JP4690663B2 - フィラーパイプ構造体 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の給油口と燃料タンク内とを繋ぎ、給油ガン等で給油口から供給された燃料を燃料タンク内に導くフィラーパイプ構造体に関し、特に、燃料タンクが車両の略中央に配置された車両(以下、「センタータンク車」という)に使用されるフィラーパイプ構造体に関する。
従来、燃料タンクが、車両の前側シートの下方に配置されたセンタータンク車が知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなセンタータンク車は、燃料タンクが車両の後方に配置された車両と比較して、車両の後側の車室をより大きく確保することができる。
その一方で、昨今、ORVR(On-board Refusing Vapor Recovery:内蔵型燃料蒸発ガス回収装置)を装備した車両が登場している(例えば、特許文献2参照)。このORVRは、燃料タンクに燃料が充填される際に、燃料タンク内で発生した燃料蒸発ガスが給油口を介して大気中に放散されることを防止するためのものである。このようなORVRとしては、例えば、燃料タンク内と給油口近傍のフィラーパイプとを繋ぐ燃料蒸発ガス還流パイプで構成されたものや、燃料蒸発ガスを吸着させる吸着材が内蔵されたキャニスタが連通パイプを介して燃料タンクに取り付けられたもの等が挙げられる。これらのうち燃料蒸発ガス還流パイプで構成されたものは、給油口から燃料を供給する際に、燃料タンク内で生起した飽和燃料蒸発ガスを、燃料蒸発ガス還流パイプ、フィラーパイプ及び燃料タンクの経路で還流させることによって、給油口から燃料と共に巻き込まれる空気中に燃料が蒸散する量を低減するようになっている。また、キャニスタが燃料タンクに取り付けられたものは、その連通パイプを介して燃料タンクから導かれた燃料蒸発ガスを吸着材で捕獲するようになっている。
特開2000−85382号公報(段落0024、図1) 特開平8−21317号公報(段落0018乃至段落0020、図1)
ところで、前記したセンタータンク車では、車体の後方に配置された給油口から燃料タンクまでの距離が長くなるために、燃料タンク内と給油口とを繋ぐフィラーパイプが長くなる。その結果、給油時におけるフィラーパイプでの給油抵抗が増大する。
また、ORVRを装備した車両では、給油口からフィラーパイプに注ぎ込まれる燃料のヘッド差を利用することによって、燃料タンク内の燃料蒸発ガスが燃料蒸発ガス還流パイプに送り込まれ、あるいはその燃料蒸発ガスがキャニスタに送り込まれる。その結果、ORVRを装備した車両では、給油時におけるフィラーパイプでの給油抵抗が増大する。
したがって、センタータンク車にORVRを装備しようとすると、給油時におけるフィラーパイプでの給油抵抗が一段と増大することが予想される。その結果、スムーズな給油が妨げられる恐れがある。
そこで、このような問題を解決するために、その平面視形状が凸字状となるように燃料タンクの後端部の一部を車両の後方側に向けて突出させた燃料タンク構造であって、その突出した部分にフィラーパイプを接続したものが考えられる。このような燃料タンク構造によれば、燃料タンク内と給油口とを繋ぐフィラーパイプが短縮化されるので、給油時におけるフィラーパイプでの給油抵抗が低減されてスムーズな給油が実現されるようになると考えられる。しかしながら、この燃料タンク構造では、燃料タンクの形状が複雑になるために、得られる燃料タンクの歩留まりが悪くなることが予想される。
そこで、本発明は、歩留まりがよい通常の燃料タンクを使用したORVR装備のセンタータンク車であっても、スムーズな給油を実現することができるフィラーパイプ構造体を提供することを課題とする。
本発明者は、一般にフィラーパイプの燃料タンク側の開口に取り付けられている逆流防止弁(インレットバルブ)を、給油口から燃料タンクに至る燃料流通路の上流側に配置すると共に、この逆流防止弁から燃料タンクに向かう燃料流通路の圧力損失を低減させることによって前記課題が解決されるとの知見に基づいて本発明に到達した。
