JP6213288B2 - Liquid level detector - Google Patents
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Description
本発明は、容器に貯留された液体の液面高さを検出する液面検出装置に関する。 The present invention relates to a liquid level detection device that detects a liquid level height of a liquid stored in a container.
従来、容器に貯留された液体の液面高さを検出する液面検出装置が知られている。特許文献1に開示されている液面検出装置は、容器に対して固定される固定体と、液面高さの変化に追従して回転運動を行なう回転体と、固定体に保持されて、回転運動の回転方向に配列をなす複数の電極と、第1接点及び第2接点とを備えている。そして、第1接点及び第2接点は、共通のアーム部によって形成されており、それぞれ異なる電極と接続するように形成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a liquid level detection device that detects a liquid level height of a liquid stored in a container is known. The liquid level detection device disclosed in
特許文献1の液面検出装置では、第1接点と第2接点とは、接触開始角度を回転方向にずらして摺動するものと解される。
In the liquid level detection device of
そこで、本発明者は、上記第1接点と第2接点との接触開始角度のずれを、接触対象の電極の範囲内に設定することで、電極への異物の付着等により、接点のうち一方が接触対象である同一の電極と接触しなかった場合でも、電気抵抗を検出することができる液面検出装置について検討した。 Therefore, the present inventor sets the deviation of the contact start angle between the first contact and the second contact within the range of the electrode to be contacted, so that one of the contacts is attached due to adhesion of foreign matter to the electrode. The liquid level detection device that can detect the electric resistance even when the electrode does not contact the same electrode as the contact object was studied.
しかしながら、特許文献1の液面検出装置では、第1接点及び第2接点は、共通のアーム部によって形成されているため、接触開始角度のずれにより一方の接点が電極に乗り上げると、他方の接点が浮くことで電極と接触し難くなる。したがって、同一の電極と接触するという目的を達成できなくなることが判明した。また、一方の接点が、電極に付着した異物に乗り上げると、他方の接点が浮いてしまい、両方の接点が電極と接触し難くなり、電気抵抗を検出できなくなることが懸念されている。
However, in the liquid level detection device of
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、液面高さを精度よく検出する液面検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a liquid level detection device that accurately detects the liquid level height.
開示される発明のひとつは、容器に貯留された液体の液面高さを検出する液面検出装置であって、容器に対して固定される固定体と、液面高さの変化に追従して回転運動を行なう回転体と、固定体に保持されて、回転運動の回転方向に配列をなし、回転方向に曲率を有する凸面部を形成する複数の電極と、互いに電気的に接続され、それぞれ電極に押し当てられることで電極と弾性接触する湾曲凸状の第1接点及び第2接点を形成し、回転体に対して保持されて、独立に弾性変形可能な2つのアーム部とを備え、第1接点及び第2接点のうち少なくとも一方が電極に弾性接触するときの電気抵抗により液面高さが検出され、各アーム部は、回転体に対して連結される固定端から、回転方向に沿って自由端へと延びる板ばね状に形成され、第1接点及び第2接点は、各アーム部の自由端側にそれぞれ形成され、第1接点と第2接点とは、回転運動に応じた位置の接触対象の電極に対して、接触開始角度を回転方向にずらして摺動し、当該接触開始角度のずれは、接触対象の電極の範囲内であることを特徴とする。 One of the disclosed inventions is a liquid level detection device for detecting the liquid level height of a liquid stored in a container, and follows a fixed body fixed to the container and a change in the liquid level height. A rotating body that performs a rotational motion, and a plurality of electrodes that are held by a fixed body, arranged in the rotational direction of the rotational motion, and that form a convex portion having a curvature in the rotational direction, and are electrically connected to each other, A curved convex first contact and a second contact that are elastically contacted with the electrode by being pressed against the electrode; and two arm portions that are held against the rotating body and can be elastically deformed independently. The liquid surface height is detected by an electrical resistance when at least one of the first contact and the second contact is elastically contacted with the electrode, and each arm portion is rotated in a rotational direction from a fixed end connected to the rotating body. Formed in the shape of a leaf spring extending to the free end along the first Point and the second contact being formed respectively on the free end of each arm portion, the first contact and the second contact for contacting the electrode of the object location in accordance with the rotational movement, the rotational direction contact start angle The displacement of the contact start angle is within the range of the electrode to be contacted.
