JP2016138849A - 液面検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アームにアームの回転軸方向の力が付与されても、アームがホルダから脱落することを抑制する技術を提供する。【解決手段】 液面検出装置は、フロートと、アーム２４と、磁気センサ４８と、支持部材３４と、を備える。アーム２４には、フロートが取り付けられている。アーム２４は、フロートの上下方向の運動を回転運動に変換する。磁気センサ４８は、アーム２４の回転運動を検出する。支持部材３４には、磁気センサ４８が固定されている。支持部材３４は、アーム２４を回転可能に支持する。支持部材３４は、磁気センサ４８に対して固定されており、アーム２４の回転軸方向に隙間を有して互いに対向する一対の軸方向規制部４０を有する。アーム２４は、軸方向規制部４０の隙間に配置されている。【選択図】 図５

Description

本明細書に開示の技術は、容器内に貯留されている液体の液面を検出する液面検出装置（例えば、自動車等の燃料タンク内に貯留される燃料量を検出する装置）に関する。

特許文献１には、液面に合わせて上下に移動するフロートと、フロートの上下運動を回転運動に変換するアームと、アームを支持する支持部材と、を備える液面検出装置が開示されている。支持部材は、アームの軸方向に並ぶ２個の挟持部によってアームを挟持する。挟持部は、アームの回転軸方向に開放されている挟持溝部を有する。アームは、挟持溝部に挿入されることによって挟持部に挟持される。挟持溝部の幅をアームの径よりも若干狭く形成することによって、アームを挟持部に挟持させる。

特開２００１−１２４６１６号公報

上記の技術では、挟持溝部がアームの回転軸方向に開放されているため、アームにアームの回転軸方向の力が付与されると、アームが挟持部から外れて、支持部材から脱落する可能性がある。

本明細書では、アームにアームの回転軸方向の力が付与されても、アームがホルダから脱落することを抑制する技術を提供する。

本明細書で開示される液面検出装置は、フロートと、アームと、センサと、支持部材と、を備える。アームには、フロートが取り付けられている。アームは、フロートの上下方向の運動を回転運動に変換する。センサは、アームの回転運動を検出する。支持部材には、センサが固定されている。支持部材は、アームを回転可能に支持する。支持部材は、センサに対して固定されており、アームの回転軸方向に隙間を有して互いに対向する一対の軸方向規制部を有する。アームは、軸方向規制部の隙間に配置されている。

上記の液面検出装置では、アームがアームの回転軸方向（以下では単に「回転軸方向」と呼ぶ）の力が付与されると、アームが軸方向規制部に当接することによって回転軸方向に移動することが規制される。これにより、アームに回転軸方向の力が付与されても、アームがホルダから脱落することを抑制することができる。

燃料ポンプモジュールの構成を示す。 第１実施例の磁気センサユニットの正面図を示す。 第１実施例の磁気センサユニットの分解斜視図を示す。 第１実施例の磁気センサユニットの側面図を示す。 第１実施例の図２のV-V断面の断面図を示す。 第１実施例のアームにアームの回転軸方向の力が付与される状況を説明するために部分斜視図を示す。 図４のVII-VII断面の断面図であって、カバーが取り外された状態の断面図を示す。 第２実施例の燃料量検出装置に用いられるアーム形状を説明するための断面図であり、図４のVII-VII断面と同様の断面を示す断面図を示す。 第３実施例の燃料量検出装置に用いられるアーム形状を説明するための断面図であり、図４のVII-VII断面と同様の断面を示す断面図を示す 第４実施例の燃料量検出装置に用いられる支持部材を説明するための断面図であり、アームが取り外された状態の図４のVII-VII断面と同様の位置の断面を示す断面図を示す。 第４実施例の支持部材にアームを取り付ける様子を説明するための図を示す。 第４実施例の支持部材にアームを取り付ける様子を説明するための図を示す。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。

（特徴１）液面検出装置では、アームに固定されており、軸方向規制部とアームの軸方向規制部の隙間に配置される部分とを覆って、アームの回転方向に摺動可能に支持部材に支持されるカバーを備えていてもよい。この構成によれば、アームに固定されているカバーが軸方向規制部とアームとを覆うことによって、アームが軸方向規制部から離脱して、支持部材から脱落することを抑制することができる。

