(57)【要約】【解決手段】オイルの状態とレベルのセンサは、ソレノイド本体、コイル、アーマチュア、および極片を含んでいる。ソレノイド本体はアーマチュアと極片との間にアーマチュアチャンバを形成する。アーマチュアは、コイルの励起に反応してアーマチュアチャンバ内で移動可能となっている。オイルの状態を検知するシステムにおいて、コイルは、オイルの温度、オイルの粘性、オイルのレベル、およびオイル交換発生の内の少なくとも一つを決定するコントローラと接続されている。実施の形態では、入れ過ぎオイルレベルと極端な低オイルレベルを含む、４つのオイルレベルを検知することができる。センサは、複数の検知機能が一つのセンサの中に統合されているものと同様に、オイルの状態とレベルの検知するセンサが統合されたものとして引き合いに出されている。
2010523893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド本体と、
コイル、アーマチュア、および極片とを備えており、ソレノイド本体は、アーマチュアと極片との間に少なくともアーマチュアチャンバを部分的に形成し、アーマチュアは、コイルの励起に反応してアーマチュアチャンバ内で移動可能となっており、
アーマチュアは、アーマチュアチャンバと流体連絡する第１オリフィスを形成し、極片は、アーマチュアチャンバと流体連絡する第２オリフィスを形成し、流体がアーマチュアチャンバに入るとともに、アーマチュアが移動するときに両オリフィスを通ってアーマチュアチャンバから排出されるよう両オリフィスが形成されており、アーマチュアチャンバ内でのアーマチュアの移動がオリフィスを通る流体の流れに対する抵抗によって影響される、オイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項２】
第１および第２オリフィスは、大きさが異なりアーマチュアチャンバ内で圧力差を創り出す、請求項１に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項３】
第１オリフィスが第２オリフィスよりも小さい、請求項１に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項４】
極片は、アーマチュアチャンバ内でのアーマチュアのゆっくりした動きを形成するための円錐形状を有している、請求項１に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項５】
ソレノイド本体が第１本体チャンバと第２本体チャンバとを形成し、第２本体チャンバが第１オリフィスと流体連絡されており、ソレノイド本体が第１本体チャンバと第２本体チャンバとの双方と流体連絡する第３オリフィスを形成している、請求項１に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項６】
ソレノイド本体が第３オリフィスに隣接する第１本体チャンバに円錐機構を形成している、請求項５に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項７】
アーマチュアとソレノイド本体との間に第３オリフィスをシールするシール機構をさらに備えている、請求項５に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項８】
シール機構が弾性シールである、請求項７に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項９】
シール機構がア−マチュアの端部にある、請求項７に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項１０】
コイルが励起されていないときに第３オリフィスにシール機構を保持するよう形成された付勢機構をさらに備えており、アーマチュアチャンバ内でのアーマチュアの移動が第３オリフィスを通る流体の流れに対する抵抗によって影響されるように、第３オリフィスと第１および第２本体チャンバとが形成されている、請求項７に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項１１】
アーマチュアが第１オリフィスとアーマチュアチャンバとに流体連絡するチャネルを形成しており、さらに、
チャネル内に収容されて、アーマチュアが一方向に移動するときにアーマチュアチャンバから第１オリフィスと第２本体チャンバへ流体が流れるのを選択的にブロックするとともに、アーマチュアが反対方向に移動するときに第２本体チャンバから第１オリフィスとチャネルを通ってアーマチュアチャンバへ流れるのを選択的に許容するチェックバルブをチャネル内に備えており、チェックバルブがアーマチュアチャンバを通って流体の確実な排出を可能としている、請求項１０に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項１２】
極片が極片チャンバを形成し、ソレノイド本体が極片チャンバと流体連絡する他のオリフィスを形成し、さらに、
極片チャンバ内でアーマチュアの移動に反応して移動するピストンを備えており、極片チャンバ内でピストンが移動するときに他のオリフィスを通る流体の流れに対する抵抗によってアーマチュアの移動が影響される、請求項１に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項１３】
付勢機構がアーマチュアを極片から引き離すよう付勢している、請求項１に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項１４】
ソレノイド本体と、
コイル、アーマチュア、および極片とを備えており、ソレノイド本体は、アーマチュアと極片との間にアーマチュアチャンバを形成し、アーマチュアがコイルの励起に反応してアーマチュアチャンバ内を移動し、
