(57)【要約】【課題】  超音波発振素子へのリード線はんだ付け作業を容易化し、且つリード線と超音波発振素子との接続強度を高められる液面検出装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】  超音波センサ３の電極３３に電気的に接続されるターミナル５を燐青銅板から形成し、且つターミナル５には超音波センサ３に組み付けられると弾性変形して押圧接触しつつ超音波センサ３を挟持する一対の保持部５１を設けた。これにより、ターミナル５と電極３３との位置決めは容易且つ正確に行えるので、ターミナル５と超音波センサ３の電極３３との当接部分のはんだ付け作業を容易に実施することができる。また、ターミナル５および超音波センサ３間の接続強度は、従来のはんだ付け部の強度と両保持部５１の弾性変形による押圧力Ｆの和になるので、ターミナル５および超音波センサ３間の接続強度を高めることができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯蔵するタンク内の底部に超音波発振素子を配置し、
前記超音波発振素子から発射された超音波の前記タンク内の液面における反射波を前記超音波発振素子により受信して前記液面位置を検出する液面検出装置であって、
前記超音波発振素子はその電極において導電性材質からなるターミナルを介して外部に電気的に接続され、
前記ターミナルは、前記超音波発振素子に組み付けられると弾性変形して押圧接触しつつ前記超音波発振素を挟持する一対の接触部を備え、
前記一対の接触部の一方は前記電極に接触し且つ前記電極に接合されたことを特徴とする液面検出装置。
【請求項２】
前記ターミナルは板状部材から形成されることを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
【請求項３】
前記接合ははんだ付けであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液面検出装置。
【請求項４】
前記一対の接触部の他方は、絶縁部材を介して前記超音波発振素子を押圧することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の液面検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液面検出装置の製造方法であって、
前記ターミナルを形成する工程と、
前記ターミナルの前記一対の接触部間に前記超音波発振素子挿入し挟持させる工程と、
前記一対の接触部の一方を前記電極に接合する工程とを備えることを特徴とする液面検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク内の液体の液面位置を検出するための液面検出装置に関するものであり、たとえば自動車に装備される燃料タンク内の燃料液面を検出する用途に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、タンク内の液体の液面レベルを検出する液面検出装置としては、たとえば、燃料中に配置された超音波発振素子と、燃料中に配置され超音波発振素子からの超音波を液面に向けて反射する反射板とを備え、液面で反射した超音波を反射板を介して超音波発振素子により受信して液面レベルを算出するものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、超音波発振素子は、外部の電気回路から電圧を印加されることで振動して液体中に超音波を発射する。一方、超音波発振素子は、液体中を伝播して来た超音波を受信して振動することで電圧を発生し、この発生電圧が超音波検出信号として外部の電気回路へ送信される。
【特許文献１】特開平１１−１５３４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した液面検出装置においては、超音波発振素子は、一般にリード線を介して外部の電気回路に接続されている。すなわち、超音波発振素子の電極にリード線がはんだ付け等により接合されている。
【０００５】
上述した構成においては、液面検出装置の組付け工程中または液面検出装置の使用過程において、何らかの原因によりリード線に外力が作用すると、この外力は超音波発振素子の電極とリード線のはんだ付け部に作用して、はんだ付けが剥がれる可能性がある。
【０００６】
