JP2006189343A - 液面検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料タンクに形成する開口部の大きさの拡大を抑制しつつ、開口部に対する位置自由度の大きい液面検出装置を提供する。
【解決手段】 ハウジング７をガイドパイプ４の中心軸である軸線Ａを回転軸として回転可能に保持し、ストッパ７３およびストッパ受け８３によりハウジング７をその使用状態位置で停止させ、リターンスプリング９の付勢力によりハウジング７を使用状態位置に保持する構成とした。これにより、燃料液面検出装置１を燃料タンク２の開口部２２を通して燃料タンク２内へ挿入する際に、ハウジング７を回転させてガイドパイプ５をベース８とほぼ平行として開口部２２から挿入すれば、燃料液面検出装置１をして開口部２２を容易に通過させることができる。燃料タンク２の開口部２２を拡大せずに、燃料タンク２内へ容易に挿入固定することが可能な燃料液面検出装置１を実現することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タンク内の液体の液面位置を検出するための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。

従来、タンク内の液体の液面レベルを検出する液面検出装置としては、たとえば、自動車の燃料タンク内の底面に設置された超音波発振素子から超音波を液面に向けて発射し、液面からの反射板を超音波発振素子により受信して液面レベルを算出するものがある（たとえば、特許文献１参照）。

また、液面検出装置を、燃料タンク内に設置されて燃料を燃料タンク外へ送出するための燃料ポンプに、一体的に構成したものがある（特許文献２参照）。

これは、一端に超音波式発振素子が取り付けられたアームの他端を燃料ポンプ底部に回動可能に保持することにより、アームおよび超音波発振素子を燃料ポンプ内に格納可能な構造としている。

この構成においては、液面検出装置を燃料タンク内に取り付ける場合、先ず、アームおよび超音波発振素子を燃料ポンプ内に格納した状態で燃料タンクに設けられた開口部から挿入する。次に、燃料ポンプを燃料タンク内の所定位置、つまり底面に当接させるとアームが回転し展張されて液面検出装置も所定位置に設置される。
特開平１１−１６３４７１号公報 ＵＳ２００４／００２０２８９Ａ１号公報

ところで、液面検出装置の燃料タンク内への挿入は、燃料ポンプ挿入用の開口部を介して行われる。これは、燃料タンクに設ける開口部の数をできるだけ少なくしたいためである。

近年、自動車のデザインの多様化にともなって、燃料タンク形状も従来の単純な略直方体形状から複雑な三次元形状となってきている。このため、燃料タンク内における液面検出装置と燃料ポンプとの位置関係、たとえば両者の距離等も様々となっている。

しかしながら、上述した特許文献２に記載の燃料圧送・液面検出装置では、液面検出装置を燃料ポンプ内に格納可能としているため、両者の位置関係が制約を受けることになる。すなわち、液面検出装置、燃料ポンプ間距離がある値以上の場合は適用不可能となる。

また、燃料ポンプ内に液面検出装置を格納可能としているため、燃料ポンプの外形形状が大きくなり、燃料タンクに設けられる燃料ポンプ挿入用の開口部を大きくする必要がある。

また、液面検出装置を既存の燃料ポンプ挿入用の開口部から離れた位置に設置する場合は、液面検出装置のベース部が大きくなるので、既存の燃料ポンプ挿入用開口部を通過することが困難となる。

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、燃料タンクに形成する開口部の大きさの拡大を抑制しつつ、開口部に対する位置自由度の大きい液面検出装置を提供することである。

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。

本発明の請求項１に記載の液面検出装置では、液体を貯蔵するタンク内の底部に配置される超音波発振素子と、超音波発振素子が発射した超音波をタンク内の液体の液面に向けて反射する反射部材と、超音波発振素子および反射部材間の超音波伝播経路を形成する筒状の第1経路部材と、反射部材から液面間の超音波伝播経路を形成する筒状の第２経路部材と、第１経路部材、反射部材および第２経路部材を保持固定するハウジングと、ハウジングを保持固定するベース部材とを備え、ベース部材は底部に固定され、超音波発振素子から超音波を発射するとともにその液面からの反射波を反射部材を介して超音波発振素子により受信して液面位置を検出する液面検出装置であって、ハウジングは第１経路部材の中心軸と平行な方向を軸として回転可能にベース部材に保持され、軸の周りに回転するハウジングをその使用状態位置で停止させるように設けられた規制手段と、使用状態位置方向に回転するトルクをハウジングに生じさせるような付勢手段とを備えることを特徴としている。

第２経路部材とベース部材とがタンク内の底部に固定された状態において、第２経路部材とベース部材とは略Ｌ字状を成している。このため、第２経路部材とベース部材との位置関係が固定されているような液面検出装置は、タンクの開口部を通過させることが困難となる。

本発明の第１実施形態による液面検出装置のような構成とすれば、液面検出装置をタンク内に挿入する際に、第２経路部材を保持固定しているハウジングを回転させて第２経路部材とベース部材とが略Ｉ字状とすることができる。したがって、タンクの開口部形状を拡大することなく、液面検出装置をタンク内へ挿入することが可能となる。

