JP5141617B2 - 液面検出装置の取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、液面を検出する液面検出装置の取付構造に関するものである。

従来より、自動車の燃料タンクに貯蔵される燃料の液面位置を監視するため、液面の変動を電気的に検出する液面検出装置が利用されている。この液面検出装置は、燃料タンク内のサブタンク等の被取付部材に取付けられている。

液面検出装置は、本体部と、液面に浮くフロートと、本体部に対して回動可能な回転部と、フロートと回転部とを連結してフロートの上下運動を回転部の回転運動に変換するアームと、本体部に対する回転部の回転角度を検出する検出手段と、を備えている。本体部に対する回転部の回転角度の変動を検出することによって液面の変動を検出するものである。

この液面検出装置には、回転部の回転角度の変動を電気抵抗の変化として検出する電気抵抗式の液面検出装置と、回転部の回転角度の変動をマグネットの磁束密度の変化として磁電変換素子により検出する磁気式の液面検出装置がある。

いずれの液面検出装置においても、タンク内の燃料が上下して、フロートと燃料間に摩擦が生じるため、フロートに静電気が発生する。一般に、アームが金属等の導電性材料で形成されているため、この静電気による電荷が、フロートからアームへ移動して、アームにたまる。アームにたまった電荷が、アームから放電されると、液面検出装置からの液面検出信号が乱れるため、液面検出の精度が低下するおそれが生じていた。

アームからの放電を抑えるため、電気抵抗式の液面検出装置では、回転部を導電性材料から形成し、アームの電荷を、常時、導電性の回転部と摺動接点と電気抵抗体を通して外部に逃がす構成が開示されている（特許文献１）。

特許第３９４１７３５号公報

しかし、特許文献１に記載された液面検出装置では、回転部の全部を導電性樹脂から形成するため、液面検出装置の製造コストが増大するという問題が生じている。

また、被取付部材であるサブタンクでも燃料が上下してサブタンクと燃料間に摩擦が生じるため、サブタンクにも静電気が発生する。このため、サブタンクの少なくとも一部に導電性の導電部を設け、この導電部を接地してサブタンクの電荷を外部に逃がすものが実用化されている。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、コストアップを抑えて導電性のアームの電荷を外部に逃がすことが可能な液面検出装置の取付構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成する為に以下の技術的手段を採用する。

請求項１の発明によれば、被取付部材に対する液面検出装置の取付構造において、液面検出装置は、本体部と、液面に浮くフロートと、本体部に対して回動可能な回転部と、フロートと回転部とを連結してフロートの上下運動を回転部の回転運動に変換する導電性のアームと、を備え、被取付部材は、接地されている導電性の導電部を備え、液面検出装置を被取付部材に取り付けた状態で、アームにおいて回転部側の端部を導電部に当接させる構造を有することを特徴とする。

この構成によれば、液面検出装置を被取付部材に取り付けた状態で、導電性のアームにおいて回転部側の端部を、被取付部材において接地されている導電部に当接させている。このため、アームの端部を被取付部材の導電部に当接させるという簡素な構成で、アームを導電部を通して接地させることができる。したがって、コストアップを抑えて導電性のアームの電荷を外部に逃がすことができる。

請求項２の発明によれば、被取付部材は、本体部が取り付けられる被取付部を備え、端部は、回転部の回転中心に配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、液面検出装置の本体部が、被取付部材の被取付部に取り付けられ、アームにおいて回転部側の端部は、回転部の回転中心に配置されている。このため、液面検出装置を被取付部材に取り付けた状態で、本体部に対するアームの回転位置に係わらず、アームにおいて回転部側の端部と、被取付部材の導電部との相対的な配置関係は変わらない。したがって、本体部に対するアームの回転位置に係わらずアームの端部を被取付部材の導電部に当接させることを、構成を複雑化させることなく実現できる。この結果、コストアップを抑えて導電性のアームの電荷を外部に逃がすことができる。

請求項３の発明によれば、端部を、本体部と回転部の両方よりも被取付部材側へ突出させ、端部が当接する当接方向へ撓む片持ち梁を、導電部において端部が当接する部分としていることを特徴とする。

