JP2006308393A - Liquid level detection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、容器等に収容される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、特に、液体に浮かぶフロートを備えこのフロートの位置に基づいて液面レベルを検出する方式の液面検出装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid level detection device for detecting a liquid level of a liquid contained in a container or the like, and in particular, a liquid having a float that floats on a liquid and that detects the liquid level based on the position of the float. The present invention relates to a surface detection device.
この種の液面検出装置は、たとえば、自動車の燃料タンクに収容される燃料量を監視するための液面検出装置として利用されている。 This type of liquid level detection device is used, for example, as a liquid level detection device for monitoring the amount of fuel stored in a fuel tank of an automobile.
従来の液面検出装置としては、フロートの移動により回転する永久磁石を有し、永久磁石を回動自在に保持する部材に永久磁石の磁束を横切るように磁電変換素子を配置した構成の液面検出装置がある。これは、フロートの移動により永久磁石を回転させて磁電変換素子を横切る永久磁石の磁束密度を変化させ、この磁束密度の変化を磁電変換素子からの出力信号の変化として検出するものである。つまり、液面位置を、磁電変換素子の出力信号レベルにより検出するものがある(特許文献1参照)。
上述した従来の液面検出装置において、通常フロートを直線状に移動案内するガイドは、フロートが液面に垂直な方向に直線運動するように配置され、このガイドの脇に、永久磁石を収容保持するとともにアームによりフロートと連結された回転部材が配置されている。 In the conventional liquid level detection device described above, the guide for moving and guiding the normal float in a straight line is arranged so that the float moves linearly in a direction perpendicular to the liquid level, and a permanent magnet is accommodated and held beside this guide. In addition, a rotating member connected to the float by an arm is disposed.
一方、自動車のスタイルの多様化に対応するために、より小型の液面検出装置の必要性が強まっている。 On the other hand, in order to cope with the diversification of automobile styles, there is an increasing need for smaller liquid level detection devices.
上述したような液面検出装置を小型化する手法の一つとして、永久磁石を収容した回転部材とフロートとの距離を短くすることがある。フロートの移動範囲、すなわち燃料タンクが空の時のフロート位置と満タン時のフロート位置との隔たりが一定の場合、永久磁石を収容した回転部材とフロートとの距離を短くするほど、フロートの移動範囲に対応した回転部材の回転角度が大きくなる。 One of the techniques for reducing the size of the liquid level detection apparatus as described above is to shorten the distance between the rotary member containing the permanent magnet and the float. If the float movement range, that is, the distance between the float position when the fuel tank is empty and the float position when the fuel tank is full is constant, the float movement decreases as the distance between the rotating member containing the permanent magnet and the float is shortened. The rotation angle of the rotating member corresponding to the range is increased.
一方、磁電変換素子には、高精度で検出可能な角度範囲が存在する。このため、フロートの移動範囲に対応した回転部材の回転角度が磁電変換素子の検出可能角度よりも大きくなると、フロートの移動範囲の一部において液面位置検出精度が低下する可能性がある。 On the other hand, the magnetoelectric conversion element has an angular range that can be detected with high accuracy. For this reason, if the rotation angle of the rotating member corresponding to the movement range of the float is larger than the detectable angle of the magnetoelectric transducer, the liquid surface position detection accuracy may be lowered in a part of the movement range of the float.
本発明は上記のような問題点に鑑みなされたもので、その目的は、フロートの移動範囲の全域において高精度で液面位置を検出可能としつつより小型の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 problems, and an object of the present invention is to provide a more compact liquid level detection device that can detect the liquid level position with high accuracy over the entire range of movement of the float. is there.
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.
本発明の請求項1に記載の液面検出装置は、液面の上下動に連動して移動する磁石と、この磁石の位置に応じて電気量を出力する磁電変換素子とを有し、この磁電変換素子の出力により液面レベルを検出する液面検出装置において、液面の上下動に連動して移動するフロートと、磁石を有する第1回転部材と、フロートの移動に連動して回転し且つその回転を第1回転部材に伝達する第2回転部材と、第2回転部材の回転を減速して第1回転部材に伝達して第1回転部材の回転角度を第2回転部材の回転角度よりも小さくなるようにせしめる減速手段とを備えることを特徴としている。
The liquid level detection device according to
従来の液面検出装置においては、液面検出装置の小型化を図るために磁石を収容した回転部材とフロートとの距離を短くすると、フロートの移動範囲、すなわち燃料タンクの満タン時および空時の液面位置の隔たりに対応した磁石の回転角度が大きくなる。 In the conventional liquid level detection device, if the distance between the rotary member containing the magnet and the float is shortened in order to reduce the size of the liquid level detection device, the float movement range, that is, when the fuel tank is full and empty The rotation angle of the magnet corresponding to the difference in the liquid level is increased.
ところで、磁電変換素子には、高精度で検出可能な角度範囲が存在する。すなわち、単位角度変化量に対応した磁電変換素子の出力信号レベルが十分大きくなるような角度範囲が存在する。 By the way, the magnetoelectric conversion element has an angle range that can be detected with high accuracy. That is, there exists an angle range in which the output signal level of the magnetoelectric transducer corresponding to the unit angle change amount is sufficiently large.
