JP5510396B2 - 液面レベルセンサ - Google Patents

Description

本発明は、液面レベルを検出する液面レベルセンサに関するものである。特に、車両エンジンのオイルの液面レベルを検出するオイルレベルセンサに関する。

従来、特許文献１に記載のオイルレベルセンサが知られている。この特許文献１では、筒状のケース内にフロートの移動を検出するセンサ素子と、プリント基板とが設けられ、センサ素子等の損傷を防止し絶縁性を確保するため、ケース内にシリコン樹脂からなるポッティング材が封入されている。

図４は、上記特許文献１に示された公知のオイルレベルセンサの断面図である。この図４において、オイル（エンジン潤滑油）の液面３５が最低位にある状態を示している。また、図４の上方が自動車に搭載された状態における上方となっている。

オイルレベルセンサ５は、筒状のケース１２が、自動車のエンジンのオイルパン３の底面側に取付けられている。また、ケース１２には、磁石１６が取付けられたフロート１３が、ケース１２に沿って移動可能に嵌合されている。

液面３５の変動に追随するフロート１３が上下動すると、フロート１３と一体的に磁石１６も上下動するので、この磁石１６に対向してケース１２内に取付けられているセンサ素子１５（リードスイッチ１５とも言う）が作動する。このセンサ素子１５の作動によってフロート１３の位置、すなわちオイルの液面レベルが検出される。

ケース１２内の収容部内には、センサ素子１５が収容されている。そして、センサ素子１５に流れる電流を制限するために抵抗素子である抵抗器３６がプリント基板３７上に実装されている。

組付けにあたっては、ケース１２の上下を図４に示す方向とは逆、すなわち開口部３８ｂを上方として、ケース１２の収容部内にプリント基板３７等を挿入後、回路部品の損傷を防止し絶縁性を確保するために、収容部内にシリコン樹脂３９を充填する。

次に、シリコン樹脂３９が硬化した後に、ケース１２の開口部３８ｂを密閉しリード線４１を固定するために、ケース１２内にエポキシ樹脂４０を充填する。

特開２００３−１９４６１９号公報

上記特許文献１の技術によると、センサ素子１５が、抵抗素子である抵抗器３６等とともにプリント基板３７上に実装されている。これにより、回路部品等の損傷を防止し絶縁性を確保するために、ケース１２内を全て満たすようにシリコン樹脂３９を充填しなければならない。しかし、これではシリコン樹脂３９の重量が大きくなり、コストアップ要因になっている。そこで、シリコン樹脂３９のごときポッティング材の量を少なくできる構造が望まれる。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、ケース内にセンサ素子を内蔵した液面レベルセンサにおいて、ケース内にセンサ素子を固定するためのポッティング材の充填量を少なくできる構造を有する液面レベルセンサを提供することにある。

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、オイルの液面レベルを検出する液面レベルセンサであって、筒状のケースに収納され、ケース内を上方に向かって延伸する上部リードを有するセンサ素子と、ケースの下端部の開口から引き出されてケースの中空の上端部内でセンサ素子の上部リードに接続された信号線と、ケースの外周において液面レベルに応じて移動しセンサ素子にて移動位置が検出されるフロートと、ケースの上端部内に充填され、上部リードの端部と信号線の端部とが接続された状態で埋設されたポッティング材とを備え、ケース内において信号線とセンサ素子とは、ポッティング材により、片持ち支持されていることを特徴としている。

この発明によれば、ケースに振動が加わっても、ポッティング材により、ケース内に信号線とセンサ素子とを片持ち支持したから、上部リードの端部と信号線の端部とからなる一方が固定され、他方は動くことができるように信号線とセンサ素子とをケース内に支持することができる。これにより、ケース内において、センサ素子と信号線とを破壊しない様固定することができる。かつ、ケースの中空の上端部内でセンサ素子の上部リードに接続された信号線を有しているため、この信号線でセンサ素子を吊り下げるように保持することができ、その結果、ケース内全体をポッティング材で充填しなくても良くなり、ポッティング材の量を少なくして、コストダウンを図ることができる。なお、従来用いられていたプリント基板上の回路部品は、ケース内に無くてもよく、信号線が導かれる先の外部に配置可能である。

