JP5309296B2

JP5309296B2 - 液面レベルセンサ

Info

Publication number: JP5309296B2
Application number: JP2008316703A
Authority: JP
Inventors: 聡明福原; 利雄大池; 貴史清水
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: JP2010139409A

Description

本発明は、液面のレベルを検出する液面レベルセンサに関する。

液面レベルセンサとしては、例えば、自動車の燃料タンク内の燃料の液面のレベルを検出するものが知られている（特許文献１参照。）。この液面レベルセンサは、フレームと、フレームに回転可能に支持され、フレームから突出する部位を有し、かつ、リング状のマグネットが収容されるホルダと、マグネットに対向してフレームに固定され、マグネットの回転位相を磁束密度の変化により検出するホール素子と、ホルダに設けられた取付部に一端が取り付けられたフロートアームと、フロートアームの他端に取り付けられた液面に浮かぶフロートとを備えて形成されている。この液面レベルセンサによれば、液面が変化してフロートが上下動すると、フロートアームが揺動してホルダを介してマグネットが回転する。これにより、ホール素子を通過する磁力線の磁束密度が変化して、マグネットの回転位相、すなわち、フロートの位置（液面レベル）が検出される。

ここで、液面レベルセンサは、燃料ポンプモジュールの外面に取り付けて燃料タンク内に設置される場合がある。燃料ポンプモジュールは、燃料をエンジンへ送出する燃料ポンプと燃料フィルタとプレッシャレギュレータ等を備えて構成される。このように構成された燃料ポンプモジュールと液面レベルセンサを燃料タンク内に設置する場合、燃料タンクの上壁に設けられた挿入口から手作業で挿入して所定の位置に固定される。

特開２００７−２４０２７４号公報

ところで、液面レベルセンサが取り付けられた燃料ポンプモジュールを燃料タンク内に挿入するとき、挿入口は一般に小さいことから、挿入口の縁部にぶつからないようにフロートとフロートアームから注意深く挿入口に挿入する。しかし、作業者が挿入口の縁部にぶつからないように注意しても、燃料ポンプモジュールから突出しているホルダを誤って挿入口の縁部にぶつけてしまうおそれがある。これにより、ホルダが損傷すると、液面レベルセンサの機能が損なわれることになる。

本発明が解決しようとする課題は、燃料タンクに設けられた挿入口の縁部に液面レベルセンサのホルダがぶつかって損傷するのを低減することにある。

前記課題を解決するため、本発明は、フレームと、前記フレームに回転可能に支持され、前記フレームから突出する部位を有し、かつ、リング状のマグネットが収容されるホルダと、前記マグネットに対向して前記フレームに固定され、前記マグネットの回転位相を磁束密度の変化により検出する磁気検出素子と、前記ホルダに設けられた取付部に一端が取り付けられたアームと、前記アームの他端に取り付けられた液面に浮かぶフロートとを備え、前記フロートの上下動により前記アームが揺動して前記ホルダを回転させるように構成した液面レベルセンサであって、前記フレームは、前記ホルダの外周よりも前記フロート側で、かつ、前記アームの揺動範囲外に配置された突部材を有し、前記突部材は、前記フレームから突出する高さが前記ホルダよりも高く形成され、前記フロート側に前記ホルダと離れるに連れて高さが低くなる傾斜面を有してなるものとする。

このように構成される液面レベルセンサを燃料ポンプモジュールの外面に突出した状態で取り付け、燃料ポンプの挿入口にフロート側から挿入する。このとき、ホルダよりも高い突部材がフロート側に設けられているから、ホルダが挿入口の縁部にぶつかる前に突部材がぶつかることになる。これにより、作業者はホルダが挿入口の縁部にぶつからないように注意喚起されるので、燃料タンクに設けられた挿入口の縁部に液面レベルセンサのホルダがぶつかって損傷するのを低減できる。

この場合において、ホルダの回動範囲を規制する規制機構を設け、突部材を、規制機構によってホルダの回転位置が、フロートが最も低い位置に対応する位置で規制されたとき、フロートアームが当たる位置に形成することができる。