アーマチュアは、アーマチュアチャンバと流体連絡する第１オリフィスを形成し、
極片は、アーマチュアチャンバと流体連絡する第２オリフィスを形成し、流体がアーマチュアチャンバに入るとともに、アーマチュアが移動するときに両オリフィスを通ってアーマチュアチャンバから排出されるよう両オリフィスが形成されており、アーマチュアチャンバ内でのアーマチュアの移動時間がオリフィスを通る流体の流れに対する抵抗の合計によって影響され、
コントローラがコイルと操作可能に接続されて、オイルの温度、オイルの粘性、オイルのレベル、およびオイル交換発生の内の少なくとも一つを操作可能に決定する、オイルの状態を検知するシステム。
【請求項１５】
極片は、アーマチュアのゆっくりした動きを形成するための円錐形状を有している、請求項１４に記載のオイルの状態を検知するシステム。
【請求項１６】
ソレノイド本体が第１本体チャンバと第２本体チャンバとを形成し、第２本体チャンバが第１オリフィスと流体連絡されており、ソレノイド本体が第１本体チャンバと第２本体チャンバとの双方と流体連絡する第３オリフィスを形成しており、
アーマチュアチャンバ内でのアーマチュアの移動時間が第３オリフィスを通る流体の流れに対する抵抗によって影響されるように、第３オリフィスと第１および第２本体チャンバとが形成されている、請求項１４に記載のオイルの状態を検知するシステム。
【請求項１７】
アーマチュアが第３オリフィスに向って移動するときに第３オリフィスをシールするよう形成されたシール機構をさらに備えており、アーマチュアが移動するときに第１本体チャンバ内の空気がオリフィスを経て第２本体チャンバとアーマチュアチャンバを通ってセンサから排出され、空気の排除とオイル交換発生の指示によってアーマチュアの移動時間が影響されるようになっている、請求項１６に記載のオイルの状態とレベルを検知するセンサ。
【請求項１８】
アーマチュアが一方向に移動するときにアーマチュアチャンバから第１オリフィスへ流体が流れるのを選択的にブロックするとともに、アーマチュアが反対方向に移動するときに第１オリフィスを通ってアーマチュアチャンバへ流れるのを選択的に許容するチェックバルブをさらに備えており、アーマチュアチャンバを通って流体の確実な排出が可能である、請求項１４に記載のオイルの状態を検知するシステム。
【請求項１９】
ソレノイド本体と、
コイル、アーマチュア、および極片とを備えており、ソレノイド本体は、アーマチュアと極片との間にアーマチュアチャンバを形成し、アーマチュアがコイルの励起に反応してアーマチュアチャンバ内を移動し、極片とソレノイドが複数のオリフィスとチャンバを形成し、
アーマチュアが移動するときにチャンバとオリフィスを通って流体が確実に排出されるようオリフィスが形成されるとともに、オリフィスを通る流体の流れに対する抵抗と対応するアーマチュアチャンバ内でのアーマチュアの移動時間によって影響されるようオリフィスが形成されている、オイルの状態とレベルを検知するオイルパン用のセンサ。
【請求項２０】
オイルパンがオイルを収容するよう形成されるとともに、コントローラがコイルと操作可能に接続されており、アーマチュアがアーマチュアチャンバと流体接続する第１オリフィスを形成し、
極片がアーマチュアチャンバと流体接続する第２オリフィスを形成し、ソレノイド本体が第１および第２本体チャンバと第３オリフィスを形成し、第１および第２本体チャンバが第３オリフィスを経て互いに流体接続しており、第２本体チャンバが第１オリフィスと流体接続しており、
オイルの状態とレベルを検知するセンサがオイルパンに接続されているとともに極片と第２本体チャンバとの間のアーマチュアと配置されており、センサは、所定のフルオイルレベルで少なくとも部分的に浸漬され、オイルパン内のオイルが第２オリフィスの上のときにコントローラによってアーマチュアの移動時間が所定のフルオイルレベルと相関されるように、第２本体チャンバがオイルパン内で極片よりも低く、オイルパン内のオイルが第２オリフィスよりも下であるが第１オリフィスの上のときに第２オイルレベルが所定のフルオイルレベルよりも低くなるように、形成されている、請求項１９に記載のオイルの状態とレベルを検知するオイルパン用のセンサ。
【請求項２１】
アーマチュアがアーマチュアチャンバと流体連絡する第４オリフィスを形成し、チャネルが第１および第４オリフィスと流体連絡しており、ソレノイド本体が第２本体チャンバと流体連絡する第５オリフィスを形成しており、オイルパン内のオイルが第５オリフィスの下のときにコントローラによってアーマチュアの移動時間が第３オイルレベルが第２オイルレベルよりも低いと相関される、請求項２０に記載のオイルの状態とレベルを検知するオイルパン用のセンサ。
【請求項２２】
極片が極片チャンバを形成し、ソレノイド本体が極片チャンバと流体連絡する第６オリフィスを形成し、さらに、
極片チャンバ内でアーマチュアの移動に反応して移動するピストンを備えており、極片チャンバ内でピストンが移動するときに他のオリフィスを通る流体の流れに対する抵抗によってアーマチュアの移動が影響され、
オイルレベルが第６オリフィスの上のときにコントローラによってアーマチュアの移動時間は第４オイルレベルが所定のフルオイルレベルよりも高いと相関される、請求項２１に記載のオイルの状態とレベルを検知するオイルパン用のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００７年４月１１に出願された米国特許出願６０／９２２，９２２号の利益を主張し、この出願はもっぱら参考することによってここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、オイルセンサに関する。
【背景技術】
【０００３】
