(57)【要約】【解決手段】本発明は、非接触センサ組立体に関し、該組立体は、キャビティを有するケーシングと、キャビティの内部に配置された磁場センサと、キャビティを閉じるように結合されたキャップとを有している。キャップは１又は複数の開口部を有し、該開口部を通して、センサ又はその関連する回路基板から延びてなるピンが延通している。ピンとキャップにおける開口部との間には、シーラントが配置され、開口部及びキャビティを気密封止する。非接触センサ組立体は、燃料レベル検出装置と共に使用される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触センサ組立体であって、この非接触センサ組立体が、
開口部及び内部に形成されたキャビティを備えたケーシングと、
キャビティの内部に配置された磁気検出装置であって、磁気検出装置は、ケーシングの開口部から突出する少なくともひとつのピンを備えた上記磁気検出装置と、
ケーシングの開口部に固定して取り付けられたキャップであって、キャップは少なくともひとつの開口部を有し、少なくともひとつのピンが、キャップにおける少なくともひとつの開口部を通って突出している上記キャップと、
少なくともひとつのピンと、キャップにおける少なくともひとつの開口部との間に配置されてなるシーラントであって、シーラントは、少なくともひとつのピンと、キャップにおける少なくともひとつの開口部との間に気密封止を形成する上記シーラントと、
を有することを特徴とする組立体。
【請求項２】
ケーシングは、非強磁性材料から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
【請求項３】
非強磁性材料は、オーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項２に記載の組立体。
【請求項４】
キャップは、非強磁性材料から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
【請求項５】
非強磁性材料は、オーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項４に記載の組立体。
【請求項６】
磁気検出装置は、印刷回路基板に接続されたセンサをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
【請求項７】
センサは、ホール効果センサであることを特徴とする請求項６に記載の組立体。
【請求項８】
センサは、巨大磁気抵抗センサであることを特徴とする請求項６に記載の組立体。
【請求項９】
シーラントは、絶縁性材料であることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
【請求項１０】
絶縁性材料は、ガラスであることを特徴とする請求項９に記載の組立体。
【請求項１１】
燃料レベル検出装置であって、この燃料レベル検出装置が、
軸線を中心として回転するように、支持部材によって回転式に支持されてなる中心軸と、
中心軸と一緒に回転するように、中心軸に結合された磁石組立体と、
磁石及び磁石によって発生した磁場に近接して配置された、非接触センサ組立体と、
回転可能な中心軸に結合された第１の端部を有してなるアームと、
アームの第２の端部に結合された浮遊装置であって、燃料レベルが変化して浮遊装置が動くと、アームを介して、中心軸を回転させるような、上記浮遊装置と、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
磁石組立体は、ポリマーハブを取り囲む、磁化された強磁性材料のリングをさらに備え、ポリマーハブは中心軸に結合されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
非接触センサ組立体が、さらに、
開口部を有し、内部にキャビティを形成してなるケーシングと、
キャビティの内部に配置された磁気検出装置であって、磁気検出装置は、ケーシングの開口部から突出してなる少なくともひとつのピンを有しているような、上記磁気検出装置と、
ケーシングの開口部に固定して取り付けられたキャップであって、キャップは少なくともひとつの開口部を有し、少なくともひとつのピンが、キャップの開口部を通って突出しているような、上記キャップと、
少なくともひとつのピンと、キャップにおける少なくともひとつの開口部との間に配置されてなるシーラントであって、シーラントは、少なくともひとつのピンと、キャップにおける少なくともひとつの開口部との間に気密封止を形成するような、上記シーラントと、
を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
ケーシングは、非強磁性材料から構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
非強磁性材料は、オーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
キャップは、非強磁性材料から構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
非強磁性材料は、オーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
磁気検出装置は、印刷回路基板に接続されたセンサをさらに備えていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
センサは、ホール効果センサであることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
