JP6287967B2

JP6287967B2 - 燃料タンク構造

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Publication number: JP6287967B2
Application number: JP2015123765A
Authority: JP
Inventors: 秀一麻生
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2035-06-19
Also published as: US10166861B2; JP2017007462A; US20160369757A1; DE102016109023A1; DE102016109023B4

Description

本発明は、燃料タンク構造に関する。

自動車に搭載される燃料タンクの構造として、特許文献１には、燃料タンク内に膨張及び収縮可能な袋状の伸縮膜（袋状部材）が設けられた燃料タンク構造が開示されている。また、燃料ポンプをフィラーパイプの内部に配置することで、燃料ポンプと伸縮膜との干渉を防止している。

特開平８−１７０５６８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された燃料タンク構造では、フィラーパイプ内に燃料ポンプが配置されているため、この燃料ポンプが給油時などにおいてフィラーパイプを流れる燃料の妨げとなり、燃料の注入効率が低下する可能性がある。また、燃料タンク内の燃料が少なくなり袋状部材が燃料タンクの底部に接触した場合に、燃料の一部が袋状部材によって隔離されることがある。このため、燃料をスムーズに燃料ポンプへ供給する供給性能を確保する観点から改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、蒸発燃料の発生を抑制しつつ、燃料の注入性能及び供給性能を確保することができる燃料タンク構造を得ることを目的とする。

請求項１に記載の本発明に係る燃料タンク構造は、自動車に搭載され、燃料を収容する燃料タンクと、前記燃料タンク内の天井部に固定され、前記燃料タンクに収容された燃料の液面の高さに応じて膨張又は収縮することで、燃料との接触状態を維持する袋状部材と、前記燃料タンクの底部に形成され、燃料ポンプが配置されると共に、前記燃料ポンプの高さよりも深く形成されたポンプ収納用凹部と、前記ポンプ収納用凹部と連通し、前記ポンプ収納用凹部から溝状に延在された燃料流路と、を有する。

請求項１に記載の本発明に係る燃料タンク構造では、燃料タンク内の天井部に袋状部材が固定されており、この袋状部材は、燃料の液面の高さに応じて膨張又は収縮して燃料との接触状態を維持する。これにより、燃料の液面の高さに拘わらず、袋状部材で燃料の液面を覆うことができる。すなわち、蒸発燃料の発生を抑制することができる。

また、燃料タンクの底部には、ポンプ収納用凹部が形成されており、このポンプ収納用凹部には、燃料ポンプが配置されている。これにより、燃料ポンプをフィラーパイプ内に配置せずに済むので、フィラーパイプから燃料タンクへ燃料をスムーズに注入することができる。すなわち、燃料の注入効率の低下を抑制することができる。

さらに、ポンプ収納用凹部から燃料流路が溝状に延在されているため、袋状部材が膨張して燃料タンクの底部に接触している状態であっても、燃料流路からポンプ収納用凹部へ燃料が流れて燃料ポンプへ供給されるため、燃料の供給性能を確保することができる。
さらにまた、袋状部材が膨張して燃料タンクの底部に接触した状態であっても、袋状部材が燃料ポンプに当たらないため、袋状部材の損傷を抑制することができる。

請求項２に記載の本発明に係る燃料タンク構造は、請求項１に記載の発明において、前記ポンプ収納用凹部は、平面視で前記燃料タンクの中央部分に形成されており、前記燃料流路は、前記ポンプ収納用凹部から前記燃料タンクの側壁へ向かって放射状に形成されている。

請求項２に記載の本発明に係る燃料タンク構造では、燃料流路が燃料タンクの側壁へ向かって放射状に形成されている。これにより、燃料タンク内の燃料が少なくなった場合であっても、燃料流路を介してスムーズに燃料をポンプ収納用凹部へ流すことができる。

請求項３に記載の本発明に係る燃料タンク構造は、請求項１又は２に記載の発明において、前記燃料流路は、前記燃料タンクの側壁から前記ポンプ収納用凹部へ向かうにつれて前記天井部から離間する方向に傾斜されている。

