

本発明の別の重要な特徴および利点は、従属請求項から、図面から、および図面を参照した関連する図の説明から明らかになるだろう。

上述したあるいは後述する特徴は、それぞれに示す組合せにおいてのみでなく、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組合せにおいてまたは単独でも利用可能であることを理解されたい。

図１は、本発明に係る燃料フィルタの断面図であって、本発明に係る水位センサ装置を備えている。 図２は、本発明に係る水位センサ装置の断面図である。 図３は、図２と同様の断面図であるが、金属要素の別の実施形態を示している。

以下、本発明の好ましい例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ここで、同じ参照番号は、同一のもしくは類似のまたは機能的に同一の構成要素を示す。

図１によると、本発明に係る燃料フィルタ１は、その内部に設けられたリングフィルタ要素２と、リングフィルタ要素２の下方に設けられた水アキュムレータ３とを備える。ここで、水アキュムレータ３は、公知の態様で、特に下流側に配置された内燃エンジン内での腐食のリスクを低減するために、フィルタ処理された燃料から分離された水を集める機能を有する。ここで、水アキュムレータ３をいつ空にする必要があるのか推定できるように、当該水アキュムレータ３内で水位を検出する必要があり、そのために水位センサ４（図２も参照）が設けられている。ここで、水位センサ４は、広く知られたプラスチック射出成形工程によって製造され、このために用いられるプラスチック７は、繊維強化されていて、例えば炭素繊維やグラファイト繊維などの導電性繊維１１を含む。しかしながら、従来の態様で製造される水位センサでは、プラスチック射出型の滑らかな内側形状のために射出スキンが形成されるという問題が往々にして存在した。当該射出スキンには、少量の繊維１１しか存在せず、そのために導電性が損なわれた。

ここで、上記水位センサ４は、水位センサ装置５（特に図２および図３を参照）の構成部品である。当該水位センサ装置５は、導電性プラスチック７でできた水位センサ４のみでなく、プリント回路基板６をさらに有する。ここで、水位センサ４は、金属要素８を介してプリント回路基板６に接続されている一方、当該金属要素８は、圧入アセンブリ９を介して水位センサ４に接続され、特に当該水位センサ４に押し込まれている。当該金属要素８は、例えば真鍮要素８’として構成されていてもよい。このために、金属要素８は、エッジの鋭い、特にもみの木状または鋸歯状の固定輪郭１０を有しており、当該固定輪郭１０は、金属要素８を押し込む時に導電性プラスチック７を引き裂く。ここで、固定輪郭１０は、主として、存在し得る射出スキンであって少量の繊維１１しか存在しない射出スキンを引き裂き、それにより一方では金属要素８と、他方では導電性プラスチック７との間の導電性接触を作り出すという課題を有する。

ここで、金属要素８は、水位センサ４内に直接的に押し込まれてもよい。あるいは、まず開口または穴を水位センサに形成し、続けて当該開口または穴に金属要素８の固定輪郭１０を押し込むことも考えられる。開口を形成する場合、これにより導電性に乏しい射出スキンの引き裂きが既になされる。しかしながら、開口も射出成形される場合、固定輪郭１０を伴う金属要素８を当該開口に押し入れることによってのみ、射出スキンの引き裂きがなされる。

さらに図２および図３を見ると、プリント回路基板６が開口１２を有することがわかる。当該開口１２には、金属要素８が押し込まれ、固定され（図２を参照）、リベット止めされ、またはロックされる（図３を参照）。図２に示すように、プリント回路基板６の開口１２に金属要素８を固定する場合、当該金属要素８は、開口１２に押し入れられて周辺領域に径方向力を及ぼすテンションアーム１３を有していてもよい。当該テンションアームを介して、当該金属要素８は開口１２内に自らを固定する。例えば図３に示すように、金属要素８および水位センサ４がスナップ接続を介してプリント回路基板６に接続される場合、当該金属要素８は、戻り止めアーム１４を有する。当該戻り止めアーム１４を介して、当該金属要素８は開口１２にロックされるか、または開口１２の裏に係合する。

さらに図２および図３を見ると、金属要素８がカラー１５を有することがわかる。当該カラー１５を介して、組立状態において、金属要素８は水位センサ４に対して、および／またはプリント回路基板６に対して当接する。

