(57)【要約】【課題】検出度を低下させることなく、部品点数削減および小型化を達成した液面レベルセンサを提供する。【解決手段】本発明の液面レベルセンサ１は、フレーム２に間隔をもって第１軸受部２ａと第２軸受部２ｂとを形成すると共に、アームホルダー４に間隔をもって上側保持部４ａと下側保持部４ｂとを形成する。また、前記フレーム２の第１軸受部２ａと第２軸受部２ｂとの間に前記アームホルダー４の下側保持部４ｂを、該下側保持部の上面を前記第２軸受部２ｂの下面に当接させて挿嵌させ、前記アームホルダー４の上側保持部４ａと下側保持部４ｂとの間に前記第１軸受部２ａを挿嵌させ、前記上側保持部４ａ，第１軸受部２ａ，下側保持部４ｂ，第２軸受部２ｂにフロートアーム３の回転軸部３ａを挿嵌した。また、前記フレーム２と前記アームホルダー４とを異なる樹脂材によって形成するとともに、いずれか一方の樹脂材が摺動性に優れている。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸部およびこの回転軸部に対して略直角に折り曲げられ前記回転軸部を軸として回動する回動部によって形成された１本の棒状フロートアームと、前記フロートアームの回動部の先端部に取り付けられ、被測定液体に対して浮力を有するフロートと、前記フロートアームの回動に基づき前記被測定液体の液面レベルを検出するための電気回路基板を搭載したフレームと、前記フレームの端部付近に前記フレームの一部として形成された第１軸受部と、前記第１軸受部に設けられ、前記回転軸部が挿入される第１軸受部回転軸穴と、前記第１軸受部回転軸穴のある部分を上下から挟んで互いに略平行になるように形成された上側保持部および下側保持部を含む断面コ字状のアームホルダーと、前記アームホルダーに設けられ、前記回転軸部が挿入されるホルダー回転軸穴と、前記上側保持部の上面に形成され、前記回動部が上側から圧入可能であり、圧入された前記回動部を保持するアーム保持部を含み、
前記第１軸受部が前記上側保持部および下側保持部で挟まれ、前記回転軸部が第１軸受部回転軸穴およびホルダー回転軸穴に上から挿通され、前記回動部が前記アーム保持部により保持され、前記第１軸受部の下面部と前記下側保持部の上面部とが摺動可能に当接されている液面レベルセンサであって、
前記フレームと前記アームホルダーとを異なる樹脂材によって形成するとともに、いずれか一方の前記樹脂材が摺動性に優れていることを特徴とする液面レベルセンサ。
【請求項２】
請求項１記載の液面レベルセンサにおいて、前記フレームまたは前記アームホルダーのうちの一方の材質を快摺動性ポリアセタール樹脂またはポリフェニレンサルファイド樹脂のいずれかにしたことを特徴とする液面レベルセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液面レベルに応じて回動するフロートアームを具備する液面センサに関し、特にガソリンや軽油等の液体を燃料とする車両の燃料タンクに取り付けられ、燃料の残量を検知するのに好適な接触式の液面レベルセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の液面レベルセンサは、図３および図４に示す構造のものが使用されている。ここでは、従来例として２つのタイプの液面レベルセンサを例示する。図３は、第１従来例および第２従来例に共通する平面図である。図４（Ａ）は第１従来例としての液面レベルセンサの要部拡大断面図であり、図４（Ｂ）は第２従来例としての液面レベルセンサの要部拡大断面図である。
【０００３】
まず、図３および図４（Ａ）を用いて、第１従来例の液面レベルセンサについて説明する。この液面レベルセンサ９１Ａは、樹脂製のフレーム９２，金属製のフロートアーム９３，樹脂製のアームホルダー９４，コンタクト９５，被測定液体に対して浮力を有するフロート９６および抵抗体９７ａを搭載した回路基板９７を含んで構成される。
【０００４】
フロートアーム９３の一方の端部、つまり回転軸部９３ａは、アームホルダー９４に設けられる取付穴９４ａに挿入され、かつフロートアーム９３の中間部９３ｂは、アームホルダー９４に形成される爪部９４ｂで挟持固定されると共に、フレーム９２に設けられた取付穴９２ａに回転可能に挿入される。
また、回転軸部９３ａの先端部はワッシャ９９ａを挟んでブッシュ９９が圧入されている。このように、アームホルダー９４が回転軸９３ａを中心に回動可能に、フレーム９２に取り付けられている。
