JPH07507866A - 鉛直方向掃引式液面センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 鉛直方向掃引式液面センサ 本発明は液面ないし液位センサ、特に、自動車のための鉛直ないし垂直に向いた 液面センサに関する。

車両内に残存する液体の量を測定するための多くの装置が現存する。例えば、自 動車の燃料タンクの場合、燃料面の感知は従来においては燃料面が変動するにつ れて角通路（ａｎｇｕｌａｒ　ｐａｔｈ）に沿って移動するフロート腕の一端に 結合されたフロートを使用して達成される。フロート腕の他端は抵抗器の上に沿 ってワイパ（ｗｉｐｅｒ）接点ないし摺動接点を動かす。ワイパ接点と抵抗器と の電気的接続はフロートがタンク内の燃料面に従って動くにつれて抵抗の可変測 度を生じさせる。可変抵抗から生しる信号はタンク内に存在する燃料の量を車両 操縦者に示すため燃料計のごとき表示器へ送られる。

しかし、上に説明された構成においては、フロート腕は燃料タンクの壁またはそ の他の構成体による干渉を受けやすい。また、燃料面の比較的大きい変動が抵抗 器上におけるワイパ接点の単に小さい移動のみを生しるから、装置の分解能は低 い。これは燃料面か空に近いとき特に不利である。さらに、フロート腕の構成は 従来の固形壁に代えて可膨袋を使用する燃料タンク内においては容易に適合でき ない。

従って、鉛直ないし垂直部材に乗って上下に移動するフロートを有する液面セン サか提案された。例えば、リレイ外の米国特許第４８２７７６９号は垂直部材お よびフロートを備えた燃料面センサを開示している。厚膜サーメット抵抗トラッ クか垂直部を才の一側面に溶着され、そして導体か垂直部材の他側面に配置され ている。フロートがタンク内において燃料面に浮かされ、抵抗トラックが導体に 対して短絡させられる。これは抵抗がタンク内の燃料面高さに比例する電気回路 を完成する。同様の装置かＶＤＯア１〜′ロフシンドリング社によって製作され ており、それは数本の垂直ニッケルクローム電線に乗って上下に移動するフロー トを存する。

本発明によれば容器内の液体の量を測定するための液面センサが提供され、該液 面センサは、 第１の側面および第２の側面を有する抵抗器素子、抵抗器素子の第１の側面に配 置された導電ストリップ、及び抵抗器素子の第１の側面に配置された連続パッド 抵抗ストリップ、を有しており、 導電および抵抗ストリップか外部電気回路に接続されるように構成されており、 更に、 抵抗器素子と係合されたフロートであって、容器内の液体の量が変わるにつれて 抵抗器素子に沿って移動できるもの、およびフロートに接続された接点組立体て あって、外部電気回路を有する回路を完成するように導体ストリップと抵抗スト リップとを電気的に接続するものを存する。

