JP2006242777A - Liquid level detection device and its output adjusting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液面に浮くフロートを備えた液面検出装置とその出力調整方法に関するものである。 The present invention relates to a liquid level detection apparatus including a float that floats on a liquid level and an output adjustment method thereof.
液面検出装置は、自動車の燃料タンクに貯蔵される燃料等の液面レベルを監視するために利用される。 The liquid level detection device is used to monitor the level of fuel stored in a fuel tank of an automobile.
例えば、液面検出装置として、フロートと、マグネットを保持するホルダと、これらを連結するアームと、ホルダを回動自在に保持する本体部と、マグネットの磁束と交差するように本体部に内蔵される磁電変換素子と、この磁電変換素子の出力を所定の出力特性に調整するための演算処理手段とを備えるものが開示されている(特許文献1を参照)。 For example, as a liquid level detection device, a float, a holder for holding a magnet, an arm for connecting them, a main body for holding the holder in a rotatable manner, and a main body so as to intersect the magnetic flux of the magnet And an arithmetic processing means for adjusting the output of the magnetoelectric conversion element to a predetermined output characteristic are disclosed (see Patent Document 1).
具体的には、フロートは、測定対象である液体に浮かぶものであり、アームは、フロートの上下運動をホルダの回転運動に変換するものである。磁電変換素子は、交差するマグネットの磁束密度を検出するものであり、この液面検出装置は、これによりホルダの回転角度すなわち液面レベルを検出することができる。 Specifically, the float floats on the liquid to be measured, and the arm converts the vertical movement of the float into the rotational movement of the holder. The magnetoelectric transducer detects the magnetic flux density of the intersecting magnets, and this liquid level detection device can detect the rotation angle of the holder, that is, the liquid level.
ここで、液面の最下面と最上面における基準出力をDOE、DOFとし、この2カ所の位置における磁電変換素子からの出力をDSE、DSFとし、磁電変換素子からの検出時の出力をDSθとし、調整出力をDOθとする。この場合に、演算処理手段は、調整出力DOθを、DOE+{(DOF−DOE)/(DSF−DSE)}・(DSθ−DSE)の式で演算する。
特許文献1では、液面の最下面と最上面における基準出力を用いて直線近似による演算を行っている。しかし、液面レベルは、アームの回転角度θとサイン(SIN)の関係(SINθ)にあり、且つ、磁電変換素子からの出力も、アームの回転角度θとサイン(SIN)を含む関係にある。このため、液面レベルは、磁電変換素子からの出力と、アームの回転角度θとサイン(SIN)を含む複雑な関係となる。
In
この結果、上述の直線近似による演算では、磁電変換素子の特性のばらつきとその組付のばらつきによる出力特性のばらつきを、所定の出力特性に調整することが困難なため、液面検出装置の検出精度が低下する恐れがある。 As a result, in the calculation based on the linear approximation described above, it is difficult to adjust the variation in the characteristics of the magnetoelectric conversion element and the variation in the output characteristics due to the variation in its assembly to the predetermined output characteristics. The accuracy may be reduced.
特許文献1で開示されている液面検出装置に限らず、フロートを有する液面検出装置にも同じことが言える。
The same can be said for a liquid level detection device having a float as well as the liquid level detection device disclosed in
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、フロートを備えた液面検出装置の検出精度を向上することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to improve the detection accuracy of a liquid level detection device having a float.
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。 The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
請求項1に記載の液面検出装置は、貯液槽内の液面に浮くフロートと、フロートに取り付けられ且つ液面の液面レベルの位置に伴うフロートの上下運動を回転軸を中心に回転運動に変換するアームと、アームの回転角度を検出することにより液面レベルの位置に関連する出力値を出力する回転角度検出器とを備え、回転角度検出器が、フロートの軸中心が回転軸の軸中心と同じ高さに位置する基準位置において、フロートが基準位置より上下方向に等距離に位置する際の各出力値の略中間値を出力するように構成される構成とする。
The liquid level detection device according to
この構成では、回転角度検出器は、フロートの軸中心が回転軸の軸中心と同じ高さに位置する基準位置において、フロートの軸中心が基準位置より上下方向に等距離に位置する際の各出力値の略中間値を出力するように構成される。 In this configuration, the rotation angle detector is configured so that each float axis center is located at an equal distance in the vertical direction from the reference position at the reference position where the axis center of the float is located at the same height as the axis center of the rotation axis. It is comprised so that the substantially intermediate value of an output value may be output.