さらに、フロートアーム９３の他方の端部、つまり先端部９３ｃには、フロート９６が取り付けられている。
【０００５】
上述したアームホルダー９４に固定されたコンタクト片９５は弾性を有し、先端部に設けられる接点９５ａが、フレーム９２に取り付けられている抵抗体９７ａに弾性により付勢されて接触している。なお、コイルバネ９８はコンタクト片９５の接点９５ａとフレーム９２側に設けられた図示しない出力端子との導通を得るために設けられたものである。
【０００６】
この液面レベルセンサ９１Ａは、液体を貯蔵する容器（不図示）に取り付けられ、液面の変動によりフロート９６が上下動すると、フロートアーム９３が取付穴９２ａの回りに所定の角度範囲内で回動する。この回動により、コンタクト片９５の接点９５ａが抵抗体９７ａ上を摺動し、センサ回路（不図示）で抵抗体９７ａの一端と、上記図示しない出力端子、すなわちコンタクト９５の接点９５ａとの間の抵抗値が変化する。この抵抗変化を検出して、液面変動量を示すレベル信号を取り出すことができる。なお、図中、Ｘ１はフロートアーム９３が回動する際の安定性の目安のひとつとなる軸受長を示す。
【０００７】
また、第２従来例の液面レベルセンサ９１Ｂは、図３および図４（Ｂ）に示すように、第１従来例の液面レベルセンサ９１Ａと同様、樹脂製のフレーム９２，金属製のフロートアーム９３，樹脂製のアームホルダー９４，コンタクト片９５，被測定液体に対して浮力を有するフロート９６，および抵抗体９７ａを搭載した回路基板９７とを含んで構成される。但し、この液面レベルセンサ９１Ｂはアームホルダー９４に脱落防止片９４ｃを設けて、上記第１従来例の液面レベルセンサ９１Ａのワッシャ９９ａおよびブッシュ９９を不要にしている。
この脱落防止片９４ｃは、図４（Ｂ）に示すように、アームホルダー９４の側面を延長して、折り曲げたような形状になっている。脱落防止片９４ｃは、フレーム９２の円弧状端部９２ｂを挟み込むようにフロートアーム９３の回動ストロークにわたって接触する。これにより、フロートアーム９３と一体となったアームホルダー９４が、フレーム９２に対して脱落することなく回動できるように取り付けられている。
なお、第２従来例の液面レベルセンサ９１も、上記第１従来例の液面レベルセンサ９１Ａと同様の動作をして、液面変動量を示すレベル信号を出すことができる。また、図中、Ｘ２はフロートアーム９３が回動する際の安定性の目安のひとつとなる軸受長を示す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１および第２従来例には以下の問題がある。
すなわち、上記第１従来例によると、一定以上の検出精度を維持するために、所定の長さ以上の軸受長Ｘ１が必要とされるが、この軸受長Ｘ１に加えて上記ワッシャ９９ａ，ブッシュ９９の厚さＢが加わることになり小型化が難しくなる。
また、上記第２従来例によると、第１従来例と比較して小型化は可能になるが、回動時に脱落防止片９４ｃとフレーム９２との間の接触摩擦が新たに発生するため、フロートアーム９３のスムーズな回動が妨げられる。特に、脱落防止片９４ｃは、回転軸から大きく離れた位置、すなわち回転円の円周付近に接触抵抗が発生することになるので、フロートアーム９３のスムーズな回動がさらに妨げられ、小型化を追求することで検出精度が低下することになる。
【０００９】
本発明の目的は、上述した現状に鑑みてなされたものであり、検出精度を低下させることなく、部品点数削減および小型化を図ることができる液面レベルセンサを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の液面レベルセンサは、回転軸部およびこの回転軸部に対して略直角に折り曲げられ前記回転軸部を軸として回動する回動部によって形成された１本の棒状フロートアームと、前記フロートアームの回動部の先端部に取り付けられ、被測定液体に対して浮力を有するフロートと、前記フロートアームの回動に基づき前記被測定液体の液面レベルを検出するための電気回路基板を搭載したフレームと、前記フレームの端部付近に前記フレームの一部として形成された第１軸受部と、前記第１軸受部に設けられた前記回転軸部が挿入される第１軸受部回転軸穴と、前記第１軸受部回転軸穴のある部分を上下から挟んで互いに略平行になるように形成された上側保持部および下側保持部を含む断面コ字状のアームホルダーと、前記アームホルダーに設けられ、前記回転軸部が挿入されるホルダー回転軸穴と、前記上側保持部の上面に形成され、前記回動部が上側から圧入可能であり、圧入された前記回動部を保持するアーム保持部を含み、前記第１軸受部が前記上側保持部および下側保持部で挟まれ、前記回転軸部が第１軸受部回転軸穴およびホルダー回転軸穴に上から挿通され、前記回動部が前記アーム保持部により保持され、前記第１軸受部の下面部と前記下側保持部の上面部とが摺動可能に当接されている液面レベルセンサであって、
