(57)【要約】【課題】燃料タンクへ容易に組付け可能としつつ、燃料計の指針がＥ点を指示した後の指針の回動角度をほぼ０として燃料計の見映えを良好にできる液面検出装置を提供する。【解決手段】燃料計１００の指針１０１が目盛Ｅを指示した後のある液面位置から最低位置となるまでの間は、液面検出装置からの信号レベルを一定値とし、指針１０１を目盛Ｅのわずかに外側で停止させる構成とした。これにより、燃料計の指針がＥ目盛を指示した以降も回転して文字板のＥ目盛の外側に大きくはみ出し、燃料計の見映えが低下するという問題を防止することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液面に浮かぶフロートと、
変位部材が固定された回転部材と、
前記回転部材を回動自在に保持する固定部材と、
前記固定部材に固定され前記変位部材の変位を検出し且つ検出した前記変位部材の変位に応じた信号を出力する検出手段と、
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液面の上下動による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、
外部と電気的に接続するための出力端子とを備え、
燃料タンク内に設置され燃料を外部へ送出する燃料ポンプモジュールに取り付けられた液面検出装置であって、
前記回転部材の回転角度範囲の一端から所定角度までの間は前記検出手段から出力される前記信号レベルが一定値であることを特徴とする液面検出装置。
【請求項２】
前記変位部材は導電性材質からなる摺動部材であり、
前記検出手段は前記摺動部材が摺動可能に配置された抵抗体であり、
前記信号は前記摺動部材と前記抵抗体の端部間の電気抵抗であり、
前記抵抗体は前記回転部材の回転角度範囲の一端から所定角度までの間は前記電気抵抗が一定値であるように形成された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】
前記変位部材は磁石であり、
前記検出手段は前記磁石の磁束と交わるように配置された磁電変換素子であり、
前記信号は前記磁電変換素子の端子間の電圧であり、
前記端子と前記出力端子との間に前記回転部材の回転角度範囲の一端から所定角度までの間は前記出力端子間電圧を一定値とする電気回路を設置した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４】
前記回転部材の回転角度範囲の前記一端は液面の最低位置側であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか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、特に、自動車等の燃料タンク内に装着されて、燃料の液面位置を検出する液面検出装置に適用して好適である。
【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、液面に浮かぶフロートの上下動がアームを介して伝達されて回転する回転部材内に固定された変位部材の変位（回転角度）を、回転部材を回転自在に保持する固定部材内に配置した検出手段により検出する構成のものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
この従来の液面検出装置は、燃料タンク内に設置されて燃料を外部へ送出する燃料ポンプに取り付けられている。詳しくは、燃料ポンプの他に燃料フィルタ、燃料の送出圧力を一定に調圧するプレッシャレギュレータ等を一つの部品にまとめた燃料ポンプモジュールに取り付けられている。したがって、液面検出装置は、燃料ポンプモジュールに固定された後に、燃料ポンプモジュールと一体的に燃料タンク内に挿入され固定される。
【特許文献１】特開平１０−２６５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の、従来の液面検出装置が取り付けられている燃料ポンプモジュールは、通常は、燃料タンク内の燃料を最大限送出できるように、燃料タンク内の最低部に取り付けられている。燃料ポンプモジュールは、一般的に、概略形状が円筒形かそれに近い形状に形成され、その底面を燃料タンクの底面側にして燃料タンク内に取り付けられている。燃料タンク上面には、燃料ポンプモジュールがその略円筒形の軸方向に通過可能な開口部が形成され、燃料ポンプモジュールはこの開口部を介して燃料タンク内に挿入される。したがって、燃料ポンプモジュールを燃料タンク内に挿入する工程においては、燃料ポンプモジュールの軸方向における輪郭形状を最小化するために、液面検出装置のフロートはできるだけ燃料ポンプモジュール本体に近づけられる。言い換えると、フロートは、その回動角度範囲の端部側、たとえば液面位置の最低位側に保持された状態で燃料タンク内に挿入される。
【０００５】
一方、運転席に設置されて燃料タンク内の残存燃料量を指示する燃料計に対しては、液面検出装置が液面位置が最低位にある信号を出力した時点で、つまり燃料計の指針がＥ（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した時点で、燃料タンク内には、なお所定量の利用可能な燃料（たとえば、その車両が数十キロメートル走行可能な量の燃料）が存在することが要求されている。
【０００６】
燃料タンク形状が単純な場合、たとえば略直方体状の場合、燃料計の指針がＥ（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した時点における液面検出装置のフロート位置は、その回転範囲の下端位置とほぼ同じ、あるいはわずか上方となっている。このため、燃料計の指針がＥ（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した時点から、実際に燃料タンク内の燃料が無くなるまでの間のフロートの回転角度、言い換えると燃料計の指針の回転角度は極わずかとなっている。
