JP3898913B2 - 液面レベルセンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液面レベルに応じて回動するフロートアームを具備する液面レベルセンサに関し、特に、ガソリン、軽油等の液体を燃料とする車両の燃料タンクに取り付けられ、燃料の残量を検知するのに好適な液面レベルセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の液面レベルセンサは、図４及び図５に示す構造のものが使用されている。ここでは、従来例として２つのタイプの液面レベルセンサを例示する。図４は、第１従来例及び第２従来例に共通する平面図である。図５（Ａ）は第１従来例としての液面レベルセンサの要部拡大断面図であり、図５（Ｂ）は第２従来例としての液面レベルセンサの要部拡大断面図である。
【０００３】
まず、図４及び図５（Ａ）を用いて、第１従来例の液面レベルセンサについて説明する。この液面レベルセンサ９１Ａは、樹脂製のフレーム９２、金属製のフロートアーム９３、樹脂製のアームホルダー９４、コンタクト９５、被測定液体に対して浮力を有するフロート９６、及び抵抗体９７とを含んで構成される。
【０００４】
フロートアーム９３の一方の端部、つまり回転軸部９３ａは、アームホルダー９４の取付部９４ａに設けられる取付穴９４ａ１に挿入され、かつフロートアーム９３の中間部９３ｂは、取付部９４ａから延長して形成される爪部９４ｂで挟持固定されると共に、フレーム９２の取付部９２ａに設けられた取付穴９２ａ１に回転可能に挿入される。また、回転軸部９３ａの先端部はワッシャー９９ａを挟んでブッシュ９９が圧入されている。このようにして、アームホルダー９４が回転軸部９３ａを中心に回動可能に、フレーム９２に取りつけられている。更に、フロートアーム９３の他方の端部、つまり先端部９３ｃには、フロート９６が取り付けられている。
【０００５】
上述したアームホルダー９４に固定されたコンタクト９５は弾性を有し、その先端部に設けられる接点９５ａが、フレーム２に取り付けられている抵抗体９７に弾性により付勢されて接触している。なお、コイルバネ９８は、コンタクト９５の接点９５ａとフレーム９２側に設けられた図示しない出力端子との導通を得るために設けられたものである。
【０００６】
この液面レベルセンサ９１Ａは、液体を貯蔵する容器（不図示）に取り付けられ、液面の変動によりフロート９６が上下動すると、フロートアーム９３は取付穴９２ａ１の回りに所定の角度範囲内で回動する。この回動により、コンタクト９５が抵抗体９７上を摺動し、センサ回路（不図示）で抵抗体９７の一端と、上記図示しない出力端子、すなわちコンタクト９５の接点９５ａとの間の抵抗値が変化するとこれを検出して、液面変動量を示すレベル信号を取り出すことができる。なお、図中、Ｘはフロートアーム９３が回動する際の安定性の目安のひとつとなる軸受長を示す。
【０００７】
また、第２従来例の液面レベルセンサ９１Ｂは、図４及び図５（Ｂ）に示すように、第１従来例の液面レベルセンサ９１Ａと同様、樹脂製のフレーム２、金属製のフロートアーム３、樹脂製のホルダー４、コンタクト片５、被測定液体に対して浮力を有するフロート６、及び抵抗体７とを含んで構成される。但し、この液面レベルセンサ９１Ｂはアームホルダー９４に脱落防止片９４ｃを設けて、上記第１実施形態の液面レベルセンサ９１Ａのワッシャー９９ａ及びブッシュ９９を不要にしている。この脱落防止片９４ｃは、図５（Ｂ）に示すように、アームホルダー９４の側面を延長して、折り曲げたような形状になっている。脱落防止片９４ｃは、フレーム９２の円弧状端部９２ｂを挟み込むようにフロートアーム９３の回動ストロークにわたって接触することにより、フロートアーム９３と一体となったアームホルダー９４が、フレーム９２に対して脱落することなく回動できるように取り付けられている。なお、この第２従来例の液面レベルセンサ９１Ｂも、上記第１従来例の液面レベルセンサ９１Ａと同様の動作をして、液面変動量を示すレベル信号を取り出すことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１及び第２従来例には以下の問題がある。すなわち、上記第１従来例によると、一定以上の検出精度を維持するために、所定の長さ以上の軸受長Ｘが必要とされるが、この軸受長Ｘに加えて上記ワッシャー９９ａ、ブッシュ９９の厚さＢが加わることになり小型化が難しくなる。また、上記ワッシャー９９ａ、ブッシュ９９による取り付け場所の制限もでてくる。また、上記第２従来例によると、第１従来例と比較して小型化は可能になるが、回動時に脱落防止片９４ｃとフレーム９２との間の接触摩擦が新たに発生するため、フロートアーム９３のスムーズな回動が妨げられる。特に、脱落防止片９４ｃは、回転軸から大きく離れた位置、すなわち、回転円の円周付近に接触抵抗が発生することになるので、更にフロートアーム９３のスムーズな回動が妨げられる。すなわち、第２従来例によると小型化を追求したために検出精度が低下することになる。
【０００９】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、検出精度を低下させることなく、部品点数削減、及び小型化を達成した液面レベルセンサを提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の液面レベルセンサは、図１及び図３に示すように、回転軸部３ａ（１３ａ）及びこの回転軸部３ａ（１３ａ）に対して略直角に折り曲げられ前記回転軸部３ａ（１３ａ）を軸として回動する回動部３ｂ（１３ｂ）で形成された１本の棒状のフロートアーム３（１３）と、前記フロートアーム３（１３）の回動部３ｂ（１３ｂ）の先端部に取り付けられ、被測定液体に対して浮力を有するフロート６（１６）と、前記フロートアーム３（１３）の回動に基づき前記被測定液体の液面レベルを検出するための電気回路を搭載するフレーム２（１２）と、前記フレーム２（１２）の端部付近に前記フレーム２（１２）の一部として形成されたフレーム軸受部２ａ（１２ａ）と、前記フレーム軸受部２ａ（１２ａ）に設けられた、前記回転軸部３ａ（１３ａ）が挿入されるフレーム軸穴２ａ１（１２ａ１）と、前記フレーム軸穴２ａ１（１２ａ１）のある部分を上下から挟んでお互いに略平行になるように形成された上側保持部４ａ（１４ａ）及び下側保持部４ｂ（１４ｂ）を含む断面コ字状のアームホルダー４（１４）と、前記アームホルダー４（１４）に設けられた、前記回転軸部３ａ（１３ａ）が挿入されるホルダー軸穴４ａ１、４ｂ１（１４ｂ１）と、前記上側保持部４ａ（１４ａ）の上面部に形成された、前記回動部３ｂ（１３ｂ）が上側から圧入可能であり、圧入された前記回動部３ｂ（１３ｂ）を保持するアーム保持部４ｂ（１４ｂ）とを含み、前記フレーム軸受部２ａ（１２ａ）が前記上側保持部４ａ（１４ａ）及び下側保持部４ｂ（１４ｂ）で挟まれ、前記回転軸部３ａ（１３ａ）がフレーム軸穴２ａ１（１２ａ１）及びホルダー軸穴４ａ１、４ｂ１（１４ｂ１）に上から挿通され、前記回動部３ｂ（１３ｂ）が前記アーム保持部４ｂ（１４ｂ）により保持され、そして前記フレーム軸受部２ａ（１２ａ）の下面部と前記下側保持部４ｂ（１４ｂ）の上面部とが摺動可能に当接されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、アームホルダー４（１４）は、フレーム２（１２）のフレーム軸穴２ａ１（１２ａ１）のある部分を上下から挟んでお互いに略平行になるように形成された上側保持部４ａ（１４ａ）及び下側保持部４ｂ（１４ｂ）を含む断面コ字状をしている。そして、この断面コ字状のアームホルダー４（１４）に挟みこまれるように、フレーム２（１２）のフレーム軸受部２ａ（１２ａ）が取りつけられる。更に、フロートアーム３（１３）の回転軸部３ａ（１３ａ）は、各軸穴に上から挿通され、回動部３ｂ（１３ｂ）はアーム保持部４ｂ（１４ｂ）により保持され、更にフレーム軸受部２ａ（１２ａ）の下面部と前記下側保持部４ｂ（１４ｂ）の上面部とが摺動可能に当接される。このような構成にすることにより、抜け落ち防止のためのブッシュやワッシャーが不要になる。また、回動の支点となるフレーム軸受部２ａ（１２ａ）の下面部と下側保持部４ｂ（１４ｂ）の上面部とが摺動可能に当接されるので、フロートアーム３（１３）の回動の妨げになる接触抵抗が小さくなる。すなわち、本発明によれば、接触抵抗の発生する箇所が回転軸に近くなるので、てこの原理により回転トルクが小さくてもスムーズに回転できるようになる。
