JP2013119274A - 燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】流動音を抑制可能な燃料タンクを得る。
【解決手段】燃料が比較的多い場合、燃料が満タンの場合、及び急制動等によって燃料が立設部位を乗り越えるような場合には、燃料が傾斜天井面２０Ｄに当る場合があるが、傾斜天井面２０Ｄの鉛直線に対する角度を１０〜３５°の範囲内としているので流動音のレベルを小さくすることが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に用いる燃料タンクに関する。

自動車等の車両に搭載される燃料タンクでは、燃料タンク内で流動した燃料が、天井面に当たると、いわゆる流動音が発生することがある。このような流動音を防止するためには、たとえば特許文献１に記載されているように、燃料タンク内にセパレータを設置することが考えられる。

特開２０１１−１２６３２３号公報

特許文献１の燃料タンクは、車両前方側の天井面が相対的に高さが低い低天井面とされ、車両後方側の天井面が相対的に高さが高い低天井面とされ、低天井面と高天上面との間に傾斜した天井段部が形成されている。
特許文献１の燃料タンクでは、底部にバッフルを立設することで、燃料の量が半分位の場合には、車両が制動停止した際の燃料の移動をバッフルが抑制し、液面がタンク車両前方側の低天井面に当たることで発生する流動を抑制している。
しかしながら、燃料がバッフルを車両前方側へ乗り越え超えた場合や、燃料が満タンの場合には、車両が制動停止した際に燃料が天井段部に当って流動音を発生することがあり、改善の余地があった。

本発明は上記事実を考慮し、燃料が当たって生じる流動音を抑制可能な燃料タンクを得ることを課題とする。

請求項１に記載の燃料タンクは、車両前後方向の何れか一方側に配置され、相対的に高さが低い低天井面と、車両前後方向の何れか他方側に配置され、前記低天井面よりも相対的に高さが高い高天井面と、平面視で前記高天上面の前記低天上面側に位置するように底面に立設され、燃料の車両前後方向の流動を抑制する立設部材と、前記低天井面と前記高天井面とを連結し、鉛直線に対する角度が１０〜３５°の範囲内とされた傾斜天井面と、を有する。

次に、請求項１に記載の燃料タンクの作用を説明する。
燃料が比較的少ない場合には、車両が制動停止した際に、底面の車両前後方向中間部に立設した立設部材が燃料の移動を抑制する。これにより、車両前後方向の燃料の流動が抑制され、流動が短時間で収束され、燃料が低天井に当ることで生じる流動音を抑制できる。
さらに、燃料が比較的多い場合、燃料が満タンの場合、及び急制動等によって燃料が立設部位を乗り越えるような場合には、燃料が傾斜天上面に当る場合があるが、傾斜天井面の鉛直線に対する角度を１０〜３５°の範囲内としているので流動音のレベルを小さくすることが出来る。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料タンクにおいて、前記傾斜天井面は、鉛直線に対する角度が２０〜２５°の範囲内である。

次に、請求項２に記載の燃料タンクの作用を説明する。
請求項２に記載の燃料タンクでは、傾斜天上面の鉛直線に対する角度を２０〜２５度の範囲内としているので、傾斜天井面に燃料が当った際の流動音のレベルをより小さくすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の燃料タンクにおいて、前記傾斜天井面の上端は、満タン時の液面よりも上方に位置している。

次に、請求項３に記載の燃料タンクの作用を説明する。
請求項３に記載の燃料タンクでは、傾斜天井面の上端は、満タン時の液面よりも上方に位置させているので、燃料が満タンの場合においても、車両の制動停止した際には、液面が鉛直線に対する角度を１０〜３５°の範囲内とした傾斜天井面に当接するので、流動音のレベルが小さくなる。