請求項３に記載の本発明に係る燃料タンク構造では、燃料流路が傾斜していない構成と比較して、燃料流路中の燃料を効果的にポンプ収納用凹部に集めることができる。

請求項４に記載の本発明に係る燃料タンク構造は、自動車に搭載され、燃料を収容する燃料タンクと、前記燃料タンク内の天井部に固定され、前記燃料タンクに収容された燃料の液面の高さに応じて膨張又は収縮することで、燃料との接触状態を維持する袋状部材と、前記燃料タンクの底部に形成され、燃料ポンプが配置されたポンプ収納用凹部と、前記ポンプ収納用凹部と連通し、前記ポンプ収納用凹部から溝状に延在された燃料流路と、を有し、前記ポンプ収納用凹部は、平面視で前記燃料タンクの中央部分に形成されており、前記燃料流路は、前記ポンプ収納用凹部から前記燃料タンクの側壁へ向かって放射状に形成されている。

以上説明したように、請求項１に記載の燃料タンク構造によれば、蒸発燃料の発生を抑制しつつ、燃料の注入性能及び供給性能を確保することができ、さらに袋状部材の耐久性能を確保することができるという優れた効果を有する。

請求項２〜請求項４に記載の燃料タンク構造によれば、燃料タンク内の燃料が少なくなった場合における燃料の供給性能を向上させることができるという優れた効果を有する。

実施形態に係る燃料タンク構造を概略的に示す図であり、燃料タンクに半分程度の燃料が収容された状態を示す図である。袋状部材が燃料タンクの底部に接触している状態を示す、図１に対応する図である。図１の３−３線で切断した状態を示す断面図である。図３の４−４線で切断した状態を示す断面図である。図１の燃料タンクを別の角度から見た図である。

以下、実施形態に係る燃料タンク構造について説明する。なお、各図において適宜示される矢印ＵＰは、燃料タンクの上方側を示している。また、本実施形態では、燃料タンクの上方側と車両上下方向の上方側とが一致している。

図１に示されるように、本実施形態に係る燃料タンク構造を構成する燃料タンク１０は、中空状に形成されており、内部に燃料液体（以下、「燃料ＧＳ」とする）を収容可能な形状（例えば略直方体の箱状）に形成されている。具体的には、燃料タンク１０は、２つ（図１では上下）に分割されたタンク構成体１１、１３を含んで構成されている。タンク構成体１１は、上に凸とされており、タンク構成体１３は、下に凸とされている。そして、これら２つのタンク構成体１１、１３の外周縁部にはそれぞれ、フランジ１１Ａ、１３Ａが形成されており、フランジ１１Ａとフランジ１３Ａとを互いに接合することで、全体として箱状の燃料タンク１０が構成される。また、燃料タンク１０の下面は、図示しないタンクバンドによって支持されている。そして、このタンクバンドが、図示しないフロアパネルにブラケット等を介して固定されることで、燃料タンク１０がフロアパネルに取り付けられている。

燃料タンク１０には、略筒状のフィラーパイプ１２が接続されている。そして、フィラーパイプ１２の上端部には、給油口１２Ａが形成されており、この給油口１２Ａに給油ガンを差し入れて燃料ＧＳを燃料タンク１０に注入することで、給油が行われる。なお、燃料タンク１０内の燃料ＧＳの量が多い場合は、フィラーパイプ１２にも燃料ＧＳの一部が収容される。

フィラーパイプ１２の上端の給油口１２Ａは、フューエルキャップ１４によって開閉されるようになっている。また、フューエルキャップ１４の外側には、車体のサイドパネルなどに設けられた図示しないフューエルリッドが配置されている。

フューエルキャップ１４は、閉じた状態で給油口１２Ａを閉塞しており、フィラーパイプ１２への給油ガンのアクセスを制限している。これに対し、フューエルキャップ１４が開かれると、フィラーパイプ１２の給油口１２Ａが開放され、給油ガンの給油経路へのアクセスが可能となる。

