(57)【要約】【課題】  燃料タンクの内圧の変化に伴う燃料系の針振れを防止する。【解決手段】  燃料タンク２の底面２ａと当接し、この燃料タンク底面２ａの変形に即して移動する移動部材２０と、移動部材２０を基準にした燃料タンク２内の燃料の液面高さを検出する検出機構２３とを有し、燃料タンク２内の燃料量を一定としたとき、燃料タンク底面２ａの下方への変形量に拘わらず検出機構２２が検出する液面高さがほぼ一定となるように、移動部材２０がその下端部を燃料タンク底面２ａに当接しながら燃料タンク２に対して移動するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクの底面と当接し、この燃料タンク底面の変形に即して移動する移動部材と、
前記移動部材を基準にした前記燃料タンク内の燃料の液面高さを検出する検出機構とを有し、
前記燃料タンク内の燃料量を一定としたとき、前記燃料タンク底面の下方への変形量に拘わらず前記検出機構が検出する液面高さがほぼ一定となるように、前記移動部材がその下端部を前記燃料タンク底面に当接しながら前記燃料タンクに対して移動するように構成することを特徴とする燃料ゲージ。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料ゲージにおいて、
前記移動部材をスライド可能に支持する支持部材を有し、
前記移動部材のスライド軸は、前記燃料タンクの底面に対して傾斜して設けられることを特徴とする燃料ゲージ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料ゲージにおいて、
前記移動部材の下端部にローラ部材を設けることを特徴とする燃料ゲージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク内の燃料量を計測する燃料ゲージに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料タンクの中にアームを介してフロートを浮かべ、フロートの移動に伴う電気抵抗の変化を検出して、燃料タンク内の燃料量を計測するようにした燃料ゲージが知られている（例えば特許文献１参照）。また、燃料タンク内に上下動可能にポンプユニットを設けるとともにポンプユニットをタンクの底面に押し付け、このポンプユニットに燃料ゲージを取り付けるものも知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４８８５１号公報（図１４）
【特許文献２】特開平１１−３２４８４３号公報（図９，１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料温度が上昇して燃料タンク内の圧力が増加すると、タンク底面が下方に変形し燃料の液面が変位する。このため、タンク内の燃料量が変化していないにも拘わらずインストルメントパネルの燃料計の指針が振れ、運転者に違和感を与える。上下動可能なポンプユニットに燃料ゲージを設けた場合であっても、タンク底面の変形量と液面の変位量とは一致しないため、燃料計の指針が振れる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による燃料ゲージは、燃料タンクの底面と当接し、この燃料タンク底面の変形に即して移動する移動部材と、移動部材を基準にした燃料タンク内の燃料の液面高さを検出する検出機構とを有し、燃料タンク内の燃料量を一定としたとき、燃料タンク底面の下方への変形量に拘わらず検出機構が検出する液面高さがほぼ一定となるように、移動部材がその下端部を燃料タンク底面に当接しながら燃料タンクに対して移動するように構成する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、燃料タンク内の燃料量を一定としたときに、燃料タンク底面の下方への変形量に拘わらず検出機構が検出する液面高さがほぼ一定となるように、移動部材がその下端部を燃料タンク底面に当接しながら燃料タンクに対して移動するように構成した。これにより液面の変位量と移動部材の下方への移動量を等しくすることができ、燃料計の針振れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１〜図６を参照して本発明による燃料ゲージの実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態に係る燃料ゲージの構成を示す正面図であり、図２はその要部拡大図である。燃料ゲージ１は、燃料タンク２内に配置された支持部材１０とスライド部材２０とを有する。
【０００８】
