JP2009042131A

JP2009042131A - 燃料タンクの燃料ゲージ装置

Info

Publication number: JP2009042131A
Application number: JP2007208959A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Nagakusa; 善孝長草
Original assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Kanto Auto Works Ltd
Current assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Toyota Motor East Japan Inc
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】坂道等での車両の傾きによる燃料の偏りを検知して、燃料計に表示される燃料残量の精度を車両の姿勢変化に関係なく向上させる。
【解決手段】燃料タンク９の内側に上下方向に回転可能に設けられたアーム２と、アームの先端部２ａに設けられ燃料に浮遊すると液面に沿って浮遊姿勢を変化させる形状のフロート３と、アーム及びフロートを連結し燃料に浮遊するフロートを水平方向で直交する２軸方向において回動させるフロート可動機構４と、フロートに設けられフロート可動機構によって２軸方向で回動する当該フロートの傾斜角度を検知する２つの角度センサ５Ａ、５Ｂと、アームの基端部２ｂに設けられ当該アームの回転角度を検知する回転角度検出器６と、２つの角度センサから出力される２つの傾斜角度検知信号及び回転角検出器から出力される回転角度検知信号に基づき燃料タンク内に収容した燃料の残量を演算する信号演算処理部７とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の姿勢変化に関係なく燃料残量を正確に検知する燃料タンクの燃料ゲージ装置に関する。

従来から、燃料タンク内にある燃料の残量を計測するためにフロートセンサを用いる燃料残量検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この燃料残量検出装置は図４に示すように、回転軸１０１の回転角度を検出する可変抵抗器１０２と、回転軸１０１に基端部１０３ａが固定されるアーム１０３と、アーム１０３の先端部１０３ｂに取り付けられ燃料タンク１０４内に収容した燃料に浮遊するフロート１０５とを備えている。

この燃料残量検出装置１００は、燃料タンク１０４内にある燃料の液面レベルの増減に応じて上下動するフロート１０５の位置をアーム１０３の回動量により検出し、このアーム１０３の回動量に応じて可変抵抗器１０２の抵抗値が変化するので、この可変抵抗器１０２の抵抗値に基づき演算処理部（図示せず）で燃料の残量を演算するものである。この燃料残量検出装置１００のフロート１０５は、燃料タンク１０４が満タン時にはその満タン時における液面に浮き、燃料残量が最小時にはその最小時における液面に浮くことになる。

特開２００４−３２５０８１号公報

しかしながら、背景技術に記載した特許文献１の燃料残量検出装置では、燃料タンク内の燃料の液面高さのみを検知するように構成されているので、車両の傾きや加減速による車両姿勢の変化による燃料の偏りを検知できなかった。坂道や旋回による燃料の偏りが発生すると図５に示すように、実際の燃料残量との誤差（ずれ）σが発生するので、燃料表示計１０６には正確な値が表示されなくなったり残量表示が増減してしまい正確な値が読み取れなくなったりする難点があった。したがって、燃料残量の誤認識による燃料切れ等を招く虞があった。

なお、実際の燃料残量との誤差を小さくするために、一定時間の平均値を求めたり、現在値と過去の値との比較値を求めたり、あるいは燃料表示計の指針表示の感度を鈍らせて機械的に平均値を求めたりする演算手段もあるが、何れの演算手段も車両の傾きや加減速による車両姿勢の変化による燃料の偏りを正確に導出することができなかった。

本発明は、このような従来の難点を解消するためになされたもので、坂道等での車両の傾きによる燃料の偏りを検知して、燃料計に表示される燃料残量の精度を車両の姿勢変化に関係なく向上させることができる燃料タンクの燃料ゲージ装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成する燃料タンクの燃料ゲージ装置は、車両の燃料タンク内に収容した燃料の残量を検出する燃料ゲージ装置において、燃料タンクの内側に上下方向に回転可能に設けられたアームと、アームの先端部に設けられ燃料に浮遊すると液面に沿って浮遊姿勢を変化させる形状のフロートと、アーム及びフロートを連結し燃料に浮遊するフロートを水平方向で直交する２軸方向において回動させるフロート可動機構と、フロートに設けられフロート可動機構によって２軸方向で回動する当該フロートの傾斜角度を検知する２つの角度センサと、アームの基端部に設けられ当該アームの回転角度を検知する回転角度検出器と、２つの角度センサから出力される２つの傾斜角度検知信号及び回転角検出器から出力される回転角度検知信号に基づき燃料タンク内に収容した燃料の残量を演算する信号演算処理部とを備えているものである。