また、液面検出装置がタンク内へ挿入された後には、ハウジングは、付勢手段および規制手段により使用状態位置に保持されるので、液面検出装置としての液面検出機能を確実に果たすことができる。

以上により、燃料タンクに形成する開口部を拡大することなしに、タンク内においてタンクの開口部に対する設置位置自由度の大きい液面検出装置を提供することができる。

本発明の請求項２に記載の液面検出装置では、付勢手段はコイルばねであり、コイルばねは第１経路部材の中心軸と略同軸上に配置され且つ回転軸は中心軸と一致することを特徴としている。

このような構成により、ハウジングおよび付勢手段が占めるスペースを節約できるので、ハウジング周りの構造を小型化することができる。

本発明の請求項３に記載の液面検出装置では、ベース部材には機器が固定されていることを特徴としている。

この場合、液面検出装置とタンク内に設置される他の機器とを一体化することで、両者のタンクへの取付け数を低減することができる。

この場合、請求項４に記載の液面検出装置のように、機器はタンク内の液体をタンク外部へ送出するためのポンプであるような構成とすれば、両者のタンクへの取付け工数低減効果を確実に得ることができる。

以下、本発明の第１実施形態による液面検出装置を、自動車の燃料タンク内に設置されて燃料タンク内の燃料液面位置を検出する燃料液面検出装置１に適用した場合を例に図に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１が設置されているタンクとしての燃料タンク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。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

図４は、図１中のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

図５は、図１中のＶ−Ｖ線断面図である。

図６は、図Ｖ中のＶＩ矢視図である。

図７は、本発明の第１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。

燃料液面検出装置１は、図２に示すように、超音波発振素子である超音波センサ３、第１経路部材であるガイドパイプ４、反射部材である反射板６、および第２経路部材であるガイドパイプ５から構成されている。そして、超音波センサ３、ガイドパイプ４、反射板６、およびガイドパイプ５は、ハウジング７に一体的に収容保持されている。さらに、このハウジング７がベース部材であるベース８に保持されている。燃料液面検出装置１は、ベース８を介して、図２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。

なお、ベース８には、図１に示すように、機器としてのフューエルポンプ１８が取り付けられている。フューエルポンプ１８は、燃料タンク２内に配置されて、燃料タンク２内の燃料１３を外部へ（たとえば、エンジンへ）送出するものである。

すなわち、燃料液面検出装置１とフューエルポンプ１８とを一体化することにより、燃料タンク２内への両機器の取付け作業工数低減を目指している。

以下に、本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１の構成について説明する。

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）等により円盤状に形成されている。超音波センサ３の表面３１および裏面３２には、図示しない電極が形成されている。両電極には、ターミナル１１ａの一端がはんだ付けされており、超音波センサ３は、これらのターミナル１１ａを介して外部の電気回路に接続されている。超音波センサ３は、両電極間に電圧を印加されると、上述したピエゾ効果により板厚方向（図２において左右方向）に振動して超音波を発射する。一方、超音波が入射して超音波センサ３が振動すると、超音波センサ３の両電極間に電圧が発生する。超音波センサ３は、ブラケット１０内に収納保持されている。

ブラケット１０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、ブラケット１０内において、底部１０ｂに当接している。ブラケット１０の開口端側（図２の右側）には、図２に示すように、カバー１１が固定されている。また、ブラケット１０内において、超音波センサ３の裏面３２とカバー１１との間には緩衝部材１２が配置されている。

カバー１１は、たとえば樹脂材料から形成され、図２に示すように、その係止爪１１ｃをブラケット１０の係止孔１０ａに係止させてブラケット１０に固定されている。カバー１１の外表面には、ターミナル１１ａの他端が突出されてコネクタ部１１ｂが形成されている。外部の電気回路から延出されている図示しないリード線の先端に装着された図示しないコネクタがこのコネクタ部１１ｂに結合されることで、超音波センサ３が、外部の電気回路に接続される。

緩衝部材１２は、柔軟な樹脂材料あるいはゴム材料等から形成されている。本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１においては、緩衝部材１２は、ニトリルゴムから形成されている。緩衝部材１２単体でのその軸方向（図２の左右方向）における自然長は、カバー１１装着状態における超音波センサ３とカバー１１間の長さ寸法よりも大きく設定されている。このため、ブラケット１０内に超音波センサ３および緩衝部材１２が重ねて挿入され、続いてブラケット１０にカバー１１が取り付けられると、緩衝部材１２は、圧縮され弾性変形する。この弾性力により、超音波センサ３はブラケット１０の底面１０ａに押し付けられるので、超音波センサ３はブラケット１０内の所定位置に固定される。また、緩衝部材１２は、超音波センサ３から背後（図２における右方）へ漏れる超音波パルスを吸収する役目も果たしている。これにより、超音波センサ３から発射される超音波パルスは、第１経路部材であるガイドパイプ４内へ向けて（図２の左方に向けて）のみ進行する。