（特徴２）液面検出装置では、軸方向規制部は、アームの回転中心を中心とする円周に沿って配置されていてもよい。この構成によれば、アームは、軸方向規制部に沿って回転することができる。

（特徴３）液面検出装置では、アームは、軸方向規制部に沿って湾曲する湾曲部分を有していてもよい。この構成によれば、アームは、軸方向規制部に沿ってアームを安定して回転させることができる。

（特徴４）液面検出装置では、支持部材は、軸方向規制部のそれぞれの内周端に配置されており、一方の軸方向規制部に対して隙間を有して他の軸方向規制部を支持する円筒部をさらに有していてもよい。アームは、円筒部を挟んで対向する対向部分を有していてもよい。この構成では、アームは、円筒部を挟んだ状態で支持部材に支持される。この構成によれば、アームが軸方向規制部に対してずれることを抑制することができる。

（特徴５）液面検出装置では、アームのフロートと反対側の端部は、円筒部よりもフロート側に位置するアームの一部と円筒部の幅よりも小さい隙間を有して対向していてもよい。この構成によれば、アームのフロートと反対側の端部と円筒部よりもフロート側に位置するアームの一部との間から円筒部が抜け落ちて、アームが支持部材から脱落することを抑制することができる。

（特徴６）液面検出装置では、アームは、対向部分の間に、弾性変形することによって対向部分の間隔を広げる弾性変形部を有していてもよい。この構成によれば、弾性変形部を変形させることによって対向部分の間隔を広げることができる。この結果、アームを円筒部に取り付けることができる。

（特徴７）液面検出装置では、円筒部の一部の外周面は、アームの回転軸からの距離が円筒部の他の部分の外周面のアームの回転軸からの距離よりも短くてもよい。他の部分の外周面は、アームの回転軸から一定の距離に配置されていてもよい。この構成によれば、アームを円筒部に取り付ける際には、アームの対向部分に円筒部のアームの回転軸から距離が短い部分を挿入することによって、アームを容易に円筒部に取り付けることができる。

（第１実施例）
図１に示すように、燃料ポンプモジュール１０は、自動車等の車両に搭載される燃料タンク４内の燃料を、図示省略した内燃機関に供給するためのユニットである。燃料ポンプモジュール１０は、燃料タンク４に配置される。

燃料ポンプモジュール１０は、燃料ポンプユニット１２と、燃料量検出装置２０と、を備える。燃料ポンプユニット１２は、燃料タンク４に収容される。燃料ポンプユニット１２は、燃料タンク４の開口を閉塞するセットプレート６に取付けられている。燃料ポンプユニット１２は、燃料タンク４内の燃料を、燃料ポンプユニット１２内に吸入し昇圧して、燃料ポンプユニット１２外に吐出する。燃料ポンプユニット１２から吐出された燃料は、吐出ポート１４から、図示省略された内燃機関に供給される。

燃料量検出装置２０は、フロート２２と、フロート２２が固定されたアーム２４と、アーム２４の回転角を検出する磁気センサユニット３０と、を備える。フロート２２は、燃料タンク４内の燃料に浮かんでおり、燃料の液位に応じて上下方向に運動する。フロート２２は、アーム２４の先端に回転自在に取り付けられている。アーム２４の基端は、磁気センサユニット３０に対して、回転可能に支持されている。このため、燃料タンク４内の燃料の液位に応じてフロート２２が上下動すると、それによってアーム２４が燃料ポンプユニット１２に対して揺動回転する。

アーム２４は、例えばステンレス等の燃料に対する耐性を有する金属で作製されている。アーム２４は、円柱の棒状の部材によって作製されている。アーム２４の先端には、フロート２２が取付けられている。アーム２４の基端は、磁気センサユニット３０に取り付けられている。

図２、図３に示すように、磁気センサユニット３０は、燃料ポンプユニット１２に対して、アーム２４を回転自在に支持している。なお、図２以降の図面では、アーム２４のフロート２２側の一部が省略されている。磁気センサユニット３０は、支持部材３４と、磁石４４と、カバー３６と、磁気センサ４８（図５参照）と、リード線３２と、を備える。