【００１２】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の液面レベルセンサは、図１に示すように、請求項１記載の液面レベルセンサにおいて、前記フレーム軸受部２ａの下方に、前記フレーム軸受部２ａと略平行に所定の距離を保って、前記フレーム２の一部として形成されたフレーム下部軸受部２ｂと、前記フレーム下部軸受部２ｂに、前記フレーム軸穴２ａ１に対向するようにして設けられた、前記回転軸部３ａが回転可能に挿入されるフレーム下部軸穴２ｂ１とを更に含み、前記回転軸部３ａは前記ホルダー軸穴４ａ１、フレーム軸穴２ａ１、ホルダー下部軸穴４ｂ１及びフレーム下部軸穴２ｂ１にこの順に上から挿通されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、フレーム軸受部２ａの下方に、フレーム軸受部２ａと略平行に所定の距離を保って、フレーム２の一部として形成されたフレーム下部軸受部２ｂが含まれる。すなわち、フレーム２もアームホルダー４と同様に、断面コ字状をしている。このように、断面コ字状をしたフレーム２及びアームホルダー４が、かみ合うようにして組付けられるので、フロートアーム３の回動の安定性が増す。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の液面レベルセンサは、図１に示すように、請求項２記載の液面レベルセンサにおいて、前記フレーム下部軸穴２ｂ１は、前記フレーム下部軸受部２ｂの下面部から筒状に下方に延びていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、フレーム下部軸受部２ｂに形成されているフレーム下部軸穴２ｂ１は、フレーム下部軸受部２ｂの下面部から筒状に下方に延びている。この延びた部分は、図１（Ｂ）と図５（Ａ）とを比較すればわかるように、第１従来例のブッシュの厚さに対応するものである。第１従来例ではブッシュはフロートアーム３と共に回転するのでこれは軸受長にならないが、本発明ではこの延びた部分は軸受長の一部となる。すなわち、本発明によれば、軸受長が延びてフロートアーム３の回動の安定性が向上する。
【００１６】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の液面レベルセンサは、図２に示すように、請求項１、２又は３記載の液面レベルセンサにおいて、前記フレーム軸受部２ａと前記下側保持部４ｂは共に樹脂製であり、前記フレーム軸受部２ａと下側保持部４ｂとの間には、前記回転軸部３ａが挿入可能な中空穴２０ａを有する金属製のワッシャー２０が介設されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、フレーム軸受部２ａと下側保持部４ｂは共に樹脂製であり、その間には金属製のワッシャー２０が介設される。これにより、樹脂同士の摺動摩擦によるフロートアーム３のスムーズな回動の妨げ、ヒステリシス特性の発生が大きく減少する。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の液面レベルセンサは、図１及び図２に示すように、請求項４記載の液面レベルセンサにおいて、前記ホルダー軸穴４ａ１は、前記上側保持部４ａの上面部から下に進むにしたがって徐々にその直径を細くし、前記上側保持部４ａの下面部においては前記回転軸部３ａと略同等の直径を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、ホルダー軸穴４ａ１は、上側保持部４ａの上面部から下に進むにしたがって徐々にその直径が細くなっているので、フロートアーム３をこの軸穴４ａ１に挿通しやすくなる。
【００２０】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の液面レベルセンサは、図３に示すように、請求項１記載の液面レベルセンサにおいて、前記フレーム軸受部１２ａの下面部には、前記フレーム軸穴１２ａ１を囲むように下向きに延びる円筒状の凸状円筒部１２ａ３が形成され、前記下側保持部１４ｂの上面部には、前記凸状円筒部１２ａ３に対応した形状で、前記ホルダー軸穴１４ｂ１の周りから上方に延びる円筒状の凹状円筒部１４ｂ２が形成され、前記凸状円筒部１２ａ３及び前記凹状円筒部１４ｂ２が回転自在に嵌合されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の発明によれば、凸状円筒部１２ａ３と凹状円筒部１４ｂ２とが回転自在に嵌合されるので、フロートアーム３の回動の安定性が増す。また、外形面からブッシュ等の突起物を無くすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１を用いて本発明の液面レベルセンサの第１実施形態について説明する。図１（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の液面レベルセンサの第１実施形態を示す平面図及び要部拡大断面図である。
【００２３】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１実施形態の液面レベルセンサ１は、樹脂製のフレーム２、金属製のフロートアーム３、樹脂製のアームホルダー４、コンタクト片５、被測定液体に対して浮力を有するフロート６、及び抵抗体７とから構成される。
【００２４】
上記フレーム２は、図中、矢印で示すような被測定液体の液面レベル変動に応じたフロートアーム３の回動に基づき、この液面レベルを検出するための電気回路、例えば、後述する抵抗体７や出力端子８等を搭載している。その外形は図１（Ａ）に示すように、上から見ると台形に近い形状をしており、また図１（Ｂ）に示すように、上面が開口して所定の厚さを有している。このフレーム２の開口している側の上下の縁部の一部には、フロートアーム３の構造を考慮した所定高さのストッパ９ａ及び９ｂが形成されている。このストッパ９ａ及び９ｂにより、上記フロートアーム３の回動可能角度が規定される。すなわち、基本的に、フロートアーム３がストッパ９ａに接した点が液面最上位レベルに対応し、ストッパ９ｂに接した点が液面最下位レベルに対応するようになっている。
【００２５】
図１（Ａ）に示すように、フレーム２の右側端部付近はフレーム２の一部としてフレーム軸受部２ａが形成されている。このフレーム軸受部２ａには、フロートアーム３の回転軸部３ａが挿入されるフレーム軸穴２ａ１が設けられている。また、このフレーム軸受部２ａの下方には、フレーム軸受部２ａと略平行に所定の距離を保って、フレーム２の一部としてフレーム下部軸受部２ｂが形成されている。このフレーム下部軸受部２ｂにも、上記フレーム軸穴２ａ１に対向するようにして設けられた、回転軸部３ａが回転可能に挿入されるフレーム下部軸穴２ｂ１が設けられている。これらフレーム軸受部２ａとフレーム下部軸受部２との間は、後述するアームホルダー４の下側保持部４ｂとがかみ合うように取りつけ可能な形状になっている。
【００２６】
上記フロートアーム３は１本の金属棒状であり、回転の支点となる回転軸部３ａ、及びこの回転軸部３ａに対して略直角に折り曲げられ回転軸部３ａを軸として回動する回動部３ｂからなる。このフロートアーム３の回動部３ｂの先端部には、被測定液体に対して浮力を有する材質で形成された円筒状のフロート６が取り付けられている。回動部３ｂの先端部は、このフロート６の両底面の中心部を貫通して固定されている。
【００２７】
アームホルダー４は、上記フロートアーム３を保持すると共に、上記フレーム２とかみ合って、保持しているフロートアーム３を回転軸部３ａを支点として回動させる。このアームホルダー４は、上記フレーム２のフレーム軸穴２ａ１のある部分を上下から挟んでお互いに略平行になるように形成された上側保持部４ａ及び下側保持部４ｂを含む断面コ字状をしている。上側保持部４ａ及び下側保持部４ｂには、それぞれ対向するようにしてホルダー軸穴４ａ１及びホルダー下部軸穴４ｂ１（請求項１では、ホルダー軸穴４ａ１及びホルダー下部軸穴４ｂ１は共にホルダー軸穴と記載されている）が設けられている。これらホルダー軸穴４ａ１及びホルダー下部軸穴４ｂ１には、フロートアーム３の回転軸部３ａが回転可能に挿入される。
【００２８】
また、上側保持部４ａの上面部には、フロートアーム３の回動部３ｂが上側から圧入可能であり、圧入された回動部３ｂを保持する上側が開いた爪形状をしたアーム保持部４ｂが形成されている。また、アームホルダー４に固定されたコンタクト片５は弾性を有し、その先端部に設けられる接点５ａが、フレーム２に取り付けられている抵抗体７に弾性により付勢されて接触している。これらは、フロートアーム３の回動に基づく、液面レベル検出時に用いられる。
【００２９】
