JP2004513018A - 燃料タンク - Google Patents

Abstract

本発明は自動車用の燃料タンク（１）に関し、このタンクでは少なくとも２つのタンク室（２，３）がそれぞれ互いに連通したタンク部分容積となるように小断面タンク領域（４）により相互接続されている。この形式の鞍形タンクでは、第１タンク室（２）に燃料送給ユニット（８）が配置され、第２タンク室（３）には給油ベント弁（１７）が設けられている。両タンク室（２，３）は補償管路（１０）により連通管の原理で相互接続されている。更に補償管路用のベント手段も設けられている。本発明の燃料タンク（１）では給油ベント弁（１７）が単一であって第２タンク室（３）に配置され、補償管路（１０）は互いに連通したタンク室（２，３）の液面レベルの均等化を第２タンク室（３）内の液面レベルから第１タンク室（１）内の液面レベルへの落差が存在する場合にのみ可能とするように構成されている。

Description

【０００１】
本発明は、自動車用燃料タンク、特にそれぞれ部分タンク室を形成する少なくとも２つの大断面タンク領域が小断面タンク領域により互いに連通され、取付姿勢でタンク下面側となる側に前記小断面タンク領域によって内方への括れ部が形成され、第１の大断面タンク領域からなる部分タンク室内に配置された少なくとも１つの燃料送給ユニットと、タンク用のベント手段と、各大断面タンク領域の部分タンク室同士を連通管の原理で相互接続する少なくとも１つの補償管路と、該補償管路用のベント手段とを備えた燃料タンクに関するものである。
【０００２】
この種の燃料タンクは一般に鞍型タンクと称されている。このような燃料タンクは主に後輪駆動方式の自動車において用いられ、自動車の駆動部材、例えば推進軸（プロペラシャフト）や排気管部品などの上部に配置されている。このために係る燃料タンクの底部領域には凹部又は括れ部があり、これがタンクを普通は２つの大断面タンク領域、即ち２つのタンク室に区分している。これらのタンク室は、構造面或いは安全上の理由から低部位置には一切の連絡管路を備えていない。通常、２つの大断面タンク領域の一方に燃料送給ユニットを内蔵させ、このユニットは或る種の容器内に配置された電動燃料ポンプを備えている。この容器はサージ・ポット又はスワール・ポットとも称され、予測される全ての自動車走行状態において燃料ポンプに確実に燃料が供給されることを保証するためのものである。従って、燃料は燃料タンクの一部の領域からのみエンジンに送給されるので、燃料タンクの他方の部分タンク領域内にある燃料も同様に燃料ポンプへ適正に供給されることを保証する必要がある。通常、これは送給燃料流から分岐された部分燃料流又はエンジンからの還流燃料流によって作動する１台以上の吸引ジェットポンプにより果たされている。このような吸引ジェットポンプでは駆動ジェットとも呼ばれる燃料噴流が管路の分岐部に吐出吸引作用を引き起こすが、これは例えば独国特許第３９４００６０号明細書により良く知られていることである。このようにして、１台以上の吸引ジェットポンプにより燃料タンク内の別のレベル、即ち別の部分タンク室内の燃料が燃料送給ユニットのポットに引き続き供給され、燃料タンクが空になる際には未使用の燃料が燃料タンクの部分タンク室内に残らないようにしている。
【０００３】
自動車が傾斜姿勢となったり、或いは加速度が変化した場合、特にカーブ区間で自動車に横向き加速度が作用する場合には、この種の鞍型タンクの設計構造ではタンク底部の括れ部がタンク内では鞍状の隆起部となっているので、燃料は一方のタンク室から他方のタンク室へと流れ込むことができず、両ンク室内で燃料の液面レベルが異なる状態となる。このようなレベル差の発生は、自動車作動中の燃料ポンプへの適正な燃料供給に関しては一般に重要な問題とはならないが、それにもかかわらず燃料ポンプが配置されているほうのタンク領域内の液面レベルが普通は車両長手軸を横切る方向で向き合う他方のタンク領域内よりも高くなっているほうが望ましい。
【０００４】
両タンク室間にレベル差が存在すると、自動車に給油する際、特に一方のタンク室内の燃料が給油ベント弁の感応する液面レベルに達したのに他方のタンク室内では未だ最高液面レベルに達していない場合に問題を生じることがある。この場合、給油中に給油ノズルが早期に遮断してしまい、その結果、満タン状態が得られないことになる。この問題は、各大断面タンク領域の間に設けられている鞍形構造が特に際立った形状となっていて、しかも給油ベント弁によって予め設定されている給油ノズル遮断レベルが少なくとも一方のタンク室内でこの鞍形構造の下面より下方に設定され、一方のタンク室から他方のタンク室へと溢流する燃料流による両タンク室内のレベルの均等化が給油ベント弁の応動後にはじめて行われるようになっている場合に特に発生する。
