(57)【要約】【課題】液体レベルセンサ等に適用される可変抵抗器に関し、電気的導体路間の電流のリークによる腐食に対向する可変抵抗器構造を提供する。【解決手段】燃料レベルセンサ用の可変抵抗器板は、ワイパ第一接触域と、そのワイパ第一接触域に電気的に通じる第一電気的導体路と、ワイパ第二接触域と、そのワイパ第二接触域に電気的に通じる第二電気的導体路と、その第一・第二電気的導体路の少なくとも一つ上に設けられた非導電層とを具える。その非導電層は、その電気的導体路の一つ又は両方を電気的に効果的に絶縁する。【選択図】図３
2007003519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料レベルセンサ用の可変抵抗器板であって、
ワイパ第一接触域と、
該ワイパ第一接触域に電気的に通じる第一導電路と、  
ワイパ第二接触域と、
該ワイパ第二接触域に電気的に通じる第二導電路と、
該第一・第二導電路の少なくとも一つの一部を覆う非導電層と、を具備した上記可変抵抗器板。
【請求項２】
前記非導電層は、厚いフィルムの絶縁材で構成された、請求項１記載の可変抵抗器板。
【請求項３】
前記非導電層は、ガラスのカプセルで構成された、請求項２記載の可変抵抗器板。
【請求項４】
前記第一導電路の少なくとも一部は、前記第二導電路の少なくとも一部から２．０ｍｍ以内にある請求項１記載の可変抵抗器板。
【請求項５】
前記第一・第二の導電路の少なくとも一つの少なくとも一部が、０．５ｍｍ２以下の横断面積である、請求項１記載の可変抵抗器板。
【請求項６】
基板と、
前記ワイパ第一接触域は該基板上に配置され、
該基板上に配置された第一端子パッドと、
前記第一導電路は該基板上に配置され、前記ワイパ第一接触域を該第一端子パッドに電気的に通じ、
前記ワイパ第二接触域は該基板上に配置され、
該基板上に配置された第二端子パッドと、
前記第二導電路は該基板上に配置され、前記ワイパ第二接触域を該第二端子パッドに電気的に通じることを含む、請求項１記載の可変抵抗器板。
【請求項７】
前記非導電層は、厚いフィルムの絶縁材で構成された、請求項６記載の可変抵抗器板。
【請求項８】
前記非導電層は、ガラスのカプセルで構成された、請求項７記載の可変抵抗器板。
【請求項９】
前記第一導電路の少なくとも一部は、前記第二導電路の少なくとも一部から２．０ｍｍ以内にある請求項６記載の可変抵抗器板。
【請求項１０】
前記第一・第二の導電路の少なくとも一つの少なくとも一部が、０．５ｍｍ２以下の横断面積である、請求項６記載の可変抵抗器板。
【請求項１１】
燃料レベルセンサであって、
フロートアーム機構を具備し、該フロートアーム機構は、
基部と、
フロートと、
フロートアームと、
該フロートを保持するフロート端と、該基部に枢動可能に保持された基端とを有するフロートアームと、を具え、
該フロートアーム機構の該基部に保持された可変抵抗器板を具備し、該可変抵抗器板は、
セラミック材で少なくとも部分的に構成された基板と、  
該基板上に設けられた抵抗用ワイパ接触域と、
該基板上に設けられ、該抵抗用ワイパ接触域と電気的に通じる第一導電路と、
該基板上に設けられた導電ワイパ接触域と、
該基板上に設けられ、該導電ワイパ接触域と電気的に通じる第二導電路と、
該第一・第二導電路の少なくとも一つの一部を覆う非導電層と、を有した、上記燃料レベルセンサ。
【請求項１２】
前記非導電層は、厚いフィルムの絶縁材で構成された、請求項１１記載の燃料レベルセンサ。
【請求項１３】
前記非導電層は、ガラスのカプセルで構成された、請求項１２記載の燃料レベルセンサ。
【請求項１４】
前記第一導電路の少なくとも一部は、前記第二導電路の少なくとも一部から２．０ｍｍ以内にある請求項１１記載の燃料レベルセンサ。
【請求項１５】
