专利名称：车辆用静电容量式传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测车辆油箱内的燃料残留量的静电容量式传感器。
背景技术：
静电容量式监视油箱内液体残留量的液位传感器可参见日本特开2004-205445公报。该静电容量式传感器，拥有被浸渍于液体中的一对电极。当液体的液位发生变化时，由于液体与空气的电容率的差，使得一对电极间的静电容量发生变化，依据这种静电容量的变化，就可以检测出液面水位变化。可是，如果是上述静电容量式传感器，被用于检测汽车等的油箱油量时，则必须从电极和振荡电路或是检测电路之间向油箱外边引出一根导线。可是，作为燃料的汽油是可燃性液体，要充分考虑不要让它从上述导线的引出部位向油箱外漏油。因此，传感器的安装构造也不得不变得很复杂，这样会招至制造工序的复杂化及成本的提高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种构造简单且安全性能高的车辆用静电容量式传感器。
本实用新型所述的一种车辆用静电容量式传感器，它是包括有一对电极的放置于车辆油箱内的传感器本体、外加交流信号于所述的一对电极上的振荡部、及以上述一对电极的静电容量为基准，检测出上述油箱内燃料的残留量的检测部分组成的车辆用静电容量式传感器，在所述的传感器本体内部，由绝缘性材料构成的具有可使上述的燃料流入的空洞部分组成的绝缘部，所述绝缘部分位于油箱内，由上述一对电极相互夹住前面讲到的空洞部分，使其与上述绝缘部分成为一体结构。
在上述传感器的本体上还设有露出上述油箱前外部的连接部分，有装在上述一对电极上的上述振荡部及可与上述检测部进行连接的端子部从上述连接部分露出，同时将上述端子部连接到构成上述振荡部及上述检测部的电路基板上。
上述传感器本体是圆筒状的，其轴的方向呈上下方向，测定部被放置在油箱内，上述连接部从上述测定部的轴方向来看，比起该测定部要宽，塞住上述测定部的一端。
该传感器是在上述测定部的上端位置，设有连通上述空洞部及外部空间的通风孔。
该传感器是在上述测定部的下端位置侧面，设有在上述空洞部与外部空间之间允许上述燃料流出、流入的油路。
如上所述的一种车辆用静电容量式传感器，与该传感器本体成一体的电极，是由一对发信电极、收信电极及屏蔽电极组成；发信电极及收信电极沿上下方向，即沿着测定部的轴方向设置，所述的一对发信电极、收信电极为两个长的金属板沿着测定部的圆周方向呈半圆状弯曲形状，在其内周边缘稍靠外侧的位置上，相互沿着圆周方向间隔排列，该发信电极及收信电极的下端在一直伸到测定部的下端稍靠上方的位置，同时其上端从测定部的上部设置的连接部的上面露出形成端子部，该端子部的露出端上还继续设有朝向上方的连接凸台。
如上所述的一种车辆用静电容量式传感器，所述的屏蔽电极的口径比测定部的外周要稍小，同时其轴方向的长度比测定部稍短，且呈圆筒状；该屏蔽电极与测定部同轴，被埋进其内，围住两个电极；在该屏蔽电极的上端边缘，还增设有呈细长板状的端子部，其方向朝上，其上端部是从连接部的上面向上方突出，而且该端子部的突出端的后面，还设有方向朝上的连接凸台。
如上所述的一种车辆用静电容量式传感器，在连接部的上方中央位置，还安装有控制电路面板，在该控制电路面板的上面设有检波电路、平滑电路、测量基准值用的时钟电路，同时还安装有将分频电路、平滑电路来的信号转换为数字信号的A/D转换电路、将CPU信号进行模拟转换的D/A转换电路、与外部设备连接的I/O板、读取记忆ROM及随机存取RAM及单片微电脑；所述的分频电路与时钟电路通电连接，D/A转换电路与外部连接端子通电连接，从该外部连接端子经过导线，与显示燃料残留量的仪表进行连接，I/O板经过插头及导线与警告灯进行连接。