また、一般にリード線は柔軟であるため、リード線を超音波発振素子に接合する工程において、リード線と超音波発振素子との位置決めが困難となり、作業工数が増大するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような点に鑑みなされたものであり、その目的は、超音波発振素子にリード線を接合する作業を容易化するとともに、リード線と超音波発振素子との接合部の強度を高めることが可能な液面検出装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の液面検出装置は、液体を貯蔵するタンク内の底部に超音波発振素子を配置し、超音波発振素子から発射された超音波の前記タンク内の液面における反射波を前記超音波発振素子により受信して前記液面位置を検出する液面検出装置であって、超音波発振素子はその電極において導電性材質からなるターミナルを介して外部に電気的に接続され、ターミナルは、超音波発振素子に組み付けられると弾性変形して押圧接触しつつ超音波発振素を挟持する一対の接触部を備え、一対の接触部の一方は電極に接触し且つ電極に接合されたことを特徴としている。
【００１０】
上述の構成によれば、超音波素子がターミナルの一対の接触部間に挿入されると、各接触部は弾性変形しその弾性力が超音波発振素子に作用して、超音波発振素子はターミナルに強固に保持される。これにより、超音波発振素子にターミナルを接合する直前の状態において、超音波発振素子とターミナルとの位置決めを容易且つ精度良く行うことができるので、超音波発振素子へのターミナルの接合作業を容易に実施することができる。
【００１１】
また、上述の構成によれば、ターミナルおよび超音波発振素子間の接合強度は、ターミナルと超音波発振素子の電極との接合部の接合力およびターミナルの一対の接触部が超音波発振素子に及ぼす付勢力の和となる。従来の液面検出装置においては、リード線および超音波発振素子間の接合強度は接合部であるはんだ付け部の接合力のみである。したがって、本発明の請求項１に記載の液面検出装置では、ターミナルおよび超音波発振素子間の接合強度を高めることができる。
【００１２】
以上により、超音波発振素子にリード線をはんだ付け作業を容易化するとともに、リード線と超音波発振素子との接続部の強度を高めることが可能な液面検出装置を提供することができる。
【００１３】
この場合、本発明の請求項２に記載の液面検出装置のように、ターミナルを板状部材から形成すれば、プレス加工等により容易にターミナルを製作できる。さらに、板ばねとして機能する接触部の形状を適切に設定することにより、ターミナルが超音波発振素子に及ぼす保持力を必要に応じて容易に調整することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載の液面検出装置のように、接合をはんだ付けとすれば、容易且つ確実に超音波発振素子とリード線とを電気的に接続することができる。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の液面検出装置は、一対の接触部の他方は、絶縁部材を介して超音波発振素子を押圧することを特徴としている。
【００１６】
一般に、超音波発振素子が備える電極の個数は２個であり、したがって、一個の超音波発振素子に接合されるターミナルの個数は２個となる。この場合、超音波発振素子の両電極間の短絡を防止するために、各ターミナルにおいて、一対の接触部のうちで、超音波発振素子の電極に接合されない方の接触部と超音波発振素子との接触部を電気的に絶縁する必要がある。本発明の請求項２に記載の液面検出装置では、超音波発振素子の電極に接合されない方の接触部は絶縁部材を介して超音波発振素子を押圧している。これにより、超音波発振素子の両電極間の短絡を、容易且つ確実に防止することができる。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の液面検出装置の製造方法は、ターミナルを形成する工程と、ターミナルの一対の接触部間に超音波発振素子挿入し挟持させる工程と、一対の接触部の一方を電極に接合する工程とを備えることを特徴としている。
【００１８】
これにより、超音波発振素子にリード線を接合する作業を容易化するとともに、リード線と超音波発振素子との接合部の強度を高めることが可能な液面検出装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態による液面検出装置およびその製造方法について、自動車の燃料タンク内の燃料液面位置を検出するための燃料液面検出装置１に適用した場合を例に図に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１における燃料タンク２の部分断面図である。図１において、図の上下方向が自動車の上下方向である。
【００２１】
図２は、図1中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００２２】
図３は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１のターミナル５単体の斜視外観図である。
