JP4717077B2 - レベルセンサ取付装置 - Google Patents

Description

本発明は、レベルセンサ取付装置に関する。

車両の燃料システムは、典型的に、タンク内の残余燃料を測定するように、燃料ポンプモジュールに直接取り付けられた回転式抵抗型燃料レベルセンサを使用する。

多くのＯＥＭの燃料タンクが、燃料タンクの周りまたは燃料タンクを介して、バッテリや、排気管、動力伝達経路コンポーネント等の他のコンポーネントを納めるにつれて、燃料タンクは、より複雑になってきている。プラスチック燃料タンクの主要な利点は、自動車製造者に燃料貯蔵のために利用できる乗り物環境を最適化し活用するのを可能にすることである。しかしながら、この進歩により、多くの燃料システムは、フル燃料レベルの下方に位置するポンプモジュールを有して設計される。これは、ウェットポンプ取付装置として知られる。ウェットポンプ取付装置は、回転式燃料レベルセンサがフルストップ燃料レベルまで動くのをしばしば妨げる。測定範囲を改良するためには、センサ取付装置をポンプモジュールから外すように再位置決め、又は延長する、より長いセンサ浮きアームロッドまたは延長ブラケットを必要とする。これは、ポンプモジュール組立体をタンクの中に設置する困難性を増大させ、測定精度も減ずる。回転式燃料レベルセンサ浮きアームが延長部を有していても、最適な移動を得ることは、しばしば、不可能である。

抵抗形回転式燃料レベルセンサに関する他の問題は、集中的な燃料、限られた分解能、及び可動部品の摩耗又は損傷による抵抗回路カードの損傷である。

これらの問題により、自動車製造者は、可動部品を有しない燃料レベルセンサを有することを好む。

可動部品を有しない多くの技術が存在したが、価格は、典型的に、抵抗型回転式測定器よりも２倍から５倍高かった。製造アプリケーション用の非可動部品燃料レベルセンサの導入は、高価格のため、特別車に制限されてきた。

いくつかの非可動部品燃料レベルセンサの他の問題は、センサが、通常、燃料タンクの底部ではなく頂部のみに固定されるため、底面を基準にできないことである（底面まで測る、つまり、燃料タンクの空レベルを測定することができないことを意味する）。
例えば、米国特許第４，６７９，４３１号は、複数のディスクを有する、特定の、かなり複雑なシステムを用いて、キャパシタンス燃料レベルセンサを、タンクの頂部のみへ固定することを教示する。

底面基準の欠如による不十分な測定精度の問題は、フランス国特許第２，５６０，１６７号ですでに取り組まれ、これは、現在では浸透性（環境的）理由で避けられている、ゲージがタンクの外に延びることによる固定方法で問題を解決している。

本発明は、浸透性の問題を導かず、燃料タンク内での非常に簡単な燃料レベルセンサの固定方法を提供することにより、上記底面基準の問題を解決することを目的とする。

このために、本発明は、上方壁および下方壁を有する燃料タンク内での、燃料レベルセンサの固定方法に関し、センサは、足部及び頂部を有し、固定方法は、モールド成形保持器を介してセンサの足部を燃料タンクの底壁にしっかりと固定し、モールド成形保持器を介して、センサのチューブ状頂部を、タンクの頂壁に弾性的に固定することで構成される。

「燃料タンク」は、変動する圧力及び温度条件の下で、液体及び／又はガス状の燃料を貯蔵することができる任意のタイプのタンクを意味することを意図する。より具体的には、タンクは、自動車に見つけられるタイプのものである。「車両」の文言は、自動車のみならず、オートバイ及び貨物自動車（またはトラック）をも含むことを意図する。