以上説明したように、本発明の燃料タンクは上記構成としたので、燃料の量に関係なく燃料の流動音を抑制することができる、という優れた効果を有する。

本発明の実施形態の車両構造を燃料タンクの概略構成と共に示す側面図である。 本発明の実施形態の燃料タンクの概略構成を示し（Ａ）は平面図、（Ｂ）は車両後方から見た背面図である。 比較例の車両構造を燃料タンクの概略構成と共に示す側面図である。 比較例の車両構造を比較的少ない燃料が流動した状態で示す側面図である。 比較例の車両構造を比較的少ない燃料が流動した状態で示す側面図である。 本発明の実施形態の車両構造を比較的少ない燃料が流動した状態で示す側面図である。 本発明の実施形態の車両構造を比較的少ない燃料が流動した状態で示す側面図である。 本発明の実施形態の車両構造を満タン時の燃料が流動した状態で示す側面図である。 試験結果を示すグラフである。

図２には、本発明の第１実施形態の燃料タンク１８が示されている。また、図１には、この燃料タンク１８を備えた本発明に係る車両構造としての車両後部構造１２が車両前後方向に沿った縦断面図にて示されている。図面において、車両前方を矢印ＦＲで、車両幅方向を矢印Ｗで、上方を矢印ＵＰでそれぞれ示す。本実施形態の車両後部構造１２が適用された自動車は、いわゆるハイブリッド自動車とされている。

図１に示すように、車両後部構造１２は、車両フロアを構成するフロアパネル１４を有している。フロアパネル１４は、車両前方側に位置する相対的に低位のフロントフロアパネル１４Ｆと、車両後方側に位置する相対的に高位のセンタフロアパネル１４Ｃとが、フロアパネル段部１４Ｄによって連続する形状とされている。

フロアパネル１４の上方には、図示しないリヤシートが配設されており、リヤシートとフロントフロアパネル１４Ｆの間の空間（フロアパネル段部１４Ｄの前方に位置する空間）には、バッテリ１６が配置されている。バッテリ１６は、ハイブリッド自動車を走行されるための図示しないモータを駆動用の電力を蓄える蓄電池とされている。バッテリ１６は、全体として車幅方向が長手とされた略直方体状に形成されている。

フロアパネル１４の下方には、合成樹脂製の燃料タンク１８が配置されている。なお、燃料タンク１８は金属製であっても良い。
燃料タンク１８には、図示しない内燃機関に供給される液体燃料（ガソリンや軽油等）Ｆｕが貯留される。この内燃機関は、ハイブリッド自動車の走行用動力の発生と、バッテリ１６の充電の少なくとも一方の機能を果たす。

（傾斜天井面）
燃料タンク１８の天井は、天井面部２０で構成されている。天井面部２０は、車両後方側において、相対的に高位にある高天井面２０Ｈと、車両前方側において、高天井面２０Ｈよりも相対的に低位にある低天井面２０Ｌとを備え、高天井面２０Ｈと低天井面２０Ｌとが傾斜天井面２０Ｄによって連続する形状とされている。

そして、天井面部２０の形状（高天井面２０Ｈから傾斜天井面２０Ｄを経て低天井面２０Ｌに至る形状）は、フロアパネル１４の形状（センタフロアパネル１４Ｃからフロアパネル段部１４Ｄを経てフロントフロアパネル１４Ｆに至る形状）に概ね沿っている。

傾斜天井面２０Ｄの鉛直線に対する角度θは、１０〜３５°の範囲内であることが必要であり、２０〜２５°の範囲内であることが好ましい。なお、本実施形態の傾斜天井面２０Ｄは一定角度で傾斜しているが、上記範囲内であれば、途中で角度θが変化しても良い。

本実施形態の傾斜天井面２０Ｄは、車両幅方向に沿って平行に延びている、即ち、上面視で車両幅方向に直線状に延びているが、上面視で曲線状とすることも出来る。
傾斜天井面２０Ｄの上端２０Ｄａは、満タン時の液面Ｓｍａｘよりも上方に位置することが好ましく、本実施形態では、傾斜天井面２０Ｄの上端２０Ｄａが満タン時の液面Ｓｍａｘよりも３０〜４０ｍｍ上方に位置している。