このような第１の態様である燃料タンクの燃料ゲージ装置によれば、液面検出用のフロートをフロート可動機構によってアームに対して２軸方向で可動可能として燃料の移動又は車両の傾きによって変化する液面の傾きに追従できるようにし、そのフロートの動き量を角度センサによって検知できるので、信号演算処理部は回転角度検出器で検出する燃料の残量をそのフロートの動き量で補正することができるようになる。したがって、車両のピッチング方向及びロール方向の傾きに対応させることができる。

本発明の第２の態様は第１の態様である燃料タンクの燃料ゲージ装置において、フロート可動機構は、アームの先端部に回動自在に装着される保持部材と、保持部材に対してアームの軸心方向に直交する方向に回動自在に装着されると共にフロートに固定される軸と、保持部材及びフロート間に設けられフロートの２軸方向の回転角度を規制するストッパとを備えているものである。

このような第２の態様である燃料タンクの燃料ゲージ装置によれば、アームに対してフロートを２軸方向に回動させることができるので、燃料の移動又は車両の傾きによって変化する液面の傾きに追従でき、また、ストッパでフロートの２軸方向の回転角度を規制することができるので、フロートが燃料の液面の最大傾斜量を検出できるだけの可動角度を保つと共に反転を防ぐことができる。

本発明の第３の態様は第１の態様である燃料タンクの燃料ゲージ装置において、２つの角度センサは、検出媒体がホール素子及び可変抵抗器のうち何れか１つである。

このような第３の態様である燃料タンクの燃料ゲージ装置によれば、電圧変化によってフロートの動き量を検出できるようになるので、信号演算処理部で処理し易くなる。

本発明の第４の態様は第１の態様である燃料タンクの燃料ゲージ装置において、回転角度検出器は可変抵抗器である。

このような第４の態様である燃料タンクの燃料ゲージ装置によれば、電圧変化によってフロートの動き量を検出できるようになるので、信号演算処理部で処理し易くなる。

本発明の第５の態様は第１の態様である燃料タンクの燃料ゲージ装置において、信号演算処理部は、車両が水平状態時における２つの傾斜角度検知信号及び回転角度検知信号の出力値を基準データにして、車両が傾斜状態時における２つの傾斜角度検知信号及び回転角度検知信号からそれぞれ検知データを算出し、基準データと検知データとの差を角度誤差の補正量として算出して、回転角度検知信号から得られた回転角度を誤差補正する誤差補正演算機能を有しているものである。

このような第５の態様である燃料タンクの燃料ゲージ装置によれば、車両が水平状態時における燃料タンク内の燃料の液面と、車両が傾斜状態時における燃料タンク内の燃料の液面とのずれを高精度に補正することができる。

また、上述の目的を達成する燃料タンクの燃料ゲージ装置は、車両の燃料タンク内に収容した燃料の残量を検出する燃料ゲージ装置において、燃料タンクの内側に上下方向に回転可能に設けられたアームと、アームの先端部に設けられ燃料に浮遊すると液面に沿って浮遊姿勢を変化させる形状のフロートと、アーム及びフロートを連結し燃料に浮遊するフロートを回動させるフロート可動機構と、フロートに設けられフロート可動機構によって当該フロートの傾斜角度を検知する角度センサと、アームの基端部に設けられ当該アームの回転角度を検知する回転角度検出器と、角度センサから出力される傾斜角度検知信号及び回転角検出器から出力される回転角度検知信号に基づき燃料タンク内に収容した燃料の残量を演算する信号演算処理部とを備えているものである。

