JP6253466B2 - 車両用燃料タンクの残燃料量検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される燃料タンク内の残燃料量を検出する残燃料量検出装置に関する。

ガソリンや軽油を燃料とする車両において、運転者が給油の時期、及び走行可能距離を判断するため、燃料タンク内に残っている残燃料量を表示することは必要不可欠である。

従来、燃料タンクに残っている燃料の量を検出する装置としては、例えば特許文献１が知られている。特許文献１の装置は、燃料タンク内に残燃料の液面レベルに応じて上下移動するフロートを配置し、同フロートのフロートアームを抵抗板上で摺動させ、液面レベルを電位差に変換して液面高さを検出し、液面高さから算出した残燃料量を運転者に対し表示するというものである。

ところが特許文献１の技術では、燃料タンク内にフロート等の残燃料量検出装置を配置するため、残燃料量検出装置の体積分だけ燃料タンクの容積が減少してしまう。また、燃料タンク内に残燃料量検出装置を配置しなければならないため、燃料タンクの形状が制限されてしまい、薄型や複雑な形状とすることができない。さらに、燃料タンク内の液面レベルは、車両の姿勢や走行状況によって大きく変動するため、適宜、正確な残燃料量を検出することができない。

特開２０１３−５０４１０号公報

本発明は、十分な燃料タンクの容量を確保でき、また、車両の姿勢や走行状況にかかわらず燃料タンク内の残燃料量を正確に検出することができ、さらには、薄型や複雑な形状を有する燃料タンクであっても残燃料量を検出することができる残燃料量検出装置を提供することを課題とする。

本発明は、車両のフロアパネルの下方に配設された燃料タンク内の残燃料量を検出する車両用燃料タンクの残燃料量検出装置において、燃料タンクを車体に固定するためのタンクバンドと、タンクバンドに取り付けられる歪ゲージとを有し、歪ゲージによって検出されるタンクバンドの歪に基づいて残燃料量を求めることを特徴とする。

また、タンクバンドは燃料タンク下面に沿って取り付けられ、燃料タンクの下面とタンクバンドの上面との間には、弾性部材が介装されており、歪ゲージは、タンクバンドの表面のなかの、弾性部材が介装されていない下面に取り付けられて、燃料タンクの真下に配置されることが好ましい。

さらに、タンクバンドは、このタンクバンドの長手方向断面視略ハット状に形成されており、幅方向両側の縁部と、中央部にはこれらの縁部よりも燃料タンク側に突形状をした突形状部とを備え、歪ゲージは、縁部の燃料タンク側の面に取り付けられていることが好ましい。

さらにまた、タンクバンドは、このタンクバンドの長手方向断面視略ハット状に形成されており、幅方向両側の縁部と、中央部にはこれらの縁部よりも燃料タンク側に突形状をした突形状部とを備え、歪ゲージは、突形状部の長手方向の中央に取り付けられていることが好ましい。

本発明においては、燃料タンクをフロアパネルの下方に配設し、かつ車体に固定するためのタンクバンドは、燃料タンクと残燃料の総重量を受ける。タンクバンドに取り付けられた歪ゲージは、前記総重量によるタンクバンドの歪を検出し、検出した信号に基づいて車両用燃料タンク内の残燃料量を求めることができる。したがって、燃料タンク内に残燃料量検出装置を配置する必要が無いため、燃料タンクの容量を十分に確保できる。また、燃料タンクの形状の自由度が増し、例えば薄い形状や複雑な形状の燃料タンクのように燃料タンク内に残燃料量検出装置を配置することができない燃料タンクであっても残燃料量を求めることができる。さらに、車両の姿勢や走行状況の影響を受けやすい液面レベルではなく、これらの影響を受けにくい重さによる歪に基づいて残燃料量を求めるため、車両の姿勢や走行状況にかかわらず、残燃料量を求めることができる。

