JP2019190980A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクの燃料レベルをコイルのインダクタンスによって高精度に検知可能な誘導形燃料レベルゲージを備えた燃料供給装置を提供する。
【解決手段】燃料供給装置１は、誘導形燃料レベルゲージ５のコイル１１と共にＬＣ回路５１を形成するコンデンサ１４と、ＬＣ回路５１の共振周波数を検出する増幅回路６２が実装された制御基板６１を備えている。コンデンサ１４は、リードフレーム１８及び端子１３ａ、１３ｂのみを介してコイル１１と接続され、これらの部品はインサート成形により保持部材１５の所定の位置に保持されている。また、制御基板６１はフランジ３の上面に設置されている。これらにより、ＬＣ回路５１の経路、及び誘導形燃料レベルゲージ５と制御部６との距離を短くすることができ、接続配線のインダクタンス等の外乱の影響が抑制され、コイルのインダクタンスを高精度に検知することが可能である。
【選択図】図７

Description

本願は、誘導形燃料レベルゲージを備えた燃料供給装置に関するものである。

車両の燃料タンク内の燃料をエンジンに圧送する燃料供給装置は、燃料タンク内の燃料レベルを検知するための燃料レベルゲージを備えている。燃料レベルゲージの一つの形式である誘導形燃料レベルゲージは、コイルを用い、燃料レベルに応じてコイルのインダクタンスが変化することを利用して燃料レベルを検知するものである。

特許文献１には、容器内の流体に浮かぶフロートと連結された磁性部材が、ボビンに巻かれた誘導コイルの内側を移動するように構成された誘導流体レベルセンサが開示されている。このように構成された誘導コイルのインダクタンスは、磁性部材の位置、すなわち流体のレベルに対応して変化することから、誘導コイルのインダクタンスを検知することにより、燃料レベルを検知することができる。

特表２０１２−５１８７８３号公報

誘導形燃料レベルゲージを備えた燃料供給装置において、コイルのインダクタンスを高精度に検知するためには、コイルのインダクタンスを検知する制御部が誘導形燃料レベルゲージに近接していることが望ましい。しかしながら、例えば四輪車において、コイルのインダクタンスを検知する制御部を車両のＥＣＵ(Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ)に備えた場合、燃料タンクは後輪側に配置され、ＥＣＵは前輪側に配置されることが多く、誘導形燃料レベルゲージとＥＣＵとの距離は約２メートルとなる。

このように、誘導形燃料レベルゲージと制御部の距離が長い場合、接続配線のインダクタンス及び配線ばらつき等の外乱の影響が大きくなり、コイルのみのインダクタンスを高精度に検知することが難しいという課題があった。なお、上記特許文献１には、誘導流体レベルセンサのコイルのインダクタンスを検知する制御部の配置については言及されていない。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、燃料タンクの燃料レベルをコイルのインダクタンスによって高精度に検知可能な誘導形燃料レベルゲージを備えた燃料供給装置を提供することを目的とする。

本願に開示される燃料供給装置は、車両の燃料タンク内の燃料をモータ駆動によってエンジンへ圧送する燃料ポンプと、燃料タンク内の燃料に浮かぶフロート、磁性材料または導電材料によって形成されフロートと連結されたコア、フロートの位置変化に応じてコアが移動する中空部を有するボビン、及びボビンの外周に巻回されコアの移動によってインダクタンスが変化するコイルを有する誘導形燃料レベルゲージと、コイルと共にＬＣ回路を形成するコンデンサと、コイルのインダクタンスの変化に対応して変化するＬＣ回路の共振周波数を検出する電子回路が実装された制御基板とを備えたものである。

本願に開示される燃料供給装置によれば、誘導形燃料レベルゲージのコイルと共にＬＣ回路を形成するコンデンサを有しているので、このコンデンサをコイル及び制御基板に近接して配置することにより、ＬＣ回路の経路、及びＬＣ回路と制御基板の間の接続配線の距離を短くすることができ、外乱の影響を抑制することができる。これにより、コイルのインダクタンスを高精度に検知することが可能な誘導形燃料レベルゲージを備えた燃料供給装置が得られる。

実施の形態１による燃料供給装置が設置された燃料タンクを示す断面図である。 実施の形態１による燃料供給装置の構成を説明するブロック図である。 実施の形態１による燃料供給装置の回路構成の一部を説明する図である。 実施の形態１による誘導形燃料レベルゲージの動作原理を説明する図である。 実施の形態１による誘導形燃料レベルゲージを構成するボビンユニットを示す斜視図である。 実施の形態１による誘導形燃料レベルゲージを構成するコアユニットを示す斜視図である。 実施の形態１による誘導形燃料レベルゲージの全体構成を示す斜視図である。 実施の形態１による燃料供給装置における制御部の部品構成を説明する分解図である。 実施の形態２による燃料供給装置の制御基板を示す上面図である。