【０００７】
ところで、近年車両のデザインの多様化により、燃料タンク形状も複雑化し、それにより燃料ポンプモジュール設置場所も制限を受け、燃料タンク内の最低部に燃料ポンプモジュールが入る凹部を設けてかろうじて確保する場合もある。
【０００８】
このような形状の燃料タンクにおいては、燃料計の指針がＥ目盛（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した時点、すなわち、上述した所定量の利用可能な燃料がなお存在する時点における液面検出装置のフロート位置は、フロートの回転範囲の下端位置よりもかなり上方側となっている。したがって、燃料計の指針がＥ目盛を指示した時点から、実際に燃料タンク内の燃料が無くなるまでの間のフロートの回転角度が、上述した単純形状の燃料タンクの場合と比べて大きくなる。言い換えると燃料計の指針の回転角度が大きくなる。
【０００９】
このため、燃料計の指針が文字板のＥ目盛の外側に大きくはみ出してしまい、燃料計の見映えが低下するという問題があった。
【００１０】
この問題を解決するために、液面検出装置が燃料ポンプモジュールに取り付けられた状態における最低液面位置側のフロート位置を、燃料計の指針がＥ目盛を指示した時点における実液面位置近傍に設定することが考えられる。
【００１１】
しかし、上述の解決手段を講じた場合、フロートの燃料ポンプモジュールからの突き出し寸法が大きくなってしまい、燃料ポンプモジュールの燃料タンクへの組付けが困難にななる。
【００１２】
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、液面検出装置が一体的に組み付けられた燃料ポンプモジュールの燃料タンクへの組付け作業を容易化しつつ、燃料計の指針がＥ目盛（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した後の指針の回動角度をほぼ０として燃料計の見映えを良好なものにできる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】
【００１３】
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。
【００１４】
本発明の請求項１に記載の液面検出装置は、液面に浮かぶフロートと、変位部材が固定された回転部材と、回転部材を回動自在に保持する固定部材と、固定部材に固定され変位部材の変位を検出し且つ検出した変位部材の変位に応じた信号を出力する検出手段と、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面の上下動による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、外部と電気的に接続するための出力端子とを備え、燃料タンク内に設置され燃料を外部へ送出する燃料ポンプモジュールに取り付けられた液面検出装置であって、回転部材の回転角度範囲の一端から所定角度までの間は検出手段から出力される信号レベルが一定値であることを特徴としている。
【００１５】
上述した構成によれば、燃料計の指針がＥ目盛を指示した時点以降、液面位置低下に伴いさらにフロートが回転すると、ある液面位置以降液面が最低位置となるまでは、液面検出装置からの信号レベルが一定値となる。これに対応して、燃料計の指針は、Ｅ目盛を指示した後、わずかにＥ目盛の外側に振れた後、その位置で停止している。
【００１６】
これにより、液面検出装置が、燃料計の指針がＥ目盛（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した時点、すなわち、上述した所定量の利用可能な燃料がなお存在する時点における液面検出装置のフロート位置が、フロートの回転範囲の下端位置よりもかなり上方側となるような環境に取り付けられた場合において、燃料計の指針がＥ目盛を指示した以降も回転して文字板のＥ目盛の外側に大きくはみ出し、燃料計の見映えが低下するという問題を防止することができる。一方、フロートの回動角度範囲は従来の液面検出装置と同様であるので、燃料ポンプモジュールを燃料タンク内に挿入する作業時には、フロートを回動角度範囲の一端側に保持して燃料ポンプモジュールの輪郭形状を最小化して、燃料タンク内への挿入作業を容易に実施することができる。
【００１７】
したがって、液面検出装置が一体的に汲みつけられた燃料ポンプモジュールの燃料タンクへの組付け作業を容易化しつつ、燃料計の指針がＥ目盛（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した後の指針の回動角度をほぼ０として燃料計の見映えを良好なものにできる液面検出装置を提供することができる。
【００１８】
本発明の請求項２に記載の液面検出装置は、変位部材は導電性材質からなる摺動部材であり、検出手段は摺動部材が摺動可能に配置された抵抗体であり、信号は摺動部材と抵抗体の端部間の電気抵抗であり、抵抗体は回転部材の回転角度範囲の一端から所定角度までの間は電気抵抗が一定値であるように形成されたことを特徴としている。
【００１９】
このような構成によれば、液面位置の低下に連動してフロートが回転していくと、液面検出装置の検出信号である電気抵抗値は、ある液面位置、たとえば燃料計の指針がＥ目盛を指示した直後の液面位置以降は一定値となり変化しない。
【００２０】
