JP2012189609A

JP2012189609A - 液面検出装置

Info

Publication number: JP2012189609A
Application number: JP2012124920A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Tanaka; 智幸田中
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2012-10-04

Abstract

【課題】非接触式の液面検出装置の小型化を実現しつつ、磁気シールド部材の変形を抑える。
【解決手段】合成樹脂製材料からなる本体フレーム４と、その支軸部４Ａと、この支軸部に回動可能に支持されるホルダー５と、液面の変位に追従作動するフロートを備えたフロートアーム７と、ホルダーに配設され、フロートの作動に伴い回動するリング状のマグネット８と、このマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子９と回路基板１０と通電用端子１１とを備えた液面検出装置１であって、支軸部の一部に本体フレームの他側面側から中空状の凹みからなる空間部４Ｂを形成し、この空間部内に検出素子９を配設し、回路基板１０を本体フレーム４の他側面側に沿って配設し、マグネット８と検出素子９と回路基板１０とを取り巻くとともに、本体フレーム４の外形よりも小さい磁気シールド部材１３を本体フレーム４の他側面側から本体フレーム４に固定保持した。
【選択図】図６

Description

本発明は、貯蔵タンクに貯留した各種液体の液量を検出する液面検出装置に関するもので、特に非接触式の液面検出装置の改良構造に関するものである。

従来、たとえば車両などの乗り物の燃料タンク内の液面（液量）を検出する液面検出装置としては、燃料の残量に応じて上下に追従作動するフロートにフロートアームを取り付け、このフロートアームの動きに連動する摺動接点で抵抗体に接続された固定接点上を摺動することで、フロートの位置（燃料の液面）を電気抵抗値に変換して検出するものが知られている。

ところで、前述した液面検出装置は、摺動接点と固定接点の電気的な接触を伴うため、燃料が導電性の液体である場合には、使用することができなかった。

そこで、この接触方式の液面検出装置に代わる液面検出装置の方式として、フロートの動きに追従するマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子として磁気抵抗素子などの磁気センサを用いた非接触式の液面検出装置が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
特開平８−９４４１３号公報

特許文献１などによる液面検出装置においては、フロートの動きに追従するマグネットの回動に伴い、そのマグネット側の厚み方向に所定の間隔を配して磁気の変化を検出する検出素子（磁気センサ）が液面検出装置の本体フレーム側に設置されているため、液面検出装置のユニットとして全体の厚みがあるために嵩張ってしまうという問題があり、このような事態は、図示はしないが車両などの燃料タンク内に装備される液面検出装置や燃料ポンプなどを収容する上において、液面検出装置の小型化は重要な課題である。

また、前記燃料ポンプあるいは他の電気部品などが前記液面検出装置に接近して配設されていると、前記燃料ポンプのモータや電気部品による磁気の影響により、液面検出装置に設けられているマグネットと検出素子（磁気センサ）との間における磁界に乱れが発生し、これにより検出素子の出力に変化が生じてしまうため、結果として出力誤差として現れてしまうことがあるので、これらを防止するために、マグネットや検出素子を磁気シールド部材で覆っている。しかし、液面検出装置の製造時や組み付け時に、液面検出装置を他の部品に接触させて前記磁気シード部材が変形し、前記磁気シールド部材の変形によって磁気回路に支障を来す虞があった。

そこで、本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、非接触式の液面検出装置の小型化を実現しつつ、磁気シールド部材の変形を抑えることを目的とするものである。

本発明では、請求項１に記載のように、合成樹脂製材料からなる本体フレームと、この本体フレームの一側面側に設けられた支軸部と、この支軸部に回動可能に支持されるホルダーと、このホルダーに取り付けられ、液面の変位に追従作動するフロートを備えたフロートアームと、前記ホルダーに配設され、前記フロートの作動に伴い回動するマグネットと、このマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子と、この検出素子と電気的に接続され外部側へ電気的に引き出された通電用端子と、を備えた液面検出装置であって、前記ホルダーを軸支する前記本体フレームに設けられる前記支軸部の一部に前記本体フレームの他側面側から中空状の凹みからなる空間部を形成し、この空間部内に前記検出素子を配設し、前記本体フレームと前記ホルダーとの突き合わせ面が凹凸状に突き合わせて配設してなるものである。