このような発明によると、電気抵抗により液面高さを検出するため、回転運動の回転方向に配列をなし回転方向に曲率を有する凸面部を形成する複数の電極と弾性接触する第1接点と第2接点とは、接触対象の電極に対して、接触開始角度を回転方向にずらして摺動する。これによれば、各接点が接触開始角度において電極から受ける回転方向の力のピークがずれる。したがって、この力によって回転体が受ける摺動トルクのピーク値及び変動が小さくなるので、接点が摺動する際に回転体がスムーズに回転して、液面高さを精度よく検出できる。この場合において、第1接点及び第2接点は、それぞれ独立に弾性変形可能な2つのアーム部に形成されるので、電極上の異なる箇所に位置していても、独立な弾性変形によりそれぞれ電極の形状に合わせて弾性接触状態で摺動できる。そして、第1接点と第2接点とのずれが接触対象の電極の範囲内に設定されているので、第1接点及び第2接点が同時に同一の電極に接触でき、また、一方の接点が電極に付着した異物に乗り上げた場合でも、他方の接点が当該電極と接触できる可能性がある。以上により、接触不良を抑制することで、液面高さを精度よく検出する液面検出装置を提供することができる。 According to such an invention, in order to detect the liquid surface height by electric resistance, the first contact that is elastically contacted with the plurality of electrodes that are arranged in the rotational direction of the rotational motion and that form the convex portion having the curvature in the rotational direction; The second contact point slides with the contact start angle shifted in the rotation direction with respect to the electrode to be contacted. According to this, the peak of the force in the rotational direction that each contact receives from the electrode at the contact start angle is shifted. Accordingly, since the peak value and fluctuation of the sliding torque received by the rotating body due to this force are reduced, the rotating body smoothly rotates when the contact point slides, and the liquid level can be detected with high accuracy. In this case, since the first contact and the second contact are respectively formed on two arm portions that can be elastically deformed independently, even if they are located at different locations on the electrode, each of the electrodes is caused by independent elastic deformation. It can slide in an elastic contact state according to the shape. Since the deviation between the first contact and the second contact is set within the range of the electrodes to be contacted, the first contact and the second contact can simultaneously contact the same electrode, and one contact is an electrode. Even when riding on a foreign substance adhering to the electrode, the other contact may be able to contact the electrode. By the above, the liquid level detection apparatus which detects a liquid level height accurately can be provided by suppressing a contact failure.
加えて、開示される発明の他のひとつでは、ずれは、配列におけるピッチの1/2であることを特徴とする。 In addition, another aspect of the disclosed invention is characterized in that the deviation is ½ of the pitch in the array.
第1接点と第2接点とのずれが配列のピッチの整数倍に一致すると、各接点が摺動するときの電極から受ける回転方向の力の変動波形は重なり、ずれが当該整数倍から1/2ずれると、当該変動波形は最もずれる。したがって、この発明において、ずれを、配列のピッチの1/2とすることにより、力によって回転体が受ける摺動トルクのピーク値及び変動を最大限小さくすることができる。 When the deviation between the first contact and the second contact coincides with an integral multiple of the pitch of the array, the fluctuation waveform of the rotational force received from the electrode when each contact slides overlaps, and the deviation is 1 / When it is shifted by 2, the fluctuation waveform is most shifted. Therefore, in the present invention, by setting the deviation to ½ of the arrangement pitch, the peak value and fluctuation of the sliding torque received by the rotating body due to the force can be minimized.
加えて、開示される発明の他のひとつでは、回転方向は、液面高さの上昇に追従する回転運動に対応する上昇回転方向と、下降に追従する回転運動に対応する下降回転方向とを含み、各アーム部は、回転体に対して連結される固定端から、回転方向に沿って下降回転方向側の自由端へと延びる板ばね状に形成されることを特徴とする。 In addition, in another one of the disclosed inventions, the rotation direction includes an ascending rotation direction corresponding to a rotating motion following an increase in liquid level and a descending rotating direction corresponding to a rotating motion following descending. In addition, each of the arm portions is formed in a leaf spring shape extending from a fixed end connected to the rotating body to a free end on the descending rotation direction side along the rotation direction.
回転体が上昇回転方向に回転運動をする場合、重力に逆らった回転運動を行なうため、下降回転方向の場合に対し、回転体はスムーズに回転し難くなる。一方、回転体の回転方向が、アーム部が固定端から自由端への方向である場合、各接点が電極に乗り上げる際にアーム部の自由端は、固定端と電極とに挟み込まれるような状態となり、自由度が減少するため、弾性変形し難くなる。よってこの場合では、自由端から固定端への方向の場合に対し、各接点が電極から受ける回転方向の力が大きくなり、回転体はスムーズに回転し難くなる。この点、回転体に対して連結される固定端から、回転方向に沿って下降回転方向側の自由端へと延びる板ばね状に形成されるアーム部では、固定端から自由端への方向が上昇回転方向と逆方向となる。したがって、回転体が特定方向だけ極端に回転し難くなることを抑制して、両方向共にスムーズに回転できる。以上により、液面高さを精度よく検出することができる。 When the rotating body performs a rotational motion in the upward rotation direction, the rotational body performs a rotational motion against gravity, so that the rotational body is difficult to rotate smoothly as compared to the downward rotation direction. On the other hand, when the rotation direction of the rotating body is the direction from the fixed end to the free end, the free end of the arm portion is sandwiched between the fixed end and the electrode when each contact point runs on the electrode. Thus, since the degree of freedom is reduced, elastic deformation is difficult. Therefore, in this case, as compared with the case of the direction from the free end to the fixed end, the force in the rotational direction that each contact receives from the electrode increases, and the rotating body is difficult to rotate smoothly. In this respect, in the arm portion formed in the shape of a leaf spring extending from the fixed end connected to the rotating body to the free end on the descending rotation direction side along the rotation direction, the direction from the fixed end to the free end is The direction is the reverse of the upward rotation direction. Therefore, the rotating body can be prevented from being extremely difficult to rotate only in a specific direction, and can be rotated smoothly in both directions. As described above, the liquid level can be accurately detected.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the overlapping description may be abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol to the corresponding component in each embodiment. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the configuration of the other embodiment described above can be applied to the other part of the configuration. In addition, not only combinations of configurations explicitly described in the description of each embodiment, but also the configurations of a plurality of embodiments can be partially combined even if they are not explicitly specified unless there is a problem with the combination. .