新しい車ほど、車の製造者が走行距離のより高い車の修理をカバーする保障は延長される。定期的な（標準の）オイル交換は、保障を維持する条件である。正当なメンテナンスを確実にするため、オイルの状態とレベルを検知するセンサが車のモニターに組み込まれてオイルの状態を監視し、オイル交換が必要な場合には運転者に警告し、オイル交換したかどうかを検知することができるようになっている。
【０００４】
従来では、オイル交換の周期は大雑把に（例えば３０００マイル毎）指示されていた。しかしながら、オイル添加剤と車のチューニングにおける新技術は、オイル交換の時間と距離を延ばすことができる。さらには、オイルの状態が車の運転に影響することの深い理解と改良されたエンジンコントローラの演算能力により、オイル交換の周期をカスタマイズしてオイルの実際の状態に基づいて予報することができるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
オイルの状態とレベルを検知するセンサは、ソレノイド本体、コイル、アーマチュアおよび極片を含む準備がされている。ソレノイド本体は、アーマチュアと極片との間にアーマチュアチャンバを形成している。アーマチュアは、アーマチュアチャンバ内でコイルの励磁に応じて回転することができる。オイルの状態を検知するシステムにおいて、コイルは、オイル温度、オイル粘度、オイルレベル、およびオイル交換の発生の少なくとも一つを決定することができるコントローラに操作可能に接続されている。或る実施の形態においては、入れ過ぎオイルレベルと極端な低オイルレベルを含む、４つのオイルレベルを検知することができる。センサは、複数の検知機能が一つのセンサの中に統合されているものと同様に、オイルの状態とレベルの検知するセンサが統合されたものとして引き合いに出されている。センサは、エンジン、食品加工、定常圧オイルギヤボックス、あるいは流体冷却システムなどのように、流体のレベル、流体の粘性、および／または流体の温度を測定する必要性のある数多くの異なるものに用途に使用することができる。
【０００６】
アーマチュア、極片、およびソレノイド本体は、複数のオリフィスとチャンバを形成しており、アーマチュアが移動するときにアーマチュアチャンバを通って流体を確実に排出する。アーマチュアチャンバ内のアーマチュアの移動時間は、オリフィスを通る流体の流れに対する抵抗と対応する。各オリフィスを夫々通る“流体の流れ”は、空気、オイルなどの液体、あるいは双方の組み合わせ、およびオイルレベルによるものとすることができる。
【０００７】
たとえば、アーマチュアは、アーマチュアチャンバと流体連絡する第１オリフィスを形成している。極片は、アーマチュアチャンバと流体連絡する第２オリフィスを形成している。これらのオリフィスは、流体がアーマチュアチャンバに入るとともに、アーマチュアが移動するときに両オリフィスを通ってアーマチュアチャンバから排出され、アーマチュアチャンバ内でのアーマチュアの移動がオリフィスを通る流体の流れに対する抵抗によって影響されるよう形成されている。第１および第２オリフィスの大きさが異なる場合には圧力差がアーマチュアチャンバ内で創り出され、アーマチュアが垂直方向に移動するとき、流体の排出がオリフィスを通ってアーマチュアチャンバに流入したり流出することとなる。
センサは、フル状態でオイルパン内のオイルに浸漬されるよう形成されている。アーマチュアチャンバ内でのアーマチュアの移動時間は、チャンバとオリフィスを通って流れる流体の粘度と関係する。例えば、オイルレベルが低い場合には、オイルよりもむしろ空気がアーマチュアチャンバ内に引き込まれる。空気はオイルよりも自由に流れるので、アーマチュアの移動時間の平均は、反応時間としても参照されるが、オイルが低い場合よりも短くなる。このように、チャンバ内とオリフィスの“流体の流れ”は、ここでは空気とオイルのどちらも論じることができる。
【０００８】
極片は、アーマチュアチャンバ内でアーマチュアをゆっくり動かすために、実質的に円錐形状を有している。アーマチュアがゆっくり動くことによって、アーマチュアの移動時間が増加するのと対応してコイルからゲインが引き出される。極片の円錐形形状は、アーマチュアが動くときのその加速を消去し、粘性曲線に対して線速度が密接となり、反応時間の特性がより徹底してオイルの状態をより正確に検知する。チェックバルブ、シール機構、および付勢機構は、さらにゆっくりとアーマチュアを移動させるのに使用することができ、様々なチャンバ内での確実な排出を創り出す。
【０００９】
上述した特徴と利点、および、本発明の他の特徴と利点は、以下の本発明を実施するための最良の形態の、添付の図面と関連した詳細な説明から容易に明らかとなる
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、オイルの状態とレベルを検知するセンサの第１の実施の形態を示した模式透視断面図である。
【００１１】
【図２】図２は、オイルの状態とレベルを検知するセンサに接続されるコントローラとともにオイルパン内に取り付けられる、図１のセンサを含むオイルの状態検知システムの模式透視断面図である。
【００１２】
【図３】図３は、オイルの状態とレベルを検知するセンサの第２の実施の形態を示した模式透視断面図である。
【００１３】
【図４】図４は、オイルの状態とレベルを検知するセンサの第３の実施の形態を示した模式透視断面図である。
【００１４】
【図５】図５は、オイルの状態とレベルを検知するセンサの第４の実施の形態を示した模式透視断面図である。
【００１５】