このため、フロートの移動範囲に対応した磁石の回転角度が磁電変換素子の検出可能角度よりも大きくなると、フロートの移動範囲の一部において液面位置検出精度が低下する可能性がある。 For this reason, when the rotation angle of the magnet corresponding to the movement range of the float becomes larger than the detectable angle of the magnetoelectric conversion element, the liquid surface position detection accuracy may decrease in a part of the movement range of the float.
本発明の請求項1に記載の液面検出装置においては、フロートの移動に連動して回転する第2回転部材ではなく、第2回転部材の回転が減速手段を介して伝達される第1回転部材に磁石を備え、且つその減速手段によってフロートの移動に対応した第1回転部材の回転角度が第2回転部材の回転角度よりも小さくなるように設定されている。 In the liquid level detection device according to the first aspect of the present invention, the first rotation in which the rotation of the second rotation member is transmitted via the speed reduction means, not the second rotation member that rotates in conjunction with the movement of the float. The member is provided with a magnet, and the rotation angle of the first rotation member corresponding to the movement of the float is set to be smaller than the rotation angle of the second rotation member by the reduction means.
これにより、フロートの移動に対応した第1回転部材の回転角度が磁電変換素子の検出可能角度範囲を超えていても、フロートの移動に対応した第2回転部材、つまり磁石の回転角度を磁電変換素子の検出可能角度範囲内にすることができるので、フロートの移動範囲全域に亘って、高精度の液面検出が可能となる。 Thereby, even if the rotation angle of the first rotating member corresponding to the movement of the float exceeds the detectable angle range of the magnetoelectric conversion element, the rotation angle of the second rotating member corresponding to the movement of the float, that is, the magnet is converted to the magnetoelectric conversion. Since it can be within the detectable range of the element, the liquid level can be detected with high accuracy over the entire range of movement of the float.
したがって、フロートの移動範囲の全域において高精度で液面位置を検出可能としつつより小型の液面検出装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a more compact liquid level detection device while making it possible to detect the liquid level position with high accuracy over the entire range of movement of the float.
本発明の請求項2に記載の液面検出装置は、減速手段として歯車機構を特定し、請求項3に記載の液面検出装置は、その歯車機構が第1回転部材および第2回転部材のそれぞれ外周に設けられた歯車であることを特定している。
The liquid level detection device according to
このような歯車により、簡便に第2回転部材の回転を減速して第1回転部材に伝達させることができる。 With such a gear, the rotation of the second rotating member can be simply decelerated and transmitted to the first rotating member.
本発明の請求項4に記載の液面検出装置は、第1歯車および第2歯車を備える第1回転部材および第2回転部材の外周形状が楕円形状であることを特徴としている。
The liquid level detection apparatus according to
従来の液面検出装置においては、一般に、磁石と磁電変換素子から構成された、いわゆる回転角度検出機能部材は、フロートの移動範囲のほぼ中間点に配置されている。 In a conventional liquid level detection device, generally, a so-called rotation angle detection function member composed of a magnet and a magnetoelectric conversion element is disposed at a substantially middle point in the movement range of the float.
このため、フロートの単位移動長さに対応する磁石の回転角度は、フロートが磁石に最も接近した位置付近において最大となり、フロートが磁石から遠ざかるにつれて減少し、フロートが満タン時位置あるいは空時位置に来ると最小となる。また、フロートの単位移動長さに対応する磁石の回転角度が大きいほど、液面検出精度がより高くなる。 For this reason, the rotation angle of the magnet corresponding to the unit movement length of the float is the maximum near the position where the float is closest to the magnet, and decreases as the float moves away from the magnet. When it comes to the minimum. Further, the larger the rotation angle of the magnet corresponding to the unit movement length of the float, the higher the liquid level detection accuracy.
ところで、液面レベルが低いとき、つまりフロートが空時位置付近にあるときにおいては、より高精度であることが要求される。 By the way, when the liquid level is low, that is, when the float is in the vicinity of the space time position, higher accuracy is required.
しかしながら、従来の液面検出装置においては、上述したように、フロートの単位移動長さに対応する磁石の回転角度はフロートが空時位置付近で最小となっているため、最も高い検出精度が要求される時点で検出精度が低下してしまう。 However, in the conventional liquid level detection device, as described above, the rotation angle of the magnet corresponding to the unit movement length of the float is the minimum near the spacetime position, so the highest detection accuracy is required. At this point, the detection accuracy will be reduced.
これに対して、本発明の請求項4に記載の液面検出装置は、上記のように第1歯車および第2歯車を備える第1回転部材および第2回転部材の外周形状を楕円形状としている。
On the other hand, in the liquid level detection device according to
すなわち、フロート位置が中間位置から空時位置に近づくにつれて、第1歯車および第2歯車の噛み合い部における歯数比を徐々に変化させることが可能となり、したがって、フロートの単位移動長さに対応する磁石の回転角度をフロートの移動範囲の全域で一様とすることができる。 That is, as the float position approaches the space-time position from the intermediate position, it is possible to gradually change the gear ratio at the meshing portion of the first gear and the second gear, and thus corresponds to the unit movement length of the float. The rotation angle of the magnet can be made uniform over the entire movement range of the float.