また、タンクバンドが燃料タンクの下面に沿って取り付けられ、燃料タンクの下面とタンクバンドの上面との間には、弾性部材が介装されており、歪ゲージは、燃料タンクの真下で、且つタンクバンドの表面のなかの、弾性部材が介装されていない面に取り付けられる。燃料タンクとタンクバンドとの間の弾性部材は、両者の緩衝材となるので、タンクバンドに加わる荷重を的確に受け、適切に燃料タンクを支持することができる。特に、車両が段差を乗り越える等大きな荷重がかかった場合であっても、燃料タンクがタンクバンドから離れることなく、燃料タンクは常にタンクバンドにより支持される状態を維持されるため、歪ゲージが取り付けられたタンクバンドが燃料タンクから受ける荷重による歪を間断なく検出し、残燃料量を求めることができる。

さらに、タンクバンドは、このタンクバンドの長手方向断面視略ハット状に形成されており、幅方向両側の縁部と、中央部にはこれらの縁部よりも燃料タンク側に突形状をした突形状部とを備え、歪ゲージは、縁部の燃料タンク側の面に取り付けられている。そのため、タンクバンド上に弾性部材と歪ゲージを効率よく配置することができる。また、歪ゲージをタンクバンドの燃料タンク側に設置するため、車両の走行中、歪ゲージに道路上の石等の異物が当たりにくく、歪ゲージを保護することができる。

さらにまた、タンクバンドは、このタンクバンドの長手方向断面視略ハット状に形成されており、幅方向両側の縁部と、中央部にはこれらの縁部よりも燃料タンク側に突形状をした突形状部とを備え、歪ゲージは、タンクバンドの突形状部の長手方向の中央に取り付けられている。当該部位は、他の部位と比べ、燃料タンク内の残燃料量の増減による荷重の変化を顕著に受けるため、荷重の変化が顕著に生じることになる。したがって、当該部位に取り付けられた歪ゲージは、他の部位に取り付けられた歪ゲージと比べ、残燃料量の増減により生じる顕著なタンクバンドの歪の変化を検出することができ、残燃料量を求めることができる。

本発明に係る燃料タンクがフロアパネルの下方に配設された構成を車幅中央側から見た断面及びタンクバンドの平面を示す図である。 図１の２−２線に沿った断面図である。 図２に示される３部の拡大図である。 図１のタンクバンドの突形状部の長手方向中央に取り付けられた歪ゲージ近傍の断面図の拡大図である。 残燃料量と応力の関係を示すグラフである。

本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて以下に説明する。

先ず、本発明の構成を添付図１〜図３に基づいて説明する。なお、Ｆｒは車両１０の前側、Ｒｒは後側、Ｌｅは左側、Ｒｉは右側を示す。図１（ａ）は本発明に係る燃料タンク２０がフロアパネル１１ａの下方に配設された構成を車幅中央側から見た断面図であり、図１（ｂ）は燃料タンク２０を車体１１に固定するためのタンクバンド３０の平面図である。乗用車、バス、トラック等の車両１０の車体１１のフロアパネル１１ａの下方には燃料タンク２０が配設されている。フロアパネル１１ａと燃料タンク２０の間にはゴムや軟質樹脂等からなる緩衝材１２が介装されている。車体１１は、フロアパネル１１ａの下を通るクロスメンバ１３を有する。燃料タンク２０は２本のタンクバンド３０により支持され、２本のタンクバンド３０の両端は車両１０の車体のクロスメンバ１３に固定されている。

燃料タンク２０は、合成樹脂により一体成形される。又は、燃料タンク２０は鋼板又は合成樹脂製のタンクアッパー部と、同じく鋼板又は合成樹脂製のタンクロアー部を、それぞれの外周に沿って設けられたフランジ部を接着剤やボルト及びナットにより接合することにより構成してもよい。

燃料タンク２０の下面２０ａには、車両１０の前後方向に伸びる２本の左右のタンクバンド３０が当接する２本の左右のタンクバンド取り付け溝２１が設けられている。また、燃料タンク２０の上面には、燃料を車両１０の給油口（図示せず）から燃料タンク２０に給油するための給油管２２とエア抜き管２３、及び燃料ポンプ（図示せず）により燃料タンク２０からエンジン（図示せず）に燃料を供給する燃料供給管２４が設けられている。