これにより、液面検出装置が一体的に汲みつけられた燃料ポンプモジュールの燃料タンクへの組付け作業を容易化しつつ、燃料計の指針がＥ目盛（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した後の指針の回動角度をほぼ０として燃料計の見映えを良好なものにできる液面検出装置を提供することができる。
【００２１】
本発明の請求項３に記載の液面検出装置は、変位部材は磁石であり、検出手段は磁石の磁束と交わるように配置された磁電変換素子であり、信号は磁電変換素子の端子間の電圧であり、端子と出力端子との間に回転部材の回転角度範囲の一端から所定角度までの間は出力端子間電圧を一定値とする電気回路を設置したことを特徴としている。
【００２２】
このような構成によれば、液面位置の低下に連動してフロートが回転していくと、磁電変換素子の端子間電圧は、フロートの回転が停止するまで、言い換えると液面位置が最低位置になるまで連続して変化し続ける。一方、液面検出装置の出力端子間電圧は、内蔵される電気回路の作用により、ある液面位置、たとえば燃料計の指針がＥ目盛を指示した直後の液面位置以降は一定値となり変化しない。
【００２３】
これにより、液面検出装置が一体的に汲みつけられた燃料ポンプモジュールの燃料タンクへの組付け作業を容易化しつつ、燃料計の指針がＥ目盛（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した後の指針の回動角度をほぼ０として燃料計の見映えを良好なものにできる液面検出装置を提供することができる。
【００２４】
本発明の請求項４に記載の液面検出装置は、回転部材の回転角度範囲の一端は液面の最低位置側であることを特徴としている。
【００２５】
このような構成によれば、燃料計の指針がＥ目盛を指示した時点以降、液面位置低下に伴いさらにフロートが回転すると、ある液面位置以降液面が最低位置となるまでは、液面検出装置からの信号レベルを確実に一定値とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態による液面検出装置を、自動車の燃料タンク内に装着されて燃料の液面位置を検出する燃料レベルゲージ１に適用した場合を例として、図に基づいて説明する。なお、各図において、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態による液面検出装置である燃料レベルゲージ１の正面図である。
【００２８】
図２は、本発明の一実施形態による液面検出装置である燃料レベルゲージ１の断面図であり、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００２９】
図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００３０】
図４は、本発明の一実施形態による液面検出装置である燃料レベルゲージ１の抵抗基板７の構成を説明する模式図である。
【００３１】
図５は、本発明の一実施形態による液面検出装置である燃料レベルゲージ１における、フロート４の回転角度θと両ターミナル８ａ、８ｂ間の電気抵抗値Ｒとの関係を示すグラフである。
【００３２】
図６は、燃料レベルゲージ１の検出信号に基づいて燃料タンク１２内の残存燃料量を指示する燃料計１００の正面図である。
【００３３】
なお、図１中の上方は、燃料レベルゲージ１が自動車に取り付けられた状態における上方となっている。
【００３４】
また、図１は、液面位置が最低位置の場合、つまり燃料タンクがほぼ空状態時のフロート４の位置を示し、この位置がフロート４の回転角度範囲の一端となっている。
【００３５】
また、図１中の二点鎖線Ａは、図６に示すように、燃料計１００の指針１０１が目盛Ｅ（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した時の液面位置およびフロート４の位置を示している。
【００３６】
また、図１中において、二点鎖線Ｂは、燃料タンクがほぼ満タン状態時のフロート４の位置を示し、この位置がフロート４の回転角度範囲の他端となっている。また、フロート４が二点鎖線Ｂで示す位置にあるときに、燃料計１００の指針１０１は目盛Ｆ（Ｆｕｌｌ、満タン）を指示する。フロート４は、図1中において、実線で示される位置と二点鎖線Ｂで示される位置の間を回転移動する。
【００３７】
燃料レベルゲージ１は、燃料タンク１２内において、図１に示すように、燃料ポンプモジュール１０に固定されている。燃料ポンプモジュール１０は、燃料１１を燃料タンク１２外へ圧送する燃料ポンプ（図示せず）、燃料タンク１２外へ送出される燃料中の異物を捕集・除去する燃料フィルタ（図示せず）、燃料ポンプの吸入口に装着される入口フィルタ（図示せず）等の関連部品を一まとめにしてモジュール化したものである。本発明の実施形態による燃料レベルゲージ１は、この燃料ポンプモジュール１０に一体的に組み付けられている。すなわち、燃料レベルゲージ１は、燃料ポンプモジュール１０として燃料タンク１２内に挿入し固定される。
【００３８】
以下に、燃料レベルゲージ１の構成について説明する。
【００３９】
回転部材であるブラシホルダ２は、たとえば樹脂材料等から形成されている。ブラシホルダ２には、図２に示すように、変位部材であり摺動部材としてのブラシ６が固定されている。ブラシホルダ２は、後述する固定部材であるボディ３に回動可能に保持されている。これにより、ブラシホルダ２がボディ３に対して回転運動すると、ブラシ６も、ブラシホルダ２と一体的に回転する、すなわちボディ３に対して変位することになる。
【００４０】