(第1実施形態)
図1に示すように、本発明の第1実施形態による液面検出装置100は、車両に搭載されている燃料タンク1内に設置される。燃料タンク1は、液体としての燃料を貯留しており、液面検出装置100は、当該燃料の液面1aの高さである液面高さを検出する。液面検出装置100は、固定体10、回転体30、複数の電極40、2つのアーム部60a〜bを主として構成されている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the liquid
固定体10は、ハウジング12、電極側端子14、接点側端子16、基板18、抵抗体20等を有している。固定体10のハウジング12は、耐油性、耐溶剤性、及び機械的性質に優れるポリアセタール樹脂又はポリフェニレンサルファイド樹脂等の合成樹脂により、容器状に形成され、燃料タンク1に対して固定されている。
The
電極側端子14は、ハウジング12に保持され、りん青銅等の導電性材料によって板状に形成されている。電極側端子14の一端は、基板18と接し、後で詳細説明する複数の電極40のうち、上端の電極40aと電気的に接続されている。電極側端子14の他端は、リード線22を介して外部の機器と電気的に接続される。
The electrode-
接点側端子16は、ハウジング12に保持され、りん青銅等の導電性材料によって板状に形成されている。接点側端子16の一端は、接続部材17を介して、回転体30に保持される摺動部材50と電気的に接続されている。電極側端子14の他端は、リード線22を介して外部の機器と電気的に接続される。
The contact-
基板18は、ハウジング12に保持され、抵抗体20及び複数の電極40を保持するため、セラミックス等によって板状に形成されている。
The
抵抗体20は、図2に詳細に示すように、酸化ルテニウムとガラスフリットとを混合したペーストを基板18に印刷・焼付けして帯板厚膜状に形成され、複数の電極40間を電気的に接続する。
As shown in detail in FIG. 2, the
回転体30は、図1に示すように、フロート32、回転棒34、回転ホルダ36を有している。フロート32は、図1に示すように、例えば発泡させたエボナイト等の燃料よりも比重の小さい材料によって形成されている。そして、フロート32は、重力と逆方向に生ずる浮力によって、燃料の液面1aに浮揚可能となっている。フロート32の体積は、燃料タンク1の大きさ、及び後述する摺動トルクNを考慮して設定されている。
As illustrated in FIG. 1, the rotating
回転棒34は、ステンレス鋼等の金属材料により丸棒状の芯材によって形成されている。回転棒34の一端には、フロート32が保持されている。また回転棒34の他端は、回転軸34aを形成しており、回転ホルダ36によって保持されるとともに、図示しないが、ハウジング12を貫通している。
The rotating
回転ホルダ36は、ポリアセタール樹脂又はポリフェニレンサルファイド樹脂等の合成樹脂によって形成されている。回転ホルダ36は、回転棒34の回転軸34aを固定するボス部36aを有しており、当該ボス部36aによって固定体10に対して回転可能に保持されている。
The rotating
このようにして、回転体30は、固定体10に対して回転可能に保持されており、フロート32に生ずる浮力により、液面高さの変化に追従して回転運動を行なう。回転体30の回転方向DRは、液面高さの上昇に追従する回転運動に対応する上昇回転方向DRUと、下降に追従する回転運動に対応する下降回転方向DRDとを含む。また、回転体30は、例えば図示しないストッパにより、回転運動の範囲が機械的に制限される回転端38a〜bを形成している。回転端38a〜bは、上昇回転方向と、下降回転方向とのそれぞれに設定されている。
In this way, the rotating
複数の電極40は、図2に詳細に示すように、銀とパラジウムとガラスフリットを混合したペーストを基板18に印刷・焼付けして厚膜状に形成されることで、固定体10に保持されている。複数の電極40は、基板18の表面において、互いに隙間を介して、回転運動の回転方向DRに配列をなしている。また、各電極40は、正面からみると、回転運動の径方向DD内側に対して径方向DD外側の幅が大きくなっており、ドーナツを切断したような扇形状に形成されている。さらに、複数の電極40が互いに隙間を介する縁部42は、回転運動の径方向DDに対して傾いている。
As shown in detail in FIG. 2, the plurality of
図3に示すように、各電極40の膜厚は、縁部42から電極40中央に向かって、漸次厚くなっている。したがって、径方向DD内側においても、径方向DD外側においても、各電極40の回転方向DRに曲率を有する凸面部44が形成されている。このような凸面部44は、例えばペーストの表面張力を利用して形成されるため、径方向DD内側においても、径方向DD外側においても、曲率に有意差はない。したがって、径方向DD外側では、両側の縁部42における凸面部44の間に、比較的平らな部分が形成されている。そして、径方向DD内側においても、径方向DD外側においても、電極40中央に傾斜が最も小さくなる頂点部46を有している。なお、図3では、径方向DD内側の断面形状が実線で示され、径方向DD外側の断面形状が破線で囲って示されている。
As shown in FIG. 3, the thickness of each
また、図2に示すように、各電極40において後述する第2接点66bとの接触箇所よりも径方向DD外側の部分は、互いに平行に配列されており、各電極40が抵抗体20の表面に被さることにより、各電極40は、抵抗体20を介して電気的に接続されている。
Further, as shown in FIG. 2, the portions of each
