JP2005140545A - Liquid level detector for vehicle - Google Patents
Liquid level detector for vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005140545A JP2005140545A JP2003374685A JP2003374685A JP2005140545A JP 2005140545 A JP2005140545 A JP 2005140545A JP 2003374685 A JP2003374685 A JP 2003374685A JP 2003374685 A JP2003374685 A JP 2003374685A JP 2005140545 A JP2005140545 A JP 2005140545A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- liquid level
- wall
- liquid
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、車両に搭載されて液体の液面位置を検出する車両用液面検出装置に関するものであり、たとえば自動車に装備される燃料タンク内の燃料液面を検出する用途に用いて好適である。 The present invention relates to a vehicular liquid level detection device that is mounted on a vehicle and detects a liquid level position of the liquid, and is suitable for use in detecting a fuel liquid level in a fuel tank installed in an automobile, for example. is there.
従来、車両、たとえば自動車等において、タンク内に貯蔵される液体量、たとえば燃料量を検出するための手段として、燃料液面を検出する車両用液面検出装置がある。これは、燃料の表面に浮くフロートに回動腕を設け、液面の変動によるフロートの位置変化に応じて回動腕を回動させ、その回動角度変化をたとえば電気抵抗変化に変換するものが一般的である。しかしながら、このような機械式の液面検出装置は、体格が大きく設置場所が制限される、あるいは検出精度があまり良くない、等の問題があった。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a vehicle such as an automobile, there is a vehicle liquid level detection device that detects a fuel liquid level as means for detecting the amount of liquid stored in a tank, for example, the amount of fuel. This is because a floating arm is provided on the float that floats on the surface of the fuel, the rotating arm is rotated in accordance with the change in the position of the float due to the fluctuation of the liquid level, and the change in the rotation angle is converted into, for example, an electrical resistance change Is common. However, such a mechanical liquid level detection device has problems such as a large physique and a limited installation location, or poor detection accuracy.
このような問題を解決するために、液面を機械的に検出するのではなく、たとえば、超音波を発射し液面からの反射波を受信して液面を検出する方法、つまり非接触式検出法が提案されている。 In order to solve such a problem, instead of mechanically detecting the liquid level, for example, a method of detecting the liquid level by emitting an ultrasonic wave and receiving a reflected wave from the liquid level, that is, a non-contact type Detection methods have been proposed.
たとえば、超音波発振素子の少なくとも送受信部を液体中に配置し、この超音波発振素子に対応して超音波発振素子から発せられた超音波を液面に向けて反射する反射体を備えた筒体を液体中に設置した構成のものがある(たとえば、特許文献1参照)。 For example, at least a transmission / reception unit of an ultrasonic oscillation element is disposed in a liquid, and a cylinder including a reflector that reflects ultrasonic waves emitted from the ultrasonic oscillation element toward the liquid surface corresponding to the ultrasonic oscillation element There exists a thing of the structure which installed the body in the liquid (for example, refer patent document 1).
このような液面検出装置では、超音波発振素子が超音波を発射してから、この超音波の液面における反射波を超音波発振素子が受信するまでの時間、すなわち、超音波が、超音波発振素子と液面の間を往復するのに要する時間を測定し、それに基づいて液面位置を検出している。 In such a liquid level detection device, the time from when the ultrasonic oscillation element emits the ultrasonic wave until the ultrasonic oscillation element receives the reflected wave of the ultrasonic wave at the liquid level, that is, the ultrasonic wave is The time required to reciprocate between the acoustic wave oscillating element and the liquid surface is measured, and the liquid surface position is detected based on the measured time.
これにより、液面検出装置の体格を小型化できると共に、検出精度を向上することができる。
上述した従来の液面検出装置では、超音波発振素子は、タンク周壁の底部に形成された取り付け孔に送受信部をタンク内に位置させて液密的に嵌装されている。 In the above-described conventional liquid level detection device, the ultrasonic oscillation element is liquid-tightly fitted in a mounting hole formed in the bottom of the tank peripheral wall with the transmission / reception unit positioned in the tank.
この従来の液面検出装置では、超音波発振素子の一部はタンク外面の下部に突き出しているので、車両走行中に石等の異物により損傷を受ける可能性がある。 In this conventional liquid level detection device, since a part of the ultrasonic oscillation element protrudes below the outer surface of the tank, there is a possibility of being damaged by foreign matters such as stones while the vehicle is traveling.
そこで、この問題の対策として、超音波発振素子をタンク内の底部に収容・固定することが考えられる。ただし、超音波発振素子単体の状態ではタンク内への固定が困難であるので、超音波発振素子を収納ケースに取り付け、この収納ケースをタンク内の底部へ固定し、超音波発振素子の振動を収納ケースの壁面を介して液中に伝播させることが考えられる。 Therefore, as a countermeasure for this problem, it is conceivable to accommodate and fix the ultrasonic oscillation element at the bottom of the tank. However, since it is difficult to fix the ultrasonic oscillation element in the tank in the state of the ultrasonic oscillation element alone, the ultrasonic oscillation element is attached to the storage case, and the storage case is fixed to the bottom of the tank so that the vibration of the ultrasonic oscillation element is suppressed. Propagating into the liquid through the wall surface of the storage case is conceivable.