支持部材３４は、燃料ポンプユニット１２の外壁に固定されている。支持部材３４は、樹脂で作製されている。支持部材３４は、本体３５と、円筒部４２と、一対の軸方向規制部４０と、を備える。本体３５は、平板形状を有する。本体３５の裏面は、燃料ポンプユニット１２の外壁に取り付けられている。本体３５の表面側には、軸方向規制部４０と円筒部４２が配置されている。

円筒部４２は、本体３５の表面から突出している。円筒部４２は、アーム２４の回転軸Ｘを中心軸とする円筒形状を有する。即ち、円筒部４２の外周面は、回転軸Ｘを一巡して見たときに、回転軸Ｘからの距離が全周に亘って同一である。

円筒部４２の軸方向の両端部には、一対の軸方向規制部４０が配置されている。各軸方向規制部４０は、回転軸Ｘを中心とする円環形状を有する。各軸方向規制部４０の内径は、円筒部４２の内径と同一の長さを有する。各軸方向規制部４０の内周面は、円筒部４２の外周面と同一面上に位置する。各軸方向規制部４０の外周面は、円筒部４２の外周面よりも円筒部４２の径方向の外側に位置している。一対の軸方向規制部４０は、円筒部４２の外周面よりも円筒部４２の径方向の外側において、回転軸Ｘ方向にアーム２４の線径と略同一の隙間を有して対向している。

円筒部４２の外周面には、アーム２４が取り付けられる。アーム２４は、フロート２２とは反対側の端部において、半円形状に湾曲されている湾曲部分２４ａを有する。湾曲部分２４ａは、円筒部４２の外周面に沿った形状を有する。アーム２４は、さらに互いに対向する一対の対向部分２４ｂを有する。アーム２４は、円筒部４２に対向部分２４ｂを挿入することによって、支持部材３４に取り付けられる。図５に示すように、アーム２４が支持部材３４に取り付けられた状態では、アーム２４は、一対の軸方向規制部４０の隙間に配置される。

支持部材３４とアーム２４とには、磁石４４が取り付けられたカバー３６が取り付けられている。カバー３６は、回転軸Ｘを中心にアーム２４の回転方向に摺動可能に支持部材３４に配置される。カバー３６は、アーム２４と一対の軸方向規制部４０の外周縁を覆う円筒形状の外縁部３８と、軸方向規制部４０と円筒部４２を本体３５と反対側から覆う円板形状の円板部３９と、を有する。この構成によれば、カバー３６は、アーム２４が支持部材３４から脱落することを抑制することができる。図４に示すように、カバー３６は、２個の切欠き３６ａを有する。カバー３６は、２個の切欠き３６ａのそれぞれでアーム２４を挟持することによって、アーム２４に固定される。これにより、カバー３６は、アーム２４の回転に同期して回転する。

図５に示すように、カバー３６は、円筒部４２の内周側に円筒形状の磁石収容部３７を有する。磁石収容部３７は、回転軸Ｘを中心軸とする円筒形状を有する。磁石収容部３７の外周面は、円筒部４２の内周面に対向する。アーム２４が回転移動すると、カバー３６の外縁部３８の内周面と軸方向規制部４０の外周面とが摺動する第１の摺動状態と、円筒部４２の外周面とアーム２４の内周面（即ち円筒部４２の外周面に対向する面）とが摺動する第２の摺動状態とのどちらか一方のみの摺動状態によって、回転軸Ｘを中心にアーム２４の回転に同期して回転する。カバー３６は、磁石収容部３７に収容される磁石４４を保持する。磁石４４は、回転軸Ｘを中心軸とする円柱形状を有する。磁石４４は、カバー３６に保持された状態で、円筒部４２の内周側に配置される。

支持部材３４は、磁気センサ４８を収容する。磁気センサ４８は、磁石４４の後方（燃料ポンプユニット１２側）に配置されている。支持部材３４は、磁気センサ４８に対して固定されており、アーム２４とカバー３６は、磁気センサ４８に対して、回転可能である。このため、カバー３６に固定されている磁石４４は、磁気センサ４８に対して、回転可能である。