2つのアーム部60a〜bは、図1などに示すように、摺動部材50の主要部を構成している。摺動部材50は、U字状に形成され、連結部52と、連結部52を挟む両側に形成される2つのアーム部60a〜bにより構成されている。連結部52は、りん青銅等の導電性材料によって各アーム部60a〜bと一体的に板状に形成され、2つのアーム部60a〜bと回転体30の回転ホルダ36とを連結している。また、連結部52は、接続部材17を介して、接点側端子16と電気的に接続されている。
The two
このようにして、各アーム部60a〜bは、回転体30の回転ホルダ36に対して保持されている。そして、各アーム部60a〜bのうち、後述する第1接点66a及び第2接点66bを除く部分は、りん青銅等の導電性材料によって形成されているため、各アーム部60a〜bは、それぞれ独立に弾性変形可能となっている。具体的には、各アーム部60a〜bは、それぞれ回転体30に対して連結される固定端62a〜bから、回転方向DRに沿って下降回転方向DRD側の自由端64a〜bへ延びる板ばね状に形成されている。そして、各アーム部60a〜bの自由端64a〜b側には、それぞれ第1接点66a及び第1接点66aに対して径方向DD外側に配置される第2接点66bが形成されている。また、第1接点66aと第2接点66bとは、径方向DDに沿って配置されている。
In this way, the
第1接点66a及び第2接点66bは、金を95%以上、好ましくは99%以上含有する金属材料を熱によって溶融し、各アーム部60a〜bに接合させることにより、形成されている。第1接点66a及び第2接点66bは、各アーム部60a〜bの固定体10側において、複数の電極40に向かって湾曲凸状を呈している。このような第1接点66a及び第2接点66bは、連結部52を介して互いに電気的に接続されている。そして、第1接点66a及び第2接点66bは、板ばね状の弾性変形により、それぞれ電極40に押し当てられることで、電極40と弾性接触するようになっている。
The
このようにして、第1接点66a及び第2接点66bの少なくとも一方と電極40とが、弾性接触することで、電極側端子14と接点側端子16との間に、抵抗体20を介した回路が構成される。そして、液面高さの変化に追従して回転体30が回転運動を行なうと、回転体30に保持された摺動部材50が摺動して、各接点66a〜bが接触する電極40が変わり、抵抗体20の導電経路が変わることで当該電極40に応じた電気抵抗を検出可能となっている。なお、2つのアーム部60a〜bは、抵抗体20に対して固有抵抗が十分小さいものとなっている。
In this way, at least one of the
以下、このような摺動部材50の摺動について詳細に説明する。まず、1つの接点66a又は66bの摺動に着目する。各接点66a〜bは、回転運動に応じた回転方向DRに沿って、電極に対して摺動する。ここでは、一例として、下降回転方向DRDに摺動する場合を説明する。図4,5に示すように、各接点66a〜bは、電極40の凸面部44により、アーム部60a〜bの弾性変形状態を変化させながら摺動する。例えば、回転運動に応じた位置の電極40の縁部42付近と接触するときはアーム部60a〜bの弾性変形が小さな状態となり、接触箇所が電極40の頂点部46に近づくに従ってアーム部60a〜bの弾性変形が大きな状態となる。各接点66a〜bは、電極40の膜厚に応じてアーム部60a〜bが弾性変形しながら、電極40のあらゆる箇所においても押し当てられた状態で接触し、確実に電気的に接続されるようになっている。また、各接点66a〜bが摺動し、電極40間の隙間に達すると、隣接する次の電極40と接触を開始し、一時的に1つの接点66a又は66bが2つの電極40に接触する状態となり、その直後、当該次の電極40に接触する状態となる。すなわち、電極40間の隙間は、湾曲凸状の各接点66a〜bが基板に直接接触しないように設定されているので、各接点66a〜bが回転運動により次の電極40に移る場合にも、常時1つ以上の電極40と接触するようになっている。
Hereinafter, such sliding of the sliding
各接点66a〜bが電極40から受ける力は、電極40との接触状態によって異なる。図4に示すように、各接点66a〜bが電極40の頂点部46で接触する場合では、接触箇所の法線方向が回転方向DRと実質垂直となり、各接点66a〜bが電極40から垂直抗力としてうける圧力PNの回転方向成分PRは殆ど生じない。したがって、各接点66a〜bが電極40から受ける回転方向DRの力は、圧力PNに応じて上昇回転方向DRUに生ずる摩擦力Fのみとなる。一方、図5に示すように、各接点66a〜bが電極40の凸面部44で接触する場合では、接触箇所の法線方向は斜め方向となり、各接点66a〜bが電極40から垂直抗力としてうける圧力PNの回転方向成分PRが存在する。したがって、各接点66a〜bが電極40から受ける回転方向DRの力は、回転方向成分PR及び摩擦力Fの回転方向成分FRとなる。なお、回転方向成分PRは、次の電極40に対して接触開始する接触開始箇所PSにおいて、接触箇所の法線方向と上昇回転方向DRUとのなす角が最も小さくなるため、上昇回転方向DRUに最も大きくなる。すなわち、各接点66a〜bが電極40から受ける回転方向DRの力は、接触開始箇所PSにおいて上昇回転方向DRUに最も大きくなるピークとなり、各接点66a〜bが頂点部46に近づくに従って徐々に小さくなる。
The force that each contact 66 a-b receives from the
ここでは、一例として下降回転方向DRDに摺動する場合を説明したが、上昇回転方向DRUに摺動する場合でも、回転方向DRを逆にして当該説明を適用可能である。 Here, the case of sliding in the descending rotation direction DRD has been described as an example. However, even when sliding in the upward rotation direction DRU, the description can be applied with the rotation direction DR reversed.