これにより、フロートが空時位置付近にあるときの液面検出精度を高めて、フロートの移動範囲の全域で高精度な液面検出可能な液面検出装置を提供することができる。 Accordingly, it is possible to provide a liquid level detection device that can improve the liquid level detection accuracy when the float is in the vicinity of the space time position and can detect the liquid level with high accuracy over the entire range of movement of the float.
以下、本発明の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装着されて燃料の液面位置を検出す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。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。 Hereinafter, a case where the liquid level detection device according to the embodiment of the present invention is applied to a fuel level gauge that is mounted in a fuel tank of an automobile and detects the level of fuel will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.
(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としての燃料レベルゲージ1の正面図である。図1における燃料レベルゲージ1の各構成部品は、燃料11の液面12が最低位にある状態を示している。また、図1中において、燃料の液面12が最高位状態、つまり満タン時、および燃料11の液面12が中間位置時におけるフロート9およびアーム8を破線で示している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a front view of a
図2は、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1の断面図であり、図1中のII−II線断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
なお、図1および図2において、図の上方が、燃料レベルゲージ1が当該自動車に取り付けられた状態における上方となっている。
1 and 2, the upper part of the figure is the upper part in the state where the
図3は、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1の部分断面図であり、図1中のIII−III線断面図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the
図4は、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1のマグネットホルダ4の正面図である。
FIG. 4 is a front view of the
図5は、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およびドライバ7の角度位置合わせ方法を説明する模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an angular alignment method of the
図1〜図4に示される燃料レベルゲージ1は、燃料タンク13内における燃料11の液面12高さHを測ることで燃料タンク13内の燃料残存量を検出するために用いられるものである。燃料レベルゲージ1は、燃料タンク13内部の底面における最も低い位置に配置されている。
The
燃料レベルゲージ1は、大きくは、フロートガイド2、センサホルダ3、マグネットホルダ4、マグネット5、磁気抵抗素子6、アーム8およびフロート9等から構成されている。
The
なお、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1は、フューエルポンプモジュール(図示せず)、すなわち燃料レベルゲージ1が取り付けられる対象物に、フロートガイド2を介して固定されている。フューエルポンプモジュール(図示せず)は、燃料タンク13内の燃料11をエンジンへ送出するためのフューエルポンプ、燃料フィルタ等を一体化したもので、燃料タンク13の底部に設置されているものである。
The
フロートガイド2は、ベース21およびガイドレール22から構成されている。フロートガイド2のベース21の高さ寸法H1(図1参照)は、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1を満タン時液面レベルの異なる多種類の燃料タンク13に適用可能とするために、燃料レベルゲージ1が適用され得る燃料タンク13のうち、満タン時液面レベルが最も低い燃料タンク13における燃料レベルゲージ1設置位置から燃料タンク13上面までの高さよりも低く設定されている。
The
ベース21は、たとえば樹脂材料から形成されている。ベース21は、図1に示すように、ガイドレール22を保持固定するための保持孔21a、21bを備えている。ベース21は、図2に示すように、後述するセンサホルダ3が密着されるとともに、燃料レベルゲージ1をそれが取り付けられる対象物であるフューエルポンプモジュール(図示せず)への取り付け面となる支持面21cが形成されている。また、ベース21には、図1に示すように、固定手段である取り付け孔21hが2個設けられている。取り付け孔21hは、それらを介してフロートガイド2、つまり燃料レベルゲージ1をフューエルポンプモジュール(図示せず)にねじ止めするためのものである。ベース21には、図2に示すように、後述するセンサホルダ3の軸部31を挿通させるための貫通孔21eが設けられている。センサホルダ3には、軸部31が2個設けられているので、貫通孔21eも2個設けられている。ベース21は、図1に示すように、後述するフロート9を図1における上下方向に直線状に移動案内するためのレール部21fを備えている。ベース21は、図1に示すように、後述するフロート9の最低位置を規制するストッパ部21gを備えている。