このような第１の態様である燃料タンクの燃料ゲージ装置によれば、液面検出用のフロートをフロート可動機構によってアームに対して可動可能として燃料の移動又は車両の傾きによって変化する液面の傾きに追従できるようにし、そのフロートの動き量を角度センサによって検知できるので、信号演算処理部は回転角度検出器で検出する燃料の残量をそのフロートの動き量で補正することができるようになる。

本発明の燃料タンクの燃料ゲージ装置によれば、従来検出できなかった燃料タンク内の燃料の偏りを検知できるので、車両の加減速時や旋回時又は坂道走行時に生じる燃料計の残量表示の変動を防止できる。したがって、燃料計に表示される燃料残量の精度を車両の姿勢変化に関係なく向上させることができる。

以下、本発明の燃料タンクの燃料ゲージ装置を実施するための最良の形態例について図面に基き説明する。

本発明の燃料タンクの燃料ゲージ装置は図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、自動車等の車両が有する燃料タンク９の内側に上下方向に回転可能に設けられたアーム２と、アーム２の先端部２ａに設けられ燃料に浮遊すると液面に沿って浮遊姿勢を変化させる形状のフロート３と、アーム２及びフロート３を連結し燃料に浮遊するフロート３を水平方向で直交する２軸方向において回動させるフロート可動機構４と、フロート３に設けられフロート可動機構４によって２軸方向で回動する当該フロート３の傾斜角度を検知する２つの角度センサ５Ａ、５Ｂと、アーム２の基端部２ｂに設けられ当該アーム２の回転角度を検知する回転角度検出器６と、２つの角度センサ５Ａ、５Ｂから出力される２つの傾斜角度検知信号及び回転角検出器６から出力される回転角度検知信号に基づき燃料タンク９内に収容した燃料の残量を演算する信号演算処理部７とを備えている。

アーム２は、基端部２ｂが後述する回転角度検出器６のホルダ６ａに設けられた回転軸６３に対して回動自在に装着され、先端部２ａが後述するフロート可動機構４を介してフロート３に装着されており、くの字形に折れ曲がっている。

フロート３は、例えば図１（Ｃ）に示すような平面視が正方形の直方体に形成され、燃料タンク９内において燃料に浮くような材質から成るものでる。したがって、フロート３は、燃料に浮遊すると液面に沿って浮遊姿勢を変化させることができる。

フロート可動機構４は、例えば、アーム２の先端部２ａに回動自在に装着される保持部材４１と、保持部材４１に対してアーム２の軸心方向に直交する方向に回動自在に装着されると共にフロート３に固定される軸４２と、保持部材４１及びフロート３間に設けられフロート３の２軸方向の回転角度を規制するストッパ（図示せず）とを備えている。なお、ストッパは、フロート３が傾斜した際に所定回転角度で保持部材４１に当接するように構成されている。また、フロート３には、保持部材４３を固定させないために切欠３ａが設けられている。フロート可動機構４をこのように構成することで、アーム２に対してフロート３を２軸方向に回動させることができるので、燃料の移動又は車両の傾きによって変化する液面の傾きに追従でき、また、ストッパでフロート３の２軸方向の回転角度を規制することができるので、フロート３が燃料の液面の最大傾斜量を検出できるだけの可動角度を保つと共に反転を防ぐことができる。

