(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液面レベルの変動に伴うフロートの上下移動に基づいて抵抗体上を摺動する接点を備え、前記液面レベルの上昇に伴いセンサ抵抗が液面レベルに対して予め定められた最大値から最小値まで減少する液面レベルセンサと、
メータ内抵抗と該メータ内抵抗にコネクタ接続された前記液面レベルセンサとの接続点に生じる定電圧を分圧した電圧に基づいて、前記センサ抵抗とこれに直列的に付加される外部抵抗との合成センサ抵抗を計測する合成センサ抵抗計測手段と、
指針を回転駆動させる指針駆動機構と、
前記合成センサ抵抗に対応する前記指針振れ角を算出して指針制御信号を生成する指針制御信号生成手段と、
少なくとも、前記センサ抵抗の最大値に対応する指針最小振れ角点、前記センサ抵抗の最小値に対応する指針最大振れ角点、及びこれら両点間の前記指針最大振れ角点寄りの抵抗値に対応して設定された満タン指示点を含む指示目盛りと、
前記指針制御信号により前記指針駆動機構を制御して前記指針を駆動制御する指針駆動制御手段とを備えた液面レベル指示装置であって、
前記最小値と前記満タン指示点に対する値との間の前記抵抗体の前記接点の摺動方向の単位長さ当たりの抵抗を、前記満タン指示点に対する値と前記最大値との間よりも大きくした
ことを特徴とする液面レベル指示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液面レベルセンサからのレベル検出出力に基づいて液面レベルを指示する液面レベル指示装置に関し、特に、車載される周辺回路等の外部抵抗の影響を軽減してより正確に満タン状態を指示するようにした液面レベル指示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の液面レベル指示装置は、タンク内の被測定液体の液面レベルを検出する液面レベルセンサと、この液面レベルセンサの検出出力を受けて液面レベルを可視的に指示するメータ部とから基本的に構成される。上記液面レベルセンサは、液面レベルの変動に伴うフロートの上下移動に基づいて変動するセンサ抵抗を液面レベル検出出力として外部に供給する。すなわち、この液面レベルセンサは液面レベルに応じて抵抗体上を摺動する接点を備え、抵抗体と接点との間のセンサ抵抗が変化するようになっている。上記メータ部は、このセンサ抵抗を検出出力として計測し、それを指針振れ角に換算して、指針を所定角度だけ回転制御する。そして、この指針の指すメモリが燃料の残量として可視的に表示される。ところが、メータ部側では、メータ部と液面レベルセンサとの間に介在する周辺回路の影響で液面レベルに応じた正確なセンサ抵抗を計測できない場合が発生していた。これに関する問題を以下に、図４及び図５を用いて説明する。
【０００３】
上記液面レベルセンサは、液面レベルに応じて、センサ抵抗を例えば５Ω〜１０８Ωまで変化させる性能を有するものとする。すなわち、液面レベル最下点に対応してセンサ抵抗１０８Ωを示し、液面レベル最高点に対応してセンサ抵抗５Ωを示すように設定されているとする。
【０００４】
このようなセンサ特性を考慮して、メータ部では指針振れ角を算出する。図４は、上記センサ抵抗と指針振れ角との関係を示すグラフである。メータ部の指針は、車載フエルメータ等で知られているように、満タン指示点を数度越える角度まで振れるように設定されている。図中、満タン指示点に対応する指針の振れ角を点ＭＦ１で示すように８０度とし、最大振れ角を点ＳＦで示すように８４．５度、最小振れ角を−５．２度に設定しているものとする。なお、ここでは、点ＭＦ１に対応するセンサ抵抗と点ＳＦに対応するセンサ抵抗との差は５Ωであり、図４ではこの比率は他の範囲も同様である。
【０００５】
