JP3971131B2 - 液面レベルセンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液面レベルに応じて回動するフロートアームを備えた液面レベルセンサに関し、特に、フロートアームの回動をよりスムーズにする液面レベルセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タンク内の燃料の液面レベルに応じて上下移動するフロートが先端に取り付けられた棒状のフロートアームを具備する液面レベルセンサが知られている。図５はこの種の液面レベルセンサの一例を示す平面図であり、図６は、図５に示す液面レベルセンサのＡＡ線要部拡大断面図である。
【０００３】
図５に示すように、この種の液面レベルセンサ９１は、例えば車両の燃料タンク等に取り付けられており、樹脂製のフレーム２、金属製のフロートアーム３、樹脂製のアームホルダー９４、電気回路５、及び被測定液体に対して浮力を有するフロート６を含んで構成される。上記液面レベルセンサ９１においては、被測定液体の液面レベルの変動に応じて上下移動するフロート６が取り付けられたフロートアーム３が、回動角度範囲θ１内で回動する。
【０００４】
図６に示すように、フレーム２は、液面レベルを検出するための電気回路５、例えば、後述するホール素子５ｃ等を搭載している。このフレーム２には、上側に開口した電子機器収容部２ｂが形成されている。この電子機器収容部２ｂには、リング状の磁石５ａからの磁力を検出して電気信号に変換する磁電変換素子としてのホール素子５ｃ、及びこのホール素子５ｃ等を搭載する配線板５ｄが収容されている。この配線板５ｄには、ホール素子５ｃから出力される電気信号を外部に導く出力端子５ｅが接続されている。この電子機器収容部２ｂは、図示しないモールド材で補填されている。電気信号は、フロートアーム３の回動角度、すなわち、液面レベルに対応するものである。また、このフレーム２には、集磁部材としてのリング状のコア５ｂも取り付けられている。但し、コア５ｂの一部は、上記ホール素子５ｃを挟みこめるだけの間隙が設けられている。
【０００５】
また、フレーム２は、フロートアーム３の回動安定性の向上、及びフロートアーム３の取り付け時に利用される円筒状の凹状軸受部２ａを有している。この凹状軸受部２ａの中心部は、フロートアーム３の回転軸部が挿入されるフレーム軸穴としての軸穴２ａ１が形成されている。なお、上記リング状のコア５ｂ及び上記ホール素子５ｃは、図示のように、凹状軸受部２ａの外側の同心円上に設けらている。
【０００６】
上記フロートアーム３は、１本の金属棒状であり、回転の支点となる回転軸部、及びこの回転軸部に対して略直角に折り曲げられた回動部からなる。このフロートアーム３の回動部の先端部には、被測定液体に対して浮力を有する材質で形成された円筒状のフロート６が取り付けられている。
【０００７】
アームホルダー９４は、上記フロートアーム３を爪状のアーム保持部９４ｂにより保持すると共に、上記フレーム２に取りつけられて、保持しているフロートアーム３を上記回転軸部を支点として回動させる。また、このアームホルダー９４は、上記フレーム２の凹状軸受部２ａに対応した円筒形状の凸状軸受部９４ａを有している。この凸状軸受部９４ａの中心部にも、フロートアーム３の回転軸部が挿入されるホルダー軸孔としての軸穴９４ａ１が形成されている。凸状軸受部９４ａの外側面には、リング状の上記磁石５ａが周設されている。これら凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部９４ａは、回動可能に互いに嵌合する。
【０００８】
この液面レベルセンサ９１の組立時には、まず、上記凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部９４ａが嵌合されて、アームホルダー９４がフレーム２に取り付けられる。そして、フロートアーム３の回転軸部を各軸穴２ａ１、９４ａ１に挿通した後、フロートアーム３の回動部をアーム保持部９４ｂに圧入する。これにより、フロートアーム３がアームホルダー９４と共に回動可能で、かつフレーム２から抜け落ちないようになっている。また、凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部９４ａの嵌合により、フロートアーム３の回動も安定する。