前記第一・第二の導電路の少なくとも一つの少なくとも一部が、０．５ｍｍ２以下の横断面積である、請求項１１記載の燃料レベルセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には自動車の燃料レベルセンサに関し、より詳しくは燃料レベルセンサ用の可変抵抗器板に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変抵抗器は自動車用の燃料レベルセンサに頻繁に使用され、自動車の燃料タンク内の燃料レベルの変化を検知する。典型的な可変抵抗器アセンブリは、抵抗器の複数接点セグメントを横切る機械的に可動なワイパを有し、抵抗器が接続される回路に干渉せずに、抵抗を変化させる。そのワイパは、燃料タンク内の液体燃料レベル又は深さの変化に応じて、燃料タンク内のフロートに応じて動く。その可変抵抗器アセンブリは、抵抗器板を有し、その抵抗器板は、セラミック板と、そのセラミック板上の二つの分離した端子と、そのセラミック板上の二つの分離した円弧状ワイパ接触域とを有し、そのワイパ接触域は端子に電気的に接続される。ワイパ接触域の少なくとも一つの接触セグメントは抵抗器に電気的に接続される。典型的には、ワイパはセラミック板に対してアームにより枢動可能に取付けられ、その二つのワイパ接触域を橋渡しする。                                
【０００３】
典型的には、可変抵抗器アセンブリの抵抗値は、フロートの位置に応じて変わる。燃料タンク内の燃料レベルが変わると、フロート部材と作動アームは動いて、ワイパが円弧状ワイパ接触域で掃引されて、端子間の可変抵抗器の有効長さを変化して、可変抵抗器の有効抵抗を変える。抵抗変化に従って、抵抗器板の出力電圧は変化して、車両の室内の運転者により使用される燃料レベルインジケータが、例えば“満液”から“空”の方に変化する。
【０００４】
使用中に、既存の燃料レベルセンサは、抵抗器の数十万回のワイパと接触子との摺動により磨耗し、又、液体燃料自体、液体燃料に含まれる副産物・混和物に導体の接触セグメントが反応することにより、損傷する。燃料レベルセンサは、そのような損傷に対応するために、種々のメーカーは、燃料タンクの過酷な環境に対して耐久性増強材料から作られた導電体接触ワイパと導電接触セグメントとを、設計している。これらの材料は、プラチナ、金、銀、パラジューム等の貴金属が含まれていて、合金にされる。不都合には、しかし、そのような高価な合金材を使用すると、燃料レベルセンサアセンブリの全体コストを大幅に増加し、そのような合金の導電層は、一般的には比較的不安定であり、単又は複数のメッキ及び／又は上塗り工程を有する。その合金の導体接触セグメントは、ニッケル又はニッケル合金材の単又は複数のメッキ層を要し、抵抗器の抵抗部分は、合金の導体層をメッキする前に、絶縁保護材で上塗りされ、抵抗部分がメッキ状態にされるのを防ぐ。
【０００５】
更に、既存の燃料レベルセンサは、高電圧域間の腐食を誘発する電流リークを防止する手段を提供していない。可変抵抗器板上の電圧は、端子間で最も高く、端子から至る各電気的に導体の電路の間で比較的高く、ワイパが、従って回路がワイパ接触域の先端部分に進むに従って、略ゼロに次第に減少する。各電気的導体路が比較的薄く、及び／又は、各電気的導体路の間の距離が比較的小さいと、電流はそれらの間でリークする可能性がある。そのような電流のリークは、電気的導体路の腐食をもたらし、付着物を滞積させ、終には可変抵抗器アセンブリの不具合に至る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、液体レベルセンサを含む用途に適用される可変抵抗器を提供し、電気的導体路間の電流のリークによる腐食に対向する可変抵抗器構造を提供し、抵抗部の上塗りと導体部のメッキを要する比較的不安定な貴金属合金を使用する必要がない可変抵抗器を提供することを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