これにより、アームの回転角度に対する液面検出装置(回転角度検出器)の出力特性を、アームの回転角度に対する液面のレベル(上下方向の高さ)の関係に近づけることができる。この結果、液面のレベルに対する液面検出装置の出力特性を、より単純な関係にすることができ、液面検出装置の検出精度を向上することができる。 Thereby, the output characteristic of the liquid level detection device (rotation angle detector) with respect to the rotation angle of the arm can be brought close to the relationship between the level of the liquid level (height in the vertical direction) with respect to the rotation angle of the arm. As a result, the output characteristic of the liquid level detection device with respect to the level of the liquid level can be made a simpler relationship, and the detection accuracy of the liquid level detection device can be improved.
請求項2に記載の液面検出装置は、フロートの上下運動を直線状に移動案内するガイド部を備える構成とする。 According to a second aspect of the present invention, the liquid level detection device includes a guide unit that linearly moves and guides the vertical movement of the float.
この構成では、フロートの上下運動を直線状に移動案内するガイド部を備えるため、液面検出装置を、その左右方向に省スペース化することできる。 In this configuration, since the guide portion that moves and guides the vertical movement of the float linearly is provided, the liquid level detection device can be saved in the left-right direction.
請求項3に記載の液面検出装置は、回転角度検出器の出力値を、フロートの上下運動方向の位置に応じた所定の出力特性に調整する出力調整手段を備える構成とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a liquid level detection apparatus comprising output adjusting means for adjusting the output value of the rotation angle detector to a predetermined output characteristic corresponding to the position of the float in the vertical movement direction.
この構成では、回転角度検出器の出力値を所定の出力特性に調整する出力調整手段を備える。上述したように、本発明では、液面のレベルに対する液面検出装置(回転角度検出器)の出力特性を、より単純な関係にすることができる。このため、出力調整手段は、回転角度検出器の出力値を、容易に所定の出力特性に調整することができる。 In this configuration, output adjustment means for adjusting the output value of the rotation angle detector to a predetermined output characteristic is provided. As described above, according to the present invention, the output characteristic of the liquid level detection device (rotation angle detector) with respect to the level of the liquid level can be set to a simpler relationship. For this reason, the output adjustment means can easily adjust the output value of the rotation angle detector to a predetermined output characteristic.
このため、液面検出装置の出力特性のばらつきを低減することができ、その結果、液面検出装置の検出精度を向上できる。 For this reason, the dispersion | variation in the output characteristic of a liquid level detection apparatus can be reduced, As a result, the detection accuracy of a liquid level detection apparatus can be improved.
請求項4に記載の液面検出装置は、出力調整手段が、回転角度検出器の出力値を、フロートの上下運動方向の位置に対してリニアな特性となるように調整する構成とする。
The liquid level detection apparatus according to
この構成では、出力調整手段が、回転角度検出器の出力値を、フロートの上下運動方向の位置に対してリニアな特性となるように調整する。これにより、液面検出装置の出力を、制御に利用し易くできる。 In this configuration, the output adjusting means adjusts the output value of the rotation angle detector so as to have a linear characteristic with respect to the position of the float in the vertical movement direction. Thereby, the output of a liquid level detection apparatus can be easily utilized for control.
請求項5に記載の液面検出装置は、出力調整手段を、回転角度検出器内に配設する構成とする。 In the liquid level detection device according to the fifth aspect, the output adjusting means is arranged in the rotation angle detector.
この構成では、出力調整手段を回転角度検出器内に配設するため、液面検出装置の構成を簡略化することができる。 In this configuration, since the output adjustment means is disposed in the rotation angle detector, the configuration of the liquid level detection device can be simplified.
請求項6に記載の液面検出装置は、回転角度検出器が、アームの回転運動に連動して回転運動するマグネットと、マグネットの磁束と交差するように且つ回転運動しないように固定された磁電変換素子とを備え、アームの回転角度が、磁電変換素子により磁電変換素子と交差するマグネットの磁束密度を測定することによりを検出される構成とする。
The liquid level detection device according to
この構成では、回転角度検出器がマグネットと磁電変換素子とを備えるもので、この構成においても、上述の効果を得ることができる。 In this configuration, the rotation angle detector includes the magnet and the magnetoelectric conversion element, and the above-described effects can be obtained even in this configuration.
