JP4405334B2

JP4405334B2 - 液面レベル検出装置

Info

Publication number: JP4405334B2
Application number: JP2004213989A
Authority: JP
Inventors: 俊介長倉; 利雄大池
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2024-07-22
Also published as: DE102005034382A1; US7681447B2; US7350413B2; JP2006038461A; US20060019536A1; US20080141771A1

Description

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有する液面センサに関し、特にガソリンや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検出装置に関する。

従来の液面レベル検出装置としては、図６乃至図９に示した構造のものが一般的に使用されている（特許文献１参照）。
図６に示したように、従来の液面レベル検出装置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９４、コンタクトプレート９５、被測定液体に対して浮力を有し、フロートアーム９３の先端に取り付けられたフロートおよび抵抗板を搭載した回路基板９７等から構成されている。

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９４に設けられた取付穴９４ａに挿入され、フレーム９２に設けられた取付穴９２ａに回転可能に挿入されている。

回転軸部９３ａの先端部は、フレーム９２から下方に突出している環状突出部９６に嵌入されている。このようにアームホルダ９４が回転軸９３ａを中心に回動可能に、フレーム９２に取り付けられている。また、フロートアーム９３の他方の端部、つまり先端部にはフロートが取り付けられている。

上述したアームホルダ９４に固定されたコンタクトプレート９５は弾性を有し、先端部に設けられた接点９５ａがフレーム９２に取り付けられている導体部９７ａ（図８参照）に弾性により付勢されて接触している。

図７に示したように、２つのコンタクトプレート９５が前後に隣接するように配置されている。第１のコンタクトプレート９５と第２のコンタクトプレート９５とは回路基板９７の上に配置された導体部９７ａに接触している。
図８に示したように、接点９５ａは、直径の大きい下方部分９８と直径の小さい上方部分９９とからなり、この下方部分９８と上方部分９９の間に環状溝部分１００が設けられ、この環状溝部分１００がコンタクトプレート９５に開けられた穴と嵌合している。そして下方部分９８の下面が導体部９７ａに接触するようになっている。

液面レベル検出装置９１Ａは、液体を貯蔵する容器に取り付けられ、液面の変動によりフロートが上下すると、フロートアーム９３が取付穴９２ａの回りに所定の角度範囲で回動する。

この回動によりコンタクトプレート９５の接点９５ａの下方部分９８が導体部９７ａとの接触を保持しながら、導体部９７ａ上を摺動し、センサ回路（不図示）で導体部９７ａの一端とコンタクトプレート９５の接点９５ａとの間の抵抗値が変化する。この抵抗変化を検出して、液面変動量を示すレベル信号を取り出すことができるようになっている。

図９に示したように、従来の液面レベル検出装置９１Ａでは、コンタクトプレート９５をフレーム９２に組み付ける時に、コンタクトプレート９５は、図９中矢印の方向から挿入される。接点９５ａは、挿入時に図中斜線で示したセラミック基板の挿入領域９９を擦りながら所定の位置まで挿入される。
特開２００４−０６１４２０号公報（図８〜図１０）

しかしながら、上記従来の液面レベル検出装置９１Ａは、コンタクトプレート９５とフレーム９２の組付けで、部品の構造上、接点がセラミック基板の上を擦りながら所定の位置まで取り付けられる構造になっている。接点９５ａは一般的に銀合金製でありセラミックに比べ硬度が低いために、セラミック上を擦ると接点表面が傷付いたり、接点表面が空気中の水分と反応してイオン化して劣化してしまう（イオンマイグレーション現象）という問題があった。

また、この接点表面の傷により一時的に接点接触障害が起こり、出力値が不安定になる。従って、接点接触障害によって導体が阻害され、燃料計の指示が不正確となり、燃料計が搭載された車両の運行に支障が生じるという問題があった。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、コンタクトプレートとフレームの組付け時に接点が傷付かないような簡単な構造を提供し、検出精度を低下させることのない液面レベル検出装置を提供することを目的とする。

１）本発明の液面レベル検出装置は、回転軸部を中心に回動する回動部によって形成され、先端部にフロートを有するフロートアームと、該フロートアームを保持して前記回転軸部を中心に回動させるアームホルダと、該アームホルダに固定され、前記フロートアームの前記回動部に連動するコンタクトプレートと、該コンタクトプレートの先端部に設けられた接点と、該接点が摺動して液面レベルを検出する導体部を有し、配線基板上に形成された抵抗板と、を備えた液面レベル検出装置であって、前記配線基板への前記アームホルダ組付け時に前記コンタクトプレート先端の前記接点が接触する前記配線基板上の一部に前記導体部とは別に接点接触用の導体パターンが形成され、前記導体部は、液面レベル検出時に、前記コンタクトプレートの前記接点が摺動する第１方向に沿って形成され、
前記コンタクトプレートの前記接点は、前記配線基板への前記アームホルダ組付け時に、前記抵抗板上を前記第１方向と略直交する第２方向に摺動し、前記接点接触用の導体パターンは、前記配線基板への前記アームホルダ組付け時に前記コンタクトプレートの前記接点が摺動する部分であり、前記第２方向に沿って形成されるとともに、前記接点が前記基板に接しない程度の隙間を有する網目状に形成されていることを特徴とする。

