(57)【要約】【課題】液面の高さの検出精度を維持しつつ、装置が破損することを抑制することが可能な液面検出装置を提供する。【解決手段】液面検出装置は、液面に浮かぶことが可能なフロートと、フロートを回転可能に軸支し、フロートが液面に浮かぶときに、液面の高さに応じたフロートの上下動に従って動作するアームと、フロートのアームに対する回転を規制する規制機構と、を備え、規制機構は、フロートにかかる力に応じてフロートの回転規制を解除する。【選択図】図１
2020003372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液面に浮かぶことが可能なフロートと、
前記フロートを回転可能に軸支し、前記フロートが前記液面に浮かぶときに、前記液面の高さに応じた前記フロートの上下動に従って動作するアームと、
前記フロートの前記アームに対する回転を規制する規制機構と、
を備え、
前記規制機構は、前記フロートにかかる力に応じて前記フロートの回転規制を解除する、
液面検出装置。
【請求項２】
前記規制機構は、前記フロートの回転方向にかかる力の強度が所定レベル以上のとき、前記フロートの回転規制を解除する、
請求項１に記載の液面検出装置。
【請求項３】
前記アームは、前記フロートを軸支する第１部を有し、
前記第１部は、前記フロートを軸周り方向に回転可能に、かつ、軸方向にスライド可能に軸支し、
前記規制機構は、前記フロートを前記軸方向において回転規制解除位置から回転規制位置に向けて付勢することで、前記フロートの回転を規制する付勢部材を含む、
請求項１または請求項２に記載の液面検出装置。
【請求項４】
前記アームは、前記第１部から屈曲して前記軸方向とは異なる方向に延びることで前記回転規制位置を形成する第２部をさらに有し、
前記規制機構は、前記フロートを前記軸方向にスライド移動させて前記回転規制位置で前記第２部に圧接させることで、前記フロートの回転を規制する、
請求項３に記載の液面検出装置。
【請求項５】
前記規制機構は、前記フロートが圧接する前記第２部が嵌まるように前記フロートに形成された溝を含む、
請求項４に記載の液面検出装置。
【請求項６】
前記溝の壁面は、底部に向かうほど先細りとなる傾斜面である、
請求項５に記載の液面検出装置。
【請求項７】
前記フロートが前記付勢部材により付勢されるときに前記第２部に圧接する前記傾斜面は、前記付勢力を、前記軸周り方向に前記フロートを回転させる力に変換する、
請求項６に記載の液面検出装置。
【請求項８】
前記フロートは、前記アームに対する回転規制が解除された後、前記軸周り方向に回転することで前記回転規制位置に戻るように構成されている、
請求項５〜７の何れか１項に記載の液面検出装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の液面検出装置を備える、
車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、液面検出装置および車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、車両に搭載される燃料タンク内の液面を検出する液面検出装置においては、液面に浮かぶフロートと、液面の高さに応じてフロートを上下動させるアームとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような液面検出装置には、フロートがアームに対して固定されたものと、フロートがアームに対して回転するものとが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−９０１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料液は車両の走行時の振動により波立ち、フロートに衝突するので、フロートには、燃料液の衝突に起因して力がかかる。しかしながら、車両が走行する路面や速度によっては燃料液の波立ち方が変わるので、フロートに衝突する燃料液の量が変わり、状況によっては燃料液からフロートにかかる力が大きく変動する。フロートがアームに対して固定されたものであると、液面の位置によってフロートの姿勢が変わり、燃料液が衝突する部分の面積が、当該姿勢によっても変わるため、衝突の量によってはフロートに過剰な力がかかる場合がある。
