(57)【要約】【課題】  ホルダに対するフロートアームの動きを拘束する支持部材の塑性変形を抑制する。【解決手段】  第２支持部材５は、弾性材料で形成され、アーム軸の方向に延在し、アーム軸に直交する断面形状がフロートアーム６に外接する２つの傾斜内面５１ａ、５１ｂと傾斜内面５１ａ、５１ｂに対応する傾斜外面を有する押え部５１と、押え部５１の一方の側縁をホルダ３の外面に間隔を保持して他方の側縁をホルダ３に支持させる脚部５２とを備える。脚部５２は、フロートの重力によりフロートアーム６が揺動される方向と反対側に位置させて設けられている。押え部５１と脚部５２により形成される空間５３にフロートアーム６が収容されている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に回転可能に支持され前記基材に対する回転角度を検出するマグネットが収容されたホルダと、液面に浮かべるフロートが先端に取り付けられた金属製の丸棒のフロートアームと、前記ホルダに設けられ前記ホルダの回転軸に直交する方向に前記フロートアームを延在させた状態で前記フロートアームの基端を支持してアーム軸方向の動きを拘束する第１支持部材及び前記ホルダの回転軸に直交する面に沿う方向の前記フロートアームの動きを拘束する第２支持部材とを備えてなる液面レベルセンサにおいて、
前記第２支持部材は、弾性材料で形成され、前記アーム軸の方向に延在し、前記アーム軸に直交する断面形状が前記フロートアームに外接する２つの傾斜内面と該傾斜内面に対応する傾斜外面を有する押え部と、前記押え部の一方の側縁を前記ホルダの外面に間隔を保持して他方の側縁を前記ホルダに支持させる脚部とを備え、前記脚部は、前記フロートの重力により前記フロートアームが揺動される方向と反対側に位置させて設けられ、前記押え部と前記脚部により形成される空間に前記フロートアームが収容されてなることを特徴とする液面レベルセンサ。
【請求項２】
前記押え部の前記一方の側縁は、前記ホルダの外面に対向する端面と前記ホルダの外面の間隔が前記押え部の内側から外側に向って徐々に広く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液面レベルセンサ。
【請求項３】
前記第１支持部材は、前記アーム軸方向と直交すると共に前記ホルダの回転軸に直交する面に平行に延在するアーム挿入孔を有し、前記アーム挿入孔は、前記第２支持部材よりも前記アーム挿入孔への前記フロートアームの挿入方向前方側の位置に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液面レベルセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面のレベルを検出する液面レベルセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
液面レベルセンサとしては、例えば、自動車の燃料タンク内の燃料の液面のレベルを検出するものが知られている。この液面レベルセンサは、基材に回転可能に支持され基材に対する回転角度を検出するマグネットが収容された合成樹脂製のホルダと、液面に浮かべるフロートが先端に取り付けられた金属製の丸棒のフロートアームと、ホルダに設けられホルダの回転軸に直交する方向にフロートアームを延在させた状態でフロートアームの基端の直角に曲がった先端を挿入するホルダの軸方向に平行に延在する孔及びホルダの回転軸に直交する面に沿う方向のフロートアームの動きを拘束する支持部材とを備えて形成されている（特許文献１図７、図８参照。）。この液面レベルセンサによれば、液面が変化してフロートが上下動すると、フロートアームが揺動してホルダが回転する。これにより、ホルダに収容されたマグネットが回転し、基材の回転支軸内に埋設されたホール素子を通過する磁力線の磁束密度が変化して、ホルダの回転位相、すなわち、フロートの位置（液面レベル）を検出するようになっている。
【０００３】
