(57)【要約】【課題】フロートが燃料タンクに干渉しても、燃料タンクへの影響が少ない液面検出装置を提供する。【解決手段】液面検出装置は、燃料タンク１０内の液面の変位に伴って変位可能に設けられたフロート２と、フロート２が一方の端部に設けられたアーム３と、アーム３の他方の端部を回動自在に支持する回転軸５と、回転軸５の回転角度を検出するセンサ４を備える。そして、フロート２を、弾性部材で形成し、かつ、内部を中空状に形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体燃料を収容する燃料タンク内に配置される液面検出装置であって、
前記燃料タンク内の液面の変位に伴って変位可能に設けられたフロート（２、２０）と、
前記フロートが一方の端部に設けられたアーム（３）と、
前記アームの他方の端部を回動自在に支持する回転軸（５）と、
前記回転軸の回転角度を検出するセンサと、
を備え、
前記フロートは、弾性材料で形成され、かつ、内部が中空状に形成されていることを特徴とする液面検出装置。
【請求項２】
前記フロートは、上半分の形状が、上方へ向かうほど水平断面における面積が減少する形状であ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】
前記フロート（２０）は、
内筒（２１）と、
前記内筒よりも大径の外筒（２２）と、
前記内筒の端部と前記外筒の端部との間を連結する一対のリング部（２３）とを備え、
前記内筒と前記外筒との間が中空であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液面検出装置。
【請求項４】
前記弾性材料は、ゴムであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンクの液面レベルを検出する液面検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液面に浮くフロートを用いて、車両の燃料タンク内の燃料残量を検出する技術が知られている（たとえば、特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１に開示の液面検出装置は、密閉円筒体からなるフロートと、フロートを先端に取り付けたアームと、アームの回転角度を検出するセンサとを備えている。この液面検出装置は、燃料の液面に浮かぶフロートが、液面の変位に伴って燃料タンク内を上下に変位し、フロートの変位に連動するアームの回転角度をセンサが検出することで、燃料の液面レベルが検出される。
【０００４】
特許文献２には、フロートに、上下方向に突き出す緩衝部材を挿入することで、フロートが燃料タンクに衝突する際の異音の発生等を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３０７１５号公報
【特許文献２】特開２００６−２１４７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術においては、フロートは硬い材質により形成されていることが多い。そのため、フロートが上下揺動し燃料タンクの内面にフロートが干渉した場合に、異音が発生したり、干渉による力が燃料タンクに強く加わってしまうという虞がある。
【０００７】
また、特許文献２のように、フロートの上下方向に突き出す緩衝部材を設けると、緩衝部材がフロートから突き出している分により、フロートの上限位置が制限される。フロートの上限位置が液体燃料の上面の上限を決めることになるため、結果として、燃料タンクに収容できる液体燃料の量が制限されることになる。
【０００８】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、フロートが燃料タンクに干渉しても、燃料タンクへの影響が少なく、かつ、液体燃料を燃料タンクがより多く収容できるようになる液面検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するためになされた本発明は、内部に液体燃料を収容する燃料タンク内に配置される液面検出装置であって、燃料タンク内の液面の変位に伴って変位可能に設けられたフロートと、フロートが一方の端部に設けられたアームと、アームの他方の端部を回動自在に支持する回転軸と、回転軸の回転角度を検出するセンサとを備え、フロートは、弾性材料で形成され、かつ、内部が中空状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、フロートは弾性材料によって形成され、かつ、内部が中空状である。この構成によれば、フロートがタンクの内面に当たった場合に、フロートが変形することで衝撃が吸収される。特に、中空であることから、弾性材料で中実となっている場合よりも変形量が大きい。このフロートの衝撃吸収作用によって、フロートから燃料タンクに加わる力を軽減し、また、フロートが燃料タンクに接触する際の異音も軽減できる。
