(57)【要約】【課題】マグネットホルダとボディとの嵌合部における両者の回転抵抗力を低減可能な液面検出装置を提供する。【解決手段】マグネットホルダ２の孔２１の内周面に３個の突起部２２を設け、これらの突起部２２の先端とボディ３の軸部３１とが接触して軸受構造を構成するようにしている。突起部２２と軸部３１との接触部分、すなわち回転可能とするための必要最小限度の隙間を介して対向する部分は線状となり、突起部２２と軸部３１とは線接触している。したがって、両者の接触部分の面積を、従来の液面検出装置の場合よりも大幅に小さくして、両者の接触部分に作用する回転抵抗力を大幅に小さくすることができる。【選択図】図２
2008232850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受部を有する孔を備える回転部材と、
前記軸受部と嵌合可能な軸部を備え該軸部を前記軸受部に嵌合させることにより前記回転部材を回転自在に保持する固定部材と、
前記回転部材に固定され前記回転部材と一体に回転する変位部材と、
前記変位部材の変位を検出可能に前記固定部材に固定された検出手段と、
液体に浮かぶフロートと、
一端側に前記フロートが固定され且つ他端側が前記回転部材に固定され前記液体の液面の上下動に連動した前記フロートの上下動を前記回転部材の回転運動に変換するアームと、を備え、
前記液体を貯蔵する容器内に固定されて前記検出手段により検出された前記変位部材の位置に基づき前記液面位置を検出する液面検出装置であって、
前記軸受部と前記軸部との接触部分の面積の総和が前記軸受部と前記軸部とがその径方向に重なる部分の長さを軸方向長さとする円筒面の外周面積よりも小さいことを特徴とする液面検出装置。
【請求項２】
前記軸受部の内周面には複数の突起部が設けられ、
前記軸部の径方向断面形状は複数の前記突起部に内接する円形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】
前記突起部は点状あるいは線状に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の液面検出装置。
【請求項４】
前記軸部の外周面には複数の突起部が設けられ、
前記軸受部の径方向断面形状は複数の前記突起部に外接する円形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５】
前記突起部は点状あるいは線状に形成されたことを特徴とする請求項４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、容器内に収容される液体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】
従来のこの種の液面検出装置としては、たとえば、一端側に液面に浮かぶフロートが連結されたフロートアームの他端側をボディにより回動自在に保持したものがある。この場合、フロートアームの他端側にマグネットが固定されるとともに、ボディにはマグネットに対向して磁気検出素子である磁気抵抗素子が配置されている。液面レベルの変位によりフロートが上下動すると、この動きがフロートアームの回転運動に変換されてマグネットが回転する。そうすると、マグネットの磁束が回転して磁気抵抗素子を通過する磁束量が変化して磁気抵抗素子からの出力信号レベルが変化し、これにより液面レベルが検出される（特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、マグネットを保持固定するマグネットホルダの孔とボディの軸部とが嵌合し、マグネットホルダが軸部を回転軸として回転可能にボディに保持されている。すなわち、マグネットホルダの孔およびボディの軸部は、一般的なすべり軸受および軸を構成している。