燃料タンク１０内の車両上方側には、袋状部材１６が設けられている。袋状部材１６は、膨張及び収縮可能な樹脂材料で形成されており、燃料タンク１０の天井部１０Ａに固定されている。なお、ここでいう「膨張及び収縮可能」とは、袋状部材１６自体が伸縮する構成に限定されず、折り畳まれることで収縮し、展開されることで膨張するような容積が可変な袋状の部材を含む。

燃料タンク１０の天井部１０Ａには、袋状部材１６へ空気を導入するための導入管２４が接続されている。また、導入管２４の一端部は、燃料タンク１０の内部に入り込んでおり、袋状部材１６の内部空間と連通している。

導入管２４の他端側は屈曲されており、大気開放管２５と空気供給管２７とに分岐されている。また、大気開放管２５には、圧力調整弁２６が接続されている。さらに、大気開放管２５の端部には、大気に開放された開口２５Ａが形成されている。

一方、空気供給管２７には、コンプレッサ２８が接続されている。また、空気供給管２７の端部には、大気に開放された開口２７Ａが形成されている。さらに、圧力調整弁２６及びコンプレッサ２８は、制御部であるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）３０と電気的に接続されている。

ここで、ＥＣＵ３０は、圧力調整弁２６及びコンプレッサ２８を制御することにより、燃料タンク１０に収容された燃料ＧＳの液面の高さに応じて袋状部材１６を膨張又は収縮させる。すなわち、ＥＣＵ３０が圧力調整弁２６及びコンプレッサ２８を制御することで、袋状部材１６と燃料ＧＳとの接触状態が維持されている。具体的には、図２に示されるように、燃料ＧＳが減少して液面の高さが下がった場合には、ＥＣＵ３０からの信号によって圧力調整弁２６が閉弁される。また、コンプレッサ２８が作動され、空気供給管２７及び導入管２４を介して袋状部材１６へ圧縮空気が導入される。これにより、袋状部材１６が膨張し、袋状部材１６と燃料ＧＳの液面との接触状態を維持する。

一方、給油等によって燃料ＧＳが増えることで液面が上昇した場合には、ＥＣＵ３０からの信号によって圧力調整弁２６が開弁される。また、コンプレッサ２８が作動している場合は、ＥＣＵ３０からの信号によってコンプレッサ２８が停止される。これにより、袋状部材１６の内部空間の圧力が大気圧まで下がる。このため、燃料ＧＳの液面が上昇するにつれて、袋状部材１６の内部の空気が導入管２４に押し出されて開口２５Ａから排出される。このようにして、袋状部材１６と燃料ＧＳの液面との接触状態を維持する。

ここで、燃料タンク１０の底部１０Ｂには、ポンプ収納用凹部１０Ｃが形成されている。ポンプ収納用凹部１０Ｃは、図３に示されるように、平面視で燃料タンク１０の中央部分に形成されている。そして、このポンプ収納用凹部１０Ｃには、フィルタ１８及び燃料ポンプ２０が配置されている。

フィルタ１８は、平面視で略矩形状に形成されており、このフィルタ１８には、燃料ポンプ２０の供給管２０Ｂが取り付けられている。

燃料ポンプ２０は、フィルタ１８上に配置されており、ポンプ本体２０Ａと、供給管２０Ｂとを含んで構成されている。図５に示されるように、供給管２０Ｂは、ポンプ本体２０Ａとフィルタ１８とを繋いでおり、フィルタ１８を通って異物が除去された燃料ＧＳをポンプ本体２０Ａへ供給する。また、ポンプ本体２０Ａには、送液管２２が接続されており、ポンプ本体２０Ａへ供給された燃料ＧＳは、この送液管２２を通って図示しないエンジンへ送液される。

送液管２２は、ポンプ本体２０Ａにおける供給管２０Ｂとは反対側に接続されている。また、送液管２２は、底部１０Ｂよりも下方に配設されており、ポンプ本体２０Ａから燃料タンク１０の側壁１０Ｄに向かって延在されている。さらに、送液管２２は、側壁１０Ｄに沿って上方に屈曲されている。ここで、送液管２２の近傍の側壁１０Ｄを構成するタンク構成体１３は、タンク構成体１１よりも外側に膨出されており、タンク構成体１１とタンク構成体１３との間に隙間が設けられている。そして、送液管２２は、この隙間から燃料タンク１０の外側へ延出されており、図示しないエンジンに接続されている。なお、タンク構成体１１とタンク構成体１３との間に隙間は、図示しないシール部材によってシールされており、燃料タンク１０内の燃料ＧＳ及び蒸発燃料が漏れないように構成されている。

