JP4340287B2 - 充填レベルセンサのためのフロート - Google Patents

Description

本発明の対象は、充填レベルセンサのためのフロートであって、燃料に対して耐性のあるプラスチック、膨張剤及び／又は充填材から成っている形式のものに関する。この形式のフロートは、自動車の燃料タンク内の充填レベルセンサに使用される。

燃料に対して耐性のある材料から成るフロートは一般に公知である。燃料のわずかな密度に基づき、フロートは特にわずかな密度を有していなければならない。これに加えてさらに困難なのは、充填レベルセンサとしてはたいていレバー型センサが使用されることである。レバー型センサの形で形成された充填レベルセンサでは、フロートがレバーワイヤに固定されている。このレバーワイヤには、さらにスライディングコンタクトが配置されており、このスライディングコンタクトは抵抗ネットワークを介して滑動する。従って、このフロートは燃料よりも著しくわずかな密度を有していなければならない。なぜならば、フロートは自身の重量のほかにレバーワイヤの重量をも補償しなければならないからである。それ故、約０．７ｇ／ｃｍ^３の燃料密度の場合には燃料は０．５ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有していなければならない。

燃料に対して耐性があり、かつ十分にわずかな密度を有している材料はニトロフニル（Ｎｉｔｒｏｐｈｎｙｌ）である。このニトロフニルは硫黄を含有するプラスチックである。ニトロフニルの欠点は硫黄部分に基づき環境保護に関して高い要求を求められる手間のかかる製造である。

燃料に対して耐性のある材料としては、さらにＰＯＭ（ポリオキシエチレン）又はＰＡ（ポリアミド）が公知である。しかしながら、これらの材料から発泡成形されたフロートの製造には極めて手間がかかる。別の欠点が、発泡成形時に孔の開放された（ｏｆｆｅｎｐｏｒｉｇ）気泡が生じ、この気泡の孔が互いに接続し、これにより、フロートの外側の層が損傷した場合には燃料により押し寄せられることである。これにより、フロートは浮力を失い、このことは充填レベルセンサの故障をもたらす。

さらにＰＯＭ又はＰＡから成る中空体の形のフロートを製造することが公知である。このフロートは、自動車で使用する場合に走行ダイナミックに基づきフロートのカバーが損傷される恐れがあるという欠点を有している。漏れによりフロートは燃料により押し寄せられ、これにより、フロートは浮力を失い、このことが充填レベルセンサの故障をもたらす。それ故、中空体から成るフロートは自動車で用いられる充填レベルセンサとしては定着することができなかった。

本発明の課題は、燃料内で使用するためのフロートの形成であり、この場合にフロートは硫黄を含有していないことが望ましく、簡単に製造することができ、動的な負荷に対して耐性があることが望ましい。

本発明によれば、この課題は、フロートが膨張剤として微小球体を有しており、この場合にこれらの微小球体が、ガス充填されたプラスチックボールであることにより解決される。

膨張剤としての微小球体の添加は、別の膨張剤の場合よりもいちじるしくわずかな混入を可能にする。製造の間に加熱することにより、プラスチックカバーは軟化し、これにより、ガスがプラスチックカバーを膨張することができ、微小球体の容積は４０倍に増大する。微小球体のプラスチックカバーは膨張後に維持される。微小球体のカバーにより、それぞれの中空室が自体閉じられ、これにより、フロートが損傷した場合に影響を受けなかった中空室は維持され、フロートの浮力を保証する。

燃料に対して耐性のあるプラスチックは微小球体を取り囲んでおり、これらの微小球体を燃料の攻撃に対して信頼性良く保護する。同時に前記プラスチックは不可欠な強度を有しており、これにより、動的な負荷に持続的に耐える。

微小球体の高い膨張係数に基づき、燃料に対して耐性のあるプラスチックのためにも、微小球体のためにもより高価な出発原料を使用することもできる。なぜならば、わずかな密度が得られることに基づき、フロート内の微小球体並びに燃料に対して耐性のあるプラスチックの材料比率が小さいからである。それ故、本発明によるフロートは特に安価である。

微小球体の大きい膨張に基づき、特にわずかな混合物がフロートのわずかな密度を達成するためには十分である。フロート内の約８５％の微小球体の割合のためには、製造プロセスで１０％の大きさの混合物が十分であることが明らかとなった。この形式のフロートは約０．２ｇ／ｃｍ^３の密度を有している。これにより、これらのフロートは燃料内で使用するための極めて適している。使用場所に関連して、密度はフロート内の微小球体の割合により変化させることができる。製造プロセスにおいて３％〜２０％の微小球体を混合することが有利であることが判明した。

