JP2008544219A - 非接触センサを用いて燃料タンクの残燃料のレベルを検出するためのセンダユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、非接触センサを用いて燃料タンクの燃料残量を検出するためのセンダユニットに関する。車両の燃料タンクの燃料残量を検出するためのセンダユニットが燃料タンクに固定されて、燃料の液面レベルに応じて浮くフロートの位置を検出することによって燃料残量を検出する。センダユニットは、ケーシング１１０と、ケーシング１１０に旋回可能に収容されたディスク状のロータヨーク１３０と、ロータヨーク１３０の下部に固定された環状磁石１４０と、磁石１４０の下面から離隔された複数の水平アーム１５１、１５２および１５３を含んで、磁石１４０と共に閉磁路を形成する、磁性体であるステータヨーク１５０と、ステータヨーク１５０に形成された間隙内に固定された磁気検出素子１６０と、ケーシング１１０に固定して収容され、かつステータヨーク１５０が固定されるプレート１７０と、一方の側の端部がフロート１０１に接続され、かつ他方の側の端部がケーシング１１０を貫通してロータヨーク１３０に固定されるロッド１２０を備える。本発明によれば、非接触式に燃料タンクの燃料残量を正確に検出できるので、装置の耐久性を改善することが可能である。

Description

本発明は、非接触センサを用いて燃料タンクの残燃料のレベルを検出するためのセンダユニット（送信機ユニット）に関し、特に、製造工程の効率性を改善しかつ小型化できる、非接触センサを用いて燃料タンクの残燃料のレベルを検出するためのセンダユニットに関する。

一般的に、燃料タンクの燃料貯留量を示すことができる燃料計が、車両の運転席の前に位置する計器板に設けられ、かつ燃料レベルを検出することができるセンダユニットを燃料タンクに取り付けて、センダユニットによって検出された燃料レベルに対応した信号を燃料計に伝送して、燃料タンクの燃料残量を知らせることができる。

図１は、車両の燃料タンクに取り付けられた、燃料残量検出用の従来の装置を示す図である。燃料タンク１の内部の上端に固定された案内部材２にセンダユニット１０が固定され、センダユニットは、一端にフロート２０が固定された旋回可能なワイヤーアーム２１を有する。

フロート２０は、その浮力によって燃料レベルに応じて上下に移動し、フロート２０の上下運動は、ワイヤーアーム２１の回転運動に変換される。

一方では、ワイヤーアーム２１がヒンジを介して旋回可能に結合されるセンダユニット１０に、ワイヤーアーム２１の回転に応じて抵抗値が変化する可変の抵抗器が設けられている。可変の抵抗器の抵抗値の変化に応じて、計器板にある燃料計へ信号が伝送され、燃料タンクの燃料残量が表示される。

上述したような、従来の、可変の抵抗器を使用する接触型のセンダユニットは広く使用されている。そのような接触型のセンダユニットに加えて、ホール素子（Ｈａｌｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）、磁力型、および暗号化プレート（ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｐｌａｔｅ）による符号化型を使用するものなどの非接触型のセンダユニットがある。

しかしながら、上述の接触型のセンダユニットでは、燃料レベルを検出するための操作は、ＰＣＢまたはセラミック基板に形成された抵抗トラックとの電気的接触がもたらされる可動接触部に接続されたワイヤーアームの回転によって行われる。

すなわち、従来の接触型のセンダユニットでは、燃料レベルは、抵抗トラックにおける可動接触部の相対的回転の程度によって検出されるため、ブラシの磨耗または抵抗の不足による耐用年数および出力値の直線性の低下、すなわち、測定精度の限界などに関連して多くの問題がある。

他方で、非接触型のセンダユニットは、接触型のセンダユニットとは反対に耐久性および精度の点で優れた特性を有する。しかしながら、正確な処理操作が要求され、製造コストが高いという問題がある。特に、非接触型の磁気位置センサの場合には、小型に製造することが非常に難しく、渦電流による損失を低減するために使用されるケイ素鋼板を積層する操作を伴う必要があり、処理効率が低下するという問題がある。

本発明は、上述の問題を解決するために考え出されたものである。したがって、本発明の目的は、燃料タンク中の燃料レベルを検出するために燃料タンクに取り付けられ、スリムな形に小型化でき、製造工程の効率を改善する、非接触センサを用いて燃料タンクの燃料残量を検出するためのセンダユニットを提供することにある。