【０００９】
このような構造の液面レベルセンサ９１は、ガソリン等の被測定液体を貯蔵するガソリンタンク（不図示）に取り付けられる。そして、液面レベルの変動によりフロート６が上下動すると、フロートアーム３は上記回転軸部を支点として、所定角度範囲θ１内で回動する。この角度範囲θ１内の回動によりホール素子５ｃにより検出される上記磁石５ａからの磁力が変化し、この変化に基づく液面レベルを示す電気信号が出力端子５ｅから取り出される。
【００１０】
ところで、上記凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部９４ａは、回動する部分なので密着させることができず、それらの間には必然的にすきまＲが形成される。このすきまＲに異物が侵入してくると、アームホルダー９４の円滑な回動が妨げられるという問題が発生する。以下にこの問題を図７を用いて説明する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図７は、図６の液面レベルセンサの問題点を示す説明図である。特に、図７（Ａ）はフレームとアームホルダーとの間隔が狭い時、図７（Ｂ）はフレームとアームホルダーとの間隔が広いときの異物の侵入経路を示す説明図である。
【００１２】
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部９４ａの間には、すきまＲが形成される。アームホルダー９４はスムーズに回動する必要があるので、フレーム２とアームホルダー９４との間にある程度離れている必要がある。一方、回動の安定性を高めるためには、フレーム２とアームホルダー９４とが離れすぎるのも好ましくない。これらを考慮して、フレーム２とアームホルダー９４との間のクリアランスＣは、図７（Ａ）に示す０．２ｍｍから、図７（Ｂ）に示す０．５ｍｍ程度の間に設定されている。
【００１３】
ところが、これらのクリアランスＣでも、異物は図中矢印で示すように混入することができる。特に、異物がタンク製造時等に発生した鉄粉等の磁性体の場合には、上記液面レベル検出に利用される磁石５ａに吸引されて、徐々にすきまＲに滞留していく。この滞留がアームホルダー９４の回動の妨げにならないように、磁石５ａとフレーム２との距離Ｌを１ｍｍ程度だけ離れるようにしている。しかしながら、この距離Ｌも大きくとりすぎると、磁石５ａから集磁部材としてのコア５ｂまでの距離が長くなって、ホール素子５ｃで検出される磁力が弱くなり、この結果、レベル検出の正確性に影響がでてくる。すなわち、距離Ｌも、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す１ｍｍ程度以上とるのは好ましくない。
【００１４】
要するに、回動安定性確保や検出の正確性等を考慮すると、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すような設定にせざるを得ないのだが、このような設定だと異物の侵入を十分に防止することができず、この結果、アームホルダー９４の円滑な回動に影響がでる可能性がある。
【００１５】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、上記凹状軸受部及び凸状軸受部の間に形成されるすきまへの異物の侵入を防止して、アームホルダーの円滑な回動を確保することができる液面レベルセンサを提供することを課題としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の液面レベルセンサは、図１に示すように、回転の支点となる回転軸部と該回転軸部に対して直角に折り曲げられた回動部とからなり、前記回動部の先端部に被測定液体に対して浮力を有するフロート６が取り付けられた棒状のフロートアーム３と、前記回転軸部が挿通されるフレーム軸穴２ａ１を有し、該フレーム軸穴２ａ１に挿通された前記回動軸部を支点として回動させるように前記フロートアーム３を保持するフレーム２と、前記フレーム軸穴２ａ１を挿通した前記回転軸部の先端が挿通されるホルダー軸穴４ａ１と、前記フロートアーム３の回動部が圧入されるアーム保持部４ｂとを有し、前記回転軸部の先端が前記ホルダー軸穴４ａ１に挿通されるとともに前記回動部が前記アーム保持部４ｂに圧入された前記フロートアーム３を保持するアームホルダー４と、前記フレーム２に前記フレーム軸穴２ａ１と同心にその周囲に形成された凹状軸受部２ａと、該凹状軸受部２ａの外側の同心円上に設けられ、前記フロートアーム３の回動に基づき前記被測定液体の液面レベルを検出するための集磁部材としてのリング状のコア５ｂ及びホール素子５ｃと、前記アームホルダー４に前記ホルダー軸穴と同心にその周囲に形成され、前記凹状軸受部２ａに回動可能に嵌合された円筒状の凸状軸受部４ａと、中央部に前記凸状軸受部４ａと略同型状の中空穴８ａが設けられ、該中空穴８ａに前記凸状軸受部４ａが挿通されて前記凸状軸受部４ａに固定された弾力性のあるリング状のパッキン８と、前記パッキン８の前記中空穴８ａに挿通されている前記凸状軸受部４ａの外周面に周設されたリング状の磁石５ａとを備え、前記パッキン８は、弾性変形により、その外縁部が前記凸状軸受部４ａの外周と前記凹状軸受部２ａの間のすきまＲの入り口に相当する前記フレーム４の箇所に摺接されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、フロートアーム３の回動に基づき被測定液体の液面レベルを検出するための集磁部材としてのリング状のコア５ｂ及びホール素子５ｃが凹状軸受部２ａの周囲に設けられることで、凸状軸受部４ａの外周と凹状軸受部２ａの間に形成されるすきまＲの入り口は、パッキン８の弾性変形により、その外縁部が入り口に相当する前記フレーム４の箇所に摺接されていることによって、凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部４ａの嵌合が図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように多少上下にずれても、確実にすきまＲを外部から遮断することができる。
【００２０】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の液面レベルセンサは、図１に示すように、請求項１記載の液面レベルセンサにおいて、前記凸状軸受部４ａは、前記アームホルダー４側に設けられ、前記パッキン８の回転を防止する突出部４ａ３を外周に有しており、前記中空穴８ａは、前記突出部４ａ３に対応した形状の切欠部８ｂを有していることを特徴とする。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、凸状軸受部４ａはアームホルダー４側に設けられ、パッキン８の回転を防止する突出部４ａ３を外周に有しており、パッキン８の中空穴８ａは突出部４ａ３に対応した形状の切欠部８ｂを有しているので、パッキン８の凸状軸受部４ａへの固定がより確実になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１を用いて本発明に関わる液面レベルセンサの構造及び作用について説明する。図１は、本発明の液面レベルセンサの実施形態を示す要部拡大断面図である。この図１の断面方向は、図６と同様である。なお、図１の液面レベルセンサの平面図は、上記図５と同様になるので、ここでは省略する。
【００２９】
図１に示す液面レベルセンサ１は、例えば車両の燃料タンク等に取り付けられており、樹脂製のフレーム２、金属製のフロートアーム３、樹脂製のアームホルダー４、電気回路５、及び被測定液体に対して浮力を有するフロート６を含んで基本的に構成される。
【００３０】
この液面レベルセンサ１においては、図５に示したと同様、被測定液体の液面レベルの変動に応じて上下移動するフロート６が一端に取り付けられたフロートアーム３が、回動角度範囲θ１内で回動する。
【００３１】
フレーム２、フロートアーム３、電気回路５及びフロート６は共に、図６で示したものと同様なので、ここでは重複説明を省略する。この図１において付された参照番号は、図７のそれと同様の構成要素を示す。
【００３２】
アームホルダー４は、上記フロートアーム３を爪状のアーム保持部４ｂにより保持すると共に、上記フレーム２に取りつけられて、保持しているフロートアーム３を上記回転軸部を支点として回動させる。また、このアームホルダー４は、上記フレーム２の凹状軸受部２ａに対応した円筒形状の凸状軸受部４ａを有している。この凸状軸受部４ａの中心部にも、フロートアーム３の回転軸部が挿入される軸穴４ａ１が形成されている。凸状軸受部４ａの外側面には、リング状の上記磁石５ａが周設されている。この磁石５ａの凸状軸受部４ａへの取り付け構造は、図３において明らかになる。これら凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部４ａは、回動可能に互いに嵌合する。