この場合、収納ケースの超音波発振素子の発振面が密着する壁面は、その厚さは全面を一様厚さとして形成されている。また、壁面の外周側には、収納ケースをタンク等の別の部品に取り付けるためのフランジ等が設けられている。したがって、超音波発振素子の発振面が密着する壁面の剛性は中央部から外周部に向かうに連れて高くなっている。また、通常、超音波発振素子の発振面は円形に形成されている。 In this case, the wall surface to which the oscillation surface of the ultrasonic oscillation element of the storage case is in close contact is formed so that the entire surface is uniform. A flange or the like for attaching the storage case to another part such as a tank is provided on the outer peripheral side of the wall surface. Therefore, the rigidity of the wall surface to which the oscillation surface of the ultrasonic oscillation element is closely attached increases as it goes from the central part to the outer peripheral part. In general, the oscillation surface of the ultrasonic oscillation element is formed in a circular shape.
超音波発振素子の振動が一様厚さの壁面に伝播されて壁面が振動する場合、壁面の剛性は中央部から外周部に向かうに連れて高くなっているため、壁面の振幅は中心部、つまり超音波発振素子の発振面の中心部で最も大きくなり、外周部へ向かうに連れて小さくなっている。これにより、壁面から液中に伝播される超音波のエネルギは、発振面の中心軸上において最大となり、中心軸から外周側に向かうに連れて低下する。 When the vibration of the ultrasonic oscillation element is propagated to the wall surface of uniform thickness and the wall surface vibrates, the rigidity of the wall surface becomes higher from the central part toward the outer peripheral part. That is, it becomes the largest at the central part of the oscillation surface of the ultrasonic oscillator and becomes smaller toward the outer peripheral part. Thereby, the energy of the ultrasonic wave propagated from the wall surface into the liquid becomes maximum on the central axis of the oscillation surface, and decreases as it goes from the central axis toward the outer peripheral side.
したがって、超音波発振素子から発射された超音波が液面で反射した反射波が超音波発振素子により受信される際の受信信号レベルは、発振面の中心軸上を進行する超音波が何らかの原因で減衰する、あるいは拡散する等の事態が起きると、著しく低下してしまう。 Therefore, the received signal level when the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic oscillation element is reflected by the liquid surface and received by the ultrasonic oscillation element is due to the ultrasonic wave traveling on the central axis of the oscillation surface for some reason. If a situation such as attenuation or diffusion occurs, it will be significantly reduced.
これにより、超音波発振素子からの検出信号レベルが低下して、高精度な液面検出が困難になる可能性がある。 As a result, the detection signal level from the ultrasonic oscillating element is lowered, which may make it difficult to detect the liquid level with high accuracy.
本発明は上記のような点に鑑みなされたものであり、その目的は、超音波発振素子を収容保持する収納ケースの形状に工夫を凝らして、容易な手段により、超音波発振素子の発振面の外周側における液中を伝播する超音波のエネルギを高め、高精度な液面検出が可能な車両用液面検出装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above points, and its object is to devise the shape of a storage case for storing and holding the ultrasonic oscillation element, and to oscillate the ultrasonic oscillation element by an easy means. It is to provide a vehicle liquid level detection device capable of increasing the energy of ultrasonic waves propagating in the liquid on the outer peripheral side of the vehicle and capable of highly accurate liquid level detection.
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
本発明の請求項1に記載の車両用液面検出装置では、液体を貯蔵するタンクと、タンク内の底部に配置される超音波発振素子と、超音波発振素子を収容保持する収納ケースとを備え、超音波発振素子は、その発振面を収納ケースの壁の内面に密着させて固定され、超音波発振素子が発する超音波を壁の外表面から液体中に伝播させ、この超音波の液面で反射された反射波を超音波発振素子により受信して液面位置を検出する車両用液面検出装置であって、壁には、壁の厚さが薄い薄肉部が環状且つ超音波発振素子と同心上に形成され、環状の薄肉部の内径は発振面の直径と同等もしくはわずかに大きく形成される構成としている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicular liquid level detection apparatus comprising: a tank for storing liquid; an ultrasonic oscillation element disposed at a bottom of the tank; and a storage case for accommodating and holding the ultrasonic oscillation element. The ultrasonic oscillation element is fixed with its oscillation surface in close contact with the inner surface of the wall of the storage case, and the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic oscillation element is propagated into the liquid from the outer surface of the wall. A liquid level detection device for a vehicle that detects a liquid surface position by receiving a reflected wave reflected by a surface by an ultrasonic oscillation element, and a thin wall portion having a thin wall is annular and ultrasonically oscillated on a wall It is formed concentrically with the element, and the inner diameter of the annular thin portion is formed to be equal to or slightly larger than the diameter of the oscillation surface.
