JP2020197542A - レベルセンダ - Google Patents

Abstract

【課題】タンク内の流体レベルの判定のためのレベルセンダのさらなる改良。【解決手段】タンクのためのレベルセンダは、センサ装置を含む。被駆動部材は、フロートアセンブリに関連する。センサ装置は、被駆動部材の角度位置に基づいてタンク内の流体のレベルを判定するように構成されている。フロートアームは、第１の端部においてフロートに結合されており、第２の端部において被駆動部材に結合されている。【選択図】図１

Description

この出願は、その内容が参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２０１５年２月１８日に出願された「レベルセンダ」（Level Sender，レベル送信機）と題する米国仮特許出願第６２／１１７，８３０号および２０１５年７月１日に出願された「レベルセンダ」と題する米国特許仮出願第６２／１８７，３５４号」の利益を主張する。

本開示は、タンク内の流体（fluid）のレベルを監視するための装置に関する。

燃料タンクは、燃料システムの液体燃料の供給を維持するために用いることができる。このような燃料システムは、例えば、自動車用途においてエンジン内の燃焼のための燃料供給に用いることができる。レベルセンダは、燃料タンク内の燃料のレベルを示す信号を監視し供給するのに用いることができる。タンクおよびレベルセンダは、燃料以外の流体に用いてもよいし、車両燃料システム以外の用途に用いてもよい。タンク内の流体レベルの判定のためのレベルセンダのさらなる改良が望まれる。

例示的な実施形態では、タンクのレベルセンダは、センサ装置を含む。被駆動部材は、フロートアセンブリに関連付けられている。センサ装置は、被駆動部材の角度位置に基づいてタンク内流体レベルを判定するのに適合されている。フロートアームは、第１の端部でフロートに結合され、第２の端部で被駆動部材に結合される。

別の例示的な実施形態では、タンクのレベルセンダは、センサ装置を含む。被駆動部材は、軸回転するように構成される。センサ装置は、被駆動部材の軸回転位置に基づいてタンク内の流体のレベルを判定するように構成される。フロートアセンブリは、被駆動部材を担持し、被駆動部材を軸回転させるように構成され、被駆動部材に直接結合されたフロートアームを含む。

別の例示的な実施形態では、タンク内の流体レベルの判定方法が提供される。該方法は、タンク内の流体と連通しているフロートアセンブリを介して被駆動部材を軸回転させるステップを含む。フロートアセンブリは、被駆動部材に直接結合されたフロートアームを含む。センサ装置を用いて、被駆動部材の軸回転位置がタンク内の流体レベルに関連して判定される。

添付の図面を参照して、好ましい実施形態および最良の態様について以下に詳細に説明する。

燃料タンクおよび燃料ポンプリザーバーに結合されたレベルセンダの部分断面図である。

図１のレベルセンダの斜視図である。

レベルセンダの１部の図２の３−３線に沿った断面図である。

図２のレベルセンダの１部の正面図である。

被駆動部材および該被駆動部材の磁束密度の対応する３次元描写の１実施形態である。

図５の被駆動部材に対して方向づけられた非接触センサの１実施形態である。

レベルセンダの別の実施形態の斜視図である。

レベルセンダの別の実施形態の斜視図である。

レベルセンダの別の実施形態の斜視図である。

レベルセンダの別の実施形態の斜視図である。

レベルセンダの別の実施形態の斜視図である。

燃料タンクの１部と非接触レベルセンダの斜視断面図である。

図１２のレベルセンダの部分断面図である。

図１３のレベルセンダのフロートの１４−１４線に沿った断面図である。

図１３のレベルセンダおよびタンクの部分拡大図である。

タンクのフランジによって担持されるレベルセンダの部分斜視図である。

タンク壁によって担持されるレベルセンダの、壁の１部を切り取った部分斜視図である。

さらに詳細に図面を参照すると、図１は、燃料システムの液体燃料の供給を維持するために用いられる燃料タンクなどのタンク１０および該タンク１０と関連するレベルセンダ１２を示す。このような燃料システムは、例えば、自動車用途においてエンジン内の燃焼のための燃料を供給するために用いることができる。レベルセンダ１２は、タンク１０内の燃料レベルを示す信号を監視し提供するのに用いることができる。もちろん、タンク１０およびレベルセンダ１２は、燃料以外の流体に用いることができ、また、車両燃料システム以外の用途に用いることができる。

燃料タンク１０は、燃料が収容される内部容積１６を規定する、１または複数の壁１４を含んでもよい。燃料タンク壁１４は、任意の適切な金属または非金属材料で形成することができる。ある形態では、燃料タンク１０は、いわゆる「多層」燃料タンク（例えば、内層および外層、１または複数の粘着層、および、１または複数のバリア層）における、高分子材料のいくつかの層から形成してもよい。あるいは、タンク１０は、１つの材料から形成してもよいし、ここで特定したものに加えて、またはそれ以外の層を有してもよい。

リザーバー（reservoir，貯留槽）２０内の燃料ポンプ１８を担持する燃料タンク１０を示す。加えて、レベルセンダ１２は、リザーバー２０に担持される。しかしながら、これは単なる実施例である。レベルセンダ１２は、また、燃料ポンプ１８、タンク壁１４などによって担持することができる。

レベルセンダ１２は、レベルセンダ１２を支持し、内部電子機器を保護するマウント３０と、該マウント３０に結合されるフロートアセンブリ３２とを含む。図２に示されるように、マウント３０は、レベル検知電子装置を含んでもよいセンサ装置３６を担持するためのキャリア３４、および、フロートアセンブリ３２を結合するカップラ３８を備える。

