JP5626187B2 - 燃料タンク構造 - Google Patents

Description

本発明は燃料タンク構造に関し、特に自動車等の車両に搭載される燃料タンク等に適用されるタンクの燃料タンク構造に関する。

従来、自動車等の燃料タンクに設けられた燃料量計測装置には種々の形式が存在するが、その一つとして車体上下方向に延設された縦長形状の検出電極（センサ）を用いて、燃料に検出電極が接する位置を検知し、液位を検出する構成が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

このとき、図７に示すように燃料タンクの開口部（挿入口）よりも上まで液位が達するような構造であった比較例では、燃料タンクの開口部よりも上にある液位を検知するために、液位センサの上端を開口部よりも上まで延出させる必要がある。このような液位センサは、例えば燃料タンク内に沈めて設置するポンプモジュールに回路部分などを内蔵し、センサ部分はポンプモジュールと一体化することで部品数や組み付け工数を削減する場合がある。

例えば静電型液位センサでフィルムなどの電極を用いた場合、単純に液中で電極を自立させても、車両の運動に従って燃料が揺動した際、その影響を受けて容易に変形してしまうため正確な液位検知が困難になる虞もある。

そこで柔軟な電極を硬質パイプなどに挿入し、液中での過剰な変形を防止する構成が採用されている（例えば、特許文献２、３参照）。あるいは変形可能な素材で形成された保護パイプに、フィルム状の電極を封入する構成が採用されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２０１０−０２５７８２号公報 特開２００５−３５１６８９号公報 特開平０５−２２３６２４号公報 特表２００６−５２３８３０号公報

しかし特許文献２、３に記載の構成のように液位センサを剛体あるいは剛体であるケースに封入したとき、燃料タンク内にポンプモジュールを設置する際に、タンクの内部構造によっては天井裏部分などのタンク内壁に液位センサが干渉し、組み付け作業に支障を来す虞がある。例えば液位センサの電極部分がフィルムなど可撓性のある素材であっても、硬質のケースなどに入れて使用する場合はケースの形状をタンクの形状に合わせる必要がある。

特許文献４に記載の発明のように、変形可能な素材で形成された保護パイプに電極を封入すれば組み付け自体は可能となるものの、組み付け後の電極形状は保護パイプ自体が変形可能であるため担保されず、何らかの固定手段で保持される必要がある。このためフィルムなどの電極単体をタンク内に設置する構成に比較して、内部構造の複雑化や部品点数増加、組み付け工数の増加などによりコスト上昇の虞がある。

本発明は上記課題を解決すべく成されたもので、柔軟で変形可能であり且つタンク内の液中で自立する液位センサを備えた燃料タンク構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の燃料タンク構造は、車両に備えられ、車体上側面に設けられた挿入口と、前記挿入口の周囲が車体下側に突出した凸部とが設けられた燃料タンクと、前記燃料タンク内に設置されたポンプモジュールと、シート状の可撓性素材から成り、車体上下方向に長手となるように配置されると共に長手方向に直交する断面が湾曲又は屈曲形状とされ、車体上側端が前記凸部の車体下側端よりも車体上側に位置されるように車体下端側において前記ポンプモジュールに固定された液位センサと、を備えている。

請求項１に記載の燃料タンク構造では、ポンプモジュールを燃料タンク内に設置する際、ポンプモジュールと一体的に設けられた液位センサは可撓性を備えているため、凸部と干渉しても一旦撓むことで組み付け可能である。また、液位センサは、長手方向に直交する断面が湾曲又は屈曲形状とされているため、燃料が揺動しても形状を維持できる。

請求項２に記載の燃料タンク構造は、請求項１の構成において、前記ポンプモジュールは、車体上下方向より見て外周面の少なくとも一部が円筒形状であり、前記液位センサは、円筒形状の前記外周面に密着して固定されている。

請求項２に記載の燃料タンク構造では、ポンプモジュールの外周面に沿って湾曲されたた液位センサは円弧状の断面をしているので、燃料の揺動に耐えて形状を維持することができる。

請求項３に記載の燃料タンク構造は、請求項１の構成において、前記液位センサは、長手方向に直交する断面がＶ字状の屈曲形状とされており、前記Ｖ字を成す第１辺と第２辺が前記ポンプモジュールの表面に固定されている。

