CN110198858B - 燃料箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够提高耐压性且实现轻量化的燃料箱。提供一种燃料箱，该燃料箱包括：铁制的上板和下板；至少1根支柱，其设在使上板和下板相对而形成的内部空间，由热塑性树脂构成；以及与支柱相对应地设于上板的内表面且连接上板和支柱的一端的铁制的第1底座以及设于下板的内表面且连接下板和支柱的另一端的铁制的第2底座，支柱沿着上板和下板的相对方向延伸设置，是通过卡扣装配将借助第1底座固定于上板的内表面的第1构件和借助第2底座固定于下板的内表面的第2构件连结起来而构成的。

Description

燃料箱

技术领域

本发明涉及一种燃料箱，更详细地讲，涉及一种铁制的燃料箱。

背景技术

汽车用燃料箱较长时间内一直使用铁制箱，但近年来开始使用树脂箱。作为其原因，存在以下事项等：作为防止燃料透过对策而开发了多层结构树脂箱；在比重差方面，树脂有利于轻量化。

作为能够使树脂箱轻量化的技术之一，例如在专利文献1中公开了以下技术：将在树脂箱的相对的面形成的向内部突出的突起相互焊接作为支柱。通过在燃料箱的内部设置支柱，从而能够改善燃料箱的刚度。但是，在该技术中，燃料箱的容量减少。此外，近年来，通过HV(Hybrid Vehicle)、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle)的普及，燃料箱的高压化一直在推进。若为了改善耐压性而在树脂箱中增加上述支柱，则容量进一步减少。

因此，例如在专利文献2中公开了这样的方法：通过将中空的树脂支柱设置在树脂箱内部并与板熔接，从而在抑制箱容量的减少的同时改善树脂箱的刚度。此外，在专利文献3中公开了这样的技术：在由两个壳构成的箱中，将由两个要素构成的中空支柱设置在箱内部。中空支柱在壳相互间的接合工艺中卡定，构成将箱的相对的壁区域连接起来的支柱。由于中空支柱的卡定连接部利用封闭体固定，因此在箱内的张力或者压力发生变化的情况下，也不解除中空构件的锁定。通过设置这样的中空支柱，从而能够提高箱的机械的耐载荷性能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－256462号公报

专利文献2：日本特表2014－516327号公报

专利文献3：日本特表2015－504386号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，上述专利文献2、3的箱和支柱为树脂制。因而，箱和支柱能够通过熔接或者利用箱的热熔融材料进行的铆接固定等而容易地固定。但是，在箱为铁制的情况下，像专利文献2、3那样在箱内部设置支柱是困难的。因此，在铁制箱中，为了提高耐压性，只能增厚构成箱的钢板的板厚来确保刚度，结果，导致与树脂箱相比重量增加的结果。

因此，本发明即是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的在于，提供能够提高耐压性且实现轻量化的新式且改良的燃料箱。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，提供一种燃料箱，该燃料箱包括：铁制的上板和下板；至少1根支柱，其设在使上板和下板相对而形成的内部空间，由热塑性树脂构成；以及与支柱相对应地设于上板的内表面且连接上板和支柱的一端的铁制的第1底座以及设于下板的内表面且连接下板和支柱的另一端的铁制的第2底座，支柱沿着上板和下板的相对方向延伸设置，是通过卡扣装配将借助第1底座固定于上板的内表面的第1构件和借助第2底座固定于下板的内表面的第2构件连结起来而构成的。

第1构件和第2构件中的一者是在侧面形成有至少1个开口部的圆筒构件，另一者是包括能够插入到圆筒构件的多个腿部的插入构件，在插入构件的至少1个腿部设有至少1个卡定爪，在插入构件插入到圆筒构件的状态下，该卡定爪卡定于圆筒构件的开口部。

插入构件的腿部的顶端部的外表面侧也可以是锥形形状。

也可以在圆筒构件的内表面形成有引导槽，该引导槽用于引导插入到圆筒构件的插入构件的腿部。引导槽具有从插入构件所插入的顶端侧朝向开口部而圆筒构件的厚度变大的倾斜。

也可以是用于锁定插入构件的顶端部的位置的锁定构件借助弹性构件连接于圆筒构件的与插入构件的顶端部相对的底部，在插入构件插入到圆筒构件时将锁定构件嵌入到插入构件的顶端部。

或者，也可以在插入构件的顶端部设置锁定构件，该锁定构件是通过将树脂粘接剂固化而形成的、用于锁定该顶端部的位置的构件。

第1构件和第2构件中的至少一者也可以为中空。

也可以构成为第1构件和第1底座通过螺纹连接而连接，第2构件和第2底座通过螺纹连接而连接。

或者，也可以构成为第1构件和第2构件中的一者构成为具备支柱凸缘部的带凸缘的支柱构件，使带凸缘的支柱构件连接于上板或者下板的底座设为在设有使支柱凸缘部能够至少沿着径向移动的间隙的状态下将所述支柱凸缘部保持于上板或者下板，另一者通过螺纹连接而与使该构件连接于上板或者下板的底座连接。