本实用新型具有如下优点和积极的效果(1)由于其电极与绝缘部成为一体，所以比起各个电极单独安装于油箱方式来讲其安装更为容易。另外，由于其电极被固定于绝缘部，所以车辆行驶时即使传感器本体发生振动，也不会引起电极的损坏或是短路等故障。还有，由于电极被绝缘部覆盖住，使其不与燃料直接接触，所以可以防止电极被腐蚀。更有，由于传感器本体插入油箱内只有一个开口，所以注意避免液漏即可，所以比起从各个电极个别引出导线来讲，用简单的防漏构造便可确保安全。再加上，象这样的传感器本体，在内部成形方面也相对容易，所以可以提供价格低且方法简便的传感器。
(2)由于电极的端子部连接在电路基板上，所以就不需要连接电极端子部与电路基板的导线，这样零件数量也得到削减。另外，因其传感器本体与电路基板可以整体操作，所以操作更容易。而且，不是说电路基板一定将构成振荡部及检测部的所有的电路或是电子零件等安装于1块板上，是构成振荡部及检测部的一部分的电路基板也可。
(3)在填补电极的测定部的一端，设有比起该测定部更大的好象可以塞住测定部一端的连接部。由于有这样的构造，在油箱上由于设有允许测定部通过而不允许连接部通过的开口部，从这个开口插入测定部，在油箱的外侧固定连接部这种方式，可以简单地将传感器本体安装于油箱上。另外，也可防止传感器本体落入油箱内。
(4)在测定部的上端位置，设有连能空洞部与外部空间的通风孔。因此，油箱内的燃料的液位一旦上下活动，则空洞部内的液位也随之上下活动，此时，如果是液面上方的空间空气不能顺利地通过的这种构造的话，则空洞部内的液位则不能平滑地随着外部液位的上下移动而移动。但是，该项发明，由于通风孔的存在，使得空洞内的空气进出自由，所以就可以避免测定部内外产生的液位差。
(5)在测定部的下端位置侧面，设有让燃料流出、入空洞部的燃料通路。因为有这样的构造，使得测定部内部与外部之间的燃料可以进出是通畅，所以空洞部内的液位可以随着外部的液位上下移动而移动。如此便避免了测定部内外的液位差。特别是即使是在油箱内的油量很少的情况下，也可以精确测定，所以将测定部的下端部尽可能下降至油箱底部时其效果更为明显。
图1是本实用新型实施形式的车辆用静电容量式传感器的电路原理图。
图2是本实用新型的传感器装在油箱时的略图。
图3是本实用新型的传感器的分解斜视图。
图4是本实用新型的传感器的侧断面图之一。
图5是本实用新型的传感器的侧断面图之二。
图6是本实用新型的传感器的断面图。
图7是本实用新型的由传感器检测出的输出电压与燃料的残留量之间关系的示意曲线。
具体实施方式
以下是将本实用新型的具体化的实施形式，将参照图1～图7详细说明。附图中1是车辆用静电容量式传感器、10是传感器本体、11是绝缘部、12是测定部、12A是空洞部、13是连接部、16是通风孔、17时切槽(燃料通路)、20A是发信电极、20B是收信电极、21是端子部、30是控制电路面板、31是检波电路(检测部)、32是平滑电路(检测部)、33是分频电路(振荡部)、35是CPU(检测部)、41是时钟电路(振荡部)、8是燃料、70是油箱。
在图1中所示为本实施形态的车辆用静电容量式传感器1(以下简称“传感器1”)的原理图。在该传感器1中有设置于油箱70内的一对电极(发信电极20A及收信电极20B)及埋进该电极的绝缘部11的本体10，向该电极发出交流信号的时钟电路41及分频电路33，还有检测上述电极间电压的检测电路31，使从检测电路输出的电压平滑化的平滑电路32，以及以从平滑电路32输出的输出电压为准计算出油箱70内的燃料8的残留量的CPU35。BLOCK电路41及分频电路33构成本发明的振荡部，检波电路31、平滑电路32及CPU35则构成本发明的检验部。