実施の形態１．
以下に、実施の形態１による燃料供給装置について、図面に基づいて説明する。図１は、実施の形態１による燃料供給装置が設置された燃料タンクを示す断面図、図２は、燃料供給装置の構成を説明するブロック図、図３は、燃料供給装置の回路構成の一部を説明する図、図４は、誘導形燃料レベルゲージの動作原理を説明する図である。なお、各図において、同一、相当部分には同一符号を付している。

本実施の形態１による燃料供給装置１は、車両の燃料タンク２に設置されるものであり、図１に示すように、燃料Ｆを貯溜する燃料タンク２の開口部である上面開口部２ａより挿入される。燃料供給装置１は、燃料タンク２の上面開口部２ａに設置されるフランジ３と、燃料タンク２内の燃料Ｆをモータ駆動によってエンジンに圧送する燃料ポンプ４と、燃料タンク２内の燃料レベルを検知する誘導形燃料レベルゲージ５と、誘導形燃料レベルゲージ５の出力を検出する電子回路を含む制御部６を備えている。制御部６は、電子回路が実装された制御基板６１によって構成される。

さらに、燃料供給装置１は、図１に示すように、燃料ポンプ４の吸込口に接続され、燃料Ｆの異物を取り除くサクションフィルタ７と、燃料ポンプ４から圧送された燃料Ｆの圧力を調整するためのプレッシャレギュレータ８を備えている。燃料ポンプ４、誘導形燃料レベルゲージ５、サクションフィルタ７、及びプレッシャレギュレータ８は、ケース９によって保持されている。

図２に示すように、誘導形燃料レベルゲージ５はＬＣ回路５１を有し、ＬＣ回路５１が発振する共振周波数を出力信号として出力する。制御部６を構成する制御基板６１には、ＬＣ回路５１の共振周波数を検出し増幅する増幅回路６２が実装されている。図３に示すように、ＬＣ回路５１はコイルとコンデンサにより構成され、ＬＣ回路５１から発振された共振周波数は増幅回路６２に入力され増幅される。

さらに、制御基板６１には、増幅回路６２により増幅された周波数をＥＣＵ２０が処理可能な帯域へ分周する分周回路６３と、燃料ポンプ４の給電部６４と、燃料ポンプ４のモータ駆動を制御するモータ駆動回路６５が実装されている。ＥＣＵ２０の処理により得られた燃料レベルは、車両に備えられた表示器２１に表示される。給電部６４は、バッテリー電源２２に接続されている。

本実施の形態１による誘導形燃料レベルゲージ５の動作原理について、図４を用いて説明する。誘導形燃料レベルゲージ５は、燃料タンク２内の燃料に浮かぶフロート１６と、磁性材料または導電材料によって形成されフロート１６と連結されたコア１２と、フロート１６の位置変化に応じてコア１２が移動する中空部を有するボビン１０を有している。ボビン１０の外周にはコイル１１が巻回されている。

また、誘導形燃料レベルゲージ５は、ボビン１０に固定されコイル１１の端部と各々結線された２つの端子１３ａ、１３ｂを有している。コンデンサ１４は、それぞれの端子１３ａ、１３ｂと電気的に接続され、端子１３ａ、１３ｂは制御部６に接続される。本実施の形態１では、コンデンサ１４は、端子１３ａ、１３ｂの間に配置され、コイル１１と並列に接続され、ＬＣ回路５１を形成している。

ＬＣ回路５１は、電気振動の共振を生じさせる共振回路の一種であり、コイル１１とコンデンサ１４の間で特定の周波数の信号を生成する。すなわち、端子１３ａ、１３ｂは、ＬＣ回路５１から発振される共振周波数を出力する端子である。ＬＣ回路５１の共振周波数は、コイル１１のインダクタンスに依存しており、コイル１１のインダクタンスの変化に対応して共振周波数が変化する。

また、保持部材１５は、ボビン１０及びコンデンサ１４を保持すると共に、コア１２の移動範囲を制限している。図４において、Ｌは、コア１２の移動範囲を示している。燃料Ｆに浮かぶフロート１６は、燃料レベルに応じて燃料タンク２内での上下位置を変化させる。アーム１７の一方の端部はフロート１６に接続され、他方の端部は保持部材１５の固定部１５ａに固定されており、固定部１５ａはアーム１７が可動する際の回転中心となる。さらに、アーム１７のジョイント部１７１とコア１２のスライド部１２１によりリンク機構が形成され、アーム１７の回転をコア１２の上下移動へ伝達している。