請求項２に記載の発明では、上部リードにおいて信号線に接続された端部よりも下方部分は、ポッティング材から露出していることを特徴としている。

この発明によれば、上部リードにおいて信号線に接続された端部よりも下方部分は、ポッティング材から露出しているから、この露出した部分のポッティング材を節約でき、ポッティング材の量を少なくして、コストダウンを図ることができる。

請求項３に記載の発明では、ケースの下端部の開口から延在して接地される弾性変形可能な接地端子を更に備え、センサ素子はケース内を下方に向かって延伸して接地端子と接続される下部リードを有し、接地端子とポッティング材とで、センサ素子が挟持されていることを特徴としている。

この発明によれば、ポッティング材と接地端子の間に、センサ素子を挟持しているから、センサ素子の振動を弾性変形可能な接地端子で吸収することができる。

請求項４に記載の発明では、接地端子は、信号線を保持する保持部を有することを特徴としている。

この発明によれば、接地端子により信号線を保持することができるから、信号線をポッティング材と接地端子とで確実に挟持して固定することができる。

請求項５に記載の発明では、ケースの径方向内側に突出した突出部が設けられ、該突出部によりポッティング材は下方から支持されていることを特徴としている。

この発明によれば、クリープ現象によりポッティング材がケース内を落下するのを、突出部によって防止することができるため、耐久性に優れた液面レベルセンサを得ることができる。

本発明の第１実施形態となる液面レベルセンサを成すオイルレベルセンサを用いたオイル貯留装置の組付け過程を示す一部断面図である。 図１に使用したオイルレベルセンサの拡大図である。 本発明の第２実施形態を示すオイルレベルセンサの拡大図である。 公知のオイルレベルセンサの断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。

各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態となる液面レベルセンサを成すオイルレベルセンサを用いたオイル貯留装置の組付け過程を示す一部断面図である。図２は、図１に使用したオイルレベルセンサの拡大図である。

図１において、図の上方が自動車に搭載された状態における上方となっている。オイル（エンジンオイルとも言う）を貯留するオイル貯留装置１は、エンジン２内に供給するオイルを貯留するオイルパン３と、オイルを濾過するオイルストレーナ４とオイルの液面レベルを測定するオイルレベルセンサ（液面レベルセンサ）５とを有している。

オイルを収容するオイルパン３は表面が塗装された鉄板からなる。オイルパン３内において、オイルストレーナ４は、エンジンから延長されたブラケット６に締結手段７によって締結されている。

このオイルストレーナ４は、オイルのポンプ吸入口の先端に付けられている濾過器である。このオイルストレーナ４は、オイルパン３の中でオイルを吸入する部分であり、粗めの網が付いており、大きな異物の吸入を防いでいる。

オイルレベルセンサ５は、オイルパン３内において、オイルの液面レベルを検出し、検出した信号をオイルパン３外から導かれた信号線１０と接地端子１１とを介してオイルパン３の外部に送信する。接地端子１１は、上端部１２ｄの信号線１０と共にセンサ素子１５を挟持する弾性変形可能な金属板よりなる。この接地端子１１は、下端部の開口１２ｃを介して延在して接地されている。

また、図２のように、接地端子１１は、信号線１０を保持（把持）する保持部１１ａを有し、接地端子１１により信号線１０を保持している。よって、信号線１０をポッティング材３０と接地端子１１とで固定している。

また、オイルレベルセンサ５は、円柱中空のケース１２の外周をオイルの液面レベルに応じて移動するフロート１３を有する。このフロート１３は、オイルより比重が小さく、オイルの液面レベルの変動に応じて、筒状のケース１２の外周をケース１２の軸方向（図１の上下方向に）に上下動する。１２ａ、１２ｂは、フロート１３に対するストッパである。

ケース１２内には、フロート１３の位置を検出するリードスイッチからなるセンサ素子１５を有する。このリードスイッチ１５は、フロート１３内に設けられた永久磁石１６からの磁界の大小に応じてオンオフする。