The
ガイドレール22は、たとえば断面円形状のステンレス鋼の棒材を所定位置で折り曲げることにより、図1に示すような形状に形成されている。すなわち、ガイドレール22は、後述するフロート9の案内溝91に挿入される互いに平行な直線状部分であるレール部22a、22b、およびフロート9の最高位置を規制するストッパ部22cを備えている。ストッパ部22c位置A(図1参照)は、この燃料レベルゲージ1が適用され燃料タンク13の液面レベルの最高位置、すなわち満タン時液面位置におけるフロート位置H2対応するように形成されている。レール部22bは、ガイドレール22がベース21に固定されると、べース21のレール部21fと滑らかにつながるように、つまりフロート9が滑らかに上下動できるような形状に作られている。ガイドレール22は、その両端部が、ベース21の保持孔21a、21bに圧入固定されている。
The
第1回転部材であるマグネットホルダ4は、たとえば樹脂材料等から円環状に形成されている。マグネットホルダ4は、図2に示すように、磁石であるマグネット5を内蔵保持している。マグネットホルダ4は、円環状の中心孔である孔部42を備え、この孔部42が後述するセンサホルダ3の軸部31に回動可能に嵌合している。すなわち、マグネットホルダ4の孔部42の内周には、図2に示すように、突起部43が設けられ、この突起部43が、センサホルダ3の軸部31に設けられた溝部32に嵌合することにより、マグネットホルダ4が軸部31の軸方向(図2の左右方向)に移動することが規制される。マグネットホルダ4がセンサホルダ3に対して回転運動すると、マグネット5も、マグネットホルダ4と一体的に回転する、すなわちセンサホルダ3に対して変位することになる。マグネットホルダ4には、その外周に、減速手段としての歯車機構を構成する第1歯車であるギヤ部41が設けられている。ギヤ部41は、平歯車から成り、マグネットホルダ4のセンサホルダ3と反対側の端部に孔部42と同軸上に配置されている。ギヤ部41は、マグネットホルダ4の樹脂成型時に一体的に形成されている。
The
マグネット5は、たとえば円環状のものが孔部42と同軸上に配置されて、あるいは扇形のものが2個孔部42に対して対称配置されている。いずれの場合も、マグネット5により形成される磁束が、センサホルダ3の軸部31の軸方向と直交し且つマグネットホルダ4の回転と連動して軸部31を中心として回転するように、その着磁状態が設定されている。
For example, an
マグネットホルダ4は、たとえば、樹脂成型時にマグネット5をインサート成型することにより作られる。
The
後述するフロート9の移動に連動して回転し且つその回転を第1回転部材であるマグネットホルダ4に伝達する第2回転部材であるドライバ7が、図1に示すようにマグネットホルダ4と隣接して配置されている。ドライバ7は、その外周に、減速手段としての歯車機構を構成する第2歯車であるギヤ部71を備えている。ドライバ7は、ギヤ部71を、マグネットホルダ4のギヤ部41と噛み合わせて配置されている。ドライバ7は、たとえば樹脂材料等から円環状に形成されている。ドライバ7は、円環状の中心孔である孔部72を備え、この孔部72が後述する本体部材であるセンサホルダ3の軸部31に回動可能に嵌合している。すなわち、ドライバ7の孔部72の内周には、図2に示すように、突起部73が設けられ、この突起部73が、センサホルダ3の軸部31に設けられた溝部32に嵌合することにより、ドライバ7が軸部31の軸方向(図2の左右方向)に移動することが規制される。ギヤ部71は、マグネットホルダ4のギヤ部41と噛み合い可能な平歯車から成り、ドライバ7のセンサホルダ3と反対側の端部に孔部72と同軸上に配置されている。すなわち、ドライバ7が回転すると、そのトルクがギヤ部71およびギヤ部41を介してマグネットホルダ4に伝達されて、マグネットホルダ4が回転する。ギヤ部71は、ドライバ7の樹脂成型時に一体的に形成されている。
A
ここで、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1においては、マグネットホルダ4のギヤ部41の歯数Z41と、ドライバ7のギヤ部71の歯数Z71との間には、Z41>Z71の関係が成立している。したがって、ドライバ7が回転するとその速度は減速してマグネットホルダ4に伝達される。つまり、ギヤ部71とギヤ部41とにより減速手段である減速歯車機構が形成されている。これにより、マグネットホルダ4の回転角度はドライバ7の回転角度よりも小さくなっている。
Here, in the
ドライバ7には、後述するアーム8が摺動可能に結合されている。すなわち、アーム8は、図1に示すように、ドライバ7の孔部72の軸方向に直交する方向に摺動運動可能に結合されている。ドライバ7には、アーム8がドライバ7に対して摺動運動するときのガイドとなる一対の案内突起74が、図4に示すように、孔部72を挟んで2対設けられている。一対の案内突起74の間隔は、アーム8の直径寸法よりわずかに大きく形成されている。つまり、両案内突起74間をアーム8が滑らかに且つ傾かずに摺動可能なように設定されている。これらの案内突起74には、図1に示すように、キャップ75が装着されて、アーム8が案内突起74から外れることを防止している。
An
センサホルダ3は、たとえば樹脂材料等から形成されている。センサホルダ3は、図2に示すように、2つの軸部31を備えている。各軸部31の外周にマグネットホルダ4の孔部42、ドライバ7の孔部72が嵌合することにより、センサホルダ3は、マグネットホルダ4およびドライバ7を回動自在に保持している。軸部31には、図2に示すように、マグネットホルダ4の孔部42に形成された突起部43あるいはドライバ7の孔部72に形成された突起部73と係合する溝部32が、軸部31と同軸上に設けられている