【特許文献１】特開平１４−１０７２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来の液面検出装置では、液面位置が高い場合には、マグネットホルダおよびボディは液体中に浸漬されている。したがって、マグネットホルダとボディとの嵌合部分の隙間にも液体が浸入している。液面検出対象の液体が粘度の低い液体、たとえば自動車の燃料等の場合は、マグネットホルダの孔とボディの軸部との隙間に液体が浸入していても、マグネットホルダが回転する際にマグネットホルダの孔とボディの軸部との間に作用する液体による粘性摩擦力は小さい。したがって、マグネットホルダは、液面の変動に速やかに応答して回転する。すなわち、液面検出装置として液面変動に対する応答性が高い状態となっている。これに対して、液面検出対象の液体が粘度の高い液体、たとえば自動車用エンジンの潤滑油等の場合は、マグネットホルダの孔とボディの軸部との隙間に浸入した液体により、マグネットホルダが回転する際にマグネットホルダの孔とボディの軸部との間に作用する粘性摩擦力が大きい。そのため、液面が変化しても、マグネットホルダが直ちにそれに追随して回転することが困難となり、液面検出の応答性が低くなる。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、液面測定対象液体の粘度の高い場合であっても、液面の変動に対して直ちにマグネットホルダが回動する、言い換えると高い液面検出応答性が得られるような液面検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成する為に以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
本発明の請求項１に記載の液面検出装置は、軸受部を有する孔を備える回転部材と、軸受部と嵌合可能な軸部を備え該軸部を軸受部に嵌合させることにより回転部材を回転自在に保持する固定部材と、回転部材に固定され回転部材と一体に回転する変位部材と、変位部材の変位を検出可能に固定部材に固定された検出手段と、液体に浮かぶフロートと、一端側にフロートが固定され且つ他端側が回転部材に固定され液体の液面の上下動に連動したフロートの上下動を回転部材の回転運動に変換するアームと、を備え、液体を貯蔵する容器内に固定されて検出手段により検出された変位部材の位置に基づき液面位置を検出する液面検出装置であって、軸受部と軸部との接触部分の面積の総和が軸受部と軸部とがその径方向に重なる部分の長さを軸方向長さとする円筒面の外周面積よりも小さいことを特徴としている。
【０００８】
すべり軸受と軸との構造において、軸受部と軸部との接触部分の隙間に液体が介在した状態で軸部が回転する場合、この液体による粘性摩擦力が軸部の回転に対する抵抗となる。この抵抗力は、液体の粘度が高いほど大きくなり、また軸受部と軸部との接触部分の面積が大きいほど大きくなる。一般的なすべり軸受構造においては、軸受部および軸部間には、軸を回転可能とするために必要最小限度の隙間が形成されている。ここで、軸受部と軸部との接触部分とは、上述の必要最小限度の隙間を介して対向している部分を言う。
【０００９】
したがって、すべり軸受構造において、軸受部と軸部との接触部分の隙間に介在する液体による粘性摩擦力に起因する回転抵抗を低減するためには、軸受部と軸部との接触部分の面積を減少させればよいことになる。従来のすべり軸受構造においては、軸受部と軸部とがその径方向に重なる部分の長さを軸方向長さとする円筒面の外周面積が、上述した軸受部と軸部との接触部分の面積となる。そこで、軸受部および軸部のどちらかの形状に工夫を凝らして、軸受部と軸部との実際の接触部分の面積の総和を、上述した従来のすべり軸受構造における軸受部と軸部との接触部分の面積よりも小さくすれば、軸受部と軸部との接触部分の隙間に介在する液体による粘性摩擦力に起因する回転抵抗を低減することができる。
【００１０】
これにより、液面測定対象液体の粘度の高い場合であっても、液面の変動に対して直ちにマグネットホルダが回動する、言い換えると高い液面検出応答性が得られるような液面検出装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の液面検出装置は、軸受部の内周面には複数の突起部が設けられ、軸部の径方向断面形状は複数の突起部に内接する円形であることを特徴としている。
【００１２】
上述のような構成においては、軸受部と軸部との接触部分は、各突起部と円筒状の軸との接点あるいは接線となる。すなわち、上述の構成においては、軸受部と軸部との接触状態は点接触あるいは線接触となっている。したがって、軸受部と軸部との接触部分の総和は、従来のすべり軸受構造における軸受部と軸部との接触部分の面積よりも遥かに小さくなっている。接触部分である突起部の周囲部分にも液体が充満しているが、これらの部分においては、軸の表面と軸受部の内周面との隙間が大きいため、この部分の液体が軸部の回転に及ぼす粘性摩擦力は接触部分における粘性摩擦力に比べて遥かに小さい。