リードスイッチ１５は、ガラス容器の内部に相対向する図示しない可動金属片が設けられており、この可動金属片は、夫々上部リード１７、および下部リード１８と一体に成っている。永久磁石１６からの磁束がガラス容器内部の可動金属片に流れることによって、可動金属片のばね力に吸引力が打ち勝ち、可動金属片同士が接触し、上部リード１７、および下部リード１８相互間に電流が流れる。ケース１２の内部にはリードスイッチ１５と信号線１０とが平行に設けられている。信号線１０の一端は、上部リード１７の端部に接続されている。

反対側の下部リード１８は、平板状の金属板からなり可撓性に富む接地端子１１に固定されている。接地端子１１は下部リード１８とはんだ付けされている。また、ケース１２と一体の補強板２０を有し、該補強板２０に接地端子１１が併設されており、補強板２０の孔内に接地端子１１と電気的に接続された補強導電部２１を有している。

図１のブラケット６は、導電性のある鉄製の板であり、先端６ａはＬ字状に紙面に対して垂直方向に突出している。同じく鉄製のエンジン２の外郭をなすエンジンブロック２ａに接続されている。このブラケット６は、エンジンブロック２ａと共に接地電位に成るように接地されている。

締結手段７を成すビスまたはボルトによって、ブラケット６にオイルストレーナ４とオイルレベルセンサ５の補強板２０と接地端子１１とを共締めし、かつブラケット６に接地端子１１を電気的に導通させ、接地端子１１、ひいては、下部リード１８を接地している。

オイルストレーナ４は、ブラケット６に取付けられる平板状部分４ａを有し、該平板状部分４ａの内部にストレーナ導電部２２を有している。そして、締結手段７の軸方向にストレーナ導電部２２と補強導電部２１とを重ねて、ブラケット６のＬ字条に折れ曲がった先端６ａの溶接されたナット部７ａに、ストレーナ導電部２２と補強導電部２１とを下方から重ねて締結手段７で締め付けて固定している。

更に、オイルレベルセンサ５は、ケース１２の軸方向に直交して延在する前述の補強板２０を有している。この補強板２０は、エンジン２から垂下したブラケット６の延伸方向と直角に交わっている。この補強板２０とエンジン２の底部との間の空間に、オイルレベルセンサ５が収納されている。

図２のように、オイルレベルセンサ５のケース１２内にフロート１３の移動を検出するセンサ素子１５を成すリードスイッチと信号線１０が設けられ、センサ素子１５と信号線１０の損傷を防止し絶縁性を確保するため、ケース１２内にエポキシ樹脂からなるポッティング材３０が封入されている。

また、ケースの下端部の開口１２ｃから引き出されてケース１２の上端部１２ｄでセンサ素子に接続された信号線１０を有している。そして、ケース１２内において、上端部１２ｄにのみ部分的に充填され、センサ素子１５の端部と信号線１０の端部とを部分的に固着するポッティング材３０を有し、このポッティング材３０により、ケース１２内において、信号線１０とセンサ素子１５とを片持ち梁状に支持している。なお、上部リード１７において、信号線１０に接続された端部よりも下方部分は、ポッティング材３０から露出している。

次に、上記構成になる第１実施形態の作用効果について説明する。オイルストレーナ４をエンジン２に固定するブラケット６に、オイルレベルセンサ５を取り付け、このオイルレベルセンサ５をオイルストレーナ４と共締めする。

このとき、オイルレベルセンサ５の下部リード１８に接続された接地端子１１も共締される。これにより、一本の締結手段７を用いて２部品４、５を取付け、かつ接地することができるから、部品の削減によるコストダウンを達成することができる。

また、オイルレベルセンサ５は、オイルパン３内において、オイルのレベルを検出し、検出した信号をオイルパン３外から導かれた信号線１０と接地端子１１とを介してオイルパン３外部に送信するから、プラスマイナスのうち一方の電極だけを信号線１０に接続すればよく、他方の電極は、接地端子１１を介して接地でき、電極構造の簡素化が達成できる。