キャリア３４は、該キャリアの形状を規定する多数の壁４０を含む。ここでは、四角形形状が示されているが、これは単なる実施例に過ぎない。キャリア３４は、別の形状を有してもよい。壁４０の内面４２は、キャリア３４の外側から密封することができる中空領域４４を規定する。しかしながら、シーリングは必要ではない。キャリア３４は、タンク１０内の流体と接触して使用するための任意の適切な材料（例えば、ポリオキシメチレン（polyoxymethylene）またはＰＯＭ）で作ることができる。壁４０の１つの外面４６は、マウント３０をリザーバー２０（図１参照）（または類似のもの）に固定するための、１または複数の締結機構（図示せず）を有することができる。任意の適切な締結機構を用いることができる。対向する外面４８はカップラ３８（図２，３参照）を担持することができる。例えば、外面４８は、カップラ３８を保持ための１または複数クリップ４９を有してもよい。もちろん、これは実施例に過ぎず、別の実施形態も存在する。例えば、キャリアは、他の燃料タンク構成要素（例えば、リザーバー２０）と一体的に形成されるか、あるいは、構成要素内または燃料タンク壁１４に埋め込まれていてもよい。例えば、リザーバーは、カバーまたはカバープレートを取り付けることができる中空領域４４を規定する凹部（recess）を有することができる。

カップラ３８は、フロートアセンブリ３２と結合し担持するのに適した任意の構造とすることができる。図２ないし３に示したカップラ３８は、円筒形状を有する。例えば、環状壁６０は、キャリア３４の対向する外面４８と隣接し、カップラ３８の軸方向端部壁６２は、面４８から離間している。あるいは、カップラ３８は、外面４８と（または適用可能な実施形態におけるカバープレートと）同じ材料片から一体的に形成することができる。カップラ３８は、外壁４８上のクリップ４９に対応する、１または複数の保持機構６３を有することができる。これらは、環状壁６０の接合点（abutment）の近傍に配置することができる。端部壁６２は、環状で、その中心に開口部（aperture）６４を有することができる。もちろん、これはカップラ３８の１実施例に過ぎない。他の形状も可能である。開口部６４は、カップラ３８内の円筒形状のチャンバ６６と連通している（図３参照）。チャンバ６６の形状は、環状壁６０および軸方向端部壁６２の内面、ならびにキャリア３４の対向する外面４８によって規定されてもよい。カップラ３８は、キャリア３４と同じ材料で製造することができる。

センサ装置３６は、キャリア３４内に担持する（および密封する）ことができる。装置３６は、回路カードアセンブリ（ＣＣＡ）７０、プロセッサ７２、メモリ７４を含んでもよく、非接触センサ７６をＣＣＡに搭載してもよい。ＣＣＡ７０は、回路部品を担持する任意の適切な電子カードであってもよく、ワイヤまたはトレースを含んでもよい。例えば、１実施形態では、ＣＣＡ７０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）である。ＣＣＡ７０は、下流の電子制御ユニット（ＥＣＵ）（図示せず）または燃料計電子機器（図示せず）と通信するためのワイヤハーネスまたはバス７８を有してもよい。

プロセッサ７２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、車両通信プロセッサおよび特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）を含む、電子命令を処理することができる任意の種類の装置を含むと広く解釈されるべきである。１実施形態では、プロセッサ７２は、マイクロプロセッサである。このようにプロセッサ７２は、メモリ７４に格納されたソフトウェアまたはファームウェアなどの様々な種類のデジタル記憶された命令を実行することができる。少なくとも１つの実施形態では、プロセッサ７２は、ここで議論した方法の少なくとも１部を実行するためにプログラムおよび処理データを実行するように構成されている。

また、メモリ７４は、任意の適切な非一時的なコンピュータ使用可能または読み取り可能な媒体を含むと広く解釈すべきである。例示的なコンピュータ使用可能な記憶媒体は、いくつか例を挙げると、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラマブルＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ）を含む。

センサ装置３６のいくつかの実施形態では、プロセッサ７２およびメモリ７４の一方または両方を含むが、別の実施形態はそうではないことを理解すべきである。例えば、非接触センサ７６の内部またはその上に、十分なメモリ７４を配置することができる。あるいは、いくつかの用途においては、メモリ７４は必須ではない。同様に、プロセッサ７２も、ＣＣＡ７０上に配置しなくてもよく、代わりに他の場所に配置してもよい。非制限的な実施例を列挙すると、プロセッサ７２は、燃料ポンプ１８上に配置することができ（図１参照）（例えば、燃料ポンプ１８のためのモータ制御ユニット（図示せず）と同じであってもよいし、同じでなくともよい）、燃料ポンプ１８と関連したタンクフランジ１９（図１参照）上に、タンク１０の外側の燃料システム電子制御ユニット（図示せず）内などに配置することができる。

非接触センサ７６は、検知素子（図６参照）の角度位置の変化を判定するのに適した任意の電子装置であってもよい。少なくとも１つの実施形態によれば、非接触センサ７６は、非接触ポテンショメータである。センサ７６は、ＣＣＡ７０に接合する（soldering）ための複数の接点８２を有する本体８０を含んでもよい。（図６に示すように）接点８２は本体８０の側面８４に沿って延びてもよい。本体８０は、（例えば、本体８０の上面８８上に）少なくとも１つの検知面８６を備える。いくつかの実施形態では、本体８０は、さらに（本体８０の下面９２に）第２の検知面９０を含む。商業的に入手可能な非接触センサ７６の１例は、ＡＭＳが提供する非接触ポテンショメータＡＳ５６００である。