図３に示されるように、燃料タンク１０の底部１０Ｂには、複数の燃料流路１０Ｅ１〜１０Ｅ８が形成されている。燃料流路１０Ｅ１〜１０Ｅ８はそれぞれ、溝状に形成されており、一端側がポンプ収納用凹部１０Ｃに連通されている。また、燃料流路１０Ｅ１〜１０Ｅ８の他端側は、燃料タンク１０の側壁１０Ｄの近傍に位置している。なお、以下の説明において、各燃料流路を区別しない場合には、燃料流路１０Ｅと表記する。

ここで、本実施形態では、ポンプ収納用凹部１０Ｃを中心として８つの燃料流路１０Ｅが放射状に形成されている。第１の燃料流路１０Ｅ１は、ポンプ収納用凹部１０Ｃから送液管２２とは反対側に側壁１０Ｄの近傍まで延在されている。また、第２の燃料流路１０Ｅ２は、平面視で第１の燃料流路１０Ｅ１に対して、ポンプ収納用凹部１０Ｃを中心に反時計回りに４５度回転した位置に形成されている。

第３の燃料流路１０Ｅ３は、平面視で第２の燃料流路１０Ｅ２に対して、ポンプ収納用凹部１０Ｃを中心に反時計回りに４５度回転した位置に形成されている。また、第４の燃料流路１０Ｅ４は、平面視で第３の燃料流路１０Ｅ３に対して、ポンプ収納用凹部１０Ｃを中心に反時計回りに４５度回転した位置に形成されている。

第５の燃料流路１０Ｅ５は、平面視で第４の燃料流路１０Ｅ４に対して、ポンプ収納用凹部１０Ｃを中心に反時計回りに４５度回転した位置に形成されており、第１の燃料流路１０Ｅ１と略直線状に形成されている。第６の燃料流路１０Ｅ６は、平面視で第５の燃料流路１０Ｅ５に対して、ポンプ収納用凹部１０Ｃを中心に反時計回りに４５度回転した位置に形成されており、第２の燃料流路１０Ｅ２と略直線状に形成されている。

第７の燃料流路１０Ｅ７は、平面視で第６の燃料流路１０Ｅ６に対して、ポンプ収納用凹部１０Ｃを中心に反時計回りに４５度回転した位置に形成されており、第３の燃料流路１０Ｅ３と略直線状に形成されている。第８の燃料流路１０Ｅ８は、平面視で第７の燃料流路１０Ｅ７に対して、ポンプ収納用凹部１０Ｃを中心に反時計回りに４５度回転した位置に形成されており、第４の燃料流路１０Ｅ４と略直線状に形成されている。

以上のように８つの燃料流路１０Ｅが形成されているため、燃料タンク１０の底部１０Ｂは、これらの燃料流路１０Ｅによって８つに区画されている。また、８つの燃料流路１０Ｅはそれぞれ、略同一の溝幅で形成されており、図４に示されるように、袋状部材１６が膨張した際に、この袋状部材１６が燃料流路１０Ｅに入り込まない溝幅で形成されている。換言すれば、隣り合う燃料流路１０Ｅの間に位置する底部１０Ｂによって袋状部材１６の膨張が制限されている。

また、図１、図２及び図５に示されるように、燃料流路１０Ｅはそれぞれ、燃料タンク１０の側壁１０Ｄからポンプ収納用凹部１０Ｃへ向かうにつれて、下方（天井部１０Ａから離間する方向）に傾斜されている。このため、燃料タンク１０の底部１０Ｂに対する燃料流路１０Ｅの溝深さは、側壁１０Ｄの近傍の方が浅く、ポンプ収納用凹部１０Ｃの方が深くなっている。