在图2中所示的是本实施形态的传感器1被安装于油箱70中的样子。图2是用略图来说明的，作为汽车用是由钢铁或是树脂制成众所周知的形状。而且在其上面，还设有安装传感器1的传感器本体10的安装孔72。另外，在这个安装孔72的周围，还设有防止传感器本体10螺丝活动的孔71，其将与后面将讲到的传感器本体10的螺丝孔14匹配，呈复数设置(与图4、5一并参考)在该传感器1中，有设置于车辆(无图示)的油箱70内的本体10、与该传感器本体连接的控制面板30(相当于本实用新型的电路基板)(参照图3～图5)。传感器本体10是由绝缘性树脂材料制成的绝缘部及发信电极20A、收信电极20B、屏蔽电极23等内部成形为一体的本体。
在绝缘部11中，有圆筒状的测定部12、以及塞住该测定部12一端侧开口的连接部13。测定部，比方说是聚乙烯，其有比油箱70的安装孔72的孔径要稍小的外径呈圆筒状，其轴方向的长度大体与油箱70的高度相等。
在该测定部12的边缘稍稍靠下侧的位置，贯通有测定部12内部的空洞部12A与外部空间连通的通风孔。在测定部12的另一端(安装于油箱70时的上侧边缘)，从下边向上方形成一个U字形的切口，这就是切槽17(相当于本发明的燃料通路)。
在该测定部12的上端，形成有比该测定部12口径大的，且与测定部同轴的呈圆盘状的连接部13，它的设计就好象塞住测定部12的开口。连接部13的外径比起安装于油箱的安装孔72的孔径要大，如果将传感器本体10的测定部12插入油箱70内，该连接部13就会卡在安装孔72的孔边缘停止。针对于该连接部13，从测定部12的外周边缘向外侧伸出的区域，设有让传感器本体10装在油箱时的螺丝止动用的螺丝孔14，以及后面要讲到的电装盖板50装于连接部13时的螺丝止动用的复数的螺丝孔15，在同一圆周上等距离排列。
与该传感器本体10成一体的电极，是由一对的发信电极20A、收信电极20B及屏蔽电极23组成。发信电极20A及收信电极20B沿上下方向(沿着测定部12的轴方向)，有一个长的金属板沿着测定部12的圆周方向呈半圆状弯曲形状，在测定部的内周边缘稍稍靠外侧的位置上，相互沿着圆周方向间隔排列(同时参照图6)。该发信电极20A及收信电极20B的下端在一直伸到测定部12的下端稍稍靠上方的位置，同时其上端从连接部13的上面露出形成端子部21A、21B。该端子部21A、21B的露出端上还继续设有朝向上方的连接凸台22A、22B。
另外，屏蔽电极23，是金属，口径比起测定部12的外周要稍小，同时其轴方向的长度比起测定部12稍短，且呈圆筒状。该屏蔽电极23与测定部12同轴，被埋进测定部12内，围住两个电极20A、20B。在该屏蔽电极23的上端边缘，还增设有呈细长板状的端子部24，其方向朝上，其上端部是从连接部13的上面向上方突出。而且，该端子部24的突出端的后面，还设有方向朝上的连接凸台25。
在连接部13的上方中央位置，还安装有控制电路面板30。在该控制电路面板30的上面还设有无图示的电路，检波电路31、平滑电路32、时钟电路41，同时还安装有将分频电路33、平滑电路32来的信号转换为数字信号的A/D转换电路34、将CPU(中央演算装置)35信号进行模拟转换的D/A转换电路36、与外部设备连接的I/O板37、ROM(读取专用记忆)38及RAM(随机存取记忆)39，及单片微电脑。分频电路33与时钟电路41通电连接。另外，还有通过检波电路31及平滑电路32输出的电压为基准，算出油箱70内的燃料8的残留量的计算程序、与重新决定算出的残留量的临界值进行比较来判断是否发出警告待程序写入ROM38里。另外，也有暂时将输出电压的值写入RAM39的情况。更有，D/A转换电路36与无图示的外部连接端子通电连接，从该外部连接端子经过导线，与显示燃料8残留量的仪表42进行连接。还有，I/O板37是经过无图示的插头及导线与警告灯43进行连接。
