(57)【要約】【課題】少ない燃料残量を正確に検出できるようにする。【解決手段】燃料タンク１内の底部にフロート室８０を設置し、その中に、磁石２１を備えたフロート１０を浮かべる。フロート室８０の上部と下部側面に燃料の噴出孔を設け、噴出孔の外側にはフィルタ１３，１４を設ける。フロート室８０の下方であって、燃料タンク１の底板２の外側に位置するように磁気センサ２０を設ける。磁気センサ２１は１組の可飽和コイルを有する差動出力式である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロート室内に設けられた磁石付きのフロートと、該フロートの高さによって燃料タンク内の燃料残量を検出する磁気センサとを有する燃料残量検出装置において、
前記フロート室を燃料タンク内部に設けて該燃料タンク内の燃料が流入および流出可能にする一方、
前記磁気センサを燃料タンクの底部より下方に配置したことを特徴とする燃料残量検出装置。
【請求項２】
前記フロート室が、燃料流入および流出のための噴出孔および該噴出孔に隣接配置されたフィルタを有していることを特徴とする請求項１記載の燃料残量検出装置。
【請求項３】
前記磁気センサは差動式出力を得るための１組の可飽和コイルを含むブリッジ回路および該ブリッジ回路の出力側に接続された対数増幅器を備え、
該磁気センサは、前記１組の可飽和コイルが水平に並び、かつ可飽和コイルの一方と前記磁石との距離が、他方と前記磁石との距離と異なるように配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料残量検出装置。
【請求項４】
前記フロートの表面に凹凸が形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料残量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料残量検出装置に関し、特に、燃料タンク内の燃料残量が極めて少ない場合にも正確に残量を検出できる燃料残量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料残量検出装置としてフロートアーム式のものが使用されていた。しかし、フロートを支持するアームが動くスペースを確保しにくい構造の燃料タンクには使用できなかったり、燃料液面の傾きによってアームが動きにくい場合が生じたりする等の不具合があった。そこで、永久磁石を備えたフロートとホール素子等の磁気センサとの組み合わせによって、アームを必要としない燃料残量センサが種々考えられた。
【０００３】
例えば、特開平９−１２６０８０号公報には、永久磁石を有するフロートとホール素子とからなる燃料ゲージを燃料ポンプに一体的に組み込んだ装置が開示されている。また、実公平２−４１５４４号公報には、複数のリードスイッチを縦に配列した支柱を燃料タンク内に立設し、この支柱に磁石付きのフロートを摺動自在に嵌合させた燃料液面センサが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃料残量センサは、検出精度が十分ではなく、特に、フロートの下面が燃料タンク底面に接する程度まで燃料が少なくなったときに、正確な残量を表示することが困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、燃料タンク内の燃料が極めて少ない場合にも、正確に残量を表示することができる燃料残量検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、フロート室内に設けられた磁石付きのフロートと、該フロートの高さによって燃料タンク内の燃料残量を検出する磁気センサとを有する燃料残量検出装置において、前記フロート室を燃料タンク内部に設けて該燃料タンク内の燃料が流入および流出可能にする一方、前記磁気センサを燃料タンクの底部より下方に配置した点に第１の特徴がある。
【０００７】
第１の特徴によれば、燃料タンクの底部よりもさらに下方に磁気センサを設けたので、燃料の残量が極めて少なくなって底部にフロートが着くようになるまで残量検出出力を発生することができる。