【０００５】
この問題を防止する一つの対策は、各タンク室内にそれぞれ給油ベント弁を設け、両方の給油ベント弁が応動した場合のみ給油ノズルが遮断されるようにすることである。しかしながら、この対策には、タンクの給油パイプが通じていないほうのタンク室内に配置されている給油ベント弁が先行して応動するような場合に係るタンク室に燃料が過剰充填され、内部の燃料膨張に対処できる余裕容積が無くなってしまうという欠点がある。給油パイプを有するほうのタンク室内に配置されている給油ベント弁が先行して応動するという事態そのものは、燃料がこのタンク室から他方のタンク室へ溢流できるので問題ではない。要するに、このような解決策では、給油ノズルは必ずしも両タンク室内の液面レベルが同じ状態で遮断されるとは限らないのである。
【０００６】
或る一つのタンクシステムにおける複数のタンク室内の液面レベルを均等にするため、例えば欧州特許出願公開第０２２８１７６号明細書には連通管の原理に基づく補償管路により各タンク室を互いに接続することが提案されている。しかしながら、そこで問題としているのは自動車の停止時だけでなく運転時にも互いに異なる容積の各タンク室内で同じ液面レベルを保証することであり、これは、上述したように必ずしも望ましいことではない。
【０００７】
異なる容積の複数の部分タンク室における液面レベルを均等化するための類似した配置例は独国特許出願公開第４４００９１９号明細書により公知である。この独国特許出願公開第４４００９１９号明細書には、請求項１の前文部分に対応する鞍型タンクが述べられており、そこでは鞍型タンクの両タンク室における液面レベルがやはりサイホン形式の補償管路によって均等化されている。補償管路は、分岐部を介してジェットポンプのバキューム室、或いはエンジンからの還流燃料流で動作する吸引ジェットポンプに接続されている。これにより、場合によって補償管路内に溜まった空気やガスを抜き取り、その際に吸引によって補償管路から抜き取られる燃料の多少にかかわりなく両タンク室における液面レベルの均等化が確実に行えるようにしている。
【０００８】
この解決策では、両タンク室内の液面レベルの均等化は自動車が横に傾いていない場合だけしか保証されず、この点で不利である。即ち、給油時に自動車が横に傾いていると、両タンク室内の液面レベルが同じになった時点での給油ノズルの遮断が依然として保証されないのである。またこのような解決策においては、給油時における欠点だけでなく、車両が横に傾いた状態で停止している場合、特にタンク内の燃料レベルが低い場合には燃料ポンプが配置されているほうのタンク室から他方のタンク室へと燃料が流れ込み、従って燃料ポンプに充分な燃料が供給されない虞があるという欠点も指摘されている。
【０００９】
従って本発明の課題は、冒頭に記載した形式の燃料ポンプにおいて、比較的簡単な構成で給油ノズルの早すぎる遮断及び一方のタンク室への燃料過充填を確実に防止できるようにすることである。本発明は更に、燃料ポンプを配置したほうのタンク室に対する適正な燃料充填を保証することも課題の一つとしている。
【００１０】
以上の課題は、本発明によれば、タンク用のベント手段を各部分タンク室に対して共通の単一の給油ベント弁で構成してこれを第２の大断面タンク領域からなる部分タンク室に配置する一方、補償管路は、互いに連通した部分タンク室間の少なくとも低液面レベルにおける液面レベルの均等化を燃料送給ユニットの配置されているほうの第１の部分タンク室内の液面レベルが他方の部分タンク室内の液面レベルよりも低くなった場合にのみ可能とするように構成することで解決される。
【００１１】
このような本発明による構成により、特にエンジン停止時において、両方の大断面タンク領域（以下、説明を簡略にするためタンク室と称する）間での液面レベルの均等化は、燃料が第２のタンク室から第１のタンク室へと流れ、但し少なくとも液面レベルが予め設定されたレベルを下回ったときには第１のタンク室から第２のタンク室へと燃料が還流できないような方式で確実に果たされる。これによって得られる利点としては、第１のタンク室内には或る最低液面レベルが保証される一方で、給油時における給油ノズルの遮断は両タンク室内の液面レベルがほぼ同じになったときに行われるようになることである。
【００１２】