センサホルダ3の両軸部31のうち、マグネットホルダ4を回動自在に保持する軸部31の内部には、図2に示すように、変位部材であるマグネット5の変位を検出する検出手段としての磁電変換素子である磁気抵抗素子6が配設されている。磁気抵抗素子6は、図2に示すように、軸部31の軸方向においてマグネット5との重なり長さをできるだけ長くして配置されている。これにより、磁気抵抗素子6と交差するマグネット5の磁束量を多くして、磁気抵抗素子6の出力電圧を高めて、燃料レベルゲージ1の液面12検出精度を高めるとともに、強い耐ノイズ性を備えることができる。
The
センサホルダ3は、磁気抵抗素子6を外部の電気回路と接続するためのターミナル10を備えている。本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1においては、磁気抵抗素子6の電極数は2個であり、それに対応して、ターミナル10は、図1に示すように、2個設けられている。ターミナル10には、図1に示すように、電線10aが接続されている。磁気抵抗素子6は、各電線10aを通じて外部の電気回路、たとえば、磁気抵抗素子6からの検出信号を受けて液面12位置を測定し燃料タンク13内の残存量を算出する制御回路等に接続されている。
The
センサホルダ3の製作方法を簡単に説明する。先ず、磁気抵抗素子6のリード61にターミナル10をヒュージングあるいはかしめ等により接続する。次に、磁気抵抗素子6およびターミナル10をセンサホルダ3の樹脂成形型にセットしてインサート成型する。最後に、ターミナル10に電線10aをヒュージングあるいはかしめ等により接続して、センサホルダ3が完成する。
A method for manufacturing the
センサホルダ3は、センサホルダ3をフロートガイド2に固定するための固定爪33を備えている。固定爪33は、図1に示すように4個設けられている。固定爪33は、図3に示すように、フロートガイド2のベース21に設けられた係止孔21dに挿通、係止する。
The
センサホルダ3およびマグネットホルダ4は、センサホルダ3の各軸部31にマグネットホルダ4の孔部42、およびドライバ7の孔部72が回転可能に結合された状態において、いわゆる回転角度検出機能を発揮可能な状態となる。
The
フロート9は、略直方体状に樹脂材料等から形成されている。フロート9は、燃料11の液面12に確実に浮かぶように、発泡成形あるいは空洞成型等により見掛けの比重を燃料よりも小さく設定されている。
The
フロート9の各面のうち、ガイドレール22のレール部22a、22bと対向する面には、図3に示すように、案内溝91、92がそれぞれ設けられている。フロート9は、案内溝91をガイドレール22のレール部22aと嵌合させ、且つ案内溝92をガイドレール22のレール部22aあるいはベース21のレール部21fと嵌合させてガイドレール22に装着されている。案内溝91、92の形状は、レール部22a、22b、レール部21fの形状よりも若干大きく形成されている。すなわち、フロート9が、ガイドレール22内をレール部22a、22b、レール部21fに沿って滑らかに直線移動可能なように設定されている。
As shown in FIG. 3, guide
フロート9には、図3に示すように、水平方向に貫通する貫通孔93が設けられている。貫通孔93には、図3に示すように、後述するアーム8の端部が挿入されている。貫通孔93の直径寸法は、アーム8の直径寸法より若干大きく設定されている。これにより、燃料タンク13内の液面12位置変動に応じてフロート9が上下方向に移動すると、アーム8は、フロート9に対して回転する。
As shown in FIG. 3, the
アーム8は、たとえば断面円形状の金属製棒状部材から略L字状に形成されている。アーム8の一端は、図3に示すように、フロート9の貫通孔93に回転可能に係合している。一方、アーム8の他端は、図1に示すように、ドライバ7の案内突起74およびキャップ75により形成される孔部に摺動可能に係合している。ドライバ7およびフロート9をアーム8を介してこのように結合したことにより、液面の上下動に応じてフロート9が上下動すると、アーム8は、ドライバ7に対して摺動運動すると同時に、ドライバ7を回転させる。このドライバ7の回転は、ギヤ部71およびギヤ部41を介してマグネットホルダ4に伝達され、マグネットホルダ4が、ギヤ部71の歯数Z71およびギヤ部41の歯数Z41で定まる回転速度で回転する。すなわち、アーム8は、フロート9の上下動をマグネットホルダ4の回転運動に変換する機能を果たしている。
The
燃料11の液面12変動にフロート9を確実に追従させて燃料レベルゲージ1の検出精度を高めるためには、フロート9に作用する浮力を大きくする必要があるが、構成上、アーム8は、その重量がフロート9の重量を増加させるように作用する。したがって、アーム8は、できるだけ軽量化することが望ましく、たとえばアルミニウム等の軽金属、あるいはそのパイプ材等から形成されている。
In order to make 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の組立方法について順を追って説明する。
Next, the assembly method of the
なお、センサホルダ3およびマグネットホルダ4は、以下に説明する工程より前に既に完成している。すなわち、センサホルダ3には磁気抵抗素子6が、またマグネットホルダ4にはマグネット5が、内蔵されている。
In addition, the
先ず、フロートガイド2を組立てる。すなわち、フロート9の案内溝91、92をガイドレール22のレール部22a、22bにそれぞれ嵌挿しつつ、ガイドレール22の両端をベース21の保持孔21a、21bに圧入固定する。
First, the
次に、センサホルダ3をフロートガイド2に固定する。すなわち、センサホルダ3の軸部31をベース21の貫通孔21eに挿通させつつ、センサホルダ3の4個の係止爪33をそれぞれに対応したベース21の係止孔21dに挿通係止させる。
Next, the
次に、マグネットホルダ4およびドライバ7をセンサホルダ3に装着する。すなわち、マグネットホルダ4の孔部42をベース21から突出しているセンサホルダ3の軸部31に嵌合させ、さらに図2において右方向に押し込んで、マグネットホルダ4の突起部43をセンサホルダ3の溝部32に係合させる。これにより、マグネットホルダ4が軸部31の軸方向(図2の左右方向)に移動することが規制され、且つマグネットホルダ4がセンサホルダ3に回転可能に保持される。続いて、ギヤ部71をギヤ部41に噛み合わせつつ、ドライバ7の孔部72をベース21から突出しているセンサホルダ3の軸部31に嵌合させ、さらに図2において右方向に押し込んで、ドライバ7の突起部73をセンサホルダ3の溝部32に係合させる。これにより、ドライバ7が軸部31の軸方向(図2の左右方向)に移動することが規制され、且つドライバ7がセンサホルダ3に回転可能に保持される。