図6に示すように、縁部42は、径方向DDに対して傾いている。複数の電極40の配列におけるピッチは、所定値PTとなっている。また、回転軸34aから第1接点66aまでの距離がL1、第2接点66bまでの距離がL2となっている。ここで、ピッチPTとは、電極40の接触開始箇所PSと隣接する次の電極40の接触開始箇所PSとが回転軸34aに対してなす角として定義される。距離L1,L2に応じた円弧の長さに対応して、径方向DD内側に対して径方向DD外側の幅が大きくなっている各電極40により、電極40の接触開始箇所PSと隣接する次の電極40の接触開始箇所PSとが回転軸34aに対してなす角は、第1接点66aの接触開始箇所PSにおいても、第2接点66bの接触開始箇所PSにおいても、実質等しく設定されている。
As shown in FIG. 6, the
第1実施形態における第1接点66aと第2接点66bが摺動すると、回転運動に応じた位置の接触対象の電極40に対して、接触開始角度が回転方向DRにずらされることとなる。ここで、接触開始角度とは、接触開始箇所PSにおける回転体30の回転角θを示す。特に本実施形態では、第1接点66aと第2接点66bとは径方向DDに沿って配置されているので、接触開始角度のずれは、単純に第1接点66aの接触開始箇所PSと第2接点66bの接触開始箇所PSとが回転軸34aに対してなす角となる。当該ずれは、ピッチPTの1/2に設定されている。この場合の回転体30の回転角θに依存する摺動トルクNは、図7に示すような変動波形となる。摺動トルクNとは、各接点66a〜bが電極40から受ける回転方向DRの力によって回転体30が受けるトルクである。すなわち、摺動トルクNは、第1接点66aが電極40から受ける回転方向DRの力のモーメントM1と第2接点66bが電極40から受ける回転方向DRの力のモーメントM2との和である。摺動トルクNが大きくなっている程、回転体30の回転運動が妨げられることとなる。
When the
本実施形態では、第1接点66aが回転運動に応じた位置の電極40に対して接触開始するタイミングと、第2接点66bが回転運動に応じた位置の電極40に対して接触開始するタイミングとがずらされる。このため、互いに力のピークがずらされることで、摺動トルクNのピーク値及び変動が小さくなるのである。回転体30が1ピッチ分摺動する間に、摺動トルクNのピーク値PA,PBは2回に分散されている。具体的に、最も摺動トルクNが大きくなるピーク値PAにおける図7の状態SAに対応する各接点66a〜bの位置では、図8に示すように、第1接点66aが頂点部46で接触し、第2接点66bが接触開始箇所PSで接触している。すなわち、状態SAは、第2接点66bにおける接触開始角度に対応している。他方の摺動トルクNが大きくなるピーク値PBにおける図7の状態SBに対応する各接点66a〜bの位置では、図9に示すように、第1接点66aが接触開始箇所PSで接触し、第2接点66bが頂点部46で接触している。すなわち、状態SBは、第1接点66aにおける接触開始角度に対応している。なお、L2>L1の関係により、第2接点66bにおけるモーメントM2がM1に対して大きいため、状態SAと状態SBにおける摺動トルクNのピーク値PAがPBに対して大きくなっている。このように、2つのアーム部60a〜bが独立に弾性変形し、各接点66a〜bが膜厚の異なる位置にあっても、押し当てられた状態で接触し、確実に電気的に接続されるようになっている。
In the present embodiment, the timing at which the
ずれは、ピッチPTの1/2に設定されていることで、接触対象の電極40の範囲内となっている。このため、図7に示す状態SBから状態SAまでの間は、第1接点66a及び第2接点66bは同一の電極40と接触することとなる。
The deviation is set to ½ of the pitch PT, and is within the range of the
図10に示すように、第1接点66a及び第2接点66bは、両回転端38a〜bにおいて、同一の電極40と接触した状態SCで停止するようになっている。上昇回転方向DRUの回転端38aに対応する電気抵抗が検出されると、外部の機器は、液面高さの最大値、すなわち燃料タンク1の燃料が“FULL”であることを示す。下降回転方向DRDの回転端38bに対応する電気抵抗が検出されると、外部の機器は、液面高さの最小値、すなわち燃料タンク1の燃料が“EMPTY”であることを示す。なお、図8〜10では、上段に径方向DD外側の回転方向DR断面における第2接点66bの位置、下段に径方向DD内側の回転方向DR断面における第1接点66aの位置を示し、また、径方向DDの対応関係を上段と下段を結ぶ一点鎖線によって示す。なお、図10では、上段と下段を結ぶ一点鎖線が下降回転方向DRDの回転端38bの位置も示している。
As shown in FIG. 10, the
(作用効果)
以上説明した第1実施形態の作用効果を以下に説明する。
(Function and effect)
The operational effects of the first embodiment described above will be described below.