請求項３に記載の燃料タンク構造では、液位センサの断面は車体上下方向より見てＶ字状をしているので、燃料の揺動に耐えて形状を維持することができる。

請求項４に記載の燃料タンク構造は、請求項１〜３の何れか１項の構成において、前記液位センサは、前記燃料タンクの前記挿入口が蓋にて塞ぐ状態で前記燃料タンクに対する所要の位置に設置されるように、前記ポンプモジュール及び前記蓋と一体化されている。

請求項４に記載の燃料タンク構造では、挿入口を蓋で塞ぐ操作でポンプモジュール及び液位センサを燃料タンク内の所定の位置に設置できる。

以上説明したように、本発明に係る燃料タンク構造は、その液位センサが柔軟で変形可能であり且つタンク内の液中で自立することができるという優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係る燃料タンク構造を備えた燃料タンクを示す側断面図である。 図１に示す第１実施形態に係る燃料タンク構造の設置時における液位センサの変形を示す側断面図である。 図１に示す第１実施形態に係る燃料タンク構造を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る燃料タンク構造の液位センサの形状例を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る燃料タンク構造を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る燃料タンク構造の部分を示す拡大斜視図である。 比較例に係る燃料タンク構造の設置時における液位センサの変形を示す側断面図である。 比較例に係る燃料タンク構造を示す平面図である。

＜構造＞

本発明の第１の実施形態に係る燃料タンク構造について、図１〜図３に従って説明する。なお、図中矢印ＵＰは車体上方方向を示す。

図１に示されるように、本燃料タンク構造では、燃料タンク１０の内部に燃料量計測装置１２が設けられている。この燃料量計測装置１２は、燃料タンク１０の底部に、外壁２０に沿って配置されている。

燃料タンク１０は図１に示すように略箱形形状とされた容器であり、設置される車体などの形状や部品配置によってその形状が決定される。また燃料タンク１０は燃料（ガソリンなど）による腐食への耐性、機械的強度、耐衝撃性や衝突の際の安全性などを考慮して素材が選定される。

燃料タンク１０の車体上側には挿入口２２が設けられており、挿入口２２を外側から閉塞する蓋としての蓋部２８で、内部の燃料が外へ漏れ出さないように密閉される。車体上方向に筒状に突出した挿入口２２は蓋部２８で密閉され、挿入口２２の外周面に設けられた雄ネジと螺号する螺子蓋１２０で蓋部２８が固定される。

このとき、挿入口２２が箱状の燃料タンク１０から突出していると、車体に組み付ける際にスペース効率が低下する虞があるので、挿入口２２を燃料タンク１０の内側に沈めるように設ける方が望ましい。この場合、挿入口２２及び螺子蓋１２０をクリアできる空間を燃料タンク１０の内部に設ける必要がある。

これにより燃料タンク１０の車体上側面は外面が凹んだ凹部２４が形成されており、凹部２４の内側は燃料タンク１０内部の車体下側に向けて突出した凸部２６として形成されている。このため燃料タンク１０の内部に燃料を充填していくと液面Ｆは凸部２６の車体下側端の高さを超え、凸部２６の車体下部は燃料に浸漬する。

すなわち、燃料タンク１０の満タン液位（図１の液面Ｆ参照）は、凸部２６の下端よりも上側に設定されている。なお、燃料タンク１０は、上記の通り満タン液位が設定されることで、その内部に入れる燃料の総量を規制し、ベーパー層を確保している。

燃料タンク１０の車体上側には、上記した挿入口２２が設けられており、挿入口２２は、ポンプモジュール１６の挿入用とされている。この挿入口２２を外側から閉塞する蓋部２８の裏側すなわち燃料タンク１０の内側に対向する面には、連結部材１８が延設され、ポンプモジュール１６が蓋部２８と一体的に結合されている。

ポンプモジュール１６は略カップ形状とされており、内部には図示しない燃料ホースが設けられている。燃料ホースはポンプモジュール１６の内部と燃料タンク１０の外部とを連通し、図示しない燃料ポンプで燃料タンク１０の外へ燃料を給送する。ポンプモジュール１６の内部に設けられた燃料ホースの開口部は燃料タンク１０の底面近傍に開口しており、燃料タンク１０内部の燃料残量が少なくなった状態でもポンプモジュール１６内部に燃料が残っていれば給送可能とされている。