例えば、少なくとも８重量％の炭素繊維１１を含む繊維強化熱可塑性プラスチックが、導電性プラスチック７として使用されてもよい。ここで、炭素繊維は、導電性をもたらすのみでなく、水位センサ４の補強もする。もちろん、別の強化繊維１１、例えばガラス繊維が、導電性プラスチックの補強要素として埋め込まれていてもよい。本発明に係る水位センサ４に特に好ましく使用される導電性プラスチック７は、例えば、ポリアミド６と４０重量％の炭素繊維を含むＰＡ６ＣＦ４０である。より高い炭素繊維含有量および／または煤含有量を通じて、表面導電性が向上され得る。炭素繊維含有量を４０重量％まで高めることにより、プラスチック７を通る中断されない導電経路の実現性がはっきりと高まる。このことは、導電率が向上すること（抵抗が減少すること）を意味する。プラスチック７の繊維１１の含有量が多いと、強度特性も優れたものになる。同時に、このプラスチック７は、ハウジング材料として使用される場合に、優れた態様でＥＳＤ電圧を消散させ得る。測定素子からの直流に関連する燃料および水との接触において、当該材料は金属と違って不活性態様でふるまい、そのことが大きな利点を提供する。

もちろん、本発明に係る水位センサ４は、燃料フィルタ１と分離して、例えば交換および／または後付け部品として提供されてもよい。

本発明に係る水位センサ装置５によると、導電性射出プラスチック７を、概して純粋に理論的には銅または良好な導電特性を有するその他の金属材料から作られていてもよい上記金属要素８、特に真鍮要素８’を介して、プリント回路基板６に電気的に確実に接触させることが初めて可能となる。なぜなら、当該金属要素８が有するエッジの鋭い固定輪郭１０を押し込むことにより、導電性を低減する射出スキンの引き裂きが生じ、それにより電気的接続が改善され得るためである。

Claims (10)

1. 燃料フィルタ（１）の水位センサ装置（５）であって、
   プリント回路基板（６）と、
   導電性プラスチック（７）でできた水位センサ（４）とを備え、
   上記水位センサ（４）は、導電性の金属要素（８）、特に真鍮要素（８’）を介して上記プリント回路基板（６）に接続されており、
   上記金属要素（８）、特に上記真鍮要素（８’）は、圧入アセンブリ（９）を介して上記水位センサ（４）に接続されている
   ことを特徴とする水位センサ装置。
2. 請求項１において、
   上記金属要素（８）は、エッジの鋭い、特にもみの木状または鋸歯状の固定輪郭（１０）であって、上記金属要素（８）を押し込む時に上記プラスチック（７）を引き裂く固定輪郭（１０）を有する
   ことを特徴とする水位センサ装置。
3. 請求項１または２において、
   上記水位センサ（４）は、上記金属要素（８）が押し入れられる開口を有する
   ことを特徴とする水位センサ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、
   上記プリント回路基板（６）は、上記金属要素（８）が押し入れられ、固定され、またはリベット止めされる開口（１２）を有する
   ことを特徴とする水位センサ装置。
5. 請求項４において、
   上記金属要素（８）は、上記開口（１２）に押し入れられて周辺領域に径方向力を及ぼすテンションアーム（１３）を有していて、該テンションアームを介して上記開口（１２）に自らを固定しているか、
   または、
   上記金属要素（８）は、戻り止めアーム（１４）を有していて、該戻り止めアームを介して上記開口（１２）にロックされている
   ことを特徴とする水位センサ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、
   上記金属要素（８）は、カラー（１５）を有していて、該カラーを介して、組立状態において、上記水位センサ（４）に対して、および／または上記プリント回路基板（６）に対して当接している
   ことを特徴とする水位センサ装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、
   上記導電性プラスチック（７）は、特に少なくとも８重量％、好ましくは約４０重量％の炭素繊維を含む繊維強化熱可塑性プラスチックである
   ことを特徴とする水位センサ装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項において、
   上記導電性プラスチック（７）は、補強要素としてのガラス繊維を含む
   ことを特徴とする水位センサ装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項において、
   上記導電性プラスチック（７）は、ＰＡ６６ＧＦ２２ ＣＦ８であり、２２重量％のガラス繊維と、８重量％の炭素繊維とを含むポリアミド６６を有するか、
   または、
   上記導電性プラスチック（７）は、ＰＡ６６ＣＦ４０であり、４０重量％の炭素繊維を含むポリアミド６６を有する
   ことを特徴とする水位センサ装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の水位センサ装置（５）を備えた燃料フィルタ（１）。