也可以是第1底座和第2底座各自具备与上板或者下板固定的凸缘部，上板和第1底座的凸缘部或者下板和第2底座的凸缘部通过点焊而固定。

此时，也可以利用焊料将点焊在一起的上板和凸缘部之间或者下板和凸缘部之间进一步固定。

或者，也可以是第1底座和第2底座各自具备与上板或者下板固定的凸缘部，上板和第1底座的凸缘部或者下板和第2底座的凸缘部通过凸焊而固定。

发明的效果

像以上说明的那样，根据本发明，能够提高耐压性且实现轻量化。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的燃料箱的概略剖视图。

图2是表示将该实施方式的燃料箱分离为上板和下板的状态的概略剖视图。

图3A是表示该实施方式的支柱的结构的说明图。

图3B是表示插入构件的侧视图及沿A－A切断线的剖视图。

图3C是表示圆筒构件的侧视图及沿B－B切断线的剖视图。

图4A是表示底座的一个例子的立体图。

图4B是表示将底座安装于板的状态的局部剖视图。

图5是表示使用粘接剂作为以使插入构件的腿部的顶端部不挠曲的方式进行锁定的锁定构件的情况的说明图。

图6是表示利用弹性构件使锁定构件进入到腿部的顶端部之间的情况的说明图。

图7是表示增大了图6的开口部的开口长度的情况的说明图。

图8是表示作为变形例，在第2构件设置支柱凸缘部而将第2构件和下板连接而成的燃料箱的概略剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的较佳的实施方式。另外，在本说明书及附图中，通过对具有实质上相同的功能结构的构成要素标注相同的附图标记而省略重复说明。

＜1.燃料箱的构造＞

首先，根据图1和图2说明本发明的一个实施方式的燃料箱的概略结构。图1是表示本实施方式的燃料箱10的概略剖视图。图2是表示将本实施方式的燃料箱10分离为上板11和下板13的状态的概略剖视图。

本实施方式的燃料箱10是例如汽车用的燃料箱，由铁制的上板11和铁制的下板13构成。铁制的燃料箱10与树脂制的燃料箱相比较，具有形状简单，汽油蒸汽不易泄漏这样的优点。如图2所示，上板11具有形成用于贮存燃料的空间的凹部11a及为了接合上板11和下板13而形成在凹部11a的边缘部的凸缘部11b。同样，下板13具有形成用于贮存燃料的空间V的凹部13a及为了接合上板11和下板13而形成在凹部13a的边缘部的凸缘部13b。上板11的凸缘部11b和下板13的凸缘部13b通过例如缝焊而接合。

本实施方式的燃料箱10在空间V中具备沿着上板11和下板13相对的方向延伸的支柱100。支柱100是为了提高燃料箱10的刚度而设置的加强构件。支柱100由热塑性树脂构成。通过由比铁轻量的材质形成支柱100，从而能够使燃料箱10轻量化。如图2所示，支柱100由借助第1底座131设置在上板11的凹部11a的底面的第1构件110和借助第2底座133设置在下板13的凹部13a的底面的第2构件120构成。将构成支柱100的第1构件110和第2构件120也称为支柱构件。通过将上板11的第1构件110和下板13的第2构件120组合起来而构成支柱100。在本实施方式中，利用卡扣装配机构连结第1构件110和第2构件120。

＜2.支柱＞

[2－1.构造]

根据图3A～图3C详细地说明本实施方式的支柱100的构造。图3A左侧表示将第1构件110和第2构件120分离的状态，图3A右侧表示将第1构件110和第2构件120连结起来的状态。如上所述，本实施方式的支柱100是通过利用卡扣装配机构连结第1构件110和第2构件120而构成的。卡扣装配机构是金属构件或者塑料构件等的结合所采用的机械的接合法中的一种，是通过利用材料的弹性将一个构件嵌入卡定于另一个构件而使两个构件结合的方法。具体地讲，在本实施方式中，第1构件110构成为插入并嵌入到第2构件120的插入构件，第2构件120构成为供第1构件110插入并嵌入的圆筒构件。

(插入构件)

如图3B所示，在本实施方式中作为第1构件110的插入构件由基座部111和具有卡定爪115的腿部113构成。基座部111是借助图4A所示的第1底座131与上板11连接的部分，形成为例如圆筒状。基座部111只要能够与第1底座131连结即可，因此只要至少有与第1底座131连结的部分的长度即可。另外，与燃料箱10的空间V的在上板11和下板13相对的方向上的高度相应地决定插入构件的全长(插入方向上的长度)。极长的方式易于使插入构件和圆筒构件结合。

此外，由于决定了插入构件的全长，因此基座部111越长，则从基座部111伸出的腿部113的长度越短。在将安装于上板11的插入构件和安装于下板13的圆筒构件连结时，作业人员无法触碰插入构件和圆筒构件，一边观察这些构件的位置关系一边实施作业。考虑到这样的作业状况，腿部113较长的方式易于观察，易于进行作业。根据情况，也有利于利用夹具对支柱100进行校正。并且，由于腿部113较长的方式在使卡定爪115卡定于圆筒构件的开口部时的按压压力也降低，易于使腿部113挠曲，因此向圆筒构件进行的插入变容易。

在基座部111的外周面形成有螺纹牙111a，该螺纹牙111a与形成在第1底座131的内周面的螺纹槽131c相对应。由此，通过使插入构件的基座部111与固定于上板11的第1底座131螺纹接合，从而能够容易地将插入构件固定于上板11。