燃料レベルセンサの可変抵抗器板の実施例が、電解により生じる電流リークとその結果による腐食に対して保護された部分を有する。可変抵抗器は、ワイパ第一接触域と、そのワイパ第一接触域に電気的に通じる第一電気的導体路と、ワイパ第二接触域と、そのワイパ第二接触域に電気的に通じる第二電気的導体路と、その第一・第二電気的導体路の少なくとも一つ上に設けられた非導電層とを具える。その非導電層は、ガラス材でも良く、その電気的導体路の一つ又は両方を電気的に効果的に絶縁する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施例で達成される目的・特徴・利点は、液体レベルセンサを含む種々の用途に容易に適用される可変抵抗器を提供し、電気的導体路間の電流のリークによる腐食に対向する可変抵抗器構造を提供し、抵抗部の上塗りと導体部のメッキを要する比較的不安定な貴金属合金を使用する必要がない可変抵抗器を提供し、比較的大きな直流系統への使用に適していて、比較的簡明なデザインであり、経済的に製作・組立が可能であり，堅固で、耐久性・信頼性があり有効使用寿命が長いことである。
【０００９】
この発明他の目的・特徴・利点は、以下の開示からこの技術の熟練者には明らかにされる。本発明を具現する種々の他の装置が、記載した目的・特徴・利点を多かれ少なかれ達成し得る。
【００１０】
この発明のこれら及び他の目的・特徴・利点は、以下の好適実施例及び最適様態、請求項の記載、添付図により明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
添付図面をより詳細に説明すると、図１は、燃料タンクアセンブリ１２を含む自動車１０を図示する。燃料タンクアセンブリ１２は燃料１４を蓄え、燃料１４を燃料ライン１６を通って内燃エンジン１８に供給し、自動車１０を駆動する。燃料タンクアセンブリ１２は、燃料１４を収容する燃料タンク２０と、燃料タンク２０内に搭載された燃料ポンプモジュール２２とを有する。燃料ポンプモジュール２２は、燃料タンク２０から燃料１４を汲み上げてエンジンに送り、そのポンプは、電線２６を介して自動車バッテリ２４により電気的に駆動される。燃料ポンプモジュール２２は又、燃料レベルセンサ２８を有し、燃料レベルセンサ２８は、燃料タンク２０内の燃料１４のレベルを検知し、信号を電線３０を介して送り、燃料レベル表示器３２に燃料レベルを表示させ、自動車１０の室内で運転者が観察できるようにする。
【００１２】
燃料ポンプモジュール２２が燃料タンク２０に取付けられる時に、燃料ポンプモジュール２２のフランジ３４が、燃料タンク壁３８内の開口３６にシールするように係合し、燃料ポンプモジュール２２のハウジング４２は、フランジ３４から、単又は複数のポスト４０により燃料タンク２０内に吊るされる。ハウジング４２は、燃料入口４４を有して、燃料１４を燃料タンク２０内から、燃料ポンプ５０の燃料入口４８に取付けられた燃料フィルタ４６に通じる。燃料ポンプ５０の燃料出口５１は、チューブ５２に連結されて、フランジ３４の燃料供給金物５４を介して燃料ライン１６に通じる。リード電線５５、５６は関連コネクタ５８に関連し、フランジを通って延びていて、燃料ポンプ５０の電気モータ６０と燃料レベルセンサ２８に電力を供給する。
【００１３】
図１を更に説明すると、燃料レベルセンサ２８は、好ましくはワイパーアームフロート機構６２を有し、その機構６２は、延長したフロートアーム６４を有し、そのアームの基端６６は、略直角に曲げられて、センサ基部６８で枢動可能に保持される。フロートアーム６４のフロート側端７０は、略直角に曲げられて、浮体の中空プラスチックフロート７２を枢動可能に連結する。フロート７２は、一般的には平らで矩形又は円筒形であり、燃料タンク２０内に収容された燃料１４の表面に浮く。延長したフロートアーム６４の長さは、燃料タンク２０の形状又は深さにより決まり、最大・最小高さ（即ち、燃料タンクの満液と空状態）の間で、燃料１４の表面上にフロート７２が浮く長さにされる。燃料レベルが変化すると、フロート７２が燃料１４の表面と共に昇降し、延長したフロートアーム６４を基端６６の周りに枢動させ、燃料レベルセンサ２８の可変抵抗器板７４の部分を横切って、電気的導体ワイパ又は接触子を摺動、掃引して、燃料レベル電気信号を発生して、その信号は、リード線５６と電線３０とを通じて燃料レベル表示器３２に送られる。
【００１４】