本発明によれば、燃料タンクに設けられた挿入口の縁部に液面レベルセンサのホルダがぶつかって損傷するのを低減できる。

以下、本発明に係る液面レベルセンサの一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る一実施形態の液面レベルセンサの分解斜視図である。図２は本実施形態の液面レベルセンサの主要部の断面図である。図３は本実施形態の液面レベルセンサを裏面からみた分解斜視図である。

図１〜図３に示すように、フレーム２は、ベースフレーム２１と支持フレーム２２から構成され、合成樹脂材料等で図示例では上下方向の長さが長い扁平な略直方体状に形成されている。支持フレーム２２は、ベースフレーム２１の表面２１ａから浮いて空間２４をあけて設けられ、上端と下端をそれぞれベースフレーム２に固定して形成されている。支持フレーム２２の中央部には、ホルダ孔２５が設けられている。ホルダ孔２５には、周方向に例えば等間隔をおいて複数（図示例では３つ）の切込み２６が設けられている。支持フレーム２２のホルダ孔２５の周縁に沿う表面２２ａには、第１ストッパ４１と第２ストッパ４２とが間隔を空けて設けられている。第１ストッパ４１及び第２ストッパ４２は、ホルダ孔２５の接線方向の断面が三角形状に形成され、上端側は垂直面４１ａ、４２ａに形成され、下端側は傾斜面４１ｂ、４２ｂに形成されている。

一方、ホルダ孔２５と同軸に、ベースフレーム２１の中央部から突出する円柱状の支軸２３が設けられ、支軸２３の先端はホルダ孔２５よりも突出させて設けられている。支軸２３には、磁気検出素子であるホール素子４が埋設され、ホール素子４は、ベースフレーム２１に埋設されているリードフレーム１８に電気的に接続されている。また、ベースフレーム２１には、リードフレーム１８のターミナル（図示せず）が突出されたコネクタ部２８が設けられている。

ホルダ３は、合成樹脂材料で円筒状の一方の開口を閉塞したカップ状に形成され、円筒状の外枠３１と、外枠３１内で同軸で底面３ａに一体的に設けられた内筒３２とからなる。内筒３２の外周には、軸方向に延在する複数（図示例では３つ）の断面三角形状の突起３３が周方向に等間隔で設けられている。外枠３１の外周には、ホルダ孔２５の切込み２６に対応させて、かつ、切込み２６に挿入可能な形状の複数（図示例では３つ）の突片３６が設けられている。外枠３１の外周には規制部４３と規制部材４４とが設けられている。規制部材４４は、ホルダ３の外周の接線方向に延びる弾性部材からなるアーム４５と、アーム４５の先端に設けられた突起４６とから構成されている。アーム４５の基端は、ホルダ３に固定されている。突起４６は、ホルダ３の開口面側に膨らませた突部を有し、その突部にアーム４５の基端に向けて傾斜面４６ｂが形成されている。外枠３１の内周には、係合溝３４が設けられている。また、外枠３１には、開口に臨ませてマグネット５の軸方向の抜け止め用の爪部材３５が複数（図示例では２つ）設けられている。マグネット５の外周には、ホルダ３の係合溝３４と係合する突状部５ａが設けられている。マグネット５は、リング状に形成され、周方向に２極に分けて着磁されている。

このように構成されたホルダ３は、マグネット５が固定された内筒３２をフレーム２の支軸２３に装着して、フレーム２に対して回転可能に支持されるようになっている。ホルダ３にマグネット５を固定するには、マグネット５の内周面を内筒３２の外周面に圧入する。このとき、内筒３２の外周の突起３３によってマグネット５の軸心が内筒３２の軸心に合せられる。かつ、ホルダ３の係合溝３４とマグネット５の突状部５ａとの係合によりホルダ３に対するマグネット５の周方向の位置決めが行われる。さらに、爪部材３５によってマグネット５の軸方向の抜けが防止される。