腿部113是自基座部111的一端沿插入构件的中心轴线方向突出地设置的构件。即，腿部113的一端支承于基座部111，但其另一端的移动未被限制，因此该腿部113能够利用材料的弹性而在径向上挠曲。在图3A和图3B所示的插入构件，沿着基座部111的周向大致等间隔地设有4个腿部113。另外，腿部113的数量并不限定于该例子，只要设有多个腿部113即可。各腿部113以在其插入到圆筒构件时位于沿着圆筒构件的内表面的位置的方式设于基座部111。腿部113的顶端部的外表面侧也可以被加工为锥形形状。通过在顶端部形成锥形部113c，从而即使插入构件和圆筒构件的设置位置错开一些，也能够顺畅地使插入构件插入到圆筒构件。

此外，在各腿部113的与圆筒构件相对的外表面设有卡定爪115，该卡定爪115能够卡定于在圆筒构件设置的开口部。卡定爪115在径向上突出到比圆筒构件的内径靠外部侧的位置。因而，在使插入构件向圆筒构件插入时，必须使腿部113挠曲而使卡定爪115进入到圆筒构件的内部。因此，腿部113构成为在径向上挠曲。

卡定爪115虽设在与圆筒构件的开口部相对应的位置，但在插入构件的中心轴线方向上设在与基座部111相反的一侧即腿部113的顶端侧则较佳。由此，能够在开始向圆筒构件插入插入构件时立刻使卡定爪115与圆筒构件的内周面接触，因此能够利用较少的力使腿部113朝向中心轴线挠曲，能够容易地使插入构件向圆筒构件插入。卡定爪115的形状并没有特别的限定，但例如也可以如图3B所示那样做成随着从卡定爪115的顶端侧朝向基座部111侧去而向径向外侧的突出程度变大这样的斜面115a或者字母R形状。由此，在插入构件插入到圆筒构件时，腿部113沿着卡定爪115的与圆筒构件的内表面接触的斜面115a逐渐挠曲，因此能够更顺畅地进行插入构件向圆筒构件的插入。

此外，在卡扣装配机构中，若减小成为凸部的卡定爪115与成为凹部的圆筒构件的开口部之间的间隙，则使卡定爪115卡定于开口部的结合(日文：合わせ込み)变难。从这样的方面考虑，也是通过在卡定爪115设有斜面115a或者设为R形状而使卡定爪115和开口部易于结合。例如，即使构成支柱100的插入构件和圆筒构件的设置位置错开几mm左右，也能够通过将卡定爪115的插入侧的面设为斜面115a等来吸收偏差，顺畅地使卡定爪115卡定于开口部。

另外，并不一定必须在全部的腿部113都设有卡定爪115，只要设有至少1个卡定爪115即可。为了使插入构件和圆筒构件的连结牢固，优选设有多个卡定爪115。例如也可以仅在于径向上相对的一对腿部113设置卡定爪115。

(圆筒构件)

另一方面，如图3C所示，在本实施方式中作为第2构件120的圆筒构件由圆筒状的主体部121构成，在主体部121的侧周面沿着周向形成有多个开口部123。在主体部121的一端侧的外周面形成有螺纹牙121a，该螺纹牙121a与形成在第2底座133的内周面的螺纹槽相对应。由此，通过使圆筒构件的主体部121与固定于下板13的第2底座133螺纹接合，从而能够容易地将圆筒构件固定于下板13。

插入构件从与形成有用于与第2底座133连接的螺纹牙121a的一端相反的一侧的中空部分的端部插入到主体部121。形成于主体部121的侧周面的开口部123是供插入到主体部121的插入构件的卡定爪115卡定的部分，开口为与卡定爪115的形状相对应的形状。在卡定爪115位于开口部123时，向中心侧挠曲的腿部113在恢复力的作用下向径向外侧移动，卡定爪115卡定于开口部123。由此，插入构件连结于圆筒构件，沿轴向和周向进行的移动被限制。开口部123与卡定爪115的数量相对应地设置，设有至少1个以上。

也可以在圆筒构件的内表面形成有引导槽124，该引导槽124用于引导插入构件的插入到圆筒构件的腿部113。引导槽124具有从插入构件所插入的顶端侧朝向开口部123而圆筒构件的厚度变大的倾斜。在使安装有作为第1构件110的插入构件的上板11和安装有作为第2构件120的圆筒构件的下板13如图1所示地重合，将第1构件110和第2构件120连结起来时，作业人员不能手持连结第1构件110和第2构件120。因此，通过设置这样的引导槽124，从而能够使插入构件的腿部113沿着引导槽124移动。因而，作业人员或者机器人在不把持第1构件110和第2构件120而把持上板11和下板13中的至少一者地使这些板重合的情况下，也能够容易且可靠地使插入构件插入并嵌合于圆筒构件。

如图3A右侧所示，通过连结插入构件和圆筒构件而构成的支柱100成为1根柱。支柱100的长度与使上板11和下板13相对闭合而构成燃料箱10时的内部的空间V的高度(即，上板11和下板13相对的相对方向上的高度)大致相同。由此，即使燃料箱10的空间V的内压发生变化，也能够防止燃料箱10的形状大幅度变化。