タンクは、金属またはプラスチックで作られていてもよい。本発明による方法は、プラスチックからなる燃料タンクによく適している。

「プラスチック」は、少なくとも一つの合成樹脂ポリマーを含む任意の材料を意味することを意図する。

全てのタイプのプラスチックが適用可能である。特に好適なプラスチックは、熱可塑性樹脂の部類に属する。

「熱可塑性樹脂」は、熱可塑性エラストマー、およびこの混合物を含む、任意の熱可塑性ポリマーを意味する。「ポリマー」の文言は、ホモポリマーのみならず、コポリマー（特に二元または三元コポリマー）をも表す。そのようなコポリマーの例は、これらに制限されないが、ランダムコポリマー、線状コポリマー及び他のブロックコポリマー及びグラフトコポリマー等である。

融点が熱分解温度よりも低い任意のタイプの熱可塑性ポリマーまたはコポリマーが好適である。融解範囲が少なくとも１０℃に広がる合成熱可塑性樹脂が、特に好適である。そのような材料の例としては、分子量の多分散性を有するものがある。

特に、ポリオレフィン、ハロゲン化されたポリビニル、熱可塑性ポリエステル、ポリケトン、ポリアミド、及びこれらのコポリマー等で作られるものが使用される。ポリマーまたはコポリマーの混合物が使用されてもよく、例えば、これらに制限されないが、カーボン、塩、及び他の無機派生物、及び天然又は重合の繊維等の、無機、有機、及び／又は天然の添加材を有する重合材料の混合物であってもよい。上述のポリマー又はコポリマーのうち少なくとも一つを含む、積層された、一体化した層で構成される多層構造を使用することも可能である。

この燃料レベル検出装置のための好ましい（ただしこれに限定されない）センサは、連続キャパシタンス測定に基づく非可動部品センサである。静電容量性の燃料センサには、多くのタイプがある。好ましいセンサは、主電極として作用する中央ロッドと、基準電極として作用する外チューブ（チューブまたはハウジングと称される）とを有するものである。センサは、電極間のキャパシタンスを測定する。燃料高さが増大すると、ポテンシャルキャパシタンスが減少し、その反対の場合には反対になる。連続キャパシタンスの一つの問題は、歴史的に、商業用グレード／タイプの燃料の様々な誘電特性の間を識別する能力である。様々のタイプの燃料にセンサを適合させ調整するために、燃料の一定の誘導体を測定し、それに応じてセンサを再調整するように、基準センサは、センサの底部に追加された。このセンサは、高い測定分解能を提供し、タンク内に残っている燃料容量に関して出力信号を線形化することを可能にする。

これらのセンサ（及びタンクの底部から最大燃料レベルまで測定を行う、即ち底部基準を維持する能力が重要である、全ての他のタイプのセンサ）の取付及び保持が、従って、本発明の目的である。

この保持は、本発明によれば、目立って、モールド成形された（即ちタンク壁と一部品でモールド成形された）カップ形状の部分である保持器を用いて行われる。上述の底部基準を保証するために、好ましくは、少なくとも下方のモールド成形保持器は、タンク壁に連続する（同一平面上の）底部を有する。上方保持器も、タンク壁に連続する底部を有していてもよいし、あるいは、さらなる保持を提供し、タンクのより動的動き（より大きな測定範囲）を許すように、タンクの頂面よりも上に、さらに上方に延びていてもよい。

本発明によれば、固定された（取り付けられた）センサは、足部、即ち、好ましくは基準センサに結合されるのよく適した所定形状の底部分を有する。この足部の形状は、燃料タンクの底壁に成形された保持器に（即ち、燃料タンクに固定されるか、一緒に成形され、好ましくは燃料タンクと一体の一種のスナップで）直接固定されるのによく適している。変形例として、保持器に固定されることができる足部が結合（固定）されるのが、基準センサであってもよい。

本発明によれば、センサは、実質的にチューブ形状で、タンクの頂壁に弾性的に固定された頂部を有する。この壁もまた、モールド成形保持器を有し、センサの頂部が移動することができる部分（好ましくは孔）を直接的に含むか、或いはそのような部分を受け入れるのに適した形状を有する。「弾性的に固定される」との文言及び「移動する」との文言は、経年中の燃料タンクの変形に対応するように、センサの頂部が垂直にスライドすることができることを意味する。