メータ部と液面レベルセンサとの間に全く外部抵抗が存在しない場合には、メータ部は、図４に示すような対応関係を用いて、液面レベル最下位から最高位に対応させて、指針振れ角−５．２度から８４．５度にわたって指針を回転制御することができる。ところが上述したように、メータ部と液面レベルセンサとの間に介在するコネクタをはじめとする周辺回路や、グランドレベルの浮き等による外部抵抗の影響によりメータ部側で計測される合成センサ抵抗が大きくなる場合がある。この合成センサ抵抗とは、メータ部から液面レベルセンサ側をみた抵抗であり、センサ抵抗に外部抵抗が直列的に付加されたものである。例えば、外部抵抗が直列的に１０Ω付加されたとすると、液面レベル最高位時にセンサ抵抗は５Ωであるにも関わらず、合成センサ抵抗は１５Ωになる。そうすると図中、ＫＦで示すように指針振れ角は７５度付近までしか到達せず、実際は満タンであるにもかかわらず、指針は満タン指示点を示さないことになる。したがって、多くのユーザを混乱させてしまう可能性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、このような外部抵抗の影響を考慮して、図５に示すように、最大振れ角点ＳＦに対するセンサ抵抗の最小値は変わらず、最小振れ角に対応するセンサ抵抗の最大値が図４に示すものよりも大きな値になるような抵抗体、すなわち、接点の単位長さ当たりの摺動による抵抗値変化の大きな抵抗体を使用することによって、上記満タン指示点に対応する図４の点ＭＦ１の抵抗を図５の点ＭＦ２の抵抗にシフトさせ、点ＭＦ１と点ＭＦ２を共に上記指針の振れ角を８０度に対応させるように変更することが考えられる。図５は、図４の満タン指示点に対応する点ＭＦ１を点ＭＦ２にシフトさせた時の、センサ抵抗と指針振れ角との関係の一例を示すグラフである。ここでは、メータ部でのセンサ抵抗が１５Ωの時、振れ角は８０度となるように設定変更し、センサ抵抗が５Ωの時には、上記と同様に振れ角は８４．５度とする。すなわち、点ＭＦ２に対応するセンサ抵抗と点ＳＦに対応するセンサ抵抗との差を１０Ωとし、この比率を指針最小振れ角点及び前記指針最大振れ角点の間の全範囲でも適用する。これにより、センサ抵抗が５Ωの時、外部抵抗１０Ωが直列的に付加されたとしても、その合成抵抗１５Ωに相当する指針振れ角は８０度になり、指針はほぼ満タン指示点２７を示すように改善される。ところが、その一方で、以下に示す別の問題が発生する。
【０００７】
上記最下点に対応するセンサ抵抗１０８Ωは、予め上記接点の腐食等を考慮して決められている。すなわち、メータ部がセンサ抵抗を計測するためには、バッテリ等の定電源電圧を液面レベルセンサに印加してセンサ抵抗を計測している。このため、最下点に対応するセンサ抵抗が大きすぎると、これに反して接点に流れる電流値が小さくなるため、この接点が腐食しやすくなることになる。したがって、この最下点に対応する抵抗を大きくすることは好ましくない。
【０００８】
しかしながら、上記のように満タン指示点に対応するセンサ抵抗をシフトさせると、これに伴い、図中、ＲＥで示すように、指針最小振れ角点に相当するセンサ抵抗を非常に大きく設定変更する必要がでてくる。この結果、指針最小振れ角点でのセンサ抵抗が大きくなり、したがって上記接点に流れる電流値が非常に小さくなる。すなわち、接点が腐食しやすくなる。したがって、図５に示すような対応関係を用いるのも好ましくない。
【０００９】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、センサ抵抗を増大させることなく、外部抵抗の影響も無視できるようにして、より正確に満タン状態を指示するように改善した液面レベル指示装置を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の液面レベル指示装置は、図１〜図３に示すように、液面レベルの変動に伴うフロートの上下移動に基づいて抵抗体上を摺動する接点を備え、前記液面レベルの上昇に伴いセンサ抵抗が液面レベルに対して予め定められた最大値から最小値まで減少する液面レベルセンサと、メータ内抵抗と該メータ内抵抗にコネクタ接続された前記液面レベルセンサとの接続点に生じる定電圧を分圧した電圧に基づいて、前記センサ抵抗とこれに直列的に付加される外部抵抗との合成センサ抵抗を計測する合成センサ抵抗計測手段と、指針を回転駆動させる指針駆動機構と、前記合成センサ抵抗に対応する前記指針振れ角を算出して指針制御信号を生成する指針制御信号生成手段と、少なくとも、前記センサ抵抗の最大値に対応する指針最小振れ角点、前記センサ抵抗の最小値に対応する指針最大振れ角点、及びこれら両点間の前記指針最大振れ角点寄りの抵抗値に対応して設定された満タン指示点を含む指示目盛りと、前記指針制御信号により前記指針駆動機構を制御して前記指針を駆動制御する指針駆動制御手段とを備えた液面レベル指示装置であって、前記最大値と前記満タン指示点に対する値との間の前記抵抗体の前記接点の摺動方向の単位長さ当たりの抵抗を、前記満タン指示点に対する値と前記最小値との間よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、液面レベルセンサ１は、液面レベルの変動に伴うフロートの上下移動に基づいて接点が抵抗体上を摺動し、液面レベルの上昇に伴いセンサ抵抗が液面レベルに対して予め定められた最大値から最小値まで減少する。メータ内抵抗と該メータ内抵抗に接続された液面レベルセンサとの接続点に定電圧を分圧した電圧が生じるが、液面レベルセンサはメータ内抵抗にコネクタ接続されるため、コネクタの接続抵抗などが外部抵抗としてセンサ抵抗に直列的に付加されているので、定電圧を分圧した電圧は外部抵抗を含む合成センサ抵抗を反映したものとなる。この電圧に基づいて合成センサ抵抗計測手段はセンサ抵抗とこれに直列的に付加される外部抵抗との合成センサ抵抗を計測し、指針制御信号生成手段は合成センサ抵抗に対応する指針振れ角を算出して指針制御信号を生成する。
一方、目盛りは、センサ抵抗の最大値に対応する指針最小振れ角点、センサ抵抗の最小値に対応する指針最大振れ角点、及びこれら両点間の指針最大振れ角点寄りに設定された満タン指示点を含むが、外部抵抗が０の場合、合成センサ抵抗計測手段が測定した合成センサ抵抗に対応して指針制御信号生成手段が指針振れ角を算出して生成する指針制御信号により指針駆動制御手段が指針駆動機構を制御して指針を駆動制御したとき、指針は液面レベルに対して予め定められたセンサ抵抗の最大値に対応した指針最小振れ角点、最小値に対応した指針最大振れ角点、及びこれら両点間の抵抗値に対応した満タン指示点を指示するようになる。しかし、外部抵抗が０でない場合、外部抵抗が０の場合に比べて大振れ角点が小さくなり、最小値と上記両点間の抵抗値との差を超える外部抵抗が付加された場合には、センサ抵抗が最小値になる液面レベル、すなわち、センサ抵抗がそれ以下になりえないレベルになっても、指針の指示が満タン指示点を指示することができなくなるが、最大値と満タン指示点に対する値との間の抵抗体の接点の摺動方向の単位長さ当たりの抵抗を、満タン指示点に対する値と最小値との間よりも大きくすることによって、より大きな外部抵抗が付加されるようになっても、その影響を軽減させて、指針の指示が満タン指示点を指示することができなくなることを回避できるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の液面レベル指示装置の一実施形態の概略を示すブロック図である。図１において、本液面レベル指示装置は、液面レベルセンサ１及びメータ部２から基本的に構成される。
【００２１】
液面レベルセンサ１は、例えば、車載されてガソリン等の燃料タンク３に取りつけられる。この液面レベルセンサ１は、燃料タンク３内の液体の液面レベルの変動に伴うフロートの上下移動に基づいて抵抗体上を摺動する接点を備える。そして、この接点の摺動に基づいて、液面レベルの上昇に伴い液面レベルに対して予め定められた最大値から最小値までセンサ抵抗を変化させる。特に、このセンサ抵抗は、液面レベルの上昇に伴い減少するように設定されている。なお、この液面レベルセンサ１の一例は、図２を用いて後述する。
【００２２】