従来の車両用液面検出装置では、超音波発振素子の発振面が密着する収納ケースの壁面が一様厚さで形成されている。このため、壁面の剛性は中央部から外周部に向かうに連れて高くなっており、超音波発振素子の振動が一様厚さの壁面に伝播されて壁面が振動する場合、壁面の振幅は中心部、つまり超音波発振素子の発振面の中心部で最も大きくなり、外周部へ向かうに連れて小さくなっている。これにより、壁面から液中に伝播される超音波のエネルギは、発振面の中心軸上において最大となり、中心軸から外周側に向かうに連れて低下するので、液中に伝播される超音波のエネルギの総量は小さい。 In the conventional vehicle liquid level detection device, the wall surface of the storage case with which the oscillation surface of the ultrasonic oscillation element is in close contact is formed with a uniform thickness. For this reason, the rigidity of the wall surface increases from the central part toward the outer peripheral part. When the vibration of the ultrasonic oscillation element is propagated to the wall surface of uniform thickness and the wall surface vibrates, the amplitude of the wall surface is the center. Part, that is, the largest at the central part of the oscillation surface of the ultrasonic oscillation element, and becomes smaller toward the outer peripheral part. As a result, the energy of the ultrasonic wave propagating from the wall surface into the liquid becomes maximum on the central axis of the oscillation surface and decreases as it goes from the central axis toward the outer peripheral side. The total amount of energy is small.
これに対して、本発明の請求項1に記載の車両用液面検出装置では、壁面に発振面と同軸上に環状の薄肉部を設けることにより、壁面の外周側の剛性を下げている。 On the other hand, in the vehicle level detecting device according to the first aspect of the present invention, the rigidity on the outer peripheral side of the wall surface is lowered by providing an annular thin portion coaxially with the oscillation surface on the wall surface.
これにより、超音波発振素子の振動が一様厚さの壁面に伝播されて壁面が振動する際の壁面の振幅は、中心部、つまり超音波発振素子の発振面の中心部においては、従来の車両用液面検出装置の場合と同等であるとともに、壁面の外周部においては、従来の車両用液面検出装置における振幅よりも大きくなる。すなわち、壁面から液中に伝播される超音波のエネルギの総量は、従来の車両用液面検出装置における壁面から液中に伝播される超音波のエネルギの総量よりも増大させることができる。 As a result, the amplitude of the wall surface when the vibration of the ultrasonic oscillation element is propagated to the wall surface having a uniform thickness and the wall surface vibrates is the same as that in the center of the oscillation surface of the ultrasonic oscillation element. This is equivalent to the case of the vehicle liquid level detection device, and at the outer peripheral portion of the wall surface, the amplitude is larger than that in the conventional vehicle liquid level detection device. That is, the total amount of ultrasonic energy propagated from the wall surface into the liquid can be made larger than the total amount of ultrasonic energy propagated from the wall surface into the liquid in the conventional vehicle liquid level detection device.
したがって、超音波発振素子から発射された超音波が液面で反射した反射波が超音波発振素子により受信される際の受信信号レベルを従来よりも高め、超音波発振素子が発する検出信号レベルを高めることができるので、高精度な液面検出が可能な車両用液面検出装置が実現できる。 Therefore, the received signal level when the reflected wave reflected by the liquid surface of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic oscillation element is received by the ultrasonic oscillation element is higher than before, and the detection signal level emitted by the ultrasonic oscillation element is increased. Therefore, it is possible to realize a vehicular liquid level detection device capable of detecting a liquid level with high accuracy.
本発明の請求項2に記載の車両用液面検出装置では、薄肉部には、薄肉部の半径方向に延びるリブが設けられる構成としている。
In the liquid level detecting device for a vehicle according to
これにより、収納ケースの超音波発振素子が取り付けられる壁面の十分な強度を確保しつつ、高精度な液面検出が可能な車両用液面検出装置が実現できる。 As a result, it is possible to realize a vehicular liquid level detection device capable of highly accurate liquid level detection while ensuring sufficient strength of the wall surface to which the ultrasonic oscillation element of the storage case is attached.
本発明の請求項3に記載の車両用液面検出装置では、壁の発振面と反対側の表面は全体が平面である構成としている。 In the vehicle liquid level detection device according to the third aspect of the present invention, the entire surface of the wall opposite to the oscillation surface is a flat surface.
この場合、液体に接して超音波発振素子の振動を液中に伝播させる収納ケースの表面が一様な平面状になっている。 In this case, the surface of the storage case that is in contact with the liquid and propagates the vibration of the ultrasonic oscillating element into the liquid is a flat surface.
これにより、液中に伝播され液中を進行する超音波の位相を表面全体で一致させて、超音波発振素子から発射された超音波が液面で反射した反射波を安定して受信させることができる。 As a result, the phase of the ultrasonic wave propagating in the liquid and traveling in the liquid is matched over the entire surface, and the reflected wave reflected by the liquid surface of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic oscillator is stably received. Can do.
