專利名稱：非接觸式液位傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種非接觸式液位傳感器，并且具體地，涉及一種防止由非接觸式液 位傳感器中的滑動件的磨損而引起的檢測精度的下降以提升耐久性的非接觸式液位傳感
O
背景技術：
將描述一種已知的非接觸式液位傳感器的實例(例如，專利參考1)。圖5是一種 已知的非接觸式液位傳感器的垂直剖面圖。圖6是示出了從圖5示出的非接觸式液位傳感 器取出的磁電轉換元件、磁體和定子之間的位置關系的透視圖。圖7是示出了將磁體室蓋 連接于磁體室的已知的非接觸式液位傳感器的關鍵點的放大垂直剖面圖。如圖5所示，將已知的非接觸式液位傳感器100布置成使得由合成樹脂制成的傳 感器外殼Iio將被固定在車輛油箱190中。在形成于傳感器外殼110中的磁體室IlOA中， 可旋轉地布置有旋轉軸120。燒結磁鐵130配合在旋轉軸120的外圓周表面上。燒結磁鐵 130經由諸如粘接或接合那樣的固定方法而固定于旋轉軸120。燒結磁鐵130例如是鐵氧體磁鐵，該鐵氧體磁鐵是通過使磁性粉末環形成型并且 將得到的磁性粉末的成型件徑向磁化成兩極所形成的。燒結磁鐵130是硬且脆的，并且在 下述的夾物模壓過程中將遭受破裂。因而，如上所述，將經由夾物模壓所形成的主體部經由 諸如粘接或接合那樣的固定方法而固定于旋轉軸120。如圖7所示，通過使形成在傳感器外殼110上的棘爪IlOB與設置在磁體室蓋111 中的接合孔IllA相接合，由合成樹脂制成的該磁體室蓋111固定于磁體室IlOA的開口。此 外，磁體室蓋111具有形成在其中的支撐孔111B。旋轉軸120的一端插入且可旋轉地支撐 在該支撐孔IllB中。如圖5所示，一端連接于浮子140的浮子臂150的另一端配合在旋轉軸120的孔 中并且一體地固定于該旋轉軸120。當浮子140隨著液位L的變化而上下移動時，該垂直運 動經由浮子臂150而被傳遞到旋轉臂120，從而使旋轉軸120旋轉。如圖6所示，定子160由一對大致半圓形的斷片組成，并且在與燒結磁鐵130的外 圓周表面相對的同時被布置成形成大致圓形。在該對定子160的兩個端面之間形成有具有 180°相位差的兩個間隙G、G。例如，在一個間隙G中，布置有諸如霍爾元件或霍爾IC那樣 的磁電轉換元件170，同時該磁電轉換元件170被該對定子160夾在中間。如圖5所示，磁 電轉換元件170的端子170A電連接于布線板180。端子180A電連接于布線板180。當浮子140隨著液位L的變化而上下運動時，旋轉軸120與燒結磁鐵130 —起旋 轉。當通過磁電轉換元件170的磁通密度隨著燒結磁鐵130的旋轉而變化時，磁電轉換元 件170檢測該磁通密度上的變化，并且將該變化轉換成電信號并且將該電信號輸出到端子 180A。引用列表專利文獻
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[日本專利文獻 l]JP-A-2004-37196近些年來，已經研制了下述的非接觸式液位傳感器。圖8是示出了從根據現有技 術的非接觸式液位傳感器取出的框架和磁體保持器的關鍵點的透視圖。圖9是將磁體保持 器中的配合孔配合到框架的中心軸的狀態的剖視圖。圖10是框架與磁體保持器的剖視圖， 示出了滑動件的磨損狀態。如圖8和圖9所示，框架210通過使合成樹脂射出成型而制成。框架210以可旋 轉的狀態支撐磁體保持器220，因而同心地布置用作旋轉中心的中心軸211和豎立的環形 壁212。中心軸211中包含諸如IC霍爾元件那樣的磁電轉換元件213，以檢測容納在磁體 保持器220中的磁體211的旋轉量。