(底座)

如上所述，插入构件和圆筒构件借助底座131、133固定于上板11和下板13。图4A表示第1底座131的一个例子。此外，图4B表示在上板11安装有第1底座131的状态。另外，在图4A和图4B中表示了第1底座131，但第2底座133也可以是相同的结构。如图4A所示，第1底座131由圆筒部131a和设在圆筒部131a的一端的凸缘部131b构成。第1底座131是铁制的构件，其例如通过对钢板进行加工而成形。

圆筒部131a是与插入构件或者圆筒构件连接的部分，在其内周面形成有用于与插入构件或者圆筒构件螺纹接合的螺纹槽131c。螺纹槽131c例如也可以通过对侧面实施冲压加工做成螺纹切削状而形成。螺纹槽131c的形状并没有特别的限定，但考虑到工业上的大量生产，通过冲压加工而形成的方式较为有利，优选为例如JIS－C－7709所记载的半球状的内螺纹的牙形。另外，图4A表示了单线螺纹的事例，但为了使插入构件的基座部111或者圆筒构件的主体部121与底座131、133螺纹接合而固定，必须使插入构件或者圆筒构件相对于底座131、133旋转多次。因此，也可以使用多线螺纹，使直到插入构件的基座部111或者圆筒构件的主体部121与底座131、133螺纹接合为止的旋转次数减少，谋求组装作业的减负。

凸缘部131b从圆筒部131a的一端侧的周缘部向径向外部侧延伸设置。凸缘部131b沿与该圆筒部131a的中心轴线正交的方向扩展，如图4B所示，与圆筒部131a相反的一侧的面与上板11的凹部11a的底面接触而固定。第1底座131的板厚在固定的板的板厚的0.8倍～1.2倍左右的范围内则较佳。若第1底座131的板厚大于板的板厚的1.2倍，则存在板以第1底座131的安装于板的凸缘部131b为支点地移位，产生由压力、振动引起的疲劳裂纹的隐患。另一方面，若第1底座131的板厚小于板的板厚的0.8倍，则存在第1底座131的凸缘部131b的角部131e产生疲劳裂纹的隐患。因此，第1底座131的板厚在固定的板的板厚的0.8倍～1.2倍左右的范围内则较佳。

第1底座131的凸缘部131b相对于板的接合能够通过例如点焊来进行。在进行点焊的情况下，只要将焊接点数决定为满足疲劳强度即可。并且，在点焊之后，通过使焊料流入到板和第1底座131的凸缘部131b之间，从而不仅能够在焊接部131d进行连接，也能够将凸缘部131b和板面连接，因此能够进一步提高强度。

此外，第1底座131的凸缘部131b和板的接合除了点焊之外，也可以通过例如凸焊来进行。凸焊是在一个构件形成突起部，利用该突起部与另一个构件焊接的方法。在进行凸焊的情况下，例如也可以对第1底座131的凸缘部131b实施轧花加工而形成多个突起部，从而进行与板焊接的多点凸焊。或者也可以在第1底座131的凸缘部131b形成包围圆筒部131a的环状的突起部，从而进行与板焊接的环凸焊。

安装于上板11的第1底座131和安装于下板13的第2底座133分别设为在构成燃料箱10时该第1底座131和第2底座133相对。

[2－2.材质]

设于本实施方式的燃料箱10的支柱100的材质由热塑性树脂构成。具体地讲，例如能够列举出聚缩醛(POM)、尼龙(PA)。通过使用这些材质，从而能够利用注射成型法来制造支柱，能够容易且廉价地进行制造。

铁制的燃料箱10在制造时由于进行黑色涂装的烧结而承受一百几十℃且几十分钟的热履历(thermal history)。此外，在使用时，燃料箱10有时会升温到被称为汽油的沸点的60℃附近。对于形成支柱100的材质谋求也经得住这样的热，使用熔点较高的树脂。

例如，聚缩醛的熔点为160℃，在室温条件下具有约60MPa的强度。聚缩醛作为工程塑料而在工业上被广泛采用，耐溶剂性也很优异，由汽油引起的溶胀也较少，在价格上也比较廉价，优选作为形成燃料箱10的支柱100的材质。在利用聚缩醛形成支柱100的情况下，在涂装烧结时不超过作为熔点的160℃。此外，尼龙的熔点超过200℃，在室温条件下强度接近100MPa。作为工程塑料而在工业上被广泛采用，与聚缩醛相比更优选作为形成支柱100的材质。

另外，作为通用塑料的高密度聚乙烯的熔点在130℃附近，强度为40MPa以下。由于高密度聚乙烯与聚缩醛、尼龙相比较熔点和强度较低，因此在黑色涂装烧结时熔融的可能性较高，为了确保作为支柱100的强度，需要增大支柱100的直径。此外，由于高密度聚乙烯有时会因汽油而溶胀，因此作为形成支柱100的材质，优选为聚缩醛或者尼龙。

[2－3.卡扣装配机构]

(防脱机构)