すなわち、前記課題を解決するための本発明は、燃料タンクが車両の略中央に配置された車両の給油口と燃料タンク内とを繋ぐフィラーパイプ構造体であって、前記給油口から延びる第1フィラーパイプと、チャンバと、第2フィラーパイプとを有しており、前記第1フィラーパイプの先端は前記チャンバに接続され、前記第2フィラーパイプは前記チャンバから前記燃料タンクに向かって延びて前記燃料タンクに接続され、前記第1フィラーパイプの前記先端には逆流防止弁が取り付けられており、前記逆流防止弁の弁本体は前記第1フィラーパイプの前記先端に接続され、前記チャンバ内に配置されるケーシング内に収容され、前記ケーシングを通過した燃料が前記チャンバに流れ込み、前記第2フィラーパイプの内側断面積が前記第1フィラーパイプの内側断面積と比較して大きいことを特徴とする。なお、ここでの「内側断面積」とは、第1フィラーパイプ及び第2フィラーパイプのそれぞれにおいて、燃料が通流する部分の燃料通流方向に直交する断面の面積をいう。
このフィラーパイプ構造体では、給油口からの燃料は、第1フィラーパイプ、逆流防止弁、チャンバ及び第2フィラーパイプを経由して燃料タンク内に注ぎ込まれる。このとき本発明のフィラーパイプ構造体では、第2フィラーパイプの内側断面積が、第1フィラーパイプの内側断面積と比較して大きくなっているので、逆流防止弁から燃料タンクに向かう燃料流通路の圧力損失が低減される。その結果、このフィラーパイプ構造体では、前記した平面視形状が凸字状の燃料タンク構造における突出した部分と同様の機能を第2フィラーパイプが担うと共に、前記した燃料タンク構造におけるフィラーパイプと同様の機能を第1フィラーパイプが担う。
つまり、本発明のフィラーパイプ構造体によれば、前記した燃料タンク構造のように複雑な形状を有する燃料タンクを使用せずに、歩留まりがよい通常の燃料タンクを使用したORVR装備のセンタータンク車であっても、スムーズな給油が実現される。
また、本発明においては、前記逆流防止弁は、前記ケーシングと、前記弁本体と、当該弁本体を当該ケーシングに支持する支持部材と、を有しており、前記支持部材の中心軸に前記弁本体の軸部が支持される管状部が形成され、前記管状部の外周と前記支持部材の内周壁との間を燃料が通過する構成であってもよい。
また、本発明においては、前記第1フィラーパイプと前記チャンバとが相互に一体となるように、前記チャンバと前記第2フィラーパイプとが相互に一体となるように、または前記第1フィラーパイプと前記チャンバと前記第2フィラーパイプとが相互に一体となるように形成することができる。
このフィラーパイプ構造体によれば、前記第1フィラーパイプと前記チャンバとが相互に一体となるように、前記チャンバと前記第2フィラーパイプとが相互に一体となるように、または前記第1フィラーパイプと前記チャンバと前記第2フィラーパイプとが相互に一体となるように形成されているので、第1フィラーパイプ、チャンバ及び第2フィラーパイプで構成される燃料流通路での燃料漏れ防止は、より確実となる。
また、本発明においては、前記第2フィラーパイプの内側断面積が前記第1フィラーパイプの内側断面積の1.1倍乃至4倍に設定されていると共に、前記チャンバが円筒形状であって、前記チャンバの内側断面積が前記第2フィラーパイプの内側断面積の1.1倍乃至4倍に設定されている構成とすることができる。なお、ここでの「チャンバの内側断面積」とは、チャンバにおいて、燃料が通流する部分の燃料通流方向に直交する断面の面積をいう。
このようなフィラーパイプ構造体によれば、給油時におけるフィラーパイプ構造体での給油抵抗が効率よく低減されるので、給油口からの燃料の供給がよりスムーズに行われる。
本発明によれば、歩留まりがよい通常の燃料タンクを使用したORVR装備のセンタータンク車であっても、スムーズな給油が実現される。
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、本発明のフィラーパイプ構造体が、ORVR(On-board Refusing Vapor Recovery:内蔵型燃料蒸発ガス回収装置)を装備したセンタータンク車に適用された例について説明する。