また、ブラシホルダ２には、図１に示すように、アーム５が固定されている。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、ブラシホルダ２に固定されている。ブラシホルダ２には、図２に示すように、アーム５を保持するための保持部２ｃが２個設けられている。アーム５は、図３に示すように、これらの保持部２ｃに保持されている。また、アーム５のブラシホルダ２側端部は、図２に示すように、Ｌ字状に折り曲げられて挿入部５ａが形成され、この挿入部５ａがブラシホルダ２の孔部２ｂに挿入されている。フロート４は、液体である燃料１１に浮かぶように設定されているので、アーム５は、液面１１ａの上下動によるフロート４の上下動をブラシホルダ２２の回転運動に変換する機能を果たしている。
【００４１】
フロート４は、樹脂材料等から中空立体形状に形成され、アーム５に取り付けられた状態で燃料の液面１１ａ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１１ａ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によりブラシホルダ２に伝達されて、ブラシホルダ２がボディ３に対して回転運動する。
【００４２】
ブラシホルダ２は、図２に示すように、後述するボディ３の孔部３ａに回動可能に嵌合する軸部２ａを備えている。
【００４３】
変位部材であり摺動部材としてのブラシ６は、導電性材質、たとえば金属の薄板にプレス加工を施して形成されている。ブラシ６は、図４に示すように、２つの片持ち梁状のアーム部６ａ、６ｂを備えている。各アーム部６ａ、６ｂは、図２に示すように湾曲するように曲げられて、その先端は後述する検出手段であり抵抗体としての抵抗基板に当接している。各アーム部６ａ、６ｂ弾性変形して抵抗基板７に当接し、その弾性力により抵抗基板７を押圧している。各アーム部６ａ、６ｂの根元は一体的につながっており、これにより、両アーム部６ａ、６ｂは電気的に動通している。各アーム部６ａ、６ｂの先端には、図２に示すように、接点部材６ａ１、６ｂ１が取り付けられ、これらの接点部材６ａ１、６ｂ１が、後述する抵抗基板７のセンサ部７ｂおよびグランド部７ｃにそれぞれ当接している。接点部材６ａ１、６ｂ１は、耐摩耗性に優れ且つ化学的に安定な材質、たとえば銀、白金等から形成されており、ブラシ６の各アーム部６ａ、６ｂと、抵抗基板７のセンサ部７ｂおよびグランド部７ｃとの間の良好な導通状態を永続的に維持することができる。
【００４４】
固定部材であるボディ３は、樹脂材質から形成されている。ボディ３は、図２に示すように、孔部３ａを備え、この孔部３ａにブラシホルダ２の軸部２ａが嵌合することにより、ブラシホルダ２を回動自在に保持している。ブラシホルダ２の軸部２ａの先端側には、図２に示すように、直径が孔部３ａよりもわずかに大きいストッパ部２ｄが設けられている。ブラシホルダ２の軸部２ａをボディ３の孔部３ａに嵌合させる工程においては、ストッパ部２ｄを弾性変形させては孔部３ａ内を通過させる。軸部２ａが孔部３ａに嵌合されると、ストッパ部２ｄは元の形状になる。これにより、ブラシホルダ２は、ボディ３から離れる方向への移動（図２において上側に向かう移動）が規制される。ボディ３は、図１に示すように、ブラシホルダ２の回転角度範囲を規制するためのストッパ３ｂ、３ｃを備えている。アーム５が、両ストッパ３ｃ、３ｃに当接することにより、アーム５の回転が規制されてブラシホルダ２の回転角度範囲が規定される。ストッパ３ｂは、アーム５の最高液面側位置を規定し、アーム５がストッパ３ｂに当接した時に、燃料計１００の指針１０１は目盛Ｆを指示する。一方、ストッパ３ｃは、アーム５の最低液面側位置を規定する。
【００４５】
ボディ３には、図２に示すように、変位部材であるブラシ６の変位を検出する検出手段である抵抗体としての抵抗基板７が、ブラシ６が摺動可能に、詳しくは、ブラシ６の各アーム部６ａ、６ｂが当接摺動可能に固定されている。
【００４６】
ここで、抵抗基板７の構成および液面検出動作について説明する。
【００４７】
抵抗基板７は、図４に示すように、絶縁部材、たとえば樹脂材料あるいはセラミックス等の基板７ａと、基板７ａ表面に形成されたセンサ部７ｂおよびグランド部７ｃとから構成されている。センサ部７ｂおよびグランド部７ｃは、互いに絶縁されて配置され、且つブラシ６の回転角度範囲全域においてブラシ６が当接可能なように、互いに同心状の円弧状に形成されている。すなわち、センサ部７ｂおよびグランド部７ｃは、ブラシ６の回転軸と同心上に配置されている。本発明の第１実施形態による燃料レベルゲージ１においては、ブラシ６のアーム部６ａがセンサ部７ｂに、アーム部６ｂがグランド部７ｃにそれぞれ導通可能に当接摺動する。
【００４８】
センサ部７ｂは、電気抵抗の大きい材質、たとえば炭素被膜あるいは電気抵抗の大きい金属等からなる抵抗部７ｂ１と、電気良導体、たとえば銅等から細線状形成され、図４に示すように、その一端が抵抗部７ｂ１に導通して、円弧状の抵抗部７ｂ１の径方向に放射状に延出された複数個のリード部７ｂ２とから形成されている。センサ部７ｂの一端、すなわち図４における下側の端部から延出されたリード部７ｂ２は、図４に示すように延長部７ｂ３を備えている。ブラシ６のアーム部６ａは、センサ部７ｂの各リード部７ｂ２および延長部７ｂ３に導通可能に当接摺動する。
【００４９】
グランド部７ｃは、電気良導体、たとえば銅等から形成されている。
【００５０】
センサ部７ｂおよびグランド部７ｃの端部、すなわち、図１において上端部には、ターミナル８ａおよび８ｂがそれぞれ電気的に導通して取り付けられている。各ターミナル８ａ、８ｂには、図１に示すように、リード線９ａ、９ｂがそれぞれ接続されている。燃料レベルゲージ１は、リード線９ａ、９ｂを介して外部の電気回路に接続されている。