また、締結手段７によってブラケット６にオイルストレーナ４とオイルレベルセンサ５のケース１２と接地端子１１とを共締めしているから、締結手段７によって一挙に、ブラケット６に対して、オイルストレーナ４とオイルレベルセンサ５と接地端子１１とを取り付けることができ、取り付け工数を削減できる。

更に、オイルストレーナ４の平板状部分４ａにストレーナ導電部２２を有し、オイルレベルセンサ５の補強板２０に接地端子１１と接続された補強導電部２１を有し、これらを重ねて、ブラケット６に締め付けて固定しているから、軸方向長さの比較的短いビスやボルト等の締結手段７で容易に固定することができる。

加えて、補強板２０とエンジン２の底部との間の空間にオイルレベルセンサ５を収納することで、ブラケット６とオイルレベルセンサ５とを併設し、ブラケット６の伸張方向と直角方向の幅が小さいオイル貯留装置１にしている。

オイルの液面の変動に追随するフロート１３が上下動すると、フロート１３と一体的に磁石１６も上下動するので、この磁石１６に対向してケース１２内に取付けられているセンサ素子１５であるリードスイッチが作動する。このセンサ素子１６の作動によってフロート１３の位置、すなわちオイルの液面レベルが検出される。

ケース１２には、エンジン２等からの振動が、ブラケット６および補強板２０を介して加わる。しかし、ケース１２に振動が加わっても、ポッティング材３０により、ケース１２内に信号線１０とセンサ素子１５とを片持ち梁状に支持したから、信号線１０とセンサ素子１５とを、両端の一方が固定され他方は動くことができる構造体とすることができる。

従って、両端の一方がポッティング材３０で強固に固定され、両端の他方の振動は、接地端子１１とケース１２の内壁とで抑制できるため、ケース１２内において、センサ素子１５と信号線１０とを破壊しない様固定することができる。かつ、ケース１０内全体をポッティング材３０で充填しなくても良くなり、ポッティング材３０の量を少なくして、コストダウンが図ることができる。

また、信号線１０と接地端子１１の間に、ポッティング材３０で片持ち梁状に支持されたセンサ素子１５を挟持しているから、センサ素子１５の振動を接地端子１１で吸収することができる。

組付けにあたっては、ケース１２の上下を図１に示す方向とは逆、すなわち下端部の開口１２ｃを上方として、ケース１２内に、センサ素子１５等の損傷を防止するためのシリコン樹脂からなるポッティング材３０を充填する。次に、ポッティング材３０を成すシリコン樹脂が硬化した後に、ケース１２の上下を図１に示す方向に戻す。

次に、磁石４と一体化されたフロート１３を、ケース１２の外周に嵌合させる。最後に、フロート１３の保護およびケース１２からの脱落防止のために、ストッパ１２ａ、１２ｂをケース１２に取付ける。以上で、オイルレベルセンサ５の組付けが完了する。なお、上端部１２ｄ内に充填されるポッティング材３０は、シリコン主剤と硬化剤とを混合攪拌した後に上端部１２ｄ内に充填している。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。図３は、本発明の第２実施形態を示すオイルレベルセンサの拡大図である。

図３において、ケース１２の上端部１２ｄには、ポッティング材３０を充填する部分を区画するようにリング状の突出部３１が設けられている。この突出部３１は、ポッティング材３０の落下を防止するためにケース１２の内壁からケース１２の径方向内側に突出している。このために、突出部３１は、ポッティング材３０を充填する前に予めケース１２内にケース１２と一体となるように接着または圧入されている。

ポッティング材３０が固着した後にポッティング材３０が落下しないように、リング状の突出部３１がポッティング材３０の下端を保持する。これによれば、クリープ現象等により、ポッティング材３０が長い時間をかけて落下するのを抑止することができ、更に耐久性を高めることができる。

また、図３において、オイルレベルセンサ５のセンサ素子１５は、リードスイッチから成り、該センサ素子１５の一端である上部リード１７に接続された信号線１０がケース１２の内部においてセンサ素子１５と併設されている。

また、センサ素子１５の他端の下部リード１８に接続された接地端子１１が補強板２０に仮結合されている。この仮結合は、オイルレベルセンサ５が締結手段７（図２）によって共締めされるまでの間に部品が分散してしまわないようにするため、合成樹脂からなる補強板２０に仮止め突起２０ａを設け、この仮止め突起２０ａを接地端子１１に設けた丸孔１１ａの中に圧入することで行っている。