これにより、軸受部と軸部との接触部分の隙間に介在する液体による粘性摩擦力に起因する回転抵抗を低減して、液面測定対象液体の粘度の高い場合であっても、液面の変動に対して直ちにマグネットホルダが回動する、言い換えると高い液面検出応答性が得られるよう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３に記載の液面検出装置のように、突起部は点状あるいは線状に形成された構成とすれば、軸受部と軸部との接触状態を確実に点接触あるいは線接触として、軸受部と軸部との接触部分の隙間に介在する液体による粘性摩擦力に起因する回転抵抗を低減し、高い液面検出応答性が得られるような液面検出装置を提供することができる。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の液面検出装置は、軸部の外周面には複数の突起部が設けられ、軸受部の径方向断面形状は複数の突起部に外接する円形であることを特徴としている。
【００１５】
上述のような構成においては、軸受部と軸部との接触部分は、各突起部と円筒状の軸受部との接点あるいは接線となる。すなわち、上述の構成においては、軸受部と軸部との接触状態は点接触あるいは線接触となっている。したがって、軸受部と軸部との接触部分の総和は、従来のすべり軸受構造における軸受部と軸部との接触部分の面積よりも遥かに小さくなっている。接触部分である突起部の周囲部分にも液体が充満しているが、これらの部分においては、軸の表面と軸受部の内周面との隙間が大きいため、この部分の液体が軸部の回転に及ぼす粘性摩擦力は接触部分における粘性摩擦力に比べて遥かに小さい。これにより、軸受部と軸部との接触部分の隙間に介在する液体による粘性摩擦力に起因する回転抵抗を低減して、液面測定対象液体の粘度の高い場合であっても、液面の変動に対して直ちにマグネットホルダが回動する、言い換えると高い液面検出応答性が得られるような液面検出装置を提供することができる。
【００１６】
この場合、本発明の請求項５に記載の液面検出装置のように、突起部は点状あるいは線状に形成された構成とすれば、軸受部と軸部との接触状態を確実に点接触あるいは線接触として、軸受部と軸部との接触部分の隙間に介在する液体による粘性摩擦力に起因する回転抵抗を低減し、高い液面検出応答性が得られるような液面検出装置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】
【００１７】
以下、この発明に係る液面検出装置を自動車のエンジンが備える容器であるオイルパン１３内に装着されて液体である潤滑油の液面位置を検出する潤滑油レベルゲージ１に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。
【００１８】
先ず、自動車用エンジンの潤滑油回路について説明する。エンジンの潤滑油回路は、図６に示すように、オイルパン１３、オイルポンプ１０２、オイルフィルタ１０３、エンジンの各運動部分１０４をパイプ部材あるいはエンジン本体中に形成された潤滑油通路等により接続して構成されている。オイルパン１３内の潤滑油は、オイルポンプ１０２によりオイルフィルタ１０３へ圧送されてオイルフィルタ１０３を通過することにより異物等が除去された後に、エンジンの各運動部分１０４（たとえば、クランク軸やカム軸の軸受け、ピストン・シリンダ摺動部、歯車列の噛合い部等）へ供給される。各運動部分１０４を潤滑した後そこから流出した潤滑油はオイルパン１３に集められ、オイルポンプ１０２により再び圧送される。ピストン・シリンダ摺動部に送られた潤滑油は爆発工程において燃料と一緒に燃焼して消費されるため、エンジン内に存在する潤滑油量、つまりオイルパン１３内に貯蔵される潤滑油量が徐々に減少する。潤滑油レベルゲージ１は、オイルパン１３内の潤滑油の液面位置を検出し、それに基づいてオイルパン１３内の潤滑油量を算出するものである。潤滑油レベルゲージ１により検出されたオイルパン１３内の潤滑油量が所定量以下となると、たとえば警報を発し、それによって運転者に潤滑油の補給あるいは交換を促すものである。
【００１９】
以下に、本発明の一実施形態である潤滑油レベルゲージ１の構成について説明する。
【００２０】