本発明による、車両の燃料タンクの残燃料のレベルを検出するためのセンダユニットは、燃料タンクに固定されて、燃料の液面レベルに応じて浮くフロートの位置を検出することによって燃料残量を検出する。センダユニットは、ケーシングと、ケーシングに旋回可能に収容されたディスク状のロータヨークと、ロータヨークの下部に固定された環状磁石と、磁石の下面から離隔された複数の水平アームを含んで、磁石と共に閉磁路を形成する、磁性体であるステータヨークであって、複数のアームの少なくとも１つに間隙が形成されているステータヨークと、ステータヨークに形成された間隙に固定された磁気検出素子；ケーシングに固定して収容され、かつステータヨークが固定されるプレートと、一方の側の端部がフロートに接続され、かつ他方の側の端部がケーシングを貫通してロータヨークに固定されるロッドを備える。

以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図２を参照すると、非接触型のセンダユニット（送信機ユニット）がケーシング１１０によって保護されており、かつケーシング１１０の外側でロッド１２０を介してフロート１０１に接続されている。図面には示していないが、ケーシング１１０は、ケーシングを燃料タンクにしっかりと固定することのできる固定ブラケットまたは固定部材を備えてもよい。

ケーシング１１０の構成または構造は、燃料が装置に入らないようにするために封止構造であることで十分であり、かつその構成を、目的を達成するために本発明の範囲内で様々に変更してもよい。

図３は、本発明による、燃料タンクの燃料残量を検出するためのセンダユニットの分解斜視図である。ここでは、装置全体を保護するためのケーシングを図示していない。

図３および４を参照すると、本発明の実施形態によるセンダユニットは、装置全体を収納するためのケーシング（図示せず）；ケーシングに旋回可能に収容されたディスク状のロータヨーク１３０；ロータヨーク１３０の下部（下側）に固定された環状の磁石１４０；磁石１４０の下面から離隔された複数の水平アームを含んで、磁石と共に閉磁路を形成する、磁性体であるステータヨーク１５０；ステータヨーク１５０に形成された間隙内に固定された磁気検出素子１６０；ケーシングに固定して収容され、かつステータヨーク１５０が固定されるプレート１７０；および一方の側の端部がフロートに接続され、かつ他方の側の端部がケーシングを貫通してロータヨーク１３０に固定されるロッド１２０を備える。

ロータヨーク１３０の中心には、ロッド１２０が押圧嵌入される軸穴１３１が形成されるので、ロータヨーク１３０は、ロッド１２０の回転に従って、一体的に回転され得る。

磁石１４０は、ロータヨーク１３０の下面に固定され、かつ環状の永久磁石などでもよい。

ステータヨーク１５０は、磁石１４０の下面から所定の距離だけ離隔されるように水平に置かれて、磁石１４０と共に閉磁路を形成する、磁性体である。

特に、本発明においては、ステータヨーク１５０は、金属粉末から単層のコアに形成されることによって特徴付けられ、渦電流による損失を低減でき、ステータヨークを、一定の厚みを有するスリムな形に小型化できるという利点をもたらす。

ステータヨーク１５０は、直径方向において接続して環状を定める第１、第２および第３のアーム１５１、１５２および１５３を備える。第１、第２および第３のアーム１５１、１５２および１５３にはそれぞれ間隙１５１ａ、１５２ａおよび１５３ａがある。間隙の１つに磁気検出素子が置かれる。これらの間隙をそれぞれのアームに必ずしも形成する必要はなく、少なくとも１つの間隙を設ければ十分であるので、磁気検出素子を、第１、第２および第３のアームのいずれか１つに設けることができる。図３を参照すると、磁気検出素子１６０は、第２のアーム１５２に形成された間隙１５２ａ内に固定されていることが分かる。

第２のアーム１５２の中心には、ロッド１２０の端部が挿入されるヒンジ穴１５２ｂが形成されている。

本発明の実施形態では、第１、第２および第３のアーム１５１、１５２および１５３それぞれに間隙１５１ａ、１５２ａおよび１５３ａを形成することによって、ステータヨーク１５０を２つの部品として別個に製造してもよい。しかしながら、その製造を容易にするために、ステータヨークを、コア形状の単体として製造してもよい。

特定の実施形態を示す図６および７を参照すると、第１のアーム２５１および第３のアーム２５３はそれぞれ間隙を備えるが、第２のアーム２５２は、追加の間隙のない連続体として形成されているので、図６に示すように、第１のアーム２５１および第３のアーム２５３の一方にのみ磁気検出素子２６０が設けられ得る。