【０００８】
また、本発明は、前記フロート室が、燃料流入および流出のための噴出孔および該噴出孔に隣接配置されたフィルタを有している点に第２の特徴がある。第２の特徴によれば、燃料はフィルタおよび噴出孔を通過してフロート室に流入および流出する。したがって、フィルタおよび噴出孔の形状や個数を設定することにより、フロート室内の燃料の液面が急激に変動しないように、燃料の流入および流出量を調節できる。
【０００９】
また、本発明によれば、前記磁気センサは差動式出力を得るための１組の可飽和コイルを含むブリッジ回路および該ブリッジ回路の出力側に接続された対数増幅器を備え、該磁気センサは、前記１組の可飽和コイルが水平に並び、かつ可飽和コイルの一方と前記磁石との距離が、他方と前記磁石との距離と異なるように配置されている点に第３の特徴がある。
【００１０】
第３の特徴によれば、１組の可飽和コイルに同方向の磁界が作用したときでも前記距離の差によって差動出力が生じる。この差動出力は磁気センサと磁石との距離に対して指数関数的出力が得られ、さらに対数増幅器によって燃料残量がリニアに検出される。
【００１１】
さらに、本発明は、前記フロートの表面に凹凸が形成された点に第４の特徴がある。第４の特徴によれば、フロートは凹凸を有する表面がフロート室内壁に対向するので、互いの接触面積が小さくなり、フロートとフロート室とのギャップをつめても円滑に摺動できる。したがって、検出精度が向上するし、ごみが詰まる等してフロートが動かなくなることも防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の燃料検出装置を適用した自動二輪車の燃料タンクの断面図、図２は、燃料残量検出装置の正面断面図、図３は同右断面図、図４は同平面図、図５はフロート部の要部断面図である。なお、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。図１において、燃料タンク１は合成樹脂からなり、底板２には、燃料残量検出装置３と燃料ポンプ４とが設けられる。底板２は、燃料タンク１の底面に溶接または接着等の手段で固定された枠体５に、ボルト６を使用して取り付けられている。燃料ポンプ４の吐出口４ａには、図示しない燃料噴射弁につながるホース先端に設けられたカプラ７が接続される。燃料ポンプ４としては、従来知られている燃料供給用のポンプを使用できるので、詳細の説明は省略する。
【００１３】
図１〜図５において、燃料残量検出装置３はフロート部８とセンサ部９とからなる。フロート部８はフロート１０およびフロート１０を収容する縦長のフロート室を形成する容器つまりフロートケース８０からなる。フロートケース８０を底板２に固定することによって燃料残量検出装置３は燃料タンク１の底部に支持させることができる。フロートケース８０には、上面と下部側面とにジェットつまり噴出孔１１（図２，３参照）および１２（図５参照）がそれぞれ設けられる。燃料タンク１内の燃料は、これらジェット１１，１２を通ってフロートケース８０に導入され、フロートケース８０内の燃料の液面が燃料タンク１内の燃料残量を代表できるようにしている。自動二輪車の加減速により、自動二輪車に搭載される燃料タンク１内の燃料は燃料タンク１内で激しく揺れる。この揺れがフロートケース８０内に直接及ばないように、つまり燃料がフロートケース８０内に急激に浸入したり、フロートケース８０から排出したりしないようにジェット１１，１２の径が設定される。
【００１４】
ジェット１１，１２の前面つまり外側には、フィルタ１３，１４がそれぞれ設けられる。フィルタ１３，１４は、多数のフィルタ孔１５，１６を有して、ゴミがフロートケース８０内に進入するのを防いでいる。フィルタ１４にはフィルタ１４の正面だけでなく外周面にもフィルタ孔１６が形成される。フィルタ孔１５，１６はフロートケース８０内に流入・流出する燃料の流入量を規制するジェット１１，１２と同様の機能も果たす。したがって、ジェット１１，１２とフィルタ孔１５，１６の径や数は総合的に考慮される。フィルタ１３，１４の正面に形成されるフィルタ孔１５，１６の配列例を図６に拡大して示す。