左右のタンクバンド３０は、鋼板の折り曲げ成形品であり、その長手方向の全長にわたって、タンクバンド３０の長手方向断面視で上面（燃料タンク２０に対応する面）中央部に突形状の突形状部３１と、その両側に縁部３２を有している。つまり、タンクバンド３０は、断面視略ハット状に形成されている。

前記突形状部３１は、それぞれタンクバンド３０の長手方向に、車両１０の前後方向に延びる水平部３１ａと、当該水平部３１ａの前側に前傾斜部３１ｂを介して前取付部３１ｃと、後側に後傾斜部３１ｄを介して後取付部３１ｅを有する。

前記突形状部３１のうち、水平部３１ａの全域、前傾斜部３１ｂ及び後傾斜部３１ｄの水平部３１ａに近い上面には、ゴムや軟質樹脂等からなる弾性部材３３が接着剤により貼り付けられている。

燃料タンク２０は、フロアパネル１１ａの下の所定の位置に配設され、左右のタンクバンド３０の弾性部材３３の上面が左右のタンクバンド取り付け溝２１に当接する。そして、左右２本のタンクバンド３０の各前取付部３１ｃに１つずつ開けられた前取付孔と、各後取付部３１ｅに１つずつ開けられた後取付孔にそれぞれに支持ボルト３４を挿入し、さらに支持ボルト３４のネジ部を車両１０の車体１１のクロスメンバ１３に設けられた孔に挿入し、支持ボルト３４をタンク取り付けナット３５によって締結する。これにより、燃料タンク２０は、左右２本のタンクバンド３０によりフロアパネル１１ａの下方に配設、車体１１に固定され、支持される。

燃料タンク２０は、跳ね石等から燃料タンク２０を保護するため、ゴムや軟質樹脂等を介して、燃料タンク２０の全体、又は下面２０ａのみを金属製又は樹脂製カバーによって覆われてもよい。この場合、前記カバーの下面に、燃料タンク２０のタンクバンド取り付け溝２１と同じ働きをする左右のタンクバンドを取り付けるための溝が設けられている。

左右一方のタンクバンド３０の長手方向の中央部の突形状部３１の縁部３２には、歪ゲージ４１が１つ取り付けられている。歪ゲージ４１は１つで十分であるが、故障や破損などに備えて２つ以上取り付けられてもよい。また、歪ゲージ４１は縁部３２の裏面に取り付けられてもよい。

歪ゲージ４１は、この歪ゲージ４１の長手方向がタンクバンド３０の長手方向と平行になるように、タンクバンド３０の縁部３２に、接着剤により取り付けられる。なお、取り付けられた歪ゲージ４１の上面をゴムや樹脂等からなる保護部材により覆ってもよい。

歪ゲージ４１から伸びるゲージリードは、電源回路、ブリッジ回路及び増幅器からなり、タンクバンド３０の歪量を検出する歪量測定装置４２に接続される。歪量測定装置４２は、燃料タンク２０以外の車両１０に設置される。

歪量測定装置４２は、タンクバンド３０の歪の量から残燃料４５の重さ、更には残燃料４５の重さから量を求める処理装置４３に接続される。処理装置４３は、燃料タンク２０以外の車両１０に設置される。

処理装置４３は、この処理装置４３により求められた結果を表示する運転席のインストルメントパネル内に設置され、残燃料４５が燃料タンク２０の容量限度まで入っている状態からゼロの状態まで、燃料タンク２０の容量の割合に応じた残燃料４５量を指針やバーグラフ等により表示する燃料計４４に接続される。

以上より、本発明の残燃料量検出装置４０は、タンクバンド３０と、歪ゲージ４１と、歪量測定装置４２と、処理装置４３と、燃料計４４とを含む。

次に、残燃料量検出装置４０が、歪ゲージ４１により検出されるタンクバンド３０の歪に基づいて燃料タンク２０内の残燃料４５量を求める方法について説明する。

多くの金属は、力が加えられた場合、機械的な微小変化である伸び又は縮み（この伸び及び縮みを総称して「歪」という）が生じ、それに伴いその金属の電気抵抗が変化する。歪ゲージ４１と歪ゲージ４１が接続する歪量測定装置４２は、当該金属に加えられた力に応じて発生する「歪」を電気信号として検出するセンサーである。歪の大きさと電気抵抗は抵抗変化率という定数をもって比例するが、この抵抗変化率は受動素子によって決まる。したがって、検出した歪に、歪ゲージ４１の受動素子の抵抗変化率を乗じることにより、当該歪を発生させた力、すなわち荷重を求めることができる。本発明は、燃料タンク２０中の残燃料４５量を、燃料タンク２０を支持するタンクバンド３０に生じる「歪」を歪ゲージ４１によって検出し、これに基づいて求める燃料タンク２０内の残燃料量検出装置である。