【００３３】
ところで、フレーム２に形成された凹状軸受部２ａ及びアームホルダー４に形成された凸状軸受部４ａは、前述したように必然的にすきまＲが形成される。そこで、上記凸状軸受部４ａには、弾力性のある円板状のパッキン８が固定され、この弾力性を利用してパッキン８の外縁付近が凹状軸受部２ａの下方部、すなわち、すきまＲの入り口に相当する箇所に摺接するようにしている。これにより、アームホルダー４の回動を妨げることなく、上記すきまＲを外部から遮断している。したがって、上記すきまＲへの異物の侵入が防止され、アームホルダー９４の円滑な回動が確保されるようになっている。パッキン８の構造、材質、取り付け方法等は図２及び図３を用いて後述する。
【００３４】
この液面レベルセンサ１の組立時には、まず、アームホルダー４の凸状軸受部４ａに、磁石５ａ、パッキン８等が取りつけられ、その後上記凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部４ａが嵌合されて、アームホルダー４がフレーム２に取り付けられる。そして、フロートアーム３の回転軸部を各軸穴２ａ１、４ａ１に挿通した後、フロートアーム３の回動部をアーム保持部４ｂに圧入する。これにより、フロートアーム３がアームホルダー４と共に回動可能で、かつフレーム２から抜け落ちないようになっている。また、凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部４ａの嵌合により、フロートアーム３の回動も安定する。
【００３５】
このような構造の液面レベルセンサ１は、ガソリン等の被測定液体を貯蔵するガソリンタンク（不図示）に取り付けられる。そして、液面レベルの変動によりフロート６が上下動すると、フロートアーム３は上記回転軸部を支点として、上記所定角度範囲θ１内で回動する。この角度範囲θ１内の回動によりホール素子５ｃにより検出される上記磁石５ａからの磁力が変化し、この変化に基づく液面レベルを示す電気信号が出力端子５ｅから取り出される。
【００３６】
次に、図２及び図３を用いて上述したパッキン８の構造、取り付け方法、及び作用について説明する。図２は、パッキンが取り付けられた状態のアームホルダーを示す斜視図である。図３は、図２の分解斜視図である。
【００３７】
図２に示すように、アームホルダー４の円板状の基底部４ｃには、パッキン８、スペーサ７及び磁石５ａがこの順に載設される。これらパッキン８、スペーサ７及び磁石５ａはいずれもリング状をしており、凸状軸受部４ａに挿通されている。そして、磁石５ａは、その内側面部が複数のリブ４ａ２に接触してガタツキが防止され、更に係止片４ａ１によってアームホルダー４に固定されている。なお、基底部４ｃ及びパッキン８の間には、パッキン８が上下移動可能なスペースＳが形成されている。
【００３８】
図３に示すように、アームホルダー４の円板状の基底部４ｃには、円板部４ｄが形成されている。この円板部４ｄは、パッキン８よりも小さくなるように形成されている。また、この円板部４ｄから上方に向かって上記凸状軸受部４ａが延設されている。この凸状軸受部４ａの下側面部には、パッキン８がこの凸状軸受部４ａのまわりを遊動するのを防止するために、複数の突出部４ａ３が形成されている。更に、この凸状軸受部４ａの側面部には、リング状の磁石５ａの内側面部に接触して、磁石５ａをガタツキなく固定するために、複数のリブ４ａ２が形成されている。また更に、この凸状軸受部４ａの側面部の一部は、パッキン８や磁石５ａを固定するための一対の可撓性を有する係止片になっている。なお、アームホルダー４の上腕部には、上述した爪状のアーム保持部４ｂが設けられている。
【００３９】
パッキン８は、中央部に凸状軸受部４ａと略同型状の中空穴８ａが設けられた弾力性のある円板状をしている。この中空穴８ａは、上記突出部４ａ３に対応した形状の複数の曲線状の切欠部８ｂを有している。このパッキン８は、弾力性があり、かつ被測定液体に対して膨潤性のない部材、例えば、フッ素系のゴム部材で形成されている。パッキン８を被測定液体に対して膨潤性のない部材で形成することにより、パッキン８が変形して回動の妨げになることはない。更に、パッキン８をフッ素系のゴム部材にすることにより、より円滑に摺接することができるようになる。この結果、アームホルダー４のより円滑な回動が長期にわたって確保される。