この構成によれば、当接方向へ撓む片持ち梁を、導電部においてアームの端部が当接する部分としているため、アームの端部とアームの端部が当接する部分との当接方向の位置ずれを、片持ち梁の当接方向の撓みで吸収させることができる。また、片持ち梁をアームの端部よりも広い面積にすることができるため、当接方向と垂直な面方向の位置ずれを、片持ち梁の面の広がりで吸収できる。したがって、アームの端部と端部が当接する部分とを高精度に形成する必要がないため、アームの端部を導電部に当接させる取付構造を、コストアップを抑えて実現できる。

請求項４の発明によれば、被取付部材は、片持ち梁の自由端が当接方向へ過度に変位することを抑えるためのストッパを有していることを特徴とする。

この構成によれば、片持ち梁の自由端が当接方向へ過度に変位することを抑えるためのストッパを設けているため、片持ち梁の過度の変位による損傷を抑えることができる。したがって、アームの端部を導電部に当接させる取付構造を、長期間確保できる。

請求項５の発明によれば、片持ち梁は、片持ち梁において支持端と自由端を結ぶ方向に沿って湾曲する１個以上の湾曲部を有していることを特徴とする。

この構成によれば、支持端だけでなくて、湾曲部も、片持ち梁の撓みの節となるため、片持ち梁の撓みによる応力集中は、支持端だけでなくて、湾曲部でも生じる。このため、この応力集中が、支持端と湾曲部に分散されるため、片持ち梁の応力集中による損傷を抑えることができる。

また、湾曲部では片持ち梁をなだらかに湾曲させているため、片持ち梁の撓みによる応力集中は、湾曲部では緩和されて生じている。このため、片持ち梁の応力集中による損傷をより抑えることができる。これらの結果、アームの端部を導電部に当接させる取付構造を、より長期間確保できる。

請求項６の発明によれば、アームの端部を、球面形状と曲面形状と尖った形状のいずれかの形状で形成していることを特徴とする。

この構成によれば、アームの端部を、球面形状と曲面形状と尖った形状のいずれかの形状としているため、アームの端部と被取付部材の導電部とを単純に面と面とによる面接触させる場合と比較して、アームの端部と被取付部材の導電部との摩擦トルクを低減できる。このため、アームの端部と被取付部材の導電部の両方の摩擦による損傷を抑えることができて、アームの端部を導電部に当接させる取付構造を、より長期間確保できる。

本発明の一実施形態による燃料レベルゲージの取付状態を示す正面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１中のＩＩＩ部におけるサブタンクの拡大図である。 図２中のＩＶ部の拡大図である。 図４のアームの端部側の拡大図である。 図５の第１変形例を示す拡大図である。 図５の第２変形例を示す拡大図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、図中の互いに同一若しくは均等である部分には、同一符号を付している。

（構成）
図１は、本発明の一実施形態による燃料レベルゲージの取付状態を示す正面図である。図１に示す燃料レベルゲージ１０は、燃料タンク３０内のサブタンク２０に取付けられ、燃料タンク３０に貯蔵されている燃料ＬＱの液面位置Ｌ１，Ｌ２を検出する。

燃料レベルゲージ１０は、本体部１５と、燃料ＬＱの液面に浮くフロート１１と、本体部１５に対して回動可能な回転部１３と、フロート１１と回転部１３とを連結してフロート１１の上下運動を回転部１３の回転運動に変換するアーム１２とを備えている。フロート１１は、絶縁性の樹脂等からなり、燃料ＬＱの液面に確実に浮かぶように見掛けの比重が設定されている。回転部１３と本体部１５も、絶縁性の樹脂等から形成され、アーム１２は、金属棒等の導電性材から形成されている。燃料ＬＱの液面変動にともないフロート１１が上下運動すると、この動きは、アーム１２により回転部１３に伝達されて、本体部１５に対する回転部４の回転運動に変換される。