フロートのわずかな密度が、微小球体が３０μｍ〜４０μｍ、特に３４μｍ〜３８μｍの平均的な球直径を有している場合に達成される。この場合に、微小球体は閉じられたカバーを保持し、これにより、フロートは、自体閉じられた、ひいては互いに分離された中空室により散りばめられている。

さらに前記課題は、フロートが充填材として微小中空ボールを有していることにより解決される。ガラスをベースとした微小中空ボールは、中空室に基づき同様に密度の著しい減少をもたらす。微小中空ボールは微小球体よりも著しく安価なので、これらの微小中空ボールの使用により特に安価なフロートを形成することができる。

フロートの十分にわずかな密度のためには、０．０９ｇ／ｃｍ^３〜０．１ｇ／ｃｍ^３のかさ密度を有する微小中空ボールが適していることが証明された。微小中空ボールの割合は９８％までであってよい。０．５ｇ／ｃｍ^３以下のフロート密度が、フロート内の７０％よりも多い微小中空ボールの割合によって得られる。

さらに前記課題は、微小中空ボールと微小球体とを有するフロートにより解決される。微小中空ボールの使用は、既に密度の低減をもたらし、これにより、小さいフロート密度を得るための微小球体の割合を下げることができる。この形式のフロートは特に安価に特に小さい密度により製造可能である。

微小球体及び微小中空ボールの割合は、幅広い制限内で使用場所に関連して可変である。従ってディーゼル燃料のためのフロートは０．４ｇ／ｃｍ^３というディーゼル燃料のより高い密度に基づきガソリンのためのフロートよりもより大きい密度を有していることができる。微小中空ボールの混合は３％〜６０％までの間で変化させることができ、微小球体は３％〜２０％までの間の割合で製造プロセスの間に添加されてよい。射出成形、鋳込み又は押出成形による出発原料の良好な処理が、フロート内の微小中空ボールの割合が５０％までである場合に達成される。

本発明によるフロートのわずかな密度に基づき、燃料に対して耐性のあるほぼ全てのプラスチックを使用することができる。熱可塑性樹脂としては特にＰＯＭ，ＰＡ，ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＥＥＫ（ポリアリールエーテルケトン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）が適していることが明らかとなった。熱硬化性樹脂の場合には、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂をベースとした鋳込樹脂が適している。

燃料に対して耐性のあるプラスチックとしての熱可塑性樹脂から成るフロートの製造は、射出成形、押出成形、又は圧縮成形により行われる。燃料に対して耐性のあるプラスチックとして熱硬化性樹脂を使用する場合にはフロートは鋳込、押出成形又は圧縮成形により製造することができる。

微小球体及び／又は微小中空ボールの混合率の意図的な選択により、フロートの密度は意図的に０．１５ｇ／ｃｍ^３〜０．５ｇ／ｃｍ^３までの幅広い範囲内で調節することができる。ディーゼル燃料内でフロートを使用するためには０．４ｇ／ｃｍ^３の密度が既に十分であるが、ガソリン内で使用されるフロートは０．２５ｇ／ｃｍ^３〜０．１５ｇ／ｃｍ^３までの密度を有している。

充填レベルセンサのレバーワイヤにフロートを結合するためは、フロートはレバーワイヤのための収容部を有している。特に簡単に形成することのできる収容部は、フロート内に孔の形で形成された収容部により得られる。このような孔は、フロートの製造の間に、例えばコアをフロート型内に挿入することにより形成することができる。

次に本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。

図１は、自動車の燃料タンク内の圧送ユニットのための燃料レベルセンサを示している。燃料レベルセンサ１は厚膜抵抗器２及びレバーワイヤ３を有している。このレバーワイヤ３にはスライディングコンタクト４が固定されており、このスライディングコンタクト４は厚膜抵抗器２を介して滑動する。レバーワイヤ３の端部にはフロート５が配置されており、この場合にこのフロート５は、孔６の形で形成された収容部を有しており、この収容部内にはレバーワイヤ３が次の形式で配置されている、すなわち、フロート５が自由に回動可能にレバーワイヤ３に支承されている形式で配置されている。フロートは６４ｍｍの長さ、３２ｍｍの幅及び１６ｍｍの高さを有しており、これにより、フロート５の容積は３２．７７ｃｍ^３である。

図２は図１のフロートの断面図を示している。このフロートは１２．６％までＰＯＭ７より成っており、このＰＯＭ７内には、微小球体８と微小中空ボール９とが埋め込まれている。前記微小球体８は、例えば、Fa. AKZO NOBELから「エクスパンセル（Ｅｘｐａｎｃｅｌ）」の商標名で提供されているような、ガス１０により充填されたプラスチックボール１１である。微小球体８は３６μｍの直径を有している。この微小球体８の割合は８１．９％である。ガラスをベースとした微小中空ボール９は微小球体８よりも大きい直径を有している。より判りやすく示すために、微小球体８は大きめに示されている。微小中空ボール９の割合は５．５％である。フロート５の密度は０．２ｇ／ｃｍ^３である。