Next, the
次に、アーム8を装着する。すなわち、アーム8の一端をフロート9の貫通孔93に挿入し、アーム8の他端をドライバ7の一対の案内突起74間に嵌め、その上からキャップ75をかぶせるように取り付ける。これにより、アーム8はドライバ7に摺動可能に保持される。
Next, the
以上で、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1の組付けが完了する。
This completes the assembly of the
完成した燃料レベルゲージ1は、フロートガイド2に設けられた取り付け孔21hを介して、フューエルポンプモジュール(図示せず)にねじ止めにより固定される。そして、フューエルポンプモジュール(図示せず)が燃料タンク13内の底部に設置されることにより、燃料レベルゲージ1が燃料タンク13内に設置される。
The completed
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、すなわち燃料タンク13内における液面検出作動について説明する。
Next, the operation of the
燃料11の液面12高さの変動に応じてフロート9が図1の上下方向に移動すると、アーム8は、ドライバ7に対して摺動運動すると同時にドライバ7を回転させる。このとき、フロート9の貫通孔93からドライバ7の孔部72の中心までの距離は、フロート9の上下動にともなって変化する。しかし、アーム8がドライバ7に摺動可能に保持されているため、貫通孔93からドライバ7の孔部72の中心までの距離の変動分だけ、アーム8はドライバ7に対して直線運動する。これにより、上述の距離の変動分は吸収され、フロート9の上下動に連動してドライバ7は滑らかに回転運動することができる。このドライバ7の回転は、ギヤ部71およびギヤ部41を介してマグネットホルダ4に伝達され、マグネットホルダ4が、ギヤ部71の歯数Z71およびギヤ部41の歯数Z41で定まる回転速度で回転する。
When the
そして、アーム8の回動に連動してマグネット5が回転すると、磁気抵抗素子6を横切る磁束密度が変化して磁気抵抗素子6の出力電圧が変化する。この磁気抵抗素子6の出力電圧に基づいてフロート9の位置、すなわち燃料タンク13内の液面12位置Hが認識され、液面12位置Hに基づいて、燃料タンク13内の残存燃料量が算出される。
When 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の特徴、すなわちドライバ7を追加し、フロート9の上下動をギヤ部71およびギヤ部41を介してマグネットホルダ4の回転運動に変換する構成の作用効果について説明する。
Next, the feature of the
従来の液面検出装置においては、液面検出装置の小型化を図るために永久磁石を収容した回転部材とフロートとの距離、すなわち図1中における長さ寸法Lを短くすると、フロートの移動範囲、すなわち燃料タンクの満タン時および空時の液面位置の隔たりに対応した永久磁石の回転角度が大きくなる。 In the conventional liquid level detection device, in order to reduce the size of the liquid level detection device, if the distance between the rotary member containing the permanent magnet and the float, ie, the length L in FIG. That is, the rotation angle of the permanent magnet corresponding to the difference between the liquid level positions when the fuel tank is full and empty is increased.
また、磁電変換素子には、高精度で検出可能な角度範囲が存在する。すなわち、単位角度変化量に対応した磁電変換素子の出力信号レベルが十分大きくなるような適正検出角度範囲が存在する。この適正検出角度範囲を超える角度においては、角度検出精度が低下する。 Further, the magnetoelectric conversion element has an angular range that can be detected with high accuracy. That is, there exists an appropriate detection angle range in which the output signal level of the magnetoelectric conversion element corresponding to the unit angle change amount is sufficiently large. At an angle exceeding the proper detection angle range, the angle detection accuracy is lowered.
したがって、液面検出装置において、フロートの移動範囲に対応した永久磁石の回転角度が磁電変換素子の適正検出角度範囲よりも大きくなると、フロートの移動範囲の一部において液面位置検出精度が低下する可能性がある。 Therefore, in the liquid level detection device, when the rotation angle of the permanent magnet corresponding to the float movement range is larger than the proper detection angle range of the magnetoelectric transducer, the liquid level position detection accuracy decreases in a part of the float movement range. there is a possibility.