図１に示すように、燃料タンク１０内におけるポンプモジュール１６の側面（外周面）には、車体上下方向に長手とされた長尺状の液位センサ１４が設けられている。

液位センサ１４は、例えば図４に示すように車体上下方向を長手とする樹脂フィルムなど可撓性のあるシート状の絶縁体で形成されたベース１４Ｃの表面に電極１４Ｄが設けられた構成とされる。液位センサ１４は、全体としても可撓性のあるシート状に形成されており、後述する如く車体上下方向に沿って配置される長尺状を成している。このような液位センサ１４は、例として電極１４Ｄのうちガソリンなどの燃料と接している部分の長さによって変動する電気容量などから、燃料タンク１０の内部に残った燃料の残量を検出する。電極１４Ｄは単純な梯子状の配線ではなく、図４に拡大図で示されるように２本の電極が互いにオーバーラップするように櫛歯状に配列され、電気的には接続されない状態で電極１４Ｄを形成している。

電気的に液面高さを検出する方法には、例えば電極１４Ｄ間の静電容量を測定する方法がある。燃料タンクの燃料が減少する（例えば使い尽くされる）と、電極１４Ｄの間の空間は、それまで燃料によって占められていたものが空気によって占められるようになるため、静電容量は減少する。したがって、静電容量の減少を検出することにより、燃料タンク１０内の燃料が減少した（例えば燃料タンク１０が空になった）ことを検出できる。あるいはこのとき、予め空気中に設けられたリファレンス測定部と、常に液中に存在するリファレンス測定部とを設け、ここで検出された値を基準として、測定値を比較する構成とすることで、さらに正確な検出を行うこともできる。

電極１４Ｄは液位センサ１４の端部に設けられた端子１４Ｅで外部と電気的に接続され、例えば外部に設けられた電気回路にて検出された液位は燃料量情報として燃料タンク１０の外へ伝達される。

図３には、図１に示したポンプモジュール１６を車体上側から見た平面図が示されている。

図３に示すように、ポンプモジュール１６の外周面は少なくとも一部が半径Ｒの円筒形とされており、液位センサ１４はこの円筒形の外周面に貼り付けられるなどの方法で、これに沿う形で一体化されている。すなわち、車体上側より見た平面視（長手方向に直交する断面視）では液位センサ１４は、円筒形の一部を切り取った如き形で半径Ｒの円弧状の断面をもつ形状とされている。

より具体的には、図１に示すように、液位センサ１４は、ポンプモジュール１６への固定部分１４Ａと、ポンプモジュール１６の車体上側端よりもさらに車体上側へと延びる可動部分１４Ｂとを有する。固定部分１４Ａは、液位センサ１４の下端側の一部であり、上記の通りポンプモジュール１６の外周面における半径Ｒの円弧状を成す部分に貼り付けなどにより密着して固定されている。液位センサ１４は、ポンプモジュール１６の外周面への固定によって湾曲される構成でも良く、予め半径Ｒの円弧状に湾曲形成されていても良い。何れにしても固定部分１４Ａ及び可動部分１４Ｂは、それぞれの長手方向に直交する断面が上記の如き円弧状とされている。

また、液位センサ１４の可動部分１４Ｂは、固定部分１４Ａの車体上側に連続しており、その車体上側端が凸部２６の車体下側端よりも車体上側に位置する構成とされている。すなわち、液位センサ１４自体の車体上側端が凸部２６の車体下側端よりも車体上側に位置する構成とされている。

＜作用＞

次に、本実施形態の作用を説明する。

図１に示すように、燃料タンク１０の内部に燃料が充填されているとき、液位センサ１４は満タン液位までの液位（液面Ｆ）を検知するため、ポンプモジュール１６の車体上下方向高さよりも高い位置まで延設されている。

前述のように挿入口２２は蓋部２８で密閉され、挿入口２２の外周面に設けられた雄ネジと螺合する螺子蓋１２０で蓋部２８が固定される都合上、挿入口２２の形状は平面視で円形となる。このためポンプモジュール１６の大きさを、挿入口２２を通過できる最大限のものとするためには平面視で円形となる円柱形状が望ましい。円柱形状とされたポンプモジュール１６を車体上下方向に挿入口２２を通過させたのち、蓋部２８で挿入口２２を封止すれば連結部材１８で蓋部２８と結合されているポンプモジュール１６を燃料タンク１０内に固定することができる。