超音波センサ３および後述する反射部材である反射板６間の超音波伝播経路を形成する筒状の第１経路部材であるガイドパイプ４は、金属材料から形成されている。本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１では、ガイドパイプ４は、ダイカスト用アルミニウム合金により形成されている。ガイドパイプ４の一端側（図２において右側）は、超音波センサ３を保持固定しているブラケット１０に当接している。また、ガイドパイプ４は、その軸線Ａと直交する方向における断面形状が、図３に示すように、円形に形成され、その超音波センサ３側端部（図２の右端）における直径寸法はｄ１、後述する反射板６側端部（図２の左端）における直径寸法はｄ２となっている。また、ガイドパイプ４は、その軸線Ａと直交する方向における断面積が、超音波センサ３から遠ざかるに連れて、すなわち図２において右端から左方向に向かうに連れて小さくなるように形成されている。言い換えると、ガイドパイプ４は、その軸線Ａと直交する方向における断面の直径が、超音波センサ３から遠ざかるに連れて小さくなるように形成されている。すなわち、図２に示すように、ｄ１＞ｄ２という関係が成り立っている。また、ガイドパイプ４には、図２に示すように、段部４１が形成されている。段部４１は、リング状に形成されるとともに、図２に示すように、超音波センサ３に対向する面として形成されている。したがって、超音波センサ３から発射されガイドパイプ４内を進行する超音波の一部は段部４１に入射する。この超音波は、段部４１で反射して超音波センサ３に向かって進み、超音波センサ３に入射することになる。

また、ガイドパイプ４の超音波センサ３と反対側（図２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１３ａに向けて反射する反射部材である反射板６が、図２に示すように、配置されている。反射板６は、金属材料から形成されている。本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１では、反射板６は、鉄系金属、たとえばステンレス鋼板により形成されている。反射板６は、図２において右方向から入射した超音波センサ３から発射された超音波を、液面１３ａへ向けて反射する。すなわち、反射板６は、ガイドパイプ４の軸線Ａ上を進む超音波を、液面１３ａへの入射角が０°となる方向、つまり液面１３ａに直交する方向に向けて反射するように設置されている。すなわち、反射面６１は、液面１３ａに対して４５°傾斜させて設けられている。これにより、液面１３ａで反射した超音波は、液面１３ａに向かう経路と同一の経路を辿り再び反射板６に入射する。すなわち、液面１３ａからの反射波のエネルギ損失を最小限度に抑制して、超音波センサ３における反射波検出信号レベルを高め、液面位置検出精度を高めることができる。

反射板６から液面１３ａ間の超音波伝播経路を形成する筒状の第２経路部材であるガイドパイプ５は、金属材料から形成されている。本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１において、ガイドパイプ５は、ステンレス鋼管から形成されている。ガイドパイプ５は、上述したように、反射板６で反射して液面１３ａに向かう超音波の液面１３ａへの入射角が０°とするために、その軸線Ｂを、図２に示すように、液面１３ａと直交させて配置されている。また、ガイドパイプ５は、その軸線Ｂと直交する方向における断面形状が円形に形成されるとともに、その直径が全長に亘り一様に直径寸法ｄ３に形成されている。ガイドパイプ５の直径寸法ｄ３は、ガイドパイプ４の反射板６側端部における直径寸法ｄ２と略等しく形成されている。また、ガイドパイプ５の液面１３ａ側先端位置は、図２に示すように、燃料タンク２内の燃料１３貯蔵量が最大時、つまり満タン時における液面１３ｂよりも、所定長さ上方に突き出すように設定されている。

以上説明した、超音波センサ３を保持固定しているブラケット１０、ガイドパイプ４、反射板６およびガイドパイプ５は、ハウジング７に装着されている。ハウジング７は、本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１においては、樹脂材料、すなわち、燃料タンク２内の燃料１３に対して化学的安定性に優れる材質から形成されている。ハウジング７は、上述の各構成部品相互の位置関係を高精度に維持しつつそれらを保持固定する機能を果たしている。

ハウジング７は、後述するベース部材であるベース８に回転可能に保持されている。ベース８が燃料タンク２の底面２１に固定されることにより、燃料液面検出装置１が燃料タンク２に固定される。ハウジング７は、第１経路部材であるガイドパイプ４の中心軸である軸線Ａを回転軸として回転可能にベース８に保持されている。このため、ハウジング７には、図２に示すように、軸部７１および軸部７２が形成されている。軸部７１および軸部７２は、ともにガイドパイプ４の軸線Ａと同心上に形成されている。また、ハウジング７には、ハウジング７を、その使用状態位置で停止させるための規制手段としてのストッパ７３が設けられている。ストッパ７３は、図４に示すように、ハウジング７のガイドパイプ４部分の外側に延出して設けられている。ストッパ７３が、図４に示すように、後述するベース８に形成された規制手段としてのストッパ受け８３に当接することにより、ハウジング７は、その使用状態位置、つまりガイドパイプ５の軸線Ｂが液面１３ａと直交するような位置で停止維持される。