図1は、本実施形態に係るフィラーパイプ構造体が取り付けられた燃料タンクを車両に搭載した様子を示す斜視図、図2は、フィラーパイプ構造体及びこのフィラーパイプ構造体が取り付けられる燃料タンクの配置位置を示す概念図であり、車体フレームとの相対的な位置関係を示す図、図3は、本実施形態に係るフィラーパイプ構造体を構成するチャンバの斜視図であり、その一部に切り欠きを含む図、図4は、本実施形態に係るフィラーパイプ構造体を構成する逆流防止弁の図であり、図4(a)は、図3中のA―A線における断面図、図4(b)は、図4(a)中のB―B線における断面図である。
ここでは、本実施形態に係るフィラーパイプ構造体の説明に先立って、このフィラーパイプ構造体が装備される車両について説明する。
(車両)
図1に示すように、フィラーパイプ構造体1が装備される車両2は、燃料タンク3が前側シート4の下方に配置された所謂センタータンク車である。この車両2の燃料タンク3の配置位置は、車体フレームとの位置関係において、次のようになっている。
まず、この車両2の車体フレーム5について説明すると、図2に示すように、車体フレーム5は、車両2の前部の両側で車両2の前後方向に延びるように配置されたフロントサイドフレーム51と、両側のフロントサイドフレーム51に掛け渡されたフロントクロスメンバ52と、フロントサイドフレーム51に対して車両の外側方向に配置されたアッパメンバ53と、アッパメンバ53の後端部から車両の後方向に延びるサイドシル54と、サイドシル54の後端部から車両の後方向に延びるリアサイドフレーム55と、両側のサイドシル54の後端部の間に掛け渡されたミドルクロスメンバ56と、リアサイドフレーム55の後端部の間に掛け渡されたリアクロスメンバ57とで主に構成されている。
また、本実施形態における車両2は、両側のサイドシル54の間に掛け渡された補強フレーム58a及び補強フレーム58bと、フロントサイドフレーム51の後端部のそれぞれとミドルクロスメンバ56との間に掛け渡された一対の補強フレーム58cとを備えている。これらの補強フレーム58a、補強フレーム58b及び補強フレーム58cは、相互に井桁状に組まれてこれらの上方に配置される図示しないフロアパネルを補強するようになっている。
そして、燃料タンク3は、前記したように前側シート4の下方に配置されると共に、図示しないフロアパネルの下でこのように組まれた補強フレーム58a、補強フレーム58b及び補強フレーム58cで囲まれた空間S1に配置されている。このように燃料タンク3が配置された車両2(センタータンク車)は、燃料タンクが車両の後方に配置された車両と比較して、車両2の後側の車室をより大きく確保することができる。
また、この車両2は、ORVRを装備している。このORVRは、公知の構造のものでよい。本実施形態における車両2では、図1に示すように、ORVRが、主に、連通パイプ31を介して燃料タンク3と繋がれたキャニスタ32と、連通パイプ31から分岐すると共に給油口Fの近傍で後記する第1フィラーパイプ11に繋げられた燃料蒸発ガス還流パイプ33とで構成されている。
キャニスタ32には、燃料蒸発ガスを吸着するための吸着材が内蔵されている。このキャニスタ32は、後記するように給油口Fから本実施形態に係るフィラーパイプ構造体1に注ぎ込まれた燃料のヘッド差によって、燃料タンク3から連通パイプ31を介して流れ込んできた燃料蒸発ガスを捕獲するようになっている。
燃料蒸発ガス還流パイプ33には、後記するように給油口Fから本実施形態に係るフィラーパイプ構造体1に注ぎ込まれた燃料のヘッド差によって、燃料タンク3内の燃料蒸発ガスが流れ込むようになっている。そして、燃料蒸発ガス還流パイプ33に流れ込んだ燃料蒸発ガスは、給油口Fの近傍でフィラーパイプ構造体1に流れ込むと共に、給油口Fから供給された燃料に巻き込まれて燃料タンク3にフィラーパイプ構造体1を通じて戻される。つまり、燃料タンク3内の燃料蒸発ガスは、給油口Fから燃料が供給される際に、燃料蒸発ガス還流パイプ33、フィラーパイプ構造体1及び燃料タンク3の経路で還流する。このようにして燃料蒸発ガスが還流する際に、燃料タンク3から燃料蒸発ガス還流パイプ33を通じて給油口Fの近傍に向かう燃料蒸発ガスは、燃料成分でほぼ飽和している。その結果、給油口Fの近傍で燃料と接触した燃料蒸発ガスには、燃料成分が殆ど移行しない。その一方で、給油口Fの近傍に燃料蒸発ガスが供給されるため、給油口Fの近傍で燃料に巻き込まれる空気の量は低減される。その結果、給油口Fの近傍に燃料蒸発ガスが供給されない場合と比較して、燃料タンク3内の空気中に燃料が蒸散する量が低減される。