なお、上記フレーム下部軸穴２ｂ１は、フレーム下部軸受部２ｂの下面部から筒状に下方に延びている。この延びた部分Ｘ１は、この図１（Ｂ）と図５（Ａ）とを比較すればわかるように、第１従来例のブッシュの厚さＢに対応するものである。第１従来例ではブッシュはフロートアーム３と共に回転するのでこれは軸受長にならないが、本実施形態ではこの延びた部分Ｘ１は軸受長の一部となる。すなわち、本実施形態によれば軸受長が上記Ｘ１延びて、フロートアーム３の回動の安定性が更に向上する。逆に、同じ軸受長の第１従来例及び本実施形態の液面レベルセンサを製造する場合には、本発明の方がより小型になる。
【００３０】
また、ホルダー軸穴４ａ１は、上側保持部４ａの上面部から下に進むにしたがって徐々にその直径を細くし、上側保持部４ａの下面部においては回転軸部３ａと略同等の直径を有している。したがって、フロートアーム３をこの軸穴４ａ１に挿通しやすくなり、組立時間が短縮される。
【００３１】
組立時には、上記フロートアーム３の回転軸部３ａは、回転軸部３ａはホルダー軸穴４ａ１、フレーム軸穴２ａ１、ホルダー下部軸穴４ｂ１及びフレーム下部軸穴２ｂ１にこの順に上から挿通される。そして、フロートアーム３の回動部３ｂはアーム保持部４ｂに圧入されて保持される。この時、フレーム軸受部２ａの下面部と下側保持部４ｂの上面部とが圧接されている。すなわち、回転軸部３ａの各軸穴への挿通、回動部３ｂのアーム保持部４ｂによる保持、並びにフレーム軸受部２ａと下側保持部４ｂとの接触によって、フロートアーム３がフレーム２から抜け落ちないようになっている。
【００３２】
このような構造の液面レベルセンサ１は、ガソリン等の被測定液体を貯蔵する容器（不図示）に取り付けられる。そして、液面レベルの変動によりフロート６が上下動すると、フロートアーム３は回転軸部３ａを支点として、上記のような規制された所定角度範囲内で回動する。この回動により、上記コンタクト片５が抵抗体７上を摺動し、検出回路（不図示）で抵抗体７の一端と、上記図示しない出力端子、すなわちコンタクト片５の接点５ａとの間の抵抗値が変化するとこれを検出して、液面変動量を示すレベル信号を出力端子８から取り出すことができる。
【００３３】
このように、第１実施形態によれば、断面コ字状のアームホルダー４に挟みこまれるように、フレーム２のフレーム軸受部２ａが取りつけられる。また、フレーム２もアームホルダー４と同様に、断面コ字状をしている。断面コ字状をしたフレーム２及びアームホルダー４が、かみ合うようにして組付けられるので、フロートアーム３の回動の安定性が増し、スムーズな回動が可能になって測定精度が向上する。また、第１従来例と比較して、抜け落ち防止のためのブッシュやワッシャーが不要になり、部品点数の削減、組立工数の削減、軽量化に伴う低コスト化が可能になる。特に、回動の支点となるフレーム軸受部２ａの下面部と下側保持部４ｂの上面部とが摺動可能に当接されるので、図５（Ｂ）の第２従来例と比較しても明らかなように、フロートアーム３の回動の妨げになる接触抵抗が小さくなる。すなわち、本実施形態は、第２従来例よりも接触抵抗の発生する箇所が回転軸に近くなるので、てこの原理により回転トルクが小さくても回転がスムーズになる。したがって、スムーズな回動が可能になり、第２従来例よりも測定精度が向上する。以上の結果、第１実施形態によれば、高い測定精度を維持しながらも、部品点数削減及び小型化を達成した液面レベルセンサを得ることができる。
【００３４】
次に、図２を用いて本発明の液面レベルセンサの第２実施形態について説明する。図２（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の液面レベルセンサの第２実施形態を示す平面図及び要部拡大断面図である。
【００３５】
基本的に、この第２実施形態の液面レベルセンサでは、上記図１で示した第１実施形態の液面レベルセンサ１の摺動抵抗を低減させるため、上記フレーム２のフレーム軸受部２ａの下面部と、アームホルダー４の下側保持部４ｂの上面部との間に金属製のワッシャー２０を介設したものである。
【００３６】
このワッシャー２０は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、所定厚さの略台形形状をした金属板である。このワッシャー２０の中央部には、上記フロートアーム３の回転軸部３ａが挿入可能な中空穴２０ａが設けられている。このワッシャー２０は、図２（Ａ）に示すフレーム軸穴２ａ１の下側に挿入されて、図２（Ｂ）に示すようにフレーム２のフレーム軸受部２ａの下面部と、アームホルダー４の下側保持部４ｂの上面部との間に取りつけられる。ワッシャー２０の中空穴２０ａには、フロートアーム３の回転軸部３ａが挿通されている。
なお、この図２において、図１と同等の構造の部分には同一符号を付して、重複説明を省略する。動作に関しても同様なので、重複説明を省略する。
【００３７】
このように、第２実施形態によれば、フレーム軸受部２ａと下側保持部４ｂは共に樹脂製であり、その間には金属製のワッシャー２０が介設される。これにより、樹脂同士の摺動摩擦によるフロートアーム３のスムーズな回動の妨げ、ヒステリシス特性の発生が大きく減少する。したがって、本実施形態によれば、フロートアーム３の回動の安定性がより一層向上する。また、フレーム軸受部２ａ及び下側保持部４ｂの摺動面の摩耗も減少して、製品寿命が延びる。もちろん、上記第１実施形態と同様の効果を得られることはいうまでもない。
【００３８】
更に、図３を用いて本発明の液面レベルセンサの第３実施形態について説明する。図３（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の液面レベルセンサの第３実施形態を示す平面図及び要部拡大断面図である。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）のフレーム及びアームホルダーを分離させた状態を示す要部拡大断面図である。この第３実施形態の液面レベルセンサ１０も、基本的なアイディアは、前述の図１の第１実施形態と同様であるが、フレーム及びアームホルダーの形状が若干異なる。この図３で示す第３実施形態の液面レベルセンサ１０は、請求項６の発明に対応するものである。
【００３９】
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第３実施形態の液面レベルセンサ１０は、樹脂製のフレーム１２、金属製のフロートアーム１３、樹脂製のアームホルダー１４、及び被測定液体に対して浮力を有するフロート１６を含んで構成される。
【００４０】
図３（Ａ）及び（Ｂ）において、上記フレーム１２は、矢印で示すような被測定液体の液面レベル変動に応じたフロートアーム１３の回動に基づき、この液面レベルを検出するための電気回路、例えば、後述するホール素子１５ｃ等を搭載している。その外形は上から見ると図３（Ａ）に示すように、長方形に近い形状をしている。このフレーム１２には、上側に開口した電子機器収容部１２ｂが形成されている。この電子機器収容部１２ｂには、後述するリング状の磁石１５ａからの磁力を検出して電気信号に変換する磁電変換素子としてのホール素子１５ｃ、及びこのホール素子１５ｃ等を搭載する配線板１５ｄが収容されている。この配線板１５ｄには、ホール素子１５ｃから出力される電気信号を外部に導く出力端子１５ｅが接続されている。この電子機器収容部１２ｂは、図示しないモールド材が補填されている。なお、この電気信号は後述するが、フロートアーム３の回動可能角度、すなわち、液面レベルに対応するものである。また、ホール素子１５ｃには、集磁部材としてのコア１５ｆもこのフレーム１２には取りつけられている。
【００４１】
図３（Ｂ）に示すように、フレーム１２の右側端部付近はフレーム１２の一部としてフレーム軸受部１２ａが形成されている。この軸受部１２ａには、フロートアーム１３の回転軸部１３ａが挿入されるフレーム軸穴１２ａ１が設けられている。このフレーム軸穴１２ａ１は、その開口部から下に進むにしたがって徐々にその直径を細くして、回転軸部３ａと略同等の直径になるようになっている。この徐々にその直径を細くするフレーム軸穴１２ａ１の周りは、円筒状の凸状円筒部１２ａ２になっている。また、フレーム軸穴１２ａ１を囲み下方に延びるように円筒状の凸状円筒部１２ａ３が形成されている。
【００４２】
上記フロートアーム１３は１本の金属棒状であり、回転の支点となる回転軸部１３ａ、及びこの回転軸部１３ａに対して略直角に折り曲げられ回転軸部１３ａを軸として回動する回動部１３ｂからなる。このフロートアーム１３の回動部１３ｂの先端部には、被測定液体に対して浮力を有する材質で形成された円筒状のフロート１６が取り付けられている。回動部１３ｂの先端部は、このフロート１６の両底面の中心部を貫通して固定されている。
【００４３】
