JP4711723B2 - オイルチェックセンサ - Google Patents

Description

本発明は、自動車のミッションオイルやエンジンオイル等の汚れ度合をチェックするオイルチェックセンサに関する。

自動車のミッションオイルやエンジンオイル等のオイル容器に装着され、部品の摩耗等で生じる鉄粉等の金属粉によるオイルの汚れ度合をチェックするオイルチェックセンサには、オイル浴中に挿入される棒状体の先端部外周に磁石を設け、この磁石の外周側に軸方向で間隔を開けて互いに対向する一対の電極を設けて、オイル浴中での電極間の抵抗の変化によってオイル浴中の金属粉量を検出するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたものでは、一対の電極の少なくとも一方を抵抗体で形成し、磁石の外周側に磁気吸引されて抵抗体端面に付着する鉄粉等の導電体の付着面積によって変化する電極間の抵抗を検出するようにしている。

特許文献１に記載されたオイルチェックセンサは、電極またはその内周側に配設される絶縁カバーの外周部に抵抗体を用いる必要があるので、負荷荷重や温度変化等によって抵抗体に内部応力が生じると、抵抗体に添加されたカーボンの配列が変わって抵抗体の固有抵抗値が変動する。このため、電極間の抵抗を安定して検出できず、鉄粉等の金属粉によるオイルの汚れ度合を正確にチェックできない。

そこで、本発明者は、負荷荷重や温度変化等によって固有抵抗値が変動する抵抗体を用いずに、安定してオイルの汚れ度合をチェックできるオイルチェックセンサとして、対向する電極の少なくとも一方を複数の導電体で形成し、これらの導電体の対向する電極との短絡個数により、オイル浴中の金属粉量を検出するものを提案している（特願２００４−９１０２９号）。

この複数の導電体で形成した電極の短絡個数でオイル浴中の金属粉量を検出するオイルチェックセンサでは、電極間に付着した金属粉が温度の変化するオイル浴中にあるので、オイルが温度上昇によって粘度が小さくなると、金属粉同士の接触が密になって電極間の電気抵抗が小さくなり、逆に、オイルが温度低下によって粘度が大きくなると、金属粉同士の接触が粗になって電極間の電気抵抗が大きくなる。このため、電極間の金属粉の付着量が同じであっても、オイルの温度変化によって、金属粉によるオイルの汚れ度合をチェックするための電極の短絡個数が変動する問題があった。

そこで、本発明者は、オイルの温度が変化しても、安定して金属粉によるオイルの汚れ度合をチェックできるように、導電体で形成した複数の電極のいずれかと対向する電極間の電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなったときに、一定の電圧を出力することによりこの電極間を短絡処理する電気回路を設けることも提案している（特願２００４−３６０２７１号）。

特開２００２−２８６６９７号公報（第２−４頁、第１−４図）

上述したようなオイルチェックセンサでは、金属粉によるオイルの汚れ度合の変化に対するセンサの感度を調整可能とすることが望まれている。特願２００４−３６０２７１号で提案したように、導電体で形成した複数の電極と対向する電極間の電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなったときにこの電極間を短絡処理する電気回路を設けたオイルチェックセンサは、例えば、複数の電極毎に対向する電極との間隔を変えることにより、理論的にはセンサ感度の調整が可能である。しかしながら、複数の電極毎に対向する電極との間隔を変えると、この間隔を変えた電極間の磁石による磁力も変化する。すなわち、短絡処理する電気抵抗の閾値を大きくするように電極間の間隔を広げると、電極間の磁力が小さくなって金属粉の付着量が少なくなり、電気抵抗がさらに大きくなる。このため、この電極間の間隔の変化と磁力の変化との相乗作用によって、僅かな電極間の間隔の変化で電極間の電気抵抗が過大に変化し、実際的にはセンサ感度の調整が難しいものとなる。