次の表は、出発原料内に１０％のエクスパンセル８を混入した場合に、ＰＯＭ７と微小中空ボール９との種々異なった混合率において、フロート５のための成分の達成可能な密度及び割合を示している。

第２の表は、ＰＯＭ７とエクスパンセル８とから成るフロート５のための出発原料内にエクスパンセル８を種々異なって混入する場合のためのＰＯＭ７及びエクスパンセル８の密度及び割合を示している。

第３の表は、ＰＯＭ７及び微小中空ボール９の種々異なった割合の場合のフロート５の密度を示している。

本発明によるフロートの斜視図である。 図１によるフロートの横断面を拡大して示す部分図である。

Claims (20)

1. 充填レベルセンサのためのフロートであって、該フロートが、燃料に対して耐性のあるプラスチックと、膨張剤とから成っている形式のものにおいて、該膨張剤が、微小球体（８）の形のガス充填されたプラスチックボール（１１）であり、燃料に対して耐性のあるプラスチック（７）が、微小球体（８）を取り囲んでいることを特徴とする、充填レベルセンサのためのフロート。
2. 微小球体（８）の割合が、８７％〜７０％までの間である、請求項１記載のフロート。
3. 微小球体（８）が、３０μｍ〜４０μｍまでの平均的な球直径を有している、請求項１又は２記載のフロート。
4. 微小球（８）が、３４μｍ〜３８μｍまでの平均的な球直径を有している、請求項３記載のフロート。
5. フロート（５）が、０．３７ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のフロート。
6. 充填レベルセンサを備えたフロートであって、該フロートが、燃料に対して耐性のあるプラスチックと、充填材とから成っている形式のものにおいて、該充填材が、微小中空ボール（９）であり、燃料に対して耐性のあるプラスチック（７）が、前記微小中空ボール（９）を取り囲んでいることを特徴とする、充填レベルセンサを備えたフロート。
7. 微小中空ボール（９）が、ガラスより成っている、請求項６記載のフロート。
8. 微小中空ボール（９）が、０．０９ｇ／ｃｍ^３〜０．１ｇ／ｃｍ^３までのかさ密度を有している、請求項６又は７記載のフロート。
9. 微小中空ボール（９）の割合が、３％〜９８％までである、請求項６から８までのいずれか１項記載のフロート。
10. 微小中空ボール（９）の割合が、７０％以上である、請求項９記載のフロート。
11. フロート（９）が、０．５ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有している、請求項６から１０までのいずれか１項記載のフロート。
12. 充填レベルセンサのためのフロートであって、該フロートが、燃料に対して耐性のあるプラスチックと、膨張剤と、充填材とから成っている形式のものにおいて、膨張剤が、微小球体（８）の形のガス充填されたプラスチックボール（１１）であり、充填材が、微小中空ボール（９）であり、燃料に対して耐性のあるプラスチック（７）が、微小球体（８）と微小中空ボール（９）とを取り囲んでいることを特徴とする、充填レベルセンサのためのフロート。
13. 微小球体（８）が、フロート（５）の２０％〜８７％までの割合を有している、請求項１２記載のフロート。
14. 微小中空ボール（９）が、フロート（５）の１．５％〜６０％までの割合を有している、請求項１２又は１３記載のフロート。
15. フロート（５）が、５％〜１４％までの、燃料に対して耐性のあるプラスチック（７）の割合を有している、請求項１２から１４までのいずれか１項記載のフロート。
16. フロート（５）が、０．５ｇ／ｃｍ^３〜０．１ｇ／ｃｍ^３までの密度を有している、請求項１２から１５までのいずれか１項記載のフロート。
17. 燃料に対して耐性のあるプラスチック（７）が、ＰＯＭ，ＰＡ，ＰＰＳ，ＰＥＥＫ，ＰＢＴ，ＨＤＰＥ，ＰＥＴ又はＰＰＡである、請求項１から１６までのいずれか１項記載のフロート。
18. 燃料に対して耐性のあるプラスチック（７）が、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂である、請求項１から１６までのいずれか１項記載のフロート。
19. フロート（５）が、レバーワイヤ（３）のための収容部（６）を有している、請求項１から１８までのいずれか１項記載のフロート。
20. 前記収容部が、フロート（５）内の孔（６）である、請求項１９記載のフロート。

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