磁気的に敏感な回路（図示せず）を非接触センサ７６の本体８０内に担持してもよい。例えば、ホールセンサ（Hall sensors）の配置を含めてもよい。１実施形態によれば、ホールセンサは、中心軸Ｃを規定する環状配置を有する。

図２および３を参照すると、ＣＣＡ７０上の非接触センサ７６の位置は、円筒状チャンバ６６の縦軸とほぼ一致するように中心軸Ｃを定めてもよい。より具体的には、中空領域４４内のＣＣＡ７０の位置およびＣＣＡ７０上の非接触センサ７６の位置の両方はおおむね、中心軸Ｃをチャンバ６６の縦軸に整列させることができる。加えて、ＣＣＡ７０は、（センサ７６の本体８０上の）検知面８６がチャンバ６６の所定の軸方向近傍内に存在するように、中空領域４４内に配置してもよい。少なくとも１つの実施形態では、検知面８６は、キャリア３４の内面４２に隣接またはほぼ隣接している。

図２および３に示されるフロートアセンブリ３２を参照すると、フロートアセンブリ３２は、第１の端部１０４にフロート１０２を担持し、第２の端部１０８に被駆動部材１０６を担持するフロートアーム１００を備える。フロートアーム１００は、任意の堅牢な縦長の部材であってもよく、フロート１０２は、タンク１０内の流体面上の浮くための任意の適切に浮力のある装置であってもよい。いくつかの実施形態では、フロート１０２は、フロートアーム１００の第１の端部１０４で回転可能であってもよい。フロートアーム１００およびフロート１０２の両方は、タンク１０内の流体と接触して使用するための任意の適切な材料で作ることができる。

第２の端部１０８における被駆動部材１０６は、非接触センサ７６と相互作用することができる任意の磁界発生素子であってもよい。少なくとも１つの実施形態では、被駆動部材１０６は、例えば、これには限定されないが、径方向磁石（diametric magnet）などの磁石である。本明細書で用いられているように、径方向磁石は、図５に最もよく示されているように、軸方向に広がった直径１１０に沿ってＮ極（Ｎ）とＳ極（Ｓ）とが分離された分極（polarization）を有する磁化された装置である。また、図５は径方向磁石の両方の半体（both halves）１１２，１１４の磁束の３次元描写を示す。

いくつかの実施形態では、径方向磁石は、円筒状形状または環状形状の本体を有する。少なくとも１つの実施形態では、駆動部材１０６は、対抗する軸方向端部１１６，１１８を有する円筒状である。加えて、図２および３に示すように、部材１０６は、被駆動部材１０６が非接触センサ７６（図３）と対抗する軸方向端部１１８を有して、自由に軸回転できるように（図４参照）、カップラ３８のチャンバ６６内に嵌合するような大きさを有する。したがって、組み立てられたとき、１実施形態によれば、被駆動部材１０６の縦軸は（チャンバ６６の縦軸と同様に）非接触センサ７６の中心軸Ｃと概ね整列することができる。

図３に最もよく示されている穴１３０は、被駆動部材１０６をフロートアーム１００の第２の端部１０８に固定し結合するために、被駆動部材１０６の縦軸に沿って配置することができる。この穴１３０は、止まり穴（blind hole）であってもよいし、（被駆動部材が環形である場合は）貫通穴（through-hole）であってもよい。穴１３０は、圧入、接着または他の適切な係合に適した大きさとすることができる。もちろん、これは１実施例に過ぎない。他の実施形態も存在する。例えば、フロートアーム１００の第２の端部１０８は、被駆動部材１０６の軸方向端部１１６の全部または１部を横切って締結することができる。

被駆動部材１０６は、図５に示すように、保護材料層１３２によってコーティングまたは被覆してもよい。コーティングまたは層１３２は、タンク１０内の流体との接触による腐食作用から被駆動部材１０６を保護するための任意の適切な材料とすることができる。

図１は、燃料を搭載するタンク１０を示す。レベルセンダのフロート１０２は、燃料レベルの変化にしたがって、タンク１０内を自由に上下方向に移動する。このように、タンク１０が燃料が満タンのときは、フロート１０２はその最も高い位置にある。そして、タンク１０に燃料がないときは、フロート１０２は最も低い位置にある。したがって、フロート１０２は、モーション１３９の範囲を越えて移動することができる。そのモーション１３９の範囲は、少なくとも部分的にはフロートアーム１００の長さならびにタンク１０の形状および大きさによって規定される。フロート１０２がモーション１３９の範囲を横切ると、被駆動部材１０６は、その縦軸において軸回転する（すなわち、縦軸に対する角度位置および方向が変化する）。被駆動部材１０６の角回転により、（固定された）非接触センサ７６に対する、その磁束の方向（例えば、多重ベクトル変化）が変化する。非接触センサ７６は、プロセッサ７２に（例えば、集積回路間通信（Ｉ²Ｃ）または任意の他の適切な通信プロトコルを用いて）検知した磁束に対応する電気出力を提供する。このように、非接触センサ７６は、静止した被駆動部材１０６の角度位置、または被駆動部材１０６が軸回転するのに応じて変化する角度位置を判定することができる。非接触センサ７６のいくつかの実施形態は、高分解能（例えば、１２ビット分解能）を有してもよい。したがって、例えば、４５°のモーション１３９の範囲を有する１実施形態によれば、非接触センサは、タンク１０内の異なる燃料レベルを示す４０９６の増加分（または被駆動部材１０６の角回転の０．０１°毎に対する燃料レベルを示す電気信号）を有することができる。