【００２３】
図４は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１のインシュレータ６および超音波センサ３の組付け状態を説明する斜視外観図である。
【００２４】
図５は、図１中のＶ−Ｖ線断面図である。
【００２５】
図６は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１における電気回路構成を説明する模式図である。
【００２６】
燃料液面検出装置１は、図１に示すように、液体である燃料１４を貯蔵するタンクとしての燃料タンク２、超音波発振素子である超音波センサ３、超音波センサ３から発せられた超音波の伝播経路を形成するガイドパイプ９、ガイドパイプ９内を進行してきた超音波を液面１４ａに向けて反射する反射板１１、反射板１１および液面１４ａ間の超音波伝播経路を形成するガイドパイプ１０等から構成されている。これらの、超音波センサ３、ガイドパイプ９、反射板１１、およびガイドパイプ１０は、ボディ１２に一体的に収容保持されるとともに、ボディ１２を介して、図１に示すように、燃料タンク２の底面２１に取り付けられている。また、超音波センサ３は、図１に示すように、ブラケット４に固定され、このブラケット４を介してボディ１２に取り付けられている。
【００２７】
すなわち、燃料液面検出装置１は、機能的な見地から見て、大きくは、超音波センサ３を中心とした超音波送受信機能要素と、超音波センサ３と燃料１４の液面１４ａ間における超音波伝播経路を形成する超音波伝播経路機能要素の２つの機能要素から構成されている。
【００２８】
以下に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１の構成について説明する。
【００２９】
先ず、超音波センサ３を中心とした超音波送受信機能要素について説明する。
【００３０】
超音波発振素子である超音波センサ３は、ピエゾ効果（電圧が印加されると体積が変化する一方、外部から力を受けると電圧を発生する特性）を有する物質、たとえばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等により円盤状に形成されている。超音波センサ３の表面３１および裏面３２には、図２に示すように、外部と電気的に接続される電極３３が形成されている。両電極３３は、それぞれ超音波センサ３の表面３１のほぼ全面および裏面３２のほぼ全面に亘って形成されている。超音波センサ３は、両電極３３間に電圧を印加されると、上述したピエゾ効果により板厚方向である軸方向（図２において左右方向）に振動して超音波を発射する。両電極３３には、両電極３３を外部に電気的に接続するターミナル５がそれぞれ接続されている。
【００３１】
ターミナル５は、導電性材質である燐青銅の板材から形成されている。ターミナル５は、たとえばプレス加工により、図３に示すような形状に形成されている。また、ターミナル５には、超音波センサ３に押圧接触しつつ超音波センサ３を挟持する一対の接触部である保持部５１が２個、図２および図３に示すように、互いに対向するようにして設けられている。ターミナル５は、その両保持部５１の間に超音波センサ３を挟むようにして、超音波センサ３に装着される。しかし、両保持部５１間に直接超音波センサ３を挿入すると、各ターミナル５とも同時に両電極３３に接続されてしまい、超音波センサ３に電圧を印加する電気回路が超音波センサ３部において短絡状態となってしまう。そこで、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１では、図２に示すように、ターミナル５の両保持部５１の一方を超音波センサ３の電極３３の一方に直接に押圧接触させる、つまり電気的に接続させるとともに、ターミナル５の両保持部５１の他方と超音波センサ３の電極３３の他方との間に絶縁部材であるインシュレータ６を挿入して両保持部５１の他方と超音波センサ３の電極３３の他方とを電気的に絶縁している。これにより、２個のターミナル５は、それぞれ超音波センサ３の異なる電極３３に電気的に接続されるので、両ターミナル５が超音波センサ３を介して短絡することを確実に防止できる。なお、インシュレータ６は、絶縁部材、たとえば樹脂材料あるいはセラミックス材料等から形成されている。インシュレータ６は、図４に示すように、浅い有底円筒状、たとえば缶の蓋状に形成されている。また、インシュレータ６には、超音波センサ３に装着されたときに電極３３の一部を露出させるための切欠き部６１が、図４に示すように、設けられている。
【００３２】
ここで、ターミナル５の形状、特に両保持部５１の形状について詳しく説明する。
【００３３】