さらに、ポンプ収納用凹部１０Ｃの深さは、燃料ポンプ２０の高さよりも深く形成されており、本実施形態では、フィルタ１８の厚みを含む燃料ポンプ２０の高さよりもポンプ収納用凹部１０Ｃの深さの方が深く形成されている。このため、ポンプ本体２０Ａの上端部は、燃料タンク１０の底部１０Ｂよりも下方に位置している。

（作用並びに効果）
次に、本実施形態に係る燃料タンク構造の作用並びに効果について説明する。

本実施形態では、燃料タンク１０に収容された燃料ＧＳの液面の高さに応じて袋状部材１６を膨張又は収縮させることで、袋状部材１６と燃料ＧＳの液面との接触状態を維持している。これにより、燃料ＧＳの液面の高さに拘わらず、袋状部材１６で燃料ＧＳの液面を覆うことができる。この結果、蒸発燃料の発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、燃料タンク１０の底部１０Ｂにポンプ収納用凹部１０Ｃが形成されており、このポンプ収納用凹部１０Ｃに燃料ポンプ２０が配置されている。これにより、燃料ポンプ２０を燃料タンク１０内に配置した場合でも燃料ポンプ２０と袋状部材１６との干渉を抑制することができる。また、燃料ポンプ２０をフィラーパイプ１２の内部に配置していないので、燃料ポンプ２０が給油時などにフィラーパイプ１２を流れる燃料ＧＳの妨げとならない。すなわち、フィラーパイプ１２から燃料タンク１０へスムーズに燃料ＧＳを注入することができ、燃料ＧＳの注入性能を確保することができる。

さらに、燃料ポンプ２０をフィラーパイプ１２の内部に配置した構成では、供給管２０Ｂの吸込口よりも燃料ポンプ２０の方が上方に位置するため、燃料ＧＳを吸い上げる際の負圧が大きくなり、燃料ＧＳが減圧されて気泡発生の原因となることがある。これに対して、本実施形態では、燃料ポンプ２０を燃料タンク１０内の最下部であるポンプ収納用凹部１０Ｃに配置しているため、燃料ＧＳを吸い込む際の負圧が小さくて済み、燃料ＧＳ中に気泡が発生するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、ポンプ本体２０Ａの上端部が燃料タンク１０の底部１０Ｂよりも下方に位置している。このため、図２に示されるように、袋状部材１６が膨張して燃料タンク１０の底部１０Ｂに接触した状態であっても、袋状部材１６が燃料ポンプ２０に当たらない。これにより、袋状部材１６と燃料ポンプ２０との接触による袋状部材１６の損傷を回避することができ、袋状部材１６の耐久性能を確保することができる。

さらに、本実施形態では、ポンプ収納用凹部１０Ｃから燃料流路１０Ｅが溝状に延在されているため、袋状部材１６が膨張して燃料タンク１０の底部１０Ｂに接触している状態であっても、燃料流路１０Ｅから燃料ポンプ２０へ燃料ＧＳを供給することができる。すなわち、燃料ＧＳの供給性能を確保することができる。このようにして、蒸発燃料の発生を抑制しつつ、燃料ＧＳの注入性能及び供給性能を確保することができる。

特に、本実施形態では、図３に示されるように、ポンプ収納用凹部１０Ｃを中心として放射状に燃料流路１０Ｅが形成されており、かつ、燃料流路１０Ｅが燃料タンク１０の側壁１０Ｄの近傍まで延在されている。これにより、燃料タンク１０内の燃料ＧＳが少ない場合であっても、燃料流路１０Ｅを介してスムーズに燃料ＧＳをポンプ収納用凹部１０Ｃへ流すことができる。また、図２中の二点鎖線Ｌで示されるように、車体が傾くなどして、燃料ＧＳの液面が燃料タンク１０に対して傾斜している場合であっても、袋状部材１６に妨げられることなく、燃料ＧＳを燃料流路１０Ｅからポンプ収納用凹部１０Ｃへ流すことができる。このようにして、燃料タンク１０内の燃料ＧＳが少なくなった場合における燃料ＧＳの供給性能を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、燃料流路１０Ｅを傾斜させることにより、燃料流路１０Ｅが傾斜していない構成と比較して、燃料流路１０Ｅ中の燃料ＧＳを効果的にポンプ収納用凹部１０Ｃに集めることができる。