なお、このようなORVRにおいて、連通パイプ31及び燃料蒸発ガス還流パイプ33には、燃料タンク3からキャニスタ32及び燃料蒸発ガス還流パイプ33のそれぞれに振り分ける燃料蒸発ガスの流量を、給油口Fから供給される燃料の流量に応じて調整するための公知の圧力調整弁(図示せず)が配置されていてもよい。
次に、本実施形態に係るフィラーパイプ構造体1について説明する。
(フィラーパイプ構造体)
フィラーパイプ構造体1は、図1に示すように、給油口Fから燃料タンク3内に至る燃料流通路を構成するものであって、給油口Fと燃料タンク3内とを繋げている。このフィラーパイプ構造体1は、第1フィラーパイプ11と、チャンバ12と、第2フィラーパイプ13と、後記する逆流防止弁14(図3参照)とを備えている。
第1フィラーパイプ11は、車両2の後方に配置された給油口Fから一旦、下方に延びた後に、燃料タンク3の配置位置と略同じ水平高さで燃料タンク3に向かって延びている。このようにして燃料タンク3に向かって延びる第1フィラーパイプ11によって、給油口Fから燃料タンク3に向けて燃料を送り込む際の燃料の輸送力となる燃料のヘッド差が稼がれる。
このような第1フィラーパイプ11の内径は、給油口Fから供給される燃料の最大流量に応じて適宜に設定することができる。この第1フィラーパイプ11の材質としては、特に制限はなく、従来のフィラーパイプに使用される材質と同様のものを使用することができる。
チャンバ12は、図1に示すように、第1フィラーパイプ11が延びた先端に配置されると共に第1フィラーパイプ11と一体となるように接続されている。このチャンバ12は、図3に示すように、円筒形状であり、その内部に第1フィラーパイプ11の先端が臨む空間S2が形成されている。このチャンバ12の配置位置において、本実施形態では、リアサスペンションが車体フレーム5を構成するミドルクロスメンバ56(図2参照)の車両2の後方向に配置されているため、チャンバ12は、ミドルクロスメンバ56よりも車両2の前方向に位置している。
このようなチャンバ12の内側断面積は、後記する第2フィラーパイプ13の内側断面積と比較して大きくなるように設定されている。なお、ここでの「内側断面積」とは、チャンバ12及び第2フィラーパイプ13のそれぞれにおいて、燃料が通流する部分の燃料通流方向に直交する断面の面積をいう。本実施形態では、チャンバ12の内側断面積が第2フィラーパイプ13の内側断面積の1.1倍乃至4倍に設定される。
このチャンバの材質としては、例えば、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリアミド(ナイロン)等の樹脂や、鉄、ステンレス等の金属などが挙げられる。
第2フィラーパイプ13は、図3に示すように、チャンバ12と一体となるように接続されていると共に、その基端の開口がチャンバ12の空間S2に臨んでいる。そして、この第2フィラーパイプ13は、図1に示すように、チャンバ12から燃料タンク3に向かって延びて燃料タンク3と接続されると共に、その先端が燃料タンク3内で開口することによって、チャンバ12内の空間S2(図3参照)と燃料タンク3内とを繋げている。
このような第2フィラーパイプ13の内側断面積は、第1フィラーパイプ11の内側断面積と比較して大きくなるように設定されている。なお、ここでの第1フィラーパイプ11の「内側断面積」とは、第1フィラーパイプ11において、燃料が通流する部分の燃料通流方向に直交する断面の面積をいう。本実施形態では、この第2フィラーパイプ13の内側断面積は、第1フィラーパイプ11の内側断面積の1.1倍乃至4倍に設定される。
この第2フィラーパイプ13の材質としては、特に制限はなく、従来のフィラーパイプに使用される材質と同様のものを使用することができる。
逆流防止弁14は、図3に示すように、チャンバ12の空間S2に臨む第1フィラーパイプ11の先端に取り付けられている。この逆流防止弁14は、第1フィラーパイプ11からチャンバ12内に流れ込んだ燃料が第1フィラーパイプ11に逆流することを防止するためのものである。