また、請求項２に記載のように、請求項１に記載の液面検出装置において、前記凹凸状の突き合わせ面を前記マグネットの外周に設けたものである。

本発明の請求項１に記載による液面検出装置は、前記ホルダーを軸支する前記本体フレームに設けられる前記支軸部の一部に前記本体フレームの他側面側から中空状の凹みからなる空間部を形成し、この空間部内に前記検出素子を配設し、前記回路基板を前記本体フレームの他側面側に沿って配設し、前記マグネットと前記検出素子と前記回路基板とを取り巻くとともに、前記本体フレームの外形よりも小さい磁気シールド部材を前記本体フレームの他側面側から本体フレームに固定保持したことによって、非接触式の液面検出装置の小型化を実現しつつ、磁気シールド部材の変形を抑えることができる。

本発明の請求項２に記載による液面検出装置は、請求項１に記載の液面検出装置において、前記本体フレームは、前記磁気シールド部材と他の部材との接触を防止する保護壁を備えたことによって、他の部材からの接触を確実に防止することができる。

以下、図１から図６を用いて本発明の第１実施形態を説明する。本発明の液面検出装置１は、タンク２内に収容されている液体３の液量である液面３Ａ位置を検出するものである。液面検出装置１は、タンク２側に取り付けられる液面検出用本体１Ａと、この液面検出用本体１Ａに組み付けられる合成樹脂製からなる液面計ユニットの本体フレーム４と、この本体フレーム４側に回動可能に支持される合成樹脂材料からなるホルダー５と、このホルダー５に取り付けられ、液面３Ａの変位に追従作動するフロート６を備えたフロートアーム７と、ホルダー５に配設され、フロート６の作動に伴いホルダー５とともに回動するマグネット８と、このマグネット８の回動に伴い磁気の変化を検出し出力する、たとえばホール素子からなる磁気感応素子を用いた検出素子９と、この検出素子９を保持するとともに、検出素子９と電気的に接続する回路基板１０と、この回路基板１０から検出素子９によって検出した信号を液面検出装置１の外部に出力するための通電用端子１１と、磁気シールド部材１３とを備えている。

また、本体フレーム４の一側面側には、ホルダー５を回動可能に支持する支軸部４Ａが設けられている。この実施形態では、支軸部４Ａには、径小な第１の支軸部４ａ１と、この第１の支軸部４ａ１と同軸上で径大な第２の支軸部４ａ２とが設けられている。また、支軸部４Ａの一部には本体フレーム４の他側面側から凹みとなる中空状の空間部４Ｂが形成され、この空間部４Ｂ内にホール素子からなる磁気感応素子（検出素子）９が配設されている。また、支軸部４Ａの外周部にはホルダー５に支持されて２極着磁された環状（リング状）のマグネット８が対峙して配置されている。なお、マグネット８はホルダー５の成形と同時にインサート成形などの手段によって一体的にかつ同軸的に形成されている。また、検出素子９は本実施形態にのみ限定されるものではなくマグネット８の回動を磁気的に検出する手段であればよいものであり、たとえばＭＲ素子などの検出素子を用いてもよい。

回路基板１０はガラスエポキシ樹脂などの硬質の基板からなり、検出素子９から伸びるリードを半田によって固定するとともに、回路基板１０上には図示しない電子部品が実装されている。また、回路基板１０から外部へと引き出し配設する通電用端子１１は、検出素子９によって検出した信号を液面検出装置１の外部に出力するものであり、通電用端子１１は本体フレーム４側にモールド成形されており、通電用端子１１の端部と回路基板１０とが半田付けによって固定されている。これら検出素子９や回路基板１０あるいは通電用端子１１の一部を保護する目的で充填材１２によって覆うことにより、本体フレーム４の他側面側に形成された中空状の空間部４Ｂおよび収納凹部４Ｃによる収容空間部内に塵埃や液体３が侵入しないように水密状態を保つように構成している。また、本体フレーム４は、磁気シールド部材１３を配設するための載置凹部４Ｄを他側面側に備えており、磁気シールド部材１３は、その開放端が載置凹部４Ｄに嵌合されるとともに、本体フレーム４の載置凹部４Ｄ周辺に設けられるボス体４Ｆを溶着することで、載置凹部４Ｄに配設固定される。また、本体フレーム４は、載置凹部４Ｄの外側に、磁気シールド部材１３と他の部材との接触を防止するための保護壁４Ｅを備えている。なお、他の部材とは、液面検出装置１を取り付けるための治具、または、液面検出装置１を取付時に落下させてしまう場合は組立工程における床などである。