そこで、本発明の課題は、センサ感度を容易に調整できるオイルチェックセンサを提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、オイル浴中に挿入される棒状体の外周に磁石を設け、この磁石を設けた棒状体の外周側で軸方向に間隔を開けて、少なくとも一方を複数の導電体で形成した電極を対向させ、これらの複数の導電体で形成した電極の対向する電極との短絡個数を測定して、前記オイル浴中の金属粉量を検出するオイルチェックセンサにおいて、前記少なくとも一方を複数の導電体で形成した電極間の電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなったときに、この電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなった電極間を短絡処理する電気回路を設け、前記電気抵抗の閾値を前記各電極間に対して異なる値に設定した構成を採用した。

すなわち、少なくとも一方を複数の導電体で形成した電極間の電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなったときに、この電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなった電極間を短絡処理する電気回路を設け、前記電気抵抗の閾値を前記各電極間に対して異なる値に設定することにより、センサ感度を、この異なる値に設定した電気抵抗の閾値と線形に対応させて、容易に調整できるようにした。

前記電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなった電極間を短絡処理する電気回路を、前記複数の導電体で形成した各電極を前記所定の閾値に相当する抵抗値を有する閾値抵抗を介して電源電圧に接続し、この閾値抵抗を介して電源電圧に接続された各電極の電圧と所定の基準電圧とを演算増幅器に入力し、この演算増幅器の出力を所定の固定抵抗を介して前記基準電圧の入力側へ返し、前記導電体で形成した各電極の入力電圧が前記基準電圧の入力側の電圧よりも低くなったときに、前記演算増幅器が一定の電圧を出力するものとすることにより、演算増幅器の入出力関係にヒステリシスを持たせ、電極間の電気抵抗がオイルの温度低下等によって再び閾値より大きくなっても、一定の電圧信号が継続して出力されるようにすることができる。

前記閾値抵抗を、前記所定の閾値に相当する抵抗値に可変な可変抵抗とすることにより、センサ感度の調整をより容易に行なうことができる。

本発明のオイルチェックセンサは、少なくとも一方を複数の導電体で形成した電極間の電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなったときに、この電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなった電極間を短絡処理する電気回路を設け、前記電気抵抗の閾値を前記各電極間に対して異なる値に設定したので、センサ感度を、この異なる値に設定した電気抵抗の閾値と線形に対応させて、容易に調整することができる。

前記電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなった電極間を短絡処理する電気回路を、複数の導電体で形成した各電極を所定の閾値に相当する抵抗値を有する閾値抵抗を介して電源電圧に接続し、この閾値抵抗を介して電源電圧に接続された各電極の電圧と所定の基準電圧とを演算増幅器に入力し、この演算増幅器の出力を所定の固定抵抗を介して基準電圧の入力側へ返し、導電体で形成した各電極の入力電圧が基準電圧の入力側の電圧よりも低くなったときに、演算増幅器が一定の電圧を出力するものとすることにより、演算増幅器の入出力関係にヒステリシスを持たせ、電極間の電気抵抗がオイルの温度低下等によって再び閾値より大きくなっても、一定の電圧信号が継続して出力されるようにすることができる。

前記閾値抵抗を、所定の閾値に相当する抵抗値に可変な可変抵抗とすることにより、センサ感度の調整をより容易に行なうことができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このオイルチェックセンサは自動車のミッションオイルの金属粉による汚れ度合をチェックするものであり、図１および図２に示すように、ケーシング１に取り付けられたナット２でミッションオイルのオイルパン２０の側壁下部に螺着され、ナット２の内周に螺着された先端側のヘッドカバー３がオイルパン２０内のオイル浴中に挿入されて、ヘッドカバー３内にセンサヘッド部４が収納されている。ヘッドカバー３には、その内部へオイルを流通させる複数の孔３ａが設けられている。

前記ケーシング１の中心には、導電体で形成された棒状体５がケーシング１に内嵌された保持部材６で保持され、ヘッドカバー３内に挿入された棒状体５の先端部外周にリング状の永久磁石７が装着され、さらにその外周を覆う筒状の絶縁カバー８の外周側で、棒状体５に導通させて取り付けられたカップ状電極Ａの端面と、棒状体５の周りで保持部材６に保持され、導電体で形成された８個の棒状電極Ｂｉ（ｉ＝１〜８）の先端面とが軸方向で間隔を開けて対向するように、センサヘッド部４が形成されている。各棒状電極Ｂｉは後述する電気回路に接続されている。

