JP2012533747A - 流体レベル検知システム - Google Patents

Abstract

流体レベル検知システムは、流体を収容するキャビティを定める流体リザーバを含む。流体レベルセンサは流体リザーバに装着される。ソレノイドボディには、アーマチュアチャンバとリザーバによって定められたキャビティとの間を流体連通させる第１開口が形成される。アーマチュアチャンバ内でのアーマチュアの移動時間は、リザーバ内の流体レベルによって影響を受ける。コントローラは、センサに動作可能に接続され、センサから移動時間を示すセンサ信号を受信して、センサ信号に対応する制御信号を編成することができる。電源は、コイルおよびコントローラを励磁するようにコントローラに動作可能に接続される。いくつかの実施の形態において、複数の流体収容構成要素はひとつ以上のコントローラに接続される。車両のエンジン、トランスミッション、およびリアアクスル差動装置は、流体レベル、温度、および粘度情報を供給するためにセンサに装着される。
【選択図】図５

Description

本発明は、リザーバ内の流体レベルを検知するためのシステムに関し、流体レベルセンサおよびコントローラを含む。

圧力、潤滑、もしくはそれ以外のために流体を収容して利用するさまざまなシステムにおいて、システムの構成要素が正確に機能することを保証するために適切なレベルで流体を保持することは重要である。例えば、エンジン、トランスミッション、差動装置のような車両における流体収容構成要素は、冷却またはトルク伝達の目的のために潤滑され続けなければならない。動作する流体レベルが監視されることは重要である。

流体を収容するキャビティを定める流体リザーバを含む流体検知システムが、提供される。流体レベルセンサは流体リザーバに装着され、キャビティの内側に延びる第１部分およびリザーバの外側に延びる第２部分を備えるソレノイドボディを有する。リザーバの外側に延びる部分は、電気的なコネクタのみか、もしくは、ソレノイドボディにすぎない。また、センサは、コイル、アーマチュア、磁極片、およびアーマチュアを磁極片から離すように付勢する付勢部材を有する。付勢部材およびコイルは、コイルが周期的に励磁された場合に、アーマチュアをアーマチュアチャンバ内で往復運動するように構成されている。ソレノイドボディは、コイルの励磁に応答してアーマチュアが移動するアーマチュアチャンバを定める。ソレノイドボディには、アーマチュアチャンバとリザーバによって定められたキャビティとの間を流体連通させる第１開口が形成されている。したがって、アーマチュアチャンバ内でのアーマチュアの移動時間は、リザーバ内の流体レベルによって影響を受けている。

センサは、移動時間を示すセンサ信号を供給するように動作可能である。コントローラはセンサに動作可能に接続され、センサからセンサ信号を受信して、センサ信号に対応する制御信号を編成するように動作可能である。電源は、コイルおよびコントローラを励磁するようにコントローラに動作可能に接続されている。

いくつかの実施の形態において、複数の流体収容構成要素は、構成要素内の流体レベル、温度、および／または、粘度を示す制御信号を出力装置へ供給するために、ひとつ以上のコントローラに接続されている。例えば、車両に関するエンジン、トランスミッション、リアアクスル差動装置は、流体レベル、温度、粘度情報を車両運転者に供給するためにセンサに備え付けられている。

上述の特徴と利点、および本発明の他の特徴と利点は、添付した図面と関連して本発明を実施するための以下の最良の形態の詳細な説明から容易に明らかとなる。

図１は、流体要求構成要素に流体連通した流体リザーバを備える流体レベル検知システムの第１の実施の形態の模式図であり、

図２は、複数の流体リザーバを備える流体レベル検知システムの第２の実施の形態の模式図であり、

図３は、流体リザーバに異なる配置で複数の流体レベルセンサを備える流体レベル検知システムの第３の実施の形態の模式図であり、

図４Ａは、流体レベル検知システムを備える車両の模式図であり、

図４Ｂは、図４Ａの流体レベル検知システムのための代替電源の模式図であり、

図５は、図１から４Ｂの流体レベル検知システムにおいて使用する流体レベルセンサの第１の実施の形態の断面図であり、

図６は、図１から４Ｂの流体レベル検知システムにおいて使用する流体レベルセンサの第２の実施の形態の断面図である。

流体レベル検知システムの第１の実施の形態
図を参照すると、各図を通して同様の参照番号は同様の構成要素を参照しており、図１は、流体リザーバ１５の壁１４に装着された流体レベルセンサ１２、または、流体リザーバ内の流体レベルＬを感知する流体収容構成要素（流体を収容する構成部材）を含む流体レベル検知システム１０を示す。センサ１２は、図５に関連して以下で詳述される。センサ１２の代わりに使われる他の実施例のセンサ１１２が図６に示される。図１について記述する際に、流体リザーバ１５が参照される。しかし、流体リザーバ１５はその代わりに、図４Ａのエンジン１５Ｅ、トランスミッション１５Ｆ、第１リアアクスル差動装置１５Ｇ、または第２リアアクスル差動装置１５Ｈのような流体収容構成要素でありうる。あるいは、流体リザーバ１５は食品加工業のような非自動車環境において存在し、大きな流体を収容するタンクは、食料および飲料を混ぜる、温める、またさもなければ、処理するためにしばしば使われる。流体リザーバ１５は、収容された流体のレベルを監視する能力が重要とされる産業においてはどこでも使われうる。ここにさらに述べるように、流体温度、流体粘度、満タンの流体レベル、および低い流体レベルを含めた複数の流体の状態を検知するのを可能にするため、流体の状態および流体レベルセンサ１２がリザーバ１５に位置されるように、センサ１２はリザーバ１５に固定されている。