上記のように構成された誘導形燃料レベルゲージ５においては、燃料レベルに応じてフロート１６の位置が変化し、フロート１６に連動してコア１２が上下移動する。このコア１２の移動量に応じて、コイル１１のインダクタンスが変化する。さらに、コイル１１のインダクタンスの変化に対応してＬＣ回路５１の共振周波数が変化する。制御部６は、増幅回路６２によってＬＣ回路５１の共振周波数を検出及び増幅し、増幅した周波数を分周回路６３によってＥＣＵ２０が処理可能な帯域へ分周してＥＣＵ２０へ出力する。

本実施の形態１による誘導形燃料レベルゲージ５の具体的な構成例について、図５から図８を用いて説明する。図５は、誘導形燃料レベルゲージを構成するボビンユニットを示している。ボビンユニット１０Ａは、ボビン１０、コイル１１、端子１３ａ、１３ｂ、及びコンデンサ１４等を含んでいる。ボビン１０は絶縁性の非磁性体であり、例えばポリアセタール（Ｐｏｌｙａｃｅｔａｌ：略称ＰＯＭ）等の熱可塑性樹脂の成形部品である。ボビン１０の外周にはコイル１１が均等に巻回され、上側縁部１０ａには端子１３ａ、１３ｂが固定されている。

コイル１１と端子１３ａ、１３ｂは、結線部１３１ａ、１３１ｂにてヒュージング結線されている。コンデンサ１４は、リードフレーム１８によって端子１３ａ、１３ｂの間に保持され、リードフレーム１８及び端子１３ａ、１３ｂを介してコイル１１と並列に接続されている。

コンデンサ１４は、端部をリードフレーム１８とはんだ結線され、保護部１４１により封止されている。保護部１４１は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いたトランスファ成形により形成される。リードフレーム１８の端部１８ａ、１８ｂは、端子１３ａ、１３ｂに溶接される。これにより、コンデンサ１４とコイル１１が並列に接続され、ボビンユニット１０Ａ内でＬＣ回路が形成される。

図６は、誘導形燃料レベルゲージを構成するコアユニットを示している。コアユニット１２Ａは、コア１２とスライド部１２１を有している。コア１２は、フェライト等の強磁性部材、または銅、アルミニウム等の導電部材である。スライド部１２１は、ＰＯＭ等の成形部品であり、インサート成形によってコア１２と一体に形成されている。

図７は、誘導形燃料レベルゲージの全体構成を示す斜視図であり、一部を透視して示している。ボビンユニット１０Ａは、熱可塑性樹脂の成形部品である保持部材１５と一体に形成されている。すなわち、コンデンサ１４、リードフレーム１８、端子１３ａ、１３ｂ、ボビン１０、及びコイル１１等の部品は、インサート成形により保持部材１５の所定の位置に保持されている。また、コアユニット１２Ａは、保持部材１５のガイド部１５ｂに配置される。ガイド部１５ｂは、コア１２がボビン１０の内部に挿入されるようにガイドする。

アーム１７は、アルミニウム等の金属フレームにより構成され、一方の端部にフロート１６が設置され、他方の端部にリンク部材１９が設置される。リンク部材１９の穴１９ａは、保持部材１５の固定部１５ａにスナップフィットで固定される。さらに、リンク部材１９は、コアユニット１２Ａのスライド部１２１と共にリンク機構を形成しており、フロート１６の移動がアーム１７を介してコアユニット１２Ａへ伝達される。コアユニット１２Ａの可動域は、フロート１６の位置が燃料切れ時の燃料レベルで最下位となり、満タン時の燃料レベルで最上位となるように設定されている。

図８は、制御部の構成を説明する分解斜視図である。制御基板６１は、燃料タンク２の上面開口部２ａに設置されるフランジ３の燃料タンク２の外側の面に配置される。制御基板６１は、フランジ３の上面のケース部３０１に収容され、タッピングねじ３０２によって固定される。ケース部３０１は、コネクタ３０３と接続される給電端子３０４、燃料ポンプ４と接続されるポンプ端子３０５、及び誘導形燃料レベルゲージ５と接続されるゲージ端子３０６を有し、制御基板６１は各端子とはんだで接続される。制御基板６１の設置後、ケース部３０１とカバー部３０７は溶着等により封止される。