【００５１】
ブラシ６のアーム部６ａがセンサ部７ｂのリード部７ｂ２に、アーム部６ｂがグランド部７ｃにそれぞれ導通可能に当接することにより、センサ部７ｂとランド部７ｃとは、ブラシ６を介して電気的に導通している。このとき、両ターミナル８ａおよび８ｂ間の電気抵抗は、センサ部７ｂにおける、ターミナル８ａからアーム部６ａとの接点までの抵抗値となっている。
【００５２】
このため、両ターミナル８ａおよび８ｂ間の電気抵抗値は、二点鎖線Ｂは、燃料タンクが満タン状態でフロート４が、図１中で二点鎖線Ｂで示す位置にあるときに、つまりフロート４がその回転角度範囲の他端側にあるときに最小値となっている。このとき、ブラシ６のアーム６ａとリード部７ｂ２との接点は、図４中の点Ｘであり、燃料計１００の指針１０１は、目盛Ｆを指示している。また、両ターミナル８ａおよび８ｂ間の電気抵抗値は、図５に示すように、最小値のＲｍｉｎ．となっている。
【００５３】
そして、燃料１１が消費されて液面１１ａ位置が低下すると、それに連れてフロート４が、図１の下方に回転移動する、つまり図１において反時計回りに回転する。フロート４の回転がボディ２に伝達されてブラシ６が回転すると、両ターミナル８ａおよび８ｂ間の電気抵抗値は、図５に示すように、連続的に増大していく。このように、液面位置の低下に連動したフロート４の回転に連れて両ターミナル８ａおよび８ｂ間の電気抵抗値が変化する（増大する）ので、両ターミナル８ａおよび８ｂ間の電気抵抗値に基づいて液面位置を算出することができる。
【００５４】
さらに燃料が消費されて、やがて、フロート４の回転角度位置が図１中の二点鎖線Ａで示す位置、つまり図５中においてフロート４の回転角度がθｅｍｐ．となると、ブラシ６のアーム６ａとセンサ部７ｂとの接点は、図４中において点Ｓとなる。このとき、両ターミナル８ａおよび８ｂ間の電気抵抗値はＲｅｍｐ．となり、これにより、燃料計１００の指針１０１が目盛Ｅを指示する。なお、図４中の点Ｓのあるリード部７ｂ２は、図４に示すように、延長部７ｂ３よりわずかに上方に位置している。
【００５５】
この後、さらに燃料が消費されて、フロート４が回転し、その回転角度が図５中のθｚとなると、ブラシ６のアーム６ａとセンサ部７ｂとの接点は、リード７ｂ２上から外れて延長部７ｂ３上となる。このとき、両ターミナル８ａおよび８ｂ間の電気抵抗値はＲｍａｘ．となり最大値となる。このとき、燃料計１００の指針１０１は、図６中で二点鎖線で示すような位置、つまり目盛Ｅのわずかに外側を指示する。
【００５６】
この後さらに燃料が消費されて、フロート４は、アーム５がストッパ３ｃに当接するまで回転する。アーム５がストッパ３ｃに当接したときのブラシ６のアーム６ａとセンサ部７ｂとの接点は、図４中の点Ｙであり、延長部７ｂ３上にある。この間は、つまりフロート４の回転角度が図５中においてθｚからθｍａｘ．までの間は、ブラシ６のアーム６ａとセンサ部７ｂとの接点は、依然として延長部７ｂ３上にある。したがって、両ターミナル８ａおよび８ｂ間の電気抵抗値はＲｍａｘ．一定で変化しない。これにより、燃料計１００の指針１０１は、目盛Ｅのわずかに外側を指示したまま動かない。
【００５７】
次に、本発明の第１実施形態による燃料レベルゲージ１の特徴である抵抗基板７の構成の作用・効果、言い換えると、センサ部７ｂに延長部７ｂ３を設け、ブラシ６の回転角度範囲の一端から所定角度までの間、すなわち、フロート４が図１に示す位置から時計回りに回転しブラシ６のアーム部６ａが延長部７ｂ３に当接している間は、両ターミナル８ａ、８ｂ間の電気抵抗値は変化せず一定値であるようにしたことの作用・効果について説明する。
【００５８】
燃料タンク１２は、車両上の燃料タンク１２搭載位置周辺の各機器との干渉を避けるため複雑な形状を成し、燃料ポンプモジュール１０は、図１に示すように、燃料タンク１２の底部に形成された凹部１２ａ内に収容されている。このために、燃料計１００の指針１０１がＥ目盛を指示するときのフロート４の位置は、フロート４の回転角度範囲の下端位置よりもかなり上方側となっている。
【００５９】
従来の液面検出装置では、フロートの回転角度範囲全域に亘って検出信号、つまり両ターミナル間の電気抵抗値が連続的に変化する。このため、上述したような形状の燃料タンク、すなわち、燃料計の指針がＥ目盛（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した時点のフロート位置が、フロートの回転範囲の下端位置よりもかなり上方側となるような環境に取り付けられた場合、燃料計の指針は、Ｅ目盛を指示した以降も液面の低下に対応して回転を続け、その結果、指針がＥ目盛の外側に大きくはみ出し、燃料計の見映えが低下するという問題が生じる。
【００６０】
これに対して、本発明の第１実施形態による燃料レベルゲージ１によれば、燃料計１００の指針１０１は、Ｅ目盛を指示した後、ブラシ６がセンサ部７ｂの延長部７ｂ３に到達するまでは、Ｅ目盛の外側へ向けて回転するものの、ブラシ６がセンサ部７ｂの延長部７ｂ３に到達した後は、さらにフロート４が回転しても、燃料レベルゲージ１の出力、すなわち両ターミナル８ａ、８ｂ間の電気抵抗値が変わらないため、指針１０１は動かない。
【００６１】
これにより、従来の液面検出装置を、燃料計の指針がＥ目盛（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した時点における液面検出装置のフロート位置が、フロートの回転範囲の下端位置よりもかなり上方側となるような燃料タンクに適用した場合の問題、つまり、燃料計の指針がＥ目盛を指示した以降も回転して文字板のＥ目盛の外側に大きくはみ出し、燃料計の見映えが低下するという問題を確実に防止することができる。