在该控制电路面板30上，还设有与电路连接的贯通孔44。而且，在该贯通孔44上，还插有发信电极20A、收信电极20B、及屏蔽电极23连接用凸台22A、22B、25，它们是被焊在该贯通孔上的。因此，控制电路面板被固定在连接部13上的同时，其发信电极20A、收信电极20B、及屏蔽电极23分别通电连接在控制电路面板30的分频电路33、检波电路31、地线(无图示)层上。
在安装于该控制电路面板30的连接部13的上面，还盖有电装盖板50。电盖板50是朝下方开口的，其内部还设有可以容纳控制电路面板30的圆形的浅碟容器状的面板收容部51、还有从该面板收容部51的开口部向外周方向伸出的法兰部52。该法兰部52的外径，与连接部13的外径及乎相等。该法兰部52上，还设有为了传感器本体10装在油箱时的螺丝止动的螺丝18插通用的复数的螺丝孔54、及电装盖板50装于连接部13时的螺丝止动用的复数的螺纹孔55，它们分别与连接部13的螺丝孔14及螺丝孔15相匹配。该电装盖板50将控制电路面板30收于面板收容部51内，电装盖板50一侧与连接部13一侧的螺丝孔14、54、螺纹孔15、55分别匹配重叠于连接部13的上面，用螺53固定在连接部13上。
另外，在传感器本体10的连接部13的下面，还安装有垫圈60。该垫圈60是橡胶材料，其外径与连接部的外径几乎相同，内径与测定部12的外径也几乎相同，呈圆环状。在该垫圈60上，设有传感器本体10装于油箱时螺丝止动的让螺丝18插用的复数的螺丝孔61，它与连接部13的螺丝孔14匹配设置。
接下来，就上述构成的本实施形态的作用加以阐述。
将该传感器1安装于油箱70时，首先，要将垫圈60安装在传感器本体10上，连接部13一侧朝上，将测定部13从油箱的安装孔72插入，按压它直至安装于连接部13的下面的垫圈60与安装孔72的孔边缘外侧相接触为止。而且，将连接部13与电盖板50及垫圈60一起固定于油箱上。如此，连接部13露出油箱70外，测定部13沿其轴方向对着上下方向垂下，以这种状态将传感器体10固定于油箱70。而且，因为有垫圈60，可以防止从安装孔72漏油。在传感器本体10固定在油箱70的状态下，测定部12的下端一直到达接近油箱70的底部的位置，接着，发信电极20A及收信电极20B的下端也到达接近油箱70底部的位置。还有，油箱70内的燃料8从测定部12的下端流入空洞部12A内。
车辆行驶使油箱内的燃料8的量减少时，油箱70内的燃料8的液位会下降。此时，经过上侧通风孔16，空气流进空洞部12A的内部，而燃料8经下侧的切槽17流出到空洞部12A的外面，这样空洞部12A内的液位就会与油箱70内的液位同水平下降。另外，因为加油而使油箱70内油量增加时，油箱70内燃料8的液位就会上升。此时，空气通过上方的通风孔16流出到空洞部12A的外部，使得空洞部12A内的液位也会同油箱70内的液位保持同量上升。如此，就可以始终保持空洞部12A内的液位与油箱70的燃料8的液位相一致。
如果想通过该传感器1来检测油箱70内的油量时，将从时钟电路来的高频信号通过分频电路33分频后加到发信电极20A。发信电极20A与收信电极20B间的静电容量会随着这两个电极20A、20B间的燃料8的液位，也就是说会随着空洞部12A内部的燃料8的液位的变化而变化，所以发信电极20A-收信电极20B之间的电位差而会随着燃料8的液位变化而变化。从收信电极20B出来的输出信号由检波电路31转换为直流电压，再经平滑电路32平滑化后，经A/D转换电路转换为数字信号。转换后的数字信号(输出电压值)再由CPU35读取。