本発明の動機となっている前述の問題点は、特にタンク底面側が顕著な鞍形状となっているときに生じることは当業者にとって明白であり、この場合、小断面タンク領域は特に小さな部分容積を形成し、それによってタンク室の一方から他方への溢流により両タンク室間の液面レベルの均等化が比較的遅い段階、おそらくは給油ベント弁が既に応動した後に初めて可能となるようにしている。
【００１３】
本発明による燃料タンクの特に有利な一実施形態では、補償管路の第１の端部が第２の大断面タンク領域内に位置する第２の端部よりも高いレベルで第１の大断面タンク領域内に開口しており、これにより第１のタンク室から第２のタンク室への還流の遮断は燃料が或る設定された液面レベルを下回ったときに初めて行われることになる。
【００１４】
これに代えて、補償管路の第１の端部に逆止弁を設けてもよい。その場合、補償管路の両端は両タンク室内のほぼ底部に達するように配置しておくことが可能である。
【００１５】
これらの実施形態、特に最初に挙げた逆止弁を設けていない実施態様では、補償管路の第１の端部が該端部を受け入れるオーバフロー容器内に開口していることが望ましく、これにより、燃料液面の波立ちを生じるような車両の運動時や車両が横方向又は縦方向の加速度を受けるような場合にも、補償管路の第１の端部は確実に燃料中に浸漬されたままとなり、空気が補償管路内に入り込むことはない。
【００１６】
補償管路は、好ましくは取付状態の燃料タンクにおける補償管路の最も高い個所で分岐部により負圧管路に接続されていてもよく、それにより、場合によって補償管路内に溜まる気体が補償管路から吸引除去されることになる。この場合、補償管路内に吸い込まれる燃料は比較的少量とすべきであり、補償管路の断面積は、例えばエンジン停止時のように負圧が作用していない状態でも補償管路がサイホンとして機能するように選定しておくことが望ましい。
【００１７】
負圧管路は、例えば燃料の送給流又は還流から分岐された部分流によって動作するポンプに接続しておいてもよい。
【００１８】
変形形態として、補償管路のベント用に別の電動ポンプを用いることが可能であるのは当業者に明らかなことである。例えば、燃料送給ポンプの第２ポンプ段でベント動作を果たすことができる。しかしながら、この変形形態による解決策よりも、最初に指摘した解決策のほうを優先的に採用すべきであり、それは、ジェットポンプの形式に構成されていないこのような電動ポンプは気体を送る際の効率が低いからである。
【００１９】
負圧管路中には少なくとも１つの逆止弁が設けられていることが望ましく、それによってエンジン停止時に補償管路が空にならないことを保証できる。
【００２０】
本発明を図示の実施形態に基づいて更に詳述すれば以下の通りである。
【００２１】
図面に略示した燃料タンク１は２つの大断面タンク領域を有する鞍形タンクとして構成されており、これらのタンク領域によって第１タンク室２と第２タンク室３が形成されている。第１タンク室２と第２タンク室３は小断面タンク領域４を介して接続され、互いに連通している。燃料タンク１の底面５は、第１タンク室２と第２タンク室３との間で上方に括れた鞍部６を形成している。
【００２２】
燃料タンク１は給油パイプ７を更に備えており、この給油パイプは第１タンク室２内に開口している。第１タンク室内には燃料送給ユニット８も配置されており、この燃料送給ユニットは、図示しない燃料ポンプと、この燃料ポンプを内包するサージ・ポットとしてのリザーバ９とを備えている。リザーバ９は、内部の燃料ポンプへの燃料供給を周知のように確保するためのものである。
【００２３】
第１タンク室２と第２タンク室３は連通管の原理に従って補償管路１０により互いに接続されている。補償管路１０の内部横断面全体が燃料で満たされている限りにおいて補償管路はサイホンとして機能し、両タンク室２、３間で液面レベルの均等化が果たされる。補償管路１０の内部横断面の大きさは、この液面レベルの均等化が短時間のうちに果たされるように設計されている。
【００２４】
燃料タンク１の鞍部６の領域において、タンク取付状態で補償管路１０の最も高くなる個所には、補償管路１０の分岐部を形成する負圧管路１１が接続されている。この負圧管路１１は、図面では単に略示しただけの吸引ジェットポンプ１２のバキューム室に接続されており、吸引ジェットポンプは図示しない自動車エンジンから還流管路１３に戻されてくる還流燃料流によって動作するようになっている。還流管路１３から吸引ジェットポンプに送り込まれる還流燃料流は、周知のように吸引ジェットポンプ内でベンチュリノズルを形成する狭隘部を通過して流れる。ベンチュリノズルの例えば最も狭い横断面部分では負圧管路１１がベンチュリノズルの流路断面に直接又はこれに連通した負圧室に接続されており、自動車の運転時にはエンジンからの還流燃料流が負圧管路１１内への恒常的な吸引作用を誘起する。このようなジェットポンプに関しては種々の設計構造を採用可能である。この点についての詳細は、例えば欧州特許出願公開第０２２８１７６号明細書又は独国特許出願公開第４４００９１９号明細書に示されている。