燃料は、車両１０の給油口（図示せず）から給油管２２を通って燃料タンク２０に給油される。燃料タンク２０に給油された燃料は、燃料ポンプ（図示せず）により燃料供給管２４を通ってエンジン（図示せず）に供給される。

燃料タンク２０内の残燃料４５量が給油により増えた場合には、燃料タンク２０の重量と残燃料４５の重量を合わせた燃料タンク２０の総重量が増加する。他方、走行等によりエンジンが燃料を消費することにより残燃料４５量が減った場合には燃料タンク２０の総重量が減少する。すなわち、燃料タンク２０の総重量は、残燃料４５量の増減に比例して増減する。

燃料タンク２０の下面２０ａはタンクバンド３０により支持され、車両１０のフロアパネル１１ａの下方に配設、車体１１に固定されているため、燃料タンク２０の総重量はタンクバンド３０にかかる。そのため、タンクバンド３０には、燃料タンク２０の総重量を荷重とする歪が生じることになる。

タンクバンド３０は、燃料タンク２０内の残燃料４５量の増加に伴い荷重が大きくなると、タンクバンド３０の燃料タンク２０側の面は、突形状部３１とその縁部では伸び、突形状部３１の前傾斜部３１ｂと後傾斜部３１ｄでは縮むことになる。

この点、燃料タンク２０を支持するタンクバンド３０の平面図である図１（ｂ）のとおり、３ヶ所に歪ゲージを取り付け、燃料を給油するに従い当該歪ゲージが検出する値を記録し、比較してみる。タンクバンド３０の突形状部３１の長手方向中央に取り付けた第１歪ゲージ（４１ａ）（図４参照）、タンクバンド３０の前傾斜部３１ｂの縁部に取り付けた第２歪ゲージ（４１ｂ）及び、タンクバンド３０の後傾斜部３１ｄの縁部に取り付けた第３歪ゲージ（４１ｃ）それぞれにつき残燃料４５量（Ｌ）に応じて検出した応力（ＭＰａ）をプロットしたところ、図５のグラフの通りとなった。図５から明らかなように、いずれの歪ゲージにも残燃料量に応じて歪ゲージが検出する応力の値は直線的に大きくなり（マイナスの場合は小さくなる）、残燃料量と応力との間には線形関係が認められる。他方、同じ残燃料４５量でも、第２歪ゲージ（４１ｂ）が検出した応力及び第３歪ゲージ（４１ｃ）が検出した応力と比べ、第１歪ゲージ（４１ａ）が検出した応力は約３〜５倍であるところ、他の歪ゲージと比較し、第１歪ゲージ（４１ａ）は、残燃料４５量が増加するに伴い生じるタンクバンドに係る応力をより大きなものとして検出することができることが認められる。即ちタンクバンド３０の突形状部３１の長手方向中央に取り付けた第１歪ゲージ（４１ａ）が残燃料４５量の増減を最もよく検出することができることが認められる。

したがって、タンクバンド３０の縁部３２に取り付けられた歪ゲージ４１及びタンクバンド３０の突形状部３１の長手方向の中央に取り付けられた第１歪ゲージ４１ａは、残燃料４５量の増加に伴いタンクバンド３０にかけられる荷重が大きくなると、タンクバンド３０の伸びの歪を検出し、他方、残燃料４５量の減少に伴いタンクバンド３０にかけられる荷重が小さくなると、タンクバンド３０の伸びが徐々に元にもどることによる歪の減少を検出する。