前記フレームと前記アームホルダーとを異なる樹脂材によって形成するとともに、いずれか一方の前記樹脂材が摺動性に優れていることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、前記液面レベルセンサは、フレームに間隔をもって第１軸受部と第２軸受部とを形成すると共に、アームホルダーに間隔をもって上側保持部と下側保持部とを形成し、前記フレームの第１軸受部と第２軸受部との間に前記アームホルダーの下側保持部を、該下側保持部の上面を前記第２軸受部の下面に当接させて挿嵌させ、前記アームホルダーの上側保持部と下側保持部との間に前記第１軸受部を挿嵌させ、前記上側保持部，第１軸受部，下側保持部，第２軸受部にフロートアームの回転軸部を挿嵌しており、前記フレームと前記アームホルダーとを異なる樹脂材によって形成するとともに、いずれか一方の樹脂材が摺動性に優れていることを特徴としている。
【００１２】
前記液面レベルセンサは、フレームの第１軸受部と第２軸受部との間にアームホルダーの下側保持部を、該下側保持部の上面を第１軸受部の下面に当接させて挿嵌させている。
フレームとアームホルダーが同一材質の樹脂で形成されている場合は、摩擦力が上昇して摺動トルクが大きくなって、検出精度が低下する。
このような場合には、フレームの第１軸受部の下面とアームホルダーの下側保持部の上面との間に金属製ワッシャを介装させて摩擦抵抗の低減を図ることが行われているが、本発明の液面レベルセンサでは、フレームとアームホルダーを異なる樹脂材によって形成するとともに、いずれか一方の樹脂材が摺動性に優れていることにより、摩擦抵抗の低減を図り、かつ金属ワッシャを不要にしている。
【００１３】
また、本発明の請求項２記載の液面レベルセンサは、フレームおよびアームホルダーの材料としては、フレームを従来から採用されている汎用ポリアセタール樹脂（汎用ＰＯＭ樹脂）とし、アームホルダーを摺動性に優れた快摺動性ＰＯＭまたはポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）とすることが好ましい。
フレームおよびアームホルダーが異なる樹脂材によって形成されている場合に、それらの摺動部における摩擦抵抗の低減，磨耗の低減等が図れる。特に、快摺動性ＰＯＭ樹脂およびＰＰＳ樹脂の場合には、収縮率が汎用ＰＯＭよりも小さく、使用条件での寸法変化が起き難い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液面レベルセンサの一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る液面レベルセンサを概念的に示す斜視図であり、図２はその要部断面図である。
【００１５】
図１および図２に示すように、本実施形態の液面レベルセンサ１は、汎用ポリアセタール樹脂（汎用ＰＯＭ樹脂）製のフレーム２，金属製のフロートアーム３，快摺動性ポリアセタール樹脂（快摺動性ＰＯＭ樹脂）製のアームホルダー４，コンタクト片５，被測定液体に対して浮力を有するフロート６，および配線基板７とから構成される。
【００１６】
上記フレーム２は、図１において矢印で示すような被測定液体の液面レベル変動に応じたフロートアーム３の回動に基づき、この液面レベルを検出するための電気回路，例えば、後述する抵抗体７ａや出力端子８等を搭載している。その上面は開口して所定の厚さを有している。
このフレーム２の開口している側の上下縁部の一部には、フロートアーム３の構造を考慮した所定高さのストッパ９ａ，９ｂにより、上記フロートアーム３の回動可能角度が規定される。すなわち、フロートアーム３がストッパ９ａに接した点が液面最上位レベルに対応し、ストッパ９ｂに接した点が液面最下位レベルに対応するようになっている。
【００１７】
図２に示すように、フレーム２の右側端部付近はフレーム２の一部として第１軸受部２ａが形成されている。この第１軸受部２ａには、フロートアーム３の回転軸部３ａが挿入される第１軸受部回転軸穴２ｃが設けられている。