ターミナル５単体における両保持部５１の間隔、つまり超音波センサ３の軸方向における間隔Ｄ（図３中に示す間隔Ｄ）は、超音波センサ３の厚さ寸法ｔ１およびインシュレータ６の厚さ寸法ｔ２（図２参照）の和より小さくなるように設定されている。このため、ターミナル５が、その両保持部５１の間に超音波センサ３およびインシュレータ６を挟みつつ超音波センサ３に装着されると、両保持部５１は、お互いに離れる方向（図２中の黒矢印Ｐに示す方向）に弾性変形する。そして、両保持部５１の弾性変形により生じた弾性力によって、両保持部５１は、超音波センサ３あるいはインシュレータ６に対して、押圧力Ｆ（図２中の白抜き矢印に示す方向に作用する）を作用させる。この押圧力Ｆにより、超音波センサ３およびインシュレータ６がターミナル５に強固に保持される。このような構成において、両保持部５１の間隔Ｄを変えることにより、ターミナル５による超音波センサ３の保持力を必要に応じて容易に変えることができる。
【００３４】
また、各ターミナル５の保持部５１は、それぞれ押圧接触している電極３３にはんだ付けにより接合されている。
【００３５】
上述したようにターミナル５が装着された超音波センサ３は、ブラケット４内に収納保持されている。ブラケット４は、たとえば樹脂材料から略有底円筒状に形成され、図２に示すように、その底部４１に、超音波センサ３が配置されている。ブラケット４の底部４１と反対側の開口端部４２（図２中において右端）には、ストッパ７が装着されている。
【００３６】
ストッパ７は、たとえば樹脂材料から形成され、図２に示すように、その係止爪７２をブラケット４の係止孔４３に係止させてブラケット４に固定されている。また、ストッパ７には、超音波センサ３に装着されたターミナル５に対応する位置に、図２に示すように、ターミナル５の先端をストッパ７の外側へ挿通させるための貫通孔７１が設けられている。また、ストッパ７と超音波センサ３との間には、緩衝部材８が配置されている。
【００３７】
緩衝部材８は、たとえば柔軟な樹脂材料あるいはゴム材料から形成されている。緩衝部材８の軸方向（図２の左右方向）における自然長Ｌは、ブラケット４の軸方向（図２の左右方向）におけるインシュレータ６と開口端部４２間の長さ寸法Ｌ１よりも大きく設定されている。このため、ブラケット４内に超音波センサ３および緩衝部材８が重ねて挿入され、続いてブラケット４にストッパ７が取り付けられると、緩衝部材８は、圧縮され弾性変形する。この弾性力により、超音波センサ３はブラケット４に押し付けられるので、超音波センサ３はブラケット４内の所定位置に固定される。
【００３８】
次に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１における超音波伝播経路機能要素の構成について説明する。
【００３９】
超音波センサ３が取り付けられたブラケット４は、その底部４１を、超音波伝播経路の一部を形成するガイドパイプ９の一端側（図１において右側）に当接させて、ボディ１２に取り付けられている。すなわち、ブラケット４は、超音波センサ３の軸方向とガイドパイプ９の軸方向とを一致させてボディ１２に取り付けられる。これにより、ターミナル５を介して超音波センサ３にパルス状電圧が印加されると、超音波センサ３が振動して超音波センサ３が発射され、この超音波はブラケット４の底部４１を経て燃料１４中に伝播される。一方、この超音波が液面１４ａあるいは後述する段部９１で反射した反射波がガイドパイプ９内を進行してブラケット４に入射すると、その圧力作用により底部４１が振動しその振動は超音波センサ３に伝えられ超音波センサ３が振動する。これにより、超音波センサ３は電圧を発生し、それがターミナル５を介して外部に出力信号として出力される。
【００４０】
ガイドパイプ９は、金属材料から形成され、ガイドパイプ９の一端側（図１において右側）は、超音波センサ３を保持固定しているブラケット４に当接している。本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１では、ガイドパイプ９は、アルミニウムダイカスト用合金により形成されている。また、ガイドパイプ９は、その軸線Ａと直交する方向における断面形状が、図５に示すように、円形に形成されるとともに、その超音波センサ３側端部（図１の右端）における内径寸法がｄ１、後述する反射板１１側端部（図１の左端）における内径寸法がｄ２となっている。また、ガイドパイプ９は、その軸線Ａと直交する方向における断面積が、超音波センサ３から遠ざかるに連れて、すなわち図１において右端から左方向に向かうに連れて小さくなるように形成されている。言い換えると、ガイドパイプ９は、その軸線Ａと直交する方向における断面の直径が、超音波センサ３から遠ざかるに連れて小さくなるように形成されている。すなわち、図１に示すように、ｄ１＞ｄ２という関係が成り立っている。また、ガイドパイプ９には、図１に示すように、段部９１が形成されている。段部９１は、図５に示すように、リング状に形成されるとともに、超音波センサ３に対向する面として形成されている。したがって、超音波センサ３から発射された超音波の一部は段部９１に入射する。この超音波は、段部９１で反射して超音波センサ３に向かって進み、超音波センサ３に入射することになる。