支持部材１０はその上端部１１が燃料タンク２の上面部で支持され、下端部には燃料タンク２の幅方向外側から中央に向けて斜め下方に傾斜したアーム１２が形成されている。アーム１２にはスライド部材２０が摺動可能に嵌合し、スライド部材２０はスライド軸であるアーム１２に沿って斜め下方にスライド可能となっている。アーム１２とスライド部材２０の嵌合部にはばね１３が介装され、ばね１３によってスライド部材２０は常時斜め下方に付勢されている。
【０００９】
スライド部材２０の先端には回転可能にローラ２１が設けられ、ローラ２１の外周面がタンク底面２ａに当接している。ローラ２１はタンク底面２ａに沿って回転しながらスライド部材２０と一体に燃料タンク２の幅方向に移動する。なお、図１の実線はスライド部材２０の初期位置を示す。初期位置ではスライド部材２０の先端部が燃料タンク２の幅方向中央に位置する。
【００１０】
スライド部材２０には回動可能なアーム２２を介してフロート２３が取り付けられている。燃料タンク２内の液面の位置が変化するとそれに伴いフロート２３が上下に移動する。スライド部材２０には、電気抵抗値の変化によってスライド部材２０に対するフロート２３の高さを検出するセンサが設けられ、センサにより燃料タンク２内の燃料量を検出する。この検出値は車室内のインストルメントパネルに設けられる燃料計（不図示）に表示される。
【００１１】
なお、この種のフロート２３を用いた検出機構は周知であり、詳細な説明は省略する。また、燃料タンク２内には燃料ポンプ，燃料フィルタ等が設けられるが、これらの図示は省略する。燃料タンク２内に燃料を供給する燃料供給管や燃料タンク２内の燃料をエンジンに供給する燃料配管，リターン配管等の図示も省略する。
【００１２】
燃料タンク２内の燃料温度が上昇すると燃料タンク内２の蒸気圧が増加する。これによりタンク底面２ａは図１の点線のように変形し、燃料の液面が下降する。この場合、タンク底面２ａの下方への変形量は幅方向端部で最小、中央部で最大である。このとき、液面の変化量（図ではＬ）とスライド部材２０の下方への移動量Ｌｘが等しければ、スライド部材２０を基準としたフロート２２の高さは一定となり、燃料計の針の振れを防止することができる。そこで、本実施の形態では、液面の変化量Ｌとスライド部材２０の移動量Ｌｘが等しくなるように燃料ゲージ１を設ける。
【００１３】
ここで、図３に示すように液面の変化量Ｌと、タンク底面２ａの変形量がＬとなる部位の中心線ＣＬからの距離ｘとの関係について説明する。なお、以下では燃料タンク２の幅をＡ、燃料タンク２が変形した際のタンク底面２ａの曲率半径をＲ、曲率中心Ｏと燃料タンク２の下端角部２ｂとを結ぶ線と燃料タンク２の中心線ＣＬとのなす角をθ、タンク底面２ａの変形量（面積）の１／２をＳ１、このＳ１と等しい矩形状の面積をＳ２とそれぞれ定義する。
【００１４】
ｘとＲ，θの間には次式(I)が成立する。
ｘ2＋（Ｒcosθ＋Ｌ）2＝Ｒ2
ｘ2＝Ｒ2（１−cos2θ）−２ＲＬcosθ−Ｌ2           (I)
Ｒとθの間には次式(II)が成立する。
Ｒsinθ＝Ａ／２
Ｒ＝Ａ／（２sinθ）                                (II)
上式(I),(II)より次式(III)が成立する。
ｘ2＝（Ａ2／４）・（１−cos2θ）／（sin2θ）−ＡＬ・cosθ／sinθ−Ｌ2  (III)
よってｘは次式(IV)で表せる。
ｘ＝（Ａ2−（Ａcosθ＋２Ｌsinθ）2）1/2／（２sinθ）            (IV)
一方、Ｓ１，Ｓ２をＬ，Ａで表すと次式(V)となる。
Ｓ１＝ＬＡ／２
Ｓ２＝Ｒ2π×θ／２π−（ＡＲ／４）cosθ          (V)
Ｓ１＝Ｓ２であるので、上式(V)より次式(VI)が成立する。
ＬＡ＝Ｒ2θ−（ＡＲ／２）cosθ                    (VI)
上式(VI)に上式(II)を代入すると次式(VII)となる。
ＬＡ＝（Ａ2／４）・（θ／sin2θ）−（Ａ2／４）・（cosθ／sinθ）  (VII)
よってＬは次式（VIII）で表せる。
Ｌ＝（Ａ／（４sin2θ））・（θ−sinθcosθ）            (VIII)
上式(IV),(VIII)のθにそれぞれ変数を代入すると、ｘとＬの関係は図４に示すようになる。
【００１５】
燃料ゲージ１の形状は例えば次のようにして決定する。まず、燃料タンク２内の圧力Ｐを所定値Ｐ１（例えば６０mmHG）まで上昇させ、そのときのタンク２内の液面の変位量Ｌを実測する（図５の点Ｑ）。次いで、この実測値Ｌを上式(VIII)に代入してθを求め、θを上式(IV)に代入して目標の移動量ｘを求める。そして、燃料タンク２内に所定圧力Ｐ１が作用したときにスライド部材２０の移動量がｘとなるように燃料ゲージ１の形状（スライド軸（アーム１２）の傾斜角，ローラ２１の大きさ等）を決定する。