ホルダ３は、各突片３６を所定の切込み２６にそれぞれ対応させてホルダ３を保持し、ホルダ３をフレーム２のホルダ孔２５に挿入し、支軸２３に装着する。このとき、ホルダ３の規制部材４４の突起４６を第２ストッパ４２の位置よりも時計回りで進めた位置で挿入する。その状態から、ホルダ３を反時計回りに回転させ、規制アーム４５が弾性変形して突起４６が第２ストッパ４２を乗り越えるまで回す。これにより、各突片３６がホルダ孔２５の縁部に引っ掛かってホルダ３がフレーム２から抜け出るのを防止できる。また、ホルダ３は、フレーム２から一部が突出した状態で支軸２３回りに回動自由に支持される。この回動範囲は、規制部４３が第２ストッパ４２の垂直面４２ａに当たる位置と、規制部材４４の突起４６が第１ストッパ４１の垂直面４１ａに当たる位置までの所定の範囲、すなわち、回動規制範囲に設定される。なお、ホルダ３の回動をスムーズに行うため、ホルダ３の外枠３１がベースフレーム２１に接触しないように、内筒３２の開口端面３２ａが外枠３１の開口端面３１ａより突出して形成されている。また、支軸２３の軸方向の長さは、内筒３２の軸方向の長さよりも短く形成されている。

また、ホルダ３は、フロートアーム６の一端が嵌合状態で取り付けられて固定される取付部６０を有している。取付部６０は、フロートアーム６の一端が挿入される図示例では２つの貫通孔６１、６２と、フロートアーム６をガイドするガイド溝６３と、フロートアーム６を係合して保持する係合部６４とから構成されている。

フロートアーム６は、例えば、非磁性体であるステンレス鋼等の金属製の丸棒で形成されている。フロートアーム６の他端には、抜止部材７ａによってフロート７が抜けることなく取り付けられている。フロート７は、液体（例えば燃料）の液面に浮かぶように、例えば、合成樹脂製の略直方体状のものが用いられる。フロートアーム６は、図示例では両端近傍と略中央部の３箇所で所定の方向にそれぞれ直角に曲がった形状で、液面が上下に変位してフロート７の上下動によりフロートアーム６が揺動してホルダ３を回転させるように形成されている。例えば、フロートアーム６は、図示するように、フロート７がホルダ３の下方でなく右斜め前方の下方に突出させて配置されるように形成されている。

これにより、フロート７の上下動の規制範囲、すなわち、フレーム２に対するホルダ３の回動規制範囲は、燃料が満タン（FULL）の状態を示すＦ点と空（EMPTY）の状態を示すＥ点の間で行われるように設定されている。つまり、フロート７が最も高い位置であるＦ点のとき、ホルダ３の規制部材４４の突起４６がフレーム２の第１ストッパ４１の垂直面４１ａに当たってフロート７の上方への移動が規制される。一方、フロート７が最も低い位置であるＥ点のとき、ホルダ３の規制部４３がフレーム２の第２ストッパ４２の垂直面４２ａに当たってフロート７の下方への移動が規制されるように設定されている。このように、規制部材４４と第１ストッパ４１と規制部４３と第２ストッパ４２とで規制機構が構成され、この規制機構は、フレーム２に対するホルダ３の回動範囲を規制してフロート７の上下動を規制するものである。

液面が変化してフロート７が上下動すると、フロートアーム６が揺動してホール素子４が埋設されている支軸２３を軸にホルダ３を介してマグネット５が回動し、ホール素子４を通過する磁力線の磁束密度が変化する。これにより、マグネット５の回転位相、すなわち、フロート７の位置（液面レベル）を検出できる。