図５に関連して以下で記述されるように、センサ１２は、第１ケーブル１１Ａ経由かまたはワイヤレスで電気コントローラ１６へセンサ信号１７を供給するように動作可能である。コントローラ１６は、リザーバ１５の内側または外側に位置されている。センサ信号１７はリザーバ１５内の流体レベルを示す。また、センサ１２からのセンサ信号は流体の温度および粘度を示す。バッテリー、発電機、太陽電池のような電源３８からコントローラ１６に伝達導体１３Ａに沿って電流を供給するためにイグニションスイッチ１９はオンされ、続いて図５に関連して説明するように、導体１１Ｂを経由して同様にセンサ１２に電圧を加える。導体１１Ｂは第１ケーブル１１Ａと１本のケーブルで束ねられる。コントローラ１６は伝達導体１３Ｂを経由して電源３８に連絡している。コントローラ１６は、リザーバ１５内の流体の流体レベル（および／または温度および粘度）を決定するために、センサ信号１７とルックアップテーブル内に蓄積された値を比較するアルゴリズムが保存されているプロセッサーを有する。次に、コントローラ１６は、第２ケーブル１３経由またはワイヤレスで出力装置２３に伝達導体に沿って制御信号２１を供給する。また、コントローラ１６はワイヤレスで出力装置２３およびセンサ１２に連絡できる。出力装置２３は、流体レベル、温度、または粘度の可視的な表示器および音的な表示器を供給できる。例えば、可視的な表示器とは、流体の低いレベルを示すライトである。音的な表示器とは低い流体レベルを示すアラームである。

リザーバ１５が、エンジン、食品処理機械などのような流体要求構成要素（流体を必要とする構成部材）２５に流体連通した流体リザーバである実施の形態において、構成要素２５がオン状態である場合（つまり構成要素が動作可能であり、流体を必要としている）に、ポンプ２７は導管２９を経由してフィルター３１を通すように方向づけられた流体を構成要素２５へ供給し、および、構成要素２５がオフ状態である場合（つまり構成要素が流体を必要としていない）に、ポンプ２７は流体を供給しない。流体は最終的に導管３３を経由してリザーバ１５に戻される。したがって、構成要素２５がオフ状態であるときは、リザーバ内の流体は静的なレベルＬ１であるが、構成要素２５がオン状態であるときは、リザーバ内の流体は動的レベルＬ２に引き下げられている。動的レベルＬ２が図５に示したセンサ１２における開口６４に対応するレベルＣより下に落ち込むような臨界レベルを、流体レベルが下回った場合に、センサ１２は後述のように、流体レベルと監視を示すように動作可能である。
流体レベルセンサの第１の実施の形態

図５、図６を参照すると、２つの異なる流体レベルセンサ１２、１１２の構造および動作が詳述されている。図５を参照すると、流体の状態および流体レベルセンサ１２は、ひとつの缶として参照されるアウター部分２２、ベース部分２４、コイル支持部分２６、伸長部分２８、およびキャップ部分３４を含むソレノイドボディ２０を有する。コイル支持部分２６（ボビンとも呼ばれる）はコイル３０を支持する。アウター部分２２、ベース部分２４、コイル支持部分２６、伸長部分２８、およびキャップ部分３４は、鋳造、成形、あるいはその他の処理によって、一体に作るか互いに単一に作ることができる。

磁極片３２は圧入または別の方法でアウター部分２２に固定されている。キャップ部分３４は磁極片３２の末端を取り囲んでおり、バッテリーのような電源３８、およびコントローラ１６に動作可能にそれを通して接続された電気コネクタ３６を有する。フラックスコレクタ４０が磁極片３２とキャップ部分３４との間に配置される。

磁極片３２と同様に、ソレノイドボディ２０のベース部分２４および伸長部分２８は、アーマチュア４４がベース部分２４の端面４６と磁極片３２の端面４８との間を移動するアーマチュアチャンバ４２を定める。アーマチュア４４は、ボディ部分５０およびボディ部分から延びるロッド部分５２を含む。バネ５３のような付勢部材は、アーマチュア４４を磁極片３２から離し、図に示す励磁されていない位置（つまりコイル３０が励磁されない場合のアーマチュア４４の位置）へ付勢するために磁極片３２とアーマチュアボディ部分５０との間に配置される。

装着フランジ５１は、リザーバの側壁１４内の開口５４を経てセンサ１２を固定する。ボルトまたは他の固定メカニズム（図には示されていない）は、フランジ５１、および側壁１４のはめ合わせ開口５６、５８を通って延びている。リザーバ１５に固定される場合は、ベース部分２４はリザーバ１５によって定められるキャビティ６０内に延びている。センサ１２の残り部はリザーバ１５の外側にある。ベース部分２４は上部の開口６２および下部の開口６４を有する。ここで上部の開口６２は第１開口として言及される。

アーマチュア４４は、一般にリザーバ１５内の流体レベル変化の方向に横断するように移動する。すなわち、アーマチュア４４は、一般に流体レベルが減少する方向に横断的（垂直）に（レベルＡからレベルＢ、レベルＣ、レベルＤへ）、または、流体レベルが増加する方向に（レベルＤからレベルＣ、レベルＢ、レベルＡへ）アーマチュアチャンバ４２内を前後に移動する。あるいは、センサ１２は、アーマチュアがリザーバ１５内の流体に対して異なる角度で移動するように装着することができる。