【００１５】
上部のフィルタ１３はジェット１１を形成したプレート１７に溶着または接着されていて、プレート１７は止めねじ１８でフロートケース８０の頂部に取り付けられる。一方、下部のフィルタ１４は止めねじ１９でフロートケース８０の下部側面に取り付けられる。
【００１６】
フロート１０は、燃料液面に浮かび、該燃料液面の変動に応じて容易に上下動できるようにフロートケース内８０に収容される。フロート１０が最も上に浮上した位置は符号１０ａ（図２）で示す。フロート１０には、センサ部９の磁気センサ２０と組み合わせて燃料タンク１内の燃料残量を検出するための永久磁石２１が埋め込まれる。
【００１７】
センサ部９はセンサ２０を収容するハウジング２２とハウジング２２に下面から取り付けられてセンサ２０を押さえるステー２３からなる。ハウジング２２はフロートケース８０の底部にピン２４で位置決めされ、ボルト２５で固定される。
【００１８】
フロート１０についてさらに説明する。フロート１０はフロートケース８０内で、燃料の液面の変動に応じて自由に上下動しなければならない。フロート１０の側面とフロートケース８０の内面との間のギャップが小さいとフロート１０はフロートケース８０内で動きにくく、ギャップが大きいとフロート１０が傾動して、この場合には検出誤差が大きくなるし、動きも悪くなる。そこで、フロート１０の外周に多数の突起を設けてフロート１０の動きを改善した。図７はフロート１０の斜視図である。この図のように、突起２６をフロート１０の外周に形成し、突起２６の頂部がフロートケース８０の内面に接触してフロート１０の案内がされるようにした。このようにフロート１０とフロートケース８０の内面との接触面積を減らして、小さいギャップでも、フロート１０が円滑に上下動できるようにした。なお、突起２６の形状は図示したような部分球に限らず、畝状の凹凸や、多数の凹み（ディンプル）であってもよい、要はフロート１０とフロートケース１０の内面との接触面積が小さくできて、実質的にフロート１０とフロートケース８０との間のギャップが大きくなればよい。
【００１９】
上記燃料残量検出装置の動作を説明する。図８は、永久磁石２１とセンサ２０との位置関係を示す図、図９は、検出回路の一例を示す回路図である。図８において、センサ２０は二つの可飽和コイルＬＡ，ＬＢを有する。可飽和コイルＬＡは検出用であり、可飽和コイルＬＢは外部磁気キャンセル用であり、互いに永久磁石２１の上下移動方向の延長線に直交する方向に並べられる。センサ２０は永久磁石２１の上下移動方向の延長線上にはなく、永久磁石２１に対して偏差Ｄを有して配置される。永久磁石２１のストロークＳＴ、および最下点にあるときの永久磁石２１とコイルＬＡ，ＬＢとの高さ方向の距離ｄは後述の特性を考慮して決定される。
【００２０】
図９において、可飽和コイルＬＡ，ＬＢは抵抗Ｒ，Ｒとともにブリッジ回路を形成しており、コイルＬＡ，ＬＢにそれぞれ鎖交する磁束が等しい場合にセンサ出力Ｖがゼロとなるように抵抗Ｒ，Ｒが設定される。センサ出力Ｖをリニアな値に変換するために対数増幅器Ａｍｐが接続される。この差動型接続では、互いに同一方向の磁束が作用した場合は、センサ出力Ｖが打ち消し合い、互いに反対方向の磁束が作用した場合はそれらの磁束の差に応じた出力Ｖが得られる。差動型接続にすることにより、地磁気のような大きい平行磁界に対してはセンサ出力Ｖが打ち消される。さらに、コイルＬＡ，ＬＢに同様に働く温度ドリフトの影響も排除することができる。また、他の部品の漏洩磁気に対しては、センサ２０からの距離が遠いため、各コイルＬＡ，ＬＢに対して該漏洩磁束の磁束は同一に鎖交するので、この場合も出力Ｖは打ち消される。
【００２１】
このように、センサ出力Ｖは、外部磁界つまり永久磁石２１以外の磁界に対しては互いに打ち消し合い、永久磁石２１の磁界に対しては永久磁石２１とコイルＬＡ，ＬＢとの距離の差に応じた値を示す。
【００２２】