磁気センサ４８は、アーム２４の回転運動を検出し、その検出結果に基づいて燃料タンク４内に貯留される燃料量に応じたアナログ信号を、燃料メータ（図示省略）に出力する（図１参照）。磁気センサ４８は、アーム２４の回転角を検出する磁気式のセンサであって、例えば、ホールＩＣを利用した公知のセンサを用いることができる。具体的には、磁気センサ４８は、磁石４４の磁界の向きを検出するホール素子を有する。磁気センサ４８は、外部には露出しないように、支持部材３４によって覆われている。

図２に示すように、磁気センサ４８からは、３本のリード線３２が延びている。３本のリード線３２は、それぞれ、電源ライン５２、出力ライン５４及びグランドライン５６に接続されている。電源ライン５２、出力ライン５４及びグランドライン５６は、セットプレート６を貫通して燃料メータに接続されている。

本実施例では、アーム２４は、回転軸Ｘ方向に隙間を有して対向する一対の軸方向規制部４０の隙間に配置されている。図６には、アーム２４が回転軸Ｘ方向の力Ｆを受けた場合の支持部材３４とアーム２４との斜視図が示されている。アーム２４に力Ｆが付与されても、アーム２４は、軸方向規制部４０に当接することによって、回転軸Ｘ方向の移動が規制される。これにより、アーム２４が、力Ｆによって支持部材３４から脱落することを防止することができる。

また、アーム２４は、フロート２２が上下方向に移動すると、円筒部４２及び軸方向規制部４０に案内されて回転軸Ｘを回転中心として回転する。アーム２４は、上記の第１の摺動状態と第２の摺動状態のどちらか一方のみの摺動状態で回転移動する。このとき、アーム２４は、磁気センサ４８からずれようとしても、磁気センサ４８を収容する支持部材３４の軸方向規制部４０と円筒部４２のいずれかに直接的に当接する。この構成によれば、アーム２４が、磁気センサ４８に対してがたつくことを抑制することができる。この結果、カバー３６を介してアーム２４に固定されている磁石４４が、磁気センサ４８に対してがたつくことを抑制することができる。これにより、検出誤差を低減することができる。また、アーム２４を支持部材３４に取り付けるための部材を少なくすることができる。

図７に示すように、アーム２４は、軸方向規制部４０に沿って湾曲する湾曲部分２４ａを有することによって、アーム２４を、軸方向規制部４０に沿って回転させることができる。

（第２実施例）
図８を参照して、第２実施例の燃料量検出装置を説明する。図８は、第２実施例の燃料量検出装置において、図４のVII-VII断面と同一の断面を示す断面図、即ち、第１実施例の図７に対応する箇所を表す断面図である。なお、図８では、カバー３６が取り外されている。第２実施例の燃料量検出装置は、第１実施例の燃料量検出装置２０と比較して、アーム１２４の形状がアーム２４の形状と異なる。その他の形状は、第１実施例の燃料量検出装置２０と同一であるため、説明を省略する。

アーム１２４は、アーム２４の湾曲部分２４ａと同様の湾曲部分１２４ａと、対向部分２４ｂと同様の対向部分１２４ｂと、を備える。アーム１２４は、さらに、フロート２２とは反対側の端に、係合部１２４ｃを備える。係合部１２４ｃは、フロート２２と反対側の端に近い対向部分１２４ｂ（即ち、上方に位置する対向部分１２４ｂ）から、軸方向規制部４０に沿って湾曲する。係合部１２４ｃの端部は、アーム１２４の軸方向規制部４０からフロート２２に伸びる部分に平行に配置されている。係合部１２４ｃの端部とアーム１２４の軸方向規制部４０からフロート２２に伸びる部分との隙間は、円筒部４２の外径よりも小さい。この構成によれば、アーム１２４が、円筒部４２に係合することができる。これにより、アーム１２４が円筒部４２から離脱することを抑制することができる。なお、アーム１２４が支持部材３４に取り付けられる際には、アーム１２４が弾性変形することによって、係合部１２４ｃの端部とアーム１２４の軸方向規制部４０からフロート２２に伸びる部分との隙間が広げられた状態で、アーム１２４が取り付けられる。