これに対し、燃料タンク１８の底面を構成する底面部２２は、天井面部２０の下方において、全体として（後述する下側バッフル４２を除き）略平板状に形成されている。
そして、図１、及び図２に示すように、天井面部２０、底面部２２、側面部２４、前面部２６及び後面部２８によって、燃料タンク１８の全体的形状をなしている。

燃料タンク１８の内部は、低天井面２０Ｌ以外の部分、すなわち高天井面２０Ｈ及び傾斜天井面２０Ｄを天井部分として構成される領域（高天井面２０Ｈ及び傾斜天井面２０Ｄと、その下方の底面部２２の間の空間）が、相対的に天井の高い高天井室３０Ｈとなっている。

また、低天井面２０Ｌを天井部分として構成される領域（低天井面２０Ｌと、その下方の底面部２２との間の空間）が、相対的に天井の低い低天井室３０Ｌとなっている。
換言すれば、車両後方側において、相対的に厚形状の高天井室３０Ｈが構成され、この高天井室３０Ｈの下部から前方に向かって、薄形状の低天井室３０Ｌが張出された形状となっている。
低天井室３０Ｌは、上面視にてバッテリ１６とオーバーラップしている。また、高天井室３０Ｈの上部は、正面視にてバッテリ１６とオーバーラップしている。

図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、燃料タンク１８の内部には、車両前後方向の略中央で、且つ車両幅方向の略中央の位置に、燃料ポンプモジュール３８が配設されている（なお、図１では図示省略）。燃料ポンプモジュール３８は、カップ状に形成されて液体燃料Ｆｕを一時的に貯留可能なサブカップ３８Ｃが底面部２２から立設されている。
サブカップ３８Ｃには、図示しない燃料送出配管の下端部が位置しており、おなじく図示しない燃料ポンプ本体の駆動により、あるいは、内燃機関から作用した負圧により、サブカップ３８Ｃ内の液体燃料Ｆｕが燃料送出配管を通じて内燃機関に送出される。

さらに、燃料タンク１８の内部には、サブカップ３８Ｃよりも車両後方側の位置に、キャニスタ４０が配置されている。キャニスタ４０は、内部に液体燃料Ｆｕの吸着剤としての活性炭が収容されると共に、図示しないベーパ配管、パージ配管及び大気連通配管が接続されており、燃料タンク１８の内部で発生した蒸発燃料を、活性炭により吸着したり、活性炭から脱離（パージ）させたりする作用を有している。

（下側バッフル４２）
燃料タンク１８の底面部２２からは、下側バッフル４２が立設されている。下側バッフル４２は、底面部２２を部分的に燃料タンク１８の内部（すなわち上方）に向かって凸状に膨出させて形成されている。
図１から分かるように、下側バッフル４２のバッフル頂部４２Ｔ（もっとも高い部分）は、満タン時の液面Ｓｍａｘよりも低く、かつ低天井面２０Ｌよりも高い位置となっているが、車両前後方向では、高天井室３０Ｈにおける低天井室３０Ｌ側（平面視で、高天井面２０Ｈの低天井面２０Ｌ側）、すなわち、高天井室３０Ｈの車両前方側に位置し、低天井面２０Ｌとは非接触となっている。

また、図２（Ａ）から分かるように、下側バッフル４２は、車両幅方向には、低天井室３０Ｌと高天井室３０Ｈとの境界部分（実質的に傾斜天井面２０Ｄ）に沿って連続する形状とされており、車両幅方向中央では、サブカップ３８Ｃを避けるように車両前方側に湾曲されて湾曲部４２Ｂが形成されている。