以上のように、本実施の形態１による燃料供給装置１は、誘導形燃料レベルゲージ５のコイル１１と共にＬＣ回路５１を形成するコンデンサ１４と、ＬＣ回路５１の共振周波数を検出する増幅回路６２が実装された制御基板６１とを有し、コンデンサ１４をコイル１１及び制御基板６１に近接して配置することにより、ＬＣ回路５１の経路、及びＬＣ回路５１と増幅回路６２の間の接続配線の距離の短縮化を図ったものである。

本実施の形態１では、コンデンサ１４は、リードフレーム１８及び端子１３ａ、１３ｂのみを介してコイル１１と並列に接続され、これらの部品はインサート成形により保持部材１５の所定の位置に保持されている。また、制御基板６１は、フランジ３の上面のケース部３０１に収容されている。これらにより、ＬＣ回路５１の経路、及び誘導形燃料レベルゲージ５と制御部６との距離を従来例よりも短くすることができ、接続配線のインダクタンス及び配線ばらつき等の外乱の影響を抑制することができる。

よって、本実施の形態１によれば、燃料タンク２内の燃料レベルを高精度に検知することが可能な燃料供給装置１が得られる。さらに、増幅回路６２及びモータ駆動回路６５を制御基板６１に実装しているので、燃料タンク２の外部における部品点数削減の効果が期待できる。

実施の形態２．
図９は、実施の形態２による燃料供給装置の制御基板を示す上面図である。図９に示すように、本実施の形態２による燃料供給装置は、制御部６Ａを構成する制御基板６１Ａに実装されたコンデンサ１４Ａを備えている。なお、本実施の形態２による燃料供給装置の全体構成は、上記実施の形態１と同様であるので、以下の説明では図１、図２及び図８を流用する。

上記実施の形態１では、コイル１１と共にＬＣ回路５１を形成するコンデンサ１４を、保持部材１５と一体に形成されたボビン１０により保持し、コイル１１とコンデンサ１４の距離が短くなるようにした。ただし、コンデンサ１４の設置箇所は、ボビン１０または保持部材１５に限定されるものではなく、コイル１１及び制御基板６１に近接し、且つコイル１１との位置関係が固定されていればよい。これらの条件を満たせば、コンデンサ１４を、誘導形燃料レベルゲージ５の保持部材１５以外に設置することが可能である。

本実施の形態２による燃料供給装置１のコンデンサ１４Ａは、制御部６Ａを構成する制御基板６１Ａに実装されている。制御基板６１Ａは、例えばエポキシボードであり、コンデンサ１４Ａの他、増幅回路、分周回路、及びモータ駆動回路の機能を有する集積回路６６が実装されている。なお、制御基板６１Ａは、上記実施の形態１と同様に、フランジ３の上面のケース部３０１に収容される。

コンデンサ１４Ａは、フランジ３のゲージ端子３０６（図８参照）とはんだ結線される接続部６７の近傍に配置され、誘導形燃料レベルゲージ５の端子１３ａ、１３ｂとコネクタ付のリードワイヤ（図示省略）を介して接続される。このとき、リードワイヤの長さは、端子１３ａ、１３ｂとゲージ端子３０６を接続可能な最短の長さとする。なお、本実施の形態２による燃料供給装置１のその他の構成、及び誘導形燃料レベルゲージ５の動作原理等は、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

本実施の形態２では、コイル１１とコンデンサ１４Ａを、端子１３ａ、１３ｂとコネクタ付リードワイヤで接続しているので、ＬＣ回路５１としてのコイル１１のインダクタンスにコネクタ付リードワイヤのインダクタンスが加算される。ただし、コネクタ付リードワイヤは接続可能な最短の長さであることから、加算されるインダクタンスはコイル１１のインダクタンスに対して微小である。よって、コンデンサ１４Ａを制御基板６１Ａに配置した場合も、外乱の影響を抑制し、コイル１１のインダクタンスを高い精度で検知することができる。

本実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様に、燃料タンク２内の燃料レベルを高精度に検知することが可能な燃料供給装置１が得られる。なお、実施の形態１及び実施の形態２では、誘導形燃料レベルゲージ５を備えた燃料供給装置１について説明したが、本願による誘導形燃料レベルゲージ５は、燃料供給装置１とは独立した部品として燃料タンク２に設置することも可能である。