（第３実施例）
図９を参照して、第３実施例の燃料量検出装置を説明する。図９は、第３実施例の燃料量検出装置において、図４のVII-VII断面と同一の断面を示す断面図即ち、第１実施例の図７に対応する箇所を表す断面図である。なお、図９では、カバー３６が取り外されている。第２実施例の燃料量検出装置は、第１実施例の燃料量検出装置２０と比較して、アーム２２４の形状がアーム２４の形状と異なる。その他の形状は、第１実施例の燃料量検出装置と同一であるため、説明を省略する。

アーム２２４は、アーム２４の対向部分２４ｂと同様の対向部分２２４ｂと、第２実施例のアーム１２４の係合部１２４ｃと同様の係合部２２４ｃと、を備える。アーム２２４は、さらに、２個の湾曲部分２２４ａと、２個の湾曲部分２２４ａの間に配置される弾性変形部２２４ｄを備える。各湾曲部分２２４ａは、軸方向規制部４０に沿って伸びる。弾性変形部２２４ｄは、２個の湾曲部分２２４ａのそれぞれの一端から円筒部４２に離間する方向に伸びて、円筒部４２に最も離間する位置で連結されている。この構成によれば、アーム２２４が支持部材３４に取り付けられる際、弾性変形部２２４ｄが弾性変形することによって、係合部２２４ｃの端部とアーム２２４の軸方向規制部４０からフロート２２に伸びる部分との隙間が広げられた状態で、アーム２２４を取り付けることができる。この結果、アーム２２４を支持部材３４に取り付ける際に、アーム２２４が塑性変形することを抑制することができる。

なお、弾性変形部２２４ｄの形状は、上記の形状に限定されない。例えば、弾性変形部２２４ｄは、一方の湾曲部分２２４ａと他方の湾曲部分２２４ａのそれぞれの一端から円筒部４２に離間する方向に互いに交わるように伸びていてもよい。弾性変形部２２４ｄは、第２実施例の湾曲部分１２４ａと比較して、アーム２２４が容易に弾性変形可能となるような形状を有していればよい。

（第４実施例）
図１０〜図１２を参照して、第４実施例の燃料量検出装置を説明する。図１０は、第３実施例の燃料量検出装置において、図４のVII-VII断面と同一の断面を示す断面図、即ち、第１実施例の図７に対応する箇所を表す断面図である。なお、図１０では、カバー３６及びアーム２４が取り外されている。第４実施例の燃料量検出装置は、第１実施例の燃料量検出装置２０と比較して、円筒部３４２の形状が異なる。その他の形状は、第１実施例の燃料量検出装置と同一であるため、説明を省略する。

円筒部３４２は、回転軸Ｘを中心軸とする円筒形状の一部の形状を有する。詳細には、円筒部３４２は、回転軸Ｘを中心軸とする円筒形状の左右両端が上下方向に沿ってカットされた部分３４２ｂを有する。部分３４２ｂは、互いに平行に配置されている。その他の部分３４２ａは、回転軸Ｘを中心軸とする円筒形状の一部の形状を有する。これにより、部分３４２ｂの左右方向の幅は、円筒部３４２の上下端の部分３４２ａの幅よりも小さい。言い換えると、円筒部３４２は、回転軸Ｘを一巡しており、部分３４２ｂの左右端の外周面は、回転軸Ｘからの距離が部分３４２ａの外周面の回転軸Ｘからの距離よりも短い。また、部分３４２ａの外周面は、回転軸Ｘから一定の距離に配置されている。

この構成によれば、図１１に示すように、アーム２４を支持部材３４に取り付ける際に、部分３４２ｂがアーム２４の隙間を通過するように、アーム２４の対向部分２４ｂに円筒部３４２を挿入する。これにより、アーム２４を支持部材３４に取り付ける際に、アーム２４の変形量を小さくすることができる。