【００４１】
また、ガイドパイプ９の超音波センサ３と反対側（図１において左側）には、超音波センサ３から発射された超音波を燃料タンク２内の液面１４ａに向けて反射する反射壁である反射板１１が、図１に示すように、配置されている。反射板１１は、金属材料から形成されている。本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１では、反射板１１は、鉄系金属、たとえばステンレス鋼板により形成されている。反射板１１は、図１に示すように、その反射面１１ａに入射した超音波センサ３から発射された超音波を、液面１４ａへ向けて反射する。すなわち、反射板１１は、ガイドパイプ９の軸線Ａ上を進む超音波を、液面１４ａへの入射角が０°となる方向、つまり液面１４ａに直交する方向に向けて反射するように設置されている。すなわち、反射面１１は、図１に示すように、液面に対して４５°傾斜させて設けられている。
【００４２】
反射板１１から液面１４ａ間の超音波伝播経路を形成する筒状の第２経路部材であるガイドパイプ１０は、金属材料から形成されている。本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１では、ガイドパイプ１０は、ステンレス鋼管から形成されている。また、ガイドパイプ１０は、その軸線Ｂと直交する方向における断面形状が円形に形成されるとともに、その直径が全長に亘り一様に直径寸法ｄ３に形成されている。ガイドパイプ１０の直径寸法ｄ３は、ガイドパイプ９の反射板１１側端部における直径寸法ｄ２と等しく形成されている。また、ガイドパイプ１０の液面１４ａ側先端位置は、図１に示すように、燃料タンク２内の燃料１４貯蔵量が最大時、つまり満タン時における液面１４ｂよりも、所定長さだけ上方に突き出すように設定されている。
【００４３】
以上説明した、燃料液面検出装置１における超音波伝播経路機能要素であるガイドパイプ９、反射板１１およびガイドパイプ１０は、ボディ１２に装着されている。ボディ１２は、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１においては樹脂材料、たとえば、燃料タンク２内の燃料１４に対して安定性に優れる樹脂材料から形成されている。ボディ１２は、上述の各構成部品相互の位置関係を高精度に維持しつつそれらを保持固定している。さらに、ボディ１２には、超音波センサ３を収容保持しているブラケット４が取り付けられ、上述した各構成部品を燃料タンク２の底面２１に固定する機能を果たしている。また、ガイドパイプ９、反射板１１およびガイドパイプ１０は、ボディ１２に保持固定された状態において、ガイドパイプ９の軸線Ａとガイドパイプ１０の軸線Ｂとが、図１に示すように、反射板１１の反射面１１ａ上において交差するような位置関係を形成している。
【００４４】
次に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１の電気回路構成について図６に基づき説明する。
【００４５】
図６の電気回路構成図に示すように、制御回路１５は、イグニッションスイッチ１７を介してバッテリ１８に接続されている。また、制御回路１５は、超音波センサ３が接続されている。また、制御回路１５は、表示部１６が接続されている。
【００４６】
制御回路１５は、たとえばマイクロコンピュータ等から構成され、超音波センサ３へパルス状電圧信号を印加するためのパルス発生回路１５ａ、超音波センサ３から出力される反射波受信信号を処理し、それに基づいて液面位置を算出する演算回路１５ｂ、および演算回路１５ｂにより算出された液面位置信号に基づき表示部１６を駆動する駆動信号を出力する駆動回路１５ｃから構成されている。制御回路１５は、イグニッションスイッチ１７がＯＮされてバッテリ１８から電力が供給されると、燃料液面検出装置１は作動を開始する。
【００４７】
表示部１６は、たとえば指針計器あるいは液晶パネル等からなり、自動車の運転席正面のコンビネーションメータ（図示せず）内に設置されている。表示部１６は、制御回路１５の駆動回路１５ｃに駆動されて演算回路１５ｂにより算出された液面１４ａ位置、すなわち燃料タン内２の燃料１４残量を運転者が視認可能に表示する。
【００４８】
次に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１における、燃料液面検出作動について説明する。