磁気シールド部材１３は、たとえば鉄ニッケル製の材料からなり、本体フレーム４の外形よりも小さく、本体フレーム４の他側面側に固定保持される。磁気シールド部材１３を保護する保護壁４Ｅは、図４で示すように、磁気シールド部材１３の周囲を囲むように、切れ目なく形成されている。また、図５で示すように、保護壁４Ｅの下端は、磁気シールド部材１３の底面とほぼ同等の位置、あるいは、それ以上に図５中下側に伸びるように、延長形成されている。このように構成したことによって、磁気シールド部材１３は、図４で示すように、液面検出装置１の背面側から見た場合でも、また、図５で示すように、液面検出装置１の側面側から見た場合でも、本体フレーム４の外形よりも小さく、本体フレーム４に保護されている。

なお、本実施形態では、保護壁４Ｅは、切れ目なく形成されていたが、磁気シールド部材１３を保護することが可能であれば、分断されていてもよい。

また、磁気シールド部材１３は、マグネット８と検出素子９及び回路基板１０を取り巻き、特に、マグネット８の底部と外周面側とを覆うようにカップ状に形成されており、磁気シールド部材１３の内面側と本体フレーム４側との間にＯリング１４を配設してなることにより、塵埃や液体３が侵入しないように水密状態を保ち、内部電装部品を保護することができるようにしている。

また、フロート６は本実施形態において、ステンレスなどの腐食しにくい金属材料から形成されており、液面３Ａの変動に伴い移動するものである。なお、フロート６の材質は本実施形態に限定されるものではなく、合成樹脂などで形成しても良い。

フロートアーム７は非磁性体である金属で形成されており、一端にフロート６を保持し、他端がホルダー５に設けられたアーム差込支持部５Ａに挿入支持されるとともに、その手前側にてフロートアーム７の軸部を支持するホルダー５に設けられたアーム係止部５Ｂによって保持されている。

また、ホルダー５の中央部には、本体フレーム４に設けられた第１の支軸部４ａ１の外周面に支持される第１のラジアル受け部５Ｃと、本体フレーム４に設けられた第２の支軸部４ａ２の外周面に支持される第２のラジアル受け部５Ｄと、第１の支軸部４ａ１の先端部に突き当てて、ホルダー５のスラスト方向への移動を規制するスラスト受け部５Ｅとが設けられている。

また、本体フレーム４の支軸部４Ａに回動可能に支持されるホルダー５の上方には、フレームカバー１５が配設され、このフレームカバー１５によってホルダー５が抜け止め状態にて保持されている。この際、フレームカバー１５によってホルダー５の上部を軸支する軸受部として併設するようにしてもよいものであり、また、図示はしないが、フレームカバー１５の代わりに本体フレーム４の第１の支軸部４ａ１の先端（上端部）に、ホルダー５を抜け止め保持する係止部材を一体に設けるように形成しても良い。

次に、本実施形態の液面検出装置１の液面３Ａの検出について説明する。

タンク２内の液面３Ａの変位に伴いフロート６が上下動し、フロート６の移動によってフロートアーム７とともに本体フレーム４の支軸部４Ａに設けられた第１の支軸部４ａ１の外周面に支持されるホルダー５の第１のラジアル受け部５Ｃと、第２の支軸部４ａ２の外周面に支持されるホルダー５の第２のラジアル受け部５Ｄと、第１の支軸部４ａ１の先端部にてホルダー５のスラスト方向への突き当て移動を規制するスラスト受け部５Ｅとによってラジアル方向とスラスト方向とがそれぞれ良好に支持されたホルダー５が回動する。このホルダー５の回動によりマグネット８も回動し、検出素子９に対向するマグネット８の磁束密度が変化し、この磁束密度の変化を検出素子９が検出し、回路基板１０から通電用端子１１を介して出力され、この出力信号に基づいて図示しない外部の機器（指示計器）に液面レベルを示す電気信号が出力され、タンク２内の液量が検出される。

このように、本発明の液面検出装置１にあっては、合成樹脂製からなる液面計ユニットの本体フレーム４に設けられた支軸部４Ａの一部に検出素子９を配設するとともに、支軸部４Ａの外周部に環状のマグネット８を対峙して配置してなることにより、ホルダー５を回動可能に支持する支持部材の機能に加えて検出素子９の収納部（実施形態においては中空状の空間部４Ｂ）を兼用することができ、これにより小型化が可能となるとともに、ホルダー５に設けたマグネット８と同一平面上にて検出素子９を設置することができるため、本体フレーム４の厚み寸法を抑えることができ、薄型でしかも小型の液面検出装置１を提供することができる。