フロート１０とセンサ２０との距離が遠いと、センサ２０に作用する磁力が弱くなるとともに、各コイルＬＡ，ＬＢ間と永久磁石２１との距離の違いが少なくなるので、センサ出力Ｖは小さくなる。逆に、フロート１０とセンサ２０との距離が近すぎると磁力が強くなるとともに、出力の変化も大きくなる。したがって、コイルＬＡ，ＬＢと永久磁石２１との距離ｄや偏差Ｄ、並びに有効ストロークの決定には、このような磁気特性や出力特性が考慮される。
【００２３】
また、各コイルＬＡ，ＬＢと永久磁石２１との距離が近すぎると、永久磁石２１の磁束が各コイルＬＡ，ＬＢを鎖交する方向が反転し、各コイルＬＡ，ＬＢと永久磁石２１との距離が近づいているにもかかわらず、出力Ｖが低下する。したがって、このように、各コイルＬＡ，ＬＢを鎖交する磁束の向きが反転する位置以上に、永久磁石２１の最下点が位置するように構成しなければならない。
【００２４】
例えば、永久磁石２１の上下動のストロークＳＴを４０ｍｍ、偏差Ｄを１３ｍｍとしたとき、永久磁石２１が最下点にあるときの可飽和コイルＬＡ．ＬＢとの高さの差ｄは１０ｍｍである。
【００２５】
上記構成において、永久磁石２１がフロート１０とともに上下動すると、永久磁石２１がセンサ２０に及ぼす磁束が変化し、センサ２０は磁束の変化に対応するセンサ出力Ｖを生ずる。センサ出力は対数増幅器Ａｍｐによってリニア出力Ｖ’に変換される。
【００２６】
上記実施形態では、センサ部９を燃料タンク１の底部から外部に突出させた。したがって、上述の磁気特性や出力特性を考慮して、フロート１０が燃料タンク１の底面に位置したときの永久磁石２１とコイルＬＡ，ＬＢとの高さを設定することにより、実質的にゼロになるまで燃料残量をリニアな出力Ｖとして得ることができる。
【００２７】
なお、燃料タンク１の形状の違いにより、同じセンサ出力Ｖ’でも、燃料タンク毎に実際の燃料残量に違いが生ずる。特に、残量が極めて少ないときには、この違いは大きい。しかし、本実施形態によれば、残量が極めて少ない測定領域で対数出力Ｖ’はリニアに変化するので、センサ出力を処理する外部回路でこの違いを容易に補正できる。つまり、燃料タンク１内の燃料残量検出装置３の取り付け位置を個別の燃料タンク毎に調節するという作業が不要である。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１〜請求項５の発明によれば、燃料タンクの底部に溜まった燃料が極めて少ない領域まで、正確にその量を検出することができる。また、燃料タンクの形状に影響されない検出出力を得ることができる。特に、請求項３の発明によれば、フロート室の燃料液面の急激な変化が生じないように燃料の流入および流出量が制限される。したがって、自動二輪車等の車両に使用して燃料の残量を正確に検出することができる。
【００２９】
請求項４の発明によれば、差動出力により、地磁気や外部機器の漏洩磁気等の影響を排除することができ、かつリニアな出力を得ることができる。請求項５の発明によれば、フロート室内でフロートがロックされることなく円滑に上下できるので、正確な検出出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料残量検出装置を含む燃料タンクの断面図である。
【図２】燃料残量検出装置の正面断面図である。
【図３】燃料残量検出装置の側面図である。
【図４】燃料残量検出装置の平面図である。
【図５】燃料残量検出装置のフロートケースの要部断面図である。
【図６】フィルタ孔の配置例を示す平面図である。
【図７】フロートの斜視図である。
【図８】永久磁石とセンサの位置関係を示す図ある。
【図９】検出回路の例を示す回路図である。
【符号の説明】
１…燃料タンク、  ２…底板、  ３…燃料残量検出装置、  ５…枠体、  ８…フロート部、  ９…センサ部、  １０…フロート、  １１，１２ジェット（噴出孔）、  １３、１４…フィルタ、  １５，１６…フィルタ孔、  ２０…磁気センサ、    ２１…磁石、  ２６…突起、  ８０…フロート室（フロートケース）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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