アームホルダー１４は、上記フロートアーム１３を保持すると共に、上記フレーム１２とかみ合って、保持しているフロートアーム１３を回転軸部１３ａを支点として回動させる。このアームホルダー１４は、上記フレーム１２のフレーム軸穴１２ａ１のある部分を上下から挟んでお互いに略平行になるように形成された上側保持部１４ａ及び下側保持部１４ｂを含む断面コ字状をしている。上側保持部１４ａは、凸状円筒部１２ａ２のある部分を迂回するように折れ曲がっている（図３（Ａ）参照）。下側保持部１４ｂには、ホルダー軸穴１４ｂ１が設けられている。また、軸穴１４ｂ１の周りから上側に延びるように、上記凸状円筒部１２ａ３の形状に対応した内壁面を有する円筒状の凹状円筒部１４ｂ２が形成されている。凹状円筒部１４ｂ２の外壁にはリング状の磁石１５ａが取りつけられている。この凹状円筒部１４ｂ２にはまた、上記凸状円筒部１２ａ３が回転自在に嵌合される。また、このアームホルダー１４の上側保持部１４ａの上面部には、フロートアーム１３の回動部１３ｂが上側から圧入可能であり、圧入された回動部１３ｂを保持する上側が開いた爪形状をしたアーム保持部１４ｃが形成されている。
【００４４】
上記フレーム１２と上記アームホルダー１４とは、図３（Ｃ）に示すように、別途部品として成形される。そして、矢印で示す方向にアームホルダー１４がフレーム１２を挟み込むようにして組み立てられる。更に、上記凸状円筒部１２ａ３が上記の凹状円筒部１４ｂ２に嵌合されて、フロートアーム１３の回転軸部１３ａが、上記軸穴１４ｂ１に上から挿通される。そして、フロートアーム１３の回動部１３ｂはアーム保持部１４ｃに圧入されて保持される。この時、凸状円筒部１２ａ３と凹状円筒部１４ｂ２とが回動可能に接触している。このような構造により、フロートアーム１３がフレーム１２から抜け落ちないようになっている。
【００４５】
このような構造の液面レベルセンサ１０は、ガソリン等の被測定液体を貯蔵する容器（不図示）に取り付けられる。そして、液面レベルの変動によりフロート１６が上下動すると、フロートアーム１３は回転軸部１３ａを支点として、所定角度範囲内で回動する。この回動によりホール素子１５ｃにより検出される上記磁石１５ａからの磁力が変化し、この変化に基づく液面レベルを示す電気信号を出力端子８から取り出すことができる。
【００４６】
このように、第３実施形態によれば、特に、凸状円筒部１２ａ３と凹状円筒部１４ｂ２とが回転自在に嵌合されるので、フロートアーム３の回動の安定性が増し、スムーズな回動が可能になって測定精度が向上する。また、外形面からブッシュ等の突起物を無くすることができるので、取り付け場所の制約が少なくなる効果もある。
【００４７】
以上説明したように、上記第１〜第３実施形態によれば、高い測定精度を維持しながらも、部品点数削減及び小型化を達成した液面レベルセンサを得ることができるようになる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、第１従来例と比較して、抜け落ち防止のためのブッシュやワッシャーが不要になり、部品点数の削減、組立工数の削減、軽量化に伴う低コスト化が可能になる。また、回動の支点となるフレーム軸受部２ａ（１２ａ）の下面部と下側保持部４ｂ（１４ｂ）の上面部とが摺動可能に当接されるので、図５（Ｂ）の第２従来例と比較しても明らかなように、フロートアーム３（１３）の回動の妨げになる接触抵抗が小さくなる。すなわち、本発明は、第２従来例よりも接触抵抗の発生する箇所が回転軸に近くなるので、てこの原理により回転トルクが小さくてもスムーズに回転できるようになる。このスムーズな回動により、第２従来例よりも測定精度が向上する。以上の結果、本発明によれば、高い測定精度を維持しながらも、部品点数削減及び小型化を達成した液面レベルセンサを得ることができる。
【００４９】
請求項２記載の発明によれば、フレーム２もアームホルダー４と同様に、断面コ字状をしている。このように、断面コ字状をしたフレーム２及びアームホルダー４が、かみ合うようにして組付けられるので、フロートアーム３の回動の安定性が増し、更にスムーズな回動が可能になって測定精度が向上する。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、フレーム下部軸受部２ｂに形成されているフレーム下部軸穴２ｂ１は、フレーム下部軸受部２ｂの下面部から筒状に下方に延びている。この延びた部分は、図１（Ｂ）と図５（Ａ）とを比較すればわかるように、第１従来例のブッシュの厚さに対応するものである。第１従来例ではブッシュはフロートアーム３と共に回転するのでこれは軸受長にならないが、本発明ではこの延びた部分は軸受長の一部となる。すなわち、本発明によれば軸受長が延びて、フロートアーム３の回動の安定性が更に向上する。逆に、同じ軸受長の第１従来例及び本発明の液面レベルセンサを製造する場合には、本発明の方がより小型になる。
【００５１】
請求項４記載の発明によれば、フレーム軸受部２ａと下側保持部４ｂは共に樹脂製であり、その間には金属製のワッシャー２０が介設される。これにより、樹脂同士の摺動摩擦によるフロートアーム３のスムーズな回動の妨げ、ヒステリシス特性の発生が大きく減少する。したがって、本発明によれば、フロートアーム３の回動の安定性がより一層向上する。また、フレーム軸受部２ａ及び下側保持部４ｂの摺動面の摩耗も減少して、製品寿命が延びる。
【００５２】
請求項５記載の発明によれば、ホルダー軸穴４ａ１は、上側保持部４ａの上面部から下に進むにしたがって徐々にその直径が細くなっているので、フロートアーム３をこの軸穴４ａ１に挿通しやすくなり、組立時間が短縮される。
【００５３】
請求項６記載の発明によれば、フレーム軸受部１２ａの凸状円筒部１２ａ３と、下側保持部１４ｂの凹状円筒部１４ｂ２とが回転自在に嵌合されるので、フロートアーム３の回動の安定性が増し、スムーズな回動が可能になって測定精度が向上する。また、外形面からブッシュ等の突起物を無くすることができるので、取り付け場所の制約が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の液面レベルセンサの第１実施形態を示す平面図及び要部拡大断面図である。
【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の液面レベルセンサの第２実施形態を示す平面図及び要部拡大断面図である。
【図３】図３（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の液面レベルセンサの第３実施形態を示す平面図及び要部拡大断面図である。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）のフレーム及びアームホルダーを分離させた状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】第１従来例及び第２従来例に共通する平面図である。
【図５】図５（Ａ）は第１従来例の液面レベルセンサの要部拡大断面図であり、図５（Ｂ）は第２従来例の液面レベルセンサの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１、１０ 液面レベルセンサ
２、１２ フレーム
３、１３ フロートアーム
４、１４ アームホルダー
５ コンタクト片
６、１６ フロート
７ 抵抗体
８ 出力端子
９ａ、９ｂ ストッパ
【発明の属する技術分野】
本発明は、液面レベルに応じて回動するフロートアームを具備する液面レベルセンサに関し、特に、ガソリン、軽油等の液体を燃料とする車両の燃料タンクに取り付けられ、燃料の残量を検知するのに好適な液面レベルセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の液面レベルセンサは、図４及び図５に示す構造のものが使用されている。ここでは、従来例として２つのタイプの液面レベルセンサを例示する。図４は、第１従来例及び第２従来例に共通する平面図である。図５（Ａ）は第１従来例としての液面レベルセンサの要部拡大断面図であり、図５（Ｂ）は第２従来例としての液面レベルセンサの要部拡大断面図である。
【０００３】
まず、図４及び図５（Ａ）を用いて、第１従来例の液面レベルセンサについて説明する。この液面レベルセンサ９１Ａは、樹脂製のフレーム９２、金属製のフロートアーム９３、樹脂製のアームホルダー９４、コンタクト９５、被測定液体に対して浮力を有するフロート９６、及び抵抗体９７とを含んで構成される。
【０００４】
フロートアーム９３の一方の端部、つまり回転軸部９３ａは、アームホルダー９４の取付部９４ａに設けられる取付穴９４ａ１に挿入され、かつフロートアーム９３の中間部９３ｂは、取付部９４ａから延長して形成される爪部９４ｂで挟持固定されると共に、フレーム９２の取付部９２ａに設けられた取付穴９２ａ１に回転可能に挿入される。また、回転軸部９３ａの先端部はワッシャー９９ａを挟んでブッシュ９９が圧入されている。このようにして、アームホルダー９４が回転軸部９３ａを中心に回動可能に、フレーム９２に取りつけられている。更に、フロートアーム９３の他方の端部、つまり先端部９３ｃには、フロート９６が取り付けられている。