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においては、フロート9をマグネットホルダ4ではなくてドライバ7に直接連結し、フロート9の上下動によりドライバ7を回転させ、ドライバ7の回転をギヤ部71およびギヤ部41を介してマグネットホルダ4に伝達してマグネットホルダ4を回転させるとともに、ドライバ7のギヤ部71の歯数Z71との間に、Z41>Z71の関係を成立させている。これにより、マグネットホルダ4の回転角度をドライバ7の回転角度よりも小さくしている。言い換えると、フロート9の移動範囲の全域、つまり満タン時の液面12位置から空時の液面12位置までの移動距離に対応したマグネットホルダ4の回転角度を、ドライバ7の回転角度よりも小さくしている。
On the other hand, in the
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においては、フロート9の移動範囲の全域、つまり満タン時の液面12位置から空時の液面12位置までの移動距離に対応したマグネットホルダ4の回転角度が、上述した磁気抵抗素子6固有の適正検出角度範囲内となるように、マグネットホルダ4のギヤ部41の歯数Z41と、ドライバ7のギヤ部71の歯数Z71を決めている。
That is, in the
これにより、フロート9の移動範囲の全域において高精度で液面12位置を検出可能としつつ、より小型の、特に、図1中における長さ寸法Lが小さい燃料レベルゲージ1を実現することができる。
Accordingly, it is possible to realize the
なお、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1においては、燃料レベルゲージ1の組付け作業時に、たとえばフロート9が、図1に示すように、燃料11の液面12が最低位置、つまり燃料タンク13の空時における位置にあるときに、マグネット5の磁束方向が所定方向として、このときの磁気抵抗素子6の出力信号を所定値とする必要がある。そのために、燃料レベルゲージ1の組付け作業時に、ドライバ7とマグネットホルダ4との角度位置関係を所定関係にセットする必要がある。
In the
そこで、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1においては、マグネットホルダ4のギヤ部41、およびドライバ7のギヤ部71に、いわゆる合わせマークを設けている。燃料レベルゲージ1の組付け作業時に、それぞれの歯の合わせマーク(XおよびY)が図5に示すような関係となるように組み付けることにより、上述したドライバ7とマグネットホルダ4との角度位置関係が所定関係にセットされる。
Therefore, in the
(第2実施形態)
図6に、本発明の第2実施形態による燃料レベルゲージ1の正面図を示す。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows a front view of the
本発明の第2実施形態による燃料レベルゲージ1では、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1に対して、マグネットホルダ4およびドライバ7の形状、すなわちギヤ部41およびギヤ部71の仕様を変更している。
The
本発明の第2実施形態による燃料レベルゲージ1では、マグネットホルダ4およびドライバ7の形状を楕円形状とし、それに対応してギヤ部41およびギヤ部71の形状も、図6に示すように、楕円形状としている。この場合、各ギヤ部41、71のピッチ円形状も楕円形となっており、ピッチ楕円が形成されている。
In the
ギヤ部41およびギヤ部71の噛み合い点におけるピッチ楕円径をR41、R71とすると、マグネットホルダ4のドライバ7に対する速度比Kは、K=R71/R41となる。本発明の第2実施形態による燃料レベルゲージ1は、フロート9の直線移動範囲全域において速度比K<1、すなわち、マグネットホルダ4の回転角度は、フロート9の位置如何によらず常にドライバ7の回転角度よりも小さくなっている。
When the pitch ellipse diameters at the meshing points of the
しかしながら、ギヤ部41およびギヤ部71の形状を楕円形状としているため、マグネットホルダ4のドライバ7に対する速度比Kは、フロート9位置により変化する。本発明の第2実施形態による燃料レベルゲージ1においては、フロート9が、図6に示すように、最低位置(燃料タンク13が空のとき)にあるときに速度比Kは最大であり、フロート9がそれより高い位置になるに連れて速度比Kは小さくなっていく。速度比Kは、フロート9位置が中間位置付近で最小となり、フロート9位置がさらに高い位置になるに連れて大きくなる。つまり、速度比Kはフロート9の移動範囲全域に亘り非線形に変化し、その結果、フロート9の単位移動長さに対応するマグネットホルダ4の回転角度は、フロート9の移動範囲全域においてほぼ一様となる。言い換えると、フロート9の移動範囲全域に亘り、磁気抵抗素子6の出力信号は線形に変化する。
However, since the shape of the
上述した、本発明の第1実施形態による燃料レベルゲージ1の場合、ギヤ部41およびギヤ部71は円形なので、マグネットホルダ4のドライバ7に対する速度比Kは、フロート9の位置如何によらず一定値となる。このため、フロート9の単位移動長さに対応するマグネットホルダ4の回転角度は、フロート9がマグネットホルダ4に最も接近した位置付近において最大となり、フロート9がマグネットホルダ4から遠ざかるにつれて減少し、フロート9が満タン時位置あるいは空時位置に来ると最小となる。つまり、フロート9の単位移動長さに対応するマグネットホルダ4の回転角度は、フロート9の移動範囲全域において非線形に変化している。言い換えると、フロート9の移動範囲全域に亘り、磁気抵抗素子6の出力信号は非線形に変化する。
In the case of the
これに対して、本発明の第2実施形態による燃料レベルゲージ1は、ギヤ部41およびギヤ部71の形状を楕円形状とすることにより、上述したように、フロート9の移動範囲全域に亘り、磁気抵抗素子6の出力信号は線形に変化させることができる。
On the other hand, in the
これにより、フロート9が空時位置付近にあるときの液面検出精度を高めて、フロート9の移動範囲の全域で高精度な液面検出を可能にできる。
Thereby, the liquid level detection accuracy when the
なお、以上説明した、本発明の第1実施形態および第2実施形態による燃料レベルゲージ1においては、検出手段として磁気抵抗素子6を用いているが、磁気抵抗素子6に限定する必要はなく、他の種類の磁気検出素子を用いてもよい。たとえば、ホール素子、あるいは磁気ダイオード等を用いてもよい。
In the
また、以上説明した、本発明の第1実施形態および第2実施形態による燃料レベルゲージ1においては、その取り付け対象部材への固定をねじ締めで行っているが、ねじに限る必要は無く、他の手段による固定方法、たとえば、対象部材に設けた係止爪をフロートガイド2に設けた係止孔に係合させる構成としてもよい。