請求項7に記載の液面検出装置の出力調整方法は、貯液槽内の液面に浮くフロートと、フロートに取り付けられフロートの上下運動を回転軸を中心に回転運動に変換するアームと、アームの回転角度を検出する回転角度検出器とを備え、回転角度検出器が、フロートが回転軸と同じ高さに位置する基準位置で、フロートが基準位置より上下方向に等距離に位置する際の各出力値の略中間値を出力するように構成された液面検出装置の出力調整方法であって、回転角度検出器の出力値を、フロートの上下運動方向の位置に応じた所定の出力特性に調整する調整方法である。
The output adjustment method of the liquid level detection device according to
この調整方法では、回転角度検出器が、フロートが回転軸と同じ高さに位置する基準位置で、フロートが基準位置より上下方向に等距離に位置する際の各出力値の略中間値を出力するように構成された液面検出装置において、回転角度検出器の出力値を、フロートの上下運動方向の位置に応じた所定の出力特性に調整する。 In this adjustment method, the rotation angle detector outputs a substantially intermediate value of each output value when the float is positioned at the same height as the rotation axis and at the same distance in the vertical direction from the reference position. In the liquid level detection device configured to do this, the output value of the rotation angle detector is adjusted to a predetermined output characteristic corresponding to the position of the float in the vertical movement direction.
これにより、液面のレベルに対する出力特性をより単純な関係にした液面検出装置において、容易に所定の出力特性に調整することができる。このため、液面検出装置の出力特性のばらつきを低減することができ、その結果、液面検出装置の検出精度を向上できる。 As a result, in the liquid level detection device in which the output characteristic with respect to the level of the liquid level has a simpler relationship, it can be easily adjusted to the predetermined output characteristic. For this reason, the dispersion | variation in the output characteristic of a liquid level detection apparatus can be reduced, As a result, the detection accuracy of a liquid level detection apparatus can be improved.
以下、本発明による液面検出装置を、自動車に搭載される液面検出装置である燃料レベルゲージ1に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。
Hereinafter, a case where the liquid level detection device according to the present invention is applied to a
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1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の正面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a front view of a
図2は、図1中のII−II線断面図である。 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
図3は、図1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、図1に示す燃料レベルゲージ1が備える回転角度検出器の一部を構成するマグネット6の磁束分布を説明する模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the magnetic flux distribution of the
図5(a)は、回転角度θと液面91のレベルLを説明する模式図であり、図5(b)は、回転角度θに対する磁電変換素子であるホール素子7とマグネット6の配置関係を説明する模式図である。
FIG. 5A is a schematic diagram for explaining the rotation angle θ and the level L of the
図6(a)は、回転角度θに対する液面91のレベルLの関係を示す特性図であり、図6(b)は、回転角度θに対するホール素子7から出力される電圧V1の関係を示す特性図であり、図6(c)は、液面91のレベルLに対するホール素子7の出力電圧V1と調整電圧V2の関係を示す特性図である。
FIG. 6A is a characteristic diagram showing the relationship of the level L of the
図7は、本発明の第1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の電気回路構成を説明するための回路構成図である。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram for explaining an electrical circuit configuration of the
図1、図2、及び図5(a)において、各図中の矢印が示す上方は、燃料レベルゲージ1が自動車に取り付けられた状態の上方を示す。
In FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 5 (a), the upper part indicated by the arrow in each figure indicates the upper part in a state where the
燃料レベルゲージ1は、燃料9の液面91レベルを検出するものであり、図7に模式的に示す貯液槽である燃料タンク10内に固定される。図1、図2において、燃料9の液面91は、最低位の状態を示す。
The
フロート2は、樹脂等からなり、燃料9の液面91に確実に浮かぶように見掛けの比重が設定される。
The
アーム3は、たとえば金属棒から形成され、フロート2とマグネットホルダ4とを連結する。アーム3の一方の端部には、図1に示すように、フロート2が固定され、アーム3の他方の端部は、マグネットホルダ4に固定される。液面91のレベルの変動にともないフロート2が上下方向(図中の矢印が示す上下方向)へ動くと、この動きは、アーム3によりマグネットホルダ4に伝達されて、回転軸の軸中心である回転軸Zを中心に、マグネットホルダ4の回転運動に変換される。
The
マグネットホルダ4は、樹脂等からなり、図2に示すように、回転角度検出器の一部を構成するマグネット6を内蔵するとともに、後述するボディ5に回動可能に係合する。マグネットホルダ4は、図1と図2に示すように、ボディ5に設けられた軸部51に回動可能に嵌合する孔部41と、アーム3を保持固定するための係止部42と、貫通孔43とを有する。
The
係止部42は、マグネットホルダ4のボディ5と反対側の端面上に2個配置され、図3に示すように形成される。なお、図3は、アーム3が未装着な状態を示すとともに、アーム3を一点鎖線により示す。
Two locking
係止部42は、その内径寸法D2がアーム3の外径寸法D1より小さく形成され、係止部42の開口寸法Wがその内径寸法D2より小さく形成される。2個の係止部42は、それぞれの中心軸を一致させて配置される。
The locking
貫通孔43は、図1および図2に示すように、マグネットホルダ4の孔部41と平行に形成される。貫通孔43の内径寸法は、アーム3の外径寸法D1と同等かわずかに小さく形成される。貫通孔43は、図1に示すように、その中心軸が、両係止部42の中心軸と交差するように配置される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the through
マグネットホルダ4に内蔵されるマグネット6は、たとえばフェライト磁石等からなり、筒型のものが用いられ、孔部41と同心上に配置される。さらに、マグネット6は、図4に示すように、その径方向へ着磁されるため、マグネット6の磁束は、孔部41の径方向に発生する。マグネット6は、マグネットホルダ4の樹脂成形時に一体的にインサート成形される。
The
ボディ5は、マグネットホルダ4の回転範囲を規制するためのストッパ53を備える。また、マグネットホルダ4の回転角度を検出する磁電変換素子であるホール素子7を内蔵するとともに、ホール素子7を外部と電気的に接続するためのターミナル8とを備える。
The
ホール素子7は回転角度検出器の一部を構成し、図2に示すように、軸部51内に配置され、軸部51の外周側に、マグネットホルダ4に固定されるマグネット6が軸部51と同心上に配置される。このため、ホール素子7は、図4に示すように、常にマグネット6の磁束Mを受ける。
The
ホール素子7は、半導体からなり、ホール素子7に電圧が印加された状態で外部から磁界が加えられると、ホール素子7を通過するその磁界の磁束密度に比例したホール電圧を発生する。ホール素子7通過する磁界の磁束密度は、液面91の変動によりマグネットホルダ4が回転すると変化するため、ホール素子7の出力電圧であるホール電圧が変化する。このホール電圧を検出することにより、マグネットホルダ4の回転角度、すなわち液面91のレベルを測定することができる。
The
このホール素子7とマグネット6とから回転角度検出器が構成される。
The
ターミナル8は、導電性金属から形成され、図2に示すように、その一端が、ホール素子7のリード71に電気的に接続される。この接続は、たとえば、かしめ、あるいはヒュージング等による。一方、ターミナル8の他端は、ボディ5の端部から外方へ突出して、外部のワイヤーハーネス(図示せず)のコネクタ(図示せず)に接続される。
The
ホール素子7およびターミナル8は、互いに電気的に接続後、ボディ5の樹脂成形時に一体的にインサート成形される。
After the
ボディ5は、図2に示すように、軸部51を備え、この軸部51によりマグネットホルダ4を回動自在に保持する。軸部51の先端近傍には、リング状の溝52が軸部51と同心上に設けられる。軸部51を、マグネットホルダ4の孔部41へ嵌合させた後、この溝52に止め輪54を装着する。これにより、マグネットホルダ4のボディ5から離れる方向(図2の矢印が示す左方向)への移動が規制される。
As shown in FIG. 2, the
すなわち、マグネットホルダ4の孔部41にボディ5の軸部51を挿入して、マグネットホルダ4をボディ5に当接させ、続いて、止め輪54を軸部51の溝52に装着する。これにより、マグネットホルダ4は、ボディ5に対して回動自在に保持される。
That is, the
アーム3を貫通孔43に挿入後、貫通孔43を中心としてアーム3を回転させ、アーム3を係止部42に図3の矢印が示す左側から押込む。これにより、係止部42が弾性変形して、アーム3を保持固定し、これにより、アーム3がマグネットホルダ4に対して固定される。
After inserting the
ボディ5に形成されたストッパ53は、図5(a)に示すように、フロート2の位置が最低位および最高位のそれぞれに対応して設けられる。各ストッパ53は、ボディ5と一体成形により形成され、アーム3のフロート2と反対側の端部、つまり、図2に示すように、アーム3の貫通孔43から突き出す部分が当接するように設けられる。
As shown in FIG. 5A, the
これにより、フロート2は、図5(a)に示すように、上下動すると、マグネットホルダ4は、回転軸Zを中心に、角度θだけ回転する。すなわち、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1におけるマグネットホルダ4(即ち、フロート2、アーム3)の回転範囲は回転角度θである。回転角度θは、フロート2が最大限で上下動できるように、180度に設定されるが、それ以下であってもよい。