【０００５】
上述したアームホルダー９４に固定されたコンタクト９５は弾性を有し、その先端部に設けられる接点９５ａが、フレーム２に取り付けられている抵抗体９７に弾性により付勢されて接触している。なお、コイルバネ９８は、コンタクト９５の接点９５ａとフレーム９２側に設けられた図示しない出力端子との導通を得るために設けられたものである。
【０００６】
この液面レベルセンサ９１Ａは、液体を貯蔵する容器（不図示）に取り付けられ、液面の変動によりフロート９６が上下動すると、フロートアーム９３は取付穴９２ａ１の回りに所定の角度範囲内で回動する。この回動により、コンタクト９５が抵抗体９７上を摺動し、センサ回路（不図示）で抵抗体９７の一端と、上記図示しない出力端子、すなわちコンタクト９５の接点９５ａとの間の抵抗値が変化するとこれを検出して、液面変動量を示すレベル信号を取り出すことができる。なお、図中、Ｘはフロートアーム９３が回動する際の安定性の目安のひとつとなる軸受長を示す。
【０００７】
また、第２従来例の液面レベルセンサ９１Ｂは、図４及び図５（Ｂ）に示すように、第１従来例の液面レベルセンサ９１Ａと同様、樹脂製のフレーム２、金属製のフロートアーム３、樹脂製のホルダー４、コンタクト片５、被測定液体に対して浮力を有するフロート６、及び抵抗体７とを含んで構成される。但し、この液面レベルセンサ９１Ｂはアームホルダー９４に脱落防止片９４ｃを設けて、上記第１実施形態の液面レベルセンサ９１Ａのワッシャー９９ａ及びブッシュ９９を不要にしている。この脱落防止片９４ｃは、図５（Ｂ）に示すように、アームホルダー９４の側面を延長して、折り曲げたような形状になっている。脱落防止片９４ｃは、フレーム９２の円弧状端部９２ｂを挟み込むようにフロートアーム９３の回動ストロークにわたって接触することにより、フロートアーム９３と一体となったアームホルダー９４が、フレーム９２に対して脱落することなく回動できるように取り付けられている。なお、この第２従来例の液面レベルセンサ９１Ｂも、上記第１従来例の液面レベルセンサ９１Ａと同様の動作をして、液面変動量を示すレベル信号を取り出すことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１及び第２従来例には以下の問題がある。すなわち、上記第１従来例によると、一定以上の検出精度を維持するために、所定の長さ以上の軸受長Ｘが必要とされるが、この軸受長Ｘに加えて上記ワッシャー９９ａ、ブッシュ９９の厚さＢが加わることになり小型化が難しくなる。また、上記ワッシャー９９ａ、ブッシュ９９による取り付け場所の制限もでてくる。また、上記第２従来例によると、第１従来例と比較して小型化は可能になるが、回動時に脱落防止片９４ｃとフレーム９２との間の接触摩擦が新たに発生するため、フロートアーム９３のスムーズな回動が妨げられる。特に、脱落防止片９４ｃは、回転軸から大きく離れた位置、すなわち、回転円の円周付近に接触抵抗が発生することになるので、更にフロートアーム９３のスムーズな回動が妨げられる。すなわち、第２従来例によると小型化を追求したために検出精度が低下することになる。
【０００９】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、検出精度を低下させることなく、部品点数削減、及び小型化を達成した液面レベルセンサを提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の液面レベルセンサは、図１及び図３に示すように、回転軸部３ａ（１３ａ）及びこの回転軸部３ａ（１３ａ）に対して略直角に折り曲げられ前記回転軸部３ａ（１３ａ）を軸として回動する回動部３ｂ（１３ｂ）で形成された１本の棒状のフロートアーム３（１３）と、前記フロートアーム３（１３）の回動部３ｂ（１３ｂ）の先端部に取り付けられ、被測定液体に対して浮力を有するフロート６（１６）と、前記フロートアーム３（１３）の回動に基づき前記被測定液体の液面レベルを検出するための電気回路を搭載するフレーム２（１２）と、前記フレーム２（１２）の端部付近に前記フレーム２（１２）の一部として形成されたフレーム軸受部２ａ（１２ａ）と、前記フレーム軸受部２ａ（１２ａ）に設けられた、前記回転軸部３ａ（１３ａ）が挿入されるフレーム軸穴２ａ１（１２ａ１）と、前記フレーム軸穴２ａ１（１２ａ１）のある部分を上下から挟んでお互いに略平行になるように形成された上側保持部４ａ（１４ａ）及び下側保持部４ｂ（１４ｂ）を含む断面コ字状のアームホルダー４（１４）と、前記アームホルダー４（１４）に設けられた、前記回転軸部３ａ（１３ａ）が挿入されるホルダー軸穴４ａ１、４ｂ１（１４ｂ１）と、前記上側保持部４ａ（１４ａ）の上面部に形成された、前記回動部３ｂ（１３ｂ）が上側から圧入可能であり、圧入された前記回動部３ｂ（１３ｂ）を保持するアーム保持部４ｂ（１４ｂ）とを含み、前記フレーム軸受部２ａ（１２ａ）が前記上側保持部４ａ（１４ａ）及び下側保持部４ｂ（１４ｂ）で挟まれ、前記回転軸部３ａ（１３ａ）がフレーム軸穴２ａ１（１２ａ１）及びホルダー軸穴４ａ１、４ｂ１（１４ｂ１）に上から挿通され、前記回動部３ｂ（１３ｂ）が前記アーム保持部４ｂ（１４ｂ）により保持され、そして前記フレーム軸受部２ａ（１２ａ）の下面部と前記下側保持部４ｂ（１４ｂ）の上面部とが摺動可能に当接されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、アームホルダー４（１４）は、フレーム２（１２）のフレーム軸穴２ａ１（１２ａ１）のある部分を上下から挟んでお互いに略平行になるように形成された上側保持部４ａ（１４ａ）及び下側保持部４ｂ（１４ｂ）を含む断面コ字状をしている。そして、この断面コ字状のアームホルダー４（１４）に挟みこまれるように、フレーム２（１２）のフレーム軸受部２ａ（１２ａ）が取りつけられる。更に、フロートアーム３（１３）の回転軸部３ａ（１３ａ）は、各軸穴に上から挿通され、回動部３ｂ（１３ｂ）はアーム保持部４ｂ（１４ｂ）により保持され、更にフレーム軸受部２ａ（１２ａ）の下面部と前記下側保持部４ｂ（１４ｂ）の上面部とが摺動可能に当接される。このような構成にすることにより、抜け落ち防止のためのブッシュやワッシャーが不要になる。また、回動の支点となるフレーム軸受部２ａ（１２ａ）の下面部と下側保持部４ｂ（１４ｂ）の上面部とが摺動可能に当接されるので、フロートアーム３（１３）の回動の妨げになる接触抵抗が小さくなる。すなわち、本発明によれば、接触抵抗の発生する箇所が回転軸に近くなるので、てこの原理により回転トルクが小さくてもスムーズに回転できるようになる。
【００１２】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の液面レベルセンサは、図１に示すように、請求項１記載の液面レベルセンサにおいて、前記フレーム軸受部２ａの下方に、前記フレーム軸受部２ａと略平行に所定の距離を保って、前記フレーム２の一部として形成されたフレーム下部軸受部２ｂと、前記フレーム下部軸受部２ｂに、前記フレーム軸穴２ａ１に対向するようにして設けられた、前記回転軸部３ａが回転可能に挿入されるフレーム下部軸穴２ｂ１とを更に含み、前記回転軸部３ａは前記ホルダー軸穴４ａ１、フレーム軸穴２ａ１、ホルダー下部軸穴４ｂ１及びフレーム下部軸穴２ｂ１にこの順に上から挿通されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、フレーム軸受部２ａの下方に、フレーム軸受部２ａと略平行に所定の距離を保って、フレーム２の一部として形成されたフレーム下部軸受部２ｂが含まれる。すなわち、フレーム２もアームホルダー４と同様に、断面コ字状をしている。このように、断面コ字状をしたフレーム２及びアームホルダー４が、かみ合うようにして組付けられるので、フロートアーム３の回動の安定性が増す。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の液面レベルセンサは、図１に示すように、請求項２記載の液面レベルセンサにおいて、前記フレーム下部軸穴２ｂ１は、前記フレーム下部軸受部２ｂの下面部から筒状に下方に延びていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、フレーム下部軸受部２ｂに形成されているフレーム下部軸穴２ｂ１は、フレーム下部軸受部２ｂの下面部から筒状に下方に延びている。この延びた部分は、図１（Ｂ）と図５（Ａ）とを比較すればわかるように、第１従来例のブッシュの厚さに対応するものである。第１従来例ではブッシュはフロートアーム３と共に回転するのでこれは軸受長にならないが、本発明ではこの延びた部分は軸受長の一部となる。すなわち、本発明によれば、軸受長が延びてフロートアーム３の回動の安定性が向上する。