回転部材であるマグネットホルダ２は、たとえば樹脂材料等から形成されている。マグネットホルダ２には、図２に示すように、変位部材としての永久磁石であるマグネット６が固定されている。マグネットホルダ２は、後述する本体部であるボディ３の軸部３１と嵌合する軸受部である孔２１を備えている。孔２１は、断面円形の貫通孔として形成されている。孔２１の内周面には、突起部２２が複数個、この場合は３個設けられている。突起部２２は、孔２１の軸方向と直交する断面形状が図３に示すような円弧状で、且つ孔２１の軸方向と平行に伸びる堤防状に形成されている。３個の突起部２２は、図３に示すように、孔２１の周方向において等角度間隔、つまり１２０度間隔で形成されている。３個の突起部２２の内接円直径は、軸部３１の直径よりもわずかに大きく形成されている。図３では、３個の突起部２２の内接円は軸部３１とほぼ重なっているため特に図示されていない。また、突起部の孔２１の径方向における突き出し長さＨは、３個の突起部２２において同一である。したがって、３個の突起部２２の内接円は、孔２１と同心上に形成されている。マグネット６は、たとえばフェライト磁石あるいは希土類磁石等から形成されている。マグネットホルダ２には、２個のマグネット６が孔２１を挟んで軸対称且つそれらの磁極が図３に示すような位置関係となるようにして、組み込まれている。２個のマグネット６間を流れる磁束Ｍは、図７に示すように分布している。内側の磁束は孔部２１の径方向に流れとともに、２個のマグネット６が孔２１を挟んで軸対称に配置されているので、内側の磁束Ｍの中心は孔２１の中心、つまりマグネットホルダ２の回転中心軸を通るように流れている。また、本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１では、マグネット６は、マグネットホルダ２を樹脂成形する際に、マグネットホルダ２内に一体的にインサート成形されている。
【００２１】
ここで、突起部２２の配置について説明する。３個の突起部２２は、共通の円弧上、すなわち孔２１の内周上に配置されている。この場合、互いに隣合う２個の突起部２２の角度間隔が１８０度以上であると、孔２１の中心は３個の突起部２２を頂点とする三角形の外側に位置することになり、軸部３１の中心が孔２１の中心と必ずしも一致しない、言い換えると３個の突起部２２に対して軸部３１の位置が一義的に定まらず、軸部３１とマグネットホルダ２との隙間が大きい状態となる。このため、マグネットホルダ２の回転中心位置が不安定となり、正確な液面検出ができなくなる。これに対して、本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１では、３個の突起部２２の角度間隔を１２０度間隔、すなわち互いに隣合う２個の突起部２２の角度間隔を１８０度未満としている。これにより、孔２１の中心は３個の突起部２２を頂点とする三角形の内側に位置することになり、軸部３１の中心が孔２１の中心と一致する。したがって、３個の突起部２２に対して軸部３１の位置が一義的に定まるので、軸部３１と３個の突起部２２との隙間が滑らかな回転維持上必要最小限度となり、正確な液面検出ができる。円をその外周で安定して支持するためには、支持点は最低３個必要である。そのため、本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１においては、突起部２２を３個設けている。しかし、突起部２２の個数を３個に限定する必要はなく、３個以上設けてもよい。
【００２２】
マグネットホルダ２には、図２に示すように、後述するアーム５を保持するための固定部２４が設けられている。固定部２４は、図１および図２に示すように、マグネットホルダ２のボディ３と反対側の端面上に孔２１を挟んで２個配置されている。固定部２４は、図５に示すように、アーム５に密着し保持固定する保持部２４ａと、アーム５を取り付ける際に固定部２４への入り口となる開口部２４ｂとからなっている。なお、図５において、固定部２４はアーム５が未装着状態における形状を示すとともに、アーム５を一点鎖線により示している。保持部２４ａは、その軸方向、すなわち図５の紙面垂直方向に直交する断面形状を、図５に示すように、円形に形成されるとともに、その直径寸法ｄ１は、アーム５の直径寸法Ｄ１より小さく形成されている。開口部２４ｂは、その軸方向、すなわち図５の紙面垂直方向に直交する幅寸法Ｗを、図５に示すように、保持部２４ａの直径寸法ｄ１より小さく形成されている。固定部２４の溝２４ａにアーム５を装着する場合、図５の左側から、固定部２４の溝２４ａにアーム５を押込んでいくと、固定部２４が弾性変形して、保持部２４ａにアーム５が保持固定される。このとき、固定部２４は弾性変形した状態であり、この固定部２４の弾性力によりアーム５が保持される。また、２個の固定部２４は、それぞれの保持部２４ａの中心軸を一致させて配置されている。さらに、両保持部２４ａの共通の中心軸は、アーム５に設けられたストッパ５ａと嵌合する固定孔２３の中心軸Ｃと交差するように配置されている。保持部２４を上述のように構成したことにより、マグネットホルダ２へのアーム５の取り付け作業を容易かつ確実に行うことができる。
