JP2014163880A - 液面レベルセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】端子部に生じるリーク電流を抑制するとともに、外部回路と接続するための導電線と端子部とを良好に接続することができる液面レベルセンサを提供する。
【解決手段】液面レベルセンサのセンサハウジング２０は、周壁部と、リード線挿通部２４とを備えている。周壁部は、センサハウジング２０の奥行き方向に貫通する中空空間を形成し、リードフレーム３０の端子部３１の周囲を囲むように形成されている。リード線挿通部２４は、周壁部をセンサハウジング２０の奥行き方向に切欠して形成され、端子部３１から延びるリード線が通される第１挿通部と、この第１挿通部に続いてリード線が通される第２挿通部と、で構成されており、リード線をクランク状に曲折して保持している。
【選択図】図２

Description

本発明は、液面レベルセンサに関する。

従来より、液面レベルの検出を行う液面レベルセンサが知られており、例えば、自動車の燃料タンク内における燃料の液面高さを検出するといった用途に使用されている。液面レベルセンサは、例えば、測定すべき液面レベルの変位に応じて上下移動するフロートの挙動によって、センサハウジングに回転自在に装着された円環状のマグネットを回転させ、マグネットの周囲に生じる磁束密度の変化をセンサハウジング内に配設された検出回路により検出する。

例えば特許文献１には、一対の電極を備える導電パターンが形成された抵抗板を備える液面レベルセンサが開示されている。この液面レベルセンサは、電極間に生じる電位差を、導電線を介して外部回路に出力することとしており、電極と導電線とを接続する接続端子を備えている。

特開２０１０−２２５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された手法によれば、エタノールやエタノール混合ガソリン燃料等の導電性燃料中では、接続端子にリーク電流が発生したり、接続端子の腐食等により接触抵抗が増加したりするという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、端子部に生じるリーク電流を抑制するとともに、外部回路と接続するための導電線と端子部とを良好に接続することである。

かかる課題を解決するために、本発明は、先端にフロートを持つアームの回動位置を検出して、アームの回動位置に応じた電気信号を液面レベル信号として出力する検出素子を備える液面レベルセンサを提供する。この液面レベルセンサは、導電線が接続される端子部及び検出素子のリードが接続されるベース部を備えるリードフレームと、リードフレームの端子部を露出させるとともに残部を収容するセンサハウジングと、を有する。ここで、センサハウジングは、センサハウジングの奥行き方向に貫通する中空空間を形成し、リードフレームの端子部の周囲を囲むように形成された周壁部と、周壁部をセンサハウジングの奥行き方向に切欠して形成され、導電線が通される導電線挿通部を備えている。この場合、導電線挿通部は、端子部から延びる導電線が通される第１挿通部と、当該第１挿通部に続いて導電線が通される第２挿通部とで構成されて、導電線をクランク状に曲折して保持する。

また、本発明において、第２挿通部は、第１挿通部に対し、導電線の延在方向と直交するセンサハウジングの左右方向にずらした位置に形成され、かつ、切欠形状をクランク状に曲折して形成するとともに当該曲折位置を第１挿通部の切欠深さより奥側にずらした位置に設定することが好ましい。

さらに、本発明において、リードフレームの端子部は、導電線が通される通し穴を備え、第１挿通部は、通し穴に対し、センサハウジングの左右方向にずらした位置に形成されていることが好ましい。

本発明によれば、周壁部を設けるとともに、この周壁部によりリード線を保持可能としているので、端子部に生じるリーク電流を抑制するとともに、外部回路と接続するための導電線と端子部とを良好に接続することができる。

本実施形態にかかる液面レベルセンサを模式的に示す斜視図 液面レベルセンサのセンサハウジングの主要部を模式的に示す正面図 センサハウジングを模式的に示す正面図 センサハウジングを模式的に示す上面図 リード線の配設状態を示す説明図 リード線の配設状態を示す説明図

図１は、本実施形態にかかる液面レベルセンサ１０を模式的に示す斜視図である。また、図２は、液面レベルセンサ１０のセンサハウジング２０の主要部を模式的に示す正面図であり、図３は、センサハウジング２０を模式的に示す正面図である。液面レベルセンサ１０は、自動車の燃料タンク内に貯留される燃料の液面レベルを検出するセンサであり、フロート１２と、アーム１４と、センサハウジング２０とを備えている。

フロート１２は、燃料タンク内の液面レベルの変動に伴い上下動するものである。アーム１４は、一端がフロート１２に接続され、他端がホルダ１６に接続されている。ホルダ１６は、センサハウジング２０の所定位置に回動可能に取り付けられており、ホルダ１６の内側にはリング状のマグネット（図示せず）が配設されている。

