JP2011047408A - 低輪郭の燃料リザーバを有する燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性があり、簡単且つ小型で、低コストの燃料リザーバを有する燃料タンクを提供する。
【解決手段】本発明は、リザーバ（２）と、このリザーバ（２）から燃料を吸い出すための燃料ポンプ（３）と、を有する燃料タンク（１）に関する。リザーバ（２）は、低輪郭のもの、即ち、薄型である。燃料ポンプ（３）は、低輪郭のリザーバ（２）の中に又はその上に設置される。また、燃料ポンプ（１）は、水平方向に設置され、又は、傾斜して設置される。燃料ポンプ（１）は、その全体が、リザーバ（２）の容積部の内側又は外側に位置し、且つ、リザーバ（２）の中に又はその上に水平方向に設置されてもよいし、その一部がリザーバ（２）の容積部の内側及び外側に位置し、且つ、リザーバ（２）内に傾斜して設置されてもよい。
【選択図】図３

Description

本発明は、リザーバと、このリザーバから燃料を吸い出すための燃料ポンプとを有する燃料タンクに関するものである。リザーバは、低輪郭のもの、即ち、薄型である。

現在に至るまで、燃料送出モジュール（ＦＤＭ）は、低燃料条件のための十分な予備燃料を提供するために、相当大きなリザーバ容量を必要としている。

すなわち、或る状況において、例えば、自動車の燃料タンク内に入っている燃料の量が特定の最小レベルを下回ると共に、この自動車が長いカーブ、上り坂、又は下り坂を走行する場合、又は、この自動車が速度、方向等の急に且つ顕著な変化を受けた状況において、燃料が燃料タンクの一方の側から移動して、燃料取り込みチューブの一部を構成するディップチューブ（浸漬管）の入口端部が少なくとも一時的にもはや燃料の中に浸漬されないような程度になることがある。かかる条件において、ディップチューブは、燃料の代わりに空気を吸い出し、それにより、供給燃料流の中断が生じて、内燃エンジンの適正な作動が損なわれる。

かかる問題を回避するため、大抵の燃料タンクは、燃料を捕捉し且つ予備としての役割を果たすように構成されたリザーバ、即ち、サブタンクを有している。この分野においては、燃料タンクの設計上の大幅な変形例に順応させるのに必要な多種多様なハードウェア形態が存在する。燃料タンクが小型であればあるほど、システム組立て及び設計課題の解決は、一層困難になる。多様性に適合するようにリザーバシステムを多様化すると、製造上の複雑さ及びコストが増大する。機能性の複雑化により、多くの故障モード又は態様を招き、その結果、修理及び保障コストが増大する。

広範囲な適用例に対応するために、信頼性があり、簡単且つ小型で、低コストの代替手段の要望が明らかに存在する。

この問題を解決するため、本発明の背後にある基本的な思想は、「垂直方向」寸法を減少させた低輪郭燃料リザーバ、即ち、平べったいリザーバ、又は、高さが長さ及び幅よりも小さなリザーバを用いることである。

それ故、本発明は、リザーバと、それから燃料を吸い出す燃料ポンプとを有し、リザーバが、低輪郭を有し、燃料ポンプが、低輪郭リザーバの中に又はその上に水平方向に又は傾斜して設置される燃料タンクに関する。

低輪郭を維持することにより、より多くの燃料を媒体内に保持することができ、かくして、重力の影響を最小にする。この低輪郭リザーバは、次の２つのようなものであるのがよい。

１つ目は、タンクの底部の上に位置する平べったい又は平坦なリザーバであり、このリザーバにおいて、主燃料ポンプは、好ましくは、水平方向に設置される（図１参照）。これは、タンクの厚さ又は内側高さが１００ｍｍ未満の「フラットタンク」設計に合わせて使用される。

２つ目は、タンクのフロア内に引っ込んだリザーバであり、それにより、フィルタ／リザーバのてっぺんは、フロアと面一をなしている（図２及び図３参照）。したがって、このリザーバは、タンク内の全ての燃料に接近できる。リザーバは、上述した状況の間、燃料を保持するように機能する。図２及び図３に示す実施形態では、フィルタ要素は、リザーバ内に直接収納される。換言すると、リザーバは、フィルタハウジングとしての役割を果たす。この実施形態では、主燃料ポンプは、好ましくは、凹部のてっぺんの上に水平方向に設置され（図２参照）、又は、傾斜して且つ一部分が凹部の内部に設置される（図３）。