【０００５】
そのため、フロートにかかる力が過剰になった場合、フロートを介してアームにかかる応力がアームの基点部分に影響を及ぼしてしまい、液面の高さの検出精度の低下や、当該基点部分の破損という問題が生じる。
【０００６】
一方、フロートがアームに対して回転するものであると、フロートが液面に対して常に平行になるように、フロートの姿勢が維持されるので、上記の問題は生じないが、フロートの回転に起因して、フロートが破損しやすくなるという問題が生じる。特に、液面が下がって、フロートが最も燃料タンクの底部に近い位置まで移動した場合、フロートの回転に起因して当該底部とフロートとが接触してしまう。その結果、フロートが破損してしまうという問題が生じる。
【０００７】
本開示の目的は、液面の高さの検出精度を維持しつつ、装置が破損することを抑制することが可能な液面検出装置および車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の液面検出装置は、
液面に浮かぶことが可能なフロートと、
前記フロートを回転可能に軸支し、前記フロートが前記液面に浮かぶときに、前記液面の高さに応じた前記フロートの上下動に従って動作するアームと、
前記フロートの前記アームに対する回転を規制する規制機構と、
を備え、
前記規制機構は、前記フロートにかかる力に応じて前記フロートの回転規制を解除する。
【０００９】
本開示の車両は、
上記した液面検出装置を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、液面の高さの検出精度を維持しつつ、装置が破損することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施の形態に係る液面検出装置を示す図である。
【図２】図１におけるフロート部分の拡大図である。
【図３】フロートを図２の右側から見た図である。
【図４】フロートとアームとの相対回転の際、フロートが軸支部をスライド移動する様子を説明するための図である。
【図５】フロートとアームとの相対回転の様子を説明するための図である。
【図６Ａ】燃料タンク内のフロートの回転動作を説明するための図である。
【図６Ｂ】燃料タンク内のフロートの回転動作を説明するための図である。
【図７】燃料タンク内における最も下の位置でのフロートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る液面検出装置１００を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、液面検出装置１００は、車両Ｖにおける、燃料液を貯留する燃料タンク１内に配置されており、燃料タンク１内の液面の高さを検出する。液面検出装置１００は、本体部１１０と、フロート１２０と、アーム１３０と、回動軸１４０と、付勢部材１５０（図３参照）とを備える。
【００１４】
本体部１１０は、燃料タンク１内に配置され、回動軸１４０を中心にアーム１３０を回動可能に支持している。
【００１５】
フロート１２０は、直方体状に形成されており、燃料タンク１内の液面に浮かんでいる。フロート１２０は、当該液面の高さに応じて上下動する。
【００１６】
アーム１３０は、フロート１２０を回転可能に軸支しており、回動軸１４０を中心に回動するように構成されている。これにより、アーム１３０は、液面の高さに応じたフロート１２０の上下動に従って動作する。アーム１３０は、延出部１３１と、第２部の一例としての固定部１３２と、第１部の一例としての軸支部１３３とを有する。
【００１７】
なお、本実施の形態では、実線部分の位置が、フロート１２０の燃料タンク１内における最も下の位置であり、アーム１３０が当該位置から上側に回動することで、二点鎖線部分の位置等にフロート１２０が移動するようになっている。また、フロート１２０が、後述する固定部１３２によりアーム１３０に対して固定された状態で、フロート１２０の位置が実線の位置である場合、フロート１２０は、燃料タンク１の底壁１０と平行で、かつ、接触しないようになっている。
【００１８】