プロセッサ７２は、非接触センサ７６の電気出力を燃料レベルに相関させることができる。これを達成するために、プロセッサ７２は、電気出力を、ルックアップテーブルに格納された（例えば、メモリ７４に格納された）データと比較することができる。プロセッサ７２は、同様に他の機能を実行することができる。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ７２は、タンクスロッシング（tank slosh）（すなわち、環境誘発波（environmentally induced waves）または陸上地形によるタンク１０のチルト（tilt））を説明する平滑化アルゴリズムを適用する。プロセッサ７２が燃料レベル値を判定すると、プロセッサ７２は、ＥＣＵ（図示せず）、燃料計電子機器（図示せず）など下流に、ハーネス７８を介して（例えば、コントローラアクセスネットワーク（ＣＡＮ）または任意の他の適切な通信プロトコルを介して）信号を提供する。そして、この信号は車両のユーザに表示される。

非接触センサ７６および被駆動部材１０６の使用は、ともに、従来の抵抗ワイパーシステムとは異なり、望ましくないヒステリシスを最小化することができる。加えて、センサ７６／部材１０６の１組は、２つの装置が互いに接触しないので、従来の抵抗ワイパーシステムのような摩耗および疲労の影響を受けることはない。

別の実施形態も存在する。例えば、上述の実施形態において、被駆動部材１０６の縦軸は、概ね非接触センサ７６の中心軸Ｃと一致するものとして説明したが、これは必須ではない。別の実施形態では、被駆動部材１０６の縦軸は、意図的にオフセットしてもよいし、平行移動させてもよい。例えば、非接触センサ７６は、相対的に小さなオフセットに対するアライメント許容誤差（上記で説明したＡＭＳによるＡＳ５６００など）を有するよう構成することができる。あるいは、センサ７６は、被駆動部材の縦軸が意図的に大きな程度にオフセットされたとき（商業的に入手可能なＡｌｌｅｇｒｏ ＭｉｃｒｏＳｙｓｔｅｍｓが提供するＡ１３３２など）角度位置を判定できるように構成することができる。

図７ないし１１は、タンク１０内の流体レベルを監視し、該レベルを示す信号を提供するためのレベルセンダの別の実施形態を示す。以下の同様の参照番号は同様または類似の機構および／または機能を示すことが理解されるであろう。図７は、レベルセンダ１２’の１部を示す。すなわち、マウント３０’のキャリア３４’はフロートアセンブリ３２’の１部に結合されている。図８および図１０ないし１１に最もよく示されているように、キャリア３４’のチャンバ６６’は、センサ装置３６’を固定するように配置することができる（ここではＣＣＡ７０および非接触センサ７６のみを示す。）。この実施形態では、キャリア３４’のチャンバ６６’は密封されていない（もちろん他の実施形態では可能である）。このように、少なくとも１実施形態では、センサ装置３６’は、（上記で説明したコーティング１３２と同様に）コンフォーマルコーティング（conformal coating，絶縁保護コーティング）の層を有することができる。マウント３０’はまた、マウントをリザーバー２０などの燃料タンク部品に結合するために、後部の外面４６’上に機構４５を含んでもよい。図８ないし１０に示されるように、マウント３０’は、フロートアーム１００の第２の端部１０８’を受け入れる大きさを有することができる開口部６４’（図９参照）を有するカップラ３８’（ここではフランジとして示される）を有してもよい。

図８ないし１０に最もよく示されるように、フロートアセンブリ３２’の第２の端部１０８’は、フロートアーム１００に結合され被駆動部材１０６を担持する支持体４７を含んでもよい。支持体４７は、フロートアーム１００が一方の側５１を通り、反対側５３に被駆動部材１０６を担持するヨーク４９を有してもよい。

組み立てられたとき、ヨーク４７は、図７および１１に示されるように、フロートアーム１００はヨーク内を通って開口部６４’を通り抜けるように、カップラ３８’をまたぐ。この組み立てられた位置では、被駆動部材１０６は、（例えば、磁気結合を可能とするように）非接触センサ７６の所定の近傍に配置することができる。加えて、フロート１０２（図７〜１１には図示せず）がタンク１０内の燃料レベルの変化によって上下方向に移動するのに応じて、フロートアセンブリ３２’は、開口部６４’を介して自由に回転して、被駆動部材１０６を角回転させる。レベルセンダ１２’は、レベルセンダ１２に類似して機能する。例えば、非接触センサ７６は、磁束（および／またはその変化）に基づいて被駆動部材の軸方向位置または角度位置を検出することができる。

図１２ないし１５は、レベルセンダの別の実施形態を示す。この実施形態では、レベルセンダの少なくとも１つの部分（センサ装置３６を含む）がタンク１０の外側に配置され、レベルセンダの別の部分（被駆動部材１０６を含む）が該タンク内に配置され、障壁（barrier）または壁が、レベルセンダの２つの部分を隔てている（タンクの開口を密封するためのタンクフランジを含むが、それに限定されない）。加えて、タンク１０の外側に位置する部分は、軸Ｃ’に沿ってタンク１０の内側の部分と概ね整列していてもよい。また、以下の同様の参照番号は、同様のまたは類似の機構および／または機能を示すことが理解されるであろう。

図１２ないし１３に示されるように、キャリア３４”は、上側タンク壁１４ａの外面１２０上にセンサ装置３６を担持する。キャリア３４”は、完全に取り囲まれるか密封されていてもよいし、されていなくてもよい。また、キャリア３４”は、必須ではない。例えば、別の実施形態では、センサ装置３６は、タンク形成工程において（例えば下記で説明するように）材料によって少なくとも部分的にオーバーモールドされていてもよいし、埋め込まれていてもよいし、または、被限定的な例としてのタンク壁１４のような別の構造における両方であってもよい。図示された実施形態では、ワイヤハーネス１２２がセンサ装置３６に結合されて示されており、そこから（例えば、燃料レベル計または他の図示しない制御電子機器へ）延びている。