また、支軸部４Ａの外周部に配置されるマグネット８をリング状に形成してなることにより、ホルダー５を介して支軸部４Ａと同心円状にマグネット８を配設することができるため、リング状のマグネット８の回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子９によって安定した指示特性を実現することができるものであり、ホルダー５を合成樹脂材料により形成するとともに、このホルダー５の成形時にマグネット８を一体的に成形する。あるいはホルダー５に対して圧入して保持することにより、可動部側となるホルダー５とマグネット８を含む部材を一体的に簡単に形成することができるため、小型で精度の高い可動部側の部品を提供することができる。

また、磁気シールド部材１３をカップ状に形成するとともに、磁気シールド部材１３によってマグネット８と検出素子９及び回路基板１０を取り巻くように覆ってなることにより、液面検出装置１の外部側からの磁気の影響を磁気シールド部材１３によって遮断することができ、マグネット８と検出素子９との間における磁界に悪影響を与えることがないため、高信頼性および高精度の検出出力を得ることができる。またマグネット８の底面と外周面とを磁気シールド部材１３によって取り巻くように覆うとともに、磁気シールド部材１３の内面側と本体フレーム４側との間にＯリング１４を配設してなることにより、内部電装部品を保護することが可能となる。

また、磁気シールド１３を本体フレーム４の外形よりも小さくすることで、液面検出装置１を落下させた時や取付時に他の部品に接触させてしまうことによって発生する磁気シード部材１３の変形を防止できることから、磁気シールド部材１３によって構成される磁気回路に支障を来すことが抑制されるため、液面検出装置２としての歩留まりを向上させ、かつ液面検出精度を向上させることができる。

また、本体フレーム４は、磁気シールド部材１３を他の部材からの接触を防止する保護壁４Ｅを備えてなるものであり、他の部材からの接触を確実に防止することができる。

合成樹脂製材料からなる本体フレーム４を基準として、その本体フレーム４の一側面側にフロート６、フロートアーム７およびそれを支持するホルダー５を回動可能にセットすることができるとともに、本体フレーム４の他側面側に検出素子９や回路基板１０を含む電気的な引き廻し構成部品を簡単にセットすることができるため、組み付け作業を良好に行うことができる。また、支軸部４Ａに回動可能に支持されるホルダー５を径小な第１の支軸部４ａ１と径大な第２の支軸部４ａ２とによってそれぞれ支持することで接触領域（接触面積）を軽減することで摺接摩擦を低減することができ円滑な回転駆動を可能とすることができるとともに、軸支箇所におけるがたつきをも抑制することができる。

また、前述した実施形態においては、液面検出用本体１Ａ部分に液面計ユニットのみを取り付け固定するタイプを例にして説明したが、液面計ユニットの本体フレームに加えて燃料ポンプユニットを液面検出用本体１Ａ部分に取り付け固定タイプなどにおいても適用することができるものである。

本発明の液面検出装置の第１実施形態を示す全体概要正面図である。図１の液面計ユニット部分を断面で表した側面図である。図１の液面計ユニット部分の正面図である。図１の液面計ユニット部分の背面図である。図３の液面計ユニット部分のＡ−Ａ線箇所を示した断面図である。図５の液面計ユニット部分の分解断面図である。

１液面検出装置
３Ａ液面
４本体フレーム
４Ａ支軸部
４Ｂ空間部
４Ｅ保護壁
５ホルダー
６フロート
７フロートアーム
８マグネット
９検出素子
１０回路基板
１１通電用端子
１３磁気シールド部材

Claims

合成樹脂製材料からなる本体フレームと、この本体フレームの一側面側に設けられた支軸部と、この支軸部に回動可能に支持されるホルダーと、このホルダーに取り付けられ、液面の変位に追従作動するフロートを備えたフロートアームと、前記ホルダーに配設され、前記フロートの作動に伴い回動するマグネットと、このマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子と、この検出素子と電気的に接続され外部側へ電気的に引き出された通電用端子と、を備えた液面検出装置であって、
前記ホルダーを軸支する前記本体フレームに設けられる前記支軸部の一部に前記本体フレームの他側面側から中空状の凹みからなる空間部を形成し、この空間部内に前記検出素子を配設し、前記本体フレームと前記ホルダーとの突き合わせ面が凹凸状に突き合わせて配設してなることを特徴とする液面検出装置。
前記凹凸状の突き合わせ面を前記マグネットの外周に設けたことを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。