特に連続キャパシタンス測定に基づくセンサの場合には、センサは、タンクの内側底部からタンクの内側頂部まで延びるチューブの形状を有していてもよい。そのようなチューブは、線状形状を有することができるか、あるいは、蛇行形状に形成されることができる。その場合、基準センサは、前述のように、別個の足部分の代わりにチューブまたは蛇行の下方端で一体となっているのがよい。その実施形態では、足部は、単に、基準センサが配置されるチューブ又は蛇行の下方端であってもよい。変形例として、追加的な部品が、足として加えられ、センサから電気コネクタへの電気配線の力を防止するように、センサの非回転を確実にしてもよい。

好ましくは、センサの頂部とモールド成形保持器の間に中間部分があってもよく、中間部分は、モールド成形タンクの形状に合う可動球形位置決め部を有する。これは、センサ側でボールとして作用し、タンク側でソケットとして作用する。

中間部分は、分解を防止するために、チューブに切り込まれたスロット内でスライドする部分のベースに配置されたスナップ形状（脚）を有することにより、チューブに保持される。中間部分は、好ましくは、球に加えて、組立及びタンクの通常伸縮中、中間部分を安定させてチューブ上で案内するのを助ける円筒形延長部を有する。

その実施形態による頂部モールド成形保持器は、球形であり、組立を簡単にするために導入部を有する。この形状は、ソケットとして作用する。底部モールド成形形状は、枢動点として作用し、燃料が保持形状に流れるのを許す（センサが残りの燃料を正確に測定するのを許す）ように設計されている。

好ましい実施形態によれば、小円筒ポケットが、球形取付部の頂部に配置され、このポケットは、小さい金属挿入部を受け入れることができる。この金属挿入部は、例えば、燃料タンクの外側から金属挿入部を検出する、燃料タンク組立体ステーションの近接センサを用いて、センサがタンクに正しく組み立てられるのを保証する。同様の形状を、タンクの底部の取付形状に追加してもよい。

タンクの頂部にモールド成形された保持器（または保持器に固定される部品）へのセンサの頂部の弾性的固定は、好ましくは、ばねで達成される。センサは、通常、ハウジングを有し、ばねは、ハウジングの周りに巻かれる。変形例として、上述の可動球を有するシステムの場合には、ばねは、球に組み込まれていてもよい。

ばねは、好ましくは、チューブ（センサのハウジング）のシャフトに、成形膨張部で保持される。成形膨張部は、ばねがチューブから滑り落ちるのを防止する。これは、チューブに直接形成されたタブカットおよび湾曲部で達成される。

形状は、タンク内に突出してもよく、あるいは、タンクから外方に延びていてもよい。

保持形状（モールド成形保持器）は、好ましくは、タンク壁と一体である。これらは、最も好ましくは、モールド内の挿入部を用いて、或いは封入インサートによって、タンク時針を成形するときに成形される。好ましくはタンクの製造中に、タンクのシェルの内部に溶接される（さもなければ固定される）、別個の形状があってもよい。

本発明によれば、センサは、タンクの中に（設置／取付のために）ポンプモジュール開口を通して挿入されてもよい。変形例として、タンク時針の成形中、例えばコア（内部配置機構）を有するモールドを用いて、あるいは、まず保持器を成形して次いでセンサを固定するようにロボットを用いて、固定されてもよい。

保持器の成形、ひいてはセンサの固定を可能にするそのような工程は、好ましくは、本出願に援用される同時継続のフランス国出願第０４．１１５５０号、同第０４．１００８１号、及び同第０４．０８１９６号に記載されるように、２部品のパリソン（または押出パフォーム）を使用する。