Accordingly, when the
ここで、フロート2の軸中心が回転軸の軸中心である回転軸Zと同じ高さに位置する際、即ち、図5(a)において、フロート2の軸中心がX軸上に位置する際、回転角度θを零度とし、右回りを正の回転角度とし、左回りを負の回転角度とし、回転軸Zとフロート2の軸中心との距離をRとする。また、液面91のレベルLは、その零の位置を、回転角度θが零度の位置とし、その零の位置に対して上方を正のレベルとし、下方を負のレベルとする。
Here, when the axis center of the
これにより、液面91のレベルLは、以下に示すサイン波の式(1)で表され、回転角度θに対する液面91のレベルLの関係を,図6(a)に示す。
As a result, the level L of the
L=R・SINθ ・・・(1)
ホール素子7とマグネット6は、フロート2の回転角θが−90度、零度、及び、+90度の際、それぞれ、図5(b)に示す配置関係となるように構成される。これにより、ホール素子7は、フロート2の回転角θが+90度において最大電圧V12を出力し、フロート2の回転角θが−90度において最小電圧V11を出力し、回転角θが零度においてそれらの中間電圧値(V11+V12)/2を出力する。
L = R · SINθ (1)
The
ホール素子7は、上述したように、ホール素子7を通過するその磁界の磁束密度に比例したホール電圧を発生する。従って、ホール素子7の出力電圧V1は、以下に示すサイン波の式(2)で表され、回転角度θに対するホール素子7から出力される電圧V1の関係を,図6(b)に示す。
As described above, the
V1=(1/2)・(V12−V11)・SINθ+(V11+V12)/2 ・・・(2)
以上説明した本実施形態による燃料レベルゲージ1の電気回路構成について、図7に基づいて説明する。
V1 = (1/2). (V12−V11) .SINθ + (V11 + V12) / 2 (2)
The electric circuit configuration of the
マイクロコンピュータ等から構成された制御装置22には、常時バッテリ40から電力が供給され、イグニッションスイッチ30がその操作ポジション(オフポジション、オンポジション)を検出可能に接続され、燃料レベルゲージ1がその出力電圧V1を入力可能に接続される。
The
即ち、燃料レベルゲージ1のターミナル8は、図2において、ボディ5の端部から外方へ突出して、外部のワイヤーハーネス(図示せず)のコネクタ(図示せず)に接続される。この外部のワイヤーハーネスが、燃料タンク10の外側のワイヤーハーネス(図示せず)に接続され、燃料タンク10の外側のワイヤーハーネスが、制御装置22に接続される。制御装置22には、燃料計21が接続される。
That is, the
制御装置22は、燃料レベルゲージ1からの出力電圧V1を調整電圧V2に調整する出力調整手段22aと、この調整された調整電圧V2に応じて燃料計21を駆動する駆動手段22cとを備える。出力調整手段22aは、出力電圧V1を調整電圧V2に調整するための変換データをマップとして記憶する電気的に書き換え可能な不揮発性メモリもしくはバックアップRAM(ランダムアクセスメモリ)等を含むメモリ22bを内蔵する。
The
液面91のレベルLに対するホール素子7の出力電圧V1と調整電圧V2の関係を、図6(c)に示す。
The relationship between the output voltage V1 of the
燃料レベルゲージ1と制御装置22の出力調整手段22aとから液面検出装置が構成され、燃料計21と制御装置22とからコンビネーションメータ20が構成される。
The
次に、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1の作動について説明する。
Next, the operation of the
図8は、メモリ22bに記憶される出力電圧V1とV2との変換関係を示すデータテーブルの内容を説明するための表である。
FIG. 8 is a table for explaining the contents of the data table showing the conversion relationship between the output voltages V1 and V2 stored in the
イグニッションスイッチ30がオンされると、図7において、制御装置22は、それを検出して作動を開始し、燃料レベルゲージ1のホール素子7に電圧を印加して、これを作動させる。
When the
一方、燃料レベルゲージ1のフロート2は、燃料タンク10内の燃料9の液面91に浮かび、その液面91のレベルLに対応して、アーム3がマグネットホルダ4をボディ5に対して所定角度θに回転させた状態にしている。
On the other hand, the
即ち、上述した図6(a)に示すサイン波の式(1)より、液面91のレベルLからマグネットホルダ4のボディ5に対する回転角度θを決定できる。
That is, the rotation angle θ of the
また、ホール素子7とマグネット6は、上述した図5(b)に示す配置関係となるように構成されている。このため、ホール素子7は、上述した図6(b)に示すサイン波の式(2)より、回転角度θに対応した電圧V1を出力する。
Further, the
式(1)と式(2)とは、それらの周期と位相とがそれぞれ互いに等しい。このため、液面91のレベルLに対するホール素子7から出力される電圧V1の関係を,以下に示す線形である単純な式(3)で表すことができ、この関係を,図6(c)に示す。
The expressions (1) and (2) have the same period and phase. For this reason, the relationship of the voltage V1 output from the
V1=(1/(2R))・(V12−V11)・L+(V11+V12)/2 ・・・(3)
制御装置22の出力調整手段22aは、液面91のレベルLに対し線形である出力電圧V1を、液面91のレベルLに対し線形である図6(c)に示す調整電圧V2に調整する。
V1 = (1 / (2R)). (V12−V11) .L + (V11 + V12) / 2 (3)