【図６】図６は、図１−５のオイルの状態とレベルを検知するセンサのアーマチュアが移動するための時間に対する電流の勾配の一例の模式グラフであり、複数の自然現象による誘導キックが示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図を参照すると、図中には同様の参照番号が同様の構成要素に付されており、図１には、オイルの状態とレベルを検知するセンサ１０が取り付けブラケット１２に支持された状態で示されている。図２においては、取り付けブラケット１２が車のエンジンのオイルパンなどのオイルパン１４に固定されて、油温、オイルの粘性、オイル交換の発生を含む複数のオイルの状態と、この中でさらに記述するように、複数のオイルレベルとを検知することができるように、オイルの状態とレベルを検知するセンサ１２がオイルパン１４の中に配置されている。オイルの状態とレベルを検知するセンサ１０は、オイルパンの内側や、車のトランスミッションなどオイルパンの外側のどちらにでも、あるいは車のどこにでも収容することができる電子コントローラ１６に操作可能に接続されて、オイルの状態検知システム１８を確立している。
【００１７】
図１を参照すると、オイルの状態とレベルを検知するセンサ１０がより詳細に示されている。ソレノイド本体２０は、缶とも呼ばれる外側部分２２、ベース部分２４、延長部分２８、およびキャップ部分３４を含んでいる。コイル支持部分２６（ボビンとも呼ばれる）がコイル３０を取り囲んでいる。外側部分２２、ベース部分２４、コイル支持部分２６、延長部分２８、およびキャップ部分３４は、鋳造、成形、あるいはその他のプロセスによって、互いに単一または一体に作ることができる。
【００１８】
極片３２は、圧入または別の方法で外側部分２２と固定されている。キャップ部分３４は極片３２の末端を取り囲んでおり、貫通するオリフィス３６を有している（オリフィス３６はここでは６つのオリフィスまたは他のオリフィスが引き合いに出されている）。極片３２、外側部分２２、コイル３０、フラックスコレクタ（flux collector）４１、およびアーマチュア４０は、電磁石を形成する。電源（バッテリーなど、図示されていない）によってコイル３０が励起されると、フラックスの線が極片３２とアーマチュア４０との間のエアギャップに創り出される。
【００１９】
アーマチュア４０は、コイル支持部分２６とベース部分２４とによって形成された柱状のキャビティ３７内で移動可能であり、アーマチュア４０が極片３２とアーマチュア４０との間にアーマチュアチャンバ４２を部分的に形成し、コイルの励起によって創り出されるフラックスと対応してアーマチュア４０が動くことによりアーマチュアチャンバ４２の容積が変化する。フラックスコレクタ４１は、アーマチュア４０に隣接して配置されている。ソレノイド本体２０、アーマチュア、および極片３２は、アーマチュア４０の移動時間を遅くして行程の末端を示す誘導キック信号のゲイン（すなわち、発生までの時間）を増加させるよう設定された多くの特徴を有している。移動時間を遅くしてゲインを増加させることにより、行程時間の相対的な相違の結果として、オイルの粘度、オイルのレベルあるいはオイル交換の発生の変化が誇張され（すなわち、センサ１０の感度が増大され）、コントローラ１６によってオイルの状態が正確に判断され探知される。
【００２０】
図６を参照すると、時間に対する電流を例示的にプロットした結果の電流曲線３９が示されており、この電流曲線では誘導キックを有しており、誘導キックは、公知のオイル温度（２５°Ｃ）とオイルの充填レベル（オイルレベルが低くセットされている結果、０．１５秒と誘導キックが相対的に速い）の条件の下で、明確なくぼみに続いて、行程の末端にソレノイドアーマチュア４０が達することを示す電流曲線の増加によって示されている。図６のプロットは、例示にすぎず、この中で説明されるように、電流曲線の高さと時間は変化する。
【００２１】
ロッド４４は、ピストン４６の一方端に固定または非固定とすることができる。ここでは圧入されたボール４８として引き合いに出されたプラグ状エレメントは、アーマチュア４０と対向する端部で溶接または他の方法で固定されている。ボール４８として引き合いに出されているが、ボール４８の代わりに非球形プラグ状エレメントを使用してもよい。ボール４８は、アーマチュア４０に対して移動しない。センサ１０の磁力がアーマチュア４０を励磁すると、ピストン４６は極片３２内の極片チャンバ５０の中で移動する。この場合ではバネ５２であるが、付勢機構が極片３２からアーマチュア４０を離れさせるよう付勢している。極片３２は、アーマチュア４０の外側表面の円錐形輪郭と接合する円錐形輪郭５４の内側表面を有している。円錐形輪郭５４は、アーマチュア４０と隣接するエアギャップが平坦な極片の輪郭よりも大きくなるため、フラックスを分散させ、したがって、アーマチュアの移動時間を遅くする。
【００２２】
本体の第２チャンバ５６は、ベース部分２４に形成されている。アーマチュア内の第１オリフィス５８は、アーマチュア４０の異なる区画を通るチャネル５７（破線で示されている）を介して、第２チャンバ５６と流体連絡している。アーマチュア４０を通るチャネル６０は、ボールチェックバルブ６２によって選択的に開閉される。アーマチュア４０内の他のオリフィス６４（ここでは４つのオリフィスが引き合いに出されている）は、固定されたボール４８とボールチェックバルブ６２の移動可能なボールまたはプラグとの間である。オリフィス６４はチャネル６６を経てアーマチュアのチャンバ４２と流体連絡している。極片３２内の他のオリフィス６８（ここでは第２オリフィスとして引き合いに出されている）は、アーマチュアのチャンバ４２、および、周囲のオイルパン１４と流体連絡している。
【００２３】
アーマチュア４０が極片３２から離れるよう移動すると、バルブ６２の移動可能なボールがチャネル６０から離れるよう移動し、本体の第２チャンバ５６からオリフィス５８と６４、チャネル５７，６０、および６６を通ってアーマチュアチャンバ４２に流れることができ、センサ１０が容積式ポンプとして機能することができ、ボールチェックバルブ６２が閉鎖することなく発生する積極的なポンピング動作（passive pumping action）に対抗する。オリフィス間の大きさの相違も、確実な排出（positive displacement）に寄与する。アーマチュア４０が極片３２に向って移動すると、移動可能なボールがチャネル６０を覆い、アーマチュアチャンバ４２内の流体が通路６７を経て第２オリフィス６８の外に押出される。