センサは、巨大磁気抵抗センサであることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
シーラントは、絶縁性材料から構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項２２】
絶縁性材料は、ガラスであることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、非接触センサに関し、特に、乗り物の燃料タンク内に配置される非接触センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
乗り物の燃料タンクは、内部に収容されている燃料の量を検出するために、燃料レベル検出装置を有している。代表的に、燃料レベル検出装置は、回転可能なアームを具備し、アームの自由端には浮遊装置が結合されている。燃料のレベルが上昇及び下降すると、浮遊装置は、アームを、そのピボット点を中心として回転させる。燃料レベル検出装置は、アームの角度位置を監視し、この情報を、乗り物の乗客コンパートメントに配置された計器に伝達する。
【０００３】
過去には、アームの動きを検出するために、いくつかのタイプのセンサが使用されて来た。最も一般的なセンサは、レオスタットか、または、ポテンショメータかのいずれかであって、１又は複数の接触要素をセラミックベースの厚膜抵抗カードに対して押圧させる、摺動接触バネを有している。アームが回転すると、接触要素は、異なる印刷導体に接触している抵抗カードの表面に沿って摺動する。接触要素が、連続する印刷導体に物理的に触れると、特定の燃料レベルの抵抗的指標を有するような電気回路が形成される。このように、アームが、満タンとエンプティとの間の角度位置の全体にわたって掃引すると、任意の特定の燃料レベルに対応した、変化する電気抵抗信号が発生する。接触要素は、厚膜カードの表面と電気的に接触して、物理的に摺動しなければならないので、接触要素とカードの表面との間には摩擦が生じて、摩耗を生じさせ、従って、このタイプのセンサの動作寿命を限定する。加えて、摺動する電気接触面は、燃料及び燃料が含む汚染物質に曝されるので、化学的攻撃を受けて、結果的に性能が低下する。
【０００４】
これらの問題点に対するひとつの解決法は、ホール効果センサなどの非接触な方法論を使用して、浮動アームの位置を検出することである。ホール効果センサは、検出された磁場に基づく電気信号を出力する。実際には、磁石は、アームの動きと共に動くように構成され、ホール効果センサは近くの固定された位置に配置される。アームと磁石とが動くと、ホール効果センサによって検出される磁場が変化する。ホール効果センサが受けた磁場の変化は、浮動アームの指標である出力に変換され、もってタンク内に収容された燃料の量となる。そして、この出力は計器に伝えられる。
【０００５】
しかしながら、ホール効果センサなどの非接触センサの使用には、いくつかの不都合がある。燃料レベル検出装置は、燃料タンクの内部に配置されるので、非接触センサは、燃料の中に沈められる。伝統的には、非接触センサは、エポキシ又はその他の電気絶縁材料から構成されてなるプラスチックケーシングの内部に収容され、追加的な保護剤によって重複コーティングされ又は「注封」される。これらの保護にもかかわらず、燃料は、浸潤（infiltration）又は浸透（permeation）によって、結局、センサに到達する。浸潤（infiltration）すると、保護コーティング又は重複カバー（overcoverings）は、非接触センサに接続された金属リード線に、充分に付着しない。燃料及び燃料に含まれる腐食性の汚染物質は、結局、リード線に沿った毛細管現象によってセンサに達する。浸透（permeation）すると、保護コーティング又は重複カバーは、燃料及び燃料に含まれる腐食性の汚染物質は、拡散して、結局、非接触センサに達する。燃料及び燃料に含まれる物質が、浸潤又は浸透によって、非接触センサに達すると、非接触センサは故障する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、乗り物の燃料タンク内の厳しい環境に耐えることができるような、非接触センサ組立体のための保護を提供するニーズが存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
公知の技術における不都合と制限を解決するため、非接触センサ組立体と燃料レベル検出装置とが開示される。非接触センサ組立体は、ケーシングを具備し、ケーシングは開口部を有し、内部にキャビティが形成されている。キャビティの内部には、磁気検出装置が配置され、磁気検出装置は、ケーシングの開口部から突出してなる少なくともひとつのピンを有している。ケーシングの開口部には、キャップが取り付けられ、キャップの開口部を通して、ピンが突出している。ピンと、キャップにおける開口部との間に気密封止を形成するため、両者の間にはシーラントが配置される。
【０００８】
ケーシング及び／又はキャップは、非強磁性材料から、好ましくは、オーステナイト系ステンレス鋼から、構成される。磁気検出装置は、センサに関連した印刷回路基板をさらに具備している。一般的に、センサは、ホール効果センサか、または、巨大磁気抵抗センサかのいずれかである。
【０００９】
非接触センサ組立体は、燃料レベル検出装置と併用され、上述した構造は、回転可能な中心軸を浮きに結合されて有し、回転可能な中心軸には磁石が固定され、浮きによって中心軸が回転すると、磁石も同様に回転する。
【００１０】