第1実施形態によると、電気抵抗により液面高さを検出するため、回転運動の回転方向DRに配列をなし回転方向DRに曲率を有する凸面部44を形成する複数の電極40と弾性接触する第1接点66aと第2接点66bとは、接触対象の電極40に対して、接触開始角度を回転方向DRにずらして摺動する。これによれば、各接点66a〜bが接触開始角度において電極40から受ける回転方向DRの力のピークがずれる。したがって、この力によって回転体30が受ける摺動トルクNのピーク値PA,PB及び変動が小さくなるので、各接点66a〜bが摺動する際に回転体30がスムーズに回転して、液面高さを精度よく検出できる。この場合において、第1接点66a及び第2接点66bは、それぞれ独立に弾性変形可能な2つのアーム部60a〜bに形成されるので、電極40上の異なる箇所に位置していても、独立な弾性変形によりそれぞれ電極40の形状に合わせて弾性接触状態で摺動できる。そして、第1接点66aと第2接点66bとのずれが接触対象の電極40の範囲内に設定されているので、第1接点66a及び第2接点66bが同時に同一の電極40に接触でき、また、一方の接点66a又は66bが電極40に付着した異物に乗り上げた場合でも、他方の接点66a又は66bが当該電極40と接触できる可能性がある。以上により、接触不良を抑制することで、液面高さを精度よく検出する液面検出装置100を提供することができる。
According to the first embodiment, in order to detect the liquid level height by electric resistance, it is elastically contacted with the plurality of
また、第1接点66aと第2接点66bとのずれが配列のピッチPTの整数倍に一致すると、各接点66a〜bが摺動するときの電極40から受ける回転方向DRの力の変動波形は重なり、ずれが当該整数倍から1/2ずれると、当該変動波形は最もずれる。したがって、第1実施形態において、ずれを、配列のピッチPTの1/2とすることにより、力によって回転体30が受ける摺動トルクNのピーク値PA,PB及び変動を最大限小さくすることができる。
Further, when the deviation between the
回転体30が上昇回転方向DRUに回転運動をする場合、重力に逆らった回転運動を行なうため、下降回転方向DRDの場合に対し、回転体30はスムーズに回転し難くなる。一方、回転体30の回転方向DRが、アーム部60a〜bの固定端62a〜bから自由端64a〜bへの方向である場合、各接点66a〜bが電極40に乗り上げる際にアーム部の自由端64a〜bは、固定端62a〜bと電極40とに挟み込まれるような状態となり、自由度が減少するため、弾性変形し難くなる。よってこの場合では、自由端64a〜bから固定端62a〜bへの方向の場合に対し、各接点66a〜bが電極40から受ける回転方向DRの力が大きくなり、回転体30はスムーズに回転し難くなる。この点、第1実施形態によると、回転体30に対して連結される固定端62a〜bから、回転方向DRに沿って下降回転方向DRD側の自由端64a〜bへと延びる板ばね状に形成されるアーム部60a〜bでは、固定端62a〜bから自由端64a〜bへの方向が上昇回転方向DRUと逆方向となる。したがって、回転体30が特定方向DRU又はDRDだけ極端に回転し難くなることを抑制して、両方向DRU,DRD共にスムーズに回転できる。以上により、液面高さを精度よく検出することができる。
When the
また、第1実施形態によると、第1接点66a及び第2接点66bは、回転体30の回転運動が制限される回転端38a〜bにおいて、同一の電極40と接触した状態で停止するので、両方の接点66a〜bが電極40と接触しないことを抑制して電気抵抗を確実に検出する。したがって、回転端38a〜bに対応する液面高さの最大値又は最小値を、確実に検出することができる。
In addition, according to the first embodiment, the
また、第1実施形態によると、複数の電極40が互いに隙間を介する縁部42は、回転運動の径方向DDに対して傾いている。これによれば、電極40のパターン印刷を変えるだけで、容易に製造することができる。
Further, according to the first embodiment, the
また、第1実施形態によると、回転体30は、燃料の液面1aに浮揚するフロート32を有し、当該フロート32に生ずる浮力により回転運動を行なう。これによれば、摺動トルクNのピーク値PA,PBが小さくなる分、フロート32の体積を小さく設定することが可能となるため、検出可能な液面高さの最大値から最小値までの範囲を広げることができる。
Further, according to the first embodiment, the
(第2実施形態)
図11に示すように、本発明の第2実施形態は第1実施形態の変形例である。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 11, the second embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment.
第2実施形態の液面検出装置200では、複数の電極240が互いに隙間を介する縁部242は、回転運動の径方向DDに沿って配置されている。
In the liquid
また、第1接点266aと第2接点266bとは、互いに回転方向DRにずれている。具体的には、2つのアーム部260a〜bが互いに回転方向DRにずれることで、各アーム部260a〜bの自由端64a〜b側に形成される第1接点266aと第2接点266bとも、互いに回転方向DRにずれることとなる。すなわち、接触開始角度のずれは、接触対象の電極240に対し相対的にずれていればタイミングがずれるので、接点266a〜b側が回転方向にずれていてもよいのである。
Further, the
第2実施形態においても、第1接点266a及び第2接点266bとは、回転運動に応じた位置の接触対象の電極240に対して、接触開始角度を回転方向DRにずらして摺動する。そして、接触開始角度のずれは、接触対象の電極240の範囲内であるため、第1実施形態に準じた作用効果を奏することが可能となる。
Also in the second embodiment, the
また、第2実施形態によると、第1接点266aと第2接点266bとは、互いに回転方向DRにずれている。これによれば、アーム部260a〜bを変えるだけで、容易に製造することができる。
Further, according to the second embodiment, the
(第3実施形態)
図12に示すように、本発明の第3実施形態は第1実施形態の変形例である。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 12, the third embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment.