Further, in the
また、本発明の第1実施形態および第2実施形態による燃料レベルゲージ1においては、フロート9を直線状のフロートガイド2により保持させながら、直線状に上下動させるようにしたが、これに限定されるものではなく、フロートガイド2を廃止してフロート9を円弧状に上下動させる構成としてもよい。
Further, in the
また、減速手段として、歯車機構に限定されるものではない。さらに、第1回転部材と第2回転部材との間に1個以上の歯車を介在させる構成としてもよい。 Further, the speed reduction means is not limited to the gear mechanism. Furthermore, it is good also as a structure which interposes one or more gearwheels between a 1st rotation member and a 2nd rotation member.
また、以上説明した、本発明の第1実施形態および第2実施形態による燃料レベルゲージ1においては、その取り付け対象部材をフューエルポンプモジュール(図示せず)としているが、フューエルポンプモジュールに限定する必要は無く、燃料タンク13内に直接取り付けてもよい。
In the
また、以上説明した、本発明の第1実施形態および第2実施形態においては、液面検出装置を自動車用の燃料レベルゲージ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、民生用各種装置に組み込まれる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, in the first and second embodiments of the present invention described above, the case where the liquid level detection device is applied to the
1 燃料レベルゲージ(液面検出装置)
2 フロートガイド
21 ベース
21a 保持孔
21b 保持孔
21c 支持面
21d 係止孔
21e 貫通孔
21f レール部
21g ストッパ部
21h 取り付け孔
22 ガイドレール
22a レール部
22b レール部
22c ストッパ部
3 センサホルダ
31 軸部
32 溝部
33 係止爪
4 マグネットホルダ(第1回転部材)
41 ギヤ部(減速手段、歯車機構、第1歯車)
42 孔部
43 突起部
5 マグネット(磁石)
6 ホール素子(磁気抵抗素子)
7 アイドラ(第2回転部材)
71 ギヤ部(減速手段、歯車機構、第2歯車)
72 孔部
73 突起部
74 案内突起
75 キャップ
8 アーム
9 フロート
91 案内溝
92 案内溝
93 貫通孔
10 ターミナル
10a 電線
11 燃料
12 液面
13 燃料タンク
A ストッパ位置
H 液面位置
H1 高さ寸法
H2 満タン時フロート位置
K 速度比
L 長さ寸法
R41 ピッチ楕円半径
R71 ピッチ楕円半径
Z41 歯数
Z71 歯数
1 Fuel level gauge (Liquid level detector)
2
41 Gear part (reduction means, gear mechanism, first gear)
42
6 Hall element (magnetoresistance element)
7 Idler (second rotating member)
71 Gear part (reduction means, gear mechanism, second gear)
72
Claims (4)
この磁石の位置に応じて電気量を出力する磁電変換素子とを有し、
この磁電変換素子の出力により液面レベルを検出する液面検出装置において、
前記液面の上下動に連動して移動するフロートと、
前記磁石を有する第1回転部材と、
前記フロートの移動に連動して回転し且つその回転を前記第1回転部材に伝達する第2回転部材と、
前記第2回転部材の回転を減速して前記第1回転部材に伝達して前記第1回転部材の回転角度を前記第2回転部材の回転角度よりも小さくなるようにせしめる減速手段とを備えることを特徴とする液面検出装置。 A magnet that moves in conjunction with the vertical movement of the liquid level;
It has a magnetoelectric conversion element that outputs an amount of electricity according to the position of this magnet,
In the liquid level detection device that detects the liquid level by the output of the magnetoelectric conversion element,
A float that moves in conjunction with the vertical movement of the liquid level;
A first rotating member having the magnet;
A second rotating member that rotates in conjunction with the movement of the float and transmits the rotation to the first rotating member;
Decelerating means for decelerating the rotation of the second rotating member and transmitting it to the first rotating member so that the rotation angle of the first rotating member is smaller than the rotation angle of the second rotating member. A liquid level detection device characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005130268A JP2006308393A (en) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | Liquid level detection apparatus |
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2005
- 2005-04-27 JP JP2005130268A patent/JP2006308393A/en active Pending
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