The output adjustment means 22a of the
しかし、ホール素子7の出力特性のばらつきとホール素子7の燃料タンク10に対する組付のばらつきにより、燃料レベルゲージ1の出力特性、即ち、液面91のレベルLに対するホール素子7から出力される電圧V1の関係にばらつきが生ずる。
However, the output characteristic of the
従来技術では、図6(b)において、回転角度θが零度の際に、(V11+V12)/2を出力する構成を取っていない。即ち、式(1)のサイン波と式(2)のサイン波とでは、回転角度θが、位相θ1だけずれる。このため、ホール素子7から出力される電圧V1と回転角度θとの関係は、式(2)のθに(θ−θ1)を代入したサイン波となり、液面91のレベルLに対するホール素子7から出力される電圧V1の関係が、線形である単純な式(3)と異なり、複雑な関係となる。
In the prior art, in FIG. 6B, when the rotation angle θ is zero degree, the configuration of outputting (V11 + V12) / 2 is not taken. That is, the rotation angle θ is shifted by the phase θ1 between the sine wave of Expression (1) and the sine wave of Expression (2). For this reason, the relationship between the voltage V1 output from the
この結果、上述の直線近似による演算では、ホール素子7の特性のばらつきとホール素子7の燃料タンク10に対する組付のばらつきによる出力特性のばらつきを、液面91のレベルLに対し線形である調整電圧V2に調整することが困難である。このため、液面検出装置の検出精度が低下する。
As a result, in the calculation based on the above linear approximation, the variation in the characteristics of the
これに対して、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1では、位相θ1のズレが排除できるため、ホール素子7の出力電圧V1は、線形である単純な式(3)で表される。このため、従来技術に比較して格段に容易に、その出力特性のばらつきを、線形である調整電圧V2に調整することができるため、燃料レベルゲージ1の検出精度を容易に向上することができる。
On the other hand, in the
具体的には、図8に示すように、制御装置22の出力調整手段22aは、フロート2の回転角θが−90度の出力V11とフロート2の回転角θが+90度の出力V12とを、出力調整手段22aのメモリ22bに取り込み、メモリ22bの変換データを個々の場合(V1)に適合させる。即ち、それらの値を予め定めた調整電圧V2のV21とV22に設定すると共に、その中間電圧V1Xに対応した中間電圧V2Xを関数変換して求め、データテーブルを作成してメモリ22bに記憶させる。
Specifically, as shown in FIG. 8, the output adjusting means 22a of the
この適合されたメモリ22bの変換データ(データテーブル)を用いて、出力調整手段22aが、出力電圧V1を、調整電圧V2に調整する。
The output adjustment means 22a adjusts the output voltage V1 to the adjustment voltage V2 using the adapted conversion data (data table) of the
このため、燃料レベルゲージ1(ホール素子7)が発生する出力電圧V1にバラツキが生じても、これを制御装置22の出力調整手段22aが調整電圧V2となるように調整する。これにより、調整電圧V2にはバラツキがないため、検出値にバラツキが生じることがなく、その結果、燃料レベルゲージ1と制御装置22の出力調整手段22aとから構成される液面検出装置の検出値のバラツキを低減し、その検出精度を向上させることができる。
For this reason, even if the output voltage V1 generated by the fuel level gauge 1 (Hall element 7) varies, the output adjusting means 22a of the
制御装置22の駆動手段22cは、この調整電圧V2に基づいて、燃料計21を駆動するため、燃料計21は、液面91のレベルLを精度良く表示することができる。
Since the driving means 22c of the
尚、フロート2の回転角θの範囲が、上述の場合に限らず、例えば、−60度と+80度の間であってもよい。この場合、ホール素子7が、フロート2の回転角θが零度において、フロート2の回転角θが−60度の出力値とフロート2の回転角θが+60度の出力値との中間電圧値を出力するように、ホール素子7とマグネット6とを構成する。
The range of the rotation angle θ of the
即ち、ホール素子7は、フロート2の軸中心が回転軸の軸中心である回転軸Zと同じ高さに位置する基準位置(フロート2の回転角θが零度の位置)において、フロート2の軸中心がその基準位置より上下方向に等距離に位置する際の各出力値(例えば、フロート2の回転角θが−60度の出力値とフロート2の回転角θが+60度の出力値)の中間値を出力する。このように、ホール素子7とマグネット6とを構成する。
That is, the
また、係止部42の個数を2個に限る必要はなく、1個あるいは3個以上としてもよい。
Further, the number of the locking
(第2実施形態)
図9(a)は、本発明の第2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の正面図であり、図9(b)は、図9(a)中のIXB−IXB線断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 9A is a front view of a