當通過磁電轉換元件213的磁通密度變化時，磁電轉 換元件213檢測該磁通密度上的變化，并且將該變化轉換成電信號且將該電信號輸出到外 部。由合成樹脂制成的磁體保持器220在一個表面中包括形成在中心的中心孔222， 該中心孔222用于可旋轉地支撐框架210的中心軸211。磁體221適于環繞中心孔222的 外周。磁體保持器220包括插入孔223和保持槽224，該插入孔223用于插入一端連接于浮 子的浮子臂(未示出)的另一端，該保持槽224用于保持浮子臂的中間部分，浮子經由浮子 臂而連接到該保持槽224中。利用這種非接觸式液位傳感器，當浮子隨著液位的變化而上下運動時，該垂直的 運動被傳遞到繞著中心軸211旋轉的磁體保持器220。當通過磁電轉換元件213的磁通密 度變化時，該磁電轉換元件213檢測該磁通密度上的變化，并且將該變化轉換成電信號并 且將該電信號輸出到外部。如圖9和圖10所示，磁體保持器220隨著液位的變化而繞著中心軸211旋轉。在 框架210和磁體保持器220 二者都是由樹脂制成的情況下，中心軸211的外圓周表面與中 心孔222的內圓周表面之間的滑動逐漸發展為在框架210與磁體保持器220之間的配合狀 態中產生游隙。當該框架210與磁體保持器220之間的配合狀態中的游隙變得過大時，如 圖10所示，磁體保持器220可能相對于中心軸211傾斜。從而，收納在中心軸211中的磁 電轉換元件213和收納在磁體保持器220中的磁體221之間的位置關系會不穩定，導致電 信號的不穩定輸出以及檢測精度的降低。在框架210和磁體保持器220 二者都由相同的樹 脂制成的情況下，該樹脂在極端的條件下會由于摩擦熱而融化。
發明內容
已經針對上面的情況完成了本發明。本發明的目的是提供一種非接觸式液位傳感 器，該非接觸式液位傳感器能夠防止在長時間使用過程中由于磁體保持器和磁體彼此配合 的框架的中心軸的磨損而引起的檢測精度的下降。為了達到上面的目的，通過下面的(1)至(4)來構造根據本發明的非接觸式液位 傳感器(1) 一種非接觸式液位傳感器，包括磁體保持器，該磁體保持器包括樹脂保持器 主體以及磁體，該樹脂保持器主體具有用于限定配合孔的內圓周表面，該磁體沿該內圓周 表面容納在保持器主體內部；樹脂框架，該樹脂框架包括框架主體、從框架主體伸出的中心 軸，以及容納在中心軸內部的磁電轉換器；浮子臂，該浮子臂包括固定于磁體保持器的一端
4以及連接于根據液位而垂直移動的浮子的另一端；以及金屬的旋轉支撐件，該金屬的旋轉 支撐件包括布置在保持器主體的內圓周表面與中心軸的外圓周表面之間的空心圓柱部，其 中當磁體保持器根據液位而繞著中心軸旋轉的時候，通過磁電轉換器的磁通密度變化，從 而檢測液位的變化。利用構造(1)的非接觸式液位傳感器，由樹脂材料制成的磁體保持器中的配合孔 與由樹脂材料制成的框架的中心軸經由金屬的旋轉支撐件而彼此配合。避免了配合孔和 中心軸之間的樹脂的直接接觸，并且該中心軸和配合孔可以經由旋轉支撐件滑動。這通過 金屬和樹脂之間的接觸提供滑動，與樹脂制的配合孔和中心軸直接在彼此上滑動的情況相 比，顯著地減小了摩擦阻力。這抑制了配合孔與中心軸的磨損。這還使得磁體保持器相對 于中心軸的相對位置穩定，并且盡管長時間使用也維持恒定的檢測精度。(2)在構造(1)的非接觸式液位傳感器中，所述旋轉支撐件還包括一體地形成在 空心圓柱部的一端處的鎖定部，并且所述框架還包括用于接合于該鎖定部以便限制旋轉支 撐件相對于中心軸的相對旋轉的接合部。利用構造(2)的非接觸式液位傳感器，旋轉支撐件包括在一端處的鎖定部，并且 該鎖定部接合且配合于布置在框架上的接合部。這限制了旋轉支撐件相對于中心軸的相對 旋轉。