【００２３】
マグネットホルダ２には、図２に示すように、アーム５に設けられたストッパ５ａと嵌合する固定孔２３が設けられている。固定孔２３は、図２に示すように、マグネットホルダ２の孔部２１と平行に形成されている。固定孔２３の直径寸法は、アーム５の直径寸法Ｄ１と同一あるいは直径寸法Ｄ１よりもわずかに小さく形成されている。すなわち、両者の大きさは、潤滑油レベルゲージ１の組付け工程においてアーム５をマグネットホルダ２に取り付ける際に、アーム５を固定孔２３に作業者が手で容易に挿入可能且つ固定孔２３に挿入後アーム５が手で回動可能な程度の締まり嵌めとなっている。
【００２４】
マグネットホルダ２の軸受部である孔２１と嵌合する軸部３１を備える固定部材であるボディ３は、たとえば樹脂材料等から形成されている。ボディ３は、軸部３１と軸部３１の一端側において軸部３１を保持しているベース部３３とから構成されている。軸部３１は、図２に示すように、円柱状に形成され、この軸部３１とマグネットホルダ２の孔部２１、詳しくは３個の突起部２２の内接円筒とが嵌合するように形成されている。これにより、ボディ３は、マグネットホルダ２を回動自在に保持している。軸部３１の先端側には、図２に示すように、直径が軸部３１よりも小さい小径部３２が軸部３１と同軸上に形成されている。この小径部３２には、図２に示すように、溝部３２ａが設けられている。この溝部３２ａには、図２に示すように、スナップリング１４が装着されている。マグネットホルダ２の孔部２１の突起部２２の内接円筒と軸部３１とを嵌合させた後に、小径部３２にスナップリング１４を装着すると、このスナップリング１４により、マグネットホルダ２の軸方向移動、すなわちマグネットホルダ２のボディ３から離れる方向への移動（図２において左側に向かう移動）が規制される。
【００２５】
ボディ３の軸部３１内には、図２に示すように、変位部材であるマグネット６の変位を検出する検出手段としての磁気検出素子であるホール素子７が内蔵されている。ホール素子７は、図２に示すように、軸部３１の中心軸上、且つ軸部３１の軸方向においてマグネット６との重なり長さができるだけ長くなるように配置されている。このようにすると、マグネットホルダ２が軸部３１周りに回転しても、２個のマグネット６に形成される磁束Ｍの内側の磁束Ｍは常にホール素子７を横切るため、ホール素子７と交差するマグネット６の磁束Ｍ量が多くなる。これにより、ホール素子７の出力電圧を高めて、液面１２ａ検出精度を高めることができる。ホール素子７の電極７１は、図２に示すように、金属板からなるターミナル８が接続され、ターミナル８の先端は、ホール素子７を外部の電気回路と接続するために、ボディ３のベース部３３の端部外に延出されている。
【００２６】
ここで、ホール素子７の作動について簡単に説明する。
【００２７】
ホール素子７は、半導体からなり、ホール素子７に電圧が印加された状態で外部から磁界が加えられると、ホール素子７を通過する磁束密度に比例したホール電圧を発生する。つまり、ホール素子７と磁束Ｍが直交するときにホール素子７を通過する磁束密度が最大となりホール電圧が最高となる。そして、ホール素子７と磁束Ｍが平行となるときにホール素子７を通過する磁束密度が最小となりホール電圧が最低となる。
【００２８】
本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１では、液面１２ａの変動によりマグネットホルダ２が回転すると、ホール素子７とマグネット６の磁束Ｍとの交差角度が変化し、それにともなって、ホール素子７の出力電圧であるホール電圧が変化する。したがって、このホール電圧を検出することにより、マグネットホルダ２の回転角度、すなわち液面１２ａ位置を測定することができる。
【００２９】