本発明を実施する液面センサは広範な種類の自動車燃料タンク内において使用で きる。

本発明を実施する液面センサは増進された燃料計分解能を存するという利点を存 する。

さらにこの液面センサは接点組立体による抵抗器素子の摩耗が最小限にされそし て接点組立体が迅速かつ容易にフロートの内および外へ摺動され得るという利点 を有する。

次ぎに本発明は添付図面を参照して、例によって、さらに説明されるであろう。

添付図面において、 第１図は自動車の燃料タンク内において使用するため燃料ポンプ組立体とともに 取付けられる本発明による液面センサの側面図である。

第２図は第１図の２−２線に沿って描かれた液面センサの前面図である。

第３図は第２図の３−３線に沿って描かれた液面センサの横断面図である。

第４図は第２図の４−４線に沿って描かれた液面センサの横断面図である。

第５図は液面センサの抵抗器素子の前面図である。

第６図は第５図の６−６線に沿って描かれた抵抗器素子の横断面図である。

第７図は液面センサのフロートおよび接点組立体の上面図である。

第８図は第７図の８−８線に沿って描かれたフロートおよび接点組立体の横断面 図である。

第９図は第７図の９−９線に沿って描かれたフロートおよび接点組立体の部分横 断面図である。

第１０図は液面センサの接点組立体の上面図である。

第１１図は第１θ図に示された接点組立体の前面図である。

第１２図は第１０図および第１１図に示された接点組立体の側面図である。

第１３図は接点組立体の一代替実施例の上面図である。

第１４図は接点組立体の他の一代替実施例の上面図である。

第１５図は接点組立体のさらに他の一代替実施例の上面図である。

第１６図は第１５図に示された接点組立体の前面図である。

第１７図は第１５図および第１６図に示された接点組立体の側面図である。

第１８図は自動車の燃料タンク内に傾斜して燃料ポンプ岨立体とともに取付けら れた本発明による液面センサの一代替実施例の側面図である。

第１９図は第１８図に示された液面センサの実施例において使用するフロートお よび接点組立体の上面図である。

第２０図は第１９図における線２０−２０に沿って描かれたフロートおよび接点 組立体の側面図である。

図面を参照して、本発明の提示実施例か説明されるであろう。第１ＩＩと第２図 は容器内の液体の量を測定するための本発明による液面センサｌＯを示す。ここ に図示されて説明される一提示実施例において、液面センサｌＯは自動車の燃料 タンク内において使用するため燃料ポンプ組立体１３に細長いブラケットＩＩお よび１２によって取付けられている。液面センサｌＯは実質的に垂直に指向され た抵抗器素子ないし抵抗素子＋４およびフローＨ６を「する。

抵抗器素子１４はともに抵抗器素子１４の片側に配置された導電ストリップない し導電片２０および連続パッド抵抗ストリップないし抵抗片２２を有する。電線 ２４および２６が、それぞれ、導電および抵抗ストリップ２０および２２の底部 において導電はんだパッド２８および３０上に錫類はんだによって電気的に接続 されている。はんだパッド２８および３０はもし水が燃料タンク内に存在するな らば生じ得る酸化を防ぐため事前に錫メッキされ得る。電線２４および２６はア ナログまたはディジタル表示ゲージ（図示せず）を存し得る外部電気回路に電線 ２０および２２を接続する。

ブラケット１２の延長部は抵抗器素子１４の第１の端部３４に近接して配置され た第１のすなわち上の止めないしストッパ３２を形成している。ブラケット１１ および１２の下端部を結合する同様の延長部は、抵抗器素子１４の端部３８に近 接して配置された第２のすなわち下の止めないしストッパ３６を構成している。

フロート１６は抵抗器素子！４と係合しており、そしてタンク内の燃料の量が変 化するにつれて（仮想線で示されるように）第１の止め３２と第２の止め３６と の間において抵抗器素子Ｉ４に沿って運動できる。止め３２および３６は燃料タ ンクの極限充満状態および極限空状懸にそれぞれ一致するように位置されており 、そしてフロート１６の移動に対する正確に反復できる確定した限界を設けてい る。

第３図および第４図はおのおのそれらの端部の一つを、それぞれ、止め３２およ び３６に固定されたクリップ４０および４２を示す。第３図に示されたように、 上クリップ４０の自由端部は、抵抗器素子１４の頂部を細長いブラケット１２に 係脱自在に取付けるため、抵抗器素子１４の上端部３４を通る穴４４に嵌合する 。

第４図は下クリップ４２の自由端部か抵抗器素子１４の底部を、止め３６、従っ て細長いブラケット１１に係脱自在に取付けるため、抵抗器素子１４の下端部３ ８を通る穴４６に同様に嵌合することを示す。クリップ４０および４２は、とも に、抵抗器素子１４がもし保守作業か必要とされるならばその取付は部に対して スナップ式に係脱されることを可能にする。

抵抗器素子１４のために構造的支持を提供することに加えて、細長いブラケッＨ １および１２はそれにフロート１６がさらされる燃料タンク内における燃料スロ ッシングからの撹乱運動を減らす。より完全に抵抗器素子１４を包囲する管状の スリーブは細長い取付ブラケット１１および１２に代えて使用され得ることは理 解されるであろう。

第５図および第６図はステンレス鋼基板４８および基板４８上に配置された磁器 コーティング５０を存する抵抗器素子１４を示す。導電ストリップ２０および連 続パッド抵抗ストリップ２２はともに抵抗器素子１４の前側面５２に配置されて いる。導電ストリップ２０は好ましくはパラジウム銀でありそして周知の手段に よって磁器コーティング５０上に印刷されている。もし液面センサ１０が水がそ こに存在する適用において用いられることが予定されるならば、ノくラジウム銀 は酸化を防ぐために錫メッキされる。

