JP2004203199A - 燃料タンク構造 - Google Patents

Abstract

【課題】重量増加や容量低減等の不利を招くことなく、効率良く燃料タンクの強度・剛性を確保して確実に車体フロアに固定することができる燃料タンク構造を得る。
【解決手段】樹脂製の燃料タンク１０は、複数のタンクバンド１２によって車体フロアに固定されている。各タンクバンド１２の配索経路上には、スタンドオフ２０が設定されている。さらに、スタンドオフ２０からは第１のビード２８及び第２のビード３０が延びており、効率良く燃料タンク１０の強度・剛性を高めるのに寄与している。また、スタンドオフ２０をタンクバンド１２が通ることにより、所定の締付反力が得られるので、燃料タンク１０をしっかりと車体フロアに固定することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂成形によって形成されると共に長尺状の支持部材によって車体フロアの所定位置に締め付け固定され、更にスタンドオフを備えた燃料タンク構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、主として軽量化の観点から、樹脂成形による燃料タンクが使用されてきている。ところが、一般にこの種の樹脂製の燃料タンクは金属製の燃料タンクに比べて剛性が低いため、タンクバンドで燃料タンクを車体フロアの下面側に固定した（締め付けた）ときに、充分な反力が得られず、燃料タンクをしっかりと車体フロアに固定することができないという問題がある。そこで、樹脂製の燃料タンクの場合、その剛性を確保することが重要なテーマになってくる。
【０００３】
ところで、燃料タンクの適当な箇所に、スタンドオフと呼ばれる剛性確保や形状保持のための構成を付加する手法が従来から知られている（一例として、下記特許文献１参照）。なお、スタンドオフには、燃料タンクの内部に正圧がかかって膨らんだ際に、燃料タンクが車体フロアや路面と接触するのを防止するという機能もある。このスタンドオフも燃料タンクの剛性確保に大きく貢献するものと言えるが、単にスタンドオフを設定したというだけでは、剛性確保の要請に充分に応えることができない。
【０００４】
そこで、燃料タンクにビードを設けることが考えられる。なお、燃料タンクにビードを設けた先行技術文献としては、下記特許文献２がある。しかし、この特許文献２のようにあまり多くのビードを形成すると、燃料タンクの容量が減るという別の問題が生じる。
【０００５】
その他の手法としては、燃料タンクの板厚を増加したり、高強度のタンクバンドを使う等の手法が考えられるが、重量増加やコストアップ等の不利を招く。
【０００６】
【特許文献１】
実開平５−２９８２８号公報（図１、図２、図５）
【特許文献２】
実開昭５６−１７２４３０号公報（第４図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、重量増加や容量低減等の不利を招くことなく、効率良く燃料タンクの強度・剛性を確保して確実に車体フロアに固定することができる燃料タンク構造を得ることが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明に係る燃料タンク構造は、樹脂成形によって形成されると共に長尺状の支持部材によって車体フロアの所定位置に締め付け固定され、更に上面に形成された凹部と下面に形成された凹部とを接合することにより構成されたスタンドオフを備えた燃料タンク構造であって、前記燃料タンクにおける前記支持部材の配索経路上に前記スタンドオフを配置すると共に、当該スタンドオフを通るように補強用のビードを設定した、ことを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の本発明に係る燃料タンク構造は、請求項１記載の発明において、前記ビードは、前記支持部材の配索経路に沿って延在する第１のビードと、前記支持部材の配索経路とは異なる方向へ延在する第２のビードと、を含んで構成されている、ことを特徴としている。
【００１０】
請求項１記載の本発明によれば、燃料タンクは樹脂成形によって形成されており、長尺状の支持部材によって車体フロアに締め付けられて固定される。
【００１１】
ここで、本発明では、支持部材の配索経路上にスタンドオフを配置したので、支持部材で燃料タンクを締め付けたときに、スタンドオフから締付反力が得られる。このため、燃料タンクをしっかりと車体フロアに固定することができ、ひいては支持部材の強度・剛性（並びにコスト）を最小限に抑えることができる。
【００１２】