所述非接觸式液位傳感器在操作中僅有的滑動件是旋轉支撐件和配合孔，這進一步 抑制了可能的磨損。消除了中心軸與旋轉支撐件之間的間隙對磁體保持器的位置精度方面 的影響，從而進一步提升了檢測精度。(3)在構造(2)的非接觸式液位傳感器中，鎖定部是從空心圓柱部的一端徑向向 外延伸的護擋板。利用構造(3)的非接觸式液位傳感器，能夠通過分模片(piecedivision for a mold)靈活地改變所述護擋板的形狀，從而為旋轉支撐件相對于中心軸的相對旋轉設定限 制角。(4)在構造(2)的非接觸式液位傳感器中，鎖定部包括凹槽和凸起中的一個，并且 接合部包括該凹槽和凸起中的另一個，以在中心軸的徑向上使該凹槽與該凸起接合。利用構造(4)的非接觸式液位傳感器，能夠進一步限制旋轉支撐件相對于中心軸 的相對旋轉。利用根據本發明的非接觸式液位傳感器，中心軸經由旋轉支撐件插入到磁體保持 器中的配合孔內。配合孔的樹脂材料與中心軸的樹脂材料經由旋轉支撐件滑動和旋轉，而 在該配合孔的樹脂材料與該中心軸的樹脂材料之間沒有直接接觸，這抑制了配合孔和中心 軸的磨損。這防止了磁體保持器相對于中心軸傾斜，從而保持了穩定的位置關系并一直保 持一定的檢測精度。
圖1是根據本發明實施例的非接觸式液位傳感器的分解透視圖。圖2是框架的中心軸和旋轉支撐件連接于圖1所示的磁體保持器中的配合孔的連 接狀態的剖視圖。圖3是示出了將根據變形實施例的旋轉支撐件安裝在框架的中心軸上的狀態的 關鍵點的透視圖。
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圖4是在圖3中示出的框架的中心軸、旋轉支撐件和磁體保持器中的配合孔的連 接狀態的剖視圖。圖5是已知的非接觸式液位傳感器的垂直剖面圖。圖6是示出了從圖5所示的非接觸式液位傳感器取出的磁電轉換元件、磁體和定 子之間的位置關系的透視圖。圖7是示出了其中磁體室蓋連接于磁體室的現有技術非接觸式液位傳感器的關 鍵部分的放大的豎直剖視圖。圖8是示出了從根據現有技術的非接觸式液位傳感器取出的框架和磁體保持器 的關鍵部分的透視圖。圖9是圖8所示的現有技術非接觸式液位傳感器上的磁體保持器中的配合孔配合 于框架的中心軸的狀態的剖視圖。圖10是框架和磁體保持器的剖視圖，示出了圖8所示的現有技術非接觸式液位傳 感器的滑動件的磨損狀態。
具體實施例方式將基于附圖詳細說明根據本發明的優選實施例。圖1是根據本發明實施例的非接觸式液位傳感器的分解透視圖。圖2是框架的中 心軸和旋轉支撐件連接于圖1所示的磁體保持器中的配合孔的連接狀態的剖視圖。如圖1所示，將根據本實施例的非接觸式液位傳感器10設計為檢測諸如汽油的液 體的液位，并且該非接觸式液位傳感器10包括框架11、磁體保持器12、旋轉支撐件13、浮子 部14以及蓋15。根據本實施例的框架11是利用諸如POM或PPS那樣的合適樹脂材料通過諸如射 出成型的通常成型方法而形成的。框架11包括形成為薄盒狀的框架主體16。該框架主體 16的一個表面(在T側上的后表面)具有開口，以形成一對引線室17(左和右)。在引線 室17中容納有連接于電子部件的引線框組件。通過樹脂來保護焊接于引線框組件的電子 部件。這種結構避免了當試圖將蓋15安裝在框架11上而使該蓋15與電子部件相接觸時 可能對該電子部件的損壞。在根據本實施例的框架11上，作為旋轉中心的中心軸18和豎立的環形壁19同心 地布置在與上述一個表面相對的表面(下文中稱作為“表面H”)的中心下方。這種布置經 由旋轉支撐件13可旋轉地支撐磁體保持器12。如圖2所示，中心軸18其中包括諸如IC傳感器的磁電轉換元件(磁電轉換器)31， 以檢測容納在磁體保持器12中的磁體30的旋轉量。