角度センサ５Ａは、フロート可動機構４の軸４２の軸端に、当該軸４２の回転角度が検知できるように固定されている。角度センサ５Ｂは、フロート可動機構４の保持部材４１のアーム２を挿入する挿入穴の軸心方向となるフロート３の部位に内蔵され、保持部材４１の回転角度が検知できるように配置されている。このような角度センサ５Ａ、５Ｂは、検出媒体がホール素子及び可変抵抗器のうち何れか１つが使用されているものがよい。媒体がホール素子の場合、例えば円形磁石の縁に２つのホール素子を、回転中心を角として直交するように配置すると、それぞれのホール素子から磁石の回転に伴い９０°位相がずれた波形を得ることができるので、その出力電圧信号に基づき角度を検出することができる。また、媒体が可変抵抗器の場合、抵抗体の上を可動片が摺動可能に構成すると、可動片が抵抗体上を摺動することにより抵抗値が変化するので、その出力電圧信号に基づき角度を検出することができる。このように、角度センサ５Ａ、５Ｂに検出媒体がホール素子及び可変抵抗器のうち何れか１つを使用することで、電圧変化によってフロート３の動き量を検出できるようになるので、信号演算処理部７で処理し易くなる。

回転角度検出器６は、ホルダ６ａ内に可変抵抗器６０を備えている。この可変抵抗器６０は図１（Ｂ）、図２に示すように、抵抗体６１の上を可動片６２が摺動可能に構成され、可動片６２が抵抗体６１上を摺動すると抵抗値が変化するので、その抵抗値の変化を出力電圧である回転角度検知信号として信号演算処理部７に出力する。また、可動片６２は回転軸６３に固定され、この回転軸６３を中心にして可動片６２を抵抗体６１上に摺動させることができる。なお、回転角度検出器６のアーム２の回転角度を検知する媒体は可変抵抗器６０に限らず、アーム２の回転角度を検知することができれば磁気抵抗素子と磁石を組み合わせた無接触構造の無接触角度センサや、電気容量の変化を利用する電気容量センサでもよい。

信号演算処理部７は図１（Ｂ）に示すように、例えば車両のインスツルメントパネル８内に設けられ、表示駆動部８１を介して燃料表示計８２に接続されている。この信号演算処理部７は、車両が水平状態時における２つの傾斜角度検知信号及び回転角度検知信号の出力値を基準データにして、車両が傾斜状態時における２つの傾斜角度検知信号及び回転角度検知信号からそれぞれ検知データを算出し、基準データと検知データとの差を角度誤差の補正量として算出して、回転角度検知信号から得られた回転角度を誤差補正する誤差補正演算機能を有している。基準データは、車両が水平状態時における２つの傾斜角度検知信号の出力値と回転角度検知信号の出力値との相関関係をデータ処理したもので、車両が傾斜状態時における２つの傾斜角度検知信号の出力値と回転角度検知信号の出力値との相関関係をデータ処理した検知データと比較してその差を角度誤差の補正量とする。

信号演算処理部７は、この誤差補正演算機能を有することにより、車両が水平状態時における燃料タンク９内の燃料の液面と、車両が傾斜状態時における燃料タンク９内の燃料の液面とのずれを高精度に補正することができる。なお、検知データは、一定時間の平均値を求めた平均値データや、現在値と過去の値との比較値を求めた比較値データを利用してもよい。

また、回転角度検出器６が信号コード１１、角度センサ５Ａが信号コード１２及び角度センサ５Ｂが信号ライン１３を介してそれぞれコネクタ１４に接続され、このコネクタ１４は信号ライン１５を介して信号演算処理部７に接続されている。

このように構成された燃料タンクの燃料ゲージ装置１の動作について説明する。なお、角度センサ５Ａは自動車のピッチング方向の傾きを検知し、角度センサ５Ｂは自動車のロール方向の傾きを検知するように配置されているものとする。

燃料タンク９を備えた走行している自動車が平坦路から坂道に移動すると図３に示すように、燃料タンク９はその坂道の傾斜角度に沿って傾くが燃料の液面は水平状態を維持するので、フロート３が自動車のピッチング方向に角度θだけ傾くことになる。この場合、回転角度検出器６は角度θだけ傾いたフロート３に追従してアーム２がホルダ６ａの回転軸６３を回転中心にして回転することから、可変抵抗器６０の可動片６２が抵抗体６１上を摺動して抵抗値が変化するので、その抵抗値の変化を回転角度検知信号として信号演算処理部７に出力する。同時に、フロート可動機構４が保持部材４１の軸穴を回転中心にして軸４２が回転するので、角度センサ５Ａはその回転角度を検知して信号演算処理部７に、その回転角度に基づく傾斜角度検知信号を出力する。