燃料ＬＱの液面位置Ｌ１は、燃料タンク３０においてほぼ空状態を示し、燃料ＬＱの液面位置Ｌ２は、満タン状態を示す。図１は、液面位置Ｌ１である場合の燃料レベルゲージ１０を示し、液面位置Ｌ２および、液面位置Ｌ２である場合のフロート１１を２点鎖線で示す。燃料ＬＱがほぼ空の状態の液面位置Ｌ１と満タン状態の液面位置Ｌ２の間で変化すると、それに連動してフロート１１が上下運動し、回転部１３が、本体部１５に対して所定の回転範囲内で回転するように構成されている。

本体部１５には、図１と図２に示すように、電気抵抗体１７が形成されたセラミック基板１６が固定され、回転部１３には、電気抵抗体１７と電気的に接続されつつ電気抵抗体１７上を摺動する摺動接点１４が固定されている。このため、回転部１３が本体部１５に対して回転すると、この回転に伴って、摺動接点１４が電気抵抗体１７上を摺動する。電気抵抗体１７と摺動接点１４が、電気抵抗体１７に対する摺動接点１４の摺動位置により電気抵抗が変化するように構成されており、この電気抵抗の変化を測定することよって、燃料ＬＱの液面位置を検出できるように構成されている。

サブタンク２０には、図１と図３に示すように、燃料レベルゲージ１０の本体部１５が取り付けられる被取付部２１、２２が形成されている。本体部１５に形成されている開口１５１に被取付部２１が挿入されて、本体部１５（つまり、燃料レベルゲージ１０）がサブタンク２０に取り付けられている。被取付部２２は、本体部１５に形成されている腕部１５２の先端と当接させて、図１と図３の上方向に、本体部１５がサブタンク２０から外れないようにするためのものである。

以上、サブタンク２０に対する燃料レベルゲージ１０の取付構造の基本的構成について説明した。以下、この取付構造の特徴的構成について、図２〜図５に基づいて説明する。

（特徴的構成）
図２に示すように、アーム１２において回転部１３側の端部１２１を、回転部１３の回転中心（回転中心軸）ＲＣに配置し、端部１２１を、本体部１５と回転部１３の両方よりもサブタンク２０側（図２と図４において右側）へ突出させている。端部１２１を、図２と図４と図５に示すように、尖った形状で形成している。

サブタンク２０は、導電性の樹脂等から形成されて接地されており、図２と図４に示すように、サブタンク２０の凹部２３に、端部１２１が当接する当接方向ＤＦへ撓む導電性の片持ち梁２５を設けている。片持ち梁２５は、その一端がサブタンク２０の本体部分により支持端２５１で支持され、その他端が自由端２５２となっており、導電性の樹脂等からサブタンク２０と一体的に形成されている。したがって、導電性の片持ち梁２５は、接地されている導電性のサブタンク２０を通して接地されている。

片持ち梁２５は、導電性のサブタンク２０においてアーム１２の端部１２１が当接する部分となっており、図２と図３に示すように、片持ち梁２５をアーム１２の端部１２１よりも広い面積としている。図４に示すように、片持ち梁２５には、支持端２５１と自由端２５２を結ぶ方向に沿って湾曲する４個の湾曲部２５３が設けられており、片持ち梁２５は、湾曲部２５３で図４中において左右交互に（なだらかなジグザグ状に）湾曲する構造をなしている。支持端２５１だけでなくて湾曲部２５３も、片持ち梁２５の撓みの節となっているが、湾曲部２５３では片持ち梁２５をなだらかに湾曲させているため、片持ち梁２５の撓みによる応力集中は、湾曲部２５３では緩和されて生じている。なお、湾曲部２５３の個数は、４個に限るものではなく、１個以上の個数とすることも可能である。

図４において、凹部２３の底面２４は、片持ち梁２５の自由端２５２が当接方向ＤＦへ過度に変位することを抑えるためのストッパとなるように、凹部２３と片持ち梁２５の各形状、および凹部２３の底面２４と片持ち梁２５の自由端２５２の相対的な配置が設定されている。

以上のように構成された燃料レベルゲージ１０をサブタンク２０に取り付けた状態で、図２と図４に示すように、端部１２１を片持ち梁２５に当接させる取付構造としている。

燃料レベルゲージ１０は、請求項に記載の液面検出装置に相当し、サブタンク２０は、請求項に記載の被取付部材および導電部に相当し、底面２４は、請求項に記載のストッパに相当する。