磁極片３２、アウター部分２２、コイル３０、フラックスコレクタ４０、フランジ５１、およびアーマチュア４４は、電磁石を形成する。コイル３０が電源３８によって励磁されたときに、磁束線は磁極片３２とアーマチュア４４との間のギャップ６６で創り出される。コイル３０が励磁されたときに、磁束線は磁極片３２に向かってアーマチュア４４を駆動し、端面４８とアーマチュア４４との間のアーマチュアチャンバ４２の部分を減少させる。コイル３０へのエネルギがなくなると、バネ５３は図に示す励磁されていない位置にアーマチュア４４を戻すように駆動し、端面４８とアーマチュア４４との間のアーマチュアチャンバ４２の部分を増加させる。気状または液状どちらかの流体は、アーマチュア４４が移動するときに開口６２、６４を通して押し出される。アーマチュア４４が往復運動するときに、アーマチュア４４の外径と伸長部分２８の内径との間のクリアランス６７を通って、アーマチュアチャンバ４２のギャップ６６内の流体も押し込まれる。流体は、アーマチュア４４内のチャネル６９を通って同様に押し込まれる。クリアランス６７およびチャネル６９は、開口６２、６４よりも流量に対して抵抗性があるように構成されている。したがって、アーマチュアの移動時間は、クリアランス６７およびチャネル６９を通過する流量の抵抗の関数であり、同様に気体または液体がチャンバ４２内に存在し、かつクリアランス６７およびチャネル６９を通過して押圧されるかどうかに依存する。

ソレノイドバルブ２０は独特の誘導キックを有し、この誘導キックは、周知の流体温度および流体満タンレベルの下で移動終端に到達したアーマチュア４４の示す電流引き込みの増加によって生じる電流引き込みにおける明らかな落ち込みである。したがって、ソレノイドバルブ２０が励磁された後の誘導キックに対する時間期間は、アーマチュア４４が直面する移動に対する抵抗によって影響を受けている。ソレノイドバルブの誘導キック現象は、当業者により十分理解され、２００８年１０月１６日に発行され所有するアメリカ合衆国の公開特許公報Ｎｏ．２００８０２５０８５１Ａ１において示され、かつ記述され、その文書全体が参照することにより本書に組み込まれる。

上記のチャンバ４２、クリアランス６７、チャネル６９、および開口６２、６４は、後述のリザーバ１５内の様々な流体レベルと同様に、流体粘度および流体変化の発生のような様々な流体の状態を示すアーマチュアの移動時間を設定する。誘導キックまでの時間を追跡し、その時間とコントローラ１６におけるルックアップテーブル内に蓄積されている既定の時間とを比較することにより、コントローラ１６は流体レベルおよび流体粘度を決定できる。また、センサ１２は電流値に基づいてオイルの温度を決定するように動作可能である。
流体粘度

コイル３０が励磁されまたは励磁されていないと、アーマチュア４４はチャンバ４２内で移動する。アーマチュア４４が磁極片３２から離れるように移動するときに、流体もまた、チャンバ４２からクリアランス６７およびチャネル６９を通して押し出される。クリアランス６７およびチャネル６９を経由して流れる流体のトータルの抵抗値および可動部分の摩擦を加算することによって、アーマチュアの動作時間を測定しコントローラ１６内に保存されたアルゴリズムを適用することにより、応答時間が流体の粘度を示す値に対応するように、アーマチュアの動作を遅くする。より高い流体粘度は、前後運動するときのアーマチュア４４をより遅くさせ、アーマチュアの応答時間を増やす。前後運動におけるアーマチュアの移動工程の終了で発生する誘導キックは、コイル３０に接続されたコントローラ１６によって検知される。流体の粘度が高いほど、誘導キックの発生がより長くなる。アーマチュアの総反応時間は、その後流体の相対的な粘性を得るためにコントローラ１６に蓄積されたルックアップテーブル内で照合される。このようにして、液状の流体レベルが過度の低いレベル（すなわち、レベルＤのような開口６４の下）の場合を除いて、センサ１２を使用して流体の粘性を測定することができる。

また、センサ１２の抵抗を計測して、センサ１２に対する電流の持続的な操作を維持すると共にアーマチュア４４の一定の力を維持するように、エンジンコントローラの電圧を制御することができる。これは、アーマチュアの反応時間の電流変動による如何なる影響も減少させる。１２ボルト以下に電圧を制限することは、アーマチュア４４を遅らせ、粘性の関係に対する反応時間をさらに変更してセンサの感度を増大させることができる。
流体レベル

リザーバ１５内の液状の流体が、レベルＡのような所定の満タンレベルＢより上にある場合に、アーマチュアの移動時間は、アーマチュア４４の移動における粘性抵抗も僅かに影響するが、クリアランス６７およびチャネル６９を通過する流体移動に対する抵抗の合計の関数となる。開口６２、および６４は、比較的自由に流体を通して流すことを可能にするように十分大きく形成されているので、クリアランス６７およびチャネル６９がアーマチュアの移動時間を決定する。これらの抵抗が液状の流体レベルの変化と同様に変化するので、流体状態システム１０は、リザーバ１５内の液状の流体のレベルを監視し記録することができ、第１レベル（満タンレベルＢ）より上、および第２レベル（低いレベルＣ）より下の２つの範囲のうちのひとつである、瞬時の現在の流体レベルを認識する。必要ならば、インストルメントパネルスクリーンのディスプレーモニターのような出力装置２３（図１参照）をコントローラ１６に接続することによって、監視された流体レベルに対応した制御信号２１をモニターに送るようコントローラ１６をプログラムすることによって、この情報は車の運転者のようなシステムの操作者に伝達できる。

図５の“過度の低い”流体レベルＤによって示されるように、パン１５内の流体レベルが開口６４よりも低い如何なる流体レベルの場合（つまりレベルＣより下）でも、チャンバ４２内の全ての流体は、第１アーマチュアサイクルで開口６２および６４から外へ排出される。アーマチュア４４が前後運動するときに、開口６２および６４は流体レベルの上にあるので、流体の代わりに気体がチャンバ４２の中に引き込まれる。次のサイクルでは、気体だけが開口６２、６４、クリアランス６７、およびチャネル６９を通って移動しているので、アーマチュアの移動時間は比較的速くなる。このようにして、コントローラ１６は “過度の低い”液状の流体レベルを示すようなアーマチュアの移動時間を認識し、この情報を蓄積し、かつ、車の操作者に流体を補充する必要性を通知するためにディスプレイに告示を送るようプログラムできる。