设于本实施方式的燃料箱10的支柱100是利用卡扣装配机构连结插入构件和圆筒构件而构成的。在此，设置有支柱100的燃料箱10内部的压力反复成为正压和负压，由于在成为正压时空间V膨张，因此作用使连结的插入构件和圆筒构件分离的拉伸应力。也认为，在该拉伸应力的作用下插入构件的腿部113挠曲，卡定于主体部121的开口部123的卡定爪115自开口部123脱离。若插入构件与圆筒构件之间的结合被拆开，则燃料箱10的刚度会下降。因此，较佳的是，在构成支柱100之后插入构件的腿部113不挠曲，从而即使在燃料箱10内部的压力成为正压而产生了拉伸应力时插入构件与圆筒构件的连结也不脱离。

(1)粘接剂的利用

例如也可以使用粘接剂作为用于以插入构件的腿部113的顶端部113a不挠曲的方式进行锁定的锁定构件140。具体地讲，如图5所示，在圆筒构件的内部设置凹部125，在插入构件和圆筒构件连结的状态下，插入到主体部121的插入构件的顶端部113a抵接于该凹部125。而且，在插入构件插入之前，向凹部125填充粘接剂，之后使插入构件和圆筒构件连结。于是，如图5所示，插入构件的腿部113的顶端部113a会位于粘接剂的内部。若在该状态下使粘接剂固化，则在腿部113的顶端部113a形成锁定构件140，该锁定构件140用于防止多个腿部113的径向上的挠曲，从而维持插入构件和圆筒构件连结的状态。由于在呈圆周状配置的腿部113之间设有锁定构件140，因此即使燃料箱10内部的压力成为正压而产生拉伸应力，该腿部113也不能朝向插入构件的中心轴线挠曲。因而，插入构件与圆筒构件之间的连结不会脱离。

作为能够形成锁定构件140的粘接剂，有例如二液型环氧树脂等。此外，在使用粘接剂的情况下，期望的是，在使插入构件和圆筒构件连结时，自圆筒构件的凹部125溢出来的粘接剂不仅只附着在腿部113的顶端部113a，也附着在腿部113和凹部125之间的间隙及其周边部而使其粘接，插入构件和圆筒构件更牢固地连结在一起。

(2)利用弹性构件进行的锁定构件的插入

此外，例如也可以构成在插入构件和圆筒构件连结时锁定构件进入到插入构件的腿部113的顶端部这样的机构。具体地讲，如图6所示，在圆筒构件的内部设有供在插入构件和圆筒构件连结的状态下插入到主体部121的插入构件的顶端部113a抵接的凹部125和使凹部125的底面进一步凹入而成的第2凹部127。而且，利用收纳于第2凹部127的弹性构件153将进入到呈圆周状配置的腿部113的顶端部113a之间的锁定构件151与圆筒构件连结起来。

锁定构件151是具有与插入构件和圆筒构件的连结状态下的插入构件的多个腿部113的顶端部113a之间的形状相对应的形状的构件，形成为例如大致圆柱状。锁定构件151由例如与支柱100相同的材质形成。锁定构件151的一端面由弹性构件153支承，其另一端面与插入构件相对。

弹性构件153例如是弹簧，将锁定构件151以能够沿着圆筒构件的轴向移动的方式支承。弹性构件153被设定为在支承着锁定构件151的状态下作用的力达到平衡时(即，成为正常状态时)锁定构件151位于圆筒构件的凹部125。由于插入到圆筒构件的插入构件的腿部113的顶端部113a位于该位置，因此通过使锁定构件151在正常状态下移动到该位置，从而能够使锁定构件151进入到插入构件的腿部113的顶端部113a。

如图6所示，在腿部113的顶端部113a之间夹有锁定构件151时，各腿部113不能在径向上挠曲。由此，即使燃料箱10内部的压力成为正压，产生拉伸应力，腿部113也不会朝向插入构件的中心轴线挠曲，插入构件与圆筒构件之间的连结不会脱离。

设置以上那样的利用粘接剂或者树脂锁定为插入构件的腿部113不挠曲的锁定构件140、151的方式不仅对于防止插入构件与圆筒构件之间的连结脱离是有效的，对于蠕变现象的抑制也是有效的。蠕变现象是指在对物体作用持续应力时随着时间的流逝而应变增大的现象。在燃料箱10内部成为正压时对插入构件和圆筒构件作用的拉伸应力的作用下，存在插入构件侧的腿部113的挠曲变大，各构件逐渐向该插入构件与圆筒构件之间的连结脱离的方向移动的蠕变现象的隐患。

在正压时，在拉伸应力作用于插入构件和圆筒构件时，会对构成卡扣装配机构的卡定爪115的基座部111侧的端面115b和开口部123的与端面115b相对的一端面123b接触的部分作用力。也认为，在这样存在力集中于插入构件和圆筒构件的部分时，在该部分各构件因蠕变现象而破损。