前記カップ状電極Ａは止め輪９で棒状体５の先端側に抜け止めされ、各棒状電極Ｂｉと対向する端面を除く露出面が、非磁性体で形成された遮蔽部材１０で覆われている。したがって、永久磁石７によって磁化するカップ状電極Ａの端面以外の広い露出面への金属粉の吸着が防止される。

図３は、前記カップ状電極Ａと対向する各棒状電極Ｂｉを接続した電気回路を示す。カップ状電極Ａは接地され、各棒状電極Ｂｉは、それぞれ閾値抵抗としての可変抵抗Ｒａｉ（ｉ＝１〜８）を介して電源電圧Ｖａに接続されるとともに、各演算増幅器Ｃｉ（ｉ＝１〜８）のマイナス側に入力され、演算増幅器Ｃｉのプラス側には所定の基準電圧Ｖｂが固定抵抗Ｒｂを介して入力されている。また、各演算増幅器Ｃｉの出力側は、固定抵抗Ｒｃを介して基準電圧Ｖｂの入力側に接続されるとともに、それぞれ固定抵抗Ｒｄを介して出力端Ｏに並列に接続されている。

以下に、前記電気回路によって、各電極Ａ、Ｂｉ間の電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなったときに一定の電圧を出力して短絡処理する作用を説明する。この実施形態では、電源電圧Ｖａ＝５Ｖ、基準電圧Ｖｂ＝２．５Ｖ、各固定抵抗Ｒｂ＝１０ｋΩ、Ｒｃ＝１００ｋΩ、Ｒｄ＝１０ｋΩとされ、各可変抵抗Ｒａｉは、Ｒａ_１＝３０ｋΩ、Ｒａ_２＝２８ｋΩ、Ｒａ_３＝２６ｋΩとするように、２ｋΩ間隔で順に小さな値に設定され、Ｒａ_８＝１６ｋΩとされている。また、各演算増幅器Ｃｉはプラス側の入力電圧がマイナス側の入力電圧よりも高いときに出力電圧Ｖｏとして５Ｖ、逆に低いときに０Ｖを出力するようになっており、この出力電圧ＶｏはＲｂ／（Ｒｂ＋Ｒｃ）倍されて、基準電圧Ｖｂが入力されるプラス側の入力電圧に加算される。

まず、前記金属粉の付着量が少なく、いずれの電極Ａ、Ｂｉ間も電気抵抗が閾値抵抗以上のときは、各演算増幅器Ｃｉのマイナス側に入力される電源電圧Ｖａに接続された各電極Ｂｉからの電圧Ｖｓは５Ｖとなる。一方、プラス側に入力される基準電圧Ｖｂ（２．５Ｖ）と出力電圧Ｖｏ（０Ｖ）×Ｒｂ／（Ｒｂ＋Ｒｃ）の和は２．５Ｖとなり、プラス側の入力電圧がマイナス側の入力電圧よりも低いので、各演算増幅器Ｃｉは０Ｖを出力する。

つぎに、金属粉の付着量が増加して、抵抗値を３０ｋΩに設定した可変抵抗Ｒａ_１を介在させた電極Ａ、Ｂ_１間の電気抵抗が３０ｋΩよりも小さくなると、電極Ｂ_１からの電圧Ｖｓは２．５Ｖよりも低くなり、プラス側に入力される基準電圧Ｖｂと出力電圧Ｖｏ×Ｒｂ／（Ｒｂ＋Ｒｃ）の和は２．５Ｖのままであるので、演算増幅器Ｃ_１は一定の電圧５Ｖを出力する。さらに金属粉の付着量が増加すると、順に抵抗値を小さく設定した可変抵抗Ｒａｉを介在させた電極Ｂｉからの電圧Ｖｓが２．５Ｖよりも低くなり、各演算増幅器Ｃｉが順次一定の電圧５Ｖを出力する。

前記演算増幅器Ｃｉの出力電圧Ｖｏが一旦５Ｖになると、出力電圧Ｖｏ×Ｒｂ／（Ｒｂ＋Ｒｃ）は約０．５Ｖ、その基準電圧Ｖｂとの和は約３Ｖとなり、演算増幅器Ｃｉの入出力関係はヒステリシスを持つ。したがって、オイルの温度低下等によって電極Ａ、１０間の電気抵抗が大きくなって、演算増幅器Ｃｉのマイナス側に入力される電極Ｂｉからの電圧Ｖｓが多少高くなっても、演算増幅器Ｃｉは０Ｖを出力することはない。