メータ部２は、マイコン２１及びレシーバ部２２を含んで構成される。マイコン２１は、合成センサ抵抗計測手段、指針制御信号生成手段及び指針駆動制御手段の機能を有する。マイコン２１は、車載バッテリ（付図示）等から定電圧Ｖ＋の電源供給を受けており、図示しないＲＯＭ及びＲＡＭを含む。マイコン２１は、ＲＯＭに格納される制御プログラムにしたがって動作する。ＲＡＭは、演算部の制御の過程で発生するデータを一時的に格納するワークエリアとして主に機能する。上記ＲＯＭには、本実施形態に関わる制御プログラムが予め格納されており、これにしたがってマイコン２１が所定の制御動作をすることにより、マイコン２１は上記合成センサ抵抗計測手段、指針制御信号生成手段及び指針駆動制御手段として機能する。
【００２３】
上記合成センサ抵抗計測手段は、メータ部２からみた液面レベルセンサ１側の抵抗、すなわち、周辺回路等の外部抵抗を含む合成センサ抵抗を計測する。この計測は、上記車載バッテリ等からの定電圧Ｖ＋を抵抗Ｒ３を介して液面レベルセンサ１側に印加し、メータ内抵抗と合成センサ抵抗との分圧による電圧を計測することによって行われる。この合成センサ抵抗は、理想的には液面レベルセンサ１のセンサ抵抗のみであるのだが、実際的にはこのメータ部２と液面レベルセンサ１側との間に介在するコネクタ４の接触抵抗をはじめとする周辺回路の抵抗やグランドレベルの浮き等による外部抵抗が液面レベルセンサ１のセンサ抵抗に直列的に付加されたものになる。
【００２４】
指針制御信号生成手段は、この合成センサ抵抗から後述の図５に示す対応関係に基づいて指針振れ角を算出し、これに応じた指針制御信号を生成する。この指針制御信号に応答して、指針駆動制御手段は、指針駆動機構２４を制御して指針２３を駆動制御する。
【００２５】
レシーバ部２２は、指針２３を回転駆動させるモータ装置等の指針駆動機構２４を含む。また、レシーバ部２２は、指針の最小振れ角点２５及び最大振れ角点２６の間に設定された満タン指示点２７を含む指示目盛りも含む。上記指針駆動機構２４は、マイコン２１からの指針制御信号に応答して、所定の角度だけ指針２３を駆動制御する。
【００２６】
ところで、上記液面レベルセンサ１とメータ部２とは、通常、コネクタ４を介してお互い接続されている。このコネクタ４は、液面レベルセンサ１とメータ部２との間に等価的に直列的に接続される接触抵抗Ｒ１、Ｒ２を有する。このような抵抗Ｒ１、Ｒ２と同様の外部抵抗は、他の車載機器やグランドレベルの浮きによっても発生する。このような外部抵抗による指針制御に対する悪影響が、本実施形態によって軽減又は除去される。
【００２７】
次に、上述した液面レベルセンサ１の一例について説明する。図２（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、上記液面レベルセンサ１の一例を示す平面図及び要部拡大断面図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、液面レベルセンサ１は、樹脂製のフレーム１２、金属製のフロートアーム１３、樹脂製のアームホルダー１４、コンタクト片１５、被測定液体に対して浮力を有するフロート１６、及び抵抗体１７とから構成される。
【００２８】
上記フレーム１２は、図中、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１３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１７や出力端子１８等を搭載している。その外形は図２（Ａ）に示すように、上から見ると台形に近い形状をしており、また図２（Ｂ）に示すように、上面が開口して所定の厚さを有している。このフレーム１２の開口している側の上下の縁部の一部には、フロートアーム１３の構造を考慮した所定高さのストッパ１９ａ及び１９ｂが形成されている。このストッパ１９ａ及び１９ｂにより、上記フロートアーム１３の回動可能角度が規定される。
【００２９】
