JP2003177051A - 液面検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液面検出装置である燃料レベルゲージ１にお
いて、磁石５とフロート３を分離し且つ磁石５の回動を
緩衝する緩衝手段を設けて、液面１３の急変時に磁気抵
抗素子６から急変化する信号が出力されることを抑制す
る。 【解決手段】 磁石５を、液面１３の変動に追随するフ
ロート３の上下動により回動するシャフト４から分離し
て単独で回動可能とし、シャフト４には磁石５を吸引す
る磁性部材である吸引部９ａを設け、磁石５の回動を緩
衝する緩衝手段であるダンパ液１１中に磁石５を浸漬さ
せて配置した。これにより、燃料タンク（図示せず）内
の液面１３が激しく振動した場合において、磁石５の急
激な回動が抑えられるので、磁気抵抗素子６を横切る磁
束Ｍの方向変化幅を小さくし磁気抵抗素子６からの出力
信号の変動幅を小さくして、磁気抵抗素子６から急変化
する信号が出力されることを抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体貯蔵槽の中に
貯えられた液体の液面レベルを検出する液面検出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の液面検出装置としては、たとえ
ば、特開平８−９４４１３号公報に開示される液面レベ
ル測定装置がある。この液面レベル測定装置は、液面に
浮かぶフロートに回動腕を介して連結されてフロートの
上下動によって回動する磁石と、この磁石の回動により
電気的抵抗値が変化する磁気抵抗素子を備え、液面レベ
ルの変化を磁石の回動角、すなわち磁気抵抗素子の抵抗
値の変化として検出するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この液面レ
ベル測定装置において、磁石とフロートとは回動腕を介
して一体化されているので、外力等により急激な液面レ
ベルの変動や振動が生じると、それらに対応して磁気検
出素子から急変化する信号が出力される。すると、液面
レベル測定装置の外部に接続された表示器における表示
（たとえば、指針等）が急変化して視認性が低下してし
まう可能性があった。

【０００４】本発明は上記のような点に鑑みなされたも
ので、その目的は、磁石とフロートを分離し且つ磁石の
回動を緩衝する緩衝手段を設けることにより、液面が急
激に変動しても磁気検出素子から急変化する信号が出力
されることを抑制できる液面検出装置を提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成する為に以下の技術的手段を採用する。

【０００６】本発明の請求項１に記載の液面検出装置で
は、磁石の回動を緩衝する緩衝手段を備え、シャフト
は、磁石とは分離して配置されると共に、磁石を吸引す
る磁性部材を有し、磁性部材の回動に応じて磁力により
磁石を回動させる構成とした。これにより、フロートの
上下動が直接磁石に伝達されて磁石が回動することな
く、シャフトの回動は、シャフトが備える磁性部材と磁
石との間に作用する吸引力により磁石に伝達されると共
に、緩衝手段により磁石の急激な回動が抑制されるの
で、磁気検出素子から急変化する信号が出力されること
を抑制することができる。

【０００７】本発明の請求項２に記載の液面検出装置で
は、緩衝手段はダンパ液であり、磁石は密閉されたダン
パ液中に浸漬される構成とした。これにより、容易に液
面検出装置に緩衝手段を組込むことができると共に、ダ
ンパ液の粘性を変更することで磁石の急激な回動を抑え
る度合、つまり減衰特性を必要に応じて最適な値に設定
することができる。

【０００８】本発明の請求項３に記載の液面検出装置で
は、緩衝手段は、弾性部材であり、この弾性部材を磁石
に押圧接触する構成とした。これにより、容易に液面検
出装置に緩衝手段を組込むことができると共に、弾性部
材のばね定数を変更することで磁石の急激な回動を抑え
る度合、つまり減衰特性を必要に応じて最適な値に設定
することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態による液
面検出装置を、自動車に搭載される燃料タンク内に装着
されて燃料の液面位置を検出し表示させる燃料レベルゲ
ージに適用した場合を例として、図に基づいて説明す
る。

【００１０】図１は、本発明の一実施形態による液面検
出装置である燃料レベルゲージ１の断面図であり、図２
のＩ−Ｉ線断面図である。図２は、燃料レベルゲージ１
の正面図であり、燃料の液面１３が最低位にある状態を
示している。また、図１および図２において、図の上方
が自動車に搭載された状態における上方となっている。
なお、各図において、同一構成部分には同一符号を付し
てある。