センサ装置３６は、前述の装置（例えば、ＡＭＳによるＡＳ５６００またはＡｌｌｅｇｒｏによるＡ１３３２）と同一であってもよく、任意の他の類似の非接触センサであってもよい。装置３６は、軸Ｃ’に沿って配置してもよく、検知面８６がタンク１０内に配置されたレベルセンダの部分に対向するように配置してもよい（例えば、図示した実施形態では、検知面８６は外面１２０に隣接している）。しかしながら、これは必須ではない。例えば、別の実施形態では、装置３６とタンク壁１４との間に間隙が存在してもよい。とにかく、少なくとも１実施形態では、タンク壁１４の少なくとも１部は、センサ装置３６とタンク１０の内側との間にある。

少なくともいくつかの実施形態では、フロートアセンブリ３２”は、タンク１０内の上側タンク壁１４ａおよび下側タンク壁１４ｂの間に配置され、フロート１０２”と、軸Ｃ’に平行であってもよい１または複数のガイドまたはガイドロッド１２４と、軸Ｃ’に沿った駆動部材（driving member）１２６およびスイベル（swivel）１２８と、軸Ｃ’上または軸Ｃ’に平行であってセンサ装置３６と整列する被駆動部材１０６（上述のとおり、センサ装置３６に対向する軸方向端部１１８を有する被駆動部材１０６、図１５）とを含む。フロート１０２”は、軸方向に延びる駆動通路１３２および少なくとも１つの軸方向に延びるガイド通路１３４（図１４に最もよく示されている）を有する本体１３０を有してもよい。例えば、通路１３２は軸Ｃ’と概ね一致してもよく、通路１３４は軸Ｃ’に概ね平行であってもよい。図示されたフロート１０２”は２つのガイド通路１３４を有するが、これは必須ではない。通路１３２，１３４は、任意の適切な断面形状を有してもよい。例えば、少なくとも１実施形態では、駆動通路１３２は、概ね長方形断面を有してもよい。また、図示された本体１３０は円筒形であるが、これは１実施例に過ぎず、他の形状も可能である。

図１２ないし１３に示される実施形態では、ガイド１２４は、上側タンク壁１４ａの内面１４０から下側タンク壁１４ｂの内面１４０へ延びている（例えば、各端部においてタンク１０に結合されている）。図示された実施形態では、フロート１０２”が上側および下側タンク壁１４ａ，１４ｂ間をロッドに沿って比較的に自由に移動できるように、ガイド１２４は、ガイド通路１３４よりも小さい直径を有する円筒形ロッドとして示されている（図１４参照）。他の実施形態では、より多くのまたはより少ないガイド１２４を用いることができる。ガイド１２４のいくつかの非限定的な断面形状は、長方形断面、三角形断面、あるいは「＋」または十字形断面を含む。図１２ないし１３の実施形態は、上側および下側タンク壁１４ａ，１４ｂに関して、垂直方向指向ガイド（perpendicularly-oriented guides）を示しているが、これは必須ではない。例えば、ガイド１２４の向きは異なってもよく、いくつかの実施形態では、タンク１０の側壁に結合することができる。

駆動部材１２６は、概ね、上側および下側タンク壁１４ａ，１４ｂ間、または上側および下側タンク壁１４ａ，１４ｂの近傍間を軸Ｃ’に沿って延びる、任意の適切な駆動部品を含む。駆動部材１２６は、フロートアセンブリ３２”を担持し、フロートアセンブリ３２”として壁１４ａ，１４ｂ間を移動（例えば回転）するよう適合されている。駆動部材１２６の第１の端部１４４（例えば、上側タンク壁１４ａのより近く）は、被駆動部材１０６に結合されていてもよい。駆動部材１２６の第２の反対側の端部１４６（例えば、下側タンク壁１４ｂのより近く）は、スイベル１２８に結合されていてもよく、スイベル１２８は、タンク壁の内面１４０に固定されているが、駆動部材１２６の回転を許容する。図示された実施形態では、駆動部材１２６は、らせん状の装置として示されている。例えば、１回の完全回転によってねじられた矩形断面を有する長手方向に延びるストリップであるが、これは１実施例に過ぎない。駆動部材１２６は、フロート本体１３０内の駆動通路１３２を通って受け入れられるような大きさであってもよく、その断面形状は、他の実施形態では変えてもよい。さらに、らせん状の実施形態も必須ではない。例えば、駆動部材１２６は、液体レベル検知機能として、フロート１０２”の回転を生じさせる任意の装置、例えば、長手方向に延びる、ラチェット装置（例えば、駆動通路１３２は、フロート１０２”がその長さに沿って移動するにしたがって駆動部材１２６に移動／回転を生じさせる、対応するラチェット要素を有する。）であってもよい。

図１３および図１５に最もよく示されているように、タンク１０は、上側タンク壁１４ａの内面１４０の上または近傍の被駆動部材１０６のためのキャリア１５０を含んでもよい。そして、軸Ｃ’は、キャリア１５０を通り抜けてもよい。キャリア１５０は、タンク壁１４から内向きに半径方向に延び、（タンク１０内の）被駆動部材１０６を（タンク１０の外側に取り付けられた）センサ装置３６とともに担持しおよび／または方向付けるのに適合した、任意の適切な壁、タブまたはフィンガー１５２を備えてもよい。フィンガー１５２は、被駆動部材１０６がその間で回転できるように配置されていてもよい。被駆動部材１０６の配置位置は、センサ装置３６が被駆動部材の角度位置に基づいてタンク１０内の流体レベルを判定するのを容易にすることができ、上述のとおり動作することができる。このように、被駆動部材１０６は、センサ装置３６の検知面８６の所定領域に位置合わせしてもよく、または、意図的にオフセットしてもよい。この位置合わせと配置については上記で説明しており、ここでは繰り返さない。