【００１１】
また、フロートを中空にしているため、フロートが中実である場合よりも軽量になる。これにより、フロートが燃料タンクの内面に当たる際の衝撃が小さくなる。つまり、フロートの軽量化によっても、フロートから燃料タンクに加わる力を軽減し、また、フロートが燃料タンクに接触する際の異音も軽減できる。
【００１２】
また、フロート自体により衝撃を吸収することから、別途、フロートから突き出す緩衝部材を設ける必要がない。これにより、フロートの上限位置が緩衝部材により制限されることがなくなるので、燃料タンクに液体燃料をより多く収容できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一実施形態における燃料ゲージ１の燃料タンク１０内に設置された状態を示す正面図である。
【図２】図１中の切断線ＩＩ−ＩＩでの矢視断面図である。
【図３】第一実施形態におけるフロート２の斜視断面図である。
【図４】フロート２が燃料タンク１０の内面に接触した状態におけるフロート２の変形を示す説明図である。
【図５】変形例４のフロート２０の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の液面検出装置を具体化した実施形態である燃料ゲージ１について図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
（第一実施形態）
まず、図１、図２を参照して第一実施形態における燃料ゲージ１の構成について説明する。燃料ゲージ１は、燃料タンク１０内に設置され、燃料タンク１０内の燃料の残量を検出する。図１に示すように、燃料ゲージ１は、フロート２と、アーム３と、センサ４とを備えている。
【００１６】
燃料タンク１０は、自動車などの車両に搭載され、給油された液体燃料（以下、単に燃料）を貯蔵するためのものである。燃料タンク１０は、樹脂または金属などを用いて形成される。燃料タンク１０の形状は、図１では簡略化して略直方体形状としているが、密閉形状であればよく、この燃料タンク１０が収容される空間の形状により適宜、凹部や凸部が形成される。
【００１７】
フロート２は、燃料の液面に浮かぶように、燃料より小さい比重に設定されており、燃料の液面に浮かび、液面レベルの変位に伴って燃料タンク１０内を揺動する。フロート２は、全体が、燃料タンク１０を構成する材料よりも柔らかい弾性部材、本実施形態においては軟質ゴム部材にて形成される。このフロート２の形状は、略直方体形状であり、最も面積の大きい一対の面のうちの一方が下面となる。このフロート２は、金型成形により形成されることにより、図３に示すように、内部が中空状となっている。さらに、フロート２は、液面と燃料タンク１０から圧力が加えられた場合の圧力に対する耐圧性も有するように肉厚が設計されている。
【００１８】
アーム３は、金属により棒状に形成される。アーム３は、一方の端部にフロート２が取り付けられている。また、アーム３の他方の端部は回転軸５に回動自在に支持されており、アーム３は回転軸５を軸に回転する。フロート２はアーム３の端に取り付けられているので、フロート２が液面の変位により上下動することに連動して、アーム３および回転軸５は回転する。
【００１９】
センサ４は、回転軸５の回転角度を検出し、それに応じた電圧信号を発生する。センサ４には、たとえばポテンショメータを用いる。
【００２０】
また、フロート２が固定されたアーム３の一端部には、抜け留め部材３１を設ける。たとえば、本実施形態においては、抜け留め部材３１として座金を用いる。抜け留め部材３１は、フロート２の最大変形時の高さ寸法より小さい直径である。抜け留め部材３１の固定方法は、たとえば溶接である。
【００２１】
この抜け留め部材３１に加えて、さらに、フロート２においてアーム３が貫通している部分には、フロート２内への燃料の流入を防止するために、図示しないシール部材が設けられている。