以下、本発明の一実施形態による車両用液面検出装置を、自動車の燃料タンク内の燃料液面位置を検出するための燃料液面検出装置1に適用した場合を例に図に基づいて説明する。
Hereinafter, an example in which a vehicle liquid level detection device according to an embodiment of the present invention is applied to a fuel liquid
図1は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1における、液体としての燃料8を貯蔵するタンクである燃料タンク2の部分断面図である。図1において、図の上下方向が自動車の上下方向である。また、図1中における二点鎖線は、燃料タンク2内の燃料貯蔵量が最大時、つまり満タン時の液面82である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a
図2は、図1中のII部拡大断面図である。 FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion II in FIG.
図3は、図2中のIII−III線断面図である。 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
図4は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1における収納ケース4の壁40の振幅を表すグラフである。図4において、縦軸には壁40の径方向位置を、横軸には壁40の振動の振幅をそれぞれ示している。図4において、曲線Sは本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1における振幅を表し、曲線Pは従来の車両用液面検出装置における振幅を表している。
FIG. 4 is a graph showing the amplitude of the
図5は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1における電気回路構成を説明する模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an electric circuit configuration in the fuel
燃料液面検出装置1は、図1に示すように、タンクである燃料タンク2、収納ケース4に収容固定される超音波発振素子である超音波センサ3、ガイドパイプ5、超音波センサ3から発射された超音波を燃料タンク2内の液面81に向けて反射する反射面52、およびガイドパイプ6から構成されている。そして、ガイドパイプ5は、図1に示すように、燃料タンク2の底面21に取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the fuel
以下に、燃料液面検出装置1の構成について説明する。
Below, the structure of the fuel liquid
超音波発振素子である超音波センサ3は、ピエゾ効果(電圧が印加されると体積が変化する一方、外部から力を受けると電圧を発生する特性)を有する物質、たとえばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)から形成されている。超音波センサ3は、図1に示すように、外部の電気回路に接続するためのリード線7を備えており、リード線7は、収納ケース4外へ延出されて燃料タンク2の外へ液密的に引き出されている。また、超音波センサ3の発振面31は円形に形成されている。
The
超音波センサ3は、図1に示すように、収納ケース4内に収容固定され、この収納ケース4は、後述するガイドパイプ5の一端に固定されている。すなわち、図1に示すように、収納ケース4を、超音波センサ3の発振面31をガイドパイプ5の内部空間であるガイド部51に対向させて、ガイドパイプ5の一端に固定している。これにより、リード線7を介して超音波センサ3にパルス状電圧が印加されると、超音波センサ3の発振面31が振動し、この発振面31の振動が収納ケース4に伝達され、さらに収納ケース4からガイドパイプ5内の燃料8に伝播されてガイドパイプ5内を他端側に向けて進行する。そして、この超音波が液面81に達すると、そこで反射し、その反射波が収納ケース4の壁40を介して発振面31に到達し、その圧力作用により発振面31が振動する。これにより、超音波センサ3は電圧を発生し、この電圧変化が出力信号としてリード線7を介して外部に出力される。
As shown in FIG. 1, the
収納ケース4は、樹脂、あるいは金属から略有底円筒状に形成されている。超音波センサ3は、図2に示すように、収納ケース4内において、略有底円筒状の収納ケース4の底に相当する壁40の内面である底面41に発振面31を密着させて配置されている。
The
また、収納ケース4において、超音波センサ3が密着固定される壁40には、図2に示すように、厚さ(図2における左右方向寸法)の薄い薄肉部42が形成されている。薄肉部42の厚さt2は、壁40の厚さ、すなわち底面41部における厚さt1よりも薄く形成されている。また、薄肉部42は、図3に示すように、環状且つ超音波センサ3と同心状に形成されている。さらに、薄肉部42の内径dは、図3に示すように、超音波センサ3の発振面31の直径Dと同等もしくはわずかに大きく形成されている。また、薄肉部42は、図2に示すように、壁40の内側(図2の右側)に段差を設けることにより形成されており、壁40の外表面である表面40aは、壁40の外表面全面に亘って一様な平面となっている。また、収納ケース4の底面41と反対側の開口端側(図2の右側)には、図2に示すように、プラグ13が装着されている。
Further, in the
プラグ13は、たとえば樹脂材料等から形成され、その突起部13aが収納ケース4の係止部45に係止して収納ケース4に固定されている。超音波センサ3とプラグ13との間には、図1に示すように、固定手段であり弾性部材であるばね14が配置されている。
The
ばね14としては、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1においては、コイルばねが用いられている。ばね14は、収納ケース4内へ組み付けられた状態においては圧縮状態となっており、その弾性力は、図2中の矢印で示す方向に作用している。この弾性力により、超音波センサ3の発振面31が収納ケース4の底面41に押圧されている。
As the
また、プラグ13には、図2に示すように、貫通孔13bおよび13cが設けられている。貫通孔13cを介して超音波センサ3のリード線7が収納ケース4外へ引き出されている。一方、貫通孔13bは、収納ケース4内に溜まった空気排出用である。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、収納ケース4は、その突起部44がガイドパイプ5の係止部55に係止してガイドパイプ5に固定されている。