當通過磁電轉換元件31的磁通密度 變化時，該磁電轉換元件31檢測磁通密度上的該變化，并且將該變化轉換成電信號，且將 該電信號輸出到外部。框架11在其上形成有階躍高度21。棘爪25布置在蓋15的下端處。當使蓋15縱 向地配合在框架11的外側時，蓋15上的棘爪25接合到階躍高度21，并且使蓋15裝配到框 架11。通過利用諸如POM或PPS那樣的合適樹脂材料夾物模壓(insert-molding)磁體 30而形成磁體保持器12。該磁體保持器12 (保持器主體)的中心具有形成在其中的配合孔32，該配合孔32用于設置旋轉支撐件13。圓筒磁體30 —體地容納在配合孔32的外圓 周的內側。在框架11的中心軸18經由旋轉支撐件13穿過配合孔32的同時，磁體保持器 12被可旋轉地支撐。根據本實施例的磁體30是用合適的磁性材料形成為圓筒形狀的鐵氧體磁鐵等。 盡管可以如上所述將磁體30夾物模壓到磁體保持器12中，但是替換地，也可以將磁體30 壓配合到形成于磁體保持器12中的磁體容納室內。替換地，可以將磁體30插入到磁體容 納室中，然后將該磁體30接合且固定于該磁體容納室。磁體保持器12在前表面H中包括用于插入下述浮子臂40的一端40a的插入孔33， 并且在該磁體保持器12的中心的外周表面上包括保持槽34，該保持槽34用于保持浮子臂 40中間部分的保持部40c。假定在磁體保持器12被中心軸18可旋轉地支撐的情況下，插入孔33是從磁體保 持器12到框架11的方向上穿透的孔。在與磁體保持器12連接于中心軸18的方向平行的 方向上，穿透插入孔33。保持槽34由在與穿透于磁體保持器12中的插入孔33的方向正交 的方向上延伸的兩個突起條35形成，以保持垂直連接于插入到插入孔33中的浮子臂40的 一端40a的被保持部40c。旋轉支撐件13具有用例如不銹鋼或黃銅那樣的金屬形成為環形的空心圓柱的形 狀(在圖1中，旋轉支撐件13的空心圓柱部分由13a表示)。旋轉支撐件13布置在限定磁 體保持器12中的配合孔32的內圓周表面與框架11的中心軸18的外圓周表面之間。艮口， 磁體保持器12中的配合孔32經由旋轉支撐件13被插入框架11的中心軸18，以使得中心 軸18可旋轉地支撐磁體保持器12。浮子部14包括浮子臂40和浮子41，該浮子臂40的一端40a配合于磁體保持器 12中的插入孔33，該浮子41可旋轉地安裝在浮子臂40的另一端40b上。蓋15從框架11的上方安裝在該框架11上，并且經由棘爪與引線框組件一起而固 定于該框架11，磁體保持器12以可旋轉的方式裝配于該框架11。蓋15具有空心的、大致盒子的形狀，并且包括扁平基板23 ；空心的、大致盒狀的 包圍部24 ；用于從前后兩個表面保持框架11的兩個側表面的保持部22 ；以及布置在包圍 部24的下端的兩側內部的棘爪25，并且該蓋15利用棘爪25固定于框架11的階躍高度21。 以這種方式，蓋15配合到框架11外側。由框架11支撐的磁體保持器12和浮子臂40由該 蓋15保持。當浮子41根據液位而上下運動時，磁體保持器12與磁體30 —起繞著框架11的 中心軸18旋轉。當通過布置在中心軸18中的磁電轉換元件31的磁通密度隨著容納在磁 體保持器12中的磁體30的旋轉而變化時，該磁電轉換元件31檢測磁通密度上的變化，并 且將該變化轉換成電信號且把該電信號輸出到外部。以這種方式，檢測磁體30的旋轉量， 即液位上的變化。如上所述，磁體保持器12中的配合孔32經由具有平滑表面的金屬旋轉支撐件13 而被插入，該平滑表面具有小摩擦阻力。這抑制了中心軸18與配合孔32的可能的磨損，并 且將具有減小游隙的支撐狀態維持了很長的時間段。因而，布置在中心軸18中的磁電轉換 元件31與容納在磁體保持器12中的磁體30之間的相對位置一直是穩定的。從磁電轉換 元件31接收到穩定的檢測信號，從而使得檢測具有高精度。