抵抗ストリップ２２は同様に磁器コーティング５０上に印刷され、そして好まし くは磁器コーティング５０とより容易に結合するようにガラスまたはシリカ化合 物を含むインキである。抵抗ストリップ２２にとって好適である抵抗器インキは デュポン社からさまざまのオーム／単位面積のものが人手できる。約９〜１４オ ームの抵抗特性を有するインキが本願にとって好ましい。導電ストリップ２０お よび抵抗ストリップ２２はともに好ましくは約０．０１０〜０．０１５ｍｍの厚 さであり、一方、抵抗器素子１４は約１．５０ｍｍの厚さである。抵抗器素子１ ４は抵抗器素子口の底部に配置されそして抵抗ストリップ２２とはんだノくノド ３０との間で電気的に接触している導電ドエルパソド（ｄｗｅ　ｌ　１　ｐａｄ ）５３を随意的に存し得る。接点組立体が、後に説明されるように、ドエルノ（ ・ノド５３上に休止するとき、正確な抵抗が測定できる。これはアナログ燃料計 を使用するとき特に望ましい。

複数のレーザプランジ（ｌａｓｅｒ　ｐｌｕｎｇｅ）またはトリム力・ノドを提 供するために抵抗ストリップ２２上に配列されている。抵抗ストリ・ノブ２２の 底部における抵抗値は好ましくは約１５オームであり、抵抗ストリ・ノブ２２の 頂部における抵抗値は約１６０オームである。任意の数のレーザプランジ５４が 、本発明の被誼渡者に誼渡された本願出願人の米国特許第５０５１７１９号（こ 説明された一つのごときレーザトリミング法によって抵抗ストリップ２２に沿っ て作られた。液面センサｌＯのｔｔ４にはレーザプランジ５４の数が増されるに つれて増すか、これはまた抵抗器素子１４を完成するため要求される時間を増す 。好ましくは、レーザプランジ５４はほぼ２〜４オーム毎に作られる。

第６図に示されるように、抵抗器素子１４はその横端のおのおのにおし１て新月 形部分を存する。新月形部分５６および５８は磁器コーティング手順によって形 成され、そして抵抗器素子１４の横端において約０．０５ｍｍの厚さを付加する 。

新月形ないしメニスカス部分５６および５８は、それに沿ってフロート１６内の ライダ（ｒｉｄｅｒ）が、以下において説明されるように、抵抗器素子１４に対 してフロートをより容易に保持する突起を提供する。

第７図は抵抗器素子１４のまわりに配置された小部分６０および小部分６０のま わりに配置された浮揚ないし浮き部分６２を有するフロート１６を示す。好まし くは、小部分６０はデルリン５００（商標）またはセルコンＭ９０（商ＩＩＡ） のごとき射出成形されるアセタールから形成され、そして浮揚部分６２はユナイ テドテクノロジーズ５ＥＯＮＥ（商ｅｌｌりのごときフッ素添加ポリウレタンか ら圧縮成形される。フロー目６の正確な形状および浮力レベルは型形状および成 形化合物の密度をそれぞれ変えることによって変更され得ることが理解されるで あろう。

小部分６０は取付スロット６４および案内溝６６を有する。抵抗器素子（１４） は案内溝６６を通して受容される。ライダ６８．７０．７２および７４は案内溝 ６６内に突出してフロート！６を抵抗器素子１４に安定支持する。ライダは抵抗 器素子１４を前から後へ運動しないように安定させるが、横から横への運動は抵 抗器素子１４が案内溝６６の側壁に対して至近に接近して配置されそしてライダ ６８および７４が新月形部分５６および５Ｂの直ぐ上に休止するから最小限にさ れる。従って、接点組立体１８による擦過に起因する導電ストリップ２０および 抵抗ストリップ２２における摩耗は、フロート１６が大きな遊びを生じることな しに抵抗器素子１４に支持されているから減じられる。

第８図および第９図は小部分６０の取付スロット６４内に取付けられた接点組立 体７５を示す。接点組立体７５はベース部分７６およびベース部分７６に結合さ れた接点腕７８を有し、接点腕７８の端部には一対の接点８０および８２が結合 されている。ベース部分７６は対抗するフランジ８４および８６によって取付ス ロット６４内に保持されている。ベース部分７６上のもどり止めまたはばねキー ８８は接点組立体７５か取付スロット６４内へ摺動されて取り外し可能に口・ツ クされることを可能にする。