CPU35依据输出电压值计算出燃料8的油量。如图7所示以输出电压值为准计算出燃料8的油量。如图7所示，由于输出电压值与燃料8的残留量相关，CPU35就会利用定好的计算方式代入输出电压值，这样就可计算出其残量。算出的油量值经D/A转换电路转换成模拟数据输出到仪表42。或是，将CPU35算出的油量值与重新记忆后的临界值进行比较，如果低与临界值，则警告灯43会亮，发出燃料已经耗尽的警告。
依据以上所述的本实施形式，传感器10是将发信电极20A、收信电极20B及屏蔽电极23埋入由绝缘树脂材料构成的绝缘部的一体化的传感器。根据这样的构成，比起各电极20、23单独地安装于油箱这种方式其安装更容易。还有，各电极20、23由于固定于绝缘部11之上，所以车辆行驶时即使传感器本体10有振动，而电极20、23也不用担心会发生损坏或是短路等故障。另外，由于电极20、23被绝缘部11盖住，不使其与燃料8直接接触，所以就防止了电极20、23的腐蚀。更有，只为只要注意传感器本体10插入油箱70的安装孔72部分就行，所以只要采取简单的防漏构造就可确保其安全。另外，象这样传感器10由于其内部成型很容易，所以就可以提供价格低且操作简便的传感器1。
另外，在测定部12的一端，设有比该测定部12口径大的，就好象要塞住测定部12一端的连接部13。另外，在油箱70里还设有比测定部12口径大的、比连接部13口径小的安装孔72，通过该安装孔72插入测定部12，从油箱70的外侧来固定连接部13，将传感器本体10安装在油箱上。依据这种方式，一是将传感器本体10安装于油箱上，另外还可轻松做到避免传感器本体10掉落至油箱内。
更有，在测定部12的上端位置，设有连通空洞部12A与外部空间的通风孔16、在测定部12的下端位置侧面，还有可使燃料8流出、入的切槽17。因此，一旦油箱70内的燃料8的液位上下移动，则空洞部12A内的液位也会上下移动，此时，如果是空气不能从液面上方的空间流出、入的设计的话，就会存在空洞部12A内的液位不随着外部的液位平滑地移动这种情况。另外，为了保证油箱70的油量很少时其测量精度，则需要其测定部的下端可以下降至尽量接近油箱70的底部，而随着测定部12的下端边缘与油箱70的底部之间的间隙变小，空洞部内的液位就不会随着外部液位的变化而进行平滑的移动。但就本实施形式而言，伴随着油箱70内的燃料8的液位上下移动，在测定部的内部与外部之间，通过上侧的通风孔16使空气流出、入，通过下侧的切槽17使燃料8可以顺畅地流出、入，所以空洞部12A内的液位会随着外部液位的变化而平滑地跟随。通过这种方式，就可避免测定部12内外的液位差的产生。
再加上，在控制电路面板30的贯通孔44上还焊接有电极20、23的连接凸台22A、22B、25，使得连接凸台22A、22B、25与控制电路面板30之间不需要导线连接，从而减少了零件数量。另外，由于传感器本体10与控制电路面板30一体操作，所以其操作方式非常简便。
本发明的技术范围不仅限于上述实施形式之说明，以下所记载内容也包含在本发明的技术范围之内。
(1)依据上述实施形式，测定部12呈圆筒状，但测定部只要是有可使燃料8流入的空洞即可，比如说方筒状也可以。另外，关于连接部的形状，也不局限于上述实施形式，比如说矩形也可。
(2)依据上述实施形式，绝缘部11是由聚乙烯树脂制成的，但作为绝缘部11的村质来讲，只要是有绝缘性，且不被燃料所腐蚀的材料即可，并无特殊限制。
(3)依据上述实施形式，燃料通路虽然讲是切槽，在贯通的一方的下端边缘的无开口的孔也可以。
(4)依据上述实施形式，在控制电路面板30上装有单片机微电脑40，但也不是一定要使用单片机微电脑，只要在电路面板上合理地布置需要的电路也可。
权利要求1.一种车辆用静电容量式传感器，其特征在于它是包括有一对电极的放置于车辆油箱内的传感器本体、外加交流信号于所述的一对电极上的振荡部、及以上述一对电极的静电容量为基准，检测出上述油箱内燃料的残留量的检测部分组成的车辆用静电容量式传感器，在所述的传感器本体内部，由绝缘性材料构成的具有可使上述的燃料流入的空洞部分组成的绝缘部，所述绝缘部分位于油箱内，由上述一对电极相互夹住前面讲到的空洞部分，使其与上述绝缘部分成为一体结构。