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接下來，將參考圖3描述本實施例的變形。圖3是示出了將根據變形實施例的旋 轉支撐件安裝在框架的中心軸上的狀態的關鍵部分的透視圖。圖4是在圖3中示出的框架 的中心軸、旋轉支撐件和磁體保持器中的配合孔的連接狀態的剖視圖。除了旋轉支撐件的形狀大體上不同之外，根據該變形的非接觸式液位傳感器與本 發明的非接觸式液位傳感器相同。相同的部件給予相同的標記或相當的標記，并且出于簡 潔的目的，簡化或省略相應的描述。如圖3和圖4所示，根據該變形的旋轉支撐件50包括由不銹鋼或黃銅形成的有 底的旋轉支撐件主體51，以及從旋轉支撐件主體51的一端徑向向外形成的護擋板52。在 圖3和圖4中的護擋板52和左端和右端的每一端處，形成有直線部52a。在框架11上形成有中心軸18，該中心軸18中包括磁電轉換元件31，同時該中心 軸18從框架主體16伸出。在中心軸18的兩側上形成有從框架主體16伸出的一對肋26。 利用被插入中心軸18的旋轉支撐件主體51和被該對肋26卡持的護擋板52的直線部52a， 旋轉支撐件50以相對于中心軸18的旋轉被限制的狀態而安裝在框架11上。以這種方式，在該旋轉支撐件50相對于中心軸18的旋轉被護擋板52的直線部 52a和該對肋26限制的同時，固定于框架11的該旋轉支撐件50可旋轉地支撐了根據參考 圖1描述的實施例的磁體保持器12。利用根據該變形的非接觸式液位傳感器，在磁體保持器12的旋轉過程中，該非接 觸式液位傳感器的滑動件僅僅是磁體保持器12中的配合孔32和旋轉支撐件50的旋轉支 撐件主體51的外圓周表面，樹脂材料不在彼此上滑動，這抑制了可能的磨損。中心軸18與 旋轉支撐件主體51之間的間隙不會對磁體保持器12的位置精度有影響，從而進一步提升 了檢測精度。分模片靈活地改變護擋板的形狀。從而，能夠設定旋轉支撐件相對于中心軸 的相對旋轉的限制角。如上所述，利用根據本發明的該實施例的非接觸式液位傳感器10，在磁體保持器 12中的配合孔32經由旋轉支撐件13被中心軸18支撐，從而避免了樹脂材料在彼此上的滑 動并且抑制了該配合孔32與中心軸18的磨損。因而，能夠防止如圖10所示的磁體保持器 12相對于中心軸18的傾斜，并且維持了穩定的位置關系，并且一直保持一定的檢測精度。旋轉支撐件由具有平滑表面的金屬制成，該平滑表面具有減小的摩擦。得到的滑 動件是樹脂和金屬的組合，這與樹脂材料在彼此上滑動的情況相比減小了摩擦阻力。這減 小了滑動件的磨損，并且提供了磁體保持器12相對于中心軸18的穩定的相對位置，并且在 長時間使用的過程中一直保持一定的檢測精度。此外，旋轉支撐件50在其一端處包括護擋板52。該護擋板52接合于布置在框架 11上的肋26，以限制相對于中心軸18的相對旋轉，僅有的滑動件是旋轉支撐件主體51的 外圓周表面和磁體保持器12中的配合孔32，從而進一步抑制了可能的磨損。消除了中心軸 18與旋轉支撐件主體51的內圓周表面之間的間隙對磁體保持器12的位置精度的影響，從 而進一步提升了檢測精度。本發明并不局限于上述實施例和變形，而是可以根據需要修改和改進。在前述實 施例和變形中的每個零部件的材料、形狀、尺寸、數值、形式、數目、位置等都是任意且不受 限制的，只要能實現本發明即可。盡管在上面實施例中將從框架11伸出的中心軸18插過磁體保持器12中的配合孔32，但是本發明不限于此。