また、図１２に示すように、燃料量検出装置の作動中では、アーム２４は、部分３４２ａを挟んで配置されるため、アーム２４が回転軸Ｘに垂直な面内でがたつくことを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、上記の各実施例では、軸方向規制部４０は、円環形状を有する。しかしながら、軸方向規制部４０は、円環形状以外に、アーム２４の回転方向に配置される部分的な円環形状を有していてもよいし、アーム２４の回転方向に沿って互いに離間して並ぶ形状を有していてもよい。

また、上記の各実施例では、円筒部４２が、一対の軸方向規制部４０を、互いに間隔を有して支持する。しかしながら、例えば、一対の軸方向規制部４０を互いに間隔を有して支持する部材は、円筒形状以外の形状を有していてもよい。例えば、部分的な円筒形状が断続的に並ぶ形状であってもよい。

また、本明細書の「液面検出装置」は、燃料タンク４内の燃料量を検出する燃料量検出装置２０以外に、容器内の液体、例えば、貯水タンク内の貯水量等を検出する装置であってもよい。

「センサ」は、磁気センサ４８以外に、アーム２４の回転運動を検出するセンサであればよい。

また、上記の実施例では、磁気センサ４８は、燃料タンク４内に貯留される燃料量に応じたアナログ信号を燃料メータに出力する。しかしながら、磁気センサ４８は、アーム２４の回転運動を検出し、その検出結果に基づいて燃料タンク４内に貯留される燃料の液面の高さに応じたアナログ信号を、燃料メータに出力してもよい。この場合、外部のＣＰＵは、磁気センサ４８から出力されるアナログ信号が入力されると、燃料タンク４内に貯留される燃料の液面の高さを特定し、その特定した液面の高さを表示器に表示してもよい。

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

４：燃料タンク、６：セットプレート、１０：燃料ポンプモジュール、２０：燃料量検出装置、２２：フロート、２４：アーム、２４ａ：湾曲部分、２４ｂ：対向部分、３０：磁気センサユニット、３４：支持部材、３５：本体、３６：カバー、３７：磁石収容部、３８：外縁部、３９：円板部、４０：軸方向規制部、４２：円筒部、４４：磁石、４８：磁気センサ

Claims (8)

1. フロートと、
   前記フロートが取り付けられており、前記フロートの上下方向の運動を回転運動に変換するアームと、
   前記アームの回転運動を検出するセンサと、
   前記センサが固定されており、前記アームを回転可能に支持する支持部材と、を備え、
   前記支持部材は、前記センサに対して固定されており、前記アームの回転軸方向に隙間を有して互いに対向する一対の軸方向規制部を有し、
   前記アームは、前記軸方向規制部の前記隙間に配置されている、液面検出装置。
2. 前記アームに固定されており、前記軸方向規制部と前記アームの前記軸方向規制部の前記隙間に配置される部分とを覆って、前記アームの回転方向に摺動可能に前記支持部材に支持されるカバーをさらに備える、請求項１に記載の液面検出装置。
3. 前記軸方向規制部は、前記アームの回転中心を中心とする円周に沿って配置される、請求項１又は２に記載の液面検出装置。
4. 前記アームは、前記軸方向規制部に沿って湾曲する湾曲部分を有する、請求項１又は２に記載の液面検出装置。
5. 前記支持部材は、前記軸方向規制部のそれぞれの内周端に配置されており、一方の前記軸方向規制部に対して前記隙間を有して他の前記軸方向規制部を支持する円筒部をさらに有し、
   前記アームは、前記円筒部を挟んで対向する対向部分を有する、請求項４に記載の液面検出装置。
6. 前記アームの前記フロートと反対側の端部は、前記円筒部よりも前記フロート側に位置する前記アームの一部と前記円筒部の幅よりも小さい隙間を有して対向している、請求項５に記載の液面検出装置。
7. 前記アームは、前記対向部分の間に、弾性変形することによって前記対向部分の間隔を広げる弾性変形部を有する、請求項５又は６に記載の液面検出装置。
8. 前記円筒部の一部の外周面は、前記アームの回転軸からの距離が前記円筒部の他の部分の外周面の前記アームの回転軸からの距離よりも短く、
   前記他の部分の外周面は、前記アームの回転軸から一定の距離に配置されている、請求項５から７のいずれか一項に記載の液面検出装置。

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