本発明の追加的な利益及び利点は、以下の好ましい実施形態についての説明及び特許請求の範囲に添付図面を関連させることで、本発明に関連する当業者に明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、図１、図２、及び図３を参照すると、本発明の原理を具体化した、非接触センサ組立体１０が示されている。非接触センサ組立体は、一般的に、ケーシング１２と、キャップ１４と、磁気検出装置１５とを具備している。
【００１２】
ケーシング１２は、キャビティ２０を形成し、周囲に延設された唇部１９を有してなる開口部１８を有している。ケーシングは、任意の非強磁性材料から作られるけれども、好ましくは、オーステナイト系ステンレス鋼などの材料から構成される。
【００１３】
キャビティ２０の内部には、磁気検出装置１５が配置されている。一般的に、磁気検出装置１５は、センサ２２と、印刷回路基板２４とを具備している。センサ２２は、好ましくはホール効果センサであるが、巨大磁気抵抗センサ又は類似の装置でも良い。
【００１４】
センサ２２と、印刷回路基板２４とは、１又は複数の通信線２６，２８，２９を介して、互いに電気的に接続されている。印刷回路基板２４には、一連のピンが結合され、好ましい実施形態においては、電源ピン３２と、接地ピン３４と、信号ピン３６とを具備している。電源ピン３２と、接地ピン３４とは、磁気検出装置１５が動作するのに求められる、必要な電圧及び接地信号を提供する。信号ピン３６は、センサ２２の出力を、計器４５又はその他の燃料レベルを表示する装置に伝達するための、通信線（communication conduit）を提供する。代替的な構成においては、２本のピンだけが使用され、これらの２本のピンは、磁場センサのための電源と、計器へ出力信号を伝える手段との両方を提供し、例えば、パルス符号変調信号が直流電流の供給電圧の上に加えられる。
【００１５】
一般的に、ケーシング１２の開口部１８は、キャップ１４によってカバーされている。キャップ１４は、ケーシング１２の唇部１９と係合するための唇部４１を具備している。キャップ１４における唇部４１は、液密シールを形成するため、溶接工程を介して、ケーシング１２における唇部１９に結合される。変形例としては、キャップ１４における唇部４１は、接着シーラントを用いて、ケーシング１２における唇部１９に結合しても良い。
【００１６】
また、キャップ１４には、１又は複数の開口部が設けられ、これらを通して、ピン３２，３４，３６が突出している。好ましくは、開口部の数は、ピンの数に対応しており、従って、図示の実施形態においては、３つの開口部３８，４０，４２が存在している。絶縁性のインシュレーター４４，４６，４８は、開口部３８，４０，４２の中に配置され、ピン３２，３４，３６と開口部３８，４０，４２との間に気密封止を形成している。絶縁性のインシュレーター４４，４６，４８は、好ましくは、ガラスから作られるが、この目的に適した、あらゆる絶縁性材料から作ることができる。
【００１７】
次に、図４を参照すると、乗り物の燃料タンク５２の内部に配置された、燃料レベル検出装置５０が示されている。燃料レベル検出装置５０は、軸線５７を中心として回転するように、支持体５４によって支持された、中心軸５６を具備している。アーム７６は、第１の端部７４にて、中心軸５６に回転可能に結合されている。アーム７６は、中心軸５６から略半径方向に遠ざかるように延在し、第２の端部７８において、浮遊装置８０に結合されている。浮遊装置８０は、燃料内において浮揚性をもつ材料から作られ、破線８２にて示すように、燃料タンク５２の内部にある燃料の表面に浮かんでいる。
【００１８】
磁石組立体５９は、中心軸５６と共に回転するように、堅固に結合されている。磁石組立体５９は、好ましくはポリマーから作られた、ハブ６１を具備している。ハブ６１は、強磁性材料のリングとして示される磁石５８に結合され、摩擦係合によって中心軸５６に結合されている。磁石５８は、中心軸のまわりに少なくとも部分的に延在するように構成され、中心軸５６が回転すると、磁石５８の磁極６０，６２は軸線５７を中心として回転する。
【００１９】
磁気検出装置１０は、磁石組立体５９に近接して、固定して取り付けられている。このように、装置１０は、支持体５４によって共通して支持される。
【００２０】
燃料タンク５２の燃料レベル８２が変化すると、浮遊装置は位置を変え、従って、アーム７６を動かし、中心軸５６と、磁石５８の磁極６０，６２とは、軸線５７を中心として回転する。磁極６０，６２が軸線５７を中心として回転すると、磁気検出装置１０のまわりの磁場が変化し、装置１０からの信号出力を変更せしめ、燃料タンク５２の内部にある燃料８２の量に対応する。
【００２１】
以上、本発明の実施形態についての説明は、例示及び開示のために提供された。説明は、網羅的であることを意図せず、発明を開示された正確な実施形態に限定することも意図していない。以上の教示から、多数の改変例又は変形例が可能である。上述した実施形態は、実際的な応用における本発明の原理を最も良く例示するように、選択され開示されたものであり、それにより、当業者は、本発明を、想定される特定の使用に適するように、様々な実施形態において、及び様々な変形例において利用することができる。そうしたすべての改変例及び変形例は、公正に、法的に、衡平に権利を与えられた広さに従って解釈されたとき、特許請求の範囲に定められた本発明の範囲内に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の原理を具体化した、非接触センサ組立体を示した断面図である。
【図２】本発明の原理を具体化した、非接触センサ組立体を示した上面図である。
【図３】本発明の原理を具体化した、非接触センサ組立体を示した底面図である。
【図４】本発明の原理を具体化した、燃料レベル検出装置を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2008542756.tif 000008