前記構成の液面レベル検出装置によれば、配線基板上の一部に前記導体部とは別に接点接触用の導体パターンを形成することにより、破線基板へのアームホルダ組み付け時にコンタクトプレート先端の前記接点が配線基板に直接接触することが防止される。したがって、接点が接点より硬度の高い配線基板によって傷付いたり劣化したりすることはなく、信頼性の高い液面レベル検出装置を提供することができる。
また、前記構成の液面レベル検出装置によれば、導体パターンが、接点の挿入方向（第２方向）に沿って形成されているので、複雑な構造の変更を経ることなく簡単な構成により接点を保護することができる。
また、導体パターンを形成する導体ペーストを削減することができる。また、組み付け時に接点にゴミ等の異物が付着している場合には、異物除去効果も得ることができる。

２）本発明の液面レベル検出装置は、前記１）記載の液面レベル検出装置であって、前記導体部は複数形成され、複数の前記導体部が前記回転軸部を中心に同心に半径方向に離間して配置され、複数の前記導体部の間に前記導体パターンが形成されていることを特徴とする。

前記構成の液面レベル検出装置によれば、導体パターンに接点が配線基板に接触しない程度の隙間を設けることにより、導体パターンの材料を節減することができるとともに、さらに接点の組み付け時に接点にゴミ等の異物が付着していた場合に、異物除去効果も得られる。

本発明の液面レベル検出装置は、配線基板へのアームホルダ組付け時にコンタクトプレート先端の接点が接触する配線基板上の一部に導体部とは別に接点接触用の導体パターンが形成されているので、配線基板へのアームホルダ組み付け時にコンタクトプレート先端の接点が配線基板に直接接触するようなことはない。したがって、接触による接点の傷付きや劣化を確実に防止することができ、信頼性の高い液面レベル検出装置を提供することができる。

また、接点接触用の導体パターンが、アーム組付け時の接点の挿入方向（第２方向）に沿って形成されているので、複雑な構造の変更を経ることなく簡単な構成により接点を確実に保護することができる。

更に、配線基板へのアームホルダ組付け時に接点が配線基板に接触しない程度の隙間が接点接触用の導体パターンに設けられているので、導体パターンの材料を節減することができるとともに、接点の組み付け時に接点にゴミ等の異物が付着していた場合でも、異物除去効果も得ることができる。

以下、本発明の液面レベル検出装置の一実施形態を図１乃至図５に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の液面レベル検出装置の一実施形態を示す斜視図、図２は、図１における要部断面図、図３〜図５は、配線基板の平面図である。

図１に示すように、本実施形態の液面レベル検出装置１は、フレーム２、金属製のフロートアーム３、アームホルダ４、コンタクトプレート５、被測定液体に対して浮力を有するフロート６および配線基板７とから構成される。フレーム２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３の回動に基づき、液面レベルを検出するための電気回路、例えば、後述する抵抗板７ａや出力端子８等を備えている。

フレーム２の開口側の上下縁部には、フロートアーム３の構造を考慮した所定長さのストッパ９ａ，９ｂが設けられている。

図２に示すように、フレーム２の右側端部付近はフレーム２の一部として第１軸受部２ａが形成されている。この第１軸受部２ａには、フロートアーム３の回転軸部３ａが挿入される第１軸受部回転軸穴２ｃが設けられている。第１軸受部２ａの下方には、第１軸受部２ａと略平行に所定距離を保って、フレーム２の一部として第２軸受部２ｂが形成されている。この第２軸受部２ｂには、第１軸受部回転軸穴２ｃに対向して、回転軸部３ａが回転可能に挿入される第２軸受部回転軸穴２ｄが設けられている。

第１軸受部２ａとの間は、後述するアームホルダ４の下側保持部４ｂがかみ合うように取付可能な形状になっている。フロートアーム３は、一本の金属棒であり、回転の支点となる回転軸部３ａおよび該回転軸部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とからなる。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直方体のフロート６が取り付けられている。

アームホルダ４は、フロートアーム３を支持すると共に、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。アームホルダ４は、フレーム２の第１軸受部２ａ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および下側保持部４ｂを含む断面コ字形をしている。

上側保持部４ａおよび下側保持部４ｂには、対向するようにして上側保持部回転軸穴４ｄおよび下側保持部回転軸穴４ｅが設けられている。上側保持部回転軸穴４ｄおよび下側保持部回転軸穴４ｅ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。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、且つ圧入された回動部３ｂを保持する爪形状のアーム保持部４ｃが形成されている。

アームホルダ４に固定されたコンタクトプレート５は、弾性を有しており、その先端部に設けられた接点５ａが、フレーム２に取り付けられている配線基板７の抵抗板７ａに弾性によって付勢されて接触している。上側保持部回転軸穴４ｄは、その内周縁に面取りを施しており、上側保持部４ａの上面部から下方に進むのに伴って徐々に直径が細くなり、上側保持部４ａの下面部に回転軸部３ａと略同型となるように形成されている。従って、フロートアーム３の回転軸部３ａを前記回転軸穴４ｄに挿通しやすくなり、組立時間が短縮される。