延出部１３１は、回動軸１４０から図１の左斜め下方向に延びている。また、本体部１１０におけるアーム１３０の回動軸１４０付近には、例えば、図示しない抵抗基板が設けられている。抵抗基板の表面には、延出部１３１の回転軌道に沿った抵抗パターンが形成されている。延出部１３１には図示しない摺動子が設けられており、延出部１３１の回動により摺動子が抵抗基板を摺動する。これによって、検出された抵抗値に基づいて、燃料タンク１内の液面の高さが検出される。
【００１９】
固定部１３２は、フロート１２０をアーム１３０に固定するための部分であり、延出部１３１の下端から左方向に延びている。図２に示すように、フロート１２０の側面には、図２の左右方向に延びる溝１２１が形成されている。この溝１２１に固定部１３２が嵌まることで、フロート１２０はアーム１３０に固定される。
【００２０】
図３に示すように、溝１２１の壁面は、底部に向かうにつれ、先細りとなるように傾斜する傾斜面１２２となっている。後で詳述するが、フロート１２０の回転方向に力Ｐがかかった際、この傾斜面１２２に沿って固定部１３２がスライドすることで、固定部１３２が、溝１２１から外れやすくなっている。
【００２１】
軸支部１３３は、固定部１３２の延出部１３１側とは反対側の端部から屈曲してフロート１２０側に延びている。言い換えると、固定部１３２は、軸支部１３３から屈曲して、軸支部１３３が延びる方向（軸方向）とは異なる方向に延びている。フロート１２０の溝１２１の中央部には、貫通孔（符号省略）が形成されており、当該貫通孔に軸支部１３３が通される。これにより、軸支部１３３は、フロート１２０を軸支部１３３の軸周り方向に回転可能に軸支する。フロート１２０の回転動作については後述する。
【００２２】
軸支部１３３は、フロート１２０を軸方向にスライド移動可能に軸支しており、フロート１２０が軸支部１３３上をスライド移動できるように、軸支部１３３の延びる方向において、フロート１２０よりも長く形成されている。軸支部１３３の端部には、ストッパ１３４が設けられており、フロート１２０が軸支部１３３から外れることが規制されるようになっている。
【００２３】
付勢部材１５０は、軸支部１３３において、ストッパ１３４とフロート１２０との間に設けられた金属製のバネであり、フロート１２０を固定部１３２に向けて付勢する。固定部１３２が溝１２１に沿っているとき、付勢部材１５０にフロート１２０が付勢されることで、固定部１３２の溝１２１部分に圧接される。これにより、固定部１３２が溝１２１に嵌まり込んで、フロート１２０がアーム１３０に対して固定される。つまり、付勢部材１５０、固定部１３２および溝１２１により、フロート１２０のアーム１３０に対する回転が規制される。なお、付勢部材１５０の付勢力は、後述する所定レベル未満の強度の力Ｐがフロート１２０にかかった場合、フロート１２０の回転を規制する程度の付勢力に調整される。
【００２４】
次に、フロート１２０の回転動作について、図２から図５を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、フロート１２０の下面１２０Ａの右端部に所定レベル以上の強度の力Ｐがかかった場合におけるフロート１２０の回転動作を例示する。所定レベルの強度の力は、フロート１２０に力Ｐがかかった際に、力Ｐに起因してアーム１３０に発生する応力によって、アーム１３０の回動軸１４０付近が破損する可能性がある程度の力である。所定レベルの強度の力は、実験やシミュレーション等により適宜設定可能である。
【００２５】
図２に示すように、フロート１２０の回転方向に力Ｐがかかると、フロート１２０がアーム１３０に対して図示における反時計回り方向に回転しようとする。ここで、図３に示すように、フロート１２０にかかる力Ｐの強度が所定レベル未満である場合、付勢部材１５０の付勢力によって、アーム１３０がフロート１２０の溝１２１から外れない。
【００２６】
つまり、フロート１２０にかかる力Ｐの強度が所定レベル未満である場合、固定部１３２、溝１２１および付勢部材１５０により、フロート１２０のアーム１３０に対する回転が規制される。固定部１３２、溝１２１および付勢部材１５０は、本開示の「規制機構」に対応する。また、固定部１３２がフロート１２０の溝１２１に嵌まる位置は、本開示の「回転規制位置」に対応する。
【００２７】