In addition, the
ガイドパイプ5は、たとえば、樹脂材料あるいは金属材料から形成されている。本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1では、ガイドパイプ5を、アルミニウムダイカスト用合金により形成している。ガイドパイプ5の一端側(図1において右側)には、収納ケース4を介して超音波センサ3が取り付けられている。
The
また、ガイドパイプ5の他端側(図1において左側)には、超音波センサ3から発射された超音波を燃料タンク2内の液面81に向けて反射する反射面52が、ガイドパイプ5と一体成型により設けられている。反射面52は、図1に示すように、超音波センサ3から発射され超音波センサ3の軸上の伝播経路Aを進む超音波を、液面81へ向かい且つ液面81への入射角が0°となるような方向に、つまり液面81に直交する方向に反射するように設定されている。すなわち、反射面52は、図1に示すように、液面に対して45°傾斜させて設けられている。これにより、超音波センサ3の発振面31から発射され超音波センサ3の軸上の伝播経路Aを進む超音波は、反射面52で反射して図1に示す伝播経路Bを辿り液面81に到達し、液面81で反射した後、往路と同じ経路、すなわち伝播経路Bおよび伝播経路Aを辿って発振面31に入射する。
Further, on the other end side (the left side in FIG. 1) of the
また、ガイドパイプ5には、図1に示すように、反射面52および液面81間の超音波伝播経路としてのガイドパイプ6が装着されている。ガイドパイプ6は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1では、ステンレス鋼製の円管から形成され、図1に示すように、ガイドパイプ5に設けられた固定孔54に、たとえば圧入あるいは接着等により固定されている。また、ガイドパイプ6の液面81側先端位置は、図1に示すように、燃料タンク2内の燃料8貯蔵量が最大時、つまり満タン時における液面82よりも、長さKだけ上方に突き出すように設定されている。
Further, as shown in FIG. 1, a
このガイドパイプ6により、超音波センサ3から発せられた超音波パルスが、反射面52で反射し液面81に向かう途中、あるいは液面81で反射して反射面52へ向かう途中において燃料タンク2内に拡散することを抑制できるので、超音波パルスが燃料タンク2内で拡散あるいは減衰し超音波センサ3による受信レベルが低下することを防止できる。さらに、自動車の走行中の振動により液面81が揺動した場合において、ガイドパイプ6内の液面81変動を小さく抑えることができる。したがって、表示部7による燃料タンク2内の液面81高さHあるいは燃料8残量の指示値の変動を小さくすることができる。
With this
次に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1の特徴である、収納ケース4、特に超音波センサ3が取り付けられる部位である壁40の形状の作用、効果について説明する。
Next, the operation and effect of the shape of the
従来の車両用液面検出装置においては、収納ケース4において超音波センサ3が取り付けられる壁40の厚さは、全面に亘って一様厚さとなっている。また、壁40の外周部には、略円筒状の壁が接続しているため、壁40の剛性は、中央部から外周部に向かうに連れて高くなっている。
In the conventional liquid level detection device for vehicles, the thickness of the
超音波センサ3の振動が壁40に伝播されて壁40がその厚さ方向に振動する場合、壁面の剛性は中央部から外周部に向かうに連れて高くなっているので、壁40の振幅は、図4中の曲線Pに示すように、剛性の低い中心部において最も大きくなり、剛性の高い外周部へ向かうに連れて小さくなり、壁40の外周部で最小となっている。壁40の振幅は、壁40から燃料8中に伝播される超音波のエネルギに相当するので、燃料8中を伝播する超音波のエネルギは、発振面31の中心軸上、つまり伝播経路Aおよび伝播経路B上において最大となり、そこから外周側に離れるに連れて低下する。
When the vibration of the
したがって、超音波センサ3から発射された超音波が液面81で反射した反射波が超音波センサ3により受信される際の受信信号レベルは、伝播経路Aおよび伝播経路B上を進行する超音波が何らかの原因で減衰する、あるいは拡散する等の事態が起きると、著しく低下してしまう。このため、超音波センサ3からの検出信号レベルが低下して、高精度な液面81検出が困難になる可能性がある。
Therefore, the reception signal level when the ultrasonic wave emitted from the
これに対して、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1においては、超音波センサ3が密着固定される壁40に、厚さ(図2における左右方向寸法)の薄い薄肉部42を環状に設けている。また、薄肉部42は、超音波センサ3の発振面31と同心状に形成されるとともに、薄肉部42の内径dは、発振面31の直径Dと同等もしくはわずかに大きく形成されている。
On the other hand, in the fuel
上述のような形状としたことにより、壁40の剛性は、中央部から外周部付近にかけて、ほぼ均一となり、外周部直近で急激に高くなっている。
By adopting the shape as described above, the rigidity of the
超音波センサ3の振動が壁40に伝播されて壁40がその厚さ方向に振動する場合、壁面の剛性は上述したようになっているので、壁40の振幅は、図4中の曲線Sに示すように、壁40のほぼ全域において大きく、外周部直近で急激に小さくなっている。
When the vibration of the
これにより、壁40から燃料8中に伝播される超音波のエネルギを、超音波の伝播経路であるガイド部51の径方向のほぼ全域において高いレベルとすることができ、したがって、液面81からの反射波のエネルギを高めることができるので、超音波センサ3による検出信号レベルを高めて、高精度な液面81検出が可能な燃料液面検出装置を実現することができる。
Thereby, the energy of the ultrasonic wave propagating from the
また、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1においては、薄肉部42を、図2に示すように、壁40の内側(図2の右側)に段差を設けることにより形成し、壁40の燃料8への超音波伝達面である表面40aは、全面に亘って一様な平面となっている。