上述した使用状態位置方向に回転するトルクをハウジング７に生じさせる付勢手段でありコイルばねとしてのリターンスプリング９が、図２に示すように、ハウジング７の軸部７２の外周側に軸部７２と同軸上に配置されている。リターンスプリング９は、たとえば、ばね鋼等の鋼線からねじりコイルばねとして形成されている。リターンスプリング９の一端であるばね端部９１は、図５に示すように、ハウジング７に形成されたばね受け７４に当接するとともに、リターンスプリング９の他端であるばね端部９２は、図５に示すように、ベース８に形成されたばね受け８４に当接保持されている。また、リターンスプリング９の自由状態において、ばね端部９２は、図５中で二点鎖線で示す角度位置にある。このため、リターンスプリング９をハウジング７およびベース８に組み付ける工程においては、リターンスプリング９を図４において左回りにねじりながら装着することになる。したがって、リターンスプリング９がハウジング７およびベース８に取り付けられると、リターンスプリング９は元の位置に戻ろうとする弾性力を発生する。すなわち、図４および図５において、ハウジング７を軸線Ａの周りに右回りに回転させるようなトルクを発生する。このトルクによって、ハウジング７のストッパ７３が、図４に示すように、後述するベース８に形成された規制手段としてのストッパ受け８３に当接して、ハウジング７は、使用状態位置に維持される。

ベース８は、本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１においては、ハウジング７と同様に、燃料タンク２内の燃料１３に対して化学的安定性に優れる樹脂材料により形成されている。ベース８には、ハウジング７を回転可能に保持するための軸受け部８１および軸受け部８２が形成されている。すなわち、図２に示すように、軸受け部８１が軸部７１と、軸受け部８２が軸部７２とそれぞれ回転可能に嵌合している。軸受け部８１は、図３に示すように、円周方向において部分的に開放された開口部８１ａを備えている。これにより、ブラケット７をベース８に組み付ける際に、軸部７１を開口部８１ａを介して軸受け部８１に嵌合させることができる。ここで、ベース８単体時、つまり軸部７１と嵌合していない状態における軸受け部８１の内径寸法は、軸部７１の外形寸法と同等かあるいはわずかに小さく作られている。このため、軸受け部８１に軸部７１が嵌合されると、軸受け部８１はわずかに弾性変形し、その弾性力が、軸部７１の回転にたいして摩擦力として作用する。なお、図示しないが、軸受け部８２においても、軸部７２を組み付けるための開口部８２ａが形成される、且つ軸受け部８２の内径寸法と軸部７２の外形寸法との関係も軸受け部８１と同様にして設定されている。

ベース８には、図４に示すように、ハウジング７のストッパ７３に当接してハウジング７をその使用状態位置で停止させる規制手段であるストッパ受け８３が設けられている。

ベース８には、図５に示すように、リターンスプリング９のばね端部９２を保持するばね受け８４が設けられている。

ベース８には、機器であるポンプとしてのフューエルポンプ１８が固定されている。フューエルポンプ１８は電動機駆動式のポンプであり、燃料タンク２内の燃料１３を、たとえばエンジンが備える燃料噴射装置へ送出するものである。すなわち、ベース８には、燃料液面検出装置１とフューエルポンプ１８とが同居して固定されている。したがって、１個の部品であるベース８を燃料タンク２の底面２１に固定することで、燃料液面検出装置１およびフューエルポンプ１８の２個の部品を同時に固定することができるので、燃料タンク２内への各種部品取り付け作業性を向上することができる。

次に、本発明の第１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７に基づき説明する。

図７の電気回路構成図に示すように、制御回路１４は、イグニッションスイッチ１６を介してバッテリ１７に接続されている。また、制御回路１４は、超音波センサ３が接続されている。また、制御回路１４には、表示部１５が接続されている。

制御回路１４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１４ａ、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１４ｂ、および演算回路１４ｂにより算出された液面位置信号に基づき表示部１５を駆動する駆動信号を出力する駆動回路１４ｃから構成されている。制御回路１４は、イグニッションスイッチ１６がＯＮされてバッテリ１７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。

表示部１５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１５は、制御回路１４の駆動回路１４ｃに駆動されて、演算回路１４ｂにより算出された液面１３ａ位置、すなわち燃料タン内２の燃料１３残量を運転者が視認可能に表示する。

次に、本発明の第１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。

パルス発生回路１４ａ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１３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の振動がブラケット１０の底部１０ｂへ伝わり、さらにブラケット１０の外側の表面１０ｃから超音波が燃料１３中に発射される。この超音波の一部は、ガイドパイプ４内を進行して段部４１に入射する。そこで反射されて、再び超音波センサ３の発振面３１に入射する。一方、超音波センサ３から燃料１３中に発射されたパルス状超音波の一部は、ガイドパイプ４内を進行して反射面６１に入射する。そこで反射されて、ガイドパイプ５内を液面１３ａへ向かって進む。さらに、液面１３ａで反射されて、往路と同一の経路、すなわちガイドパイプ５、反射面６１、ガイドパイプ４を経て超音波センサ３に入射する。