図10は、図9(a)中のX−X線断面図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
図11は、回転角度θと液面91のレベルLを説明する模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the rotation angle θ and the level L of the
本発明の第2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では、第1実施形態と異なり、フロート2は、回転軸Zを中心に回転運動する代わりに、図9(a)の矢印が示す上下方向へ運動する。
In the
具体的には、フロート2を上下方向へ案内するガイド部である第1フロートガイド56と第2フロートガイド57を、新たに設け、図9(b)に示すように、フロートガイド56、57が嵌まるガイド溝2aを、フロート2の両側面に設ける。また、フロート2は、フロートガイド56、57に案内され易いように、円柱形状の代わりに、四角柱形状に形成される。
Specifically, a
マグネットホルダ4には、係止部42に加え、アームガイド42aが一体形成される。係止部42の内径D2、アームガイド42aの間の寸法を、アーム3の外径D1と同等かわずかに大きく形成する。
In addition to the locking
アーム3を係止部42に取り付け、両フロートガイド56、57をフロート2のガイド溝2aに嵌めた後、第2フロートガイド57の両端を、第1ガイド穴55aと第2ガイド穴58に挿入して、ボディ5に対して接着や超音波溶着等で固定する。尚、アーム3の係止部42に対する取り付け方法は、第1実施形態と同じである。
After the
第1フロートガイド56とガイドベース55は、ボディ5に一体形成され、第2フロートガイド57は、ボディ5と別体に形成される。第1ガイド穴55aは、ガイドベース55に設けられ、第2ガイド穴58は、ボディ5の本体部の設けられる。
The
マグネットホルダ4とボディ5との取付構造、及び、マグネット6とホール素子7とターミナル8の配置等は、図10に示すように、第1実施形態と同様であるため、それらの説明を省略する。
The mounting structure between the
ここで、フロート2の軸中心が回転軸の軸中心である回転軸Zと同じ高さに位置する際、即ち、図11において、フロート2の軸中心がX軸上に位置する際、回転角度θを零度とし、右回りを正の回転角度とし、左回りを負の回転角度とし、回転軸Zと下限(または上限)に位置するフロート2の軸中心との距離をRとする。また、液面91のレベルLは、その零の位置を、回転角度θが零度の位置とし、その零の位置に対して上方(図中の矢印が示す上方)を正のレベルとし、下方を負のレベルとする。
Here, when the axis center of the
ホール素子7とマグネット6は、回転角度θが零度の位置で図5(b)に示すように構成される。
The
以上の構成により、フロート2がフロートガイド56、57に案内されて上下運動する際、アーム3は、係止部42とアームガイド42aによって、移動案内される。これにより、フロート2の上下運動は、アーム3により、マグネットホルダ4の回転軸Zを中心とする回転運動に変換される。
With the above configuration, when the
フロート2が上下運動するため、フロート2が回転運動する場合(図11注の符号2Aで示す)に比較して、距離(X1−X2)分だけ省スペース化できるが、回転角度θが位相θ2だけずれる。しかも、位相θ2は、回転角度θに応じて変化するため、回転角度θに対するホール素子7から出力される電圧V1の関係は、式(2)より複雑なものとなる。
Since the
しかし、本実施形態でも、ホール素子7とマグネット6を、回転角度θが零度の位置で図5(b)に示すように構成するため、図6(b)に示す位相θ1のズレを除去できる。このため、この出力電圧V1を、制御装置22の出力調整手段22aにより、液面91のレベルLに対し線形である調整電圧V2へ比較的容易に調整することができる。
However, also in this embodiment, since the
以上、本発明では、ホール素子7は、フロート2の軸中心が回転軸の軸中心である回転軸Zと同じ高さに位置する基準位置(回転角θが零度の位置)において、フロート2の軸中心がその基準位置より上下方向に等距離に位置する際の各出力値(例えば、回転角θが−60度の出力値と回転角θが+60度の出力値)の中間値を出力する。この要件を満足する限り、上述の例に限らないで、種々の変形例が考えられる。
As described above, in the present invention, the
また、出力調整手段22aを、ホール素子7の近傍に配置するか、またはホール素子7に内蔵させてもよい。
Further, the output adjusting means 22 a may be disposed in the vicinity of the
また、マグネット6は、筒型の1個の磁石に限る必要はなく、2個でも3個であってもよい。
Further, the number of
また、マグネット6の材質をフェライト磁石の代わりに、他の材質、たとえば希土類磁石としてもよい。
Further, the material of the
また、磁気検出素子としてホール素子7の代わりに、これ以外の磁気検出素子、たとえば磁気抵抗素子等を用いてもよい。
Further, instead of the
また、本発明による液面検出装置は、測定対象である液体の液面に浮くフロートを備えることを必要とするが、ホルダの回転角度を検出する方法は、上述の例に限らないで、種々の変形例が考えられる。 In addition, the liquid level detection device according to the present invention needs to include a float that floats on the liquid level of the liquid to be measured. However, the method for detecting the rotation angle of the holder is not limited to the above-described example. The modification of this can be considered.