図２（Ａ）に示すように、フレーム１２の右側端部付近はフレーム１２の一部として第１軸受部１２ａが形成されている。この第１軸受部１２ａには、フロートアーム１３の回転軸部１３ａが挿入される軸穴１２ａ１が設けられている。また、この第１軸受部１２ａの下方には、第１軸受部１２ａと略平行に所定の距離を保って、フレーム１２の一部として第２軸受部１２ｂが形成されている。この第２軸受部１２ｂにも、上記軸穴１２ａ１に対向するようにして設けられた、回転軸部１３ａが回転可能に挿入される軸穴１２ｂ１が設けられている。これら第１軸受部１２ａと第２軸受部１２ｂとの間は、後述するアームホルダー１４の下側保持部１４ｂとがかみ合うように取りつけ可能な形状になっている。
【００３０】
上記フロートアーム１３は１本の金属棒状であり、回転の支点となる回転軸部１３ａ、及びこの回転軸部１３ａに対して略直角に折り曲げられ回転軸部１３ａを軸として回動する回動部１３ｂからなる。このフロートアーム１３の回動部１３ｂ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円筒状のフロート１６が取り付けられている。回動部１３ｂの先端部は、このフロート１６の両底面の中心部を貫通して固定されている。
【００３１】
アームホルダー１４は、上記フロートアーム１３を保持すると共に、上記フレーム１２とかみ合って、保持しているフロートアーム１３を回転軸部１３ａを支点として回動させる。このアームホルダー１４は、上記フレーム１２の軸穴１２ａ１のある部分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１４ａ及び下側保持部１４ｂを含む断面コ字状をしている。上側保持部１４ａ及び下側保持部１４ｂには、それぞれ対向するようにして軸穴１４ａ１及び１４ｂ１が設けられている。これら軸穴１４ａ１及び１４ｂ１には、フロートアーム１３の回転軸部１３ａが回転可能に挿入される。
【００３２】
また、上側保持部１４ａの上面部には、フロートアーム１３の回動部１３ｂが上側から圧入可能であり、圧入された回動部１３ｂを保持する上側が開いた爪形状をしたアーム保持部１４ｃが形成されている。また、アームホルダー１４に固定されたコンタクト片１５は弾性を有し、その先端部に設けられる接点１５ａが、フレーム１２に取り付けられている抵抗体１７に弾性により付勢されて接触している。これらは、フロートアーム１３の回動に基づく、液面レベル検出時に用いられる。
【００３３】
組立時には、上記フロートアーム１３の回転軸部１３ａは、軸穴１４ａ１、１２ａ１、１４ｂ１及び１２ｂ１にこの順に上から挿通される。そして、フロートアーム１３の回動部１３ｂはアーム保持部１４ｃに圧入されて保持される。そして、回転軸部１３ａの各軸穴への挿通、回動部１３ｂのアーム保持部１４ｃによる保持、並びに第１軸受部１２ａと下側保持部１４ｂとの接触によって、フロートアーム１３がフレーム１２から抜け落ちないようになっている。
【００３４】
このような構造の液面レベルセンサ１は、燃料タンク３中の液面レベルの変動によりフロート１６が上下動すると、フロートアーム１３は回転軸部１３ａを支点として回動する。この回動により、上記コンタクト片１５の接点１５ａが抵抗体１７上を摺動し、これに基づき出力端子１８で得られるセンサ抵抗も変動する。このセンサ抵抗は、液面レベルの上昇に伴い減少するように設定されている。すなわち、この液面レベルセンサ１は、液面レベルの上昇にともなって、そのセンサ抵抗を１０８Ω〜５Ωまで変化させる性能を有するものとする。
【００３５】
更に、図３を用いて、本実施形態による指針振れ角の制御のしかたについて説明する。図３は、本実施形態で用いられるセンサ抵抗と指針振れ角との関係を示すグラフである。液面レベルセンサ１は、上述したように液面レベル最下点に対応してセンサ抵抗１０８Ωを示し、液面レベル最高点に対応してセンサ抵抗５Ωを示す特性を有するものとする。ここで、この抵抗１０８Ωは、予め上記接点１５ａの腐食等を考慮して決められているものとする。
【００３６】