液状の流体が開口６２よりも上の（つまりレベルＢの上）如何なるレベルにあるときでも、チャンバ４２は流体で絶えず満たされ、アーマチュア４４が移動すると流体はクリアランス６７、およびチャネル６９を介して力を受ける。これは、コントローラ１６によって満タンの液状流体レベルを示すものと認識される独特のアーマチュア移動時間を創り出し、クリアランス６７、およびチャネル６９を通って流れる流体の抵抗の合計の関数となる。レベルＢは望ましい最低の静的流体レベルを示し、レベルＣは望ましい最低の流体レベルを示すように、センサ１２はリザーバ１５に装着される。
流体温度

コイル３０の温度は流体に影響される。流体温度を計測するために、コイル抵抗が計測され、次いで流体の温度を決定するためにコントローラ内に蓄積された温度ルックアップテーブルに対して照合される。代わりに、センサ１２は所定の電圧で周期を形成できる。電流を計測することによって、コイル抵抗を計算し温度と相関させることができる。
流体レベルセンサの第２の実施の形態

図６を参照すると、リザーバ１１５の側壁１１４を通して延びる流体の状態および流体レベルセンサ１１２を含む流体の状態および流体検知システム１１０、のもうひとつの実施の形態が示されている。センサ１１２は車両のエンジンオイルパンのようなリザーバ１１５に固定されているので、流体の温度、流体の粘性、およびここでさらに記述するような、複数の流体レベルを含む複数の流体の状態を検知できるように、流体状態およびレベルセンサ１１２が、リザーバ１１５によって定められるキャビティ１６０内に配置されている。流体状態およびレベルセンサ１１２は、電子コントローラ１１６に動作可能に接続されており、車両内の車両エンジンまたは他の所のような、リザーバ１１５の内側か外側のどちらかに収容することができる。

図６を参照すると、流体状態および流体レベルセンサ１１２は、ひとつの缶として参照されるアウター部分１２２、ベース部分１２４、コイル支持部分１２６、およびキャップ部分１３４を含むソレノイドボディ１２０を有する。コイル支持部分１２６（ボビンとも呼ばれる）はコイル１３０を支持する。アウター部分１２２、ベース部分１２４、コイル支持部分１２６、およびキャップ部分１３４は、鋳造、成形、あるいはその他の処理によって、一体に作るか互いに単一に作ることができる。

磁極片１３２は圧入または別の方法でアウター部分１２２に固定されている。キャップ部分１３４は磁極片１３２の末端を取り囲んでおり、バッテリーのような電源１３８、およびコントローラ１１６に動作可能にそれを通して接続された電気コネクタ１３６を有する。フラックスコレクタ１４０は、磁極片１３２とキャップ部分１３４との間に配置される。ワッシャ１４１は、コイル支持部分１２６とベース部分１２４との間に配置される。

磁極片１３２と同様に、ソレノイドボディ１２０のベース部分１２４は、アーマチュア１４４が、図に示されている励磁されていない位置（ベース部分１２４の端面１４６近く）と励磁された位置（磁極片１３２の端面１４８の近く）との間を移動するアーマチュアチャンバ１４２を定める。バネ１５３のような付勢部材は、アーマチュア１４４を磁極片１３２から離し、図に示す励磁されていない位置（つまりコイル１３０が励磁されない場合のアーマチュア１４４の位置）へ付勢するために磁極片１３２とアーマチュア１４４との間に配置されている。

装着フランジ（図には示されていない）は、リザーバの側壁１１４内の開口１５４を経てセンサ１１２を固定する。ボルトまたは他の固定メカニズム（図には示されていない）は、フランジ、および側壁１１４のはめ合わせ開口にまで及ぶ。リザーバ１１５に固定される場合は、ベース部分１２４はリザーバ１１５によって定義されるキャビティ１６０に延びる。センサ１１２の残り部はリザーバ１１５の外側にある。

ベース部分１２４は上部の開口１６２および下部の開口１６４を備える延長部１６１を有する。ここで上部の開口１６２は第１開口として言及される。図６に最も示されるように、下部の開口１６４は軸方向に延び、放射状スロット１６５に連通している。

本発明の実施の形態において、アーマチュア１４４は、一般にリザーバ１１５内の流体レベル変化の方向に横断するように移動する。すなわち、アーマチュア１４４は、一般に液状の流体レベルが減少する方向に横断的（垂直）に（レベルＡＡからレベルＢＢ、レベルＣＣ、レベルＤＤへ）、または、液状の流体レベルが増加する方向に（レベルＤＤからレベルＣＣ、レベルＢＢ、レベルＡＡへ）アーマチュアチャンバ１４２内を前後に移動する。または、センサは、アーマチュアが流体レベルに対して異なる角度で移動するように配置されることができる。