すなわち、超音波センサ３は、パルス発生回路１４ａに駆動されて１つの超音波パルスを発射すると、それに対応して、上述したように２つの反射パルス、つまり段部４１からの反射パルスと液面１３ａからの反射パルスとを受信する。超音波センサ３から段部４１までの伝播経路長さは、図２から明らかなように、超音波センサ３から液面１３ａまでの伝播経路長さよりも短いので、超音波センサ３は、先ず、段部４１からの反射パルスを受信し、次に、液面１３ａからの反射パルスを受信する。超音波センサ３は、これらの反射パルスを受信する度に電圧信号を発生し、この電圧信号は演算回路１４ｂに入力される。

演算回路１４ｂは、パルス発生回路１４ａがパルス状電圧信号を発してから上述の２つの反射パルスを検出するまでの時間をそれぞれ算出する。

ここで、段部４１は、超音波センサ３に対して予め定められた位置に設けられている。すなわち、段部４１と超音波センサ３との距離が既知である。したがって、演算回路１４ｂは、パルス発生回路１４ａがパルス状電圧信号を発してから段部４１からの反射パルスを受信するまでの時間と段部４１と超音波センサ３との距離に基づいて、燃料１３中における超音波パルスの伝播速度を算出する。次に、このようにして算出した燃料１３中における超音波パルスの伝播速度とパルス発生回路１４ａがパルス状電圧信号を発してから液面１３ａからの反射パルスを受信するまでの時間とに基づいて、液面１３ａ位置、つまり図２中における液面１３ａ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１３残量を算出する。

駆動回路１４ｃは、表示部１５に演算回路１４ｂが算出した液面１３ａ高さＨあるいは燃料１３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１３ａ高さＨあるいは燃料１３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１５により燃料タンク２内の液面１３ａ高さＨあるいは燃料１３残量が表示される。

次に、本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１の特徴、すなわち、ハウジング７をガイドパイプ４の中心軸である軸線Ａを回転軸として回転可能に保持し、ストッパ７３およびストッパ受け８３によりハウジング７をその使用状態位置で停止させ、リターンスプリング９の付勢力によりハウジング７を使用状態位置に保持する構成としたことの作用効果について説明する。

本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１を燃料タンク２内へ固定する作業においては、先ず、燃料液面検出装置１を燃料タンク２に設けられた開口部２２を通して燃料タンク２内へ挿入することになる。この場合、開口部２２は円形に形成されるとともに、その直径ｄ４は、燃料液面検出装置１を通過可能とするためにベース８の幅寸法Ｗよりも大きく設定されている。なお、燃料液面検出装置１の長さ寸法Ｌは、図１に示すように、Ｌ＜Ｗであり且つベース８の輪郭線内に納まっている。

また、本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１が取り付けられている燃料タンク２は、図１に示すように、開口部２２は、燃料タンク２における最高液面位置（いわゆる満タン時の液面位置）が出現する部位とは離れた場所に設けられている。

燃料液面検出装置１を燃料タンク２に設けられた開口部２２を通して燃料タンク２内へ挿入する場合、先ずベース８の燃料液面検出装置１側先端（図１における左端）を開口部２２に挿しいれ、続いて徐々に燃料タンク２内へ挿入していき、最後にフューエルポンプ１８を開口部２２を通過させると、燃料液面検出装置１およびフューエルポンプ１８の挿入が完了する。

本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１において、開口部２２への挿入方向の形状は、図１に示すように略Ｕ字状を成している。このため、ハウジング７がベース８に対して回転可能ではなくてリジッドに固定されている場合は、液面検出装置を燃料タンクの開口部を介して燃料タンク内へ挿入することが通過することは非常に困難、あるいは不可能となる。なお、開口部を拡大すれば、液面検出装置を燃料タンク内に挿入することは可能となるが、燃料タンクの強度に問題が生じる。

本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１では、ハウジング７はガイドパイプ４の中心軸である軸線Ａを回転軸として回転可能にベース８に保持されている。したがって、ハウジング７は、図１に示すように、軸線Ａを中心として左側へ約９０度回転可能である。

このため、燃料液面検出装置１を燃料タンク２に設けられた開口部２２を通して燃料タンク２内へ挿入する際には、手あるいは治具等によりハウジング７を予め図１の左側へ倒して、ベース８にフューエルポンプ１８が固定された燃料液面検出装置１が略Ｌ字状を成すようにして挿入すれば、燃料液面検出装置１をして開口部２２を容易に通過させることが可能となる。

燃料液面検出装置１が開口部２２を通過した後、手を離す、あるいは治具を取り除くことにより、ハウジング７はリターンスプリング９の付勢力により軸線Ａの周りに右回りに回転して、図１に示すような燃料液面検出装置１の使用状態位置へ確実に復帰する。

これにより、燃料タンク２の開口部２２形状を拡大することなしに、燃料タンク２内へ挿入し固定することが可能、言い換えると燃料タンク２内において開口部２２に対する設置位置自由度が大きい燃料液面検出装置１を実現することができる。