図１２ないし１４には、タンクスロッシングによって生じるフロート１０２”の過度の移動を最小にする（例えば、レベル検知エラーを最小にする）ガードまたはバッフル（baffle）１６０が示されている。ガード１６０は、フロートアセンブリ３２”の周りに部分的に延びるハーフパイプとして示されている。もちろん、これも１実施例に過ぎず、他の実施例が存在する。例えば、ガード１６０は、タンク１０の流体が通り抜けられる穴または流路を有する任意の障壁であってもよい。例えば、１実施形態では、障壁は、フロートアセンブリ３２”の周りに完全に延びている。さらに、バッフル１６０は必須ではない。

この実施形態の作動中は、フロート１０２”は、タンク１０内の流体レベルの変化に応じてガイド１２４に沿って上下に移動する。フロート１０２”が上方に移動すると（例えば、流体がタンク１０に加えられると）、駆動部材１０６がフロート１０２”の駆動通路１３２を通り抜けるので、駆動部材１２６は、第１の方向（例えば時計回り）に回転してもよい。フロート１０２”が下方に移動すると（例えば、流体がタンク１０から吸い出されると）駆動部材１２６が駆動通路１３２を通り抜けるので、駆動部材１２６は、第２の方向（例えば反時計回り）に回転してもよい。フロート１０２”が上下に移動するとき、ガイド１２４は、フロート１０２”の回転を阻害し、駆動部材１２６が代わりに回転する（例えば、らせん状装置１２６は長方形通路１３２を通り抜けるから）。さらに、駆動部材１２６が回転するとき、被駆動部材１０６も回転する。上記で説明したとおり、センサ装置３６は、センサ装置３６の非接触センサ７６に対する被駆動部材１０６の回転位置または角度位置に基づいてタンク１０内の流体レベルを判定することができる。

タンク１０が搭載する流体からセンサ装置３６を隔離する、他の実施形態も存在する。例えば、センサ装置３６を側壁１４の外側に配置し、フロートアセンブリを側壁１４の内側に取り付けて、タンク壁材料の少なくとも１部がセンサ３６と被駆動部材１０６との間にあるようにすることができる。図１７は、レベルセンダ１２”の１実施例を示す（ここでも、同様の参照番号は同様または類似の機構および／または機能を示す）。マウント３０’は、壁１４の内面１４０に結合され、タンク１０の内部容量１６内へ延びていてもよい。そして、タンク１０の外側のキャリア３４”はセンサ３６を搭載してもよい。マウント３０’は、タンク１０内の流体レベルの変化に応じて（例えば、フロートアーム３２’の反対側端部のフロート（図示せず）の上昇または下降にしたがって）（被駆動部材１０６を担持する）フロートアーム３２’がカップラ（図１７では隠れている）を中心に回転することを可能にする。キャリア３４”は、（図示のように）取り囲まれていなくてもよく、いくつかの実施形態では、省略してもよい。少なくとも１実施形態では、センサ３６は、タンク形成工程（例えば以下で詳細に説明するように）において材料によって少なくとも部分的にオーバーモールドしてもよい。前述のとおり、被駆動部材１０６は、センサ３６に対して整列または位置決めしてもよい（より具体的には、ＣＣＡ７０上のセンサ７６に対して整列または位置決めしてもよい）。壁１４を通る非接触検知により回転変化を検出することによって、センサ装置３６は、タンク１０内の流体レベルを判定することができる。

別の実施形態では、レベルセンダは、タンク１０の製造工程においてタンク１０内に設置することができる。タンク１０は、２つの半体を有する金型で高分子材料から作ることができる。この工程の概要は以下で説明する。

一般的に、一方または両方の金型部分（mold halves）は、部品をタンク１０の外面１２０に少なくとも部分的に埋め込むかまたはオーバーモールドするために、タンク部品（例えば、キャリア３４”またはキャリア３４”を有するセンサ装置３６）を担持することができる。タンク１０を形成するのに使用する押し出されたパリソン（extruded parison）は、分離した金型部分の間の金型内へ供給される。つぎに、金型部分は、少なくとも部分的に閉鎖されて、パリソンを外側に金型の空洞へプリブロー（pre-blow）するために、ブローピンを用いて加圧ガス（例えば空気）がパリソンの内部に供給される。プリブローは、金型部分によって（少なくとも部分的に）担持される任意のタンク部品を、タンク壁１４に埋め込むか、またはオーバーモールドすることができる。その後は、パリソン材料は、例えば、１つのパリソン半体をそれぞれの金型部分内に切断するかまたは引き裂くことによって、パリソン半体または部分に分割することができる。金型部分は、パリソン半体の内側を露出するように開放される。これによってパリソンの内部へのアクセスが可能となり、その結果、金型部分が閉鎖され、タンク１０の最終ブロー成形が行われて、タンク内部に部品が一体化される前に、他のタンク部品（例えば、フロートアセンブリ３２，３２’，３２”）を（例えば、ロボットアームによって）パリソンの内部に導入することができる。パリソンを形成し、その中に部品を配置するためにパリソンをパリソン半体に分離する１つの方法は、米国特許出願第２００９／０３２４８６６号に開示されており、その開示は全体として参照によって本明細書に組み込まれる。