しかし、フロート１２０にかかる力Ｐの強度が所定レベル以上であると、図４に示すように、固定部１３２が傾斜面１２２に当接する側に移動しようとする力が付勢部材１５０の付勢力に打ち勝つので、固定部１３２が傾斜面１２２に乗り上がる。これにより、固定部１３２がフロート１２０を押圧して、フロート１２０が付勢部材１５０の付勢力に抗して軸支部１３３における付勢部材１５０側にスライド移動して、フロート１２０の回転規制が解除される。また、固定部１３２が溝１２１の底部から外れた位置は、本開示の「回転規制解除位置」に対応する。
【００２８】
そして、図５に示すように、固定部１３２が溝１２１から完全に外れてフロート１２０が固定部１３２に対して回転する。つまり、傾斜面１２２は、付勢部材１５０の付勢力を軸周り方向にフロート１２０を回転させる力に変換する。
【００２９】
フロート１２０が固定部１３２によりアーム１３０に対して固定されていると、フロート１２０に所定レベル以上の強度の力がかかった際、フロート１２０を介してアーム１３０に応力がかかる。しかし、本実施の形態では、フロート１２０がアーム１３０に対して回転することにより、フロート１２０にかかる力Ｐが逃がされるため、フロート１２０を介してアーム１３０に発生する応力を緩和することができる。
【００３０】
以上のように構成された本実施の形態に係る液面検出装置１００の作用効果について説明する。図６Ａおよび図６Ｂは、燃料タンク１内のフロート１２０の回転動作を説明するための図である。図７は、燃料タンク１内における最も下の位置でのフロート１２０を示す図である。
【００３１】
フロート１２０は、燃料タンク１内の燃料液Ｇの液面の高さに応じて上下動するので、液面の位置によってフロート１２０の姿勢が異なる。例えば、図６Ａに示すように、燃料タンク１内の燃料液Ｇが十分にあるような場合、フロート１２０の下面１２０Ａが、燃料液Ｇの液面に対して立ち上がった状態となる。
【００３２】
フロート１２０には、車両Ｖの走行時の振動に起因して波立った燃料液Ｇが衝突するので、当該燃料液Ｇの衝突に起因して力Ｐがかかる。フロート１２０の位置によって液面に対する傾きが変わり、燃料液Ｇが衝突する部分の面積が変わるため、各位置によって燃料液Ｇの衝突する量が変わり、ひいてはフロート１２０にかかる力Ｐが変わってくる。
【００３３】
ここで、車両Ｖの走行中における振動に起因して、燃料液Ｇが波立つ量が大きくなって、フロート１２０に所定レベル以上の強度の力Ｐが加わる場合がある。具体的には、力Ｐは、フロート１２０の下面１２０Ａが液面に対して立ち上がっているため、下面１２０Ａと、波立った燃料液Ｇとが衝突しやすくなる。そのため、車両Ｖの振動によって、燃料液Ｇが下面１２０Ａに衝突する量が増大して、下面１２０Ａにかかる力Ｐの強度が所定レベル以上となる場合がある。
【００３４】
例えば、フロート１２０が回転しない形式のものである場合、フロート１２０の下面１２０Ａに所定レベル以上の強度の力Ｐが加わると、上述したように、フロート１２０を介してアーム１３０にかかる応力が過剰になる。アーム１３０にかかる応力が過剰になると、アーム１３０の回転軸１４０部分に影響を及ぼして、抵抗基板における抵抗値が変動して、液面の高さの検出精度が悪化するおそれがある。また、同様に、アーム１３０の回転軸１４０部分が応力に起因して破損するおそれがある。
【００３５】
しかし、本実施の形態では、フロート１２０に所定レベル以上の強度の力Ｐが加わると、フロート１２０の回転規制が解除されるので、フロート１２０がアーム１３０に対して反時計回り方向に回転する。そのため、図６Ｂに示すように、フロート１２０が燃料液Ｇの液面に対して平行な状態となるので、フロート１２０にかかる力Ｐを側面１２０Ｂにかかるようにすることができる。
【００３６】
フロート１２０の側面１２０Ｂは、下面１２０Ａと比べると、面積が小さいので、燃料液Ｇがフロート１２０の側面１２０Ｂに衝突しても、フロート１２０にかかる力Ｐは、下面１２０Ａに衝突する場合と比較して、極めて小さいものとなる。
【００３７】
つまり、フロート１２０の回転規制が解除されることで、車両Ｖの走行中の振動に起因して燃料液Ｇが波立った際にフロート１２０にかかる力Ｐを緩和することができる。その結果、フロート１２０を介してアーム１３０にかかる応力が小さくなって、当該応力に起因した検出精度の悪化や液面検出装置１００の破損を抑制することができる。
【００３８】