歪ゲージ４１は、タンクバンド３０に生じた歪を電気信号として検出し、その電気信号を発する。

歪量測定装置４２は、歪ゲージ４１から受けた電気信号に基づいてタンクバンド３０の歪量を求め、その歪量データを処理装置４３に送る。

処理装置４３は、歪量測定装置４２から受けた歪量データに基づいて、残燃料４５量を所定の演算式やマップによって求める。

なお、残燃料４５が燃料タンク２０の容量限度まで入っている場合、燃料タンク２０の総重量は燃料タンク２０の重量に容量限度の残燃料４５の重量を合計したものであり、タンクバンド３０にかかる荷重は最も大きくなる。このとき生じる歪により生じる電気信号に基づいて処理装置４３が求めた残燃料４５量を燃料タンク２０の限度容量とし、燃料計４４の針が「Ｆ」（フル[Ｆｕｌｌ]を意味する。）を表示するように設定する。

また、燃料タンク２０内の残燃料４５量がゼロの場合、燃料タンク２０の総重量は燃料タンク２０の重量と同じであり、タンクバンド３０にかかる荷重は最も小さくなる。このとき生じる歪により生じる電気信号に基づいて処理装置４３が求めた残燃料４５量をゼロとし、燃料計４４の針を「Ｅ」（エンプティ[Ｅｍｐｔｙ]を意味する。）を表示するように設定する。

燃料計４４は、処理装置４３から受けた残燃料４５量の値を、燃料タンク２０の容量に対する割合（満タンク、３／４、１／２、１／４、空タンク）として、目盛と指針、バーグラフ等により表示する。

本発明は、ガソリンや軽油を燃料とする車両のフロアパネルの下方に、燃料タンクを配設、固定する乗用車、貨物車、バス等の自動車やディーゼル機関車等様々なタイプの車両に好適である。

１０…車両、
１１…車体、
１１ａ…フロアパネル
１２…緩衝材、
１３…クロスメンバ
２０…燃料タンク、
２１…タンクバンド取り付け溝、
２２…給油管、
２３…エア抜き管、
２４…燃料供給管、
３０…タンクバンド、
３２…縁部、
３３…弾性部材、
３４…支持ボルト、
３５…ナット、
４０…残燃料量検出装置、
４１…歪ゲージ、
４２…歪量測定装置、
４３…処理装置、
４４…燃料計、
４５…残燃料。

Claims (3)

1. 車両のフロアパネルの下方に配設された燃料タンク内の残燃料量を検出する車両用燃料タンクの残燃料量検出装置において、
   前記燃料タンクを車体に固定するためのタンクバンドと、
   前記タンクバンドに取り付けられる歪ゲージとを有し、
   前記歪ゲージによって検出される前記タンクバンドの歪に基づいて前記残燃料量を求めるものであって、
   前記タンクバンドは前記燃料タンクの下面に沿って取り付けられ、
   前記燃料タンクの下面と前記タンクバンドの上面との間には、弾性部材が介装されており、
   前記歪ゲージは、前記タンクバンドの表面のなかの、前記弾性部材が介装されていない下面に取り付けられて、前記燃料タンクの真下に配置されることを特徴とする車両用燃料タンクの残燃料量検出装置。
2. 車両のフロアパネルの下方に配設された燃料タンク内の残燃料量を検出する車両用燃料タンクの残燃料量検出装置において、
   前記燃料タンクを車体に固定するためのタンクバンドと、
   前記タンクバンドに取り付けられる歪ゲージとを有し、
   前記歪ゲージによって検出される前記タンクバンドの歪に基づいて前記残燃料量を求めるものであって、
   前記タンクバンドは、このタンクバンドの長手方向断面視略ハット状に形成されており、幅方向両側の縁部と、中央部にはこれらの縁部よりも前記燃料タンク側に突形状をした突形状部とを備え、
   前記歪ゲージは、前記縁部の前記燃料タンク側の面に取り付けられていることを特徴とする車両用燃料タンクの残燃料量検出装置。
3. 前記タンクバンドは、このタンクバンドの長手方向断面視略ハット状に形成されており、幅方向両側の縁部と、中央部にはこれらの縁部よりも前記燃料タンク側に突形状をした突形状部とを備え、前記歪ゲージは、前記突形状部の長手方向の中央に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の車両用燃料タンクの残燃料量検出装置。
   

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