【００６２】
一方、フロート４の回動角度範囲は従来の液面検出装置の場合と同様であるので、燃料ポンプモジュール１０を燃料タンク１２内に挿入する作業時には、フロート４を回動角度範囲の一端側、たとえば最低液面位置側に保持して燃料ポンプモジュール１０の輪郭形状を最小化して、燃料タンク１２内への挿入作業を容易に実施することができる。
【００６３】
以上により、燃料レベルゲージ１が一体的に組み付けられた燃料ポンプモジュール１０の燃料タンク１２への組付け作業を容易化しつつ、燃料計１００の指針１０１がＥ目盛（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した後の指針１０１の回動角度をほぼ０、あるいはごくわずかとして燃料計１００の見映えを良好なものにできる燃料レベルゲージ１を提供することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
図７に、本発明の第２実施形態による燃料レベルゲージ１の正面図を示す。
【００６５】
図８に、図7中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図を示す。
【００６６】
図９に、本発明の第２実施形態による燃料レベルゲージ１における、マグネットホルダ２２の回転角度θとホール素子２７および信号調整器３０の出力電圧との関係を示す。
【００６７】
本発明の第２実施形態による燃料レベルゲージ１では、前述の本発明の第１実施形態による燃料レベルゲージ１に対して変位部材および検出手段を変更している。
【００６８】
すなわち変位部材としてマグネット２６を、検出手段として磁電変換素子であるホール素子２７を用いている。そして、フロート２４の回転範囲がその最低液面側端部から所定角度までの範囲内において、燃料レベルゲージ１の出力信号を一定値とするための電気回路である信号調整器３０を内蔵している。
【００６９】
先ず、本発明の第２実施形態による燃料レベルゲージ１の構成について簡単に説明する。
【００７０】
回転部材であるマグネットホルダ２２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２２には、図８に示すように、変位部材としての磁石であるマグネット２６が固定されている。マグネットホルダ２２は、後述する本体部であるボディ２３に回動可能に係合している。すなわち、図８に示すように、マグネットホルダ２２の孔部２２ａがボディ２３の軸部２３ａに回動可能に勘合している。これにより、マグネットホルダ２２がボディ２３に対して回転運動すると、マグネット２６も、マグネットホルダ２２と一体的に回転する、すなわちボディ２３に対して変位することになる。
【００７１】
また、マグネットホルダ２２には、図７に示すように、アーム２５が固定されている。アーム２５は、たとえば金属丸棒から形成されている。アーム２５の一端側には、図７に示すように、後述するフロート２４が固定されるとともに、アーム２５の他端側は、マグネットホルダ２２に固定されている。フロート２４は、液面１１ａに浮かぶように設定されているので、アーム２５は、液面１１ａの上下動によるフロート２４の上下動をマグネットホルダ２２の回転運動に変換する機能を果たしている。アーム２５のフロート２４とは反対側の端部は、図８に示すように、ボディ２３側にほぼ直角に折り曲げられて、ストッパ部であるストッパ２５ａが形成されている。ストッパ２５ａは、マグネットホルダ２２の回転軸である孔部２２ａと平行に形成されている。このストッパ部２５ａは、マグネットホルダ２２の固定孔２２ｂに嵌合することにより、アーム２５をマグネットホルダ２２に固定する機能を果たしている。同時に、ストッパ２５ａは、図７に示すように、後述するボディ２３に形成されたストッパ２３ｂに当接する。これにより、マグネットホルダ２２の回転角度範囲が規制される。
【００７２】
フロート２４は、樹脂材料等から形成され、アーム２５に取り付けられた状態で燃料１１の液面１１ａ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１１ａ位置の変動に応じてフロート２４が上下動すると、この動きは、アーム２５によりマグネットホルダ２２に伝達されて、マグネットホルダ２２がボディ２３に対して回転運動する。
【００７３】
また、マグネットホルダ２２には、変位部材としての永久磁石であるマグネット２６が固定されている。マグネット２６は、たとえばフェライト磁石等からなり、本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１においては筒型のものが用いられ、図８に示すように、孔部２２ａと同心上に配置されている。マグネット２６は、２極着磁されており、その磁束の一部はマグネット２６の内周側を直径方向に流れている。本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１では、マグネット２６は、マグネットホルダ２２を樹脂成形する際に、マグネットホルダ２２内に一体的にインサート成形されている。
【００７４】
固定部材であるボディ２３は、たとえば樹脂材料等から形成されている。ボディ２３は、図８に示すように、軸部２３ａを備え、この軸部２３ａの外周にマグネットホルダ２２の孔部２２ａが嵌合することにより、マグネットホルダ２２を回動自在に保持している。
【００７５】