2.如权利要求1所述的一种车辆用静电容量式传感器，其特征在于在上述传感器的本体上还设有露出上述油箱前外部的连接部分，有装在上述一对电极上的上述振荡部及可与上述检测部进行连接的端子部从上述连接部分露出，同时将上述端子部连接到构成上述振荡部及上述检测部的电路基板上。
3.如权利要求1或2所述的一种车辆用静电容量式传感器，其特征在于上述传感器本体是圆筒状的，其轴的方向呈上下方向，测定部被放置在油箱内，上述连接部从上述测定部的轴方向来看，比起该测定部要宽，塞住上述测定部的一端。
4.如权利要求1所述的一种车辆用静电容量式传感器，其特征在于该传感器是在上述测定部的上端位置，设有连通上述空洞部及外部空间的通风孔。
5.如权利要求1所述的一种车辆用静电容量式传感器，其特征在于该传感器是在上述测定部的下端位置侧面，设有在上述空洞部与外部空间之间允许上述燃料流出、流入的油路。
6.如权利要求1所述的一种车辆用静电容量式传感器，其特征在于与该传感器本体成一体的电极，是由一对发信电极、收信电极及屏蔽电极组成；发信电极及收信电极沿上下方向，即沿着测定部的轴方向设置，所述的一对发信电极、收信电极为两个长的金属板沿着测定部的圆周方向呈半圆状弯曲形状，在其内周边缘稍靠外侧的位置上，相互沿着圆周方向间隔排列，该发信电极及收信电极的下端在一直伸到测定部的下端稍靠上方的位置，同时其上端从测定部的上部设置的连接部的上面露出形成端子部，该端子部的露出端上还继续设有朝向上方的连接凸台。
7.如权利要求1所述的一种车辆用静电容量式传感器，其特征在于屏蔽电极的口径比测定部的外周要稍小，同时其轴方向的长度比测定部稍短，且呈圆筒状；该屏蔽电极与测定部同轴，被埋进其内，围住两个电极；在该屏蔽电极的上端边缘，还增设有呈细长板状的端子部，其方向朝上，其上端部是从连接部的上面向上方突出，而且该端子部的突出端的后面，还设有方向朝上的连接凸台。
8.如权利要求1所述的一种车辆用静电容量式传感器，其特征在于在连接部的上方中央位置，还安装有控制电路面板，在该控制电路面板的上面设有检波电路、平滑电路、测量基准值用的时钟电路，同时还安装有将分频电路、平滑电路来的信号转换为数字信号的A/D转换电路、将CPU信号进行模拟转换的D/A转换电路、与外部设备连接的I/O板、读取记忆ROM及随机存取RAM及单片微电脑；所述的分频电路与时钟电路通电连接，D/A转换电路与外部连接端子通电连接，从该外部连接端子经过导线，与显示燃料残留量的仪表进行连接，I/O板经过插头及导线与警告灯进行连接。
专利摘要本实用新型公开了一种车辆用静电容量式传感器。它包括传感器本体、振荡部分和检测部分。所述的传感器本体内部，由绝缘部构成，传感器本体的绝缘部中，有圆筒状的测定部，测定部有可使燃料流入的空洞部分，由上述一对电极相互夹住所述的空洞部分，使其与上述绝缘部分成为一体的结构。由于传感器本体是将电极埋入由绝缘性树脂材料制成的绝缘部的一体化的结构，故具有构造简单且安全性能高的优点。另外，在测定部的一端设有连接部，所以传感器本体安装于油箱比较容易且防掉落。还有，在测定部的上端位置，有连通空洞部与外部空间的通风孔、在测定部的下端位置侧面，设有使燃料流出、入的切槽，所以可以避免测定部内外液位的偏差。减少了零件数量。
文档编号G01F23/22GK2828763SQ200520113988
公开日2006年10月18日 申请日期2005年7月19日 优先权日2005年7月19日
发明者希昭济, 夏目知, 田中博 申请人:希昭济, 夏目知, 田中博