また、この第１軸受部２ａの下方には、第１軸受部２ａと略平行に所定の距離を保って、フレーム２の一部として第２軸受部２ｂが形成されている。この第２軸受部２ｂにも、上記第１軸受部回転軸穴２ｃに対向するようにして設けられ、回転軸部３ａが回転可能に挿入される第２軸受部回転軸穴２ｄが設けられている。これら第１軸受部２ａと第２軸受部２ｂとの間は、後述するアームホルダー４の下側保持部４ｂが噛み合うように取り付け可能な形状になっている。
【００１８】
上記フロートアーム３は１本の金属棒であり、回転の支点となる回転軸部３ａおよびこの回転軸部３ａに対して略直角に折り曲げられ回転軸部３ａを軸として回動する回動部３ｂからなる。このフロートアーム３の回動部３ｂの先端部には、被測定液体に対して浮力を有する材質で形成された直方体のフロート６が取り付けられている。回動部３ｂの先端部は、このフロート６の両端面の中心部を貫通して固定されている。
【００１９】
アームホルダー４は、上記フロートアーム３を保持すると共に、上記フレーム２と噛み合って、保持しているフロートアーム３を回転軸部３ａを支点として回動させる。このアームホルダー４は、上記フレーム２の第１軸受部２ａを上下から挟んでお互いに略平行になるように形成された上側保持部４ａおよび下側保持部４ｂを含む断面コ字状をしている。
上側保持部４ａおよび下側保持部４ｂには、それぞれ対向するようにして上側保持部回転軸穴４ｄおよび下側保持部回転軸穴４ｅが設けられている。これら上側保持部回転軸穴４ｄおよび下側保持部回転軸穴４ｅには、フロートアーム３の回転軸部３ａが回転可能に挿入される。
【００２０】
また、上側保持部４ａの上面部には、フロートアーム３の回動部３ｂが上側から圧入可能であり、圧入された回動部３ｂを保持する上側が開いた爪形状をしたアーム保持部４ｃが形成されている。
また、アームホルダー４に固定されたコンタクト片５は弾性を有し、その先端部に設けられる接点５ａが、フレーム２に取り付けられている回路基板７の抵抗体７ａに弾性によって付勢されて接触している。これらは、フロートアーム３の回動に基づく、液面レベル検出時に用いられる。
【００２１】
なお、上記第２軸受部回転軸穴２ｄは、第２軸受部２ｂの下面部から筒状に下面に延びている。この延びた部分ｘは、この図２と図４（Ａ）と比較すればわかるように、第１従来例のブッシュの厚さに対応するものである。第１従来例では、ブッシュはフロートアーム３と共に回転するのでこれは軸受長にならないが、本実施形態ではこの延びた部分ｘは軸受長の一部となる。
すなわち、本実施形態によれば、軸受長が上記ｘ延びてＸ３となるので、フロートアーム３の回動の安定性がさらに向上する。換言すれば、同じ軸受長の第１従来例および本実施形態の液面レベルセンサを製造する場合には、本発明の方がより小型になる。
【００２２】
また、上側保持部回転軸穴４ｄは、その内周縁に面取りを施しており、上側保持部４ａの上面部から下に進むにしたがって徐々にその直径を細くし、上側保持部４ａの下面部においては回転軸部３ａと略同等となるように形成している。　したがって、フロートアーム３の回転軸部３ａをこの回転軸穴４ｄに挿通しやすくなり、組立時間が短縮される。
【００２３】
組立時には、上記フロートアーム３の回転軸部３ａは、上側保持部回転軸穴４ｄ，第１軸受部回転軸穴２ｃ，下側保持部回転軸穴４ｅおよび第２軸受部回転軸穴２ｄにこの順に上から挿通される。そして、フロートアーム３の回転部３ｂはアーム保持部４ｃに圧入されて保持される。この時、第１軸受部２ａの下面部と下側保持部４ｂの上面部とが当接されている。
すなわち、回転軸部３ａの各軸穴への挿通、回動部３ｂのアーム保持部４ｃによる保持、並びに第１軸受部２ａと下側保持部４ｂと接触によって、フロートアーム３がフレーム２から抜け落ちないようになっている。
【００２４】
このような構造の液面レベルセンサ１は、ガソリン等の被測定液体を貯蔵する容器（不図示）に取り付けられる。そして、液面レベルの変動によりフロート６が上下動すると、フロートアーム３は回転軸部３ａを支点として、上記のような規制された所定角度範囲内で回動する。
この回動により、上記コンタクト片５の接点５ａが抵抗体７ａ上を摺動し、検出回路で抵抗体７ａの一端と、出力端子８、すなわちコンタクト片５の接点５ａとの間の抵抗値が変化する。この抵抗変化を検出して、液面変動量を示すレベル信号を出力端子８から取り出すことができる。
【００２５】