次に、本実施形態の特徴部を説明する。
フレーム２は、表面から突出する突部材８を有している。突部材８は、ホルダ３の外周よりもフロート７側、図示例ではベースフレーム２１の下方であってフロートアーム６の揺動範囲外の右側の側部近傍に設けられている。突部材８は、フレーム２の長手方向である上下方向に延在する三角形平板状で、ベースフレーム２１の側端面に面合わせして形成されている。突部材８のフレーム２から突出する高さは、ホルダ３がフレーム２から突出する高さよりも高く形成されている。また、突部材８のフロート７側である下方は、傾斜面８ａに形成され、この傾斜面８ａは、ホルダ３と離れるに連れて高さが低く形成されている。また、突部材８は、ホルダ３の回転位置がフロート７が最も低い位置に対応する位置で規制されたとき、フロートアーム６が当たる位置に形成されていることが好ましい。

このように構成された液面レベルセンサ１は、図４に示すように、例えば、自動車の燃料タンク１０内の燃料の液面のレベルを検出する場合、燃料ポンプモジュール１２の外面に取り付けて燃料タンク１０内に設置される。なお、図４は本実施形態の液面レベルセンサ１を燃料タンク１０内に挿入する途中の状態を示す図で、分かりやすいように、燃料タンクを断面図で、液面レベルセンサと燃料ポンプモジュールとを側面図で表している。燃料ポンプモジュール１２は、燃料タンク１０内の燃料をエンジンへ送出する燃料ポンプと、燃料フィルタと、燃料の送出圧力を一定に調圧するプレッシャレギュレータ等を備えて構成される。燃料ポンプモジュール１２の外面の所定の位置に液面レベルセンサ１が取り付けられる。これらの燃料ポンプモジュール１２と液面レベルセンサ１を燃料タンク１０内に設置する場合、燃料タンク１０の上壁１０ａに設けられた挿入口１１から手作業で挿入して所定の位置に固定される。

液面レベルセンサ１を挿入口１１に挿入するとき、挿入口１１が一般に小さいので、挿入口１１の縁部にぶつからないようにフロート７及びフロートアーム６を先に挿入してから、液面レベルセンサ１の本体部と燃料ポンプモジュール１２を挿入する。このとき、作業者はホルダ３が挿入口１１の縁部にぶつからないように十分注意して挿入する。しかし、誤ってホルダ３を縁部にぶつけてしまうと、ホルダ３内のマグネット５等のアライメントがずれて液面レベルセンサ１の機能が損なわれる。そこで、本実施形態では、ホルダ３よりも高い突部材８がフレーム２のフロート７側すなわち下方に設けられているから、取付部６０等を有するホルダ３ではなく突部材８が先にぶつかる。これにより、作業者はホルダ３が挿入口１１の縁部にぶつからないように注意喚起されるので、燃料タンク１０に設けられた挿入口１１の縁部に液面レベルセンサ１の取付部６０等を有するホルダ３がぶつかって損傷するのを低減できる。つまり、突部材８がホルダ３の保護部材として機能する。

また、突部材８が挿入口１１の縁部にぶつかる箇所は、フロート７側の傾斜面８ａであるため、その傾斜面８ａによって液面レベルセンサ１が挿入口１１の縁部から離れる方向に案内されるので、一層ホルダ３が挿入口１１の縁部にぶつからないように挿入されることになる。したがって、取付部６０等を有するホルダ３がぶつかって損傷するのを一層低減できる。

また、フロート７は、最も低い位置に吊り下げられた状態のとき、ホルダ３の規制部４３がフレーム２の第２ストッパ４２の垂直面４２ａに当たって設定された方向にのみホルダ３が回転するように規制されている。また、フロート７は、ホルダ３の下方でなく右斜め前方の下方に突出させて配置されている。このため、フロート７を挿入口１１に挿入するとき、燃料ポンプモジュール１２を燃料タンク１０の上壁１０ａに対して傾けて挿入し、フロート７を挿入しながら燃料ポンプモジュール１２を上壁１０ａに対して徐々に起立するように移動させるので、十分注意しても、誤ってフロート７を縁部にぶつけてしまうことがある。また、フロート７を挿入口１１を通過させた後に燃料ポンプモジュール１２を起立するように移動させるとき、フロート７を挿入口１１近傍の上壁内面１０ｂにぶつけてしまうことがある。フロート７が縁部や上壁内面１０ｂにぶつかると、フロートアーム６を介してホルダ３に力が加わる。ホルダ３が回動し得る方向に力が加わればホルダ３が回転する。しかし、ホルダ３の回転が規制されている方向に力がフロートアーム６に加わると、フロートアーム６が変形したりフロートアーム６を固定するホルダ３の取付部６０が損傷したりするおそれがある。