図４は、前記一定の電圧５Ｖを出力する演算増幅器Ｃｉの個数ｎの増加に伴って検出される出力端Ｏの電圧Ｖの変化を示す。全ての演算増幅器Ｃｉが０Ｖを出力しているときは出力端Ｏの電圧Ｖも０Ｖとなり、８個の演算増幅器Ｃｉのうちの１つが５Ｖを出力すると、出力端Ｏの電圧Ｖは５／８Ｖとなる。したがって、出力端Ｏの電圧Ｖは、ｎ個の演算増幅器Ｃｉが５Ｖを出力すると５ｎ／８Ｖとなり、全ての演算増幅器Ｃｉが５Ｖを出力したときに最大の５Ｖとなる。

この実施形態では、各棒状電極Ｂｉと電源電圧Ｖａとの間に介在させた可変抵抗Ｒａｉの抵抗値を２ｋΩ間隔で異なる値に設定したが、この抵抗値の間隔を狭くするほどセンサ感度が高くなり、抵抗値の間隔を広くするほどセンサ感度が低くなる。したがって、オイルチェックセンサのセンサ感度の調整を容易に行なうことができる。

上述した実施形態では、カップ状電極と対向する導電体で形成した棒状電極の個数を８個としたが、棒状電極の個数は任意に設定することができる。これらの対向する電極は、必ずしもカップ状や棒状のものでなくてもよく、両方の電極を複数の導電体で形成することもできる。

また、前記一定の電圧を出力する電気回路は、実施形態のような演算増幅器の入出力関係にヒステリシスを持たせたものに限定されることはなく、例えば、演算増幅器の出力をホールドするように非可逆としたもの等も採用することができる。

オイルチェックセンサの実施形態を示す切欠き縦断面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１の各電極からの導線を接続した電気回路を示す回路図 図３の電気回路の出力端で検出される電圧の変化を示すグラフ

符号の説明

１ ケーシング
２ ナット
３ ヘッドカバー
３ａ 孔
４ センサヘッド部
５ 棒状体
６ 保持部材
７ 永久磁石
８ 絶縁カバー
９ 止め輪
１０ 遮蔽部材
２０ オイルパン
Ａ、Ｂｉ 電極
Ｃｉ 演算増幅器
Ｏ 出力端
Ｒａｉ 可変抵抗
Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ 固定抵抗
Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｏ、Ｖｓ 電圧

Claims (3)

1. オイル浴中に挿入される棒状体の外周に磁石を設け、この磁石を設けた棒状体の外周側で軸方向に間隔を開けて、少なくとも一方を複数の導電体で形成した電極を対向させ、これらの複数の導電体で形成した電極の対向する電極との短絡個数を測定して、前記オイル浴中の金属粉量を検出するオイルチェックセンサにおいて、前記少なくとも一方を複数の導電体で形成した電極間の電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなったときに、この電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなった電極間を短絡処理する電気回路を設け、前記電気抵抗の閾値を前記各電極間に対して異なる値に設定したことを特徴とするオイルチェックセンサ。
2. 前記電気抵抗が所定の閾値よりも小さくなった電極間を短絡処理する電気回路を、前記複数の導電体で形成した各電極を前記所定の閾値に相当する抵抗値を有する閾値抵抗を介して電源電圧に接続し、この閾値抵抗を介して電源電圧に接続された各電極の電圧と所定の基準電圧とを演算増幅器に入力し、この演算増幅器の出力を所定の固定抵抗を介して前記基準電圧の入力側へ返し、前記導電体で形成した各電極の入力電圧が前記基準電圧の入力側の電圧よりも低くなったときに、前記演算増幅器が一定の電圧を出力するものとした請求項１に記載のオイルチェックセンサ。
3. 前記閾値抵抗を、前記所定の閾値に相当する抵抗値に可変な可変抵抗とした請求項２に記載のオイルチェックセンサ。

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