Further, in the fuel
これにより、燃料8中を進行する超音波の位相を超音波の伝播経路であるガイド部51の径方向において一致させることができるので、超音波センサ3から発射された超音波の液面81で反射した反射波を超音波センサ3が受信した際の検出信号レベルを効果的に高めることができる。
Thereby, the phase of the ultrasonic wave traveling in the
次に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1の電気回路構成について図5に基づき説明する。
Next, an electric circuit configuration of the fuel
図5の電気回路構成図に示すように、制御回路9は、イグニッションスイッチ11を介してバッテリ12に接続されている。また、制御回路9は、超音波センサ3が接続されている。また、制御回路9は、表示部10が接続されている。
As shown in the electric circuit configuration diagram of FIG. 5, the
制御回路9は、たとえばマイクロコンピュータ等から構成され、超音波センサ3へパルス状電圧信号を印加するためのパルス発生回路91、超音波センサ3から出力される反射波受信信号を処理し、それに基づいて液面位置を算出する演算回路92、および演算回路92により算出された液面位置信号に基づき表示部10を駆動する駆動信号を出力する駆動回路93から構成されている。制御回路9は、イグニッションスイッチ11がONされてバッテリ12から電力が供給されると、燃料液面検出装置1は作動を開始する。
The
表示部10は、たとえば指針計器あるいは液晶パネル等からなり、自動車の運転席正面のコンビネーションメータ(図示せず)内に設置されている。表示部10は、制御回路9の駆動回路93に駆動されて演算回路92により算出された液面81位置、すなわち燃料タン内2の燃料8残量を運転者が視認可能に表示する。
The
次に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1における、燃料液面検出作動について説明する。
Next, the fuel level detecting operation in the fuel
パルス発生回路91によりパルス状電圧信号を印加されると、超音波センサ3がパルス状の超音波を燃料タンク2内の燃料8中に発射すると、超音波センサ3の発振面31が振動し、発振面31の振動が収納ケース4の底面41へ伝わり、さらに収納ケース4の外側の表面40aから超音波が燃料8中に発射される。この超音波は、途中で反射面52で反射して液面81に到達し、液面81で反射した後、往路と同じ経路を辿って発振面31に入射する。
When a pulse voltage signal is applied by the
超音波センサ3は、液面81からの反射パルスを受信すると電圧信号を発生し、この電圧信号は演算回路92に入力される。
When the
演算回路92は、パルス発生回路91がパルス状電圧信号を発してから上述の反射パルスを検出するまでの時間を算出し、それに基づいて、液面81位置、つまり図1中における液面81高さHを算出し、さらに予め記憶されている燃料タンク2形状に基づいて、燃料タンク2内の燃料8残量を算出する。
The
駆動回路93は、表示部10に演算回路92が算出した液面81高さHあるいは燃料8残量を表示させるための信号、たとえば指針軸(図示せず)を液面81高さHあるいは燃料8残量に対応した角度まで回動させるための駆動信号を出力する。これにより、表示部10により燃料タンク2内の液面81高さHあるいは燃料8残量が表示される。
The
以上説明した、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1においては、超音波センサ3が密着固定される壁40に、厚さの薄い薄肉部42を環状且つ超音波センサ3の発振面31と同心状に設けている。さらに、薄肉部42の内径dを、発振面31の直径Dと同等もしくはわずかに大きく形成している。
In the fuel
上述のような形状としたことにより、壁40の剛性を、従来の車両用液面検出装置の場合のように中央部から外周部付近にかけて高めずに、中央部から外周部付近にかけてほぼ均一とすることができる。
By adopting the shape as described above, the rigidity of the
これにより、超音波センサ3の振動が壁40に伝播されて壁40がその厚さ方向に振動する場合、壁40の振幅は、図4中の曲線Sに示すように、壁40のほぼ全域において大きく且つ一様となるので、壁40から燃料8中に伝播される超音波のエネルギを、超音波の伝播経路であるガイド部51の径方向のほぼ全域において高いレベルとすることができる。したがって、壁40の厚さ寸法を部分的に変化させるという容易な手段により、液面81からの反射波のエネルギを高めて超音波センサ3による検出信号レベルを高め、高精度な液面81検出が可能な燃料液面検出装置を実現することができる。
Thereby, when the vibration of the
また、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1においては、薄肉部42を、図2に示すように、壁40の内側(図2の右側)に段差を設けることにより形成し、壁40の燃料8への超音波伝達面である表面40aを、全面に亘って一様な平面としている。
Further, in the fuel
これにより、燃料8中を進行する超音波の位相を超音波の伝播経路であるガイド部51の径方向において一致させることができるので、超音波センサ3から発射された超音波の液面81で反射した反射波を超音波センサ3が受信した際の検出信号レベルを効果的に高めることができる。
Thereby, the phase of the ultrasonic wave traveling in the
なお、以上説明した、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1において、薄肉部42の厚さ寸法t2は、壁40の振幅が、壁40のほぼ全域において一様となるように、適宜設定すればよい。
In the fuel liquid
図6には、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1の変形例の部分断面図を示す。図6は、図2中のIII−III線断面図に相当するものである。
In FIG. 6, the fragmentary sectional view of the modification of the fuel liquid
図7は、図6中のVII−VII線断面図である。 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