【００１１】燃料レベルゲージ１は、その本体部である
ボディ２が、図１および図２に示すように、自動車の燃
料タンク（図示せず）の天板内面（図示せず）から垂下
するブラケット１２に取付けられている。液面１３の変
動に追随するフロート３の上下動によりシャフト４が回
動すると、シャフト４内の磁性部材である吸引部９ａに
吸引されて磁石５が回動し、そのため磁石５に対向して
ボディ２に取付けられている磁気検出素子である磁気抵
抗素子６の出力電圧が変化する。この磁気抵抗素子６の
出力電圧によりフロート３の位置、すなわち燃料の液面
１３レベルが検出される。

【００１２】なお、図１および図２は、燃料の液面１３
が最低位にある状態を示しているが、燃料の液面１３が
最高位にある時、いわゆる満タンの場合は、液面１３は
燃料レベルゲージ１より上方となり、燃料レベルゲージ
１は完全に液没する。

【００１３】本体部であるボディ２は、たとえば樹脂等
から形成されている。ボディ２には、図１に示すよう
に、後述するシャフト４を回動自在に保持するための保
持孔である軸受け部２ａが有底孔状に形成されている。
軸受け部２ａの軸方向は、自動車の水平方向、つまり図
１の左右方向に設定されている。また、ボディ２には、
磁気検出素子である磁気抵抗素子６等が実装されたプリ
ント基板７を収容するための袋状の収容部２ｂが設けら
れている。この収容部２ｂには、図１に示すように、後
述する磁石５を回動自在に保持するための軸部２ｃが形
成されている。軸部２ｃは、磁石５の中心孔５ａに回動
可能に嵌合している。また、ボディ２には、取付け部２
ｄが設けられ、この２ｄを介して燃料レベルゲージ１が
燃料タンク（図示せず）のブラケット１２に取付けられ
ている。

【００１４】シャフト４は、たとえば樹脂等から、図１
に示すように、略円柱状に形成されており、フロート３
とシャフト４を連結する連結桿９の一端がインサート成
形により一体化されている。この連結桿９は、磁性体、
たとえば鉄等から形成され、シャフト４にインサート成
形された部分は、磁石５を吸引する磁性部材としての吸
引部９ａを形成している。

【００１５】磁石５は、たとえばフェライト磁石等から
形成され、その中心孔５ａが軸部２ｃに嵌合してボディ
２の収容部２ｂ内に回動自在に保持されている。つま
り、磁石５はシャフト４とは分離して配置されており、
シャフト４から独立して回動することができる。また、
磁石５は、図１および図３に示すように、シャフト４の
軸方向と直交する方向に磁極（Ｎ極およびＳ極）を有
し、図１に示すように、磁束Ｍが流れている。なお、図
３は、図１中におけるＩＩＩ矢視図である。磁石５から
の磁束Ｍの一方は、磁石５を吸引する磁性部材としての
吸引部９ａ内を流れ、それにより、磁石５と吸引部９ａ
の間に吸引力が作用する。シャフト４の回動に伴って吸
引部９ａが回動すると、この吸引力の作用により磁石５
も回動する。しかし、上述したように、磁石５はシャフ
ト４とは構造上分離しているので、磁石５は、シャフト
４の回動速度とは異なる速度で回動することも可能であ
る。また、磁束Ｍの他方は磁気検出素子である磁気抵抗
素子６を横切って流れており、磁石５の回動に伴って磁
束Ｍと磁気抵抗素子６との成す角度が変化すると磁気抵
抗素子６の抵抗値が変化し、それにより磁石５の回動角
度が検出される。

【００１６】フロート３は、樹脂等からなり、燃料の液
面１３に確実に浮かぶように見掛けの比重が設定されて
いる。フロート３は、連結桿９によりシャフト４に連結
されている。すなわち、連結桿９の一方の端部がフロー
ト３に固定され、連結桿９の他方の端部が磁石５を吸引
する磁性部材としての吸引部９ａを形成し、シャフト４
にインサート成形により一体化されている。そして、燃
料の液面１３の変動に追従したフロート３の上下動が連
結桿９により伝達されシャフト４が回動し吸引部９ａは
シャフト４と一体的に回動する。