センサハウジング２０は、後述するリードフレーム３０やホールＩＣ（図示せず）などが組み合わされたリードフレームアッシーをインサート部品とし、インサート成形されている。本実施形態において、センサハウジング２０は、リードフレーム３０の端子部３１のみを外部に露出させた状態で、その残部を内部に収容している。センサハウジング２０としては、ポリアセタール樹脂や、ＰＰＳ樹脂などを利用することができる。

ホールＩＣは、検出素子であるホール素子や増幅回路などで構成されており、アーム１４の回動位置を磁気的に検出して、この回動位置に応じた電気信号を液面レベル信号として出力する。具体的には、燃料タンク内の液面レベルが変化した場合、フロート１２の上下位置が変動するため、アーム１４を通じてホルダ１６及びこれに配設されたマグネットが回転させられる。この際、ホール素子を通過する磁界の磁束密度が変化することとなり、ホールＩＣ（ホール素子）より出力される出力電圧が変化することとなる。そのため、このホールＩＣの出力電圧である液面レベル信号を検出することにより、アーム１４の回動位置、すなわち、液面レベルを検出することができる。

リードフレーム３０は、ホールＩＣを外部回路と電気的に接続するための金属板製の回路部材であり、例えば黄銅に錫メッキを施した金属板、あるいはステンレス鋼や鉄などで形成することができる。リードフレーム３０は、ホールＩＣが備えるリードの数に対応して用意されている。本実施形態において、ホールＩＣは、信号、接地及び電源に対応した３つのリードを備えており、３つのリードフレーム３０が用意されている。

個々のリードフレーム３０は、１枚の板状部材で構成されており、先端側に端子部３１が構成され、基端側にベース部（図示せず）が構成される。端子部３１は、導電線であるリード線４０が接続されるものであり、その中央部にリード線を挿通するための通し穴３１ａが形成されている。ベース部は、ホールＩＣのリードが接続されるものである。

センサハウジング２０は、左右の側面部に、片部２１と、上下方向に向かって延設されて弾性変形可能なフック部２２とをそれぞれ備えている。ここで、燃料タンクは、燃料を外部に送出するポンプ（不図示）を有し、液面レベルセンサ１０は、例えば、ポンプのポンプホルダに取り付けられる。これらの片部２１及びフック部２２は、ポンプホルダ側の係合部材と係合することにより、液面レベルセンサ１０をがたつき無くポンプホルダに固定することができる。

また、本実施形態の特徴の一つとして、センサハウジング２０は、リードフレーム３０の端子部３１が露出する上縁部に、周壁部２３と、リード線挿通部２４とを備えている。周壁部２３及びリード線挿通部２４は、３つのリードフレーム３０に対応してそれぞれ形成されている。

周壁部２３は、センサハウジング２０の奥行き方向、すなわち、前後方向（図２又は図３に示す紙面垂直方向）に貫通する中空空間を形成し、その内部に端子部３１を収容している。換言すれば、周壁部２３は、端子部３１の周囲を囲むように形成されている。また、本実施形態では、端子部３１を含む中空空間（以下「第１中空空間」という）と、この第１の中空空間の上方に存在する第２の中空空間とを隔てる隔壁２３ａが、周壁部２３の一部として形成されている。

リード線挿通部２４は、端子部３１に接続するリード線４０を固定的に保持するものであり、周壁部２３を切欠して形成されている。リード線挿通部２４は、第１挿通部２４ａと、第２挿通部２４ｂとで構成されている。

第１挿通部２４ａは、端子部３１から延びるリード線４０が一次的に通される部位であり、周壁部２３の隔壁２３ａを、奥行き方向に切欠して形成されている。第１挿通部２４ａの奥行き方向の切欠深さは、長さＬ１に設定されている。ここで、奥行き方向における端子部３１の位置を長さＬ２で定義した場合、第１挿通部２４ａの切欠深さＬ１は、長さＬ２よりも小さい関係に設定されている（Ｌ１＜Ｌ２）。

一方、第２挿通部２４ｂは、第１挿通部２４ａに続いてリード線４０が通される部位であり、第２中空空間を隔てて隔壁２３ａと隣り合う周壁部２３を、奥行き方向に切欠して形成されている。図４に示すように、第２挿通部２４ｂは、奥行き方向にかけて単純に延在するストレート状に形成されておらず、中間位置で一旦左右方向に向きを変えた上で再度奥行き方向に延在しており、クランク状に曲折して形成されている。この奥行き方向の中間位置（曲折位置）を長さＬ３で定義した場合、この長さＬ３は、第１挿通部２４ａの切欠深さＬ１よりも大きい関係に設定されている（Ｌ１＜Ｌ３）。