この変形例では、収納ケース4の薄肉部42に図6に示すように、4本のリブ43を放射状に設けている。リブ43を設けることにより、薄肉部42の強度を向上させることができる。
In this modification, four
この場合、壁40の振幅が、壁40のほぼ全域において一様となり且つ薄肉部42の十分な強度が確保できるように、リブ43の形状である厚さ寸法t3および高さ寸法W、リブ43の個数、薄肉部42の厚さ寸法t2を適宜設定すればよい。
In this case, the amplitude of the
図8には、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1における他の変形例の部分断面図を示す。
In FIG. 8, the fragmentary sectional view of the other modification in the fuel liquid
本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1においては、薄肉部42の厚さt2を一様に形成している。
In the fuel
これに対して、他の変形例においては、薄肉部42の厚さt2を変化させている。すなわち、図8に示すように、壁40の内周側から外周側に向かうに連れて、薄肉部42の厚さt2が徐々に薄くなるように形成している。
On the other hand, in another modified example, the thickness t2 of the
これにより、壁40の内面41と薄肉部42との境界部分における厚さの急激な変化を緩和してこの部分における応力集中を緩和しつつ、壁40から燃料8中に伝播される超音波のエネルギを、超音波の伝播経路であるガイド部51の径方向のほぼ全域において、一様且つ高レベルとして、液面81からの反射波のエネルギを高めて超音波センサ3による検出信号レベルを高め、高精度な液面81検出が可能な燃料液面検出装置を実現することができる。
As a result, an abrupt change in thickness at the boundary portion between the
なお、以上説明した本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1、その変形例および他の変形例においては、超音波センサ3の収納ケース4への固定に、ばね14の弾性力を利用しているが、これに限定する必要はなく、他の方法により超音波センサ3を収納ケース4へ固定してもよい。たとえば、接着剤を用いてもよい。
In the fuel liquid
また、以上説明した本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1、その変形例および他の変形例においては、ガイドパイプ5をアルミニウムダイカスト用合金から、ガイドパイプ6をステンレス鋼管からそれぞれ形成しているが、これらの材質に限る必要は無く、他の材質から形成してもよい。
Further, in the fuel
また、以上説明した本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1、その変形例および他の変形例においては、収納ケース4とガイドパイプ5とを別部品として形成し、両者を組み付けているが、収納ケース4とガイドパイプ5とを一体的に1個の部品として形成してもよい。たとえば、樹脂材料により一体成型により形成してもよい。
Moreover, in the fuel
また、以上説明した本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1、その変形例および他の変形例においては、ガイドパイプ5およびガイドパイプ6別部品として形成し、両者を組み付けているが、ガイドパイプ5およびガイドパイプ6を一体的に1個の部品として形成してもよい。
Further, in the fuel liquid
また、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1におけるガイドパイプ6を省略してもよい。
Further, the
また、以上説明した本発明の一実施形態による燃料液面検出装置1、その変形例および他の変形例においては、反射面52形状を単純な平面状としているが、これを凹面状、つまり発振面31および液面81の両方に向かって凹であるような形状としてもよい。
Further, in the fuel
また、以上説明した実施形態は、本発明の車両用液面検出装置を、自動車の燃料液面検出装置1に適用した場合を例に説明したが、燃料液面検出装置1以外に適用してもよい。すなわち、車両に搭載される他の液体、たとえば、エンジンオイル、ブレーキフルードあるいはウィンドウォッシャ液等の液面検出に用いてもよい。さらには、液体輸送用車両に備えられた液体輸送用タンク内の液面を検出するために適用してもよい。
Moreover, although embodiment described above demonstrated the case where the liquid level detection apparatus for vehicles of this invention was applied to the fuel
1 燃料液面検出装置(車両用液面検出装置)
2 燃料タンク(タンク)
21 底面(底部)
3 超音波素子(超音波発振素子)
31 発振面
4 ケース
40 壁
40a 表面(外表面)
41 内面
42 薄肉部
43 リブ
44 突起部
45 係止部
5 ガイドパイプ
51 ガイド部
52 反射面
54 固定孔
55 係止部
6 ガイドパイプ(円筒)
7 リード線
8 燃料(液体)
81 液面
82 最高液面
9 制御回路
91 パルス発生回路
92 演算回路
93 駆動回路
10 表示部
11 イグニッションスイッチ
12 バッテリ
13 プラグ
13a 突起部
13b 貫通孔
13c 貫通孔
14 ばね
A、B 伝播経路
d 内径
D 直径
H 液面高さ
Hmax 最大液面高さ
K 長さ
P、S 曲線
t1、t2 厚さ寸法
t3 厚さ寸法
W 高さ寸法
1 Fuel level detector (Vehicle level detector)
2 Fuel tank (tank)
21 Bottom (bottom)
3 Ultrasonic element (Ultrasonic oscillator)
31
41
7 Lead
81
Claims (3)
前記タンク内の底部に配置される超音波発振素子と、
前記超音波発振素子を収容保持する収納ケースとを備え、
前記超音波発振素子は、その発振面を前記収納ケースの壁の内面に密着させて固定され、前記超音波発振素子が発する超音波を前記壁外表面から前記液体中に伝播させ、この超音波の前記液面で反射された反射波を前記超音波発振素子により受信して前記液面位置を検出する車両用液面検出装置であって、