ベース部分７６および接点腕７８は好ましくはべり１功ム銅であり、そして接点 ８０および８２は好ましくはニッケル錫である。接点８ｏおよび８２は接点腕７ ８内に支柱で固定され得または、それに代えて、漸進ダイによって型打ちされ得 る。このようにして、正および負の接点が共通のキャリヤ上に取付けられ、これ は池の方法ではゆるい接続ないしルーズジヨイント（ｌｏｏｓｅｊｏｉｎｔｓ） から生じるかもしれない電子騒音を減らす。フロート１６が下の止め３６に当接 するとき、接点８２はドエルパッド５３（第５図）上に休止する。

抵抗ストリップ２２は段付抵抗器よりはむしろ連続パッドでありそして接点８゜ および８２は抵抗器素子１４上に比較的低い負荷を有するから、接点８２の移動 間の小さい回路遮断は回避される。これはフローＨ６が抵抗器素子１４に沿って 移動するときスパイクを無くしそしてより滑らかな抵抗特性を提供する。

第１０図から第１２図は接点組立体７５の好ましい一実施例を示す。接点腕７８ は抵抗器素子１４に向かって偏倚されており、従って接点８ｏおよび８２は外部 電気回路との電気回路を完成するようにそれぞれ導電ストリップ２ｏおよび連続 パッド抵抗ストリップ２２に接して配置されている。抵抗器素子１４が案内溝６ ６内で安定しており、そして接点組立体７５のベース部分７６が取付スロット６ ４内で安定していることによって、接点８ｏおよび８２は約０．１４〜０．　２ ５ニユートンのストリップ２０および２２上における予想可能ダラム負荷（ｇｒ ａｍ　ｌｏａｄｉｎｇ）を達成する。

液面センサ１０は次ぎのごとく燃料タンク内の燃料のレベルを決定するように働 く。通常、燃料計パッケージ（ｐａｃｋａｇｅ）は電線２６によって抵抗ストリ ップ２２の底部へ供給される５ボルトパワーサプライを有する。燃料タンク内の 燃料のレベルが変化するにつれて、フロート１６は抵抗器素子１４において対応 する高さを取る。液面センサ１０がそのなかに使用されている特定燃料タンクに おける既知高さ対体積関係を前提として、回路における抵抗は燃料レベルに正比 例する。

マイクロプロセッサにおいて見いだされるかもしれないような線形化修正ルーチ ンは必要でない。特に、フロート位置と残存燃料体積との間の直線関係は在来フ ロート腕液面センサ構成に比しより大きい計器分解能を低体積において提供する 。さらに、止め３２および３６は繰返し端点を提供するから、液面センサによっ て発生される信号のいかなる電子校正も必要でない。しかし、当業界において周 知されているように、信号はスロッシングに対しては電子的に修正される。

第１３図から第１７図は本発明の液面センサにおいて使用するための接点組立体 の幾つかの好ましい代替実施例を示す。第１３図に示されるスプリットユニット （ｓｐｌｆｔ　ｕｎｉｔ）前設計９０は接点腕７８から延びる分岐延長部９２お よび９４の端部に配置された接点８０および８２を有する。第１４図に示される スプリットユニット逆設計９６は同様の延長部９８および１００に結合された接 点８０および８２を有する。第１５図から第１７図は接点８０および８２が接点 腕７８に結合されたキャリヤ腕１０４上に取付けられている単一キャリヤ設計＋ ０２を示す。接点組立体設計の池の変形であって本発明において使用するため許 容できるものが存在することは明らかであろう。

第１８図から第２０図は本発明による液面センサ１０４の好ましい一代替実施例 であって燃料タンク内に傾斜して取付けるようにされたものを図示する。これは 例えば浅い燃料タンクを適応させるのに望ましい。タンクの利用可能な高さによ って、液面センサ１０４が取付けられる角度は好ましくは４５度と７５度との間 で様々である。

液面センサ！０４において使用するためのフロート１０６および接点組立体１０ ８か第１９図および第２０図に示されている。接点組立体１０８は第１５図から 第１７図に示されたそれと同様である。前に説明された垂直に指向される実施例 において使用されるフロートの場合と同じように、フロート１０６は第１８図に 仮想線で示される充満位置と実線で示される空位置との間で移動できる。抵抗器 素子＋１４の頂部に配置された電線１１０および１１２は、液面センサ１０４に よって測定される抵抗値がタンク内に残存する液体の体積に反比例するように燃 料計（図示されない）と電気的に連通している。