また、特許文献１に記載された支持部材は、フロートアームの軸方向に延在し、その延在方向に直交する断面が円弧状の内面及び外面を有する押え部と、押え部の円弧の一端をホルダに支持させる脚部とを備えている。脚部は、フロートの重力によりフロートアームが揺動される方向と反対側に設けられている。フロートアームは、押え部と脚部により形成される空間に収容される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４０２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、液面レベルセンサは、フロートアームがホルダ等から外方に延び、そのフロートアームの先端にフロートが取り付けられて構成される。したがって、フロートやフロートアームに外力が加わると、フロートアームの動きを拘束する支持部材はその外力に耐える必要がある。例えば、液面レベルセンサを燃料ポンプモジュールに取り付けて燃料タンク内に設置する場合、燃料タンクに設けられた挿入口からフロートとフロートアームを挿入することになるが、誤ってフロートを挿入口の縁部にぶつけたり、燃料タンクの内壁面にぶつけてしまうことがある。このような場合、フロートアームの動きを拘束する支持部材に大きな外力が加わることがある。特に、液面レベルの下限及び上限に対応させてホルダの回転範囲が規制されていると、その規制位置（特に、下限側）において支持部材の押え部に加わる外力は、非常に大きなものになる。
【０００６】
ところで、特許文献１の支持部材は、押え部が円弧状に形成されているから、下限側の規制位置において非常に大きな外力が押え部に作用すると、円弧状の押え部が開く方向に弾性変形してその外力を吸収することになる。しかし、より大きい外力が加わると、弾性変形の領域を越えて塑性変形することがある。押え部が塑性変形してしまうと、フロートアームとの間に隙間が生じ、フロートアームの位置がずれるので、フロートの上下動に応じて揺動するフロートアームの動きが正しくホルダの回転位相に伝わらず、液面レベルの検出精度が悪くなるという問題が生じる。
【０００７】
そこで、支持部材の押え部に代えて、ホルダに一対の支持壁を起立して設け、その一対の支持壁間にフロートアームを挿入してフロートアームの動きを拘束することが考えられる。
しかし、支持壁にフロートアームの非常に大きな外力が加わると、フロートアームが接触する箇所の支持壁が塑性変形して凹みができることがある。このような凹みができると、フロートアームとの間に隙間が生じ、フロートアームの位置がずれるので、上述の問題を解決することができない。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、ホルダに対するフロートアームの動きを拘束する支持部材の塑性変形を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基材に回転可能に支持され前記基材に対する回転角度を検出するマグネットが収容されたホルダと、液面に浮かべるフロートが先端に取り付けられた金属製の丸棒のフロートアームと、前記ホルダに設けられ前記ホルダの回転軸に直交する方向に前記フロートアームを延在させた状態で前記フロートアームの基端を支持してアーム軸方向の動きを拘束する第１支持部材及び前記ホルダの回転軸に直交する面に沿う方向の前記フロートアームの動きを拘束する第２支持部材とを備えてなる液面レベルセンサを対象とする。
【００１０】
特に、前記課題を解決するため、本発明に係る液面レベルセンサは、前記第２支持部材は、弾性材料で形成され、前記アーム軸の方向に延在し、前記アーム軸に直交する断面形状が前記フロートアームに外接する２つの傾斜内面と該傾斜内面に対応する傾斜外面を有する押え部と、前記押え部の一方の側縁を前記ホルダの外面に間隔を保持して他方の側縁を前記ホルダに支持させる脚部とを備え、前記脚部は、前記フロートの重力により前記フロートアームが揺動される方向と反対側に位置させて設けられ、前記押え部と前記脚部により形成される空間に前記フロートアームが収容されてなることを特徴とする。
【００１１】
このように構成される液面レベルセンサを例えば燃料タンクに設置するとき、誤ってフロートを燃料タンクの挿入口の縁部や内壁面にぶつけて下限側の規制位置において第２支持部材に非常に大きな外力が加わることがある。しかし、本発明によれば、第２支持部材の押え部がフロートアームに外接する２つの傾斜内面と傾斜内面に対応する傾斜外面を有することから、フロートアームによって非常に大きな外力が第２支持部材に加わっても、押え部の一方の側縁の間隔が開く方向に弾性変形してその外力が吸収される。一方、外力が除去されると、第２支持部材は弾性力により元の形状に復帰し、フロートアームが２つの傾斜内面に当接する元の位置に戻る。すなわち、支持部材が塑性変形するのを抑制でき、ホルダに対するフロートアームの位置ずれを低減できる。ここで、下限側とは、フロートの重力によりフロートアームが揺動される方向である。
【００１２】
この場合において、押え部の一方の側縁を、ホルダの外面に対向する端面とホルダの外面の間隔が押え部の内側から外側に向って徐々に広く形成することができる。これにより、押え部の一方の側縁からフロートアームを挿入するとき、フロートアームの周面が接触する側縁が内側から外側に向って徐々に広く形成されているから、押え部が開く方向に弾性変形し易いので、フロートアームの挿入を容易に行える。なお、押え部のアーム軸に直交する断面形状は、三角形状又は台形状に形成することができる。