上記の工程によれば、別の実施形態では、レベルセンダ１２”（例えば図１２の）の１部（例えば、キャリア３４”、センサ装置３６、またはその両方）は、金型部分の一方によって担持されて、押し出されたパリソンの上または中へ（例えばタンク１０の外側となるように）少なくとも部分的に成形される。レベルセンダ１２”の別の部分（例えば、フロートアセンブリ３２”）は、ロボットアームに担持することができ、パリソンが切断されまたは引き裂かれ、金型部分が分離された後、タンク１０の内側に配置することができる。フロートアセンブリ３２”は、金型部分を閉じたときに、（被駆動部材１０６を内部に有する）キャリア１５０が（センサ装置３６を内部に有する）キャリア３４”に近接するように、配置することができる。同様に、スイベル１２８は、タンク壁１４の別の領域に配置することができる。

いくつかの実施形態では、例えば、フロートアセンブリ３２”の両端部がタンク壁１４の異なる部分に結合されるなど、フロートアセンブリ３２”は、タンク壁１４間（例えば、タンク壁１４ａおよび１４ｂの間）で硬さと剛性を備えることができる。例えば、燃料タンク壁１４を分離しようとする力（例えば、燃料タンクを外向きに膨張させる）は、タンク１０内で増加する圧力、または燃料タンク壁に働く満タンの燃料の重量によって生じる可能性がある。さらに、温度上昇（燃料タンク１０外の周囲温度および燃料タンク内の温度の両方）は、ポリマー燃料タンクの硬さ、剛性または強度を低下させる可能性がある。したがって、いくつかの実施形態では、フロートアセンブリ３２”のガイド１２４は、そのような特徴がないタンクと比較して、増加した圧力および／または上昇した温度で流体を収容するのに使用することができる。さらに、フロートアセンブリ３２”により増加した燃料タンク１０の硬さおよび剛性によって、フロートアセンブリ３２”を備えていない燃料タンク１０と比較して、より薄い燃料タンク壁１４を各用途に用いることができ、これはコスト削減、およびいくつかの例では重量削減をもたらす可能性がある。

別のタンク製造実施形態では、レベルセンダは、タンク１０が２つの開かれた金型部分間に導入された未切断または未分割の円筒形パリソンから形成される製造工程においてタンク１０内に配置してもよい。金型部分は、タンク１０の外側に取り付けられるタンク部品を担持しても、担持しなくてもよい。いくつかの例では、この工程は、１または複数の燃料タンク部品（例えば、レベルセンダ１２または１２’、あるいは、フロートアセンブリ３２”）を担持する部品キャリアを、パリソンの開放端部を通って導入するアームを含んでもよい。金型部分は、部分的に閉鎖してもよく、パリソンの反対側の端部は、少なくとも部分的に閉じていてもよく、また、加圧空気をパリソン内へ最初は部分的にパリソンを拡張させるために供給してもよい。アームによって、部品キャリアおよびタンク部品を内部に配置および／または整列させてもよく、その後、金型部分は部分的に閉じてもよい。その後は、パリソン内に配置された部品キャリアおよび部品を残して、アームを取り去ることができる。それから、金型部分は、パリソン材料内の部品キャリア、タンク部品、またはその両方を係合させて、完全に閉じることができる。この工程において、そして、金型を完全に閉じた後であっても、例えば、パリソンを開放状態に維持して、パリソンがしぼむのを防止し、望ましい燃料タンクの形状にパリソンを成形するために、付加的な加圧空気をパリソン内に供給することができる。この方法の別の態様は、米国特許第６，７１２，２３４号に開示されており、その開示は全体として参照によって本明細書に組み込まれる。

上記の工程によれば、１実施形態では、部品キャリアを有するレベルセンダ１２または１２’は、アームによってタンク１０の内部に配置される。上記のとおり、金型部分は部分的に閉じられており、アームは部品キャリアとレベルセンダ１２または１２’を所定位置に残して取り外され、それから金型部品は完全に閉じられる。アームを介してタンク１０の内部に配置された部品キャリアは、他の部品（いくつか例を挙げると、燃料ポンプ１８、リザーバー２０など）を含んでもよいことが理解されるであろう。

別の実施形態によれば、部品キャリアは、マウント３０または３０’あるいはレベルセンダ１２の１部と結合するのに適合したブラケットであるか、またはブラケットを含む。ブラケットはパリソンに受け入れられ、パリソンは、ブラケットを担持して強度を増す。その後、レベルセンダ１２または１２’は、タンクの開口部を介して強化されたタンク１０の内部に受け入れられ、ブラケットに結合されてもよい。

別の実施形態によれば、レベルセンダ１２”（例えば、キャリア３４”、センサ装置３６またはその両方）の部分は、金型部分の一方によって担持され、押し出されたパリソンの上または中へ（タンク１０の外側となるように）少なくとも部分的に成形される。レベルセンダ１２”（例えば、フロートアセンブリ３２”）の別の部分は、アーム（例えば、部品キャリア上）によって担持されてもよく、パリソンの開放端部を介してタンク１０の内部へ配置される。アームは、金型部分が閉じたときに、（被駆動部材１０６を内部に有する）キャリア１５０が（センサ装置３６を内部に有する）キャリア３４”に近接するように、フロートアセンブリ３２”を位置決めおよび配置させてもよい。同様に、タンク壁１４の別の領域は、金型部分が閉じたとき（アームを介して）スイベル１２８を受け入れてもよい。アームは、金型部分が閉じつづけるとき、フロートアセンブリ３２”およびスイベル１２８を保持してもよく、その後、金型が最終的に完全に閉じるように、アームは金型部分間から引き出されてもよい。上記のとおり、パリソン材料が硬化するまで、レベルセンダ１２”はこの位置にとどまってもよい。