ボディ３は、ホール素子７を外部の電気回路と接続するために３個の電極を備えている。すなわち、バッテリの＋極に接続するためのバッテリ端子８、バッテリの−極に接続するためのグランド端子９およびホール素子７の検出信号を外部回路へ出力するための信号端子１０の３個である。各端子８、９、１０は、導電性金属、たとえば燐青銅板あるいは黄銅板等から形成されている。各端子８、９、１０は、それぞれの一端が、図２に示すように、ホール素子７のリード７ａに電気的に接続されている。この接続は、たとえば、かしめ、あるいはヒュージング等による。一方、各端子８、９、１０の他端は、図１に示すように、電線１５に電気的に接続されている。この接続も、かしめ、あるいはヒュージング等によっている。各電線１５は燃料タンク１３外へ引出されて外部の電気回路に接続されている。
【００３０】
アーム５は、金属材料、たとえばステンレス鋼の丸棒から形成されている。アーム５の一端側には、図１に示すように、後述するフロート４が固定されるとともに、アーム５の他端側は、マグネットホルダ２に固定されている。フロート４は、液体である潤滑油１２に浮かぶように設定されているので、アーム５は、液面１２ａの上下動によるフロート４の上下動をマグネットホルダ２の回転運動に変換する機能を果たしている。アーム５のフロート４と反対側の端部は、図２に示すように、ボディ３側にほぼ直角に折り曲げられて、ストッパ５ａが形成されている。ストッパ５ａは、マグネットホルダ２の回転軸、つまり後述する孔部２１の中心軸Ｃと平行に形成されている。このストッパ５ａは、マグネットホルダ２の固定孔２３に嵌合することにより、アーム５をマグネットホルダ２に固定する機能を果たしている。
【００３１】
フロート４は、耐油性・耐熱性に優れる樹脂材料等から形成され、アーム５に取り付けられた状態で潤滑油の液面１２ａに確実に浮かぶように見掛けの比重が設定されている。液面１２ａ位置の変動に応じてフロート４が上下動すると、この動きは、アーム５によりマグネットホルダ２に伝達されて、マグネットホルダ２がボディ３に対して回転運動する。
【００３２】
固定部材であるボディ３は、たとえば樹脂材料等から形成されている。ボディ３は、図２に示すように、軸部３１を備え、この軸部３１の外周にマグネットホルダ２の孔部２１が嵌合することにより、マグネットホルダ２を回動自在に保持している。マグネットホルダ２の孔部２１と嵌合する軸部３１の先端側には、図２に示すように、直径が軸部３１よりも小さい小径部３２が延出されている。この小径部３２には、図２に示すように、溝部３２ａが設けられている。この溝部３２ａには、図２に示すように、スナップリング１４が装着されている。マグネットホルダ２の規制部２２がスナップリング１４に当接することにより、マグネットホルダ２のボディ３から離れる方向への移動（図２において左側に向かう移動）が規制される。
【００３３】
ボディ３の軸部３１内には、図２に示すように、変位部材であるマグネット６の変位を検出する検出手段としての磁気検出素子であるホール素子７が内蔵されている。ホール素子７は、図２に示すように、マグネット６の内側、且つ軸部３１の軸方向においてマグネット６との重なり長さができるだけ長くなるように配置されている。これにより、ホール素子７と交差するマグネット６の磁束Ｍ量を多くして、ホール素子７の出力電圧を高めて、液面１２ａ検出精度を高めることができる。ホール素子７は、ホール素子７を外部と電気的に接続する、すなわちホール素子７を作動させるための電源である＋極および−極に接続するとともにホール素子７からの検出信号を出力するためのリード７ａを備えている。
【００３４】
ボディ３は、マグネットホルダ２の回転角度範囲を規制するための一対のストッパ(図示せず)を備えている。
【００３５】
ここで、ホール素子７の作動について簡単に説明する。
【００３６】
ホール素子７は、半導体からなり、ホール素子７に電圧が印加された状態で外部から磁界が加えられると、ホール素子７を通過する磁束密度に比例したホール電圧を発生する。つまり、ホール素子７と磁束Ｍが直交するときにホール素子７を通過する磁束密度が最大となりホール電圧が最高となる。そして、ホール素子７と磁束Ｍが平行となるときにホール素子７を通過する磁束密度が最小となりホール電圧が最低となる。
【００３７】
本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１では、液面１２ａの変動によりマグネットホルダ２が回転すると、ホール素子７とマグネット６の磁束Ｍとの交差角度が変化し、それにともなって、ホール素子７の出力電圧であるホール電圧が変化する。したがって、このホール電圧を検出することにより、マグネットホルダ２の回転角度、すなわち液面１２ａ位置を測定することができる。
【００３８】