【００４９】
パルス発生回路１５ａによりパルス状電圧信号を印加されると、超音波センサ３がパルス状の超音波を燃料タンク２内の燃料１４中に発射すると、超音波センサ３の発振面３１が振動し、発振面３１の振動がブラケット４の底部４２へ伝わり、さらにブラケット４の外側の表面１５ａから超音波が燃料１４中に発射される。この超音波の一部は、ガイドパイプ９内を進行して段部９１に入射する。そこで反射されて、再び超音波センサ３の発振面３１に入射する。一方、超音波センサ３から燃料１４中に発射されたパルス状超音波の一部は、ガイドパイプ９内を進行して反射面１１ａに入射する。そこで反射されて、ガイドパイプ１０内を液面１４ａへ向かって進む。さらに、液面１４ａで反射されて、往路と同一の経路、すなわちガイドパイプ１０、反射面１１ａ、ガイドパイプ９を経て超音波センサ３に入射する。
【００５０】
すなわち、超音波センサ３は、パルス発生回路１５ａに駆動されて１つの超音波パルスを発射すると、それに対応して、上述したように２つの反射パルス、つまり段部９１からの反射パルスと液面１４ａからの反射パルスとを受信する。超音波センサ３から段部９１までの伝播経路長さは、図１から明らかなように、超音波センサ３から液面１４ａまでの伝播経路長さよりも短いので、超音波センサ３は、先ず、段部９１からの反射パルスを受信し、次に、液面１４ａからの反射パルスを受信する。超音波センサ３は、これらの反射パルスを受信する度に電圧信号を発生し、この電圧信号は演算回路１５ｂに入力される。
【００５１】
演算回路１５ｂは、パルス発生回路１５ａがパルス状電圧信号を発してから上述の２つの反射パルスを検出するまでの時間をそれぞれ算出する。
【００５２】
ここで、段部９１は、超音波センサ３に対して予め定められた位置に設けられている。すなわち、段部９１と超音波センサ３との距離が既知である。したがって、演算回路１５ｂは、パルス発生回路１５ａがパルス状電圧信号を発してから段部９１からの反射パルスを受信するまでの時間と段部９１と超音波センサ３との距離に基づいて、燃料１４中における超音波パルスの伝播速度を算出する。次に、このようにして算出した燃料１４中における超音波パルスの伝播速度とパルス発生回路１５ａがパルス状電圧信号を発してから液面１４ａからの反射パルスを受信するまでの時間とに基づいて、液面１４ａ位置、つまり図１中における液面１４ａ高さＨを算出し、さらに予め記憶されている燃料タンク２形状に基づいて、燃料タンク２内の燃料１４残量を算出する。
【００５３】
駆動回路１５ｃは、表示部１６に演算回路１５ｂが算出した液面１４ａ高さＨあるいは燃料１４残量を表示させるための信号、たとえば指針軸（図示せず）を液面１４ａ高さＨあるいは燃料１４残量に対応した角度まで回動させるための駆動信号を出力する。これにより、表示部１６により燃料タンク２内の液面１４ａ高さＨあるいは燃料１４残量が表示される。
【００５４】
次に、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１の製造方法について説明するとともに、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１の特徴である超音波センサ３へのターミナル５の取付け方法およびその効果について説明する。
【００５５】
先ず、導電性材質、たとえば燐青銅の薄板にプレス加工を施してターミナル５を形成する。
【００５６】
次に、超音波センサ３の表面３１および裏面３２にインシュレータ６を装着する。すなわち、超音波センサ３の両面３１、３２にインシュレータ６を、図４に示すようにかぶせる。このとき、２個のインシュレータ６は、超音波センサ３の表面３１側の電極３３と裏面３２側の電極３３とが超音波センサ３の軸方向において重なって露出しないように、言い換えると、２個のインシュレータ６は、超音波センサ３の表面３１側の電極３３と裏面３２側の電極３３のどちらか一方のみが超音波センサ３の軸方向において露出するように、たとえば図４に示すような位置関係で装着される。
【００５７】
次に、表面３１および裏面３２にインシュレータ６が装着された超音波センサ３に、２個のターミナル５を装着する。すなわち、ターミナル５の一対の保持部５１間に表面３１および裏面３２にインシュレータ６が装着された超音波センサ３が挿入される。このとき、一対の保持部５１の一方が電極３３に押圧接触して電気的に接続され且つ一対の保持部５１の他方がインシュレータ６に押圧接触する。さらに、２個のターミナル５は、それぞれ異なる電極３３に電気的に接続される。つまり、２個のターミナル５の一方が超音波センサ３の表面３１側電極３３に接続されるとともに、２個のターミナル５の他方が超音波センサ３の裏面３２側電極３３に接続される。