【００２４】
延長部分２８は、ここでは本体の第１チャンバあるいは下方チャンバとして引き合いに出されているが、図２で明白となっているように、オイルパン１４内でセンサ１０の残りよりも低く配置されている。ベース部分２４は、ここでは第３オリフィスとして引き合いに出されているオリフィス７２を有しており、本体の第２チャンバ５６を本体の第１チャンバ７０と流体連絡している。アーマチュア４０はシール機構７４を有しており、この実施の形態ではアーマチュア４０がバネ５２によって図１の極端な低い位置（すなわち、コイルが励起されていない）に付勢されている場合に、流体が第１チャンバ７０から第２チャンバ５６に流れるのを防止する弾性シールである。シール機構７４は、アーマチュア４０が極片３２に向って移動しているときには、第３オリフィス７２をカバーしない。第５オリフィス７８は、Ｄで示されたオイルパン１４内の流体レベルの僅かに上で、第２チャンバ５６とオイルパン１４との間で流体連絡を確立する。
【００２５】
様々なチャンバとオリフィスを上記のように説明したが、パン１４内のオイルのレベルはもちろんのこと、オイルの粘度やオイル交換の発生など、様々なオイルの状態を示すアーマチュアの移動時間について以下に説明する。センサは所定のオイル温度でも作動可能である。
オイルのレベル
【００２６】
全体のセンサ１０は、オイルパン１４内のオイル内に浸漬されるよう位置決めされる。オイルパン１４内のオイルが所定のフルレベルＡにある場合、図１および図２に示すように、アーマチュアの移動時間は、アーマチュアとピストンの移動における粘性抵抗も僅かに影響するが、オリフィス３６，６８，６４，５８，７８および７２のそれぞれを通過する流体の抵抗の合計の関数となる。これらの抵抗がオイルレベルの変化と同様に変化するので、オイルコンディションシステム１８は、オイルパン１４内のオイルレベルを監視し記録することができ、最大オイルレベル、過充填、“クォート  ロー（quart low）”オイルレベル、および過度低オイルレベルの４つの範囲のうちの一つとなるよう、瞬時の現在のオイルレベルを認識する。この情報は必要ならば、インストルメントパネルスクリーンなどのディスプレーモニターをコントローラ１６に接続して、監視したオイルレベルと対応してディスプレー信号をモニターに送るようコントローラ１６をプログラムすることによって、車の運転者に伝達することができる。
【００２７】
図１および２に“過度の低い”オイルレベルＤと示したように、パン１４内のオイルレベルが第５オリフィス７８より低い如何なるオイルレベルの場合でも、第１アーマチュアサイクルで全てのオイルがチャンバ５０，４２の外に排出される。バネ５２がアーマチュア４０とピストン４６を付勢すると、オリフィス３６，６８、および７８がオイルレベルの上にあるので、オイルの代わりに空気がチャンバ５０，４２，５６の中に引き込まれる。次のサイクルでは、空気がほとんどのオリフィスを通って移動するので、アーマチュアの移動時間は比較的速くなる。このようにして、コントローラ１６は、アーマチュアの移動時間が“過度の低い”オイルレベルを示すものと認識し、この情報を蓄積し、車の運転者にオイルを補充する必要性の告示をディスプレーに送るようプログラムすることができる。
【００２８】
パン１４内のオイルレベルが図１および図２で“クォート  ロー”オイルレベルＣによって示したように第２オリフィス６８のレベルよりも低いが、第５オリフィス７８よりも高い場合、アーマチュアチャンバ４２が第１アーマチュアサイクルでチャンバ５０，４２、および５６の外にオイルを排出する。バネ５２がアーマチュア４０とピストン４６を付勢すると、オリフィス３６，６８、および７８がオイルレベルの上にあるので、オイルの代わりに空気がチャンバ５０，４２，５６の中に引き込まれる。このときオリフィス７８は、オイルレベルの下であるため、センサ１０が励起されるとオイルのなかに浸漬される。次のサイクルでは空気のみがオリフィス６８と３６を通って移動するので、アーマチュアの移動時間は過度の低いレベルよりも遅くなる。このようにアーマチュア移動時間は、オリフィス７２，５８，６４，６８、および３６を通って流れる流体の抵抗の合計の関数となる。このようにコントローラ１６は、このようなアーマチュア移動時間を“クォート  ロー”オイルレベルと認識する。
【００２９】
図１および図２に示したように、オイルが第２オリフィス６８の上で、第６オリフィス３６よりも下方となると、アーマチュアチャンバ４２と第１および第２本体チャンバ７０，５６は、アーマチュア４０の移動と同時にオイルで絶えず満たされ、オイルはオリフィス７２，５８，６４、および６８に押し通される。極片チャンバ５０は空気で満たされる。
この組み合わせは、コントローラ１６によって最大オイルレベルを示すものと認識される独特のアーマチュア移動時間を創り出し、オリフィス７２，５８，６４，７８，３６、および６８を通って流れる流体の抵抗の合計の関数となる。
【００３０】
パン１４内のオイルレベルが第６オリフィス３６の上の如何なるレベルにある場合、図１および図２に過充填レベルＢによって示されているように、パンは過充填となっている。
圧力の下でオリフィス３６を介して流体を排出するのと同様に、極片チャンバ５０内のオイルによる粘性抵抗の増加は、最大オイルレベルまたは如何なるオイルレベルでのアーマチュア４０の移動時間を遅くする。アーマチュアの移動時間は、オリフィス７２，５８，６４，７８，３６，６８、および３６を通って流れる流体の抵抗の合計の関数となる。コントローラ１６は、アーマチュアの移動時間が過充填の状態を示すものと認識する。
オイルの粘性