また、このような構造の液面レベルセンサ１は、フレーム２を従来から採用されている汎用ポリアセタール樹脂（汎用ＰＯＭ樹脂）とし、アームホルダー４を摺動性に優れた快摺動性ＰＯＭまたはポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）としている。このような異種材料を採用した場合には、摺動トルクの低減が図れ、きしみ音も低減できることが確認された。
【００２６】
〔実施例〕
フレーム２をＰＯＭ樹脂（ジュラコンＭ９０−４４）によって形成し、アームホルダー４を快摺動性ＰＯＭ（ジュラコンＴＷ−５１）によって形成し、摺動部にガソリンを塗布し、軸部を数回摺動させ後、摺動トルクおよび軸部のきしみ音を確認した。
その結果を本発明と同一構造にして、フレーム２とアームホルダー４を従来から採用されているＰＯＭ樹脂によって形成したもの（比較例１）と、図４（Ａ）に示した従来の構造の液面レベルセンサで、フレーム２とアームホルダー４をＰＯＭ樹脂によって形成し、それらの間にワッシャを介装させた従来のもの（比較例２）と共に表１に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
上記表１からも明らかなように、本実施例のものは、摺動トルクが低減し、またきしみ音が低減している。
【００２９】
【発明の効果】
上記説明したように本発明の請求項１記載の液面レベルセンサによれば、アームホルダーの第１軸受部と第２軸受部との間にフレームの第１軸受部が挟み込まれ、フレームの第１軸受部と第２軸受部との間にアームホルダーの第２軸受部が挟み込まれているので、フロートアームの回動安定性が増し、スムーズな回動が可能になって測定精度が向上する。
また、第１従来例と比較して、抜け落ち防止のためのブッシュやワッシャが不要になり、部品点数の削減、組立工数の削減、軽量化に伴う低コスト化が可能になる。
特に、回動支点となる第１軸受部の下面部と下側保持部の上面部とが摺動可能に当接されるので、フロートアームの回動の妨げになる接触抵抗が小さくなる。すなわち、本発明の液面レベルセンサでは、第２従来例よりも接触抵抗の発生する箇所が回転軸に近くなるので、梃子の原理により回転トルクがより大きくなる。したがって、スムーズな回動が可能になり、第２従来例よりも測定精度が向上する。
【００３０】
また、フレームの第１軸受部と第２軸受部との間にアームホルダーの下側保持部を、該下側保持部の上面を第１軸受部の下面に当接させて、金属ワッシャを省いているが、フレームとアームホルダーを異なる材質によって形成するとともに、いずれか一方を摺動性に優れた材質にすることによって、摩擦抵抗の低減が図れる。したがって、ワッシャ廃止により部品点数の削減が図れ、部品費および加工費を削減できるばかりでなく、コンパクト化も図ることができる。
【００３１】
また、本発明の請求項２記載の液面レベルセンサによれば、フレームまたはアームホルダーのいずれか一方の材料を従来から採用されている汎用ＰＯＭ樹脂とし、他方の材料を快摺動性ＰＯＭまたはＰＰＳ樹脂としている。快摺動性ＰＯＭまたはＰＰＳ樹脂は、収縮率が汎用ＰＯＭよりも小さいため接圧変化が小さく、安定した検出制度を確保できる。
【００３２】
以上の結果、高い測定精度を維持しながらも、部品点数削減および小型化を達成した液面レベルセンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液面レベルセンサを概念的に示した斜視図である。
【図２】図１における要部拡大縦断面図である。
【図３】第１従来例および第２従来例の液面レベルセンサに共通する平面図である。
【図４】図４（Ａ）は第１従来例の液面レベルセンサの要部拡大断面図であり、図４　（Ｂ）は第２従来例の液面レベルセンサの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１　　　　液面レベルセンサ
２　　　　樹脂製のフレーム
２ａ　　　第１軸受部
２ｃ　　　第１軸受部回転軸穴
２ｂ　　　第２軸受部
２ｄ　　　第２軸受部回転軸穴
３　　　　金属性のフロートアーム
３ａ　　　回転軸部
３ｂ　　　回動部
３ｃ　　　先端部
４　　　　樹脂製のアームホルダー
４ａ　　　上側保持部
４ｂ　　　下側保持部
４ｃ　　　アーム保持部
５　　　　コンタクト片
５ａ　　　接点
６　　　　フロート
７　　　　配線基板
７ａ　　　抵抗体
８　　　　出力端子
９ａ，９ｂ　ストッパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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