【００１３】
また、第１支持部材がアーム軸方向と直交すると共にホルダの回転軸に直交する面に平行に延在するアーム挿入孔を有し、アーム挿入孔を第２支持部材よりもフロートアームの前記アーム挿入孔への挿入方向前方側の位置に形成する構成とすることができる。これにより、フロートアームの基端の直角に曲がった先端を第１支持部材のアーム挿入孔に挿入しつつフロートアームを第２支持部材の押え部の一方の側縁である開放端から第２支持部材内に挿入することができるので、ワンタッチでフロートアームの装着を行える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ホルダに対するフロートアームの動きを拘束する支持部材の塑性変形を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る一実施形態の液面レベルセンサの斜視図である。
【図２】本実施形態の液面レベルセンサの分解斜視図である。
【図３】本実施形態の液面レベルセンサに用いられる第２係止部材の要部の一例を示す断面図である。
【図４】本実施形態の液面レベルセンサに用いられる第２係止部材の要部の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る液面レベルセンサの一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
本発明に係る液面レベルセンサは、図１及び図２に示すように、基材であるフレーム２に回転可能に支持されマグネットが収容されたホルダ３と、液面に浮かべるフロート７が先端に取り付けられた金属製の丸棒のフロートアーム６と、ホルダ３に設けられフロートアーム６を支持する第１支持部材４及び第２支持部材５とを備えて形成されている。
【００１７】
フレーム２は、ベースフレーム２１とベースフレーム２１に間隔をあけて設けられた支持フレーム２２から構成され、合成樹脂材料等で図示例では上下方向の長さが長い扁平な略直方体状に形成されている。支持フレーム２２の中央部には、周方向に等間隔をあけて３つの切込み２６を有するホルダ孔２５が設けられている。支持フレーム２２の表面２２ａには、断面が三角形状の２つの第１ストッパ６１及び第２ストッパ６２が設けられている。一方、ベースフレーム２１には、ホルダ孔２５と同軸に円柱状の支軸２３が設けられている。支軸２３には、磁気検出素子であるホール素子が埋設されている。磁気検出素子としてホール素子の他の磁気検出素子、例えば、ホールＩＣが用いられる場合がある。また、ホール素子は、支軸２３以外のフレーム２の箇所に設ける場合がある。図１及び図２中、符号２８は外部に電気的に接続するためのコネクタ部２８を示し、符号２９は突部材２９を示す。
【００１８】
ホルダ３は、合成樹脂材料で外枠３１が円筒状の一方の開口を閉塞した形状に形成され、回転角度を検出する周方向に２極に分けて着磁されたリング状のマグネットが収容されている。外枠３１の外周には、周方向に等間隔をあけて３つの突片３６が設けられている。また、外枠３１の外周には規制部６３と弾性変形可能な規制アーム６５及び突起６６からなる規制部材６４が設けられている。
【００１９】
このように構成されたホルダ３は、各突片３６を所定の切込み２６にそれぞれ対応させてホルダ３を保持し、ホルダ３をフレーム２のホルダ孔２５に挿入し、支軸２３に装着する。このとき、ホルダ３の規制部材６４の突起６６を第２ストッパ６２の位置よりも時計回りで進めた位置で挿入する。その状態から、ホルダ３を反時計回りに回転させ、規制アーム６５が弾性変形して突起６６が第２ストッパ６２を乗り越えるまで回す。これにより、各突片３６がホルダ孔２５の縁部に引っ掛かってホルダ３がフレーム２から抜け出るのを防止できる。また、ホルダ３は、フレーム２から一部が突出した状態で支軸２３回りに回動自由に支持される。この回動範囲は、規制部６３が第１ストッパ６１に当たる位置と、規制部材６４が第２ストッパ６２に当たる位置までの所定の範囲、すなわち、回動規制範囲に設定される。
【００２０】
また、ホルダ３には、液面に浮かべるフロート７が先端に取り付けられた金属製の丸棒のフロートアーム６の基端が支持されている。フロートアーム６は、図示例では両端近傍と略中央部の３箇所で所定の方向にそれぞれ直角に曲がった形状に形成されている。これにより、液面が変化してフロート７が上下動すると、フロートアーム６が揺動してホール素子が埋設されている支軸２３を軸にホルダ３を介してマグネットが回動し、ホール素子を通過する磁力線の磁束密度が変化する。これにより、マグネットの回転位相、すなわち、フロート７の位置である液面レベルを検出できる。