磁極片１３２、アウター部分１２２、コイル１３０、フラックスコレクタ１４０、ワッシャ１４１、およびアーマチュア１４４は、電磁石を形成する。コイル１３０が電源１３８によって励磁されたときに、磁束線は創り出される。磁束線は磁極片１３２に向かってアーマチュア１４４を駆動し、アーマチュア１４４の端面１４６と側面１４５との間のアーマチュアチャンバ１４２の部分を増加させる。コイル１３０へのエネルギがなくなると、バネ１５３は図に示す励磁されていない位置にアーマチュア１４４を戻すよう駆動し、端面１４６とアーマチュア１４４との間のアーマチュアチャンバ１４２の部分を減少させる。オイルのような気状または液状どちらかの流体は、アーマチュア１４４が移動するときに開口１６２、および１６４を通して押し出される。開口１６２は、アーマチュア１４４の第１側面１４５でチャンバ１４２に気体または流体と連通する。開口１６４は、レベルＤＤより下のリザーバ１１５内でアーマチュア１４４の第２側面１４７で気体または流体と連通する。気体は、チャンバ１４２を形成するキャビティの内径とアーマチュア１４４の外径との間のクリアランス１６６を経由したアーマチュア１４４の両側１４５、および１４７のチャンバ１４２の部分間に連通している。クリアランス１６６はそこを通る流体の如何なる連通をも抑止するように形成されている。このように、アーマチュアの移動時間は、開口１６２および１６４を通過する流量の抵抗の関数であり、同様に気体または液体のどちらかが開口を通過して流れているかどうかに依存する。したがって、ソレノイド１２０が励磁された後の誘導キックに対する時間期間は、開口１６２および１６４を通過する流量の抵抗によって影響を受けている。上記のチャンバ１４２、および開口１６２、１６４は、後述のリザーバ１１５内の様々な流体レベルと同様に、流体粘度および流体変化の発生のような様々な流体の状態を示すアーマチュアの移動時間を設定する。誘導キックまでの時間を追跡しコントローラ１１６におけるルックアップテーブル内に蓄積されている既定の時間とを比較することにより、コントローラ１１６は液状の流体レベルおよび流体粘度を決定できる。また、センサ１１２は電流値に基づいて流体の温度を決定するように動作可能である。
流体粘度

コイル１３０の（励磁および非励磁）が繰り返されると、アーマチュア１４４はチャンバ１４２内で前後に移動する。コイル１３０が励磁されると共に非励磁にされると、アーマチュア１４４が磁極片１３２からそれぞれ近づいたり離れたりするように移動し、流体は開口１６２、および１６４を介してチャンバ１４２から押し出される。アーマチュアの動作時間を測定しコントローラ１６内に保存されたアルゴリズムを適用することにより、応答時間が流体の粘度を示す値に応答するように、開口１６２、１６４を流れる流体のトータルの抵抗、および可動部分の摩擦が、アーマチュアの動作を遅くさせる。より高い流体粘度は、前後運動するときのアーマチュア１４４をより遅くさせ、アーマチュアの応答時間を増加させる。磁極片１３２に向かって移動するアーマチュアの終端で発生する誘導キックは、コイル１３０に接続されたコントローラ１１６によって検知される。流体の粘度が高いほど、誘導キックの発生がより長くなる。アーマチュアの総反応時間は、その後流体の相対的な粘性を得るためにコントローラ１１６に蓄積されたルックアップテーブルで照合される。このように、センサ１１２（流体レベルが過度の低いレベル（すなわち、レベルＤのように、開口１６４の下）の場合を除く）を使用して流体の粘性を測定することができる。

また、センサ１２の抵抗を計測して、センサ１２に対する電流の持続的な操作を維持すると共にアーマチュア１４４の一定の力を維持するように、エンジンコントローラの電圧を制御できる。これは、アーマチュアの反応時間の電流変動による如何なる影響も減少させる。１２ボルト以下に電圧を制限することは、アーマチュア１４４を遅らせ、粘性の関係に対する反応時間をさらに変更してセンサの感度を増大させることができる。
流体レベル

リザーバ１１５内の流体が、所定の満タンレベルＡＡより上にある場合に、アーマチュアの移動時間は、アーマチュア１４４の移動における粘性抵抗も僅かに影響するが、開口１６２および１６４のそれぞれを通過する流体移動に対する抵抗の合計の関数となる。これらの抵抗が液状の流体レベルの変化と同様に変化するので、流体状態システム１１０は、リザーバ１１５内の液状の流体のレベルを監視し記録することができ、レベルＡＡ（過充填レベル）より上、レベルＤＤ（低いレベル）より下、およびレベルＡＡとレベルＤＤとの間（満タンレベル）の３つの範囲のうちのひとつとなる現在の液状の流体レベルを認識する。必要ならば、インストルメントパネルスクリーンなどのディスプレーモニターのような出力装置２３（図１参照）をコントローラ１１６に接続し、監視された液状の流体レベルに対応した制御信号をモニターに送るようコントローラ１６をプログラムすることによって、この情報は車の操作者に伝達できる。

リザーバ１１５内の流体レベルが開口１６４よりも低い如何なる流体レベル（図６のレベルＤＤより低い如何なるレベル）の場合でも、チャンバ１４２内の全ての液状の流体は、第１アーマチュアサイクルで排出される。アーマチュア１４４が前後運動するときに、開口１６２および１６４は液状の流体レベルの上にあるので、流体の代わりに気体がチャンバ１４２の中に引き込まれる。次のサイクルでは、気体だけが開口１６２、および１６４を通って移動しているので、アーマチュアの移動時間は比較的速くなる。このようにして、コントローラ１１６は “過度の低い”液状の流体レベルを示すような上記のアーマチュアの移動時間を認識し、この情報を蓄積し、かつ、システムの操作者にオイルを補充する必要性の告示を表示するようプログラムできる。