【００４０】
スペーサ７は、樹脂製であり、磁石５ａの凹部５ｃに嵌合するリブ７ｂ及び上記凸状軸受部４ａに形成された複数のリブ４ａ２に嵌合する複数の切欠部７ａを有している。また、リング状の磁石５ａの下底面には、上記リブ４ａ２と嵌合する凹部５ｃが形成されている。なお、このスペーサ７は磁石５ａをより安定的に固定するために使用した方が好ましいが、磁石５ａは複数のリブ４ａ２によっても固定されているので、このスペーサ７はなくてもよい。
【００４１】
これらパッキン８、スペーサ７及び磁石５ａは、この順に上記凸状軸受部４ａに挿通、載設されて、図４に示すような状態に組み立てられる。特に、磁石５ａは、パッキン８を凸状軸受部４ａの側面に固定する役割も果たしている。すなわち、レベル検出に必要な磁石５ａを、パッキン８の固定にも兼用することにより、専用のパッキン固定手段が不要になり、必要以上にセンサ構造が複雑化することがなくなる。また、パッキン８の中空穴８ａに設けられた切欠部８ｂ及び突出部４ａ３の係合により、パッキン８の凸状軸受部４ａへの固定がより確実になる。
【００４２】
なお、円板部４ｄはパッキン８よりも小さいので、図２に示すようなスペースＳが形成される。このスペースＳは、次の図４の説明において明らかになるが、フレーム２とアームホルダー４との間のクリアランスＣの大小に関わらず、パッキン８がフレーム２に摺接するようにするためのクッションのような役割を果たす。
【００４３】
更に、図４を用いて上記図１〜図３の実施形態による効果について説明する。図４（Ａ）は本実施形態において、フレームとアームホルダーとの間隔が狭いときの状態、図４（Ｂ）は本実施形態において、フレームとアームホルダーとの間隔が広いときの状態を示す説明図である。
【００４４】
この図４（Ａ）及び（Ｂ）の状態は、前述の図７（Ａ）及び（Ｂ）に相当するものである。すなわち、図４（Ａ）においてはフレーム２とアームホルダー４との間のクリアランスＣは０．２ｍｍ程度であり、図４（Ｂ）においてはフレーム２とアームホルダー４との間のクリアランスＣは０．５ｍｍ程度である。
【００４５】
これらいずれの例においても、パッキン８は通常の平面状態に戻ろうとする弾力性によって、その外縁付近が凹状軸受部２ａの下方部、すなわち、すきまＲの入り口に相当する箇所に摺接する。つまり、パッキン８は上述したスペースＳにより、すきまＲの入り口付近で上下移動が可能になり、パッキン８の上方向への弾力性と、凹状軸受部２ａの下方部の下方向への押圧により、クリアランスＣの大小に関わらず、すきまＲの入り口に相当する箇所に摺接することが可能になる。
【００４６】
このような作用により、クリアランスＣの大小に関わらず、異物はすきまＲに侵入することができなくなる。したがって、凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部４ａにより形成されるすきまＲへの異物の侵入が確実に防止され、アームホルダー９４の円滑な回動が確保される。特に、図１及び図７の液面レベルセンサのように、凸状軸受部４ａ（又は９４ａ）に磁石５ａが周設されていて、すきまＲに磁力を及ぼす場合にも、上記のような構成及び作用により、確実にすきまＲへの異物の侵入が防止される。これらの結果、本実施形態によれば、凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部４ａの回動可能な嵌合により、安定したアームホルダー９４の回動を確保しつつ、凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部４ａにより形成されるすきまＲへの異物の侵入も防止して円滑な回動を確保するので、非常に検出精度のよい液面レベルセンサが得られるようになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、パッキン８の弾力性を利用して、外縁付近が凹状軸受部２ａの一部に摺接するようにしているので、凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部４ａの嵌合が図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように多少上下にずれても、確実にすきまＲを外部から遮断することができる。この結果、凹状軸受部２ａ及び凸状軸受部４ａにより形成されるすきまＲへの異物の侵入が確実に防止され、アームホルダー９４の円滑な回動が確保されるようになる。