すなわち、組立時には、フロートアーム３の回転軸部３ａは、上側保持部回転軸穴４ｄ、第１軸受穴２ｃ、下側保持部回転軸穴４ｅおよび第２軸受部回転軸穴２ｄの順に上から挿通される。フロートアーム３の回動部３ｂは、アーム保持部４ｃに圧入されて保持される。

この時、第１軸受部２ａの下面部と下側保持部４ｂの上面部とが当接されており、回転軸部３ａの各軸穴への挿通、回動部３ｂのアーム保持部４ｃによる保持、並びに第１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。

上述したような液面レベル検出装置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、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、既成された所定角度範囲内で回動する。

この回動によりコンタクトプレート５の接点５ａが抵抗板７ａ上を摺動し、検出回路で抵抗板７ａの一端と、コンタクトプレート５の接点５ａとの抵抗値が変化する。この抵抗変化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。

図３に示すように、前述したように配線基板７は、接点５ａが摺動して液面レベルを検出するように配線基板７上に、導体部１１を有する抵抗板７ａ，７ｂを有している。また、配線基板７へのアームホルダ組付け時にコンタクトプレート５の先端の接点５ａが接触する配線基板７上の一部に導体部１１とは別に接点接触用の導体パターン１２ａ，１２ｂが抵抗板７ａと抵抗板７ｂとの間、及び抵抗板７ｂの接点５ａ挿入側にそれぞれ形成されている。

接点接触用の導体パターン１２ａ，１２ｂは、アームホルダ組み付け時に接点５ａの挿入方向に沿って形成されている。また、導体パターン１２ａ，１２ｂは、網目状のパターンが形成されている。網目状のパターンは、取付け時に接点５ａが配線基板７に直接接触しないような寸法になっている。これにより、導体パターン１２ａ，１２ｂを形成する導体ペーストを削減することができる。また、組み付け時に接点５ａにゴミ等の異物が付着している場合には、異物除去効果も得ることができる。

また、図４及び図５は、導体パターン１２ａ，１２ｂの形状が異なる点を除いて図３と同様の構成の参考例である。図４は、隙間のパターンが接点５ａの挿入方向と直交するパターンを有しており、図５は、隙間のパターンが接点５ａの挿入方向と平行な方向に延びている。

なお、本発明の液面レベル検出装置は、前述した実施形態に限定されるものではなく、導体パターンの材質、形状、寸法、形態、配置等は限定されない。また、本発明の液面レベル検出装置は、自動車用に限定されず、例えば、鉄道、船舶、各種工作機械等にも適用可能である。

本発明の液面レベル検出装置の一実施形態を示す斜視図である。図１における本発明の液面レベル検出装置の要部断面図である。本発明の液面レベル検出装置の配線基板の平面図である。本発明の参考例の液面レベル検出装置の配線基板の平面図である。本発明の参考例の液面レベル検出装置の配線基板の平面図である。従来技術の液面レベル検出装置の断面図である。コンタクトプレートの接点の拡大図である。図７におけるコンタクトプレートの接点の端面図である。従来技術の配線基板の平面図である。

符号の説明

４アームホルダ
５コンタクトプレート
５ａ接点
７配線基板
７ａ，７ｂ抵抗板
１１導体部
１２ａ，１２ｂ導体パターン

Claims

回転軸部を中心に回動する回動部によって形成され、先端部にフロートを有するフロートアームと、
該フロートアームを保持して前記回転軸部を中心に回動させるアームホルダと、
該アームホルダに固定され、前記フロートアームの前記回動部に連動するコンタクトプレートと、
該コンタクトプレートの先端部に設けられた接点と、
該接点が摺動して液面レベルを検出する導体部を有し、配線基板上に形成された抵抗板と、を備えた液面レベル検出装置であって、
前記配線基板への前記アームホルダ組付け時に前記コンタクトプレート先端の前記接点が接触する前記配線基板上の一部に前記導体部とは別に接点接触用の導体パターンが形成され、
前記導体部は、液面レベル検出時に、前記コンタクトプレートの前記接点が摺動する第１方向に沿って形成され、
前記コンタクトプレートの前記接点は、前記配線基板への前記アームホルダ組付け時に、前記抵抗板上を前記第１方向と略直交する第２方向に摺動し、
前記接点接触用の導体パターンは、前記配線基板への前記アームホルダ組付け時に前記コンタクトプレートの前記接点が摺動する部分であり、前記第２方向に沿って形成されるとともに、前記接点が前記基板に接しない程度の隙間を有する網目状に形成されている
ことを特徴とする液面レベル検出装置。
前記導体部は複数形成され、複数の前記導体部が前記回転軸部を中心に同心に半径方向に離間して配置され、複数の前記導体部の間に前記導体パターンが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の液面レベル検出装置。