【００１６】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の液面レベルセンサは、図２に示すように、請求項１、２又は３記載の液面レベルセンサにおいて、前記フレーム軸受部２ａと前記下側保持部４ｂは共に樹脂製であり、前記フレーム軸受部２ａと下側保持部４ｂとの間には、前記回転軸部３ａが挿入可能な中空穴２０ａを有する金属製のワッシャー２０が介設されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、フレーム軸受部２ａと下側保持部４ｂは共に樹脂製であり、その間には金属製のワッシャー２０が介設される。これにより、樹脂同士の摺動摩擦によるフロートアーム３のスムーズな回動の妨げ、ヒステリシス特性の発生が大きく減少する。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の液面レベルセンサは、図１及び図２に示すように、請求項４記載の液面レベルセンサにおいて、前記ホルダー軸穴４ａ１は、前記上側保持部４ａの上面部から下に進むにしたがって徐々にその直径を細くし、前記上側保持部４ａの下面部においては前記回転軸部３ａと略同等の直径を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、ホルダー軸穴４ａ１は、上側保持部４ａの上面部から下に進むにしたがって徐々にその直径が細くなっているので、フロートアーム３をこの軸穴４ａ１に挿通しやすくなる。
【００２０】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の液面レベルセンサは、図３に示すように、請求項１記載の液面レベルセンサにおいて、前記フレーム軸受部１２ａの下面部には、前記フレーム軸穴１２ａ１を囲むように下向きに延びる円筒状の凸状円筒部１２ａ３が形成され、前記下側保持部１４ｂの上面部には、前記凸状円筒部１２ａ３に対応した形状で、前記ホルダー軸穴１４ｂ１の周りから上方に延びる円筒状の凹状円筒部１４ｂ２が形成され、前記凸状円筒部１２ａ３及び前記凹状円筒部１４ｂ２が回転自在に嵌合されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の発明によれば、凸状円筒部１２ａ３と凹状円筒部１４ｂ２とが回転自在に嵌合されるので、フロートアーム３の回動の安定性が増す。また、外形面からブッシュ等の突起物を無くすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１を用いて本発明の液面レベルセンサの第１実施形態について説明する。図１（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の液面レベルセンサの第１実施形態を示す平面図及び要部拡大断面図である。
【００２３】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１実施形態の液面レベルセンサ１は、樹脂製のフレーム２、金属製のフロートアーム３、樹脂製のアームホルダー４、コンタクト片５、被測定液体に対して浮力を有するフロート６、及び抵抗体７とから構成される。
【００２４】
上記フレーム２は、図中、矢印で示すような被測定液体の液面レベル変動に応じたフロートアーム３の回動に基づき、この液面レベルを検出するための電気回路、例えば、後述する抵抗体７や出力端子８等を搭載している。その外形は図１（Ａ）に示すように、上から見ると台形に近い形状をしており、また図１（Ｂ）に示すように、上面が開口して所定の厚さを有している。このフレーム２の開口している側の上下の縁部の一部には、フロートアーム３の構造を考慮した所定高さのストッパ９ａ及び９ｂが形成されている。このストッパ９ａ及び９ｂにより、上記フロートアーム３の回動可能角度が規定される。すなわち、基本的に、フロートアーム３がストッパ９ａに接した点が液面最上位レベルに対応し、ストッパ９ｂに接した点が液面最下位レベルに対応するようになっている。
【００２５】
図１（Ａ）に示すように、フレーム２の右側端部付近はフレーム２の一部としてフレーム軸受部２ａが形成されている。このフレーム軸受部２ａには、フロートアーム３の回転軸部３ａが挿入されるフレーム軸穴２ａ１が設けられている。また、このフレーム軸受部２ａの下方には、フレーム軸受部２ａと略平行に所定の距離を保って、フレーム２の一部としてフレーム下部軸受部２ｂが形成されている。このフレーム下部軸受部２ｂにも、上記フレーム軸穴２ａ１に対向するようにして設けられた、回転軸部３ａが回転可能に挿入されるフレーム下部軸穴２ｂ１が設けられている。これらフレーム軸受部２ａとフレーム下部軸受部２との間は、後述するアームホルダー４の下側保持部４ｂとがかみ合うように取りつけ可能な形状になっている。
【００２６】
上記フロートアーム３は１本の金属棒状であり、回転の支点となる回転軸部３ａ、及びこの回転軸部３ａに対して略直角に折り曲げられ回転軸部３ａを軸として回動する回動部３ｂからなる。このフロートアーム３の回動部３ｂの先端部には、被測定液体に対して浮力を有する材質で形成された円筒状のフロート６が取り付けられている。回動部３ｂの先端部は、このフロート６の両底面の中心部を貫通して固定されている。
【００２７】
アームホルダー４は、上記フロートアーム３を保持すると共に、上記フレーム２とかみ合って、保持しているフロートアーム３を回転軸部３ａを支点として回動させる。このアームホルダー４は、上記フレーム２のフレーム軸穴２ａ１のある部分を上下から挟んでお互いに略平行になるように形成された上側保持部４ａ及び下側保持部４ｂを含む断面コ字状をしている。上側保持部４ａ及び下側保持部４ｂには、それぞれ対向するようにしてホルダー軸穴４ａ１及びホルダー下部軸穴４ｂ１（請求項１では、ホルダー軸穴４ａ１及びホルダー下部軸穴４ｂ１は共にホルダー軸穴と記載されている）が設けられている。これらホルダー軸穴４ａ１及びホルダー下部軸穴４ｂ１には、フロートアーム３の回転軸部３ａが回転可能に挿入される。
【００２８】
また、上側保持部４ａの上面部には、フロートアーム３の回動部３ｂが上側から圧入可能であり、圧入された回動部３ｂを保持する上側が開いた爪形状をしたアーム保持部４ｂが形成されている。また、アームホルダー４に固定されたコンタクト片５は弾性を有し、その先端部に設けられる接点５ａが、フレーム２に取り付けられている抵抗体７に弾性により付勢されて接触している。これらは、フロートアーム３の回動に基づく、液面レベル検出時に用いられる。
【００２９】
なお、上記フレーム下部軸穴２ｂ１は、フレーム下部軸受部２ｂの下面部から筒状に下方に延びている。この延びた部分Ｘ１は、この図１（Ｂ）と図５（Ａ）とを比較すればわかるように、第１従来例のブッシュの厚さＢに対応するものである。第１従来例ではブッシュはフロートアーム３と共に回転するのでこれは軸受長にならないが、本実施形態ではこの延びた部分Ｘ１は軸受長の一部となる。すなわち、本実施形態によれば軸受長が上記Ｘ１延びて、フロートアーム３の回動の安定性が更に向上する。逆に、同じ軸受長の第１従来例及び本実施形態の液面レベルセンサを製造する場合には、本発明の方がより小型になる。
【００３０】
また、ホルダー軸穴４ａ１は、上側保持部４ａの上面部から下に進むにしたがって徐々にその直径を細くし、上側保持部４ａの下面部においては回転軸部３ａと略同等の直径を有している。したがって、フロートアーム３をこの軸穴４ａ１に挿通しやすくなり、組立時間が短縮される。
【００３１】
組立時には、上記フロートアーム３の回転軸部３ａは、回転軸部３ａはホルダー軸穴４ａ１、フレーム軸穴２ａ１、ホルダー下部軸穴４ｂ１及びフレーム下部軸穴２ｂ１にこの順に上から挿通される。そして、フロートアーム３の回動部３ｂはアーム保持部４ｂに圧入されて保持される。この時、フレーム軸受部２ａの下面部と下側保持部４ｂの上面部とが圧接されている。すなわち、回転軸部３ａの各軸穴への挿通、回動部３ｂのアーム保持部４ｂによる保持、並びにフレーム軸受部２ａと下側保持部４ｂとの接触によって、フロートアーム３がフレーム２から抜け落ちないようになっている。
【００３２】