また、従来の燃料圧送・液面検出装置では、液面検出装置を燃料ポンプ内に格納可能としている。したがって、燃料圧送・液面検出装置を燃料タンク内へ挿入する際に液面検出装置を燃料ポンプ内に格納しておけば、挿入作業は困難ではない。しかし、この従来の燃料圧送・液面検出装置では、液面検出装置を燃料ポンプ内に格納可能とするために、液面検出装置と燃料ポンプとの位置関係が限定されてしまう。つまり、液面検出装置と燃料ポンプとの距離が所定値以下である必要がある。このため、燃料タンク内における液面検出装置と燃料ポンプとの位置関係が限定され多種多様な形状の燃料タンクに対応することが困難となってしまう。

本発明の第１実施形態による燃料検出装置１では、ハウジング７をベース８に固定するとともにベース８にフューエルポンプ１８を固定している。したがって、ベース８の形状を適宜設定すれば燃料タンク内における液面検出装置と燃料ポンプとの位置関係は任意に設定できるので、燃料タンク２内への挿入口である開口部２２に対する位置自由度の大きい燃料液面検出装置１を実現することができる。

（第２実施形態）
図８には、本発明の第２実施形態による燃料液面検出装置１が設置されている燃料タンク２の部分断面図を示す。

本発明の第２実施形態による燃料液面検出装置１では、ハウジング７の回転可能方向を、本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１の場合と反対としている。すなわち、ハウジング７に設けられるストッパ７３およびベースに設けられるストッパ受け８３の位置を、図８に示すように、第１実施形態による燃料液面検出装置１の場合と反対側としている。これに伴い、リターンスプリング９の装着方向、軸受け部８１の開口部８１ａおよび軸受け部８２の開口部８２ａの開口方向も、第１実施形態による燃料液面検出装置１の場合と反対側としている。

したがって、本発明の第２実施形態による燃料液面検出装置１では、燃料液面検出装置１を燃料タンク２に設けられた開口部２２を通して燃料タンク２内へ挿入する際には、手あるいは治具等によりハウジング７を予め図８の右側へ倒し、この状態で、ベース８のハウジング７側先端部より順次開口部２２へ挿入することになる。

本発明の第２実施形態による燃料液面検出装置１によっても、本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１の場合と同様に、燃料液面検出装置１をして開口部２２を容易に通過させることが可能となる。

（第３実施形態）
図９には、本発明の第３実施形態による燃料液面検出装置１が設置されている燃料タンク２の部分断面図を示す。

本発明の第３実施形態による燃料液面検出装置１では、本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１に対して、リターンスプリング９の形状および装着部位を変更している。すなわち、リターンスプリング９の形状を、ねじりコイルばねから図９に示すような引張りコイルばねに変更している。さらに、ハウジング７にばね掛け部７５を、ベース８にばね掛け部８５をそれぞれ設け、リターンスプリング９を引張りながら両端を、図９に示すように、両ばね掛け部７５、８５に引っ掛けている。このため、リターンスプリング９の弾性力により、ハウジング７をハウジング７を軸線Ａの周りに右回りに回転させるようなトルクが発生する。このトルクによって、ハウジング７のストッパ７３が、図９に示すように、ベース８のストッパ受け８３に当接して、ハウジング７は、使用状態位置に維持される。

本発明の第３実施形態による燃料液面検出装置１において、燃料液面検出装置１を燃料タンク２に設けられた開口部２２を通して燃料タンク２内へ挿入する際には、手あるいは治具等によりハウジング７を予め図９の右側へ倒し、この状態で、ベース８のハウジング７側先端部より順次開口部２２へ挿入することことになる。

したがって、本発明の第３実施形態による燃料液面検出装置１によっても、本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１の場合と同様に、燃料液面検出装置１をして開口部２２を容易に通過させることが可能となる。

（第４実施形態）
図１０には、本発明の第４実施形態による燃料液面検出装置１の軸受け部８１部の断面図を示す。本図は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図に相当する。

本発明の第４実施形態による燃料液面検出装置１では、本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１に対して、ハウジング７をその使用状態位置で停止させるための規制手段を変更している。すなわち、ハウジング７のストッパ７３、ベース８のストッパ受け８３を廃止に替わり、規制手段として、図１０に示すように、ロックピン１００、ハウジング７の貫通孔７６、およびベース８の貫通孔８６を設けている。

ロックピン１００は、樹脂材料あるいは金属から、図１０に示すような同軸二段円柱状に形成されている。すなわち、大径部１０１および小径部１０２が同軸上に形成されている。

ハウジング７の軸部７１には、図１０に示すように、貫通孔７６が設けられている。貫通孔７６の直径は、ロックピン１００の大径部１０１としっくり嵌合するように、つまり、ロックピン１００の大径部１０１の直径よりもわずかに大きく設定されている。