【００５８】
ターミナル５単独状態での両保持部５１の超音波センサ３の軸方向における間隔Ｄ（図３中に示す間隔Ｄ）は、超音波センサ３の厚さ寸法ｔ１およびインシュレータ６の厚さ寸法ｔ２（図２参照）の和より小さくなるように設定されている。したがって、両保持部５１間にインシュレータ６が装着された超音波センサ３が挿入されると、両保持部５１は、お互いに離れる方向（図２中の黒矢印に示す方向）に弾性変形し、弾性変形により生じた弾性力によって、両保持部５１は、超音波センサ３あるいはインシュレータ６に対して、押圧力Ｆ（図２中の白抜き矢印に示す方向に作用する）を作用させる。この押圧力Ｆにより、超音波センサ３およびインシュレータ６がターミナル５に強固に保持される。この押圧力Ｆは、ターミナル５を超音波センサ３に手作業により容易に組み付けることができ、且つその後の製造工程において作業者がターミナル５を手で持って各種作業を行う際にターミナル５と超音波センサ３の位置関係がずれないような大きさに設定されている。
【００５９】
次に、ターミナル５と超音波センサ３の電極３３との当接部分に、はんだ付けを施す。
【００６０】
従来の液面検出装置においては、超音波センサの電極に一般的な電線であるリード線をはんだ付けしている。このリード線は柔軟であるため、リード線を超音波発振素子にはんだ付けする工程において、リード線と超音波発振素子との位置決めが困難となり、作業工数が増大するという問題がある。
【００６１】
これに対して、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１では、ターミナル５が超音波センサ３にターミナル５の両保持部５１の弾性変形による押圧力Ｆで強固に固定されており、ターミナル５と電極３３との位置決めは容易且つ正確に行える。したがって、ターミナル５と超音波センサ３の電極３３との当接部分のはんだ付け作業を容易に実施することができる。
【００６２】
次に、ターミナル５が装着された超音波センサ３を、ブラケット４に組み付ける。先ず、超音波センサ３をブラケット４の底部４１に当接させ、続いて超音波センサ３の背面に緩衝材８を当接させ、最後に、ターミナル５をストッパ７の貫通孔７１に挿通させつつストッパ７をブラケット４に固定する。
【００６３】
次に、ブラケット４において、カバー７から突き出しているターミナル５に、電線１３を接続する。ターミナルへ５の電線１３の接続は、たとえば、かしめ、はんだ付け等により行われる。
【００６４】
次に、ブラケット４をボディ１２に取り付ける。
【００６５】
最後に、ボディ２を、燃料タンク２の所定位置に固定する。
【００６６】
以上で、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１の組付けが完了する。
【００６７】
以上説明した、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１においては、ターミナル５を板状部材である燐青銅板から形成するとともに、ターミナル５に超音波センサ３の表裏両面３１、３２に押圧接触して超音波センサ３を挟持する一対の保持部５１を設けている。この構成によれば、ターミナル５は、その両保持部５１の弾性変形による押圧力Ｆで強超音波センサ３に強固に固定される。これにより、ターミナル５と電極３３との位置決めは容易且つ正確に行える。したがって、ターミナル５と超音波センサ３の電極３３との当接部分のはんだ付け作業を容易に実施することができる。
【００６８】
また上述の構成によれば、ターミナル５および超音波センサ３間の接続強度は、従来のはんだ付け部の強度に加えて両保持部５１の弾性変形による押圧力Ｆが加算される。これにより、ターミナル５および超音波センサ３間の接続強度を、従来の液面検出装置におけるリード線と超音波センサ間の接続強度よりも高めることができる。
【００６９】
なお、以上説明した、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１においては、ガイドパイプ９をアルミニウムダイカスト用合金から、ガイドパイプ１０をステンレス鋼管からそれぞれ形成しているが、これらの金属材料に限る必要は無く、他の種類の金属材料を用いても良い。たとえば、ガイドパイプ９を鉄鋼材料から、ガイドパイプ１０をアルミニウム管からそれぞれ形成してもよい。さらに、ガイドパイプ９およびガイドパイプ１０を金属材料以外の材質、たとえば樹脂材料やセラミックス材料等から形成してもよい。超音波を高効率で伝播させることができる材質であればよい。
【００７０】