信号演算処理部７は、回転角度検知信号及び傾斜角度検知信号が入力すると、基準データと比較し、その基準データと異なる場合には、誤差補正演算機能で車両が傾斜状態時における傾斜角度検知信号及び回転角度検知信号からそれぞれ検知データを算出し、基準データと検知データとの差を角度誤差の補正量として算出して、回転角度検知信号から得られた回転角度を誤差補正する。信号演算処理部７は、誤差補正された回転角度検知信号を表示駆動部８１に出力するので、表示駆動部８１は誤差補正された回転角度検知信号に基づき燃料表示計８２を駆動する。したがって、燃料表示計８２に車両のピッチング方向の傾きに対応した燃料残量を表示することができる。

なお、自動車の加減速時においても燃料タンク９内の燃料は自動車のピッチング方向に偏るので、燃料タンクの燃料ゲージ装置１は走行している自動車が平坦路から坂道に移動した時と同様の動作をすることになる。

また、燃料タンク９を備えた走行している自動車が直進移動から旋回移動に入ると図３に示すように、燃料タンク９はその旋回による傾斜角度に沿って傾くが燃料の液面は水平状態を維持するので、フロート３が自動車のピッチング方向及びロール方向にそれぞれ角度θだけ傾くことになる。この場合、回転角度検出器６は角度θだけ傾いたフロート３に追従してアーム２がホルダ６ａの回転軸６３を回転中心にして回転することから、可変抵抗器６０の可動片６２が抵抗体６１上を摺動して抵抗値が変化するので、その抵抗値の変化を回転角度検知信号として信号演算処理部７に出力する。同時に、フロート可動機構４が保持部材４１の軸穴を回転中心にして軸４２が回転するので、角度センサ５Ａ及び角度センサ５Ｂはそれぞれその回転角度を検知して信号演算処理部７に、その回転角度に基づく傾斜角度検知信号を出力する。

信号演算処理部７は、回転角度検知信号及び２つの傾斜角度検知信号が入力すると、基準データと比較し、その基準データと異なる場合には、誤差補正演算機能で車両が傾斜状態時における２つの傾斜角度検知信号及び回転角度検知信号からそれぞれ検知データを算出し、基準データと検知データとの差を角度誤差の補正量として算出して、回転角度検知信号から得られた回転角度を誤差補正する。信号演算処理部７は、誤差補正された回転角度検知信号を表示駆動部８１に出力するので、表示駆動部８１は誤差補正された回転角度検知信号に基づき燃料表示計８２を駆動する。したがって、燃料表示計８２に車両のピッチング方向及びロール方向の傾きに対応した燃料残量を表示することができる。

なお、上述した燃料タンクの燃料ゲージ装置１においては、フロート３を水平方向で直交する２軸方向において回動させるフロート可動機構４と、２軸方向で回動するフロート３の傾斜角度を検知する２つの角度センサ５Ａ，５Ｂとを設けていたが、これに限らず、１軸方向で回動させるフロート可動機構と、１軸方向で回動するフロートの傾斜角度を検知する角度センサとを設けた燃料タンクの燃料ゲージ装置でもよい。この場合、角度センサは自動車のピッチング方向の傾きを検知するように配置されるか、あるいは自動車のロール方向の傾きを検知するように配置されるかの何れか一方となる。したがって、信号演算処理部は、角度センサから出力される傾斜角度検知信号及び回転角検出器から出力される回転角度検知信号に基づき燃料タンク内に収容した燃料の残量を演算することになる。

この燃料タンクの燃料ゲージ装置によれば、液面検出用のフロートをフロート可動機構によってアームに対して可動可能として燃料の移動又は車両の傾きによって変化する液面の傾きに追従できるようにし、そのフロートの動き量を角度センサによって検知できるので、信号演算処理部は回転角度検出器で検出する燃料の残量をそのフロートの動き量で補正することができるようになる。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