前記壁には、前記壁の厚さが薄い薄肉部が環状且つ前記超音波発振素子と同心上に形成され、環状の前記薄肉部の内径は前記発振面の直径と同等もしくはわずかに大きく形成されることを特徴とする車両用液面検出装置。 A tank for storing liquid;
An ultrasonic oscillator disposed at the bottom of the tank;
A storage case for storing and holding the ultrasonic oscillation element;
The ultrasonic oscillating element is fixed with its oscillating surface being in close contact with the inner surface of the wall of the storage case, and the ultrasonic wave generated by the ultrasonic oscillating element is propagated from the outer wall surface into the liquid. A vehicle liquid level detection device that receives the reflected wave reflected by the liquid level by the ultrasonic oscillation element and detects the liquid level position,
The wall is formed with a thin-walled portion having a thin wall thickness and concentric with the ultrasonic oscillation element, and an inner diameter of the annular thin-walled portion is formed to be equal to or slightly larger than the diameter of the oscillation surface. A liquid level detecting device for a vehicle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003374685A JP2005140545A (en) | 2003-11-04 | 2003-11-04 | Liquid level detector for vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003374685A JP2005140545A (en) | 2003-11-04 | 2003-11-04 | Liquid level detector for vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005140545A true JP2005140545A (en) | 2005-06-02 |
Family
ID=34686327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003374685A Pending JP2005140545A (en) | 2003-11-04 | 2003-11-04 | Liquid level detector for vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005140545A (en) |
-
2003
- 2003-11-04 JP JP2003374685A patent/JP2005140545A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4306614B2 (en) | Liquid level detector | |
KR20230104262A (en) | Automotive Ultrasonic Sensors and Automotive | |
JP4109579B2 (en) | Vehicle level detection device | |
WO2018211822A1 (en) | Liquid level detector | |
JP4277761B2 (en) | Liquid level detector | |
JP2004101486A (en) | Liquid level detector for vehicle | |
JP4421906B2 (en) | Liquid level detector | |
JP4120560B2 (en) | Vehicle level detection device | |
JP4020064B2 (en) | Liquid level detection device for vehicles | |
JP2005140545A (en) | Liquid level detector for vehicle | |
JP4254457B2 (en) | Vehicle level detection device | |
JP4155144B2 (en) | Vehicle level detection device | |
JP3908189B2 (en) | Liquid level detection device for vehicles | |
JP2005140640A (en) | Liquid level detector for vehicle | |
JP4120447B2 (en) | Vehicle level detection device | |
JP4120554B2 (en) | Vehicle level detection device | |
JP4277774B2 (en) | Liquid level detector | |
JP2004294073A (en) | Liquid level detecting apparatus for vehicle | |
JP4306582B2 (en) | Liquid level detector | |
JP2005201219A (en) | Liquid characteristic distinction device | |
JP2004150948A (en) | Liquid level detector | |
JP2004156949A (en) | Liquid level detector | |
JP2006090809A (en) | Liquid level detector and its manufacturing method | |
JP3885700B2 (en) | Liquid level detector | |
JP2018194406A (en) | Liquid level detector |