ベース８の軸受け部８１には、ハウジング７の貫通孔７６にして貫通孔８６が設けられている。貫通孔８６の直径は、ロックピン１００の小径部１０２としっくり嵌合するように、つまり、ロックピン１００の小径部１０２の直径よりもわずかに大きく設定されている。また、軸受け部８１には、貫通孔８６よりも軸部７１側に逃げ孔８７が設けられている。逃げ孔８７の直径は、ロックピン１００の大径部１０１の直径より十分大きく設定されている。

次に、本発明の第４実施形態による燃料液面検出装置１における規制手段であるロックピン１００、貫通孔７６および貫通孔８６の作用、すなわち燃料液面検出装置１の燃料タンク２内への取り付け作業時における作用について説明する。

先ず、手あるいは治具等によりハウジング７を予め図１の左側へ倒しつつ、ベース８のハウジング７側先端部より順次開口部２２へ挿入する。このとき、ハウジング７の軸部７１においては、図１１に示すように、ロックピン１００が自重で下方に移動し且つハウジング７が回転しているため貫通孔７６はロックピン１００とはずれた角度位値にある。

ベース８が、開口部２２を完全に通過して燃料タンク２の底面２１に当接すると、図１２に示すような状態となる。このとき、貫通孔７６位値が、まだロックピン１００とずれたままであるので、ベース８は底面２１に完全に密着してはいない。

ハウジング７を倒すように作用していた手あるいは治具等が開放されると、ハウジング７は、リターンスプリング９の付勢力により使用状態位値方向に回転する。ハウジング７が使用状態位値に到達すると、ハウジング７の貫通孔７６位値がロックピン１００と一致し、ロックピン１００の大径部１０１が貫通孔７６に嵌合する。同時に、ロックピン１００の小径部１０２がベース８内に引き込まれ、ベース８が燃料タンク２の底面２１に密着して、燃料液面検出装置１の燃料タンク２内への取り付けが完了する。

本発明の第４実施形態による燃料液面検出装置１では、燃料液面検出装置１が燃料タンク２内へ取り付けられると、ロックピン１００の大径部１０１がハウジング７の貫通孔７６に嵌合し且つロックピン１００の小径部１０２がベース８の貫通孔８６に嵌合するため、ハウジング７は、軸線Ａの周りに回転することが阻止される。したがって、自動車の走行時の振動が燃料タンク２に作用しても、燃料液面検出装置１において、ハウジング７はその使用状態位値を確実に維持できる。これにより、自動車の作動時において、常に安定して燃料液面位値を検出可能な燃料液面検出装置１を実現できる。

なお、本発明の第４実施形態による燃料液面検出装置１においては、本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１のストッパ７３およびストッパ受け８３を廃止しているが、両者を廃止せずに設けてもよい。この場合、ストッパ７３およびストッパ受け８３がハウジング７の使用状態位値を規制する機能を果たし、ロックピン１００、貫通孔７６および貫通孔８６が、燃料タンク２の振動時におけるハウジング７の使用状態位置を安定して維持する機能を果たすことになる。

なお、以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による燃料液面検出装置１においては、ハウジング７の回転軸をガイドパイプ４の中心軸である軸線Ａとしているが、軸線Ａに限定する必要はなく、軸線Ａと平行且つ軸線Ａとは異なる軸を回転軸としてもよい。

また、以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による燃料液面検出装置１においては、ベース８に燃料液面検出装置１以外の機器としてフューエルポンプ１８を固定しているが、この機器をフューエルポンプ１８に限定する必要はなく、他の種類の機器を固定してもよい。また、ベース８に固定される他の機器の個数を１個ではなく複数個としてもよい。

また、以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による燃料液面検出装置１においては、ベース８に燃料液面検出装置１以外の機器であるフューエルポンプ１８を固定しているが、ベース８に他の機器が固定されていなくてもよい。たとえば、燃料タンク２内における燃料液面検出装置１の設置場所が開口部２２から離れている場合、ベース８の開口部２２への挿入方向における長さが必然的に長くなり、ベース８にフューエルポンプ１８等が固定されていなくても、燃料液面検出装置１を開口部２２を介して燃料タンク２内に挿入することは困難である。しかるに、本発明の第１〜第４実施形態による燃料液面検出装置１で説明した如く、ハウジング７を可倒式とすることにより、容易に燃料タンク２内に挿入することが可能となる。

また、以上説明した、本発明の第１、第２、第４実施形態による燃料液面検出装置１においては付勢手段としてねじりコイルばねを、本発明の第３実施形態による燃料液面検出装置１においては付勢手段として引張りコイルばねを、それぞれ用いている。いずれの実施形態においても付勢手段としてコイルばねを用いているが、コイルばねに限定する必要はなく、他の種類の付勢手段、たとえば板ばね、たけのこばね等を用いてもよい。また、付勢手段の材質も金属に限る必要はなく、樹脂材料、ゴム材料等を用いてもよい。