本発明によれば、「〜内に設置され」という表現は、燃料ポンプ全体がリザーバの容積部の内側に位置すること、即ち、燃料ポンプ全体がリザーバ内に水平方向に設置されていることを意味するか（図１参照）、燃料ポンプの一部がリザーバ内に位置し且つ少なくとも燃料入口ポートがリザーバ内に位置していることを意味するかのいずれかである。後者の場合、ポンプは、傾斜した状態で、即ち、その軸線がタンクの底部と９０゜未満、好ましくは６０゜未満、更に好ましくは、４５゜未満の角度をなして設置されるのがよい（図３参照）。

また、用語「〜の上に設置され」は、一般に、ポンプが、リザーバのカバー上の固定箇所、例えば適当な形の凹部の中にプラグ固定されることを意味する。この場合も、高さを節約するために、ポンプが水平方向に設置されることが好ましく（図２参照）、このことは、固定手段が、ポンプをプラグ固定した後に傾斜させることができるように、即ち、一般的には、垂直方向にプラグ固定した後に水平方向に配置できるように変形可能であることが好ましいことを意味している。

したがって、ポンプ取付けに関する２つの主要な好ましい実施形態が存在する。

１つの実施形態では、燃料ポンプは、その全体がリザーバの容積部の内側又は外側に位置し、且つ、リザーバの容積部の中又はその上に水平方向に設置される。

もう１つの実施形態では、燃料ポンプは、その一部分がリザーバの容積部の内側に位置し、他の一部分がリザーバの容積部の外側に位置し、リザーバ内に傾斜状態で設置される。

本発明の燃料タンクは、プラスチック材料で作られることが好ましく、リザーバもプラスチック材料で作られることが最も好ましい。「プラスチック」という用語は、少なくとも１つの合成樹脂ポリマーを含む任意の材料を意味する。特に適したプラスチックは、熱可塑性樹脂のカテゴリーから得られる。

用語「熱可塑性樹脂」とは、熱可塑性エラストマー並びにこれらの混合物を含む任意の熱可塑性ポリマーを意味する。特に、ポリオレフィン、熱可塑性ポリエステル、ポリケトン、ポリアミド及びこれらのコポリマーを用いるのがよい。また、ポリマー又はコポリマーの配合物も使用でき、更に、無機充填材、有機充填材及び／又は天然充填材入りのポリマー材料の配合物の使用も同様に可能であり、充填材は、例えばカーボン、塩及び他の無機誘導体、天然繊維又はポリマー繊維であるが、これらには限定されない。また、上述のポリマー又はコポリマーのうち少なくとも１つを含む互いに接合された積み重ね状態の層から成る多層構造体を用いることが可能である。用いられる場合の多いポリマーの１つは、ポリエチレンである。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で優れた結果が得られた。

タンクの壁は、熱可塑性樹脂の単一層又は２つの層で構成されるのがよい。有利には、１つ又は数個の他の考えられる追加の層は、液体及び／又はガスに対するバリヤを形成する材料の層から成るのがよい。好ましくは、バリヤ層の性状及び厚さは、タンクの内面と接触状態にある液体及びガスに対する透過性をできるだけ制限するよう選択されている。好ましくは、この層は、バリヤ樹脂、即ち、燃料に対して不透過性の樹脂、例えばＥＶＯＨ（エチレン及び部分加水分解ビニルアセテートのコポリマー）で作られる。変形例として、タンクに表面処理（フッ素化又はスルフォン化）を施してもよく、その目的は、タンクを燃料に対して不透過性にすることにある。

燃料タンク用の代表的なリザーバシステムは、第１の充填弁、ジェットポンプシステム、及びリザーバカバーを有する。

第１の充填弁は、最初のポンプ呼び水供給又は燃料を使い果たした後の再呼び水供給のために、燃料が底部を流れることを可能にするリザーバジェットポンプ通路をバイパスさせる。歴史的には、これら弁は、汚染によるリザーバのリークダウン（ｌｅａｋ−ｄｏｗｎ）を許し、結果的には、低燃料条件中の燃料の損失を招く。