パン１１５内の液状の流体レベルが開口１６２よりも下の如何なる流体レベル、ただし、開口１６４よりも上（図６のレベルＢＢとレベルＣＣとの間のようなレベルＡＡとレベルＤＤとの間のレベル）の場合に、アーマチュア１４４は第１アーマチュアサイクルでチャンバ１４２から少なくとも液状の流体を幾らか排出させる。バネ１５３がアーマチュア１４４に付勢する場合に、開口１６４は流体を引き込む。開口１６２は液状の流体レベルより上にありかつ少なくともチャンバ１４２の幾らかは液状の流体レベルより上にあるので、センサ１１２が励磁されるときに、幾らかの気体はチャンバ１４２に取り込まれる。したがって、アーマチュアの移動時間は、液状の流体レベルが開口１６２より上であるときほど遅くはないが、液状の流体が極めて低いレベルＤＤであるときよりもより遅くなる。コントローラ１１６は、アーマチュアの移動時間と蓄積された値を比較し、レベルＡＡとレベルＤＤとの間のレベルを示すような上記のアーマチュアの移動時間を認識する。

液状の流体がレベルＡＡの上のような開口１６２よりも上の任意のレベルにあるときに、チャンバ１４２は液状の流体で絶えず満たされ、アーマチュア１４４が移動すると、流体は開口１６２、および１６４に押し出される。これは、コントローラ１１６によって過充填のレベルを示すものと認識される独特のアーマチュア移動時間を創り出し、リザーバ１１５内でセンサ１１２が装着される位置に依存し、開口１６２、および１６４を通って流れる流体の抵抗の合計の関数となる。
流体温度

コイル１３０の温度は流体によって影響される。流体温度を計測するために、コイル抵抗が計測され、次いで流体の温度を決定するためにコントローラ内に蓄積された温度ルックアップテーブルに対して照合される。代わりに、センサ１１２は所定の電圧で周期を形成できる。電流を計測することによって、コイル抵抗を計算し温度と相関させることができる。
流体レベル検知システムの第２の実施の形態

図２を参照すると、流体レベル検知システム２１０は、流体あるいは複数種類の流体を利用する処理システムにおいて使用されるような複数の流体収容リザーバ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを有する。各リザーバ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは、それぞれ上記のように各リザーバに装着され動作可能な流体の状態および流体レベルセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃをそれぞれ有する。各センサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、各々のセンサ信号を処理し、各リザーバ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃに対する流体レベル、温度、および／または粘度情報をリザーバ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを監視することを可能にする出力装置２３Ａへ供給する制御信号２１Ａを供給するよう構成されたシステムコントローラ１６Ａに伝達導体またはワイヤレスで別個のセンサ信号１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃを伝達する。これら３個のリザーバ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは図に示されているが、システム２１０は１個から１００個またはそれ以上のリザーバを有することが可能である。バッテリー、発電機、太陽電池、または他の電源形態である電源３８Ａは、コントローラ１６Ａに電力を供給するためにコントローラ１６Ａに、および、センサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに電圧を加えるためにコントローラ１６Ａを経てセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに動作可能に接続されている。センサ信号１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃを供給しコントローラ１６Ａからセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに電力を供給するよう図に示されている伝達導体は、リザーバ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの位置関係が許されれば、単一の母線に、またさもなければ複線に束ねられる。
流体レベル検知システムの第３の実施の形態

図３を参照すると、流体レベル検知システム３１０は、上記のセンサ１２またあるいはセンサ１１２と同一で、リザーバ１５Ｄの異なる位置に装着される互いに同一の３つの流体の状態および流体レベルセンサ１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆを備えた単一のリザーバ１５Ｄを有する。センサ１２Ｄは第１位置に装着され、センサ１２Ｅは第１位置より低い第２位置に装着され、センサ１２Ｆは他のどちらの位置よりも低い第３位置に装着される。したがって、各センサ１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆは、コントローラ１６Ｂに母線２９Ａまたさもなければワイヤレスのようなもので異なるセンサ信号１７Ｄ、１７Ｅ、１７Ｆを供給するよう動作可能である。コントローラ１６Ｂは、信号１７Ｄ、１７Ｅ、１７Ｆを処理し、かつ、センサ１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆが各々隣接するリザーバ１５Ｄ内の流体のレベル、温度、および／または粘度情報をリザーバ１５Ｄの監視を可能にする出力装置２３Ｂへ供給する制御信号２１Ｂを供給するアルゴリズムが保存されているプロセッサーを備えるよう構成されている。バッテリー、発電機、太陽電池、または他の電源形態である電源３８Ｂは、コントローラ１６Ｂ、および、センサ１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆを励磁するためにコントローラ１６Ｂを通ってセンサ１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆに電力を供給するようコントローラ１６Ｂに動作可能に接続されている。センサ信号１７Ｄ、１７Ｅ、１７Ｆを供給しコントローラ１６Ｂからセンサ１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆに電力を供給するよう示されている伝達導体は、単一の母線に、またさもなければ複数に束ねられる。
流体レベル検知システムの第４の実施の形態