本発明の液面センサは車両燃料タンクの一つの穴のなかで燃料ポンプ組立体、ま たは燃料モジュール、とともにパッケージ化され得る。それに代えて、本液面セ ンサはタンク内におけるスロッシングの効果を最小限にするためそれ自体の容器 内に独立してパッケージ化され得る。本液面センサは車両燃料タンクの壁または その池の内部構造体と衝突するかもしれない枢動フロートを有しないから、可膨 袋を存するものを含む広範な種類の燃料タンクにおいて使用できる。当業者が理 解するであろうように、フロートの形状は異なる燃料タンクを適応させるように 様々にされ得る。

補重書の写しく翻訳文）提出書く特許法制８４条の８）平成　６　年　１１　月 　１６　日ムＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．容器内の液体の量を測定するための液面センサにおいて、該液面センサが、 第１の側面および第２の側面を有する抵抗器素子（１４）、抵抗器素子の第１の 側面に配置された導電ストリップ（２０）、並びに抵抗器素子の第１の側面に配 置された連続パッド抵抗ストリップ（２２）を有しており、 前記導電および抵抗ストリップ（２０、２２）が外部電気回路に接続されるよう に構成されており、更に、 抵抗器素子（１４）と係合されたフロート（１６）であって、容器内の液体の量 が変わるにつれて抵抗器素子（１４）に沿って移動できるもの、およびフロート （１６）に接続された接点組立体（７５）であって、外部電気回路との回路を完 成するように導電ストリップ（２０）と抵抗ストリップ（２２）とを電気的に接 続しているもの を有する液面センサ。 ２．請求項１による液面センサにおいて、フロートが取付スロットを有し、そし て接点組立体が前記取付スロット内に取り外し可能にロックされている液面セン サ。 ３．請求項１または２による液面センサにおいて、接点組立体がベース部分、ベ ース部分に接続された接点腕、および接点腕に接続された一対の接点を有し、該 接点の一つが導電ストリップに接するように偏倚しており、そして接点の他の一 つが抵抗ストリップに接するように偏倚している液面センサ。 ４．請求項１から３の何れか一つの項による液面センサにおいて、フロートは抵 抗器索子がそれを通って受容される案内溝を有する液面センサ。 ５．請求項４による液面センサにおいて、案内溝は、抵抗器素子上にフロートを 位置決めするように抵抗器素子が当接する複数のライダを有する液面センサ。 ６．請求項１から５の何れか一つの項による液面センサにおいて、抵抗器素子が 第１の端部、第２の端部、第１の端部に近接する第１のストッパ、および第２の 端部に近接する第２のストッパを有し、フロートが第１のストッパ及び第２のス トッパとの間を移動できる液面センサ。 ７．請求項１から６の何れか一つの項による液面センサにおいて、抵抗ストリッ プがそれに沿って所定抵抗特性を提供するように複数のレーザプランジがその上 に配列されている液面センサ。 ８．請求項１から７の何れか一つの項による液面センサにおいて、フロートが心 部分および心部分のまわりに配置された浮揚部分を有する液面センサ。 ９．請求項１から８の何れか一つの項による液面センサにおいて、抵抗器素子が 実質的に垂直に向いているように構成されている液面センサ。 １０．自動車の燃料タンク内の燃料の量を測定するための液面センサにおいて、 該液面センサが、 第１の側面、第２の側面、第１の側面に配置された導電ストリップ、第１の側面 に配置された連続パッド抵抗ストリップ、第１の端部、第２の端部、第１の端部 に近接する第１のストッパ、および第２の端部に近接する第２のストッパを有す る垂直の抵抗器素子であって、抵抗ストリップが所定抵抗特性を提供するように 複数のレーザプランジがその上に配列されており、導電および抵抗ストリップが 外部電気回路に接続されるように構成されているもの、抵抗器素子の近くに配置 された心部分および心部分の周囲に配置された浮揚部分を有し、心部分が取付ス ロットを有し抵抗器素子がそれを通って受容される案内溝を有するフロートであ って、燃料タンク内の燃料の量が変わるにつれて第１及び第２のストッパの間で 抵抗器素子に沿って移動できるもの、並びに取付スロット内に取り外し可能にロ ックされた接点組立体であって、ベース部分、ベース部分に接続された接点腕、 および接点腕に接続された一対の接点を有し、接点の一つが導電ストリップに接 するように偏倚しており、そして接点の他の一つが抵抗ストリップに接するよう に偏倚しており、接点組立体が外部電気回路との回路を完成するように導電スト リップと抵抗ストリップを電気的に接続しているもの を有する液面センサ。