ボディ２３の軸部２３ａ内には、図８に示すように、変位部材であるマグネット２６の変位を検出する検出手段としての磁電変換素子であるホール素子２７が内蔵されている。ホール素子２７は、図８に示すように、マグネット２６の内側、且つ軸部２３ａの軸方向においてマグネット２６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２７と交差するマグネット２６の磁束量を多くして、ホール素子２７の出力電圧を高めて、液面１１ａ検出精度を高めることができる。
【００７６】
ここで、ホール素子２７の作動について簡単に説明する。
【００７７】
ホール素子２７は、半導体からなり、ホール素子２７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２７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２７と磁束が直交するときにホール素子２７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２７と磁束が平行となるときにホール素子２７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。
【００７８】
本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１では、液面１１ａの変動によりマグネットホルダ２２が回転すると、ホール素子２７とマグネット２６の磁束との交差角度が変化し、それにともなって、ホール素子２７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２２の回転角度、すなわち液面１１ａ位置を測定することができる。
【００７９】
ボディ２３には、電気回路である信号調整器３０が内蔵されている。信号調整器３０は、たとえばハイブリッドＩＣ等から形成されている。ホール素子７は信号調整器３０に電気的に接続され、信号調整器３０はホール素子７からの検出信号を調整して、調整された信号を燃料レベルゲージ１の出力信号として外部へ出力する。
【００８０】
ボディ２３には、信号調整器３０を外部の電気回路に接続するためのターミナル２８およびリード線２９を備えている。本発明の第２実施形態による燃料レベルゲージ１では、ターミナル２８は３個設けている。これらのターミナル２８を介して、燃料レベルゲージ１の出力信号は外部の電気回路へ出力され、且つ信号調整器３０へ作動用の電力が供給される。ホール素子２７へは、信号調整器３０から電力が供給される。
【００８１】
また、ボディ２３は、図７に示すように、マグネットホルダ２２の回転角度範囲を規制するための一対のストッパ２３ｂを備えている。
【００８２】
次に、本発明の第２実施形態による燃料レベルゲージ１の特徴である、信号調整器３０の作動および効果について説明する。
【００８３】
燃料タンク１２内の液面１１ａ位置の変化に伴うホール素子２７の出力電圧および信号調整器３０の出力電圧について、図９に基づいて説明する。
【００８４】
燃料タンクが満タン状態で、フロート２４が、図７中において二点鎖線Ｂで示す位置にあるときに、つまりマグネットホルダ２２がその回転角度範囲の他端側にあるとき、マグネットホルダ２２の回転角度は０である。このとき、ホール素子２７の出力電圧は、図９のグラフに示すように、Ｖ０となっており、信号調整器３０の出力電圧もＶ０である。このとき、燃料計１００の指針１０１は目盛Ｆを指示している。
【００８５】
そして、燃料１１が消費されて液面１１ａ位置が低下すると、それに連れてフロート２４が、図７の下方に移動し、マグネットホルダ２２が図７において反時計回りに回転する。このとき、ホール素子２７の出力電圧は、図９のグラフに示すように、マグネットホルダ２２の回転角度増大に連動して増大する。また、信号調整器３０の出力電圧は、ホール素子２７の出力電圧と等しい。このとき、燃料計１００の指針１０１は目盛Ｆと目盛Ｅの中間位置を指示している。
【００８６】
さらに燃料が消費されて、やがて、フロート２４が、図７中において二点鎖線Ａで示す位置にくる。このとき、マグネットホルダ２２の回転角度は、図９中においてθｅｍｐ．となっており、ホール素子２７の出力電圧は、図９のグラフに示すように、Ｖｅｍｐ．となる。また、信号調整器３０の出力電圧も、ホール素子２７の出力電圧と等しく、Ｖｅｍｐ．となる。このとき、燃料計１００の指針１０１は目盛Ｅを指示している。
【００８７】
この後、さらに燃料が消費されて、フロート２４が回転し、マグネットホルダ２２の回転角度がθｚのときには、ホール素子２７の出力電圧は、図９に示すようにＶｚとなる。また、信号調整器３０の出力電圧も、ホール素子２７の出力電圧と等しく、Ｖｚとなる。このとき、燃料計１００の指針１０１は目盛Ｅのわずかに外側を指示する。
【００８８】
この後さらに燃料が消費され、フロート４が図７の実線で示す位置まで回転すると、つまりアーム２５がストッパ２３ｂに当接するまで回転すると、マグネットホルダ２２は、図９中において、θｚからθｍａｘ．まで回転する。このとき、ホール素子２７の出力電圧は、図９中において、破線で示すように変化する。一方、信号調整器３０の出力電圧は、図９中において、実線で示すようにＶｚ一定であり変化しない。したがって、この間、燃料計１００の指針１０１は、目盛Ｅのわずかに外側を指示したまま動かない。
【００８９】
このように、信号調整器３０は、ホール素子２７の出力電圧がＶ０〜Ｖｚであるときには、信号調整器３０の出力電圧をホール素子２７の出力電圧と等しくし、ホール素子２７の出力電圧がＶｚを越えると、信号調整器３０の出力電圧をＶｚ一定とするように作動している。
【００９０】
これにより、本発明の第２実施形態による燃料レベルゲージ１においても、従来の液面検出装置を燃料計の指針がＥ目盛（Ｅｍｐｔｙ、空）を指示した時点における液面検出装置のフロート位置がフロートの回転範囲の下端位置よりもかなり上方側となるような燃料タンクに適用した場合の問題、つまり、燃料計の指針がＥ目盛を指示した以降も回転して文字板のＥ目盛の外側に大きくはみ出し、燃料計の見映えが低下するという問題を確実に防止することができる。