【００２２】
次に、燃料ゲージ１が燃料タンク１０内の燃料の残量を検出する作動について説明する。
【００２３】
燃料タンク１０内に燃料を給油した場合には燃料の液面レベルが上方向に変位し、燃料を消費した場合には燃料の液面レベルが下方向に変位する。液面レベルの変位により、液面に浮かんでいるフロート２も変位する。フロート２の変位はアーム３を介して回転軸５に伝わる。センサ４は回転軸５の回転角度を検出するので、センサ４はアーム３の角度に応じた電圧信号を発生する。図示しない車両のインストルメントパネルの燃料計の指針は、センサ４が発生した電圧信号に応じて変位する。これにより、運転者が燃料タンク１０内の燃料残量を確認することができる。
【００２４】
このように構成された燃料ゲージ１の作用効果について説明する。
【００２５】
本実施形態では、フロート２全体が弾性材料である軟質ゴム材料によって中空状に形成されている。そのため、図４に示すように、フロート２が燃料タンク１０の内面に接触した場合に、液面の変位によりフロート２に加えられる、フロート２を上方へ移動させるエネルギーの一部が、フロート２を弾性変形させるエネルギーとしてフロート２に吸収される。特に、中空であることから、軟質ゴムで中実となっている場合よりも変形量が大きい。このフロート２のエネルギー吸収作用によって、フロート２から燃料タンク１０に加わる力を軽減でき、また、フロート２が燃料タンク１０に接触する際の異音も軽減できる。すなわち、フロート２が燃料タンク１０に干渉しても、燃料タンク１０への影響が少なくなる。
【００２６】
また、フロート２を中空にしているため、フロート２が中実である場合よりも軽量になる。これにより、フロート２が燃料タンク１０の内面に当たる際の衝撃が小さくなる。つまり、フロート２の軽量化によっても、フロート２から燃料タンク１０に加わる力を軽減し、また、フロート２が燃料タンク１０に接触する際の異音も軽減できる。
【００２７】
また、燃料が消費され、フロート２が燃料タンク１０内の底面まで降下して、燃料タンク１０内の底面にフロート２が接触したときも、燃料タンク１０への影響が少なくなる。
【００２８】
また、フロート２自体により衝撃を吸収することから、別途、フロート２から突き出す緩衝部材を設ける必要がない。これにより、フロート２の上限位置が緩衝部材により制限されることがなくなるので、燃料タンク１０に燃料をより多く収容できるようになる。
【００２９】
さらに、本実施形態の燃料ゲージ１によれば、燃料タンク１０内の上面と燃料の液面レベルとの隙間が、フロート２の自然状態における高さ寸法よりも小さくなっても、液面レベルを検出することができる。なお、自然状態とは、燃料から圧力が加えられていない状態である。
【００３０】
詳しくは、給油により燃料タンク１０内の上面まで上昇したフロート２は、その上面に接触することで上方向に押し潰されて弾性変形し、自然状態のときの形状よりも扁平な形状となる。これにより、フロート２の高さ寸法が小さくなる。即ち、フロート２が燃料タンク１０の内上面に接触した後も、燃料の液面レベルに合わせて、フロート２に取り付けられているアーム３は変位することができる。そのため、従来フロートよりも広範囲で燃料の液面レベルを検出することが可能となる。
【００３１】
また、上述したように、フロート２が燃料タンク１０に接触しても、フロート２から燃料タンク１０に加わる力が軽減され、また、接触による異音も軽減される。したがって、従来必要とされていたフロート２の燃料タンク１０への接触を防止するためのアーム３の回転角度を制限する構成を設けなくてもよい。これによると、アーム３の回転角度の制限を、形状の異なる燃料タンク１０に合わせる必要も無くなるため、燃料ゲージ１の汎用性が高くなる。
【００３２】
また、フロート２が固定されたアーム３の一端部に抜け留め部材３１を設けることで、フロート２がアーム３から抜け落ちることを防止することができる。さらに、抜け留め部材３１をフロート２の最大変形時の高さ寸法より小さい直径のものとすることで、フロート２が変形した場合に、抜け留め部材３１が燃料タンク１０内面に接触することを防ぐことができる。
【００３３】
尚、本発明は上述した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更を施すことが可能である。
【００３４】
（変形例１）