また、以上説明した、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１においては、インシュレータ６は樹脂等の成形品として形成するのではなく、超音波センサ３の電極３３の表面であってターミナル５とのはんだ付け部を除いた部分に絶縁物質を印刷等により付着させてもよい。このようにすることにより、組付け工数、組付け作業性をより向上させることが可能となる。
【００７１】
また、以上説明した、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１においては、ボディ１２に、超音波センサ３が固定されたブラケット４、ガイドパイプ９、反射板１１およびガイドパイプ１０を組み付ける構成としているが、このような構成に限る必要は無く、たとえば、ボディ１２の樹脂成型時にガイドパイプ９、反射板１１およびガイドパイプ１０を同時にインサート成型し、その後に、ボディ１２に超音波センサ３が固定されたブラケット４を組み付ける構成としてもよい。
【００７２】
また、以上説明した本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１においては、ガイドパイプ９、ガイドパイプ１０および反射板１１をそれぞれ独立した部品として形成し、それらをボディ１２に組み付ける構成としているが、ガイドパイプ９、ガイドパイプ１０および反射板１１のうちの少なくともいずれか２つを一体的に１つの部品として形成してもよい。この場合、ボディ１２を省略して、ガイドパイプ９、ガイドパイプ１０および反射板１１のいずれかを介して燃料タンク２に固定する構成としてもよい。
【００７３】
また、本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１においては、ガイドパイプ９に段部９１を設けているが、特に段部９１を設けなくてもよい。この場合、たとえば、燃料タンク２内の燃料１４温度を温度センサ（図示せず）等により検出し、それにより燃料１４中の超音波伝播速度を補正して液面１４ａ高さＨを算出することにより、高精度で液面１４ａ高さＨを算出することができる。
【００７４】
また、以上説明した実施形態は、本発明の液面検出装置を、自動車の燃料液面検出装置１に適用した場合を例に説明したが、燃料液面検出装置１以外に適用してもよい。すなわち、車両に搭載される他の液体、たとえば、エンジンオイル、ブレーキフルードあるいはウィンドウォッシャ液等の液面検出、あるいは液体輸送用車両に備えられた液体輸送用タンク内の液面を検出するために適用してもよい。さらには、自動車・車両以外の各種民生用機器の液体容器における液面検出の用途に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１における燃料タンク２の部分断面図である。
【図２】図1中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１のターミナル５単体の斜視外観図である。
【図４】本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１のインシュレータ６および超音波センサ３の組付け状態を説明する斜視外観図である。
【図５】図1中のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による燃料液面検出装置１における電気回路構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
１    燃料液面検出装置（液面検出装置）
２    燃料タンク（タンク）
２１    底面（底部）
３    超音波センサ（超音波発振素子）
３１    表面
３２    裏面
３３    電極
４    ブラケット
４１    底部
４２    開口端部
４３    係止孔
５    ターミナル
５１    保持部（接触部）
６    インシュレータ（絶縁部材）
６１    切欠き部
７    ストッパ
７１    貫通孔
７２    係止爪
８    緩衝材
９    ガイドパイプ
９１    段部
１０    ガイドパイプ
１１    反射板
１１ａ    反射面
１２    ボディ
１３    電線
１４    燃料（液体）
１４ａ    液面
１４ｂ    液面
１５    制御回路
１５ａ    パルス発生回路
１５ｂ    演算回路
１５ｃ    駆動回路
１６    表示部
１７    イグニッションスイッチ
１８    バッテリ
Ａ    軸線
Ｂ    軸線
Ｄ    間隔
ｄ１    内径
ｄ２    内径
ｄ３    内径
Ｆ    押圧力
Ｈ    液面高さ
ｔ１    厚さ寸法
ｔ２    厚さ寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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