図２、３を説明すると、燃料レベルセンサ２８は、可変抵抗器板７４を有し、可変抵抗器板７４は、センサベース６８により支持され、可変抵抗エレメントが、プリントされたセラミック基板７６から構成されている。リード線５６は、セラミック基板７６上にプリントされた導電接続パッド７８、７９に半田付けされる。可変抵抗器板７４は、セラミック基板７６上のプリントされたワイパ接触域８２を有する。ワイパ接触域８２は一般的には半円又は円弧形であり、好ましくは延長したフロートアーム６４の枢動軸と同心に配置される。第一・第二導電路（又はプリント電線）８０、８１が、セラミック基板７６上にプリントされて、導電接続パッド７８、７９をワイパ接触域８２に電気的に通じる。
【００１５】
ワイパ接触域（ワイパ第一・第二接触域）８２は、抵抗性の第一抵抗体接触域８４（円弧）と導電性の第二導電体接触域８６（円弧）とを有する。第一抵抗体接触域８４は好ましくは間隙により分離された複数の導電接触セグメント８８が形成されて、セグメント化されている。第一抵抗体接触域８４の横方向両端では、セグメントは、両端間の間の他の導電接触セグメント８８より大きく、導電接触セグメント８８と同様にテストパッドとして使用され得る。複数の導電接触セグメント８８は、対応する抵抗器トレース９０に通じる。従って、抵抗器トレース９０は、第一抵抗体接触域円弧８４の抵抗を利用して、プリント電線８１に接続された円弧第二導電体接触域円弧８６の端から反対端に向かって増分的に増加する。又、製作補助用として、多くのテストパッド９２が設けられて第一抵抗体接触域円弧８４と通じるようにすることは、この分野の通常の技術者には知られている。
【００１６】
セグメント化した第一抵抗体接触域円弧８４とは反対に、第二導電体接触域８６は好ましくは一端から他端まで連続している。第二導電体接触域８６は第一抵抗体接触域８４から径方向内側に離間していて、電気ワイパ９４は、延長したフロートアーム６４により保持された非導電サドル９６の底側に搭載されていて、第二導電体接触域８６の部分と第一抵抗体接触域８４の一つ又は複数の導電接触セグメント８８とを電気的に橋を渡す。それは、フロート７２が燃料レベル変化に応答して、延長したフロートアーム６４が可変抵抗器板７４を横切って掃引される時である。導電路８０、８１は電気ワイパ９４と接触しない。この分野の通常の技術者は、第二導電体接触域８６が、抵抗器セグメントとの接触において、離間した抵抗セグメントを有する抵抗接触円弧として設けられて、両方のワイパ接触域８２がセグメント化した抵抗円弧でも良いことが分る。どの場合でも、可変抵抗器板７４の可変抵抗器は、ワイパ接触域８２と電気ワイパ９４とを基本的に有する。
【００１７】
可変抵抗器板７４の種々の要素は、この分野の通常に技術者に知られた適切な方法で作られ、例えば、スクリーンプリント、溶融金属の付着、化学的エッチング、及び／又はセラミック基板７６の上塗り、セラミック基板７６に別に作成した要素を取り付け又は貼りつける等である。どの場合でも、第二導電体接触域８６と、第一抵抗体接触域８４と、複数の導電接触セグメント８８とは、例えば、全て導電性“インク”の厚いフィルムから構成され、Ｄｕｐｏｎｔ（登録商標）７４８４材である。好ましくは、抵抗器トレース９０、第一抵抗体接触域８４、第二導電体接触域８６は、プリント回路板の製作における厚いフィルムのスクリーンプリントとして、この技術分野で知られているように、セラミック基板７６上にプリントされる。抵抗器トレース９０は、好ましくは、Ｄｕｐｏｎｔ（登録商標）２０００シリーズなどの厚いフィルム抵抗器の艶だし最上層が付加される。又、好ましくは、燃料レベルセンサ用の可変抵抗器板用の既存の製作技術に対比して、抵抗器トレース９０と第一抵抗体接触域８４と第二導電体接触域８６とは上塗り、メッキ等の多層で更に処理する必要がない。言い換えると、抵抗器トレース９０とワイパ接触域８２とは、付加的な上塗り、メッキなどが省ける。むしろ、抵抗器トレース９０とワイパ接触域８２とに選択された材料は、好ましくは安定していて、揮発性硫黄を含んだ燃料に対して比較的耐性がある。
【００１８】