ジェットポンプシステムは、小さなオリフィスにより生じる同伴流によって、燃料をタンクの底部から連結通路を介してスイープ又は掃き出すことによって、リザーバを過剰充填する。ジェットオリフィス流は、エンジンに設けられた燃料圧力調整器又は幾つかのリターンレス（Ｒｅｔｕｒｎｌｅｓｓ）適用例のためのタンク内調整器からの戻りライン流、又は、燃料ポンプの出口からの若しくはポンプ送り要素からの直接的な正圧／流れ連結部からの戻りライン流により提供される。このシステムは、低燃料条件について、ポンプ入口における燃料供給を維持することが必要である。本来的には、汚染要因物をタンクからリザーバ内に一掃し、リザーバ内に汚染要因物が溜まる。これにより、ポンプキャビテーションを引き起こす大きい圧力降下によってポンプストレーナの寿命を減少させ、結果的に、燃料圧力損失及びエンジン故障を引き起こす。

リザーバカバーは、低燃料条件中における燃料のスロッシング（ｓｌｏｓｈｉｎｇ）による損失を減少させる。リザーバカバーが追加部品である場合、それにより、組立て費用が増大する。

図１に示す第１の実施形態によれば、低輪郭リザーバは、燃料タンクの底部の上に位置し、即ち、低輪郭リザーバの下壁は、燃料タンクの底部又はフロアと面一であり、低輪郭リザーバの容積部は、燃料タンクの容積部の中に延びる。この場合、ポンプは、リザーバ内に水平方向に且つ完全に設置されることが好ましく、したがって、燃料タンクは、平べったいままである。好ましくは、リザーバは、平べったい燃料タンクの中に、開口及びフランジを有する燃料タンク側壁を通して挿入される。この実施形態では、好ましくは、燃料フィルタは、リザーバと直列に位置し、更に圧力調整器を備えたシステムの場合、好ましくは、この圧力調整器も燃料フィルタと直列に位置する。このようにすることによって、完全に平べったいモジュールが得られ、このモジュールを、上述の開口及びフランジを用いて平べったい燃料タンク内に固定することが非常に容易である。

図２及び図３に示す第２の実施形態によれば、リザーバは、リザーバの容積部が燃料タンクの容積部の外部に延びるように、燃料タンクの底部に設けられた凹部の中に固定され、又は、それに一体化される。好ましくは、この凹部は、リザーバの上壁がタンク底部と面一をなす深さを有する。

これら実施形態のいずれにおいても、低輪郭リザーバは、好ましくは、低燃料条件中、燃料のスロッシング／逃げ出しを減少させる閉鎖容積部であり、即ち、カバーを備えているか、或いは、閉鎖ハウジング内に設けられるかのいずれかである。

図２及び図３に記載された低輪郭リザーバ／フィルタモジュールを用いると、図１に示すシステムよりも非常に単純なシステムを提供することができる。というのは、この低輪郭リザーバ／フィルタモジュールは、このモジュールを受け入れる燃料タンクフロアの形態の改造設計に基づいているからである。しかしながら、このことは、燃料タンクを用いるべき車両内に、燃料タンクの容積部の下に延びる凹部を受け入れるための十分な空間が必要であることを意味している。

リザーバがフロア内に引っ込んで設けられるという直接的な結果は、使用できない燃料がなくなることである。この場合、燃料タンク内の全燃料は、ポンプに利用される。これにより、利用できない燃料を補償するためにタンク容量を増大させることが不要になる。これにより、燃料は、呼び水用ポンプ（ジェットポンプ）も第１の充填弁も用いることなしに、燃料タンクのできるだけ低いところから引かれる。

この実施形態では、低輪郭リザーバは、燃料タンクの凹部内に固定されるか、実際に凹部自体であるかのいずれかである。いずれの場合においても、リザーバは、好ましくは、カバーを備える。