さらに、本発明では、スタンドオフを通るようにビードを設定したので、ビードが剛性の高い部位（即ち、スタンドオフの形成部位）を通ることになる。従って、ビードの補強効果を高めることができ、効率良く燃料タンクの強度・剛性を高めることができる。その結果、ビードの本数や大きさを抑えることができ、燃料タンクの容量のロス並びに重量増加を抑制することができる。
【００１３】
請求項２記載の本発明によれば、支持部材の配索経路に沿って第１のビードが延在しているため、スタンドオフと第１のビードとの両者によって支持部材の配索経路が補強される。従って、燃料タンクの車体フロアへの固定状態をより一層安定化させることができる。
【００１４】
さらに、本発明では、支持部材の配索経路とは異なる方向へ第２のビードが延在しているため、燃料タンクにおける支持部材の配索経路以外の部分はこの第２のビードによって補強される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、図１及び図２を用いて、第１実施形態について説明する。
【００１６】
図１には本実施形態に係る燃料タンクの底面図が示されており、又図２には当該燃料タンクの２−２線に沿う縦断面図が示されている。
【００１７】
これらの図に示されるように、燃料タンク１０は、薄型で略直方体形状を成しており、ブロー成形による樹脂製とされている。燃料タンク１０の底部には「支持部材」としての長尺状のタンクバンド１２が複数本配索されており、かかるタンクバンド１２の両端部（取付部）１４にボルト１６を通し、車体フロア１８（広義には、車体フロア１８に限定されない「車両ボディー」として把握される要素である）に締め込むことにより、車体フロア１８の下面側に固定されている。なお、請求項１記載の「車体フロア」には、車体フロア１８に取り付けられる部材１９（各種メンバ）も含まれる。
【００１８】
また、図１に示されるように、燃料タンク１０の所定位置（本実施形態では、前端側、中央側、後端側の合計三箇所）には、略円筒形状のスタンドオフ２０が形成されている。図２に示されるように、スタンドオフ２０は、燃料タンク１０の上面に形成されたコップ状の凹部２２の底壁部と、下面に形成された同様形状の凹部２４の底壁部とを成形時に接着することにより構成されている。
【００１９】
ここで、本実施形態では、各タンクバンド１２の配索経路上にスタンドオフ２０が配置されている。つまり、燃料タンク１０の前端側を固定するタンクバンド１２Ａは燃料タンク１０の前端側に形成されたスタンドオフ２０Ａ上を通って車体フロア１８に締め付けられており、又燃料タンク１０の中央側を固定するタンクバンド１２Ｂは燃料タンク１０の中央側に形成されたスタンドオフ２０Ｂ上を通って車体フロア１８に締め付けられており、更に燃料タンク１０の後端側を固定するタンクバンド１２Ｃは燃料タンク１０の後端側に形成されたスタンドオフ２０Ｃ上を通って車体フロア１８に締め付けられている。なお、図１においては、中央側のスタンドオフ２０Ｂがこれに対応するタンクバンド１２Ｂの配索経路から多少ずれているが、これは設計上の理由によるものであり、概念的にはスタンドオフ２０Ｂの効果が及ぶ範囲にタンクバンド２０Ｂが配索されている。
【００２０】
さらに、各スタンドオフ２０からは、複数本のビード２６が放射方向（スタンドオフ２０を中心として半径方向外側）へ向けて形成されている。ビード２６は、タンクバンド１２の配索経路に沿って延在する第１のビード２８と、タンクバンド１２の配索経路とは異なる方向（即ち、燃料タンク１０の底壁部の一般部１０Ａ）へ向けて延在する第２のビード３０と、によって構成されている。第２のビード３０の基端部はスタンドオフ２０に接続されており、先端部は燃料タンク１０の底壁部の一般部１０Ａ上で止められている。
【００２１】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００２２】
各タンクバンド１２に燃料タンク１０を支持させ、この状態でボルト１６を車体フロア１８（及びこれに取り付けられる部材１９）に下面側から締め込むことにより、燃料タンク１０が車体フロア１８の下面側に固定される。
【００２３】
ここで、本実施形態に係る燃料タンク構造では、タンクバンド１２の配索経路上にスタンドオフ２０をそれぞれ配置したので、タンクバンド１２で燃料タンク１０を締め付けたときに、スタンドオフ２０から締付反力（図２の矢印Ｒでこれを示す）が得られる。このため、燃料タンク１０をしっかりと車体フロア１８に固定することができ、ひいてはタンクバンド１２の強度・剛性（並びにコスト）を最小限に抑えることができる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、スタンドオフ２０を通るようにビード２６を設定したので、ビード２６が剛性の高い部位（即ち、スタンドオフ２０の形成部位）を通ることになる。従って、ビード２６の補強効果を高めることができ、効率良く燃料タンク１０の強度・剛性を高めることができる。その結果、ビード２６の本数や大きさを抑えることができ、燃料タンク１０の容量のロス並びに重量増加を抑制することができる。