因此，如图7所示，使开口部123的圆筒构件的轴向上的开口长度La大于卡定爪115的长度Lb。由此，即使产生拉伸应力，也能够在卡定爪115的端面115b和开口部123的一端面123b接触之前产生富余量。即，在燃料箱10的内部的压力升高的初期，箱整体膨张，插入构件和圆筒构件分离，从而卡扣装配机构的卡定爪115的端面115b靠近开口部123的一端面123b。之后，在卡定爪115的端面115b与开口部123的一端面123b接触时，利用支柱100来抑制燃料箱10的膨张。在该状态下，会对卡定爪115的端面115b和开口部123的一端面123b的接触部分作用拉伸应力。因而，即使插入构件和圆筒构件成为连结状态，也不成为卡定爪115和开口部123始终接触的状态，因此能够缓和对上述的卡定爪115和开口部123接触的部分作用的力，防止卡定爪115的端面115b和开口部123的一端面123b之间始终成为施加有拉伸应力的状态。

另外，为了避免蠕变现象，必须恰当地决定腿部113的板厚和圆周方向上的宽度、卡定爪115的厚度。为此，需要考虑所使用的热塑性树脂的强度、所使用的最大的环境温度、最大加压时的拉伸应力来设计支柱构造。

(破坏模式的设定)

在燃料箱10的设计中，预先决定在车辆冲撞时燃料箱10破坏的部位，防止由燃料箱10的壁面破坏引起的燃料泄漏是重要的。为了提高燃料箱10的刚度，在本实施方式的燃料箱10的内部设有支柱100，但若过度提高支柱100的强度，则也有在冲撞时在上板11和第1底座131的连结部分或者下板13和第2底座133的连结部分发生龟裂的可能性。

在此，支柱100中的强度较低的部分是与底座131、133螺纹接合的连结部及卡定爪115和开口部123的卡定部。因此，将支柱100的强度设定为，在因车辆的冲撞等而对燃料箱10施加了过度的冲击时，利用上述支柱100中的强度较低的部分，使支柱100在上板11与第1底座131的连结部分或者下板13与第2底座133的连结部分破损之前破损。由此，能够防止自除了预先设定于燃料箱10的冲撞时的破损部位之外的部分发生燃料泄漏。

能够利用连结支柱100中的与底座131、133螺纹接合的连结部的螺纹牙的数量来控制上述的连结部的强度。此外，能够利用支柱100的轴向上的位置来控制卡定爪115和开口部123的卡定部的冲撞时的破坏强度，具体地讲，只要在支柱100的全长的中央位置设置卡定爪115和开口部123的卡定部即可。

＜3.支柱的作用＞

在使上板11和下板13相对、使彼此的凸缘部11b、13b重合时，设于上板11的凹部11a的第1构件110和设于下板13的凹部13a的第2构件120卡扣装配连接。这样，能够在燃料箱10的内部的空间V容易地构筑支柱100。

在此，燃料箱用作设置于车辆且作为燃料而贮存例如汽油的构件，贮存于燃料箱的汽油受到外部空气、在构造上通过燃料箱附近的排气管的影响而升温。因此，汽油的蒸汽压力上升，燃料箱的内部成为正压。例如在夜间停车时，有时由气温导致燃料的蒸汽压力下降而使燃料箱内部成为负压。此外，也存在随着运转过程中的燃料的消耗，液量减少而使燃料箱内部的压力下降的情况。并且，也认为，在运转过程中汽油蒸汽通过罐(canister)被吹扫到发动机侧，燃料箱内部的压力下降。这样，燃料箱的内部会反复成为正压和负压。若根据该压力变化而燃料箱的形状发生变化，则有在板的一部分产生的应变超过钢的屈服点而进入塑性区域、引起低循环疲劳的隐患。由于能够通过增大板厚来抑制燃料箱的变形量，因此通常对板厚进行设计来防止发生低循环疲劳。

此外，在板厚设计的过程中，也考虑振动疲劳即高循环疲劳。燃料箱利用螺栓或者带安装在车辆的下部。在车辆行驶时，来自路面的振动传递到燃料箱。燃料箱具有预定的振动固有值，若减小板厚，则固有值减小，接近来自路面的输入频率，易于发生共振现象。因此，有时也为了避免振动疲劳而决定板厚。这样，以往，在铁制的燃料箱中，为了避免压力疲劳和振动疲劳而减薄板厚是困难的。

并且，近年来一直要求一种耐压性较高的燃料箱。在这一点上，由于蒸汽排放限制处于被强化的倾向的现实，采用活性炭罐的设置，使得汽油蒸汽不从燃料系统散逸到大气。吸附于罐的汽油蒸汽在发动机的运行过程中不会被吹扫，从而不会放出到大气中。此时，罐被干燥。但是，在带有发电机的电动汽车、插电混合动力车辆中，发动机运行的时间较短，吸附于罐的汽油难以干燥。为了减轻罐的负荷，需要提高与燃料箱的隔离阀的开放压力，其加压量被称为30kPa～40kPa。以往，为了构筑经得住该压力的铁制的燃料箱，必须使用具有通常的两倍左右的板厚的板，燃料箱的重量会增加。

这样，以往的铁制的燃料箱为了确保刚度而减薄板的板厚是困难的。但是，采用本实施方式的燃料箱10，通过设置支柱100，从而能够提高燃料箱10的刚度。因而，与以往相比较能够减薄构成燃料箱10的上板11和下板13的板厚，能够实现燃料箱10的轻量化。此外，本实施方式的燃料箱10利用与铁相比比重较小的热塑性树脂构成支柱100。因此，即使在燃料箱10的内部设置支柱100，也不会使重量大幅度增加。