【００２５】
燃料の還流がない燃料送給ユニットの場合は、エンジンに至る燃料の送給管路１４に補償管路１０を上述と同様にして接続すればよい。
【００２６】
尚、更に別の変形形態として、通常、殆どの場合にタンク内に装備されている吸引ジェットポンプ、即ち、例えば自動車運転時に燃料タンク１の第２タンク室３から第１タンク室２へと燃料を定常的に送り込む吸引ジェットポンプに補償管路１０を接続しておくことも可能である。このような吸引ジェットポンプは本発明による前述の構成配置においてはいずれにせよ不必要なものではなく、というのも自動車運転時に負圧管路１１に吸引される燃料の量は補償管路１０内に溜まった気体を排出するに充分大きいだけのものでなければならないからである。
【００２７】
エンジン停止時に補償管路１０内が空になることがないことを保証するため、補償管路１０には逆止弁１５が設けられている。
【００２８】
各図に明らかなように、補償管路１０の一端は燃料タンク１の第１タンク室２内に開口しており、この開口高さは、第２タンク室３内の他端の開口高さよりも高いレベルとなっていて、第１タンク室２内の液面レベルが補償管路１０の第１の端部１６を上回るときのみ第１タンク室２から第２タンク室３への液面レベルの落差が生じ得るようになっている。
【００２９】
符号１７は、燃料タンク１の第２タンク室３に設けられた給油ベント弁を示しており、第１タンク室２にはそのような弁は設けられていない。給油ベント弁１７は、第２タンク室３内の燃料の液面が予め設定された最高液面レベルを上回ると作動してベント口を閉じ、かくして燃料タンク１内には背圧が生じ、この背圧が結果的に給油時における給油ノズルの遮断動作を起動することになる。ここで再度明確に指摘しておくと、図示の実施形態における給油ベント弁１７は、図中に一点鎖線で示した遮断動作用最高液面レベルが両タンク室内で鞍部６よりも僅かに下方となるように構成されている。尚、給油ベント弁１７を介して排出される燃料蒸気は、当業者に自明なように内蔵の燃料蒸気フィルタに通されることは述べるまでもない。
【００３０】
図１は、本発明による燃料タンク１の給油時の状態を示しており、この場合、第１タンク室２内の液面レベルは第２タンク室３内よりも高くなっている。この場合、図１に示すように第１タンク室内の液面が補償管路１０の第１の端部１６を上回ると、先ず最初に補償管路１０を介して第１タンク室２から第２タンク室３へ燃料が溢流する。次いで補償管路１０の流路断面積及び給油速度に応じて付加的に燃料タンク底面５の鞍部６からも溢流が生じる。この燃料タンク１への給油は、第２タンク室３内の燃料液面レベルが一点鎖線で示した給油ベント弁１７の遮断動作用最高液面レベルに達するまで可能である。その後、ベント弁が動作して燃料タンク１内の圧力が上昇すると給油ノズルの遮断動作が引き起こされることになる。図２は、自動車運転中の状態における図１の燃料タンク１を模式的に示している。第１タンク室２内の燃料は、燃料送給ユニット８内に配置されている燃料ポンプによってエンジンへと送給されている。還流管路１３から戻ってくる燃料流が負圧管路１１を介して補償管路１０内に連続的な燃料の流れを引き起こし、この状態で発生する小流量の燃料流はリザーバ９に連通した還流管路１３に導かれる。図２において、補償管路１０の第１端部１６には別の逆止弁１８が設けられている。第１タンク室２内の液面レベルは第２タンク室３内の液面レベルよりも上である。自動車の運転中には、図示しない吸引ジェット管路を介して第２タンク室３から第１タンク室２へ、或いは直接にリザーバ９へ燃料が常に供給されている。
【００３１】
給油操作の直前に何らかの理由で自動車に横向きの加速度が作用して大量の燃料が第２タンク室３内に流入すると図３に示す状態となり、この状態では第２タンク室３内の燃料レベルが第１タンク室２内の燃料レベルを上回っている。従って給油ベント弁１７が閉じてしまい、すぐには燃料タンク１への給油ができなくなる。ところで、この状態では負圧管路１１の逆止弁１５も閉じており、従って補償管路１０の第１端部１６が燃料液面下に浸漬されていない状態となっても補償管路が空になることはない。横向き加速度の作用が収まると、補償管路は短時間のうちに第２タンク室３から第１タンク室２へと燃料を流す連通管の機能を回復させて液面レベルの均等化を果たし、それにより図３に示すように給油ベント弁が再び開かれることになる。