【００２１】
次に、本実施形態の特徴部を説明する。
ホルダ３のフロートアーム６の支持は、ホルダ３の回転軸に直交する方向にフロートアーム６を延在させた状態でフロートアーム６の基端を支持してフロートアーム６の軸方向の動きを拘束する第１支持部材４とホルダ３の回転軸に直交する面に沿う方向のフロートアーム６の動きを拘束する第２支持部材５とにより行われている。
【００２２】
第１支持部材４は、フロートアーム６の基端を直角に曲げた先端が挿入される第１アーム挿入孔４１と第２アーム挿入孔４２とを有している。第１アーム挿入孔４１と第２アーム挿入孔４２は、同軸で互いに離れた位置に形成されている。フロートアーム６の基端の角部近傍のホルダ３には、フロートアーム６の軸方向に延在する第３支持部材としてのガイド溝８が設けられている。ガイド溝８は、Ｕ字状に形成され、その開口がフロート７の重力によりフロートアーム６が揺動される側の位置に形成されている。また、ガイド溝８の近傍でフロートアーム６と対向するホルダ３の外面は、平坦面に形成されている。また。ホルダ３にはフロートアーム６と対向するように張り出した台部３ａが形成されている。その平坦面と台部３ａに対向するように第２支持部材５が設けられている。
【００２３】
第２支持部材５は、フロートアーム６の軸方向に延在し、その軸に直交する断面形状がフロートアーム６に外接する２つの傾斜内面５１ａ、５１ｂと傾斜内面５１ａ、５１ｂに対応する傾斜外面を有する押え部５１と、押え部５１の一方の側縁をホルダ３の外面に間隔を保持して他方の側縁をホルダ３に支持させる脚部５２とを備えて形成されている。
【００２４】
押え部５１のフロートアーム６の軸に直交する断面形状は、傾斜内面５１ａ、５１ｂと傾斜外面を有する図示例では台形状に形成されている。また、押え部５１の一方の側縁である開放端５４は、ホルダ３の外面に対向する端面とホルダ３の外面の間隔が押え部５１の内側から外側に向って徐々に広くなるように形成されていることが好ましい。押え部５１の開放端５４の外側の縁部とこの縁部と対向するホルダ３の外面との間隔は、フロートアーム６の半径よりも広く形成されていることが好ましい。これにより、フロートアーム６を押え部５１内に挿入するとき、押え部５１が自然に弾性変形して開くので、フロートアーム６の挿入を容易に行えるようになる。
【００２５】
脚部５２は、ホルダ３の表面から垂直に起立して設けられている。脚部５２は、フロート７の重力によりフロートアーム６が揺動される方向と反対側に位置して設けられている。押え部５１と脚部５２により形成される空間５３は、フロートアーム６を収容する大きさに形成され、空間５３に収容されたフロートアーム６が押え部５１の弾性力によって押え部５１の２つの第１傾斜内面５１ａ、５１ｂとホルダ３の平坦な外面とで支持されるようになっている。
【００２６】
このように構成されたホルダ３にフロートアーム６を装着するには、フロートアーム６の基端が直角に曲がった先端を第１アーム挿入孔４１と同軸に付き合わせ、かつ、フロートアーム６をガイド溝８の開口及び押え部５１の開放端５４に対向させて位置合わせする。フロートアーム６の先端を第１アーム挿入孔４１及び第２アーム挿入孔４２に挿入しつつフロートアーム６をガイド溝８に挿入し、かつ、押え部５１の開放端５４から第２支持部材５内に圧入する。この圧入は、フロートアーム６の外周を押え部５１の開放端５４の縁部とホルダ３の表面に押し当てて力を加えることで行う。これにより、押え部５１が開く方向に弾性変形してフロートアーム６が第２支持部材５内の空間５３内に圧入される。フロートアーム６が圧入されると、押え部５１が弾性力により元の形状に復帰しようとして開放端５４側の傾斜内面５１ａがフロートアーム６を他方の傾斜内面５１ｂとホルダ３の外面に押し付け、フロートアーム６が係止された状態で支持される。
【００２７】
これにより、フロートアーム６は、フロートアーム６の軸方向及び揺動方向とホルダ３の軸方向との動きが第１アーム挿入孔４１及び第２アーム挿入孔４２と第２支持部材５とによって拘束されるので、フロートアーム６をホルダ３にワンタッチで装着することができる。また、フロートアーム６を挿入するとき、フロートアーム６の周面が接触する押え部５１の開放端５４が内側から外側に向って徐々に広くなるように形成されているから、フロートアーム６を挿入する際には、押え部５１が開く方向に弾性変形し易いので、フロートアーム６の挿入を容易に行える。また、フロートアーム６は、第１傾斜内面５１ａと第２傾斜内面５１ｂとホルダ３の表面の３箇所で係止されているから、第１傾斜内面５１ａと第２傾斜内面５１ｂとの中央部にフロートアーム６の軸心を位置決めできる。