このとき図２（Ａ）に示すように、蓋部２８と連結部材１８で結合されているポンプモジュール１６を所定の位置に移動させる場合を考えると、図中白矢印の方向に蓋部２８をスライドさせればポンプモジュール１６は所定の位置に移動する。

しかし液位センサ１４は上記のように満タン液位までの液位を検出する必要上、図１のように凸部２６よりも高い位置（車体上側）まで延設されている必要がある。このため、図１の位置までポンプモジュール１６を移動させれば図２（Ａ）に示すように液位センサ１４が凸部２６に干渉する。

このとき、例えば図７、図８に示す比較例のように液位センサ１１４が金属や硬質プラスチックなどの剛体で板状に形成されている場合、液位センサ１１４の上端が凸部１２６に干渉することで上記の組み付け作業に支障を来す虞がある。すなわち液位センサ１１４が凸部１２６の下を潜り抜けることができず、所定の位置に液位センサ１１４を設置できない虞がある。

これに対して本実施形態の液位センサ１４は、可撓性のある素材で形成されており、その車体下側部分が固定部分１４Ａとしてポンプモジュール１６の外周面に沿う形で保持されている。一方、液位センサ１４におけるポンプモジュール１６よりも車体上側に突出した部分は、可動部分１４Ｂとして液位センサ１４の可撓性によって弾性変形可能とされている。

これにより、図２（Ａ）に示されているように、蓋部２８と連結部材１８で結合されているポンプモジュール１６を所定の位置に移動させる組み付け作業の際、液位センサ１４の車体上側端が凸部２６に干渉したとしても、ポンプモジュール１６と接合されていない部分、すなわちポンプモジュール１６より車体上側に突出した部分である可動部分１４Ｂは、上記のように弾性変形可能であるため、図２（Ｂ）に示すように液位センサ１４が撓んで凸部２６の車体下側を潜り抜けることでクリアし、組み付け作業を行うことができる。したがって、本燃料タンク構造では、蓋部２８が挿入口２８を閉塞する位置まで該蓋部２８を移動させると、ポンプモジュール２８及び液位センサ１４がそれぞれ所定の位置に設置される。

さらに、液位センサ１４はポンプモジュール１６の外周面に沿った形状に曲げられている。すなわち図３に示すように、ポンプモジュール１６の外周面が半径Ｒの略円筒であった場合は、これに沿って液位センサ１４もまた車体上下方向から見た平面図において半径Ｒの円弧状の断面をもつ円筒形の一部とされる。

これにより液位センサ１４は可動部分１４Ｂの強度、剛性を維持することができる。すなわち、可動部分１４Ｂの車体上下方向長さ（センサオフセット量）と、図３に示す液位センサ１４の幅ｄに応じて半径Ｒを設定することで、コーナリング時などに生じる燃料タンク１０の内部での燃料の揺動に耐えて、車体上下方向に直立した姿勢を保ち、液位を正しく検出することができる。

すなわち、センサオフセット量が大きくなった場合は半径Ｒ（＝曲率半径）を小さくすることで液位センサ１４の剛性を高くし、燃料の揺動に耐えるようにすることができる。同様に、幅ｄが大きい形状とする場合にも半径Ｒを小さくすることで液位センサ１４の剛性を高くし、燃料の揺動に耐えるようにすることができる。

液位センサ１４の固定に関しては、ポンプモジュール１６の外周面に接着する方法以外にも、例えば図６に示すように液位センサ１４の車体下側端を把持する把持部１７Ａと幅方向両端を把持する把持部１７Ｂとをポンプモジュール１６の外周面に設け、液位センサ１４を嵌め込むことでポンプモジュール１６の外周面に固定する構成としてもよい。

＜第２実施形態＞

次に、本発明の第２実施形態に係る燃料タンク構造について、図５に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材は、同一符号を付してその説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態に係る燃料タンク構造を構成する燃料量計測装置１２の液位センサ１５は車体上下方向から見た平面図（長手方向に直交する断面視）において角度θで折れ曲がった略Ｖ字型の断面をもつ柱状構造とされる。すなわち、液位センサ１５は、その長手方向に直交する断面視でＶ字状を成す第１辺１５Ａと第２辺１５Ｂとを有して構成されている。