上述の凹部は、好ましくは、燃料タンクの底部と一体成形される。これを実際に行う一手法は、型（モールド）の内部に、凹部の形状を有する固定キャビティを用いることである。しかしながら、この場合、過度の運動のときにおけるリザーバからの燃料の漏出を阻止するための別個のカバーをリザーバが有していなければ、リザーバは、凹部自体ではないことが好ましい。

したがって、凹部を成形する別の好ましい手法は、型の底部に設けられる可動部品を用いることであり、可動部品は、パリソンの底部をはさみつけて一体カバーを備えた凹部を作ることができる。この場合、凹部は、リザーバの役割を直接果たすことができ、しかも、フィルタ要素をこの中に受け入れることができる。

この場合、フィルタ要素は、好ましくは、一体成形された凹部内に直接包囲され、したがって、凹部は、低輪郭リザーバの役割とフィルタハウジングの役割の両方を果たし、実質的にリザーバの底部全体を覆う。

いずれの場合においても、フィルタ要素は、好ましくは、リザーバの表面全体を覆う。

濾過材のための包囲体は、深さ媒体の中及びその周りにおける燃料の表面張力を高める。フィルタ深さ媒体の表面張力により、フィルタがその周囲の任意の箇所において燃料に接触している間、ポンプが、空気を吸い込むことなしに、燃料を濾過材を通して引くことを可能にする。深さ媒体の毛管作用は、燃料を深さ媒体に吸い込むことを助ける。これはまた、深さ媒体の深さ全体を濡らすことによって、空気に対するバリヤ（表面張力）を構成し、その結果、ポンプが、空気の代わりに燃料を吸い込むことを容易にする。

これにより、「サブタンク」を構成する部品が不要になる。このことは、フィルタ輪郭が、燃料圧力を減少させることなしに、０．５リットル程度の少ない燃料に接近するように、タンクフロアの領域内に達することが必要である。

カバーが、凹部に設けられた別部品であるとき、周辺シールをカバーと凹部との間に用いることにより、長時間にわたる“Ｇ”力の作用中又は長期間の不作動の間の燃料保持力を高めることができる。この設計により、燃料タンクフロアに設けられた凹部の周囲をシールし、別個のリザーバ構成要素が不要になる。

低輪郭リザーバ／フィルタモジュールが燃料タンクの底部の凹部の中に固定され又は一体化され且つフィルタ要素を有する、この開示された実施形態は、第１の充填弁の機能、ジェットポンプシステム、蒸気生成、過剰流を無くすことにより、リザーバ及び濾過機能を劇的に単純化する。

第１の充填弁の機能に関して、燃料を初めて導入するためにバイパスを必要とするリザーバ容器がない。

ジェットポンプシステムは、不要である。リザーバ容器が最も下の箇所にあるので、低燃料条件のための充填を必要とするリザーバ容器はない。

蒸気生成に関して、ジェットポンプ機能によって引き起こされる乱流の直接的な結果として、リザーバ内への燃料のポンプ送りにより、蒸気を発生させる。また、その結果、カーボンキャニスタに対する要求が緩和され、それによりコストが減少する。

過剰流に関して、ジェットポンプシステムへの供給要件が無い結果として、ポンプ流れ要件が緩和される。

また、単純化により、故障モードが実質的に減少して信頼性及び耐久性を向上させる安価な代替手段が得られる。

本発明のリザーバは、好ましくは、構成要素を取付け且つ保持するのに十分な構造強度を有し、構成要素は、例えば、燃料ポンプ、燃料レベルセンサ、インライン型燃料フィルタ、燃料圧力調整器、燃料戻りラインである。

この場合、本発明のリザーバは、事実、フラットな低輪郭のモジュールであるので、上述の構成要素は、フラットモジュールが燃料タンクの底部の上に位置する場合について図１に示したように、水平方向に且つ互いに一繋がりの状態でリザーバ内に設置されるべきである。

最後に、上述の構造は、燃料タンクの最適位置及び油量レベルセンサ信号出力の精度を確保するために、燃料タンクのフロアへの工具を利用しない組立てが行えるように設計されるのがよい。例えば、一種のダブテール式の取付け方式を用いても良いし、図１のような取付けフランジを用いてもよい。