そのようなステータヨーク２５０を、金型一組のみを用いて製造されるように一体的に構成できるので、簡単に製造できかつその製造工程の効率を改善できる。

一方、図７に示すように、第１のアーム２５１および第３のアーム２５３両方の間隙内に２つの磁気検出素子２６１および２６２を取り付けて、ロータヨークの回転角を磁気検出素子２６１および２６２によって検出されたホール起電力から決定できるようにして、それによりデータ信頼性を高めることもできる。

次に、本発明では磁気検出素子１６０としてホール素子を使用し、アームに形成された間隙内に置いて、磁界によって生成されたホール起電力を検出し、ホール素子に接続された端子（図示せず）を通して信号を制御ユニットまたは燃料計に伝送する。

プレート１７０は、それにステータヨーク１５０を固定し、かつケーシングに固定して収容されている。

以下、上述のように構成された、本発明の実施形態によるセンダユニットの動作関係を説明する。

図５は、磁石とステータヨークとの間の磁路を示す図であり、本発明による燃料タンクの燃料残量を検出するためのセンダユニットの動作の一例を説明する。ここで、矢印で示す方向は、磁石１４０によって生成された磁界がステータヨーク１５０を通って磁石１４０に戻る磁路を示す。

一方では、磁気検出素子１６０を第２のアーム１５２の間隙内に置いて、磁界によって生成された、第２のアーム１５２の間隙内のホール起電力を検出する。この時、磁気検出素子１６０によって検出されたホール起電力は、磁界を生成するためにロータヨーク１３０に固定されている磁石１４０と、ステータヨーク１５０との間の相対位置により変わる。

すなわち、ロータヨーク１３０に固定された磁石１４０を、燃料タンクに設けられたフロート１０１のレベルに応じて回転させて、かつステータヨーク１５０と共に位置が固定されている磁気検出素子１６０によって検出されたホール起電力は、磁石１４０の回転量に応じて変わるので、燃料タンクの燃料残量を、ホール起電力の変化を検出することによって決定できる。

上述した、本発明による、非接触センサを用いて燃料タンクの燃料残量を検出するためのセンダユニットは、磁気回路を使用して非接触式に燃料タンクの燃料残量を検出するので、燃料残量を正確に検出すること、および装置の耐久性を改善することが可能となる。さらに、本発明では磁気回路を構成するステータヨークは金属粉末から成形される金属製であるので、ステータヨークを、従来のものと比較して厚みを減らしてスリムな形に製造することができ、それにより製品を小型化できるという利点を得る。

車両の燃料タンクに取り付けられた、燃料残量を検出するための従来の装置を示す図である。 本発明による燃料タンクの燃料残量検出用装置の外観を示す図である。 本発明による燃料タンクの燃料残量検出用のセンダユニットの分解斜視図である。 本発明による燃料タンクの燃料残量検出用のセンダユニットの断面図である。 本発明による、燃料タンクの燃料残量検出用のセンダユニットの動作の例を説明する、磁石とステータヨークとの間の磁路を示す図である。 本発明のステータヨークの他の実施形態を示す図である。 本発明のステータヨークの他の実施形態を示す図である。

Claims (3)

1. 車両の燃料タンクの残燃料のレベルを検出するためのセンダユニットであって、前記燃料タンクに固定されて、前記燃料の液面レベルに応じて浮くフロートの位置を検出することによって残燃料のレベルを検出し、
   ケーシングと、
   前記ケーシングに旋回可能に収容されるディスク状のロータヨークと、
   前記ロータヨークの下部に固定される環状磁石と、
   前記磁石の下面から離隔された複数の水平アームを含んで、前記磁石と共に閉磁路を形成する、磁性体であるステータヨークであって、前記複数のアームの少なくとも１つに間隙が形成されているステータヨークと、
   前記ステータヨークに形成された前記間隙内に固定される磁気検出素子と、
   前記ケーシングに固定して収容され、かつ前記ステータヨークが固定されるプレートと、
   一方の側の端部が前記フロートに接続され、かつ他方の側の端部が前記ケーシングを貫通して前記ロータヨークに固定されるロッドと、を備える
   ことを特徴とするセンダユニット。
2. 前記磁気検出素子がホール素子である請求項１に記載のセンダユニット。
3. 前記ステータヨークが、金属粉末でできた単層のコアである請求項１に記載のセンダユニット。

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