【００２５】
総じて言えば、本実施形態に係る燃料タンク構造によれば、重量増加や容量低減等の不利を招くことなく、効率良く燃料タンク１０の強度・剛性を確保して燃料タンク１０を車体フロア１８に確実に固定することができる。
【００２６】
また、本実施形態に係る燃料タンク構造では、タンクバンド１２の配索経路に沿って第１のビード２８が延在しているため、スタンドオフ２０と第１のビード２８との両者によってタンクバンド１２の配索経路が補強される。従って、燃料タンク１０の車体フロア１８への固定状態をより一層安定化させることができる。
【００２７】
さらに、本実施形態に係る燃料タンク構造では、タンクバンド１２の配索経路とは異なる方向へ第２のビード３０が延在しているため、燃料タンク１０におけるタンクバンド１２の配索経路以外の部分（燃料タンク１０の底壁部の一般部１０Ａ）はこの第２のビード３０によって補強される。つまり、燃料タンク１０の底壁部の一般部１０Ａに単にビードを設けるだけでも多少は補強されるのであるが、本実施形態の第２のビード３０のように、強度・剛性が高いスタンドオフ２０にビードの基端部を接続することにより、より高い補強効果が得られる。その結果、燃料タンク１０におけるタンクバンド１２の配索経路以外の部分が熱によって垂れるのを防止することができる。
【００２８】
加えて、本実施形態に係る燃料タンク構造では、上記の如く、燃料タンク１０の強度・剛性を高めることができるので、燃料タンク１０の穴あき検査の信頼性を高めることができる。つまり、仮に樹脂製の燃料タンク１０に穴があいていると、燃料タンク１０に圧力（内圧）をかけたときの圧力の戻り（復帰）が早く、逆に燃料タンク１０に穴があいていないと、圧力の戻りが遅い。このように圧力が戻る速度によって燃料タンク１０に穴があいているか否かを調べるのが、所謂「穴あき検査」と呼ばれるものである。ところが、燃料タンク１０の剛性が元々不足していると、穴があいているか否かに拘らず、圧力の戻りが遅くなり、穴があいている場合でも穴があいていないという判定が出てしまう。しかし、本実施形態のように充分な強度・剛性を確保することができれば、このような誤判定を無くすことができる。その意味で、燃料タンク１０の穴あき検査の信頼性を高めることができる。
【００２９】
なお、上述した実施形態では、ビード２６を凹部として構成したが、凸部として構成しても差し支えない。
【００３０】
また、上述した実施形態では、タンクバンド１２の配索経路に沿って第１のビード２８を設定するだけでなく、配索経路以外の方向へ第２のビード３０を設定したが、請求項１記載の発明には、第１のビード２８のみが形成され第２のビード３０が形成されていないものや、逆に第２のビード３０のみが形成され第１のビード２８が形成されていないものも含まれる。
【００３１】
〔第２実施形態〕
次に、図３〜図６を用いて、第２実施形態について説明する。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００３２】
この第２実施形態では、燃料タンクのスタンドオフ構造に関するものであり、前述した第１実施形態の構成にこの第２実施形態の構成が付加乃至は併用されると好ましいという位置付けである。
【００３３】
図３は、従来のスタンドオフ構造を示したものである。図３（Ａ）に示されるスタンドオフ５０（以下、「Ａタイプのスタンドオフ５０」と称す）では、各々円錐台形状とされた上面側の凹部５２の底壁面と下面側の凹部５４の底壁面とが全面接着された構成になっている。また、図３（Ｂ）に示されるスタンドオフ５６（以下、「Ｂタイプのスタンドオフ５６」と称す）では、各々回転楕円体を短軸のみを含む平面で切断した形状とされた上面側の凹部５８と下面側の凹部６０とを先端部分で接着した構成になっている。さらに、図３（Ｃ）に示されるスタンドオフ６２（以下、「Ｃタイプのスタンドオフ６２」と称す）では、Ｂタイプのスタンドオフ５６と同様形状とされた上面側の凹部５８と下面側の凹部６０とを接着せずに上下に対向しかつ離間して配置された構成になっている。
【００３４】