また、以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による燃料液面検出装置１においては、ガイドパイプ４をアルミニウムダイカスト用合金から、ガイドパイプ５をステンレス鋼管からそれぞれ形成しているが、これらの金属材料に限る必要は無く、他の種類の金属材料を用いても良い。たとえば、ガイドパイプ４を鉄鋼材料から、ガイドパイプ５をアルミニウム管からそれぞれ形成してもよい。さらに、ガイドパイプ４およびガイドパイプ５を金属材料以外の材質、たとえば樹脂材料やセラミックス材料等から形成してもよい。超音波を高効率で伝播させることができるものであればよい。

また、以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による燃料液面検出装置１においては、ガイドパイプ４に段部４１を設けているが、特に段部４１を設けなくてもよい。この場合、たとえば、燃料タンク２内の燃料１３温度を温度センサ（図示せず）等により検出し、それにより燃料１３中の超音波伝播速度を補正して液面１３ａ高さＨを算出することにより、高精度で液面１３ａ高さＨを算出することができる。

また、以上説明した各実施形態は、本発明の液面検出装置を、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、あるい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。さらには、自動車・車両以外の各種民生用機器の液体容器における液面検出の用途に適用してもよい。

本発明の第１実施形態による燃料液面検出装置１が設置されているタンクとしての燃料タンク２の部分断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図１中のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図１中のＶ−Ｖ線断面図である。 図Ｖ中のＩＶ矢視図である。 本発明の第１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。 本発明の第２実施形態による燃料液面検出装置１が設置されている燃料タンク２の部分断面図である。 本発明の第３実施形態による燃料液面検出装置１が設置されている燃料タンク２の部分断面図である。 本発明の第４実施形態による燃料液面検出装置１の軸受け部８１部の断面図であり、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図に相当する。 本発明の第４実施形態による燃料液面検出装置１の軸受け部８１部の断面図である。 本発明の第４実施形態による燃料液面検出装置１の軸受け部８１部の断面図である。

符号の説明

１ 燃料液面検出装置（液面検出装置）
２ 燃料タンク（タンク）
２１ 底面（底部）
２２ 開口孔
３ 超音波センサ（超音波発振素子）
３１ 表面
３２ 裏面
４ ガイドパイプ（第１経路部材）
４１ 段部
５ ガイドパイプ（第２経路部材）
６ 反射板
６１ 反射面
７ ハウジング
７１ 軸部
７２ 軸部
７３ ストッパ（規制手段）
７４ ばね受
７５ ばね掛け部
７６ 貫通孔（規制手段）
８ ベース（ベース部材）
８１ 軸受け部
８１ａ 開口部
８２ 軸受け部
８２ａ 開口部
８３ ストッパ受け（規制手段）
８４ ばね受
８５ ばね掛け部
８６ 貫通孔（規制手段）
８７ 逃げ孔
９ リターンスプリング（付勢部材、コイルばね）
９１ ばね端部
９２ ばね端部
１０ ブラケット
１０ａ 係止孔
１０ｂ 底部
１０ｃ 表面
１１ カバー
１１ａ ターミナル
１１ｂ コネクタ部
１１ｃ 係止爪
１２ 緩衝部材
１３ 燃料（液体）
１３ａ 液面
１３ｂ 液面
１４ 制御回路
１４ａ パルス発生回路
１４ｂ 演算回路
１４ｃ 駆動回路
１５ 表示部
１６ イグニッションスイッチ
１７ バッテリ
１８ フュ−エルポンプ（機器、ポンプ）
１９ 蓋
１００ ロックピン（規制手段）
１０１ 大径部
１０２ 小径部
Ａ 軸線
Ｂ 軸線
ｄ１ 直径
ｄ２ 直径
ｄ３ 直径
ｄ４ 直径
Ｈ 液面高さ
Ｌ 長さ
Ｗ 幅

Claims (4)

1. 液体を貯蔵する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が発射した超音波を前記タンク内の液体の液面に向けて反射する反射部材と、
   前記超音波発振素子および前記反射部材間の超音波伝播経路を形成する筒状の第1経路部材と、
   前記反射部材から前記液面間の超音波伝播経路を形成する筒状の第２経路部材と、
   前記第１経路部材、前記反射部材および前記第２経路部材を保持固定するハウジングと、
   前記ハウジングを保持固定するベース部材とを備え、
   前記ベース部材は前記底部に固定され、
   前記超音波発振素子から超音波を発射するとともにその前記液面からの反射波を前記反射部材を介して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液面検出装置であって、
   前記ハウジングは前記第１経路部材の中心軸と平行な方向を回転軸として回転可能に前記ベース部材に保持され、
   前記回転軸の周りに回転する前記ハウジングをその使用状態位置で停止させるように設けられた規制手段と、
   前記使用状態位置方向に回転するトルクを前記ハウジングに生じさせるような付勢手段とを備えることを特徴とする液面検出装置。
2. 前記付勢手段はコイルばねであり、
   前記コイルばねは前記第１経路部材の前記中心軸と略同軸上に配置され且つ前記回転軸は前記中心軸と一致することを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
3. 前記ベース部材には機器が固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液面検出装置。
4. 前記機器は前記タンク内の前記液体を前記タンク外部へ送出するためのポンプであることを特徴とする請求項３に記載の液面検出装置。

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