一方、外部抵抗の影響を考慮して、センサ抵抗及び指針振れ角の対応関係を、図３に示すように、点ＭＦに対応するセンサ抵抗と点ＳＦに対応するセンサ抵抗との差を１０Ωとしている。すなわち、この図３では、指針最小振れ角点及び前記指針最大振れ角点の間で、満タン指示点２７に一致するＭＦ点で屈曲する一次直線になるようにしている。最小振れ角−５．２度に対応するセンサ抵抗１０８Ω、及び最大振れ角８４．５度に対応するセンサ抵抗５Ωは、図４に示した例と同様である。すなわち、図３に示されるようなセンサ抵抗となるように、前記最大値と前記満タン指示点に対する値との間の前記抵抗体の前記接点の摺動方向の単位長さ当たりの抵抗が、前記満タン指示点に対する値と前記最小値との間よりも大きくされている。
【００３７】
ここで、液面レベルセンサ１とメータ部２との間に介在するコネクタ４をはじめとする周辺回路や、グランドレベルの浮き等による外部抵抗が従来例と同様に１０Ωであり、また、燃料タンク３は満タン状態であると想定する。そうすると、液面レベルセンサ１でのセンサ抵抗５Ωに、外部抵抗の１０Ωを付加した合成抵抗１５Ωが合成センサ抵抗になる。
【００３８】
この合成センサ抵抗１５Ωを、図３に基づいて、指針振れ角を算出すると、その算出値は８０度になる。そうすると、指針２３は満タン指示点２７を指すことになる。すなわち、従来、同様の条件では、満タン指示点２７の手前を指示していたのが改善されて、満タン指示点２７により近づくように指針２３を回転制御できるようになる。なお、最終的には、図３の特性はソフトウエア的に補正することが可能なので、リニアな指針２３の動きが維持できる。
【００３９】
以上のように本実施形態によれば、合成センサ抵抗及び指針振れ角の対応関係を、合成センサ抵抗が減少するにつれて指針振れ角が上に凸で単調増加するようにしているので、センサ抵抗に外部抵抗が付加されても、この影響を軽減させるように、指針振れ角を満タン指示点２７に近づけるように制御できる。このようにしたにもかかわらず、液面レベルセンサ１のセンサ抵抗の最大値は、従来通りなので、液面レベルセンサ１に含まれる接点が腐食しやすくなることもない。このような液面レベル指示装置は、多くの周辺回路が搭載されて外部抵抗の要因が多い車載用として好適である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、センサ抵抗の最大値と満タン指示点に対する値との間の抵抗体の接点摺動方向の単位長さ当たりの抵抗を、満タン指示点に対する値とセンサ抵抗の最小値との間よりも大きくしているので、電流値を小さくして別の問題を生じるセンサ抵抗の最大値の大きな値への変更を伴うことなく、より大きな外部抵抗が付加されるようになっても、その影響を軽減させて、指針の指示が満タン指示点を指示することができなくなることを回避し、満タン給油した直後にも拘わらず、指針が満タン状態を指示しないという問題を解決することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液面レベル指示装置の一実施形態の概略を示すブロック図である。
【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本実施形態で用いられる液面レベルセンサの一例を示す平面図及び要部拡大断面図である。
【図３】本実施形態で用いられるセンサ抵抗と指針振れ角との関係を示すグラフである。
【図４】従来のセンサ抵抗と指針振れ角との関係を示すグラフである。
【図５】図４の点ＭＦ１をシフトさせた時の、センサ抵抗と指針振れ角との関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１  液面レベルセンサ
２  メータ部
３  燃料タンク
４  コネクタ
２１  マイコン
２２  レシーバ部
２３  指針
２４  指針駆動機構
【図１】
0003860727.tif 000002
【図２】
0003860727.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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