上記より、Ａタイプのスタンドオフ５０では接着面積が大きくかつ密着度も強いことから強い接着強度を持つ点に構造上の特徴があり、Ｂタイプのスタンドオフ５６では接着面積が小さくかつ密着度も弱いことから弱い接着強度を持つ点に構造上の特徴があり、Ｃタイプのスタンドオフ６２では接着強度を持たない点に構造上の特徴があるといえる。
【００３５】
これらのスタンドオフ５０、５６、６２の特性をまとめたのが下記表１であり、以下に解説する。
【００３６】
【表１】

この表１から解るように、Ａタイプのスタンドオフ５０は、接着面積が大きく密着度も強いため、タンク形状保持や加圧時の接着部の剥がれといった通常の車両走行時には、何も問題は生じない。また、軽度の衝突時の接着部の剥がれも生じない。しかし、重度の衝突時のスタンドオフの割れによる燃料漏れ防止に対しては、接着強度が強過ぎることから改善の余地がある。なお、「軽度の衝突時の接着部はがれ防止」並びに「重度の衝突時のスタンドオフの割れによる燃料漏れ防止」の評価項目の意味するところは、前者の場合にはスタンドオフ５０の上面側の凹部５２と下面側の凹部５４とが底壁部で剥離しないことを良しとし、後者の場合には大きな剪断荷重がかかることから、底壁部で剥離して上面側の凹部５２と下面側の凹部５４とが互いに拘束し合わないことを良しとする意味である。
【００３７】
Ｂタイプのスタンドオフ５６は、接着面積が小さく密着度も弱いため、タンク形状保持程度では良好といえるが、加圧時の接着部のはがれ防止となると万全ではない。また、軽度の衝突時の接着部はがれ防止についても、はがれる可能性がないとはいえない。しかし、重度の衝突時には上下の凹部５８、６０が容易に剥離するので、スタンドオフ５６の割れによる燃料漏れは防止できる。
【００３８】
Ｃタイプのスタンドオフ６２は、上下の凹部５８、６０が互いに拘束し合わず、独立して存在するので、タンク形状保持という観点では剛性が不足するといえる。また、加圧時の接着部のはがれ防止及び軽度の衝突時の接着部はがれ防止については評価そのものができない。但し、重度の衝突時にはスタンドオフ６２が割れることはないので、燃料漏れが生じることはない。
【００３９】
上述したことから、いずれのスタンドオフ５０、５６、６２もすべての評価項目を満足するものではない。従って、燃料タンクにスタンドオフ５０、５６、６２を設定する場合には、各々の欠点を克服するため、その配置位置や大きさ等を充分に検討して設定しなければならないという不利がある。
【００４０】
そこで、この第２実施形態では、特に、軽度の衝突時には接着部のはがれを防止でき、重度の衝突時にはスタンドオフの割れによる燃料漏れを確実に防止できるスタンドオフ構造を得るという観点から、以下のように構成したものである。
【００４１】
図４に拡大して示されるように、この第２実施形態のスタンドオフ７０は、各々円錐台形状とされた上面側の凹部７２と下面側の凹部７４とを備えており、成形時に双方の底壁部を相互に接着して一体化することにより構成されている。
【００４２】
図５には、下面側の凹部７４の一部（図４の５線矢視部）が拡大して示されている。この図に示されるように、スタンドオフ７０を構成する下面側の凹部７４は、タンク外側を構成する外層７６と、タンク内側を構成する内層７８と、外層７６と内層７８とを接合する接着層８０と、によって構成されている。なお、スタンドオフ７０を構成する上面側の凹部７２も同様に構成されている。
【００４３】
外層７６は、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）とカーボンブラックとから成る最外層８２と、その内側に配置された再生材層８４と、によって構成されている。また、内層７８は、ＨＤＰＥによって構成されている。さらに、接着層８０は、外層７６側に配置された外側接着層８５と、内層７８側に配置された内側接着層８６と、両者の間に介在されるＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール）層８７と、によって構成されている。
【００４４】
図４に戻り、上記の層構造を採る上面側の凹部７２と下面側の凹部７４とを底壁部で一体化することにより、両者の接合部８８は、上下に厚さｔ（図４参照）の外層７６を有し、その間に約二枚分の厚さの内層７８が挟み込まれたサンドイッチ構造として構成されている。なお、本実施形態では、接合部８８の外層７６の厚さｔは、３ｍｍ以上と厚めに設定されている。
【００４５】