＜4.一个设计例＞

能够使用例如利用了有限元法进行的计算机模拟来设计上述的本实施方式的燃料箱10。具体地讲，首先，在不设置支柱100的状态下燃料箱10的内部压力设为正压或者负压的情况下，求出板的位移变得最大的位置。在该最大位移位置安装支柱100。在相对的板壁面的支柱100的设置位置设置用于设置底座的圆形的水平部分。另外，由于在铁制的燃料箱的内部安装有隔板、管、阀部件等，因此期望考虑这些部件的安装位置等而极力减小设于板壁面的圆形的面积。

接着，通过计算机模拟来计算对支柱100施加的力，决定能确保充分的应力的支柱100的直径和壁厚。由于此时的力的控速位置成为利用卡扣装配机构使插入构件和圆筒构件卡定的位置，因此在留意该位置的强度的同时决定插入构件的腿部113的厚度和长度、卡定爪115的厚度。

另外，铁制箱的板厚也存在如上所述除了压力疲劳之外也考虑振动疲劳而决定的情况。在考虑振动疲劳时，在计算机模拟上求出振动的波腹的位置，设计为在其附近设置支柱100。由此，能够利用支柱100来控制振动的固有值。要点在于，设计为相对于从路面输入的频率提高固有值。

作为一个具体例，通常的铁制的燃料箱的板厚为约0.8mm时，其重量为10kg左右。在通过上述的计算机模拟来计算在该燃料箱设置有至少1根由热塑性树脂构成的支柱的情况下的燃料箱的板厚时，判明能够将燃料箱的板厚设为约0.6mm以下。此时的燃料箱的重量为7Kg左右。树脂制的支柱为1根几百g左右，即使设置多根支柱，也能够比通常的铁制的燃料箱轻量。由此，可知能够实现与塑料制的燃料箱相等的重量。并且，对于被认为随着插电混合动力车、增程电动汽车的发展而需求增长的高压箱而言，也能够通过使用本实施方式的设有由热塑性树脂构成的支柱的燃料箱而将箱重量的增加抑制在最小限度。

＜5.变形例＞

对于上述的燃料箱10而言，设于上板11的第1底座131和第1构件110、设于下板13的第2底座133和第2构件120分别通过使形成于底座的内周面的螺纹槽和形成于支柱构件的螺纹牙螺纹接合的螺纹连接而连接，但本发明并不限定于该例子。例如也可以如图8所示，在构成支柱的第1构件和第2构件中的任一者设置支柱凸缘部，利用底座和板保持支柱凸缘部，将支柱构件安装于板。

详细地进行说明，图8所示的燃料箱20由铁制的上板21和铁制的下板23构成。燃料箱20在其内部的空间具备沿着上板21和下板23相对的方向延伸的支柱200。支柱200是为了提高燃料箱20的刚度而设置的加强构件，由热塑性树脂构成。支柱200由借助设于上板21的第1底座231设置的第1构件210和借助设于下板23的第2底座233设置的第2构件220构成。第1构件210和第2构件220利用卡扣装配机构连结，构成支柱200。

第1构件210与图3A等所示的第1构件110同样构成为例如插入构件，在基座部211的外周面形成有螺纹牙211a。此外，设于上板21的第1底座231成为图4A和图4B所示的结构，在其圆筒部231a的内表面形成有螺纹槽231c。另外，第1底座231的凸缘部231b利用焊接部213d固定于上板21。第1构件210通过使螺纹牙211a与第1底座部231的螺纹槽231c螺纹接合而固定于上板21。

第2构件220与图3A等所示的第2构件120同样构成为例如圆筒构件。图8所示的第2构件220构成为在主体部221的一端具备支柱凸缘部225的带凸缘的支柱构件。第2构件220通过由第2底座233和下板23保持支柱凸缘部225而与下板23连接。

第2底座233由形成有开口部233d的上部233a、与下板23的底面接触而固定的凸缘部233c以及连结上部233a和凸缘部233c的壁部233b构成。上部233a是为了抑制支柱凸缘部225的上表面(与下板23相反的一侧的面)的上下方向的移动而设置的。因此，形成于上部233a的开口部233d的内径形成得大于第2构件220的外径且小于支柱凸缘部225的外径。此外，第2底座233的凸缘部233c利用焊接部223d固定于下板23。

在此，在利用第2底座233将第2构件220连接于下板23时，第2底座233在为了使支柱凸缘部225能够至少沿着径向移动而设有间隙S的状态下将支柱凸缘部225保持于下板23。间隙S也可以设为支柱凸缘部225不仅能够沿着径向移动，也能够沿着上下方向移动。在燃料箱20中，为了在将上板21和下板23接合时构成1根支柱200的第1构件210和第2构件220利用卡扣装配机构连结，需要使第1底座231和第2底座233的设置位置一致。若是树脂制箱，则支柱熔接于板，因此不必考虑支柱的上下的位置的精度。但是，在铁制箱的情况下，由于根据底座设置于板的设置位置来决定上下的支柱构件是否能够连结，因此特别是在设有多个支柱200的情况下，也考虑第1构件210和第2构件220的位置错开的情况。