また、第１挿通部２４ａと第２挿通部２４ｂとは、センサハウジング２０の左右方向にずらした位置に設定されている。ここで、第１挿通部２４ａは、端子部３１に形成された通し穴３１ａに対し、センサハウジング２０の左右方向にずらした位置に形成されている。これにより、通し穴３１ａ、第１挿通部２４ａ及び第２挿通部２４ｂは、互い違いにとなるように隣り合うもの同士で相互にオフセットした位置に存在することになる。

このような構成の液面レベルセンサ１０において、リードフレーム３０の端子部３１にはリード線４０の端部が接続され、また、リード線挿通部２４にリード線４０が通される。例えば、リード線４０は、芯線である導体（例えば銅）を架橋ポリエチレンの絶縁体で被覆した屈曲性のある被覆電線を用いることが好ましい。

具体的には、まず、リード線４０の先端を端子部３１の通し穴３１ａへと通す。そして、リード線４０を、第１挿通部２４ａを通し、その後、第２挿通部２４ｂへと通す。この第２挿通部２４ｂへとリード線４０を通す際には、リード線４０を、第２挿通部２４ｂの形状に沿って奥行き方向へと押し下げた後、曲折位置にて左右方向へ移動させ、リード線４０と第２挿通部２４ｂの曲折部位とを係合させる。そして、端子部３１とリード線４０の先端部との接続を、例えばはんだ付けにて行う。

これにより、リード線４０は、リードフレーム３０の端子部３１に接続されるとともに、リード線挿通部２４によって保持され、端子部３１との接続位置を基点としてセンサハウジング２０の上方向に延在する格好を備える。このリード線４０の他方の端部に、外部回路に接続するためのコネクタ（図示せず）が設けられており、リードフレーム３０は、端子部３１に接続されるリード線４０を介してコネクタ（図示せず）に接続される。

通し穴３１ａ、第１挿通部２４ａ及び第２挿通部２４ｂは、センサハウジング２０の左右方向において互い違いにとなるように相互にオフセットした位置に存在している。このため、端子部３１の通し穴３１ａ、第１挿通部２４ａ、第２挿通部２４ｂへと至るリード線４０の軌跡は、図５に示すように、左右方向においてクランク状に曲折することとなる。この場合、弾性作用によりリード線４０が直線形状に復帰しようとすることで、第１挿通部２４ａ及び第２挿通部２４ｂとリード線４０とが係合し、これにより、リード線４０が第１挿通部２４ａ及び第２挿通部２４ｂによって保持されることとなる。

また、上述したように、第１挿通部２４ａの切欠深さＬ１は、端子部３１の奥行き方向の位置である長さＬ２、及び第２挿通部２４ｂにおける奥行き方向の曲折位置である長さＬ３よりもそれぞれ小さくなるように設定されている。このため、端子部３１、第１挿通部２４ａ、第２挿通部２４ｂへと至るリード線４０の軌跡は、図６に示すように、奥行き方向においてクランク状に曲折することとなる。この場合、弾性作用によりリード線４０が直線形状に復帰しようとすることで、第１挿通部２４ａ及び第２挿通部２４ｂとリード線４０とが係合し、これにより、リード線４０が第１挿通部２４ａ及び第２挿通部２４ｂによって保持されることとなる。

このように本実施形態に係る液面レベルセンサ１０において、センサハウジング２０は、周壁部２３と、リード線挿通部２４とを備えている。周壁部２３は、センサハウジング２０の奥行き方向に貫通する中空空間を形成し、リードフレーム３０の端子部３１の周囲を囲むように形成されている。また、リード線挿通部２４は、周壁部２３をセンサハウジング２０の奥行き方向に切欠して形成され、端子部３１から延びるリード線４０が通される第１挿通部２４ａと、この第１挿通部２４ａに続いてリード線４０が通される第２挿通部と、を備えている。そして、第１挿通部２４ａ及び第２挿通部２４ｂは、リード線４０をクランク状に曲折して保持している。

かかる構成によれば、リードフレーム３０の端子部３１が周壁部２３によって囲まれているので、端子部３１のリーク電流の発生を抑制することができる。特に、本実施形態によれば、複数のリードフレーム３０が並列しているため、端子間におけるリーク電流を有効に抑制することができる。

また、第１挿通部２４ａ及び第２挿通部２４ｂによりリード線４０をクランク状に曲折して保持することにより、リード線４０を適切に保持することができる。これにより、端子部３１との接続時には、リード線４０が動くといったこともないので、リード線４０の位置決めが容易となり、組み付け性の向上を図ることができる。その結果、リード線４０を端子部３１に良好に接続することができる。