第3実施形態の液面検出装置300では、第1接点66a及び第2接点66bは、回転体30の回転運動が制限される回転端338a〜bにおいて、それぞれ異なる電極40と接触した状態で停止する。すなわち、図12に示す状態で停止する。なお、図12では、上段に径方向DD外側の回転方向DR断面における第2接点66bの位置、下段に径方向DD内側の回転方向DR断面における第1接点66aの位置を示し、また、径方向DDの対応関係を上段と下段を結ぶ一点鎖線によって示す。なお、図12では、上段と下段を結ぶ一点鎖線が下降回転方向DRDの回転端338bの位置も示している。
In the liquid
第3実施形態においても、第1接点66a及び第2接点66bとは、回転運動に応じた位置の接触対象の電極40に対して、接触開始角度を回転方向DRにずらして摺動する。そして、接触開始角度のずれは、接触対象の電極40の範囲内であるため、第1実施形態に準じた作用効果を奏することが可能となる。
Also in the third embodiment, the
また、第3実施形態によると、第1接点66a及び第2接点66bは、回転体30の回転運動が制限される回転端338a〜bにおいて、それぞれ異なる電極40と接触した状態で停止する。これによれば、各接点66a〜bが電極40から受ける回転方向DRの力のピークとなる接触開始角度を避けることで、スムーズに回転端338a又は338bに達し、回転端338a〜bに対応する液面高さの最大値又は最小値を、確実に検出することができる。
Further, according to the third embodiment, the
(第4実施形態)
図13に示すように、本発明の第4実施形態は第1実施形態の変形例である。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 13, the fourth embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment.
第4実施形態の液面検出装置400では、第1接点66aに対し回転運動の径方向DD外側に配置される第2接点66bは、回転体30の回転運動が制限される回転端438a〜bにおいて、電極40の頂点部46で停止する。すなわち、図13に示す状態で停止する。なお、図13では、上段に径方向DD外側の回転方向DR断面における第2接点66bの位置、下段に径方向DD内側の回転方向DR断面における第1接点66aの位置を示し、また、径方向DDの対応関係を上段と下段を結ぶ一点鎖線によって示す。なお、図13では、上段と下段を結ぶ一点鎖線が下降回転方向DRDの回転端438bの位置も示している。
In the liquid
第4実施形態においても、第1接点66a及び第2接点66bとは、回転運動に応じた位置の接触対象の電極40に対して、接触開始角度を回転方向DRにずらして摺動する。そして、接触開始角度のずれは、接触対象の電極40の範囲内であるため、第1実施形態に準じた作用効果を奏することが可能となる。
Also in the fourth embodiment, the
また、第4実施形態によると、第1接点66aに対し回転運動の径方向DD外側に配置される第2接点66bは、回転体30の回転運動が制限される回転端438a〜bにおいて、電極40の頂点部46で停止する。これによれば、回転体30が受ける摺動トルクNへの影響が大きい第2接点66bが、電極40から受ける回転方向DRの力のピークとなる接触開始角度を避けることで、スムーズに回転端438a又は438bに達し、回転端438a〜bに対応する液面高さの最大値又は最小値を、確実に検出することができる。
Further, according to the fourth embodiment, the
(他の実施形態)
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
(Other embodiments)
Although a plurality of embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not construed as being limited to these embodiments, and various embodiments and combinations can be made without departing from the scope of the present invention. Can be applied.
具体的に、第1〜第4実施形態に関する変形例1としては、図14に示すように、同一の電極40において、第1接点66aとの接触箇所と第2接点66bとの接触箇所との間に、回転方向DRにずれる段差48が設けられていてもよい。この場合では、第1接点66aと第2接点66bとが径方向DDに沿って配置されていても、第1接点66aと第2接点66bとは、回転運動に応じた位置の接触対象の電極40に対して、接触開始角度を回転方向DRにずらして摺動する。
Specifically, as a first modification example related to the first to fourth embodiments, as shown in FIG. 14, in the
第1〜第4実施形態に関する変形例2としては、第1接点66aと第2接点66bとのずれは、配列におけるピッチPTの1/2以外であってもよい。例えば、当該ずれは、配列におけるピッチPTの1/2以下であってもよい。
As a second modification regarding the first to fourth embodiments, the deviation between the
第1〜第4実施形態に関する変形例3としては、距離L1と距離L2の差をΔLと定義し、距離L1を先に設定した場合、差ΔLを小さく設定する。これによれば、モーメントM2が小さくなり、摺動トルクNを全体的に小さくすることができる。 As a third modification related to the first to fourth embodiments, the difference between the distance L1 and the distance L2 is defined as ΔL, and when the distance L1 is set first, the difference ΔL is set small. According to this, the moment M2 is reduced, and the sliding torque N can be reduced as a whole.
第1〜第4実施形態に関する変形例4としては、距離L1と距離L2の差をΔLと定義し、距離L2を先に設定した場合、差ΔLを大きく設定する。これによれば、モーメントM1が小さくなり、摺動トルクNを全体的に小さくすることができる。 As a fourth modification related to the first to fourth embodiments, the difference between the distance L1 and the distance L2 is defined as ΔL, and when the distance L2 is set first, the difference ΔL is set large. According to this, the moment M1 is reduced, and the sliding torque N can be reduced as a whole.