図４を参照すると、車両４３１に対する流体レベル検知システム４１０は、エンジン１５Ｅ、トランスミッション１５Ｆ、車両のホイール４３５の第１リアアクスル４３７に動作可能に接続された第１リアアクスル差動装置１５Ｇ、および車両のホイール４３５の第２リアアクスル４３９に動作可能に接続された第２リアアクスル差動装置１５Ｈのような複数の流体収容構成要素を含み、これらすべての流体収容構成要素は、複数構成要素の車両フレーム４３３により動作可能に支持されている。エンジン１５Ｅおよびトランスミッション１５Ｆはオン状態およびオフ状態を有し、上記のように作動中に静的および動的な流体レベルを創り出す循環する流体の影響下にある。差動装置１５Ｇおよび１５Ｈは、車両が動作中で車両のホイール４３５が動作中の場合に動的レベルを、また車両４３１が静止している場合に静的レベルを体験できる。センサ１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｉ、および１２Ｊは、エンジン１５Ｅ、トランスミッション１５Ｆ、および差動装置１５Ｇ、１５Ｈにそれぞれ装着されている。センサ１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｉ、および１２Ｊは、図５および６のセンサ１２または１１２に関して記述されているように構成され、動作する。特に、センサ１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｉ、および１２Ｊは、コントローラ４１６へ伝達導体に沿ってセンサ信号１７Ｇ、１７Ｈ、１７Ｉ、および１７Ｊを供給する。あるいは、センサ１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｉ、および１２Ｊは、ワイヤレスでコントローラ４１６に連絡できる。コントローラ４１６はアルゴリズムが蓄積されたプロセッサーを備えて構成されている。そのアルゴリズムはセンサ信号を処理し、出力装置４２３へ伝達導体またはワイヤレスで制御信号４２１を供給する。制御信号４２１は、エンジン１５Ｅ、トランスミッション１５Ｆ、および差動装置１５Ｇ、１５Ｈ内の様々な流体レベルを示す。出力装置４２３は、車両のインストルメントパネル、音的な表示器、または他の何かの表示器に表示できる。車両のバッテリーまたは発電機のような電源４３８は、センサ１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｉ、および１２Ｊを励磁するためにセンサ１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｉ、および１２Ｊへコントローラ４１６を通して電力を供給する。また、電源は、図４Ｂに示されるように車両４３１の屋根４４１に装着される太陽パネル４３８でもよい。

本発明のひとつの実施の形態において、出力装置４２３は、エンジン１５Ｅ、トランスミッション１５Ｆ、差動装置１５Ｇ、１５Ｈ、および／または車両のブレーキングシステム４５１のひとつ以上の動作を制御する第２のコントローラとすることができる。出力装置４２３は、車両のホイール４３５を遅くするためのブレーキングシステム４５１に供給される出力信号４４９を供給する。これは、センサ信号１７Ｇ、１７Ｈ、１７Ｉ、および１７Ｊが、エンジン１５Ｅ、トランスミッション１５Ｆ、および差動装置１５Ｇ、１５Ｈのひとつ以上における流体が、車両４３１が速い速度で操作されるべきでない低い動的レベルに到達していることを示す場合に起こる。

本発明を実施するための最良の形態を詳細にこれまで説明してきたが、本発明に関連する技術に熟知した者であれば、添付した請求の範囲内で本発明を実施するための様々な代案デザインおよび実施の形態を認識するであろう。

Claims (15)