特定の実施形態では、燃料レベルセンサは、バルブまたは燃料タンク内の他の構成部品を取り付けるのに使用される。

例えば、この構成部品は、延長ブラケットで、センサの頂部に取り付けられることができる。典型的には、燃料レベル限界バルブ（ＦＬＶＶ）及び燃料レベルゲージ曲線の頂部の望ましい位置は、同一の点（一般的に、タンクの容量中心の頂部）であり、これによりそのようなバルブは、本発明によるセンサと一緒に、有利に固定される。

本発明の方法は、
・燃料レベルセンサをポンプモジュールから外し、
・センサが最適なゲージ曲線を測定するように、燃料レベルセンサを取り付け、
・ウェット（没した）モジュール開口でシステムのフル燃料レベルに到達する分解能を提供し、
・センサが底部基準となることを可能にする（タンクが膨張したときでも、センサが底部に残ることができる）。

さらに、モールド成形形状は、余分の取付ブラケットの追加の必要性を排除する。

本発明は、また、燃料タンク内の他の構成部品（バルブ、センサ等）用の取付を提供する。

図１乃至図６は、範囲を限定すると解釈されるべきでないが、本発明の対象を図示する。

タンク壁（図示せず、図は壁の外を切り取った保持器のみを示す）と一体で成形された２つの保持器（１，２）に取り付けられたセンサを示す図である。 図１のセンサの取付要素を詳細に示す図である。センサは、ハウジング（３）を含み、ばね（５）を有する。それは、ボールとして形状づけられた頂部を有する連結部品（４）内に挿入され、ボールは、頂部に、前述のように、金属挿入部（図示せず）を受け入れ可能な寸法の、小円筒ポケット（４’）を有する。センサの足部は、基準センサ（６）に結合されている。 センサ（３）のハウジングへの連結部品（４）の固定を示す図である。固定は、部品のベースに配置され、ハウジング（３）に切り込まれたスロット（８）内でスライドする脚（７）手段によって行われる。 スロット（８）と、ばね（５）がスライドするのを防止するための成形膨張部（９）とを示す図である。 頂壁モールド成形保持器を含む燃料タンクの部分を示す図である。 底壁モールド成形保持器を含む燃料タンクの部分を示す図である。

Claims (11)

1. 燃料レベルセンサを、上方壁及び下方壁を有する燃料タンクに固定する方法であって、センサは、足部と、実質的にチューブ形状の頂部とを有し、
   センサの足部を、モールド成形保持器を介して燃料タンクの底壁にしっかりと固定し、
   センサのチューブ状頂部を、モールド成形保持器を介してタンクの頂壁に弾性的に固定する、
   ことを特徴とする燃料レベルセンサを燃料タンクに固定する方法。
2. 燃料タンクが、プラスチックで作られる、
   請求項１に記載の方法。
3. センサは、連続キャパシタンス測定に基づく非可動部品センサである、
   請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. センサの足部は、基準センサに結合される、又は一体となっている、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. センサの頂部とモールド成形保持器との間に中間部分を有し、前記中間部分は、モールド成形保持器に合う可動球形位置決め部を有する、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
6. 球は、中間部分のベースに配置され、チューブ状頂部内に切り込まれたスロット内でスライドする脚によって、センサのチューブ状頂部に保持される、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 小円筒ポケットが、球の頂部に配置され、ポケットは、センサがタンク内に正しく組み立てられるのを保証可能にする、小金属挿入部を受け入れることができる、
   請求項５または請求項６に記載の方法。
8. モールド成形保持器へのセンサの頂部の弾性的固定は、ばねで達成される、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の方法。
9. センサは、ハウジングと、ハウジングの周りに巻かれたばねとを有する、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の方法。
10. ばねは、成形膨張部によってハウジングに保持される、
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
11. 燃料レベルセンサは、バルブまたは燃料タンク内の他の構成部品を取り付けるのに使用される、
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の方法。

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