【００３１】
コイル３０が励起されまたは遮断されると、アーマチュア４０は、アーマチュアチャンバ４２を含むキャビティ３７内で移動する。アーマチュア４０が極片３２から離れるように移動する場合、アーマチュアチャンバ４２と極片チャンバ５０内の圧力が減少し、大気圧が極片３２内の第２オリフィス６８と第６オリフィス３６を介してそれぞれ流体（オイルまたは空気）を押す。流体はまた、オリフィス５８、チャネル５７、チャネル６０、オリフィス６４、およびチャネル６６を介して本体チャンバ５６からアーマチュアチャンバ４２内に引き込まれる。オイルはまた、オリフィス７２と７８を介してチャンバ５６から押し出される。アーマチュア４０が極片３２に向かって移動する場合、アーマチュアチャンバ４２内の流体（オイルまたは空気）が第２オリフィス６８とボールバルブ６２の外に排出されて、上述したように、オリフィス５８を介してアーマチュアチャンバ４２から流体が流出するのを選択的に防止する。さらに、極片チャンバ５０内の流体は、第６オリフィス３６を介して排出される。また、第２本体チャンバ５６内の圧力も減少し、大気圧が第３オリフィス７２と第５オリフィス７８を介して流体を排出する。アーマチュアの動きの時間を計測してアルゴリズムに当てはめることによるなど、アーマチュアの移動を遅らせることとなる、様々なオリフィスの全ての流体流れの総抵抗と、移動するパーツの摩擦とを合計することによって、反応時間は流体の粘性を示す値と対応する。
【００３２】
第２オリフィス６８は、第１オリフィス５８よりも大きさが大きく、または、少なくともチャネル６７に沿って形成されて、チャネル５７、オリフィス５８、オリフィス６４、およびチャネル６６よりも大きな流体抵抗を創り出し、アーマチュアチャンバ４２の圧力差を創り出すとともに、ポンプとして動作するセンサ１０となる。上述したように、ボールバルブ６２もポンプ動作に寄与する。チャネル５７，６０，６６，および６７と同様にオリフィス５８，６４，および６８を通るオイルの流れは、アーマチュア４０を遅らせる。より高い粘度のオイルは、アーマチュアを現状のサイクルよりも遅く動かし、その結果、アーマチュアの反応時間を増加させることとなる。さらに、第２本体チャンバ５６の容積は、アーマチュア４０が極片３２に向って移動するにつれて増加し、オイルは、オリフィス７２および７８を介してチャンバ５６内に引き込まれ、その後アーマチュア４０が極片３２から離れるよう移動するとアーマチュアチャンバ４２に汲み入れられる。第３オリフィス７２は、第１オリフィス５８とチャネル５７よりも径が大きく、その結果、アーマチュア４０が移動するのにつれて差圧が生じることとなる。サイクルにおけるアーマチュアの移動端で発生する誘導“キック(kick)”は、コイル３０に接続されたコントローラ１６によって復調される。オイルの粘度が高いほど、誘導キックの発生がより長くなる。アーマチュアの総反応時間は、その後オイルの相対的な粘性を得るためにコントローラ１６に蓄積されたルックアップテーブルでチェックされる。このようにしてオイルの粘性を計測してセンサ１０（オイルが過度の低いレベル（すなわち、レベルＤのように、オリフィス７８の下）の場合を除く）に使用することができる。
【００３３】
センサ１０の抵抗も計測して、センサ１０に対する電流の操作を制御するようエンジンコントローラの電圧を制御してもよい。これは、アーマチュアの反応時間の電流変動による如何なる影響も減少させる。１２ボルト以下に制限することは、アーマチュア４０を遅らせ、反応時間に対する粘性の関係をさらに変更してセンサの感度を増大させる。
オイル交換の発生
【００３４】
オイルの状態とレベルを検知するセンサ１０は、おびただしいソレノイドサイクルでセンサ１０の電流キックを監視するなど、オイル交換の発生を示すことができる。弾性シール７４は、センサ１０がオフの場合（すなわち、コイル３０が励起されていない場合）、第１本体チャンバ７０内の如何なる空気も逃がすことがない。チェックバルブ、メタルシール、あるいはニードルバルブなど、代わりのシール構造も、第１本体チャンバ７０内で空気を逃がさないために使用することができる。第１本体チャンバ７０のベース部分２４によって形成された円錐機構８２は、第１本体チャンバ７０内の如何なる空気も、第１本体チャンバ７０の外に排出されるまで、第３オリフィス７２付近に残すよう仕向ける。オイル交換の間、オイルがパン１４の外に排出され、またオイルが第１本体チャンバ７０の外にも排出される。パン１４が再びオイルで満たされると、空気は第１本体チャンバ７０内に閉じ込められる。オリフィス５８，６４，７８，および７２の大きさの違いによる圧力差は、アーマチュアの移動と第１本体チャンバ７０内に閉じ込められた気泡の大きさとともに、第１本体チャンバ７０と連続するチャンバ５６および４２との外に空気がくみ出される前に、操作サイクル（柱状のキャビティ３７内のアーマチュアの往復運動は単一サイクルである。）の回数を指図する。反応時間は、閉じ込められた空気がセンサ１０を通って排気される間は変化するが、その後、閉じ込められた空気が排出されてしまうと安定化される。空気の流れがオリフィスとチャンバを通ってより多く自由に流れるので、全ての空気が第１本体チャンバ７０の外に排出されてしまい、第２本体チャンバ５６を通り、アーマチュアチャンバ４２を通り、そしてオイルパン１４に戻ると、オイルの粘性抵抗がアーマチュア移動時間を著しく遅くする。コントローラ１６は、監視されたアーマチュア移動時間のこのパターンをオイル交換の発生と認識するようプログラムされている。
オイル温度
【００３５】
センサー１０全体は、図１および図２の双方に示したように、オイルパン１４内のオイルが所定のレベルＡのときに、オイルパン１４内のオイルに浸漬されるよう配置されている。その結果、コイル３０の温度は、オイルの温度と同じ温度に達する。オイル温度を計測するために、コイル抵抗が計測され、次いでコントローラ内に蓄積された温度ルックアップテーブルに対して照合されて、オイルの温度を決定する。代わりに、センサ１０は、所定の電圧で周期を形成してもよい。電流を計測することによって、コイル抵抗を計算して温度と相関させることができる。