このような構造の液面レベルセンサ１は、ガソリン等の被測定液体を貯蔵する容器（不図示）に取り付けられる。そして、液面レベルの変動によりフロート６が上下動すると、フロートアーム３は回転軸部３ａを支点として、上記のような規制された所定角度範囲内で回動する。この回動により、上記コンタクト片５が抵抗体７上を摺動し、検出回路（不図示）で抵抗体７の一端と、上記図示しない出力端子、すなわちコンタクト片５の接点５ａとの間の抵抗値が変化するとこれを検出して、液面変動量を示すレベル信号を出力端子８から取り出すことができる。
【００３３】
このように、第１実施形態によれば、断面コ字状のアームホルダー４に挟みこまれるように、フレーム２のフレーム軸受部２ａが取りつけられる。また、フレーム２もアームホルダー４と同様に、断面コ字状をしている。断面コ字状をしたフレーム２及びアームホルダー４が、かみ合うようにして組付けられるので、フロートアーム３の回動の安定性が増し、スムーズな回動が可能になって測定精度が向上する。また、第１従来例と比較して、抜け落ち防止のためのブッシュやワッシャーが不要になり、部品点数の削減、組立工数の削減、軽量化に伴う低コスト化が可能になる。特に、回動の支点となるフレーム軸受部２ａの下面部と下側保持部４ｂの上面部とが摺動可能に当接されるので、図５（Ｂ）の第２従来例と比較しても明らかなように、フロートアーム３の回動の妨げになる接触抵抗が小さくなる。すなわち、本実施形態は、第２従来例よりも接触抵抗の発生する箇所が回転軸に近くなるので、てこの原理により回転トルクが小さくても回転がスムーズになる。したがって、スムーズな回動が可能になり、第２従来例よりも測定精度が向上する。以上の結果、第１実施形態によれば、高い測定精度を維持しながらも、部品点数削減及び小型化を達成した液面レベルセンサを得ることができる。
【００３４】
次に、図２を用いて本発明の液面レベルセンサの第２実施形態について説明する。図２（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の液面レベルセンサの第２実施形態を示す平面図及び要部拡大断面図である。
【００３５】
基本的に、この第２実施形態の液面レベルセンサでは、上記図１で示した第１実施形態の液面レベルセンサ１の摺動抵抗を低減させるため、上記フレーム２のフレーム軸受部２ａの下面部と、アームホルダー４の下側保持部４ｂの上面部との間に金属製のワッシャー２０を介設したものである。
【００３６】
このワッシャー２０は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、所定厚さの略台形形状をした金属板である。このワッシャー２０の中央部には、上記フロートアーム３の回転軸部３ａが挿入可能な中空穴２０ａが設けられている。このワッシャー２０は、図２（Ａ）に示すフレーム軸穴２ａ１の下側に挿入されて、図２（Ｂ）に示すようにフレーム２のフレーム軸受部２ａの下面部と、アームホルダー４の下側保持部４ｂの上面部との間に取りつけられる。ワッシャー２０の中空穴２０ａには、フロートアーム３の回転軸部３ａが挿通されている。
なお、この図２において、図１と同等の構造の部分には同一符号を付して、重複説明を省略する。動作に関しても同様なので、重複説明を省略する。
【００３７】
このように、第２実施形態によれば、フレーム軸受部２ａと下側保持部４ｂは共に樹脂製であり、その間には金属製のワッシャー２０が介設される。これにより、樹脂同士の摺動摩擦によるフロートアーム３のスムーズな回動の妨げ、ヒステリシス特性の発生が大きく減少する。したがって、本実施形態によれば、フロートアーム３の回動の安定性がより一層向上する。また、フレーム軸受部２ａ及び下側保持部４ｂの摺動面の摩耗も減少して、製品寿命が延びる。もちろん、上記第１実施形態と同様の効果を得られることはいうまでもない。
【００３８】
更に、図３を用いて本発明の液面レベルセンサの第３実施形態について説明する。図３（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の液面レベルセンサの第３実施形態を示す平面図及び要部拡大断面図である。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）のフレーム及びアームホルダーを分離させた状態を示す要部拡大断面図である。この第３実施形態の液面レベルセンサ１０も、基本的なアイディアは、前述の図１の第１実施形態と同様であるが、フレーム及びアームホルダーの形状が若干異なる。この図３で示す第３実施形態の液面レベルセンサ１０は、請求項６の発明に対応するものである。
【００３９】
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第３実施形態の液面レベルセンサ１０は、樹脂製のフレーム１２、金属製のフロートアーム１３、樹脂製のアームホルダー１４、及び被測定液体に対して浮力を有するフロート１６を含んで構成される。
【００４０】
図３（Ａ）及び（Ｂ）において、上記フレーム１２は、矢印で示すような被測定液体の液面レベル変動に応じたフロートアーム１３の回動に基づき、この液面レベルを検出するための電気回路、例えば、後述するホール素子１５ｃ等を搭載している。その外形は上から見ると図３（Ａ）に示すように、長方形に近い形状をしている。このフレーム１２には、上側に開口した電子機器収容部１２ｂが形成されている。この電子機器収容部１２ｂには、後述するリング状の磁石１５ａからの磁力を検出して電気信号に変換する磁電変換素子としてのホール素子１５ｃ、及びこのホール素子１５ｃ等を搭載する配線板１５ｄが収容されている。この配線板１５ｄには、ホール素子１５ｃから出力される電気信号を外部に導く出力端子１５ｅが接続されている。この電子機器収容部１２ｂは、図示しないモールド材が補填されている。なお、この電気信号は後述するが、フロートアーム３の回動可能角度、すなわち、液面レベルに対応するものである。また、ホール素子１５ｃには、集磁部材としてのコア１５ｆもこのフレーム１２には取りつけられている。
【００４１】
図３（Ｂ）に示すように、フレーム１２の右側端部付近はフレーム１２の一部としてフレーム軸受部１２ａが形成されている。この軸受部１２ａには、フロートアーム１３の回転軸部１３ａが挿入されるフレーム軸穴１２ａ１が設けられている。このフレーム軸穴１２ａ１は、その開口部から下に進むにしたがって徐々にその直径を細くして、回転軸部３ａと略同等の直径になるようになっている。この徐々にその直径を細くするフレーム軸穴１２ａ１の周りは、円筒状の凸状円筒部１２ａ２になっている。また、フレーム軸穴１２ａ１を囲み下方に延びるように円筒状の凸状円筒部１２ａ３が形成されている。
【００４２】
上記フロートアーム１３は１本の金属棒状であり、回転の支点となる回転軸部１３ａ、及びこの回転軸部１３ａに対して略直角に折り曲げられ回転軸部１３ａを軸として回動する回動部１３ｂからなる。このフロートアーム１３の回動部１３ｂの先端部には、被測定液体に対して浮力を有する材質で形成された円筒状のフロート１６が取り付けられている。回動部１３ｂの先端部は、このフロート１６の両底面の中心部を貫通して固定されている。
【００４３】
アームホルダー１４は、上記フロートアーム１３を保持すると共に、上記フレーム１２とかみ合って、保持しているフロートアーム１３を回転軸部１３ａを支点として回動させる。このアームホルダー１４は、上記フレーム１２のフレーム軸穴１２ａ１のある部分を上下から挟んでお互いに略平行になるように形成された上側保持部１４ａ及び下側保持部１４ｂを含む断面コ字状をしている。上側保持部１４ａは、凸状円筒部１２ａ２のある部分を迂回するように折れ曲がっている（図３（Ａ）参照）。下側保持部１４ｂには、ホルダー軸穴１４ｂ１が設けられている。また、軸穴１４ｂ１の周りから上側に延びるように、上記凸状円筒部１２ａ３の形状に対応した内壁面を有する円筒状の凹状円筒部１４ｂ２が形成されている。凹状円筒部１４ｂ２の外壁にはリング状の磁石１５ａが取りつけられている。この凹状円筒部１４ｂ２にはまた、上記凸状円筒部１２ａ３が回転自在に嵌合される。また、このアームホルダー１４の上側保持部１４ａの上面部には、フロートアーム１３の回動部１３ｂが上側から圧入可能であり、圧入された回動部１３ｂを保持する上側が開いた爪形状をしたアーム保持部１４ｃが形成されている。
【００４４】
上記フレーム１２と上記アームホルダー１４とは、図３（Ｃ）に示すように、別途部品として成形される。そして、矢印で示す方向にアームホルダー１４がフレーム１２を挟み込むようにして組み立てられる。更に、上記凸状円筒部１２ａ３が上記の凹状円筒部１４ｂ２に嵌合されて、フロートアーム１３の回転軸部１３ａが、上記軸穴１４ｂ１に上から挿通される。そして、フロートアーム１３の回動部１３ｂはアーム保持部１４ｃに圧入されて保持される。この時、凸状円筒部１２ａ３と凹状円筒部１４ｂ２とが回動可能に接触している。このような構造により、フロートアーム１３がフレーム１２から抜け落ちないようになっている。