【００１６】
図５の特性５Ａは燃料タンク２内の圧力Ｐと液面の変位量Ｌとの関係を示す図であり、特性５Ｂは燃料タンク２内の圧力Ｐとタンク底面２ａの所定部位の下方への変位量との関係を示す図である。図５に示すように圧力Ｐの増加に伴い特性５Ａの傾きは徐々に小さくなるのに対し、特性５Ｂの傾きは徐々に大きくなり、特性の傾向は異なっている。燃料計の針振れを防止するたには、スライド部材２０の下方への移動量を特性５Ａに一致させる必要がある。
【００１７】
この点、本願実施の形態ではスライド部材２０を燃料タンク２の幅方向にスライド可能に設けるので、圧力Ｐの増加に伴いスライド部材２０が幅方向端部に向かってスライドし、スライド部材２０の下方への移動量Ｌｘの増加の割合（増加率）が小さくなる。その結果、圧力Ｐの増加に対するスライド部材２０の移動量Ｌｘの関係が特性５Ａと一致し、針振れを防止することができる。これに対し、例えば図６に示すようにスライド部材２０を上下動可能に設けるとともに、圧力Ｐ１のときにスライド部材２０の下方への移動量と液面の変位量とが等しくなるように取付位置を調整すると、スライド部材２０の移動量の特性は図５の特性５Ｂと等しくなる。その結果、燃料タンク２内の圧力Ｐの増加に伴い針振れが発生する。
【００１８】
本実施の形態に係る燃料ゲージによれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）燃料ゲージ１の支持部材１０の下部に、アーム１２をスライド軸としてスライド部材２０をスライド可能に設けるとともに、燃料タンク２の底面２ａに対しスライド軸を傾斜して設けるようにした。これにより燃料タンク２内の圧力Ｐの増加によりタンク底面２ａが変形すると、スライド部材２０が燃料タンク２の幅方向にスライドするので、液面の変位量Ｌとスライド部材２０の下方への移動量Ｌｘを等しくすることができ、燃料計の針振れを防止することができる。
（２）スライド部材２０の下端部にローラ２１を設けるので、タンク底面２ａに沿ってスライド部材２０をスムーズにスライドさせることができる。
（３）初期状態でスライド部材２０の下端部を燃料タンク２の幅方向中央にセットするので、目標となるスライド部材２０の幅方向変位量ｘを演算するための計算式が簡単となり、設計が容易である。
【００１９】
なお、上記実施の形態では、燃料ゲージ１を燃料ポンプ，燃料フィルタ等と別体としたが、これらポンプユニットと燃料ゲージ１を一体としてもよい。すなわちポンプユニットをスライド部材２０とともにスライド可能としてもよい。初期状態で燃料タンク２の幅方向中央にスライド部材２０の下端部を位置させるようにしたが、中央以外に位置させることもできる。スライド部材２０をタンク底面２ａに対して傾斜してスライドするようにしたが、スライド軸を傾斜させずに設けてもよい。
【００２０】
スライド部材２０の構成は上述したものに限らない。すなわち、燃料タンク２内の燃料量を一定としたときに、タンク底面２ａの下方への変形量に拘わらずスライド部材２０に対するフロート２３の高さが一定となるようにスライド部材２０の下端部がタンク底面２ａに当接しながら燃料タンク２に対して移動するのであれば、スライド部材２０を支持部材１０に対してスライド可能としなくてもよい。フロート２３を介してスライド部材２０を基準にした液面高さを検出するようにしたが、他の検出機構を用いてもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の燃料ゲージに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料ゲージの構成を示す正面図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】燃料タンクの計算モデルを示す図。
【図４】燃料タンク内の圧力の増加による液面変位量Ｌとこの液面変位量Ｌに対応したタンクの幅方向中央からの距離ｘとの関係を示す図。
【図５】タンク内の圧力の増加に対する液面変位量とタンク底面の変位量との関係を示す図。
【図６】他の燃料ゲージを示す図。
【符号の説明】
【００２２】
１  燃料ゲージ
２  燃料タンク
２ａ  タンク底面
１０  支持部材
１２  アーム
２０  スライド部材
２１  ローラ
２３  フロート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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