次に、以上説明した本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１におけるマグネットホルダ２とボディ３の嵌合部の構成およびその作用効果について説明する。
【００３９】
従来の液面検出装置においては、マグネットホルダとボディとの嵌合状態は、マグネットホルダの軸受孔とボディの円筒状の軸部とが嵌合している。つまり、マグネットホルダの軸受孔の内周面と軸部の外周面とが所定の隙間を介し対向し、この隙間には液面検出対象の液体が充満している。すなわち、従来の液面検出装置のマグネットホルダとボディとの嵌合状態は、すべり軸受構造となっている。このとき、マグネットホルダが回転すると、マグネットホルダの軸受孔とボディの軸部との接触部分、すなわち回転可能とするための必要最小限度の隙間を介して対向する部分に介在する液体による粘性摩擦力が回転抵抗力として作用する。この回転抵抗力は、接触面積および液面検出対象の液体の粘度によって変わり、接触面積が大きいほど、また液体の粘度が高いほど回転抵抗力が大きくなる。従来の液面検出装置の場合、マグネットホルダの軸受孔とボディの円筒状の軸部との接触部分、つまり軸受孔と軸部とが軸部の径方向において重なる部分の形状は、この重なる部分の長さを軸方向長さとする円筒状である。このような従来の液面検出装置において、液体が、たとえばガソリン、軽油等の場合は、マグネットホルダは液面の変動に良好に追随して回転可能である。一方、液体がガソリン、軽油等に比べて粘度が高い潤滑油である場合には、上述した回転抵抗力が増大して、液面が変動しても、それに対応してマグネットホルダが直ちに回転できなくなり、高精度な液面検出が困難となる。
【００４０】
本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１では、ガソリン、軽油等に比べて粘度が高い潤滑油中においても、マグネットホルダを液面の変動に良好に追随して回転可能とするために、マグネットホルダ２の孔２１の内周面に３個の突起部２２を設け、これらの突起部２２の先端とボディ３の軸部３１とが接触して軸受構造を構成するようにしている。この場合、突起部２２と軸部３１との接触部分、すなわち回転可能とするための必要最小限度の隙間を介して対向する部分は線状となり、突起部２２と軸部３１とは線接触している。したがって、両者の接触部分の面積を、従来の液面検出装置の場合と比べて格段に小さくできるので、両者の接触部分に作用する回転抵抗力を大幅に小さくすることができる。これにより、潤滑油の液面変動に対してマグネットホルダ２を高い応答性で回転させることができるので、高精度な液面検出が可能な潤滑油レベルゲージ１を実現することができる。
【００４１】
以上説明した本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１において、突起部２２と軸部３１との接触部分以外においても、孔２１と軸部３１間には液体である潤滑油が充満しているが、この部分における孔２１と軸部３１間の隙間が突起部２２と軸部３１との接触部分の隙間に比べて大きいため、粘性摩擦力による回転抵抗力は突起部２２と軸部３１との接触部分よりも遥かに小さくなっている。したがって、孔部２１と軸部３１間において、突起部２２と軸部３１との接触部分以外の部分に潤滑油が存在しても、それによりマグネットホルダ２の滑らかな回転が妨げられることはほとんどない。
【００４２】
なお、以上説明した本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１においては、マグネットホルダ２の孔２１の内周面に設けられる３個の突起部２２を孔２１の軸方向に平行な線状に形成しているが、これらを孔２１の周方向のリング状に形成しても良い。
【００４３】
また、以上説明した本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１においては、突起部２２を線状に形成しているが、３個の突起部２２のうち少なくとも一つを、図７に示すように、複数の点状の突起部２６に置き換えてもよい。
【００４４】