【００４９】
請求項２記載の発明によれば、凸状軸受部４ａはアームホルダー４側に設けられ、パッキン８の回転を防止する突出部４ａ３を外周に有しており、パッキン８の中空穴８ａは突出部４ａ３に対応した形状の切欠部８ｂを有しているので、パッキン８の凸状軸受部４ａへの固定がより確実になり、異物侵入を更に効果的に防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液面レベルセンサの実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図２】パッキンが取り付けられた状態のアームホルダーを示す斜視図である。
【図３】図２の分解斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は本実施形態において、フレームとアームホルダーとの間隔が狭いときの状態を示す説明図である。図４（Ｂ）は本実施形態において、フレームとアームホルダーとの間隔が広いときの状態を示す説明図である。
【図５】この種の液面レベルセンサの一例を示す平面図である。
【図６】図５に示す液面レベルセンサの要部拡大断面図である。
【図７】図７（Ａ）はフレームとアームホルダーとの間隔が狭いときの異物の侵入経路を示す説明図である。図７（Ｂ）はフレームとアームホルダーとの間隔が広いときの異物の侵入経路を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 液面レベルセンサ
２ フレーム
２ａ 凹状軸受部
２ａ１ 回転軸穴
３ フロートアーム
４ アームホルダー
４ａ 凸状軸受部
４ａ１ 回転軸穴
４ｂ アーム保持部
５ａ 磁石
６ フロート
８ パッキン

Claims (2)

1. 回転の支点となる回転軸部と該回転軸部に対して直角に折り曲げられた回動部とからなり、前記回動部の先端部に被測定液体に対して浮力を有するフロートが取り付けられた棒状のフロートアームと、
   前記回転軸部が挿通されるフレーム軸穴を有し、該軸穴に挿通された前記回動軸部を支点として回動させるように前記フロートアームを保持するフレームと、
   前記フレーム軸穴を挿通した前記回転軸部の先端が挿通されるホルダー軸穴と、前記フロートアームの回動部が圧入されるアーム保持部とを有し、前記回転軸部の先端が前記ホルダー軸穴に挿通されるとともに前記回動部が前記アーム保持部に圧入された前記フロートアームを保持するアームホルダーと、
   前記フレームに前記フレーム軸穴と同心にその周囲に形成された凹状軸受部と、
   該凹状軸受部の外側の同心円上に設けられ、前記フロートアームの回動に基づき前記被測定液体の液面レベルを検出するための集磁部材としてのリング状のコア及びホール素子と、
   前記アームホルダーに前記ホルダー軸穴と同心にその周囲に形成され、前記凹状軸受部に回動可能に嵌合された円筒状の凸状軸受部と、
   中央部に前記凸状軸受部と略同型状の中空穴が設けられ、該中空穴に前記凸状軸受部が挿通されて前記凸状軸受部に固定された弾力性のあるリング状のパッキンと、
   前記パッキンの前記中空穴に挿通されている前記凸状軸受部の外周面に周設されたリング状の磁石とを備え、
   前記パッキンは、弾性変形により、その外縁部が前記凸状軸受部の外周と前記凹状軸受部の間のすきまの入り口に相当する前記フレームの箇所に摺接されている
   ことを特徴とする液面レベルセンサ。
2. 請求項１記載の液面レベルセンサにおいて、
   前記凸状軸受部は、前記アームホルダー側に設けられ、前記パッキンの回転を防止する突出部を外周に有しており、
   前記中空穴は、前記突出部に対応した形状の切欠部を有している
   ことを特徴とする液面レベルセンサ。

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