【００９１】
なお、以上説明した本発明の第２実施形態による燃料レベルゲージ１においては、磁電変換素子としてホール素子２７を用いているが、他の種類の磁電変換素子、たとえばＭＲＥ素子（磁気抵抗効果素子）を用いてもよい。
【００９２】
また、以上説明した本発明の第２実施形態による燃料レベルゲージ１においては、ホール素子２７と信号調整器３０とを別部品として構成しているが、両者を一体化したもの、たとえば信号調整器を内蔵したホールＩＣを用いてもよい。
【００９３】
なお、以上説明した本発明の第１、第２実施形態においては、燃料レベルゲージ１の出力信号である電気抵抗、あるいは電圧が、液面の低下に関わり無く一定となるタイミング、言い換えると、燃料計１００の指針１０１が目盛Ｅを指示した後に液面の低下に関わり無く動かなくなるタイミングを、燃料計１００の指針１０１が目盛Ｅを指示した時点から液面がわずかに低下した時点としているが、この時点に限る必要はなく、燃料計１００の指針１０１が目盛Ｅを指示した時点以降、指針１０１が動かなくなるように設定してもよい。
【００９４】
また、以上説明した本発明の第１、第２実施形態においては、液面検出装置を自動車用の燃料レベルゲージ１に適用した場合を例に説明したが、その用途は燃料レベルゲージ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、自動車用以外の用途、たとえば家庭用暖房機器の燃料タンクの液面検出用、あるいは定置式の各種液体貯蔵タンクの液面検出用に適用してもよい。また、液面検出対象としての液体も、燃料に限る必要はなく、水、潤滑油、各種薬品等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の一実施形態による液面検出装置である燃料レベルゲージ１の正面図である。
【図２】本発明の一実施形態による液面検出装置である燃料レベルゲージ１の断面図であり、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図８中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による液面検出装置である燃料レベルゲージ１の抵抗基板７の構成を説明する模式図である。
【図５】本発明の一実施形態による液面検出装置である燃料レベルゲージ１における、フロート２４の回転角度θと両ターミナル８ａ、８ｂ間の電気抵抗値Ｒとの関係を示すグラフである。
【図６】燃料レベルゲージ１の検出信号に基づいて燃料タンク１２内の残存燃料量を指示する燃料計１００の正面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による燃料レベルゲージ１の正面図である。
【図８】図7中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態による燃料レベルゲージ１における、マグネットホルダ２２の回転角度θとホール素子２７および信号調整器３０の出力電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９６】
１    燃料レベルゲージ（液面検出装置）
２    ブラシホルダ（回転部材）
２ａ    軸部
２ｂ    孔部
２ｃ    保持部
２ｄ    ストッパ部
３    ボディ（固定部材）
３ａ    孔部
３ｂ、３ｃ    ストッパ
４    フロート
５    アーム
５ａ    挿入部
６    ブラシ（変位部材、摺動部材）
６ａ    アーム部
６ａ１    接点部材
６ｂ    アーム部
６ｂ１    接点部材
７    抵抗基板（検出手段）
７ａ    基板
７ｂ    センサ部
７ｂ１    抵抗部（抵抗体）
７ｂ２    リード部
７ｃ    グランド部
８ａ、８ｂ    ターミナル
９ａ、９ｂ    リード線
１０    燃料ポンプモジュール
１０ａ    フランジ部
１１    燃料（液体）
１１ａ    液面
１２    燃料タンク
１２ａ    凹部
２２    マグネットホルダ（回転部材）
２２ａ    孔部
２２ｂ    固定孔
２３    ボディ（固定部材）
２３ａ    軸部
２３ｂ    ストッパ
２４    フロート
２５    アーム
２５ａ    ストッパ
２６    マグネット（変位部材、磁石）
２７    ホール素子（検出手段、磁電変換素子）
２７    リード
２８    ターミナル
２９    リード線
１００    燃料計
１０１    指針
Ａ、Ｂ    二点鎖線
Ｅ    目盛
Ｆ    目盛
Ｒ    電気抵抗
Ｒｍｉｎ．    電気抵抗
Ｒｅｍｐ．    電気抵抗
Ｒｍａｘ．    電気抵抗
Ｖ    電圧
Ｖ０    電圧
Ｖｅｍｐ．    電圧
Ｖｚ    電圧
Ｘ    点
Ｙ    点
θ    回転角度
θｅｍｐ．    回転角度
θｚ    回転角度
θｍａｘ．    回転角度
【図１】
2007240274.tif 000003
【図２】
2007240274.tif 000004
【図３】
2007240274.tif 000005
【図４】
2007240274.tif 000006
【図５】
2007240274.tif 000007
【図６】
2007240274.tif 000008
【図７】
2007240274.tif 000009
【図８】
2007240274.tif 000010
【図９】
2007240274.tif 000011