また、以上説明した本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１においては、突起部２２をマグネットホルダ２の孔２１の内周面に設けるとともに、軸部３１を円柱状に形成しているが、このような構成に替えて、図８に示すように、ボディ３の軸部３１の外周面に軸部３１の軸方向に平行な線状の突起部３４を設けるとともに、マグネットホルダ２の孔２１を円筒面上に形成してもよい。この場合、突起部が形成される部材がマグネットホルダ２からボディ３に変更されただけであり、上述した本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１の場合と同様の効果、すなわちマグネットホルダ２とボディ３との嵌合部における接触部分に作用する回転抵抗力を大幅に小さくして潤滑油の液面変動に対してマグネットホルダ２を高い応答性で回転させて、高精度な液面検出が可能な潤滑油レベルゲージ１を実現できる、という効果が得られる。この場合、突起部３４を、軸部３１の軸方向に平行な線状とはせずに、図９に示すように、軸部３１の周方向のリング状に形成してもよい。さらには、線状あるいはリング状の突起部を複数の点状の突起部に置き換えてもよい。
【００４５】
なお、以上説明した本発明の実施形態および変形例による潤滑油レベルゲージ１においては、検出手段である磁気検出素子としてホール素子７を用いているが、これに限る必要はなく、他の種類の磁気検出素子、たとえばＭＲＥ素子（磁気抵抗素子）あるいは磁気ダイオード等を用いてもよい。
【００４６】
また、以上説明した本発明の第１、第２、第３実施形態および変形例による潤滑油レベルゲージ１においては、外部の電気回路と接続するためのターミナル８の個数を３個としているが、３個に限定する必要はなく、必要に応じて増減してもよい。
【００４７】
また、以上説明した本発明の第１、第２、第３実施形態および変形例では、液面検出装置を自動車用の潤滑油レベルゲージ１に適用した場合を例に説明したが、その用途は自動車用の潤滑油レベルゲージ１に限る必要はない。自動車に搭載される他の液体、たとえばブレーキフルード、エンジン冷却水等の容器内の液面検出用に適用してもよい。さらに、自動車用に限らず、各種民生用機器が備える液体容器内の液面検出用に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１の正面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１中のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１における、マグネット６の着磁状態、磁束分布を説明する模式図である。
【図６】本発明の一実施形態による潤滑油レベルゲージ１が装着されたエンジンの潤滑油回路を説明する模式図である。
【図７】本発明の一実施形態の変形例による潤滑油レベルゲージ１のマグネットホルダ２の斜視断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の他の変形例による潤滑油レベルゲージ１の断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の他の変形例による潤滑油レベルゲージ１のボディ３の軸部３１の斜視外観図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    燃料レベルゲージ（液面検出装置）
２    マグネットホルダ（回転部材）
２１    孔部
２２    突起部
２３    固定孔
２４    固定部
２４ａ    保持部
２４ｂ    開口部
２６    突起部
３    ボディ（固定部材）
３１    軸部
３２    小径部
３２ａ    溝部
３３    ベース部
３４    突起部
４    フロート
５    アーム
５ａ    ストッパ
６    マグネット（変位部材、永久磁石）
７    ホール素子（検出手段、磁気検出素子）
７ａ    リード
８    ターミナル
１２    潤滑油（液体）
１２ａ    液面
１３    燃料タンク（容器）
１４    スナップリング
Ｄ１    直径
Ｄ２    直径
Ｍ    磁束
【図１】
2008232850.tif 000003
【図２】
2008232850.tif 000004
【図３】
2008232850.tif 000005
【図４】
2008232850.tif 000006
【図５】
2008232850.tif 000007
【図６】
2008232850.tif 000008
【図７】
2008232850.tif 000009
【図８】
2008232850.tif 000010
【図９】
2008232850.tif 000011