図１、及び図２（Ｂ）に示すように、湾曲部４２Ｂでは、さらに下側バッフル４２の高さが低くされており、低天井面２０Ｌとの間に所定の間隔を構成している。また、図２（Ａ）に示すように、下側バッフル４２の車両幅方向のバッフル端部４２Ｅは、燃料タンク１８の側面部２４には達しておらず、下側バッフル４２のバッフル端部４２Ｅと、燃料タンク１８の側面部２４との間に、液体燃料Ｆｕの流動を許容する隙間４４が構成されている。

燃料タンク１８の周囲には、上面視にて燃料タンク１８の内側へと局所的に突出する複数の凸部４６が形成されている。凸部４６は燃料タンク１８の外側から見ると凹み部分となっており、この凹み部分を用いて、燃料タンク１８が車体にボルトやタンクバンド等により取り付けられる。

（作用）
次に、本実施形態の燃料タンク１８及び車両後部構造１２の作用を説明する。
先ず最初に、図１の２点鎖線で示すように、液体燃料Ｆｕが満タン時の略半分程度の場合（液面が液面Ｓ１の場合）について説明する。
本実施形態の燃料タンク１８では、底部の車両前後方向中間部に下側バッフル４２が立設されているため、燃料タンク１８内で液体燃料Ｆｕが車両前後方向に流動した場合の流動音の発生を抑制することができる。この点につき、以下で比較例を参照しつつ詳細に説明する。

図３及び図４には、第１比較例の燃料タンク１１２が示されている。この燃料タンク１１２では、上記第１実施形態に係る下側バッフル４２（図１及び図２参照）が形成されていないが、これ以外の基本的構成は、第１実施形態の燃料タンク１８と同一の構成とされているため、第１実施形態と同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

比較例の燃料タンク１１２では、図３に示すように、通常状態において、液体燃料Ｆｕの液面Ｓ１は、底面部２２と略平行になっている。ここで、車両が制動されると、まず、燃料タンク１１２内の液体燃料Ｆｕが慣性により車両前方側へ移動し、制動停止後には、液体燃料Ｆｕが車両前方側から車両後方側へと移動する現象（いわゆる「揺り戻し」）が生じる。
このとき、図４に示す液面Ｓ２から分かるように、燃料タンク１１２内における車両後方側では液面上昇が生じており、通常状態の液面Ｓ１よりも高い位置にある部分Ｌ１の液体燃料Ｆｕが大きな位置エネルギーを持っている。

そして、この位置エネルギーが液体燃料Ｆｕの運動エネルギーとなるため、液体燃料Ｆｕが再び車両前方側へ波状に移動する。図５に示すように、液面Ｓ２（特に波の山部Ｓ３）が低天井面２０Ｌに当たることで、流動音（この場合は、一時的且つ衝撃的に発生する音なので「一発音」と言われることがある）が発生する。
また、車両前後方向へ液体燃料Ｆｕが繰り返し移動し、これに伴う流動音が発生したりする。すなわち、比較例の構成では、車両が停止した後であっても、燃料タンク１１２内で車両が前後方向に移動することに起因して、いわゆる流動音の発生が懸念される。

図６及び図７には、本実施形態の燃料タンク１８において、図４及び図５の場合と同様に液体燃料Ｆｕの液面の変化を示している。

液体燃料Ｆｕが満タン時の略半分程度の場合、本実施形態の燃料タンク１８では、下側バッフル４２によって車両前後方向の液体燃料Ｆｕの移動が抑制されるため、比較例の燃料タンク１１２で懸念された流動音を抑制することができる。
たとえば、上記した液体燃料Ｆｕの揺り戻しを考えると、本実施形態の燃料タンク１８では、制動停止後の車両前方から車両後方への液体燃料Ｆｕの揺り戻しが抑制されるので、図６に示すように液面上昇を抑制でき（通常状態の液面Ｓ１よりも高い位置にある部分Ｌ１の液体燃料Ｆｕが図４の場合よりも少ない）、液体燃料Ｆｕの位置エネルギーも小さくできる。
また、これにより、図７に示すように、その後の車両前方側への液体燃料Ｆｕの移動も抑制できると共に、波の山部Ｓ３が生じていても下側バッフル４２によってせき止められることになるので、液体燃料Ｆｕが低天井面２０Ｌに当たることで発生する流動音（一発音）を抑制できる。