本実施形態において、アーム３の一端部に設けられる抜け留め部材３１として座金を用いる例を示したが、フロート２がアーム３から脱落しないための構造であればよく、プラスチック部材などを用いた抜け留め部材を設けてもよい。
【００３５】
（変形例２）
フロート２が金型成形により中空状に形成される例を示したが、射出成形又は押出成形により形成されてもよい。
【００３６】
（変形例３）
また、フロートの材質は、実施形態で示した軟質ゴム材料以外にも、それ以外の加硫ゴム、ウレタンゴム等の熱硬化性樹脂系エラストマー、熱可塑性エラストマーでもよい。
【００３７】
（変形例４）
また、本実施形態において、フロート２の形状は略直方体形状であった。しかし、この形状に限られず、フロートの上半分の形状が、上方へ向かうほど水平断面における面積が減少する形状でもよい。たとえば、球形や、軸が水平方向を向いた円筒形状などがこの形状に該当する。
【００３８】
上半分の形状が、上方へ向かうほど水平断面における面積が減少する形状のフロートであれば、フロートが燃料タンクに最初に接触する際の接触面積が小さいので、接触により生じる異音が特に少なくなる。また、同じ投影面積の矩形形状と比較して、その矩形形状と同体積とする場合には高さ寸法が長くなる。よって、上半分の形状が、上方へ向かうほど水平断面における面積が減少する形状のフロートを用いると、同じ投影面積かつ同じ体積の矩形形状のフロートと比較して、低い液面レベルからフロートの弾性変形が開始する。これにより、液面の変位によりフロートに加えられるフロートを上方へ移動させるエネルギーを弾性変形により吸収しやすくなる。
【００３９】
（変形例５）
また、図５に示す形状のフロート２０を採用してもよい。フロート２０は、内筒２１と、その内筒２１よりも大径の外筒２２と、内筒２１の端部と外筒２２の端部との間を連結する一対のリング部２３、２３とを備える。これら内筒２１、外筒２２、一対のリング部２３、２３により密閉空間が形成される。
【００４０】
図５には図示していないが、アーム３は内筒２１を貫通する。アーム３は内筒２１を貫通するため、フロート２０にアーム３を貫通させる穴を設ける必要がなくなるので、フロート２の耐久性が向上する。また、このフロート２０も中空、すなわち、内筒２１と外筒２２との間が空間となっているため、弾性変形しても内圧は均一である。よって、液面の上昇により、フロート２０が燃料タンク１０の内上面に接触し、フロート２０が弾性変形する際には、フロート２０の上半分と下半分とがほぼ同形状になるようにフロート２０は変形する。
【００４１】
フロートが中実であると、フロートが燃料タンク１０の内上面に接触した場合、フロートは上半分が主として弾性変形するだけである。これに対して、変形例５のように、下半分も上半分と同じように弾性変形すると、フロート２０の高さ寸法がより短くなる。よって、より広範囲で燃料の液面レベルを検出することが可能となる。
【００４２】
この変形例５は、燃料タンクの上面形状に凹凸があり、燃料流入口が形成されている部分における燃料タンク上面の高さに対して、フロートが配置されている部分における燃料タンク上面の高さが低い場合に、特に有効である。
【００４３】
通常、燃料タンク内の燃料流入口付近の空間がなくなるほどには、燃料を燃料タンク内に入れることは少ない。つまり、最大量の燃料を入れた状態でも、燃料タンク内の燃料流入口付近にはある程度の空間が残ることが通常である。
【００４４】
しかし、燃料流入口付近の燃料タンク上面の高さに対して、フロート付近の燃料タンク上面の高さが低い場合、燃料流入口付近にはある程度の空間が残っていても、フロート付近は、液面と燃料タンクの内上面との間が狭くなることも考えられる。よって、変形例５のように、高さ寸法がより短くなるフロート２０が有効なのである。
【００４５】
なお、変形例５では、フロート２０の最大変形時の高さ寸法より小さく、フロート２０の自然状態における内筒２１の直径寸法より大きい直径の抜け留め部材を装着する。
【符号の説明】
【００４６】
１  燃料ゲージ（液面検出装置）、    ２  フロート、    ３  アーム、    ３１  抜け留め部材、    ４  センサ、    ５  回転軸、    １０  燃料タンク、    ２０  フロート、    ２１  内筒、    ２２  外筒、    ２３  リング部
【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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