本開示は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

本願は、誘導形燃料レベルゲージを備えた燃料供給装置として利用することができる。

１ 燃料供給装置、２ 燃料タンク、２ａ 上面開口部、３ フランジ、４ 燃料ポンプ、５ 誘導形燃料レベルゲージ、６、６Ａ 制御部、７ サクションフィルタ、８ プレッシャレギュレータ、９ ケース、１０ ボビン、１０Ａ ボビンユニット、１０ａ 上側縁部、１１ コイル、１２ コア、１２Ａ コアユニット、１３ａ、１３ｂ 端子、１４、１４Ａ コンデンサ、１５ 保持部材、１５ａ 固定部、１５ｂ ガイド部、１６ フロート、１７ アーム、１８ リードフレーム、１８ａ、１８ｂ 端部、１９ リンク部材、１９ａ 穴、２０ ＥＣＵ、２１ 表示器、２２ バッテリー電源、５１ ＬＣ回路、６１、６１Ａ 制御基板、６２ 増幅回路、６３ 分周回路、６４ 給電部、６５ モータ駆動回路、６６ 集積回路、６７ 接続部、１２１ スライド部、１３１ａ、１３１ｂ 結線部、１４１ 保護部、１７１ ジョイント部、３０１ ケース部、３０２ タッピングねじ、３０３ コネクタ、３０４ 給電端子、３０５ ポンプ端子、３０６ ゲージ端子、３０７ カバー部

本願に開示される燃料供給装置は、車両の燃料タンク内の燃料をモータ駆動によってエンジンへ圧送する燃料ポンプと、燃料タンク内の燃料に浮かぶフロート、磁性材料または導電材料によって形成されフロートと連結されたコア、フロートの位置変化に応じてコアが移動する中空部を有するボビン、及びボビンの外周に巻回されコアの移動によってインダクタンスが変化するコイルを有する誘導形燃料レベルゲージと、コイルと共にＬＣ回路を形成するコンデンサと、コイルのインダクタンスの変化に対応して変化するＬＣ回路の共振周波数を検出する電子回路が実装された制御基板とを備え、コンデンサは、ボビンに固定されコイルの端部と各々結線された２つの端子の間にリードフレームによって保持され、且つ、リードフレーム、端子、及びボビンと共に、熱可塑性樹脂によって形成された保持部材に保持されているものである。

本願に開示される燃料供給装置によれば、誘導形燃料レベルゲージのコイルと共にＬＣ回路を形成するコンデンサが、リードフレーム及び端子のみを介してコイルと並列に接続され、これらの部品は保持部材の所定の位置に保持されているので、ＬＣ回路の経路を短くすることができ、接続配線のインダクタンス及び配線ばらつき等の外乱の影響を抑制することができる。これにより、コイルのインダクタンスを高精度に検知することが可能な誘導形燃料レベルゲージを備えた燃料供給装置が得られる。

Claims (9)

1. 車両の燃料タンク内の燃料をモータ駆動によってエンジンへ圧送する燃料ポンプと、
   前記燃料タンク内の燃料に浮かぶフロート、磁性材料または導電材料によって形成され前記フロートと連結されたコア、前記フロートの位置変化に応じて前記コアが移動する中空部を有するボビン、及び前記ボビンの外周に巻回され前記コアの移動によってインダクタンスが変化するコイルを有する誘導形燃料レベルゲージと、
   前記コイルと共にＬＣ回路を形成するコンデンサと、
   前記コイルのインダクタンスの変化に対応して変化する前記ＬＣ回路の共振周波数を検出する電子回路が実装された制御基板と、を備えたことを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記制御基板には、前記ＬＣ回路の共振周波数を検出し増幅する増幅回路が実装されていることを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
3. 前記制御基板には、前記燃料ポンプのモータ駆動を制御するモータ駆動回路が実装されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
4. 前記燃料タンクの開口部に設置されたフランジを備え、前記制御基板は、前記フランジの前記燃料タンクの外側の面に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
5. 前記ボビンに固定され前記コイルの端部と各々結線された２つの端子を有し、前記コンデンサは、それぞれの前記端子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
6. 前記コンデンサは、前記ボビンに保持されていることを特徴とする請求項５記載の燃料供給装置。
7. 前記コンデンサは、リードフレームによって前記端子の間に保持され、前記リードフレーム及び前記端子を介して前記コイルと並列に接続されていることを特徴とする請求項６記載の燃料供給装置。
8. 前記コンデンサは、前記端子及び前記ボビンと共に、熱可塑性樹脂によって形成された保持部材に保持されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の燃料供給装置。
9. 前記コンデンサは、前記制御基板に実装され、リードワイヤによって前記端子と接続されると共に、前記リードワイヤ及び前記端子を介して前記コイルと並列に接続されていることを特徴とする請求項５記載の燃料供給装置。

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