一方、ポンプモジュール１６の外面の一部は、所定の角度θで交わる二平面１６Ａ、１６Ｂとされている。そして、液位センサ１５は、その第１辺１５Ａがポンプモジュール１６の外面を成す平面１６Ａに貼り付けなどにより固定され、その第２辺１５Ｂがポンプモジュール１６の外面を成す平面１６Ｂに貼り付けなどにより固定されている。

以上説明したＶ字形状においても、第１実施形態と同様に液位センサ１５は可動部分の強度を維持することができる。すなわち、ポンプモジュール１６の外周面に設けられた２平面と接していない可動部分の車体上下方向長さ（センサオフセット量）と、図５に示す液位センサ１５の幅ｄに応じて角度θを設定することで、コーナリング時などに生じる燃料タンク１０の内部での燃料の揺動に耐えて、車体上下方向に直立した姿勢を保ち、液位を正しく検出することができる。

本実施形態においては、第１実施形態とは異なり液位センサ１５の車体上下方向から見た平面図における断面が円弧状ではなく略Ｖ字型である。また、ポンプモジュール１６の外周面が全体としては例えば図５に示すような略円筒形状であり、液位センサ１５はポンプモジュール１６の外周面に当該Ｖ字形状に沿って設けられた二平面１６Ａ、１６Ｂのみでポンプモジュール１６に当接する。

これにより本実施形態は液位センサ１５の固定（接着、ネジ止めなど）が容易になる、幅ｄ方向のセンター位置合わせが精度よく行えるなどの他に、例えば角度θで交わる直線状のスリット２本でも車体下側端を固定できるなどの特徴を備える。

また、本実施形態においても可動部分の車体上下方向長さ（センサオフセット量）と、図５に示す液位センサ１５の幅ｄに応じて角度θを設定することで、コーナリング時などに生じる燃料タンク１０の内部での燃料の揺動に耐えて液位センサ１５が車体上下方向に直立した姿勢を保ち、液位を正しく検出することができる。

すなわち、センサオフセット量が大きくなった場合は角度θ（＝Ｖはさみ角）を小さくすることで液位センサ１５の剛性を高くし、燃料の揺動に耐えるようにすることができる。同様に、幅ｄが大きい形状とする差異にも角度θを小さくすることで液位センサ１５の剛性を高くし、燃料の揺動に耐えるようにすることができる。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。例えば液位センサ１５は、その第１辺１５Ａ及び１５Ｂが、ポンプモジュール１６の図３に示すような円筒形状の外周面に固定される構成であっても良い。また例えば、ポンプモジュール１６は燃料タンク１０の底に配置される構成には限られない。

また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

１０ 燃料タンク
１２ 燃料量計測装置
１４ 液位センサ
１４Ａ 固定部分
１４Ｂ 可動部分
１５ 液位センサ
１５Ａ 第１辺
１５Ｂ 第２辺
１６ ポンプモジュール
１７ 把持部
１８ 連結部材
２０ 外壁
２２ 挿入口
２４ 凹部
２６ 凸部
２８ 蓋部
１２０ 螺子蓋
Ｆ 液面
Ｒ 半径
θ 角度

Claims (4)

1. 車両に備えられ、車体上側面に設けられた挿入口と、前記挿入口の周囲が車体下側に突出した凸部とが設けられた燃料タンクと、
   前記燃料タンク内に設置されたポンプモジュールと、
   シート状の可撓性素材から成り、車体上下方向に長手となるように配置されると共に長手方向に直交する断面が湾曲又は屈曲形状とされ、車体上側端が前記凸部の車体下側端よりも車体上側に位置されるように車体下端側において前記ポンプモジュールに固定された液位センサと、
   を備えた燃料タンク構造。
2. 前記ポンプモジュールは、車体上下方向より見て外周面の少なくとも一部が円筒形状であり、
   前記液位センサは、円筒形状の前記外周面に密着して固定されている請求項１に記載の燃料タンク構造。
3. 前記液位センサは、長手方向に直交する断面がＶ字状の屈曲形状とされており、前記Ｖ字を成す第１辺と第２辺が前記ポンプモジュールの表面に固定されている請求項１に記載の燃料タンク構造。
4. 前記液位センサは、前記燃料タンクの前記挿入口が蓋にて塞ぐ状態で前記燃料タンクに対する所定の位置に設置されるように、前記ポンプモジュール及び前記蓋と一体化されている請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料タンク構造。

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