因此，像图8所示的燃料箱20那样，为了使至少一个支柱构件(在此是第2构件220)能够相对于下板23和第2底座233沿着径向移动，作为间隙部分而设置间隙S。由此，能够吸收构成支柱200的第1构件210和第2构件220的错位，能够使第1构件210和第2构件220连结。

另外，在图8中，是将第1构件210和第1底座231设为螺纹连接，将第2构件220和第2底座233设为通过支柱凸缘部225的保持而实现的连接，但也可以是相反的结构。

以上，参照附图详细地说明了本发明的较佳的实施方式，但本发明并不限定于该例子。可明确只要是具有本发明所属的技术领域中的通常的知识的人员，就能够在权利要求书所记载的技术思想的范围内想到各种变更例或者修改例，理解为这些例子当然属于本发明的保护范围。

例如，在上述实施方式中，设在燃料箱内部的支柱的数量设为1根，但本发明并不限定于该例子。例如也可以为了确保燃料箱所需要的刚度而设置多个支柱。

此外，收纳于本发明的燃料箱的燃料也可以是除汽油之外的燃料，例如也可以是轻油、生物柴油燃料、乙醇等。

附图标记说明

10、20、燃料箱；11、21、上板；11a、13a、凹部；11b、13b、凸缘部；13、23、下板；100、200、支柱；110、210、第1构件；111、211、基座部；113、腿部；113a、顶端部；113b、端面；113c、锥形部；115、卡定爪；115a、斜面；115b、端面；120、220、第2构件；121、221、主体部；121a、211a、螺纹牙；123、开口部；123b、一端面；124、引导槽；125、凹部；127、第2凹部；131、231、第1底座(底座)；133、233、第2底座(底座)；131a、231a、圆筒部；131b、231b、凸缘部；131c、231c、螺纹槽；140、151、锁定构件；153、弹性构件；225、支柱凸缘部；233a、上部；233b、壁部；233c、凸缘部；233d、开口部。

Claims (10)

1.一种燃料箱，其中，

该燃料箱包括：

铁制的上板和下板；

至少1根支柱，其设在使所述上板和所述下板相对而形成的内部空间，由热塑性树脂构成；以及

与所述支柱相对应地设于所述上板的内表面且连接所述上板和所述支柱的一端的铁制的第1底座以及设于所述下板的内表面且连接所述下板和所述支柱的另一端的铁制的第2底座，

所述支柱沿着所述上板和所述下板的相对方向延伸设置，是通过卡扣装配将借助所述第1底座固定于所述上板的内表面的第1构件和借助所述第2底座固定于所述下板的内表面的第2构件连结起来而构成的，

所述第1构件和所述第2构件中的一者构成为具备支柱凸缘部的带凸缘的支柱构件，

使所述带凸缘的支柱构件连接于所述上板或者所述下板的底座设为在设有使所述支柱凸缘部能够至少沿着径向移动的间隙的状态下将所述支柱凸缘部保持于所述上板或者所述下板，

另一者通过螺纹连接而与使该构件连接于所述上板或者所述下板的底座连接。

2.根据权利要求1所述的燃料箱，其中，

所述第1构件和所述第2构件中的一者是在侧面形成有至少1个开口部的圆筒构件，

另一者是包括能够插入到所述圆筒构件的多个腿部的插入构件，

在所述插入构件的至少1个所述腿部设有至少1个卡定爪，在所述插入构件插入到所述圆筒构件的状态下，该卡定爪卡定于所述圆筒构件的所述开口部。

3.根据权利要求2所述的燃料箱，其中，

所述插入构件的所述腿部的顶端部的外表面侧是锥形形状。

4.根据权利要求2或3所述的燃料箱，其中，

在所述圆筒构件的内表面形成有引导槽，该引导槽用于引导插入到所述圆筒构件的所述插入构件的所述腿部，

所述引导槽具有从所述插入构件所插入的顶端侧朝向所述开口部而所述圆筒构件的厚度变大的倾斜。

5.根据权利要求2或3所述的燃料箱，其中，

用于锁定所述插入构件的顶端部的位置的锁定构件借助弹性构件连接于所述圆筒构件的与所述插入构件的顶端部相对的底部，

在所述插入构件插入到所述圆筒构件时，所述锁定构件嵌入到所述插入构件的顶端部。

6.根据权利要求2或3所述的燃料箱，其中，

在所述插入构件的顶端部设置锁定构件，该锁定构件是通过将树脂粘接剂固化而形成的、用于锁定该顶端部的位置的构件。

7.根据权利要求1所述的燃料箱，其中，

所述第1构件和所述第2构件中的至少一者为中空。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料箱，其中，

所述第1底座和所述第2底座各自具备与所述上板或者所述下板固定的凸缘部，

所述上板和所述第1底座的所述凸缘部或者所述下板和所述第2底座的所述凸缘部通过点焊而固定。

9.根据权利要求8所述的燃料箱，其中，

利用焊料将点焊在一起的所述上板和所述凸缘部之间或者所述下板和所述凸缘部之间进一步固定。

10.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料箱，其中，

所述第1底座和所述第2底座各自具备与所述上板或者所述下板固定的凸缘部，

所述上板和所述第1底座的所述凸缘部或者所述下板和所述第2底座的所述凸缘部通过凸焊而固定。

Images