第1〜第4実施形態に関する変形例5としては、本発明は、車両に搭載される他の液体、例えばブレーキフルード、エンジン冷却水、エンジンオイル等の容器内の液面検出装置に適用されてもよい。さらに、車両用に限らず、各種民生用機器、各種輸送機器が備える液体容器内に設けられる液面検出装置に、本発明は適用可能である。 As a fifth modified example related to the first to fourth embodiments, the present invention is applied to a liquid level detecting device in a container such as other fluids mounted on a vehicle, for example, brake fluid, engine cooling water, engine oil and the like. Also good. Furthermore, the present invention is applicable not only to vehicles but also to liquid level detection devices provided in liquid containers provided in various consumer devices and various transport devices.
100,200,300,400 液面検出装置、1 燃料タンク(容器)、1a 液面、10 固定体、30 回転体、32 フロート、38a〜b,338a〜b,438a〜b 回転端、40,240 電極、42,242 縁部、44 凸面部、46 頂点部、60a〜b,260a〜b アーム部、62a〜b 固定端、64a〜b 自由端、66a,266a 第1接点、66b,266b 第2接点、PT ピッチ、DR 回転方向、DRU 上昇回転方向、DRD 下降回転方向、DD 径方向 100, 200, 300, 400 Liquid level detection device, 1 Fuel tank (container), 1a Liquid level, 10 Fixed body, 30 Rotating body, 32 Float, 38a-b, 338a-b, 438a-b Rotating end, 40, 240 electrode, 42, 242 edge, 44 convex surface, 46 apex, 60a-b, 260a-b arm, 62a-b fixed end, 64a-b free end, 66a, 266a first contact, 66b, 266b first 2 contacts, PT pitch, DR rotation direction, DRU ascending rotation direction, DRD descending rotation direction, DD radial direction
Claims (9)
前記容器に対して固定される固定体(10)と、
前記液面高さの変化に追従して回転運動を行なう回転体(30)と、
前記固定体に保持されて、前記回転運動の回転方向(DR)に配列をなし、前記回転方向に曲率を有する凸面部(44)を形成する複数の電極(40,240)と、
互いに電気的に接続され、それぞれ前記電極に押し当てられることで前記電極と弾性接触する湾曲凸状の第1接点(66a,266a)及び第2接点(66b,266b)を形成し、前記回転体に対して保持されて、独立に弾性変形可能な2つのアーム部(60a〜b,260a〜b)とを備え、
前記第1接点及び前記第2接点のうち少なくとも一方が前記電極に弾性接触するときの電気抵抗により前記液面高さが検出され、
各前記アーム部は、前記回転体に対して連結される固定端(62a〜b)から、前記回転方向に沿って自由端(64a〜b)へと延びる板ばね状に形成され、
前記第1接点及び前記第2接点は、各前記アーム部の前記自由端側にそれぞれ形成され、
前記第1接点と前記第2接点とは、前記回転運動に応じた位置の接触対象の前記電極に対して、接触開始角度を前記回転方向にずらして摺動し、前記接触開始角度のずれは、接触対象の前記電極の範囲内であることを特徴とする液面検出装置。 A liquid level detection device for detecting a liquid level height of a liquid stored in a container (1),
A fixed body (10) fixed to the container;
A rotating body (30) that performs a rotational movement following the change in the liquid level,
A plurality of electrodes (40, 240) held by the fixed body, arranged in a rotational direction (DR) of the rotational motion, and forming a convex surface portion (44) having a curvature in the rotational direction;
Curved convex first contacts (66a, 266a) and second contacts (66b, 266b) that are electrically connected to each other and pressed against the electrodes to elastically contact the electrodes are formed, and the rotating body And two arm portions (60a-b, 260a-b) that are independently elastically deformable.
The liquid level is detected by an electrical resistance when at least one of the first contact and the second contact is in elastic contact with the electrode,
Each of the arm portions is formed in a leaf spring shape extending from a fixed end (62a-b) connected to the rotating body to a free end (64a-b) along the rotational direction,
The first contact and the second contact are formed on the free end side of each arm part,
The first contact and the second contact slide with respect to the electrode to be contacted at a position corresponding to the rotational movement, with a contact start angle shifted in the rotation direction, and the contact start angle shift is The liquid level detection device is within the range of the electrode to be contacted.
各前記アーム部は、前記固定端から、前記回転方向に沿って前記下降回転方向側の前記自由端へと延びる板ばね状に形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の液面検出装置。 The rotational direction includes an upward rotational direction (DRU) corresponding to the rotational motion following the increase in the liquid level, and a downward rotational direction (DRD) corresponding to the rotational motion following the downward movement.
Each said arm portion, from said fixed end, a liquid according to claim 1 or 2, characterized in that it is formed in the in the rotation direction extends to the free end of the descending rotational direction plate spring Surface detection device.
前記複数の電極(40)が互いに隙間を介する縁部(42)は、前記径方向に対して傾いていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の液面検出装置。 The first contact (66a) and the second contact (66b) are arranged along the radial direction of the rotational movement,
The liquid level detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein an edge (42) in which the plurality of electrodes (40) are spaced from each other is inclined with respect to the radial direction. .
前記第1接点(266a)と前記第2接点(266b)とは、互いに前記回転方向にずれていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の液面検出装置。 The edge (242) where the plurality of electrodes (240) are spaced from each other is disposed along the radial direction of the rotational movement,
The liquid level detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the first contact (266a) and the second contact (266b) are shifted from each other in the rotation direction.
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