【００４５】
このような構造の液面レベルセンサ１０は、ガソリン等の被測定液体を貯蔵する容器（不図示）に取り付けられる。そして、液面レベルの変動によりフロート１６が上下動すると、フロートアーム１３は回転軸部１３ａを支点として、所定角度範囲内で回動する。この回動によりホール素子１５ｃにより検出される上記磁石１５ａからの磁力が変化し、この変化に基づく液面レベルを示す電気信号を出力端子８から取り出すことができる。
【００４６】
このように、第３実施形態によれば、特に、凸状円筒部１２ａ３と凹状円筒部１４ｂ２とが回転自在に嵌合されるので、フロートアーム３の回動の安定性が増し、スムーズな回動が可能になって測定精度が向上する。また、外形面からブッシュ等の突起物を無くすることができるので、取り付け場所の制約が少なくなる効果もある。
【００４７】
以上説明したように、上記第１〜第３実施形態によれば、高い測定精度を維持しながらも、部品点数削減及び小型化を達成した液面レベルセンサを得ることができるようになる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、第１従来例と比較して、抜け落ち防止のためのブッシュやワッシャーが不要になり、部品点数の削減、組立工数の削減、軽量化に伴う低コスト化が可能になる。また、回動の支点となるフレーム軸受部２ａ（１２ａ）の下面部と下側保持部４ｂ（１４ｂ）の上面部とが摺動可能に当接されるので、図５（Ｂ）の第２従来例と比較しても明らかなように、フロートアーム３（１３）の回動の妨げになる接触抵抗が小さくなる。すなわち、本発明は、第２従来例よりも接触抵抗の発生する箇所が回転軸に近くなるので、てこの原理により回転トルクが小さくてもスムーズに回転できるようになる。このスムーズな回動により、第２従来例よりも測定精度が向上する。以上の結果、本発明によれば、高い測定精度を維持しながらも、部品点数削減及び小型化を達成した液面レベルセンサを得ることができる。
【００４９】
請求項２記載の発明によれば、フレーム２もアームホルダー４と同様に、断面コ字状をしている。このように、断面コ字状をしたフレーム２及びアームホルダー４が、かみ合うようにして組付けられるので、フロートアーム３の回動の安定性が増し、更にスムーズな回動が可能になって測定精度が向上する。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、フレーム下部軸受部２ｂに形成されているフレーム下部軸穴２ｂ１は、フレーム下部軸受部２ｂの下面部から筒状に下方に延びている。この延びた部分は、図１（Ｂ）と図５（Ａ）とを比較すればわかるように、第１従来例のブッシュの厚さに対応するものである。第１従来例ではブッシュはフロートアーム３と共に回転するのでこれは軸受長にならないが、本発明ではこの延びた部分は軸受長の一部となる。すなわち、本発明によれば軸受長が延びて、フロートアーム３の回動の安定性が更に向上する。逆に、同じ軸受長の第１従来例及び本発明の液面レベルセンサを製造する場合には、本発明の方がより小型になる。
【００５１】
請求項４記載の発明によれば、フレーム軸受部２ａと下側保持部４ｂは共に樹脂製であり、その間には金属製のワッシャー２０が介設される。これにより、樹脂同士の摺動摩擦によるフロートアーム３のスムーズな回動の妨げ、ヒステリシス特性の発生が大きく減少する。したがって、本発明によれば、フロートアーム３の回動の安定性がより一層向上する。また、フレーム軸受部２ａ及び下側保持部４ｂの摺動面の摩耗も減少して、製品寿命が延びる。
【００５２】
請求項５記載の発明によれば、ホルダー軸穴４ａ１は、上側保持部４ａの上面部から下に進むにしたがって徐々にその直径が細くなっているので、フロートアーム３をこの軸穴４ａ１に挿通しやすくなり、組立時間が短縮される。
【００５３】
請求項６記載の発明によれば、フレーム軸受部１２ａの凸状円筒部１２ａ３と、下側保持部１４ｂの凹状円筒部１４ｂ２とが回転自在に嵌合されるので、フロートアーム３の回動の安定性が増し、スムーズな回動が可能になって測定精度が向上する。また、外形面からブッシュ等の突起物を無くすることができるので、取り付け場所の制約が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の液面レベルセンサの第１実施形態を示す平面図及び要部拡大断面図である。
【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の液面レベルセンサの第２実施形態を示す平面図及び要部拡大断面図である。
【図３】図３（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の液面レベルセンサの第３実施形態を示す平面図及び要部拡大断面図である。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）のフレーム及びアームホルダーを分離させた状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】第１従来例及び第２従来例に共通する平面図である。
【図５】図５（Ａ）は第１従来例の液面レベルセンサの要部拡大断面図であり、図５（Ｂ）は第２従来例の液面レベルセンサの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１、１０ 液面レベルセンサ
２、１２ フレーム
３、１３ フロートアーム
４、１４ アームホルダー
５ コンタクト片
６、１６ フロート
７ 抵抗体
８ 出力端子
９ａ、９ｂ ストッパ
Claims (6)
- 回転軸部及びこの回転軸部に対して略直角に折り曲げられ前記回転軸部を軸として回動する回動部で形成された１本の棒状のフロートアームと、
前記フロートアームの回動部の先端部に取り付けられ、被測定液体に対して浮力を有するフロートと、
前記フロートアームの回動に基づき前記被測定液体の液面レベルを検出するための電気回路を搭載するフレームと、
前記フレームの端部付近に前記フレームの一部として形成されたフレーム軸受部と、
前記フレーム軸受部に設けられた、前記回転軸部が挿入されるフレーム軸穴と、
前記フレーム軸穴のある部分を上下から挟んでお互いに略平行になるように形成された上側保持部及び下側保持部を含む断面コ字状のアームホルダーと、
前記アームホルダーに設けられた、前記回転軸部が挿入されるホルダー軸穴と、
前記上側保持部の上面部に形成された、前記回動部が上側から圧入可能であり、圧入された前記回動部を保持するアーム保持部とを含み、
前記フレーム軸受部が前記上側保持部及び下側保持部で挟まれ、前記回転軸部がフレーム軸穴及びホルダー軸穴に上から挿通され、前記回動部が前記アーム保持部により保持され、そして前記フレーム軸受部の下面部と前記下側保持部の上面部とが摺動可能に当接されている
ことを特徴とする液面レベルセンサ。 - 請求項１記載の液面レベルセンサにおいて、
前記フレーム軸受部の下方に、前記フレーム軸受部と略平行に所定の距離を保って、前記フレームの一部として形成されたフレーム下部軸受部と、
前記フレーム下部軸受部に、前記フレーム軸穴に対向するようにして設けられた、前記回転軸部が回転可能に挿入されるフレーム下部軸穴とを更に含み、
前記回転軸部は前記ホルダー軸穴、フレーム軸穴、ホルダー下部軸穴及びフレーム下部軸穴にこの順に上から挿通されている
ことを特徴とする液面レベルセンサ。 - 請求項２記載の液面レベルセンサにおいて、
前記フレーム下部軸穴は、前記フレーム下部軸受部の下面部から筒状に下方に延びている
ことを特徴とする液面レベルセンサ。 - 請求項１、２又は３記載の液面レベルセンサにおいて、
前記フレーム軸受部と前記下側保持部は共に樹脂製であり、前記フレーム軸受部と下側保持部との間には、前記回転軸部が挿入可能な中空穴を有する金属製のワッシャーが介設されている
ことを特徴とする液面レベルセンサ。 - 請求項４記載の液面レベルセンサにおいて、
前記ホルダー軸穴は、前記上側保持部の上面部から下に進むにしたがって徐々にその直径を細くし、前記上側保持部の下面部においては前記回転軸部と略同等の直径を有する
ことを特徴とする液面レベルセンサ。 - 請求項１記載の液面レベルセンサにおいて、
前記フレーム軸受部の下面部には、前記フレーム軸穴を囲むように下向きに延びる円筒状の凸状円筒部が形成され、
前記下側保持部の上面部には、前記凸状円筒部に対応した形状で、前記ホルダー軸穴の周りから上方に延びる円筒状の凹状円筒部が形成され、
前記凸状円筒部及び前記凹状円筒部が回転自在に嵌合されている
ことを特徴とする液面レベルセンサ。
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