【００３２】
尚、これに関連して注意すべきことは、補償管路１０の第１端部１６には必ずしも逆止弁を設けておく必要はないと言うことである。この場合には、たとえ図２に示した状態になっても、第１タンク室２内の液面レベルが補償管路１０の第１端部１６を下回らないかぎり、第１タンク室２から第２タンク室３への落差による液面レベルの均等化が果たされることになる。
【００３３】
符号１９はオーバフロー容器であり、この容器内に補償管路１０の第１端部１６が浸漬され、これによって車両の揺動時にも第１端部が燃料中に依然として浸漬されたままとなることが保証されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
給油操作時における本発明による燃料タンクを模式的に示す断面図である。
【図２】
自動車の運転中における図１の燃料タンクを模式的に示す断面図である。
【図３】
給油操作直前の或る液面レベル状態における本発明による燃料タンクを模式的に示す断面図である。
【図４】
図４の状態の後の回復された液面レベル状態における本発明による燃料タンクを模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１：燃料タンク
２：第１タンク室
３：第２タンク室
４：小断面タンク領域
５：タンク底面
６：鞍部
７：給油パイプ
８：燃料送給ユニット
９：リザーバ
１０：補償管路
１１：負圧管路
１２：吸引ジェットポンプ
１３：還流管路
１４：送給管路
１５：逆止弁
１６：補償管路の第１端部
１７：給油ベント弁
１８：逆止弁
１９：オーバフロー容器

Claims (8)

1. 自動車用の燃料タンクであって、それぞれ部分タンク室を形成する少なくとも２つの大断面タンク領域が小断面タンク領域により互いに連通され、取付姿勢でタンク下面側となる側に前記小断面タンク領域によって内方への括れ部が形成され、第１の大断面タンク領域からなる部分タンク室内に配置された少なくとも１つの燃料送給ユニットと、タンク用のベント手段と、各大断面タンク領域の部分タンク室同士を連通管の原理に従って相互接続する少なくとも１つの補償管路と、該補償管路用のベント手段とを備えた燃料タンクにおいて、前記タンク用のベント手段が各部分タンク室に対して共通の単一の給油ベント弁（１７）からなると共に第２の大断面タンク領域からなる部分タンク室に配置されており、前記補償管路（１０）は、互いに連通した部分タンク室間の少なくとも低液面レベルにおける液面レベルの均等化を燃料送給ユニットの配置されているほうの第１の部分タンク室内の液面レベルが他方の部分タンク室内の液面レベルよりも低くなった場合にのみ可能とするように構成されていることを特徴とする燃料タンク。
2. 補償管路（１０）の第１の端部（１６）が第２の大断面タンク領域内に位置する第２の端部よりも高いレベルで第１の大断面タンク領域内に開口していることを特徴とする請求項１に記載の燃料タンク。
3. 補償管路（１０）の第１の端部（１６）に逆止弁（１５）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の燃料タンク。
4. 補償管路（１０）の第１の端部（１６）が該端部を受け入れるオーバフロー容器内に開口していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料タンク。
5. 補償管路（１０）が分岐部により負圧管路（１１）に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料タンク。
6. 負圧管路（１１）が送給燃料流又は還流燃料流から分岐された部分燃料流によって作動されるポンプに接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料タンク。
7. 負圧管路（１１）中に逆止弁（１５）が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料タンク。
8. 小断面タンク領域が、大断面タンク領域の給油ベント弁（１７）によって予め設定されている最高液面レベルよりも上方に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料タンク。