この逆流防止弁14は、図4(a)に示すように、ケーシング15と、弁本体16と、この弁本体16をケーシング15内に支持する支持部材17とで主に構成されている。
ケーシング15は、略円筒形状の部材であり、その後端に第1フィラーパイプ11の先端が接続されるようになっている。ケーシング15の先端は、その開口が次に説明する弁本体16の頭部16aで塞がれるようになっている。
弁本体16は、略円盤状の頭部16aと、この頭部16aの中心軸上に設けられた軸部16bとで構成されている。この弁本体16は、その頭部16aがケーシング15の先端の開口を塞ぐように配置されると共に、その軸部16bがケーシング15の中心軸上に配置されるように支持部材17で支持されている。
支持部材17は、図4(a)及び図4(b)に示すように、ケーシング15に内嵌される略円筒状の部材で形成されており、その中心軸上に弁本体16の軸部16bを支持するための管状部17aが配置されている。この管状部17aの内部には、図4(b)に示すように、支持部材17の内周壁と管状部17aとを接続するために、管状部17aから支持部材17の内周壁に向かって放射状に延びる3枚の支持板17bが配設されている。この管状部17aの内部には、弁本体16をケーシング15の後端側に付勢するためのバネ17cが設けられている。このバネ17cは、その付勢力が微弱であり、後記するように第1フィラーパイプ11からチャンバ12内に向けて燃料が流れ込む際に、圧力損失が最低限になるようなものが好ましい。
次に、このフィラーパイプ構造体1の動作について適宜図面を参照しながら説明する。
このフィラーパイプ構造体1では、燃料を給油口Fから供給する前にあっては、図4に示すように、弁本体16がバネ17cによってケーシング15の後端側に付勢されているので、弁本体16の頭部16aがケーシング15の前端の開口を塞いでいる。その結果、チャンバ12の空間S2(図3参照)内に残留している燃料が第1フィラーパイプ11(図3参照)に逆流しない。
次に、図1に示すように、給油口Fから第1フィラーパイプ11に燃料が注ぎ込まれると、注ぎ込まれた燃料は、そのヘッド差によって第1フィラーパイプ11を通じてチャンバ12に向かう。そして、図4に示すように、燃料は、第1フィラーパイプ11の先端に取り付けられた逆流防止弁14のケーシング15内を通過すると共に、前記ヘッド差によって弁本体16の頭部16aをバネ17cの付勢力に抗して前方に押しやる。その結果、図4中、2点鎖線で示す弁本体16の位置まで当該弁本体16が移動することによって、燃料は、チャンバ12の空間S2(図3参照)内に流れ込む。
次いで、チャンバ12の空間S2(図3参照)内に流れ込んだ燃料は、第2フィラーパイプ13に流れ込む。そして、この燃料は、図1に示すように、第2フィラーパイプ13を通じて燃料タンク3に向かう。
このようにして燃料が、第1フィラーパイプ11及び第2フィラーパイプ13を通じて燃料タンク3に向かう際に、第2フィラーパイプ13の内径が、第1フィラーパイプ11の内径と比較して大きくなっているので、逆流防止弁14(図3参照)から燃料タンク(図1参照)に向かう燃料流通路の圧力損失が低減される。その結果、このフィラーパイプ構造体1では、前記した平面視形状が凸字状の燃料タンク構造における突出した部分と同様の機能を第2フィラーパイプ13が担うと共に、前記した燃料タンク構造におけるフィラーパイプと同様の機能を第1フィラーパイプ11が担う。つまり、フィラーパイプ構造体1は、従来のフィラーパイプが短縮化された場合と同様に、給油時における給油抵抗を低減する。
以上のようなフィラーパイプ構造体1によれば、給油口Fから燃料タンク3までの距離が長いセンタータンク車であっても、給油時における給油抵抗を低減することができるので、スムーズな給油を実現することができる。
また、このフィラーパイプ構造体1によれば、給油抵抗を増大させるORVRを装備した車両であっても、給油時における給油抵抗を低減することができるので、スムーズな給油を実現することができる。