【００３６】
したがって、オイルの状態とレベルを検知するセンサ１０は、オイル検知システム１８の一部として、オイル温度およびオイル粘度と同様に、オイルレベルとオイル交換の発生を決定するよう機能することが可能である。オイルの状態とレベルを検知するセンサの他の実施の形態でも、同様の能力を提供する。例えば、図３に参照されるように、オイルの状態とレベルを検知するセンサ１１０は、外側部分１２２、単一のベース並びにコイルサポート１２４、および延長部分１２８を含む、ソレノイド本体１２０を有している。単一のベース並びにコイルサポート部分１２４は、コイル１３０を取り囲んでいる。
【００３７】
オイルの状態とレベルを検知するセンサ１０のように、オイルの状態とレベルを検知するセンサ１１０は、図１および２に示したように、オイルパン１４内のオイルが所定のレベルＡのときに、オイルパン１４内のオイルに浸漬されるよう配置することができる。その結果、コイルの温度は、オイルの温度と同じ温度に達する。オイル温度を計測するために、コイル抵抗が計測され、次いでコントローラ１６内に蓄積された温度ルックアップテーブルに対して照合されて、オイルの温度を決定する。
【００３８】
オイルの状態とレベルを検知するセンサ１１０は、外側部分１２２内に圧入または別の方法で固定された極片１３２を含んでいる。極片１３２のプラグ部分１３３は、これを貫通するオリフィス１６８を有している（ここでは、オリフィス１６８を第２オリフィスとして引き合いに出される）。
【００３９】
アーマチュア１４０は、ベース並びにコイルサポート部分１２４によって形成される柱状のキャビティ１３７内で移動することができ、アーマチュア１４０はアーマチュア１４０と極片１３２との間のアーマチュアチャンバ１４２を部分的に形成し、コイル１３０を励起することによって創り出されるフラックスに反応してアーマチュア１４０が移動すると同時に容積が変化する。フラックスコレクタ１４１は、アーマチュア１４０と隣接して配置される。
【００４０】
付勢機構は、この場合ではバネ１５２であるが、アーマチュア１４０を極片１３２から離れるように付勢する。極片１３２は、アーマチュア１４０の外側表面の円錐形状と接合する円錐形状１５４の内側表面を有している。円錐形状１５４は、アーマチュア１４０と隣接するエアギャップが平坦な極片の形状よりも大きくなるため、フラックスを分散させ、したがって、アーマチュアの移動時間を遅くする。
【００４１】
第２本体チャンバ１５６は、ベースおよびコイル部分１２４に形成されている。アーマチュア１４０のアーム部分１４３内の第１オリフィス１５８は、第２チャンバ１５６と流体連絡している。第３オリフィス１７２は、延長部分１２８内に形成されたれた第１本体チャンバ１７０と第２本体チャンバ１５６との間の流体連絡を可能としている。オリフィス１７１は、第１本体チャンバ１７０とオイルパンを取り囲む周囲との間の流体連絡を可能としている。第１本体チャンバ１７０内の如何なる空気も、上昇してオリフィス１７２に隣接するチャンバ１７０の頂点部分１７３に保持される。弾性シール１７４は、アーマチュア１４０のアーム部分１４３に接続されて、アーマチュア１４０が極片１３２から離れるように付勢されているときに第３オリフィス１７２をシールする。第１オリフィス１５８は、第２オリフィス１６８よりも径が小さく、順番に、第２オリフィス１６８は第３オリフィス１７２よりも径が小さい。コイル１３０が励起されると、アーマチュア１４０は、アーマチュアチャンバ１４２内に閉じ込められたオイルを両オリフィス１５８，１６８の外に排出し、第２本体チャンバ１５６をオイルで満たすことによって遅くされる。仮想オイルレベルは、アーマチュアチャンバ１４２がオイルで満たされ、オリフィス１５８，１６８を通って流れるオイルに対する抵抗とチャンバ１４２と通って流れているオイルの粘性抵抗とがアーマチュアの移動に対する抵抗となり、アーマチュアのストローク速度を遅くしてソレノイド電流が描く特徴（すなわち曲線）を変化させる。オイルの粘性がより高いと、アーマチュア１４０の動きがさらに遅くなる。アーマチュアの反応時間は、オイルの相対的な粘性を得るためにコントローラ１６に蓄積されたルックアップテーブルでチェックされる。
【００４２】
オイルの状態とレベルを検知するセンサ１１０は、フルオイルレベルまたはローオイルレベルを示すのに使用することができる。フルオイルレベルは、オイルパン１４内のオイルレベルがオリフィス１６８よりも高く、アーマチュアチャンバ１４２からオイルがゆっくり排出される場合の電流曲線によって示される。ローオイルレベルは、オイルパン１４内のオイルレベルがオリフィス１６８よりも低く、オリフィス１６８を通ってアーマチュアチャンバ１４２内に空気が引き込まれるので、アーマチュア１４０が少ない抵抗で移動することができる場合の電流曲線によって示される。オイルの状態とレベルを検知するセンサ１１０は、オリフィス１７２，１５８，１６８のオリフィスサイズの差、アーマチュア１４０の移動、および第１本体チャンバ１７０内に閉じ込められた空気の気泡のサイズが一部で異なることによる圧力差によってオイル交換の発生を示すことができる。これらの要因は、オイル交換の発生を示すために、空気の全てが第１本体チャンバと連続するチャンバ１５６および１４２から排出されるまで（すなわち、アーマチュアの移動時間が遅く空気の代わりにオイルを排出する反応が安定するまで）アーマチュアサイクルの回数を指示する。
【００４３】