【００１７】プリント基板７には、磁気検出素子である
磁気抵抗素子６が実装されている。

【００１８】この磁気抵抗素子６は、磁界の強さが変化
すると電気的抵抗が変化する素子を複数組合わせて形成
されており、磁気抵抗素子６を横切る磁束Ｍの方向が変
化すると、磁気抵抗素子６の抵抗値が変化する特性を有
している。したがって、磁気抵抗素子６に予め一定の電
圧を印加すると、磁気抵抗素子６の抵抗値の変化に対応
して出力電圧が変化する。したがって、磁気抵抗素子６
に対向して配置されている磁石５が燃料の液面１３レベ
ルの変動に応じて回動すると、磁気抵抗素子６を横切る
磁束Ｍの方向が変化して磁気抵抗素子６の出力電圧が変
化する。これにより、フロート３の位置、すなわち液面
１３レベルを検出することができる。また、磁気抵抗素
子６は、プリント基板７上に、プリント基板７が収容部
２ｂ内に固定された状態において磁石５に対向し、且つ
磁石５の回動範囲における磁気抵抗素子６の出力電圧の
変化度合ができるだけ大きくなるような位置、すなわち
感度が大きくなるような位置に装着されている。さら
に、プリント基板７には、磁気抵抗素子６からの出力電
圧を燃料レベルゲージ１の外部の電気装置が必要とする
ような電気信号に変換するための信号処理回路８が実装
されている。

【００１９】磁石５がボディ２の収容部２ｂ内の軸部２
ｃに嵌合され、磁気抵抗素子６および信号処理回路８が
実装されたプリント基板７が収容部２ｂに挿入固定され
た後に、収容部２ｂには、図１に示すように、磁石５の
動きに制動をかけるための緩衝手段としてダンパ液１１
が磁石５が完全に浸るように注入される。その後、キャ
ップ１０がボディ２に密着固定され収容部２ｂ内が密閉
されて、ダンパ液１１が収容部２ｂの外部へ漏れること
はない。このダンパ液１１は、たとえば鉱物油、合成
油、高分子材料等からなる。

【００２０】次に、以上のように構成した、本発明の一
実施形態による燃料レベルゲージ１の作動についてダン
パ液の作用を中心に説明する。

【００２１】（１） 液面１３が急激に変動する場合。

【００２２】たとえば、自動車が悪路等を走行すると、
燃料タンク（図示せず）内の液面１３は激しく振動す
る。この場合、燃料レベルゲージ１のフロート３は液面
１３の動きに追随して上下に振動し、それに伴ってシャ
フト４および吸引部９ａがある角度θ１の範囲を往復回
動する。収容部２ｂ内にシャフト４から分離して配置さ
れている磁石５も、吸引部９ａとの間に作用する吸引力
によって回動し始める。ところで、磁石５は、ダンパ液
１１中に浸漬しているため、磁石５が回動すると磁石５
表面とダンパ液１１との間に摩擦力が発生し、この摩擦
力が制動力として作用する。磁石５はシャフト４から分
離している、すなわちシャフト４（吸引部９ａ）から独
立して回動できるため、吸引部９ａの回動に伴い磁石５
を回動させるような吸引力が磁石５に作用しても、磁石
５は、ダンパ液１１により制動されるので吸引部９ａの
回動速度よりも遅い速度で回動する。したがって、磁石
５が往復回動する角度θ２は吸引部９ａが往復回動する
角度θ１よりも小さくなる。これにより、燃料タンク
（図示せず）内の液面１３が激しく振動した場合におい
て、磁気抵抗素子６を横切る磁束Ｍの方向の変化幅を小
さく抑制し磁気抵抗素子６からの出力信号の変動幅を小
さくして、磁気抵抗素子６から急変化する信号が出力さ
れることを抑制することができる。

【００２３】（２）液面１３の変動が緩やかな場合。

【００２４】たとえば、自動車の作動時に燃料が消費さ
れて液面１３が低下する（図１および図２中の下方へ移
動する）場合、液面１３は緩やかに変化する。この場
合、フロート３の変位に伴うシャフト４の回動速度、つ
まり吸引部９ａの回動速度は、上述の（１）の場合と比
べて非常に緩やかであるため、磁石５とダンパ液１１と
の間に生じる摩擦力の大きさも小さくなる。これによ
り、磁石５は、吸引部９ａとほとんど同調して回動し、
磁気抵抗素子６からはそれに対応した信号が出力され
る。

【００２５】なお、ダンパ液１１の動粘度を変えること
により、磁石５に作用する緩衝作用の大きさを変えるこ
とができるので、燃料レベルゲージ１が装着される自動
車の仕様にも容易に対応することができる。

【００２６】以上説明した、本発明の一実施形態による
燃料レベルゲージ１においては、磁石５を、液面１３の
変動に追随するフロート３の上下動により回動するシャ
フト４から分離して単独で回動可能とし、シャフト４に
は磁石５を吸引する磁性部材である吸引部９ａを設ける
と共に、磁石５を、その回動を緩衝する緩衝手段である
ダンパ液１１中に浸漬させて配置した。これにより、燃
料タンク（図示せず）内の液面１３が激しく振動した場
合において、磁石５を、吸引部９ａの回動速度よりも遅
い速度で回動させて、磁石５の往復回動する角度θ２を
吸引部９ａが往復回動する角度θ１よりも小さくするこ
とができる。したがって、磁気抵抗素子６を横切る磁束
Ｍの方向の変化幅を小さく抑制し磁気抵抗素子６からの
出力信号の変動幅を小さくして、磁気抵抗素子６から急
変化する信号が出力されることを抑制することができ
る。