また、フロート１２０は、所定レベル以上の強度の力Ｐがかかる度に回転して、当該力Ｐに起因してアーム１３０にかかる応力を緩和する。また、フロート１２０は、アーム１３０に対する回転規制が解除された後、液面に平行な状態を維持するように、液面の位置に応じて回転する。そして、フロート１２０は、液面が下がって行くにつれ、固定部１３２が溝１２１に嵌まる位置、つまり、アーム１３０に対する回転が規制される回転規制位置に戻る。
【００３９】
なお、フロート１２０の回転規制が解除された後、フロート１２０に所定レベル未満の強度の力Ｐがかかり続ける場合、付勢部材１５０の付勢力によって、フロート１２０が溝１２１に固定部１３２が嵌まるように姿勢になるようにするようにしても良い。
【００４０】
また、図７に示すように、燃料タンク１内の燃料液Ｇの量が少なくなって、フロート１２０の位置が最も下の位置となったとき、燃料液Ｇの液面に対して、フロート１２０の下面１２０Ａが平行な状態となる。
【００４１】
このような場合、フロート１２０の側面１２０Ｂに燃料液Ｇから力Ｐがかかるが、フロート１２０の下面１２０Ａが燃料液Ｇの液面に対して平行であり、フロート１２０を回転させる方向に力Ｐがかからない。そのため、固定部１３２が溝１２１から外れず、フロート１２０の回転が規制されたままである。
【００４２】
ここで、例えば、フロート１２０が回転を規制しない形式のものである場合、底壁１０に極めて近い液面を検出するために、底壁１０とフロート１２０との距離を近づけると、フロート１２０が回転して底壁１０と干渉し、フロート１２０が破損するおそれがある。
【００４３】
しかし、本実施の形態では、フロート１２０の回転が規制されたままであるので、フロート１２０が燃料タンク１の底壁１０と干渉せず、フロート１２０が破損することを抑制することができる。また、図６Ｂと同様に、側面１２０Ｂにかかる力Ｐは、極めて小さいので、フロート１２０にかかる力Ｐに起因した応力に起因して、アーム１３０の回動軸１４０付近が破損することを抑制することができる。
【００４４】
また、所定レベル以上の強度の力Ｐが加わらない限り、フロート１２０がアーム１３０に対して回転しないので、フロート１２０が軸支部１３３部分を常時回転しない。そのため、軸支部１３３部分の摩耗を抑制することができるので、当該摩耗に起因したフロート１２０の破損を抑制することができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態では、付勢部材１５０として、金属製のバネを例示したが、本開示はこれに限定されず、樹脂製のバネでも良いし、ゴム等の弾性部材であっても良い。
【００４６】
また、上記実施の形態では、フロート１２０に溝１２１が形成されていたが、本開示はこれに限定されず、アーム１３０にフロート１２０を固定可能である限り、フロート１２０に溝１２１が形成されていなくても良い。
【００４７】
また、上記実施の形態では、溝１２１の壁面が傾斜面１２２となっていたが、本開示はこれに限定されず、傾斜面１２２でなくても良い。
【００４８】
また、上記実施の形態では、液面検出装置１００が燃料タンク１内の燃料液の液面を検出していたが、本開示はこれに限定されず、燃料タンク１以外のものに貯留される液体の液面を検出するものであっても良い。
【００４９】
その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本開示の液面検出装置は、液面の高さの検出精度を維持しつつ、装置が破損することを抑制することが可能な液面検出装置として有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１  燃料タンク
１０  底壁
１００  液面検出装置
１１０  本体部
１２０  フロート
１２１  溝
１２２  傾斜面
１３０  アーム
１３１  延出部
１３２  固定部
１３３  軸支部
１４０  回動軸
１５０  付勢部材
Ｖ  車両
【図１】
2020003372.tif 000003
【図２】
2020003372.tif 000004
【図３】
2020003372.tif 000005
【図４】
2020003372.tif 000006
【図５】
2020003372.tif 000007
【図６Ａ】
2020003372.tif 000008
【図６Ｂ】
2020003372.tif 000009
【図７】
2020003372.tif 000010