また、このようなフィラーパイプ構造体1によれば、給油時における給油抵抗を低減することができるので、ORVR装備のセンタータンク車であっても、前記した燃料タンク構造のように複雑な形状を有する燃料タンクを使用せずに、歩留まりがよい通常の燃料タンクを使用することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、前記実施形態では、フィラーパイプ構造体1をORVR装備のセンタータンク車に適用する例を示したが、本発明のフィラーパイプ構造体1は、ORVRを装備しない車両に使用されてもよいし、あるいは燃料タンクが後方に配置された車両に使用されてもよい。
また、前記実施形態では、チャンバ12として、空間S2の断面形状が円形のもの(円筒形状のもの)を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、空間の断面形状が楕円や、矩形等の多角形状のものであってもよい。
また、前記実施形態では、第1フィラーパイプ11とチャンバ12と第2フィラーパイプ13とが相互に一体となるように形成されているが、本発明は、第1フィラーパイプ11及びチャンバ12のみが相互に一体となるように形成されたもの、あるいはチャンバ12及び第2フィラーパイプ13のみが相互に一体となるように形成されたものであってもよい。
実施形態に係るフィラーパイプ構造体が取り付けられた燃料タンクを車両に搭載した様子を示す斜視図である。 実施形態に係るフィラーパイプ構造体の配置位置を示す概念図であり、車体フレームとの相対的な位置関係を示す図である。 実施形態に係るフィラーパイプ構造体を構成するチャンバの斜視図であり、その一部に切り欠きを含む図である。 図4は、実施形態に係るフィラーパイプ構造体を構成する逆流防止弁の図であり、図4(a)は、図3中のA―A線における断面図、図4(b)は、図4(a)中のB―B線における断面図である。
符号の説明
1 フィラーパイプ構造体
2 車両
3 燃料タンク
11 第1フィラーパイプ
12 チャンバ
13 第2フィラーパイプ
14 逆流防止弁
F 給油口
S2 空間(チャンバの空間)

Claims (4)

  1. 燃料タンクが車両の略中央に配置された車両の給油口と燃料タンク内とを繋ぐフィラーパイプ構造体であって、
    前記給油口から延びる第1フィラーパイプと、チャンバと、第2フィラーパイプとを有しており、
    前記第1フィラーパイプの先端は前記チャンバに接続され、
    前記第2フィラーパイプは前記チャンバから前記燃料タンクに向かって延びて前記燃料タンクに接続され、
    前記第1フィラーパイプの前記先端には逆流防止弁が取り付けられており、
    前記逆流防止弁の弁本体は前記第1フィラーパイプの前記先端に接続され、前記チャンバ内に配置されるケーシング内に収容され、
    前記ケーシングを通過した燃料が前記チャンバに流れ込み、
    前記第2フィラーパイプの内側断面積が前記第1フィラーパイプの内側断面積と比較して大きいことを特徴とするフィラーパイプ構造体。
  2. 前記逆流防止弁は、前記ケーシングと、前記弁本体と、当該弁本体を当該ケーシングに支持する支持部材と、を有しており、
    前記支持部材の中心軸に前記弁本体の軸部が支持される管状部が形成され、
    前記管状部の外周と前記支持部材の内周壁との間を燃料が通過することを特徴とする請求項1に記載のフィラーパイプ構造体。
  3. 前記第1フィラーパイプと前記チャンバとが相互に一体となるように、前記チャンバと前記第2フィラーパイプとが相互に一体となるように、または前記第1フィラーパイプと前記チャンバと前記第2フィラーパイプとが相互に一体となるように形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフィラーパイプ構造体。
  4. 前記第2フィラーパイプの内側断面積が前記第1フィラーパイプの内側断面積の1.1
    倍乃至4倍に設定されていると共に、前記チャンバが円筒形状であって、前記チャンバの内側断面積が前記第2フィラーパイプの内側断面積の1.1倍乃至4倍に設定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1項に記載のフィラーパイプ構造体。
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