また、燃料タンク１０の側壁１０ｃが挿入口１１の近くに設けられていたり、燃料タンク１０の底壁が挿入するフロート７の近くに設けられていたりすると、フロート７の挿入時、フロート７が側壁１０ｃや底壁にぶつかることもある。

そこで、本実施形態では、突部材８が、ホルダ３の回転位置がフロート７が最も低い位置に対応する位置で規制されたとき、フロートアーム６が当たる位置に形成されているから、突部材８がフロートアーム６を押えるように機能するので、余分な力がフロートアーム６や取付部６０に加わらず、フロートアーム６の変形したり、取付部６０が損傷したりするおそれがない。

なお、本実施形態では、突部材８をホルダの外周よりも下方に設けたが、ホルダ３の外周よりも下方であってフロートアーム６の揺動範囲外に高さがホルダ３よりも高く形成されている部位を有していれば、突部材８の形状は特に限定されない。例えば、突部材をホルダ３を覆う枠状に形成したり、ホルダ３の上方等を覆う門型に形成したりしてもよい。しかし、その場合、ホルダ３の組付けが煩雑になること、または、ホルダ３の回転やフロートアーム６の揺動を考慮すると、大型になったり構造が複雑になったりすることから、本実施形態の形状が好ましい。また、突部材８は、フレーム２に一体的に形成したが、別部材で形成してフレームに取り付けるようにしてもよいが、製造工数がかかるので好ましくない。

また、ホール素子４を支軸２３内に埋設したが、これに限定されず、マグネットの外周に配置してもよいし、また、マグネットの一方の軸方向の端面に対向させて配置してもよい。また、ホール素子は、磁気検出素子の一例として用いたが、これに限定されず、他の磁気検出素子、例えば、ホールＩＣ等を用いてもよい。

本発明に係る一実施形態の液面レベルセンサの分解斜視図である。本実施形態の液面レベルセンサの主要部の断面図である。本実施形態の液面レベルセンサを裏面からみた分解斜視図である。本実施形態の液面レベルセンサを燃料タンク内に挿入する途中の状態の図である。

符号の説明

１液面レベルセンサ
２フレーム
３ホルダ
４ホール素子（磁気検出素子）
５マグネット
６アーム
７フロート
８突部材
８ａ傾斜面
１０燃料タンク
１１挿入口
１２燃料ポンプモジュール

Claims

フレームと、前記フレームに回転可能に支持され、前記フレームから突出する部位を有し、かつ、リング状のマグネットが収容されるホルダと、前記マグネットに対向して前記フレームに固定され、前記マグネットの回転位相を磁束密度の変化により検出する磁気検出素子と、前記ホルダに設けられた取付部に一端が取り付けられたフロートアームと、前記フロートアームの他端に取り付けられた液面に浮かぶフロートとを備え、前記フロートの上下動により前記フロートアームが揺動して前記ホルダを回転させるように構成した液面レベルセンサであって、
前記フレームは、前記ホルダの外周よりも前記フロート側で、かつ、前記フロートアームの揺動範囲外に配置された突部材を有し、
前記突部材は、前記フレームから突出する高さが前記ホルダよりも高く形成され、前記フロート側に前記ホルダと離れるに連れて高さが低くなる傾斜面を有してなる液面レベルセンサ。
前記ホルダの回動範囲を規制する規制機構が設けられ、前記突部材は、前記規制機構によって前記ホルダの回転位置が、前記フロートが最も低い位置に対応する位置で規制されたとき、前記フロートアームが当たる位置に形成されている請求項１に記載の液面レベルセンサ