本発明の燃料タンクの燃料ゲージ装置による好ましい実施の形態例を示す図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。本発明の燃料タンクの燃料ゲージ装置の構成要素である回転角センサを示す斜視図である。本発明の燃料タンクの燃料ゲージ装置の構成要素であるフロート及び角度センサの動作状態を示す説明図である。従来の燃料残量検出装置を示す側面図である。従来の燃料残量検出装置の動作状態を示す説明図である。

符号の説明

１……燃料タンクの燃料ゲージ装置
２……アーム
２ａ……アームの先端部
２ｂ……アームの基端部
３……フロート
４……フロート可動機構
４１……保持部材
４２……軸
５Ａ、５Ｂ……角度センサ
６……回転角度検出器
７……信号演算処理部
９……燃料タンク

Claims

車両の燃料タンク内に収容した燃料の残量を検出する燃料ゲージ装置において、
前記燃料タンクの内側に上下方向に回転可能に設けられたアームと、前記アームの先端部に設けられ前記燃料に浮遊すると液面に沿って浮遊姿勢を変化させる形状のフロートと、前記アーム及び前記フロートを連結し前記燃料に浮遊する前記フロートを水平方向で直交する２軸方向において回動させるフロート可動機構と、前記フロートに設けられ前記フロート可動機構によって前記２軸方向で回動する当該フロートの傾斜角度を検知する２つの角度センサと、前記アームの基端部に設けられ当該アームの回転角度を検知する回転角度検出器と、前記２つの角度センサから出力される２つの傾斜角度検知信号及び前記回転角検出器から出力される回転角度検知信号に基づき前記燃料タンク内に収容した前記燃料の残量を演算する信号演算処理部とを備えていることを特徴とする燃料タンクの燃料ゲージ装置。
前記フロート可動機構は、前記アームの前記先端部に回動自在に装着される保持部材と、前記保持部材に対して前記アームの軸心方向に直交する方向に回動自在に装着されると共に前記フロートに固定される軸と、前記保持部材及び前記フロート間に設けられ前記フロートの前記２軸方向の回転角度を規制するストッパとを備えていることを特徴とする請求項１記載の燃料タンクの燃料ゲージ装置。
前記２つの角度センサは、検出媒体がホール素子及び可変抵抗器のうち何れか１つであることを特徴とする請求項１記載の燃料タンクの燃料ゲージ装置。
前記回転角度検出器は、可変抵抗器であることを特徴とする請求項１記載の燃料タンクの燃料ゲージ装置。
前記信号演算処理部は、前記車両が水平状態時における前記２つの傾斜角度検知信号及び前記回転角度検知信号の出力値を基準データにして、前記車両が傾斜状態時における前記２つの傾斜角度検知信号及び前記回転角度検知信号からそれぞれ検知データを算出し、前記基準データと前記検知データとの差を角度誤差の補正量として算出して、前記回転角度検知信号から得られた回転角度を誤差補正する誤差補正演算機能を有していることを特徴とする請求項１記載の燃料タンクの燃料ゲージ装置。
車両の燃料タンク内に収容した燃料の残量を検出する燃料ゲージ装置において、
前記燃料タンクの内側に上下方向に回転可能に設けられたアームと、前記アームの先端部に設けられ前記燃料に浮遊すると液面に沿って浮遊姿勢を変化させる形状のフロートと、前記アーム及び前記フロートを連結し前記燃料に浮遊する前記フロートを回動させるフロート可動機構と、前記フロートに設けられ前記フロート可動機構によって当該フロートの傾斜角度を検知する角度センサと、前記アームの基端部に設けられ当該アームの回転角度を検知する回転角度検出器と、前記角度センサから出力される傾斜角度検知信号及び前記回転角検出器から出力される回転角度検知信号に基づき前記燃料タンク内に収容した前記燃料の残量を演算する信号演算処理部とを備えていることを特徴とする燃料タンクの燃料ゲージ装置。