図４を参照すると、ソレノイドセンサ２１０は、センサ１１０の弾性シール１７４に代えて、アーマチュア２４０が末端に円錐形状２７４を有するアーム部分２４３を備えた形状であること以外は、すべての外観と機能においてソレノイドセンサ１１０と同様のものが示されている。円錐形状２７４は、オリフィス１７２と同じように機能するオリフィス２７２をブロックすることによってシール機構として働く。同様の構成には、ソレノイドセンサ１１０の参照符号と同じ参照符号を付する。
【００４４】
図５を参照すると、ソレノイドセンサ３１０は、図３のソレノイドセンサ１１０と同様に機能するが、ソレノイド本体３２０のプラグ部分３２９に形成されたオリフィス３７２の間にシール機構がないこと以外は、外側部分３２２、単一のコイルサポートおよびベース部分３２４、延長部分３２８およびチャンバシール部分３３１も含んで示されている。
【００４５】
オイルの状態とレベルを検知するセンサ３１０は、外側部分３２２内に圧入またはその他の手法によって固定された極片３３２を含んでいる。極片３３２のプラグ部分３３３は、これを貫通するオリフィス３６８（このオリフィス３６８は、ここでは第２オリフィスとして引き合いに出されている）を有している。
【００４６】
アーマチュア３４０は、ベースおよびコイルサポート部分３２４によって形成される柱状のキャビティ３３７内で移動可能であり、アーマチュア３４０は、アーマチュア３４０と極片３３２との間でアーマチュアチャンバ３４２（キャビティ３３７の一部分である）を部分的に形成し、コイル３３０が励起されると創り出されるフラックスに応じてアーマチュアが移動し、アーマチュアチャンバ３４２の容積が変化する。フラックスコレクタ３４１は、アーマチュア３４０に隣接して配置される。
【００４７】
付勢機構は、この場合ではバネ３５２であるが、アーマチュア３４０を極片３３２から引き離すように付勢している。極片３３２は、アーマチュア３４０の外側表面の円錐形状と接合する円錐形状３５４の内面を有している。円錐形状３５４は、アーマチュア３４０と隣接するエアギャップが平坦な極片の形状よりも大きくなるため、フラックスを分散させ、したがって、アーマチュアの移動時間を遅くする。
【００４８】
第２本体チャンバ３５６は、ベースとコイル部分３２４内に形成されている。アーマチュア３４０のプラグ部分３５６の第１オリフィス３５８は、第２本体チャンバ３５６と流体連絡されている。第３オリフィス３７２は、第２本体チャンバ３５６と延長部分３２８内の第１本体チャンバ３７０とを流体連絡することができる。センサ１１０内と同様にオリフィス３７２の上方にはシールが配置されていないが、第３オリフィス３７２は、第１オリフィス３５８よりも径が大きいので、アーマチュア３４０が往復動するときにチャンバ３５６内で受動的なポンピング動作を創り出す。このようにして、アーマチュアの移動時間は、オリフィス３５８，３５６を通ってチャンバ３４０の外に流れるオイルのポンピングだけでなく、オリフィス３７２を通るオイルの流れによっても影響を受ける。センサ３１０は、上述したセンサ１１０と同様に、オイルの温度、オイルの粘性、およびオイルのフルレベルとオイルの低レベルを決定するのに用いることができる。
【００４９】
容量の低いオイルの状態とレベルを検知するセンサは、図示していない２つのオリフィスデザインとして引き合いに出され、オイルの状態とレベルを検知するセンサ３１０のように構成することができるが、本体チャンバ３５６、プラグ部分３２９、および第３オリフィス３７２がない。第１オリフィス３５８は、下部本体部分３７０と直接流体連絡することができる。このようなオイルの状態とレベルを検知するセンサは、オイルの状態とレベルを検知するセンサ３１０のように機能するが、第３オリフィス３７２ほどオイル移動時間がゆっくりではないため、電流の勾配（current draw）が少ないゲインとなる。
オイルエアレーションとオイルポンプ機能
【００５０】
上述したオイルの状態に加えて、センサ１０，１１０、２１０，および３１０は、オイル内のエアレーションのレベルを検知するのに使用することができる。オイルは、エアレーションがより多いと粘性がより少なくなり、オリフィスを通る抵抗が少なくなり、アーマチュアの抵抗力が少なくなる。その結果、オイルパン内の所定のオイルレベルでアーマチュアの移動時間が速くなる。コントローラは、オイルのエアレーションレベルによってアーマチュアの移動時間が異なるように互いに関係付けるようプログラムすることができる。
【００５１】
さらに、センサ１０，１１０、２１０，および３１０は、車両において、スタートアップでエンジン内に汲み上げられるオイルの量を決定するのに使用することができる。エンジンのスタートアップでエンジンが潤滑と冷却のためにオイルを引っ張ると、オイルパン内でオイルのドローダウンが起きる。ドローダウンの量は、オイルパン内のオイルのレベルに差を創り出し、この差は上述したように、アーマチュアの移動時間が異なることによって検知することができる。オイルの状態とレベルを検知するセンサにさらにオリフィスとチャンバを加えることにより、より綿密にオイルレベルの変化を認識し追跡することができる。コントローラにデータとして蓄積されたドローダウンの予想される量、コントローラが予測されたドローダウン、およびドローダウンの検知された量との間のどの不一致も、エンジンのオイルポンプの機能に不適当であると示することができる。
【００５２】
本発明を実施するための最良の形態を詳細にこれまで説明してきたが、本発明に関連する技術に熟知した者であれば、添付した請求の範囲内で本発明を実施するための実施の形態やデザインを様々に変更することができるであろう。
【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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【国際調査報告】
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