このように、本実施形態の燃料タンク１８では、車両前後方向の燃料移動が抑制されるが、さらに、下側バッフル４２によって、この燃料移動が（下側バッフル４２がない比較例の燃料タンク１１２と比較して）短時間で収束されるため、わずかに流動音が発生した場合でも、短時間での収束を可能にする。

次に、液体燃料Ｆｕが満タンの際（液面が液面Ｓｍａｘの場合）に付いて説明する。
液体燃料Ｆｕが満タンの場合においても、車両が停止した後、燃料タンク１１２内で車両が前後方向に移動することに起因して、いわゆる流動音の発生が懸念される。
車両停止後、図８に示すように液体燃料Ｆｕの波の山部Ｓ３が車両前方側に移動すると、傾斜天井面２０Ｄに当って流動音を発生する懸念があるが、傾斜天井面２０Ｄの鉛直方向に対する角度θが１０〜３５°の範囲内に設定されているので、流動音のレベルを小さくすることが出来る。

このように流動音を小さくできることは、試験により確かめられている。
以下に燃料タンク１８の流動音を調べた試験例を説明する。
試験は、傾斜天井面の角度θの異なる７種類の燃料タンクを試作し、流動音の官能評価を行った。試験は、４０ｋｍ／ｈで走行している車両を停止させ、車両停止後における燃料タンクの流動音のレベルを測定した。燃料タンクに液体燃料を３５Ｌ入れた場合、４０Ｌ入れた場合、４５Ｌ（満タン）入れた場合の各々について５回試験を行い、平均値を求めた。

図９の試験結果を示すグラフにおいて、縦軸は音の大きさ、横軸は傾斜天井面の角度θを示している。なお、縦軸のレベル小は流動音が聞こえないまたは気にならないレベル、レベル中は流動音が多少気になるレベル、レベル大は流動音が気になるレベルを示している。
図９のグラフで示す様に、傾斜天井面の角度が１０〜３５°の範囲では、流動音のレベルがレベル小となっている。一方、傾斜天井面の角度が１０°未満、及び３５°よりも大きくなると、流動音のレベルがレベル中またはレベル大となる。また、グラフから、傾斜天井面の角度を２０°〜２５°の範囲内とすることで、流動音を特に小さくできることが分かる。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、低天井面２０Ｌが相対的に車両前方側に位置し、高天井面２０Ｈが車両後方側に位置する構造を挙げているが、前後関係がこの逆になっていてもよい。

１８ 燃料タンク
２０ 天井面部
２０Ｈ 高天井面
２０Ｌ 低天井面
２０Ｄ 傾斜天井面
２０Ｄａ 上端
２２ 底面部（底面）
４２ 下側バッフル（立設部材）
Ｆｕ 液体燃料

Claims (3)

1. 車両前後方向の何れか一方側に配置され、相対的に高さが低い低天井面と、
   車両前後方向の何れか他方側に配置され、前記低天井面よりも相対的に高さが高い高天井面と、
   平面視で前記高天上面の前記低天上面側に位置するように底面に立設され、燃料の車両前後方向の流動を抑制する立設部材と、
   前記低天井面と前記高天井面とを連結し、鉛直線に対する角度が１０〜３５°の範囲内とされた傾斜天井面と、
   を有する燃料タンク。
2. 前記傾斜天井面は、鉛直線に対する角度が２０〜２５°の範囲内である、請求項１に記載の燃料タンク。
3. 前記傾斜天井面の上端は、満タン時の液面よりも上方に位置している、請求項１または請求項２に記載の燃料タンク。

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