導電路８０、８１は電気ワイパ９４と接触していないので、機械的磨耗を受けないけれども、電解による腐食を受ける。導電路８０、８１が、比較的接近し薄いと、腐食は可変抵抗器板７４の領域で比較的早い速度で発生して高い密度で滞積する。楕円Ｏ内に示す抵抗器板の領域等の、直流高電圧の可変抵抗器板７４の領域で、より速く腐食する。例えば２．０ｍｍより接近し、横断面積が０．５ｍｍ２より小さい導体路を有する可変抵抗器板７４の領域は、対策がないと、特に腐食し易い。これは、一定電圧で、導電路８０、８１との間の電界が、導電路８０、８１間の間隔と反比例し急激に増加するからである。高電圧は導電路８０、８１の間にリーク電流が生じて、それらの間で金属の移動が生じる。
【００１９】
その金属移動は電子化学移動、電解移動、イオン移動等として知られている。どの場合でも、金属は、陽極路部から金属が滞積する陰極路部にイオンの形態で移動し易い。その電解現象は導電路８０、８１の一方又は両方の腐食に至り、最終的には可変抵抗器板７４の故障となる。
【００２０】
それ故、導電路８０、８１の一方又は両方が好ましくは電解金属移動の腐食影響に対して保護される。例えば、非導体材９８が好ましくは第二路８１の少なくとも一部を覆うように好ましくは選択的に適用される。非導体材９８は導電路８０、８１の一方又は両方をそれらの間の電界又は電流リークに抗して電気的に絶縁するのに適した材料であれば良い。非導体材９８はＤｕｐｏｎｔ（登録商標）９１３７ガラスのカプセル材のような電気絶縁材である。そのようなガラスのカプセル材は、厚いフィルム合成品であり、絶縁・保護層を形成して、スクリーンプリントによりセラミック基板７６に適用され、酸化ガスで炉内で焼かれる。非導体材９８は、導電路８０、８１の間に通常生じる電界の影響から第二路８１を絶縁して、それらの間の電解移動を妨げて、導電路８０、８１の単又は複数の通電路の腐食を妨げまたは最小にする。
【００２１】
ここでの開示した本発明の形態は現在好適な実施例を構成している。ここでは、本発明の同等な形態・変化例を全てを説明することは意図していない。ここで使用した術語は説明のためのものであり、発明を限定するものではなく、請求項に記載された本発明の範囲内で種々の変化が可能であることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】自動車の図であり、燃料レベルセンサ機構の実施例を有する燃料ポンプモジュールが搭載された燃料タンクを含む。
【図２】その燃料ポンプモジュールの部分拡大斜視図であり、その燃料レベルセンサ機構を図示している。
【図３】図１の燃料レベルセンサ機構の可変抵抗器板の平面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  自動車
１２  燃料タンクアセンブリ
１４  燃料
１６  燃料ライン
１８  エンジン
２０  燃料タンク
２２  燃料ポンプモジュール
２４  自動車バッテリ
２６  電線
２８  燃料レベルセンサ
３０  電線
３２  燃料レベル表示器
３４  フランジ
３６  開口
３８  燃料タンク壁
４０  ポスト
４２  ハウジング
４４  燃料入口
４６  燃料フィルタ
４８  燃料入口
５０  燃料ポンプ
５１  燃料出口
５２  チューブ
５４  燃料供給金物
５５、５６  リード電線
５８  関連コネクタ
６０  電気モータ
６２  ワイパーアームフロート機構
６４  フロートアーム
６６  基端
６８  センサベース
７０  フロート側端
７２  フロート
７４  可変抵抗器板
７６  セラミック基板
７８、７９  導電接続パッド
８０、８１  導電路
８２  ワイパ接触域
８４  第一抵抗体接触域
８６  第二導電体接触域
８８  導電接触セグメント
９０  抵抗器トレース
９２  テストパッド
９４  電気ワイパ
９６  非導電サドル
９８  非導体材
【図１】
2007003519.tif 000003
【図２】
2007003519.tif 000004
【図３】
2007003519.tif 000005