フラットタンクの底部の上に配置されたモジュール一式を示す図である。ここで（１）は正面図であり、（２）は側面図である。 本発明の別の実施形態のシステムの上から見た斜視図（１）及び断面図（２）である。 更に別の実施形態を示す図である。ここで、（２）は（１）に示す実施形態の側面図であり、（３）は（１）に示す実施形態の下方から見た斜視図である。

上述の本発明の技術的思想が、非限定的な仕方で図１〜図３に示されており、図１〜図３については、本発明の幾つかの特定の実施形態を示すために、既に述べた。

図示のシステムは、以下の構成要素を有する。
１．燃料タンク
２．燃料タンク内に設けられ且つカバー２′を備えたリザーバ
３．主燃料供給ポンプ
４．リザーバを充填するためのジェットポンプ
５．燃料計
６．燃料フィルタ
７．圧力調整器
８．戻りライン８′に設けられた移送ジェットポンプ
９．タンク開口部
１０．取付けフランジ
１１．取付け箇所
１２．連結要素
１３．燃料供給ライン

図１は、フラットタンク１の底部に配置されるように構成されたモジュール一式を示している。

図１（２）及び図１（３）はそれぞれ、図１（１）に示すモジュール一式の正面図及び側面図である。これらの図は、モジュール一式の輪郭が、タンク開口９に適合するように、例えば円形に形作られているのがよいことを示している。

圧力調整器７が、リザーバを充填する主ジェットポンプ４に動力を供給するためのサイドジェット８を生じさせる仕方も、図１に詳細に示されている。

図２は、本発明の別の実施形態のシステムの上から見た斜視図及び断面図であり、この実施形態によれば、燃料タンク１は、あらかじめ製作されたリザーバ２が嵌まり込む凹部を有している。リザーバのカバー２’に成形された固定凹部１１内にスナップ嵌めされたポンプ３が、点線で示すポンプ３の最終の水平方向位置になるまでこれを傾動させる前の状態で示されている。

図３は、更に別の実施形態を示しており、この実施形態によれば、燃料タンクの底部１に設けられた凹部が、リザーバの役割を果たし、したがって、この凹部は、リザーバと１部品に成形された後、カバー２’を有するに過ぎない。燃料フィルタ６が、２部品リザーバ間にサンドイッチされている。燃料供給ポンプ３が、リザーバ２内に傾斜状態で且つ部分的に設置されている。この燃料供給ポンプは、タンク凹部２の表面全体を覆うフィルタ６を通して燃料を吸い込む。

１・・・燃料タンク
２・・・リザーバ
２’・・・カバー
３・・・燃料ポンプ
６・・・フィルタ要素
９・・・開口部
１０・・・フランジ

Claims (4)

1. リザーバ（２）と、該リザーバ（２）から燃料を吸いだす燃料ポンプ（３）とを備える燃料タンク（１）であって、
   前記リザーバ（２）は薄型形状を有する、すなわち前記リザーバ（２）は扁平であるか、又は長さ及び幅よりも小さい高さを有し、
   前記燃料ポンプ（３）は、
   ・ 燃料タンク（１）の底部に設けられた前記リザーバ（２）の中に水平方向に、燃料フィルター（６）と一列に、燃料タンクの容積部の全体が燃料タンク（１）の容積部の内側に広がるような方法で取り付けられており、前記リザーバ（２）と前記フィルター（６）とが、開口部（９）とフランジ（１０）とを備える前記タンクの側壁を通じて挿入されている；又は
   ・ リザーバのカバーの固定点に固定手段を使用して固定されることによって、全体が前記リザーバ（２）の外側に取り付けられ、前記固定手段は、前記ポンプ（３）を固定した後に水平にすることができるように変形可能であり、前記リザーバ（２）は、前記タンクの底部の凹部に固定されているか又は一体化されているとともにフィルタ要素（６）を含む；
   ことを特徴とする燃料タンク（１）。
2. 前記ポンプ（３）は、前記凹部に取り付けられて、低輪郭のリザーバ（２）として直接作用するとともに、前記燃料タンク（１）の底部と一体に成形されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料タンク（１）。
3. 別体のカバーが前記凹部に設けられ、周辺シールが前記カバーと前記凹部との間に挿入されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料タンク（１）。
4. カバーが凹部と一体に成形されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料タンク（１）。

Images