これによれば、リードスイッチ１５の他端に接続された接地端子１１が補強板２０に仮結合されているから、締結手段７（図２）によってブラケット６（図２）にオイルストレーナ４とオイルレベルセンサ５の補強板２０と接地端子１１とを共締めする前の状態においても、接地端子１１が補強板２０と一体化される。

図３のケース１２の内部にはリードスイッチ１５と信号線１０とが平行に設けられている。信号線１０の一端は上部リード１７に接続されており、この信号線１０と上部リード１７との接続部は、ケース１２内に充填された樹脂材料であるポッティング材３０によって固着されている。

このように、上端部１２ｄがポッティング材３０で固定されたリードスイッチ１５と信号線１０とを束ねた片持ち梁状のものが、ケース１２内に支持され、かつ、下端が、金属板からなり可撓性のある接地端子１１で支持されているから、エンジン２（図２）の振動で、接続部分等が破壊されにくい。

（その他の実施形態）
第１実施形態では、ブラケット６にナット部７ａを溶接して、締結手段７を成す共締め用のビスをナットにねじ締めしたが、ブラケット６に直接ねじを切って、ビスを締め付けてもよい。

また、本発明の一実施形態によるオイルレベルセンサ５においては、センサ素子１５としてリードスイッチを用いているが、これ以外のセンサ素子、たとえばＭＲＥ素子（磁気抵抗素子）、ホール素子（ホール効果素子）、あるいは磁気ダイオード等を用いてもよい。

更に、液面レベルセンサとして、エンジン潤滑用のオイルの液面レベルを検出するオイルレベルセンサを例にとって説明したが、オイル以外の流体の液面レベルを検出するセンサに本発明を適用しても良い。

１ オイル貯留装置
２ａ エンジンブロック
３ オイルパン
４ オイルストレーナ
４ａ 平板状部分
５ オイルレベルセンサ（液面レベルセンサ）
６ ブラケット
７ 締結手段
１０ 信号線
１１ 接地端子
１１ａ 保持部
１２ ケース
１２ａ、１２ｂ ストッパ
１２ｃ 下端部の開口
１２ｄ 上端部
１３ フロート
１５ センサ素子（リードスイッチ）
１６ 永久磁石
１７ 上部リード
１８ 下部リード
２０ 補強板
２１ 補強導電部
２２ ストレーナ導電部
３０ ポッティング材
３１ 突出部

Claims (5)

1. オイルの液面レベルを検出する液面レベルセンサであって、
   筒状のケースに収納され、前記ケース内を上方に向かって延伸する上部リードを有するセンサ素子と、
   前記ケースの下端部の開口から引き出されて前記ケースの中空の上端部内で前記センサ素子の前記上部リードに接続された信号線と、
   前記ケースの外周において前記液面レベルに応じて移動し前記センサ素子にて移動位置が検出されるフロートと、
   前記ケースの前記上端部内に充填され、前記上部リードの端部と前記信号線の端部とが接続された状態で埋設されたポッティング材とを備え、
   前記ケース内において前記信号線と前記センサ素子とは、前記ポッティング材により、片持ち支持されていることを特徴とする液面レベルセンサ。
2. 前記上部リードにおいて前記信号線に接続された端部よりも下方部分は、前記ポッティング材から露出していることを特徴とする請求項１に記載の液面レベルセンサ。
3. 前記ケースの前記下端部の開口から延在して接地される弾性変形可能な接地端子を更に備え、前記センサ素子は前記ケース内を下方に向かって延伸して前記接地端子と接続される下部リードを有し、
   前記接地端子と前記ポッティング材とで、前記センサ素子が挟持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液面レベルセンサ。
4. 前記接地端子は、前記信号線を保持する保持部を有することを特徴とする請求項３に記載の液面レベルセンサ。
5. 前記ケースの径方向内側に突出した突出部が設けられ、該突出部により前記ポッティング材は下方から支持されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液面レベルセンサ。

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