また、リード線４０がクランク状に曲折して保持されているので、リード線４０に引張の力が作用しても、第２挿通部２４ｂとリード線４０との係合箇所に応力が集中的に作用することとなる。そのため、リード線４０と端子部３１との接続箇所、すなわち、はんだ付け箇所に応力が直接作用しないので、リード線４０を端子部３１に良好に接続することができる。

さらに、リード線４０と端子部３１との接続をはんだ付けで行うことができるので、はんだにてリード線４０の芯線を覆うことができる。これにより、導電性燃料による芯線部分の腐食を抑制することができるので、リード線４０を端子部３１に良好に接続することができる。

また、本実施形態において、第２挿通部２４ｂは、第１挿通部２４ａに対し、センサハウジング２０の左右方向にずらした位置に形成されている。これにより、図５に示すように、左右方向においてリード線４０をクランク状に曲折して保持することができ、リード線４０を安定的に保持することができる。

また、第２挿通部２４ｂは、切欠形状をクランク状に曲折して形成するとともに曲折位置を第１挿通部２４ａの切欠深さより奥側にずらした位置に設定している（Ｌ１＜Ｌ３）。これにより、図６に示すように、奥行き方向においてリード線４０をクランク状に曲折して保持することができる。このため、左右方向及び奥行き方向の２方向においてリード線４０が多重的に保持されることとなるので、リード線４０の安定的な保持を効果的に実現することができる。

さらに、第２挿通部２４ｂの切欠形状をストレート状に形成した場合には、奥行き方向においてリード線４０が自由に抜けてしまうが、第２挿通部２４ｂがクランク状に曲折した形状を採ることで、当該曲折部位にリード線４０を係合させることできる。これにより、リード線４０が奥側又は手前側に抜けてしまうといった事態を抑制することができるので、リード線４０を端子部３１に良好に接続することができる。

また、本実施形態において、リードフレーム３０の端子部３１は、リード線４０が通される通し穴３１ａを備え、この場合、第１挿通部２４ａは、通し穴３１ａに対し、センサハウジング２０の左右方向にずらした位置に形成されている。

かかる構成によれば、通し穴３１ａの存在により、リード線４０を端子部３１に接続する際の位置決めが容易となる。また、通し穴３１ａを基準として第１挿通部２４ａの位置を形成することで、通し穴３１ａ、第１挿通部２４ａ及び第２挿通部２４ｂの関係を、互い違いにとなるように設定することができる。これにより、リード線４０を端子部３１に良好に接続することができる。

以上、本実施形態にかかる液面レベルセンサについて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その発明の範囲において種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態では車両用の燃料レベルを検出する液面レベルセンサを説明したが、本発明は車両用に限らず、他の用途に用いられてもよい。また、上述した実施形態では、非接触式液面レベルセンサを説明したが、本発明は非接触式に限らす、接触式といった他の形式であってもよい。

１０ 液面レベルセンサ
１２ フロート
１４ アーム
１６ ホルダ
２０ センサハウジング
２１ 片部
２２ フック部
２３ 周壁部
２４ リード線挿通部
２４ａ 第１挿通部
２４ｂ 第２挿通部
３０ リードフレーム
３１ 端子部
３１ａ 通し穴
４０ リード線

Claims (3)

1. 先端にフロートを持つアームの回動位置を検出して、前記アームの回動位置に応じた電気信号を液面レベル信号として出力する検出素子を備える液面レベルセンサにおいて、
   導電線が接続される端子部及び前記検出素子のリードが接続されるベース部を備えるリードフレームと、
   前記リードフレームの端子部を露出させるとともに残部を収容するセンサハウジングと、を有し、
   前記センサハウジングは、
   前記センサハウジングの奥行き方向に貫通する中空空間を形成し、前記リードフレームの端子部の周囲を囲むように形成された周壁部と、
   前記周壁部を前記センサハウジングの奥行き方向に切欠して形成され、前記導電線が通される導電線挿通部と、を備え
   前記導電線挿通部は、
   前記端子部から延びる導電線が通される第１挿通部と、
   当該第１挿通部に続いて前記導電線が通される第２挿通部と、で構成されて、
   前記導電線をクランク状に曲折して保持することを特徴とする液面レベルセンサ。
2. 前記第２挿通部は、前記第１挿通部に対し、前記導電線の延在方向と直交する前記センサハウジングの左右方向にずらした位置に形成され、かつ、前記切欠形状をクランク状に曲折して形成するとともに当該曲折位置を前記第１挿通部の切欠深さより奥側にずらした位置に設定することを特徴とする請求項１に記載された液面レベルセンサ。
3. 前記リードフレームの端子部は、前記導電線が通される通し穴を備え、
   前記第１挿通部は、前記通し穴に対し、前記センサハウジングの左右方向にずらした位置に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載された液面レベルセンサ。

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