（作用効果）
次に、本実施形態によるサブタンク２０に対する燃料レベルゲージ１０の取付構造の作用および効果を、図２〜図５に基づいて説明する。

本実施形態による取付構造では、特徴的構成として、図２と図４に示すように、燃料レベルゲージ１０をサブタンク２０に取り付けた状態で、導電性のアーム１２において回転部１３側の端部１２１を、サブタンク２０において接地されている導電性の片持ち梁２５に当接させている。このため、アーム１２の端部１２１をサブタンク２０において片持ち梁２５に当接させるという簡素な構成で、アーム１２を片持ち梁２５を通して接地させることができる。したがって、コストアップを抑えて導電性のアーム１２の電荷を外部に逃がすことができる。

さらに、図３に示すように、燃料レベルゲージ１０の本体部１５が、サブタンク２０の被取付部２１，２２に取り付けられ、アーム１２において回転部１３側の端部１２１は、図２と図４に示すように、回転部１３の回転中心ＲＣに配置されている。このため、燃料レベルゲージ１０をサブタンク２０に取り付けた状態で、本体部１５に対するアーム１２の回転位置に係わらず、アーム１２において回転部１３側の端部１２１と、サブタンク２０の片持ち梁２５との相対的な配置関係は変わらない。したがって、本体部１５に対するアーム１２の回転位置に係わらずアーム１２の端部１２１をサブタンク２０の片持ち梁２５に当接させることを、構成を複雑化させることなく実現できる。この結果、コストアップを抑えて導電性のアーム１２の電荷を外部に逃がすことができる。

さらに、図２と図４に示す当接方向ＤＦへ撓む片持ち梁２５を、導電性のサブタンク２０においてアーム１２の端部１２１が当接する部分としているため、アーム１２の端部１２１とアーム１２の端部１２１が当接する部分（片持ち梁２５）との当接方向ＤＦの位置ずれを、片持ち梁２５の当接方向ＤＦの撓みで吸収させることができる。また、図２と図３に示すように、片持ち梁２５をアーム１２の端部１２１よりも広い面積にしているため、当接方向ＤＦと垂直な面方向（片持ち梁２５の面方向）の位置ずれを、片持ち梁２５の面の広がりで吸収できる。したがって、アーム１２の端部１２１と片持ち梁２５を、高精度に形成する必要がないため、アーム１２の端部１２１を導電性の片持ち梁２５に当接させる取付構造を、コストアップを抑えて実現できる。

さらに、図４において、片持ち梁２５の自由端２５２が当接方向ＤＦへ過度に変位することを抑えるためのストッパとして凹部２３の底面２４を設けているため、片持ち梁２５の過度の変位による損傷を抑えることができる。したがって、アーム１２の端部１２１を片持ち梁２５に当接させる取付構造を、長期間確保できる。

さらに、図４において、支持端２５１だけでなくて、湾曲部２５３も、片持ち梁２５の撓みの節となるため、片持ち梁２５の撓みによる応力集中は、支持端２５１だけでなくて、湾曲部２５３でも生じる。このため、この応力集中が、支持端２５１と湾曲部２５３に分散されるため、片持ち梁２５の応力集中による損傷を抑えることができる。また、湾曲部２５３では片持ち梁２５をなだらかに湾曲させているため、片持ち梁２５の撓みによる応力集中は、湾曲部２５３では緩和されて生じている。このため、片持ち梁２５の応力集中による損傷をより抑えることができる。これらの結果、アーム１２の端部１２１を片持ち梁２５に当接させる取付構造を、より長期間確保できる。

さらに、図５に示すように、アーム１２の端部１２１を、尖った形状としているため、アーム１２の端部１２１と片持ち梁２５とを単純に面と面とによる面接触させる場合と比較して、アーム１２の端部１２１と片持ち梁２５との摩擦トルクを低減できる。このため、アーム１２の端部１２１と片持ち梁２５の両方の摩擦による損傷を抑えることができて、アーム１２の端部１２１を片持ち梁２５に当接させる取付構造を、より長期間確保できる。