1. 流体リザーバ（１５；１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ；１５Ｄ；１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ；１１５）、流体レベルセンサ（１２；１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ；１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆ；１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｉ、１２Ｊ；１１２）、磁極片（３２；１３２）、付勢部材（５３；１５３）、コントローラ（１６；１６Ａ；１１６；４１６）、および電源（３８；３８Ａ；３８Ｂ；１３８；４３８）を含む流体レベル検知システム（１０；１１０；２１０；３１０；４１０）であって、
   前記流体リザーバは、流体を収容するキャビティ（６０；１６０）を定めており、
   前記流体レベルセンサは、前記流体リザーバに装着され、前記キャビティの内側に延びる第１部分（２４；１２４）および前記リザーバの外側に延びる第２部分（２２；１２２）を備えるソレノイドボディ（２０；１２０）と、コイル（３０；１３０）と、アーマチュア（４４；１４４）と、を有しており、前記ソレノイドボディは、前記コイルの励磁に応答して前記アーマチュアが移動するアーマチュアチャンバ（４２；１４２）を定めており、
   前記付勢部材は、前記アーマチュアを前記磁極片から離すように付勢しており、前記付勢部材および前記コイルは、前記コイルが周期的に励磁された場合に、前記アーマチュアチャンバ内で前記アーマチュアを往復運動するように構成されており、
   前記ソレノイドボディには、前記アーマチュアチャンバと前記リザーバによって定められた前記キャビティとの間を流体連通させる第１開口（６２；１６２）が形成されており、前記アーマチュアチャンバ内での前記アーマチュアの移動時間は、前記リザーバ内の流体レベルによって影響を受けており、前記センサは、前記移動時間を示すセンサ信号（１７；１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ；１７Ｄ、１７Ｅ、１７Ｆ；１７Ｇ、１７Ｈ、１７Ｉ、１７Ｊ）を供給するように動作可能であり、
   前記コントローラは、前記センサに動作可能に接続され、前記センサから前記センサ信号を受信して、前記センサ信号に対応する制御信号（２１；２１Ａ；２１Ｂ；４２１）を編成するように動作可能であり、
   前記電源は、前記コイルおよび前記コントローラを励磁するように前記コントローラに動作可能に接続されている、ことを特徴とする流体レベル検知システム。
2. 前記コントローラに動作可能に接続され、前記制御信号を受信するように動作可能である出力装置（２３；２３Ａ；２３Ｂ；４２３）をさらに含むことを特徴とする請求項１の流体レベル検知システム。
3. 前記センサと前記コントローラを接続し、かつ、前記センサから前記コントローラへ前記センサ信号を伝達するよう構成されている第１ケーブル（１１Ａ）、
   前記コントローラと前記出力装置を接続し、かつ、前記コントローラから前記出力装置へ前記制御信号を伝達するよう構成されている第２ケーブル（１１Ｂ）をさらに含むことを特徴とする請求項２の流体レベル検知システム。
4. 前記出力装置は前記リザーバ内における流体レベルの可視的な表示器および音的な表示器のどれかを備えるよう構成されており、その表示器は前記制御信号に基づいていることを特徴とする請求項２の流体レベル検知システム。
5. 前記センサは第１位置で前記流体リザーバ（１５Ｄ）に取り付けられた第１センサ（１２Ｄ）であり、かつ、前記センサ信号は第１センサ信号（１７Ｄ）であり、さらに、
   第２センサ（１２Ｅ）は前記第１センサと実質的に同一の要素であり、前記リザーバ内の異なる流体レベルに対応する第２位置で前記流体リザーバに取り付けられており、前記コントローラ（１６Ｂ）は前記第２センサから第２センサ信号（１７Ｅ）を受信するために動作可能なように前記第２センサに接続されていることを特徴とする請求項２の流体レベル検知システム。
6. 前記センサは第１センサ（１２Ａ；１２Ｇ）であり、前記流体リザーバは第１流体リザーバ（１５Ａ；１５Ｅ）であり、前記センサ信号は第１センサ信号（１７Ａ；１７Ｇ）であり、さらに、
   第２流体リザーバ（１５Ｂ；１５Ｆ）と、
   前記第１センサと実質的に同一の要素であり、前記第２流体リザーバに取り付けられている第２センサ（１２Ｂ；１２Ｈ）と、を含んでおり、前記コントローラ（１６Ａ；４１６）は前記第２センサに接続され、第２センサ信号（１７Ｂ；１７Ｈ）を前記第２センサから受信して、前記第２センサ信号に対応する別の制御信号（２１Ａ；４２１）を編成するように動作可能であることを特徴とする請求項２の流体レベル検知システム。
7. 前記電源（３８；３８Ａ；３８Ｂ；１３８；４３８；４３８Ａ）は、バッテリー、発電機、太陽電池のいずれかであることを特徴とする請求項１の流体レベル検知システム。
8. 前記開口は第１開口（１６２）であり、前記アーマチュアチャンバ（１４２）の第１部分と前記キャビティ（１６０）との間の流体連通を構築し、前記ソレノイドボディ（１２０）は前記キャビティと前記アーマチュアチャンバの第２部分との間の流体連通を可能にする第２開口（１６４）を定め、前記アーマチュアチャンバの第１、第２部分は前記アーマチュアの両側（１４５、１４７）にあり、これによって前記アーマチュアの両側は前記流体リザーバに流体連通しており、
   前記第１開口は前記第２開口よりもより高い流体レベル（ＡＡ）で前記流体リザーバに連通していることを特徴とする請求項１の流体レベル検知システム。
9. 前記コントローラは、前記コイルの電気抵抗に基づいて流体の温度を決定するように構成されていることを特徴とする請求項１の流体レベル検知システム。
10. 前記コントローラは、所定の粘度の値に関連した所定のアーマチュアの移動時間とアーマチュアの移動時間の比較に基づいて流体の粘度を決定するように構成されていることを特徴とする請求項１の流体レベル検知システム。
11. 前記アーマチュアは、前記リザーバにおける流体レベルに対して実質的に横断するように移動することを特徴とする請求項１の流体レベル検知システム。
12. 前記リザーバ（１５）に流体連通し、流体が前記リザーバから流体要求構成要素（２５）へ供給されるような流体の流れが動的であるオン状態および、前記リザーバと前記流体要求構成要素内で流体が静的であるオフ状態を有する前記流体要求構成要素（２５）と組み合わせる請求項１の前記流体レベル検知システムであって、所定の静的な流体レベル（Ｂ）は前記第１開口より上にあり、所定の動的な流体レベル（Ｃ）は前記第１開口よりも下にあることを特徴とする流体レベル検知システム。
13. 流体レベルセンサ（１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｉ、１２Ｊ）、磁極片（３２；１３２）、付勢部材（５３；１５３）、コントローラ（４１６）、および電源（４３８）を含む、フレーム（４３３）および流体収容構成要素（１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ）を有する車両（４３１）のための流体レベル検知システム（４１０）であって、
    前記流体レベルセンサは、前記流体収容構成要素に装着され、前記流体リザーバの内側に延びる第１部分（２４；１２４）および流体収容構成要素の外側に延びる第２部分（２２；１２２）を備えるソレノイドボディ（２０；１２０）と、コイル（３０；１３０）と、アーマチュア（４４；１４４）と、を有しており、前記ソレノイドボディは、前記コイルの励磁に応答して前記アーマチュアが移動するアーマチュアチャンバ（４２；１４２）を定めており、
    前記付勢部材は、前記アーマチュアを前記磁極片から離すように付勢しており、前記付勢部材および前記コイルは、前記コイルが周期的に励磁された場合に、前記アーマチュアチャンバ内で前記アーマチュアを往復運動するように構成されており、
    前記ソレノイドボディには、前記アーマチュアチャンバと前記流体収容構成要素によって定められたキャビティ（６０；１６０）との間を流体連通させる第１開口（６２；１６２）が形成されており、前記アーマチュアチャンバ内での前記アーマチュアの移動時間は、前記流体収容構成要素内の流体レベルによって影響を受けており、前記センサは、前記移動時間を示すセンサ信号（１７Ｇ、１７Ｈ、１７Ｉ、１７Ｊ）を供給するように動作可能であり、
    前記コントローラは、前記フレームおよび前記センサに動作可能に接続され、前記センサから前記センサ信号を受信して、前記センサ信号に対応する制御信号（４２１）を編成するように動作可能であり、
    前記電源は、前記コイルおよび前記コントローラを励磁するように前記コントローラに動作可能に接続されている、ことを特徴とする流体レベル検知システム。
14. 前記コントローラ（４１６）は第１コントローラであり、前記車両は第２コントローラ（４２３）を含んでおり、前記第１コントローラは、前記制御信号（４２１）を前記第２コントローラへ送信するために、前記第２コントローラに動作可能に接続されていることを特徴とする請求項１３の流体レベル検知システム。
15. 前記車両はホイール（４３５）を有しており、前記第２コントローラは前記ホイールに動作可能に接続され、前記制御信号に対応する出力信号（４４９）を供給するように動作可能であり、前記出力信号は前記ホイールを遅くするように動作可能であることを特徴とする請求項１４の流体レベル検知システム。

Images