【００２７】図４には、本発明の一実施形態による燃料
レベルゲージ１の変形例を示す。

【００２８】この変形例においては、磁石５の回動を緩
衝する緩衝手段として弾性部材である摩擦板１４を設け
ている。摩擦板１４は、弾性材料、たとえば燐青銅板か
ら形成され、図５に示すように、磁石５とボディ２間に
磁石５に所定の押圧力をもって接触するように軸部２ｃ
に係止されている。この変形例においても、上述の本発
明の一実施形態による燃料レベルゲージ１の場合と同様
に、燃料タンク（図示せず）内の液面１３が激しく振動
した際に、磁石５の急な回動を抑制して磁気抵抗素子６
を横切る磁束Ｍの方向の変化幅を小さく抑制し磁気抵抗
素子６からの出力信号の変動幅を小さくして、磁気抵抗
素子６から急変化する信号が出力されることを抑制する
ことができる。

【００２９】なお、本発明の一実施形態による燃料レベ
ルゲージ１およびその変形例においては、磁石５と共に
磁気回路を形成する磁性部材からなる吸引部９ａを、連
結桿９と一体に形成した、つまり連結桿９の一部を吸引
部９ａとしたが、図５に示すように、連結桿９とは別個
に磁性体、たとえば鉄からなる吸引部１５を設けシャフ
ト４内に設置してもよい。

【００３０】また、本発明の一実施形態による燃料レベ
ルゲージ１およびその変形例においては、磁気検出素子
として磁気抵抗素子６を用いているが、これ以外の磁気
検出素子、たとえばホール素子（ホール効果素子）、あ
るいは磁気ダイオード等を用いてもよい。

【００３１】また、本発明の一実施形態による液面検出
装置を燃料レベルゲージ１に適用した場合を例に説明し
たが、その用途は自動車用の燃料レベルゲージ１に限ら
ず、それ以外の液面検出装置に適用してもよい。また、
検出対象である液体も、燃料以外に水、潤滑油、各種薬
品等であってもよい。その場合も、上述の一実施形態に
よる燃料レベルゲージ１の場合と同様の構成とすること
により、液体中に混入している金属粉等の異物が磁石５
に吸引され付着し、磁石５やシャフト４等の可動部が固
着してしまう等の不具合を防止して、磁石５やシャフト
４等の可動部の円滑な回動を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１
の断面図で、図２中のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１
の正面図であり、液面１３レベルが最低位の状態を示
す。

【図３】本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１
のシャフト４の正面図であり、図１のＩＩＩ矢視図であ
る。

【図４】本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１
の変形例を示す断面図である。

【図５】本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１
の他の変形例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 燃料レベルゲージ（液面検出装置） ２ ボディ（本体部） ３ フロート ４ シャフト ５ 磁石 ６ 磁気抵抗素子（磁気検出素子） ７ プリント基板 ９ 連結桿 ９ａ 吸引部 １１ ダンパ液（緩衝手段） １３ 液面 １４ 摩擦板（緩衝手段、弾性部材） １５ 吸引部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液面に浮かぶフロート（３）と、 前記フロート（３）の上下動により回動するシャフト
   （４）と、 前記シャフト（４）の回動に連動して回動する磁石
   （５）と、 前記磁石（５）に対応して配置された磁気検出素子
   （６）とを備え、 前記磁気検出素子（６）にて前記磁石（５）の回動角を
   検出することにより液面レベルを検出する液面検出装置
   において、 前記磁石（５）の回動を緩衝する緩衝手段を備え、 前記シャフト（４）は、前記磁石（５）と分離して配置
   されると共に、前記磁石（５）を吸引する磁性部材（９
   ａ）を有し、前記磁性部材（９ａ）の回動に応じて磁力
   により前記磁石（５）を回動させることを特徴とする液
   面検出装置。
2. 【請求項２】 前記緩衝手段はダンパ液（１１）であ
   り、前記磁石（５）は密閉された前記ダンパ液（１１）
   中に浸漬されることを特徴とする請求項１に記載の液面
   検出装置。
3. 【請求項３】 前記緩衝手段は弾性部材（１４）であ
   り、前記弾性部材（１４）は前記磁石（５）に押圧接触
   することを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。