（変形例）
上述の例では、アーム１２の端部１２１を、尖った形状としたが、図６に示すように、アーム１２０の端部１２２を球面形状とすることも可能であり、図７に示すように、アーム１２３の端部１２４を曲面形状とすることも可能である。これらの場合でも、アーム１２０，１２３の端部１２２，１２４と片持ち梁２５とを単純に面と面とによる面接触させる場合と比較して、アーム１２０，１２３の端部１２２，１２４と片持ち梁２５との摩擦トルクを低減できる。このため、アーム１２０，１２３の端部１２２，１２４と片持ち梁２５の両方の摩擦による損傷を抑えることができて、アーム１２０，１２３の端部１２２，１２４を片持ち梁２５に当接させる取付構造を、より長期間確保できる。

上述の例では、片持ち梁２５を含めてサブタンク２０の全体を導電性として、これらを接地する構造としたが、片持ち梁２５を導電性として接地できる構造であれば、接地されている導電性の導電部をサブタンク２０において部分的に設ける構造とすることも可能である。このような取付構造においても、上述と同様の効果を得ることができる。

上述の例では、アーム１２の端部１２１を片持ち梁２５に当接させたが、サブタンク２０において接地されている導電部であれば、この導電部にアーム１２の端部１２１を当接させる取付構造とすることも可能である。

上述の例では、アーム１２の端部１２１を、回転部１３の回転中心（回転中心軸）ＲＣに配置したが、この回転中心ＲＣから外した位置に配置することも可能である。この場合では、本体部１５に対するアーム１２の回転位置により、アーム１２の端部１２１とサブタンク２０との相対的な配置関係が変わる。このため、これをカバーできる範囲に、接地されている導電部をサブタンク２０に設け、この導電部にアーム１２の端部１２１を当接させる取付構造とする。

なお、上述の実施形態や変形例で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても上述の実施形態や変形例を部分的に組み合せることも可能である。

１０ 燃料レベルゲージ（液面検出装置）、１１ フロート、１２ アーム
１２１ 端部、１３ 回転部、１４ 摺動接点、１５ 本体部、１５１ 開口
１５２ 腕部、１６ セラミック基板、１７ 電気抵抗体
２０ サブタンク（被取付部材、導電部）、２１，２２ 被取付部、２３ 凹部
２４ 底面（ストッパ）、２５ 片持ち梁（導電部）、２５１ 支持端
２５２ 自由端、２５３ 湾曲部、ＬＱ 燃料、Ｌ１，Ｌ２ 液面位置
ＲＣ 回転中心

Claims (6)

1. 被取付部材に対する液面検出装置の取付構造において、
   前記液面検出装置は、本体部と、液面に浮くフロートと、前記本体部に対して回動可能な回転部と、前記フロートと前記回転部とを連結して前記フロートの上下運動を前記回転部の回転運動に変換する導電性のアームと、を備え、
   前記被取付部材は、接地されている導電性の導電部を備え、
   前記液面検出装置を前記被取付部材に取り付けた状態で、前記アームにおいて前記回転部側の端部を前記導電部に当接させる構造を有することを特徴とする液面検出装置の取付構造。
2. 前記被取付部材は、前記本体部が取り付けられる被取付部を備え、
   前記端部は、前記回転部の回転中心に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置の取付構造。
3. 前記端部を、前記本体部と前記回転部の両方よりも前記被取付部材側へ突出させ、
   前記端部が当接する当接方向へ撓む片持ち梁を、前記導電部において前記端部が当接する部分としていることを特徴とする請求項１または２に記載の液面検出装置の取付構造。
4. 前記被取付部材は、前記片持ち梁の自由端が前記当接方向へ過度に変位することを抑えるためのストッパを有していることを特徴とする請求項３に記載の液面検出装置の取付構造。
5. 前記片持ち梁は、前記片持ち梁において支持端と自由端を結ぶ方向に沿って湾曲する１個以上の湾曲部を有していることを特徴とする請求項３または４に記載の液面検出装置の取付構造。
6. 前記アームの前記端部を、球面形状と曲面形状と尖った形状のいずれかの形状で形成していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液面検出装置の取付構造。

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