また、本実施形態では、図５に示されるように、燃料ポンプ２０とエンジンとを繋ぐ送液管２２を燃料タンク１０の底部１０Ｂよりも下方に配設している。これにより、袋状部材１６と送液管２２とが干渉するのを抑制することができる。また、送液管２２を配設するためのスペースを別途確保する必要がないので、省スペース化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の構成に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記の構成以外にも種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、本実施形態では、ポンプ本体２０Ａの上端部が燃料タンク１０の底部１０Ｂよりも下方に位置しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、ポンプ本体２０Ａの上端部が底部１０Ｂよりも上方に位置している場合であっても、袋状部材１６とポンプ本体２０Ａとの干渉によって袋状部材１６が摩耗する構成でなければ、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、８つの燃料流路１０Ｅを形成したが、これに限定されず、燃料流路１０Ｅの数は特定しない。さらに、燃料流路１０Ｅを放射状に形成した構成に限定されず、例えば、ポンプ収納用凹部１０Ｃから複数の燃料流路１０Ｅを不等間隔に形成した構成としてもよい。

さらに、燃料ポンプ２０へ効果的に燃料ＧＳを供給する観点から平面視で燃料タンク１０の中央部分にポンプ収納用凹部１０Ｃを形成するのが好ましいが、ポンプ収納用凹部１０Ｃを形成する位置は、特に限定されない。例えば、燃料タンク１０の側壁１０Ｄの近傍にポンプ収納用凹部１０Ｃを形成してもよい。

また、本実施形態では、燃料流路１０Ｅを傾斜させているが、これに限定されない。例えば、燃料タンク１０の底部１０Ｂと略平行な燃料流路が形成された構成としてもよい。

１０燃料タンク
１０Ａ天井部
１０Ｂ底部
１０Ｃポンプ収納用凹部
１０Ｄ側壁
１０Ｅ（１０Ｅ１〜１０Ｅ８）燃料流路
１６袋状部材
ＧＳ燃料

Claims

自動車に搭載され、燃料を収容する燃料タンクと、
前記燃料タンク内の天井部に固定され、前記燃料タンクに収容された燃料の液面の高さに応じて膨張又は収縮することで、燃料との接触状態を維持する袋状部材と、
前記燃料タンクの底部に形成され、燃料ポンプが配置されると共に、前記燃料ポンプの高さよりも深く形成されたポンプ収納用凹部と、
前記ポンプ収納用凹部と連通し、前記ポンプ収納用凹部から溝状に延在された燃料流路と、
を有する燃料タンク構造。
前記ポンプ収納用凹部は、平面視で前記燃料タンクの中央部分に形成されており、
前記燃料流路は、前記ポンプ収納用凹部から前記燃料タンクの側壁へ向かって放射状に形成されている請求項１に記載の燃料タンク構造。
前記燃料流路は、前記燃料タンクの側壁から前記ポンプ収納用凹部へ向かうにつれて前記天井部から離間する方向に傾斜されている請求項１又は２に記載の燃料タンク構造。
自動車に搭載され、燃料を収容する燃料タンクと、
前記燃料タンク内の天井部に固定され、前記燃料タンクに収容された燃料の液面の高さに応じて膨張又は収縮することで、燃料との接触状態を維持する袋状部材と、
前記燃料タンクの底部に形成され、燃料ポンプが配置されたポンプ収納用凹部と、
前記ポンプ収納用凹部と連通し、前記ポンプ収納用凹部から溝状に延在された燃料流路と、
を有し、
前記ポンプ収納用凹部は、平面視で前記燃料タンクの中央部分に形成されており、
前記燃料流路は、前記ポンプ収納用凹部から前記燃料タンクの側壁へ向かって放射状に形成されている燃料タンク構造。