さらに、図６に拡大して示されるように、本実施形態に係るスタンドオフ７０では、接合部８８の厚さ方向の中間部の外周にスリット状の窪み９０がその全周に亘って形成されている。なお、窪み９０はスリット状に形成したが、テーパ状に形成して楔効果を持たせてもよい。この窪み９０が形成されたことにより、本実施形態のスタンドオフ７０の接着面積Ｓ（図４参照）は、前述したタイプＡのスタンドオフ５０のそれよりも狭くかつ前述したタイプＢのスタンドオフ５６のそれよりも広くなっている。従って、上面側の凹部７２と下面側の凹部７４との接着面積Ｓは比較的大きいといえるが、前記の如くサンドイッチ構造を採るので、上面側の凹部７２と下面側の凹部７４との密着度は比較的弱い。さらにまた、上記構成の窪み９０の先端部９０Ａは、半径ｒのコーナー部９２よりも距離Ｐだけ越えた位置まで延出されている。
【００４６】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００４７】
まず、タンク形状保持及び加圧時の接着部はがれ防止については、上面側の凹部７２と下面側の凹部７４との接着面積がＳと比較的大きく確保されているので、いずれの評価項目も良好である。
【００４８】
次に、軽度の衝突時（や路面干渉時）の接着部はがれ防止についてであるが、接着面積がＳと比較的大きいことから、接合部８８にはがれは生じない。一方、重度の衝突時のスタンドオフの割れによる燃料漏れ防止についてであるが、重度の衝突時になった場合には、接合部８８に大きな剪断荷重が入力されるので、接合部８８は窪み９０から破断していく（その意味では、窪み９０は広義には「剛性低下部」或いは「脆弱部」として把握される要素である）。このとき、窪み９０の先端部９０Ａがコーナー部９２を越えた位置に存在するため、破断時の亀裂が凹部７２、７４の周壁部側へ進行するのを防止することができる。また、窪み９０の先端部９０Ａの上下には厚さｔの外層７６が「壁」として存在するため、亀裂の進行は接合部８８の範囲内で進んでいく（即ち、亀裂の進行方向が規制される）。これらの結果、重度の衝突時には、スタンドオフ７０は、接合部８８で略水平に破断して上下に分離されるので、上下の凹部７２、７４の周壁部が割れるおそれはない。
【００４９】
以上より、本実施形態のスタンドオフ構造によれば、軽度の衝突時には接着部のはがれを防止でき、重度の衝突時にはスタンドオフの割れによる燃料漏れを確実に防止できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の本発明に係る燃料タンク構造は、燃料タンクにおける支持部材の配索経路上にスタンドオフを配置すると共に、当該スタンドオフを通るように補強用のビードを設定したので、重量増加や容量低減等の不利を招くことなく、効率良く燃料タンクの強度・剛性を確保して確実に車体フロアに固定することができるという優れた効果を有する。
【００５１】
請求項２記載の本発明に係る燃料タンク構造は、請求項１記載の発明において、支持部材の配索経路に沿って延在する第１のビードと、支持部材の配索経路とは異なる方向へ延在する第２のビードと、を含んで前述したビードを構成したので、燃料タンクにおける支持部材の配索経路以外の部分が熱によって垂れるのを防止することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る燃料タンクの底面図である。
【図２】図１に示される燃料タンクの２−２線に沿う縦断面図である。
【図３】第２実施形態に係り、従来のスタンドオフ構造を示す拡大断面図である。
【図４】第２実施形態に係るスタンドオフ構造を示す拡大断面図である。
【図５】図４の５線矢視部の拡大図である。
【図６】図４の６線矢視部の拡大図である。
【符号の説明】
１０ 燃料タンク
１２ タンクバンド（支持部材）
１８ 車体フロア
２０ スタンドオフ
２６ ビード
２８ 第１のビード
３０ 第２のビード
７０ スタンドオフ

Claims (2)

1. 樹脂成形によって形成されると共に長尺状の支持部材によって車体フロアの所定位置に締め付け固定され、更に上面に形成された凹部と下面に形成された凹部とを接合することにより構成されたスタンドオフを備えた燃料タンク構造であって、
   前記燃料タンクにおける前記支持部材の配索経路上に前記スタンドオフを配置すると共に、当該スタンドオフを通るように補強用のビードを設定した、
   ことを特徴とする燃料タンク構造。
2. 前記ビードは、前記支持部材の配索経路に沿って延在する第１のビードと、前記支持部材の配索経路とは異なる方向へ延在する第２のビードと、を含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の燃料タンク構造。

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