替換地，本發明也可以應用到將框架與磁體保持器的配合對換 的情況，即，使磁體保持器的中心軸插過形成在框架中的配合孔的非接觸式液位傳感器。在 這種情況下，上述實施例中描述的旋轉支撐件被磁體保持器的中心軸插過，并且插過形成 在框架中的配合孔。具有在上述變形中描述的護擋板的旋轉支撐件50被磁體保持器的中 心軸插過，并且插過形成在框架中的配合孔，同時利用被布置在磁體保持器上的肋卡持的 護擋板來限制旋轉支撐件50的旋轉。盡管在變形實施例中，旋轉支撐件的胡擋板被肋卡持而限制了旋轉支撐件的旋 轉，但是本發明并不限于此，而是該旋轉支撐件可以采用任意形式，只要能夠限制旋轉支撐 件相對于框架的旋轉即可。例如，形成在框架上的凸起可以被接合到在環形旋轉支撐件的 端部處以徑向布置的凹槽，以便限制旋轉支撐件的旋轉。本申請基于并且要求2008年4月16日提交的日本專利申請No. 2008-106860的 優先權益，其內容通過整體引用的形式結合于此。工業實用性本發明用于防止在長時間使用的過程中由于磁體保持器與磁體彼此配合的框架 的中心軸的磨損而引起的檢測精度的下降，并且對于水平檢測諸如車輛中的燃油那樣的液 體的變化的液位是有用處的。
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權利要求
1.一種非接觸式液位傳感器，包括磁體保持器，該磁體保持器包括樹脂保持器主體以及磁體，該樹脂保持器主體具有用 于限定配合孔的內圓周表面，該磁體沿該內圓周表面容納在所述保持器主體的內部；樹脂框架，該樹脂框架包括框架主體、從該框架主體伸出的中心軸以及容納在該中心 軸內部的磁電轉換器；浮子臂，該浮子臂包括固定于所述磁體保持器的一端以及連接于根據液位而垂直運動 的浮子的另一端；以及金屬的旋轉支撐件，該金屬的旋轉支撐件包括布置在所述保持器主體的內圓周表面與 所述中心軸的外圓周表面之間的空心圓柱部，其中，當所述磁體保持器根據所述液位而繞著所述中心軸旋轉的時候，通過所述磁電 轉換器的磁通密度變化，從而檢測所述液位的變化。
2.根據權利要求1所述的非接觸式液位傳感器，其中，所述旋轉支撐件還包括一體地形成在所述空心圓柱部的一端處的鎖定部，并且其中，所述框架還包括接合部，該接合部用于接合到所述鎖定部以便限制所述旋轉支 撐件相對于所述中心軸的相對旋轉。
3.根據權利要求2所述的非接觸式液位傳感器，其中，所述鎖定部是從所述空心圓柱部的一端徑向向外延伸的護擋板。
4.根據權利要求2所述的非接觸式液位傳感器，其中，所述鎖定部包括凹槽和凸起中的一個，并且所述接合部包括該凹槽和凸起中的 另一個，以在所述中心軸的徑向上使該凹槽與該凸起接合。
全文摘要
本發明能夠防止在長時間使用過程中由于磁體保持器和磁體彼此配合的框架的中心軸的磨損而引起的檢測精度的下降。一種非接觸式液位傳感器，包括磁體保持器，該磁體保持器包括樹脂保持器主體以及磁體，該樹脂保持器主體具有用于限定配合孔的內圓周表面，該磁體沿該內圓周表面容納在保持器主體內部；樹脂框架，該樹脂框架包括框架主體、從框架主體伸出的中心軸，以及容納在中心軸內部的磁電轉換器；浮子臂，該浮子臂包括固定于磁體保持器的一端以及連接于根據液位而垂直運動的浮子的另一端；以及金屬的旋轉支撐件，該金屬的旋轉支撐件包括布置在保持器主體的內圓周表面與中心軸的外圓周表面之間的空心圓柱部。當磁體保持器根據液位而繞著中心軸旋轉的時候，通過磁電轉換器的磁通密度變化，從而檢測液位的變化。
文檔編號G01F23/38GK102007384SQ20098011358
公開日2011年4月6日 申請日期2009年4月14日 優先權日2008年4月16日
發明者福原聰明 申請人:矢崎總業株式會社