また、本発明による液面検出装置は、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、液面検出対象としての液体も、燃料に限る必要はなく、水、潤滑油、各種薬品等であってもよい。
Further, the liquid level detection device according to the present invention is not limited to the
1 燃料レベルゲージ(液面検出装置)
2 フロート
2a ガイド溝
3 アーム
4 マグネットホルダ
41 孔部
42 係止部
42a アームガイド
43 貫通孔
5 ボディ
51 軸部
52 溝
53 ストッパ
54 止め輪
55 ガイドベース
55a 第1ガイド穴
56 第1フロートガイド(ガイド部)
57 第2フロートガイド(ガイド部)
58 第2ガイド穴
6 マグネット(回転角度検出器)
7 ホール素子(回転角度検出器、磁電変換素子)
71 リード
8 ターミナル
9 燃料(液体)
91 液面
10 燃料タンク(貯液槽)
20 コンビネーションメータ
21 燃料計
22 制御装置
22a 出力調整手段
22b メモリ
22c 駆動手段
30 イグニッションスイッチ
40 バッテリ
Z 回転軸(回転軸の軸中心)
D1 外径寸法
D2 内径寸法
W 開口寸法
θ 回転角度
1 Fuel level gauge (Liquid level detector)
2
57 Second float guide (guide section)
58
7 Hall element (rotation angle detector, magnetoelectric transducer)
71
91
20
D1 Outer diameter D2 Inner diameter W Opening dimension θ Rotation angle
Claims (7)
前記フロートに取り付けられ、前記液面の液面レベルの位置に伴う該フロートの上下運動を回転軸を中心に回転運動に変換するアームと、
前記アームの回転角度を検出することにより前記液面レベルの位置に関連する出力値を出力する回転角度検出器とを備え、
前記回転角度検出器は、前記フロートの軸中心が前記回転軸の軸中心と同じ高さに位置する基準位置において、該フロートの軸中心が該基準位置より上下方向に等距離に位置する際の各出力値の略中間値を出力するように構成されることを特徴とする液面検出装置。 A float that floats on the liquid level in the reservoir;
An arm that is attached to the float and converts the vertical movement of the float according to the liquid level level of the liquid level into a rotational movement around a rotation axis;
A rotation angle detector that outputs an output value related to the position of the liquid level by detecting the rotation angle of the arm;
The rotation angle detector is configured such that when the float shaft center is positioned at the same height as the shaft center of the rotation shaft, the float shaft center is located at an equal distance in the vertical direction from the reference position. A liquid level detection apparatus configured to output a substantially intermediate value of each output value.
前記アームの前記回転角度は、前記磁電変換素子により前記磁電変換素子と交差する前記マグネットの磁束密度を測定することによりを検出されることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の液面検出装置。 The rotational angle detector includes a magnet that rotates in conjunction with the rotational motion of the arm, and a magnetoelectric conversion element that is fixed so as to cross the magnetic flux of the magnet and not to rotate.
The rotation angle of the arm is detected by measuring a magnetic flux density of the magnet that intersects the magnetoelectric conversion element by the magnetoelectric conversion element. The liquid level detection device according to item.
前記回転角度検出器の出力値を、前記フロートの上下運動方向の位置に応じた所定の出力特性に調整することを特徴とする液面検出装置の出力調整方法。 A float that floats on the liquid level in the liquid storage tank, an arm that is attached to the float and that converts the vertical movement of the float into a rotational motion around a rotational axis, and a rotational angle detector that detects the rotational angle of the arm The rotation angle detector is at a reference position where the float is located at the same height as the rotation axis, and is approximately an intermediate value of each output value when the float is located at an equal distance in the vertical direction from the reference position. An output adjustment method for a liquid level detection device configured to output
An output adjustment method for a liquid level detection device, wherein an output value of the rotation angle detector is adjusted to a predetermined output characteristic corresponding to a position of the float in a vertical movement direction.
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2005
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