【００２８】
このようにフロート７及びフロートアーム６がホルダ３に装着された液面レベルセンサ１は、フロート７及びフロートアーム６の先端がホルダ３から離れて位置されているから、フロート７やフロートアーム６に外力が加わることがある。例えば、液面レベルセンサ１を燃料ポンプモジュールに取り付けて燃料タンク内に設置する場合、燃料タンクに設けられた挿入口からフロートとフロートアーム６を挿入することになるが、誤ってフロートを挿入口の縁部にぶつけたり、燃料タンクの内壁面にぶつけてしまうことがある。
【００２９】
このような場合、フロートアーム６の揺動方向の動きを拘束する第２支持部材５に大きな外力が加わることがある。この場合、ホルダ３の規制部６３がフレーム２の第１ストッパ６１に当たってフロート７の下限側の規制位置において、ホルダ３の回転が規制されている方向に力が加わるとき、その力は非常に大きなものになるので、第２支持部材５が塑性変形するおそれがある。
【００３０】
そこで、本実施形態では、第２支持部材５の押え部５１がフロートアーム６に外接する２つの傾斜内面５１ａ、５１ｂを有し、かつ、押え部５１の開放端５４がフロート７の下方向の動きの規制を超えて動かされる側に形成されているから、フロートアーム６によって非常に大きな外力が第２支持部材５に加わっても、開放端５４が開く方向に押え部５１が弾性変形してその外力が吸収され、第２支持部材５の塑性変形を抑制できる。
【００３１】
ここで、本実施形態の押え部５１を、特許文献１のように押え部を円弧状に形成した場合とを比較する。押え部５１に作用する応力が最大となるのは、フロートアーム６が押え部５１の開放端５４から抜け出るときである。つまり、フロートアーム６が押え部５１の開放端５４の内側の角部５４ａを超えるときに押え部５１の脚部５２に作用する応力が最大になる。同様に、特許文献１の場合もフロートアーム６が円弧状の押え部の開放端から抜け出るときに押え部の脚部に作用する応力が最大になる。いま、本実施形態の脚部５２の基端中心と角部５４ａとの間の寸法Ｌ１と、特許文献１の押え部の脚部の基端中心と角部との間の寸法Ｌ２を比較すると、本実施形態の場合は空間５３と、角部５４ａがフロートアーム６の外表面から離れている分だけ、Ｌ１＞Ｌ２の関係になる。
ところで、フロートアーム６が押え部５１の開放端５４から抜け出るときの脚部５２の変形量はＬ１＞Ｌ２に逆比例するから、本実施形態の方が特許文献１の場合よりも押え部５１の脚部５２に加わる応力を緩和できる。その結果、押え部５１の脚部５２の破断に対する耐力を向上できる。
一方、外力が除去されると、第２支持部材５は弾性力により元の形状に復帰し、フロートアーム６が２つの傾斜内面５１ａ、５１ｂに当接する元の位置に戻る。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態によれば、ホルダ３に対するフロートアーム６の位置ずれを低減でき、フロート７の上下動に応じて揺動するフロートアーム６の動きが正しくホルダ３の回転位相に伝わるので、液面レベルを正確に検出できる。
【００３３】
なお、本実施形態では、押え部５１の一方の側縁の外側の角部を突出させて形成したが、これに限定されず、例えば、図４に示すように、ホルダ３の外面に対して垂直な垂直面５１ｃとして形成してもよい。また、フロート７の重力によりフロートアーム６が揺動される側の台部３ａの先端を押え部５１の一方の側縁より突出して形成したが、これに限定されず、例えば、ホルダ３の垂直面５１ｃと平行な位置に形成してもよい。この場合、押え部５１の一方の側縁の外側の縁部とこの縁部と対向するホルダ３の外面との間隔は、フロートアーム６の半径よりも広く形成されていることが好ましいが、フロートアーム６の半径よりも狭く形成されていてもよい。また、本実施形態では、押え部５１のフロートアーム６の軸に直交する断面形状を台形状に形成したが、これに限定されず、例えば、三角形状に形成してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  液面レベルセンサ
２  フレーム
３  ホルダ
４  第１支持部材
５  第２支持部材
６  フロートアーム
７  フロート
５１  第１アーム挿入孔
５２  第２アーム挿入孔
５１  押え部
５２  脚部
５３  空間
【図１】
2010169560.tif 000003
【図２】
2010169560.tif 000004
【図３】
2010169560.tif 000005
【図４】
2010169560.tif 000006