別のタンク製造の実施形態では、燃料タンク１０は、真空成型または他の種類の工程などのシート材料から形成することができる。金型部分が開かれると、材料を両方の金型部分へ供給することができる（例えば、いくつかの実施形態では、キャリア３４”を重ね合わせる）。それから、材料は、真空成型などによって金型の空洞に成形される。上述のとおり、タンク１０を形成するために金型部分が閉じられたときフロートアセンブリ３２”がタンク壁１４に結合されるように、フロートアセンブリ３２”は、金型部分が閉じる前に金型部分間に配置してもよい。同様の工程は、レベルセンダ１２または１２’を受け入れるのに使用することができる（例えば、金型部分がレベルセンダ部品を担持しなくてもよいことを除く）。

他のタンク製造の実施形態では、レベルセンダ１２，１２’または１２”の少なくとも１部が導入される前に、タンク１０を成形し、硬化させてもよい。例えば、タンク材料が硬化した後に、レベルセンダは、タンク壁１４の開口を通じて挿入するなどによってタンク１０の内部に配置してもよい。例えば、レベルセンダ１２または１２’は、タンク壁１４、燃料ポンプ、リザーバー２０またはタンク１０内の任意の他の適切な場所（例えば、フランジ、またはフランジとリザーバーの間の支持体に）に結合することができる。同様に、フロートアセンブリ３２”は、タンク１０の任意の適切な部分または他のタンク部品に結合することができる。キャリア３４”（および／またはセンサ装置３６）は、タンク１０が硬化した後、タンク１０の外面１２０に結合することができ、または上述の工程のいずれかにしたがってタンク１０とともに形成することができる。

レベルセンダ１２”（図１６参照）の少なくとも１つの実施形態では、部品をタンク１０内へ挿入するのに用いたタンク壁１４内の開口１８２を閉じるために、フランジ１８０がタンク１０に封止されてもよい。フランジ１８０は、センサ装置３６を少なくとも部分的にフランジ１８０の外側１８４の上またはその中に担持してもよく、フランジの少なくとも１部が装置３６および被駆動部材１０６を隔離するように、被駆動部材１０６をフランジ１８０の内側１８６に担持してもよい。このように、フランジ１８０は、タンク壁１４の部分とみることができる。この実施形態の他の態様は、図１２ないし１５に示されるものに類似してもよい。

このように、流体タンクのためのレベルセンダについて説明してきた。レベルセンダは、マウントおよびフロートアセンブリを備え、マウントは、非接触ポテンショメータなどの非接触センサを担持し、フロートアセンブリは、径方向磁石などの被駆動部材を担持する。動作中は、被駆動部材および非接触センサは、磁気的に結合し、相互に作用し、タンク内の燃料レベルを示す電気出力を供給する。

本明細書で開示される本発明の形態は、現在の好ましい実施形態を構成するが、多くの他の形態も可能である。本明細書では、本発明の可能な等価な形態または効果（ramifications）のすべてを言及することを意図しない。本明細書で使用される用語は、限定ではなく単に説明的なものであり、本発明の精神または範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができることが理解される。

Claims (15)

1. タンクのためのレベルセンダであって、
   該レベルセンダは、
   センサ装置と、
   フロートアセンブリに関連した被駆動部材であって、前記センサ装置は該被駆動部材の角度位置に基づいてタンク内の液体のレベルを判定するように構成された被駆動部材と、
   第１の端部においてフロートに結合され、第２の端部において被駆動部材に結合されたフロートアームと
   を備えたレベルセンダ。
2. 前記センサ装置は、非接触センサである、請求項１に記載のレベルセンダ。
3. 前記非接触センサは、非接触ポテンショメータである、請求項２に記載のレベルセンダ。
4. 前記被駆動部材は、磁石である、請求項２に記載のレベルセンダ。
5. 前記被駆動部材の軸方向端部は、前記非接触センサに対向する、請求項２に記載のレベルセンダ。
6. 前記被駆動部材は、前記センサ装置の所定の近接範囲内で、軸方向に配置されている、請求項１に記載のレベルセンダ。
7. タンク壁の少なくとも１部が、前記センサ装置と前記被駆動部材の間に設置された、請求項１に記載のレベルセンダ。
8. 前記フロートアームの前記第２の端部が、前記被駆動部材に直接結合された、請求項１に記載のレベルセンダ。
9. タンクのためのレベルセンダであって、
   該レベルセンダは、
   センサ装置と、
   軸回転するよう構成された被駆動部材であって、前記センサ装置は該被駆動部材の軸回りの回転位置に基づいてタンク内の流体のレベルを判定するように構成された被駆動部材と、
   前記被駆動部材を担持し、軸回転させるように構成されたフロートアセンブリであって、前記被駆動部材に直接結合されたフロートアームを備えたフロートアセンブリと
   を備えたレベルセンダ。
10. 前記センサ装置は、非接触センサである、請求項９に記載のレベルセンダ。
11. 前記非接触センサは、非接触ポテンショメータである、請求項１０に記載のレベルセンダ。
12. 前記非接触センサは、径方向磁石である、請求項１０に記載のレベルセンダ。
13. 前記径方向磁石の軸方向端部は、前記非接触センサに向き合う、請求項１２に記載のレベルセンダ。
14. 前記フロートアセンブリは、さらに、第１の端部においてフロートに結合された前記フロートアームを備え、前記径方向磁石の対向する軸方向端部は、前記フロートアームの第２の端部に結合された、請求項１３に記載のレベルセンダ。
15. 前記被駆動部材は、前記センサ装置の所定の近傍に軸方向に配置された、請求項９に記載のレベルセンダ。

Images