JP2009035056A - 燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】上下面の付き当て部近傍における応力集中を緩和した燃料タンクを提供する。
【解決手段】樹脂材料によって形成され、平面視における中央部に上面部１０と下面部２０とを突き当てた状態で接合した突き当て部３０を有する燃料タンク１を、突き当て部における上面部と下面部との間に、弾性を有する材料によってシート状に形成され、両面がそれぞれ上面部と下面部とに接合されたインサート部材４０を設けた構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両に備えられる樹脂製の燃料タンクに関する。

自動車用の燃料タンクとして、金属製に対し軽量でありかつ形状の自由度が大きい樹脂製のものが普及している。このような樹脂製燃料タンクは、一般に主材、燃料の透過を防止するバリヤ樹脂層、接着樹脂層等を多層ブロー成型して形成される。
従来、樹脂製燃料タンクにおいて、走行中の燃料の流動音を低減する目的で、タンク内に取付けられる樹脂製部品や燃料タンク本体の内面部からタンク内へ突出した流動干渉体を、これらと一体に形成したものが知られている（例えば、特許文献１、２を参照）。

また、燃料タンクの強度及び剛性を確保し、タンク内圧の変化に対してタンクの変形を抑制するため、燃料タンクの上下面を中央部において溶着固定したものが知られている（例えば、特許文献３を参照）。
特開平１１−２４０３４５号公報 特開２００６−１４３１４３号公報 特開２００４−２０３２００号公報

燃料タンクの上下面を接合すると、燃料タンクの強度、剛性を高めることはできるが、このような構成とした場合には、上下面の接合箇所付近に比較的曲率の小さい屈曲部が形成されることになる。例えば車両の衝突時等において、燃料タンクに衝撃が作用して、上下面を離間させる方向の荷重が作用すると、このような屈曲部に応力集中が生じることから、曲率を大きくする等の対策が必要となり、燃料タンクの設計自由度が損なわれる。
本発明の課題は、上下面の付き当て部近傍における応力集中を緩和した燃料タンクを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、樹脂材料によって形成され、平面視における中央部に上面部と下面部とを突き当てて接合した突き当て部を有する燃料タンクであって、前記突き当て部における前記上面部と前記下面部との間に、弾性を有する材料によってシート状に形成され、両面がそれぞれ前記上面部と前記下面部とに接合されたインサート部材を設けたことを特徴とする燃料タンクである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の燃料タンクにおいて、前記インサート部材は、その一部が前記付き当て部から張り出して形成され、燃料が収容される空間部内の一部を上下方向に区画する仕切部を有することを特徴とする燃料タンクである。
請求項３の発明は、請求項２に記載の燃料タンクにおいて、前記インサート部材は、前記燃料タンクの側面部と前記付き当て部との間にわたして設けられ、該側面部と該付き当て部との間の部分が前記仕切部として機能することを特徴とする燃料タンクである。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の燃料タンクにおいて、前記インサート部材は、該燃料タンクの内面を構成する材料よりも硬度が低い材料によって形成されることを特徴とする燃料タンクである。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の燃料タンクにおいて、前記インサート部材は、前記上面部及び前記下面部をブロー成型によって形成する前に該上面部及び該下面部をそれぞれ構成するパリソンの内側にシート状に押し出して形成されることを特徴とする燃料タンクである。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）突き当て部における上面部と下面部との間に、弾性を有する材料によってシート状に形成されたインサート部材を設けたことによって、上面部と下面部とを離間させる方向の荷重が作用した場合に、インサート部材が変形することによって、上面部及び下面部の接合部近傍におけるコーナ部等の応力集中を緩和することができる。
（２）インサート部材の一部に突き当て部から張り出した仕切部を設けたことによって、この仕切部が燃料減少時の流動音低減用バッフルとして機能し、騒音を低減することができる。
（３）燃料タンクの内面を構成する材料よりも硬度が低い材料でインサート部材を形成することによって、上述した応力集中を緩和する機能を向上することができる。
（４）インサート部材を、上面部及び下面部をブロー形成する前に、上面部及び下面部をそれぞれ構成するパリソンの内側にシート状に押し出して形成することによって、燃料タンクの外面をブロー成型する際にインサート部材も同時に形成することができ、燃料タンクの製造工程が煩雑になることを防止できる。

本発明は、上下面の付き当て部近傍における応力集中を緩和した燃料タンクを提供する課題を、弾性を有する材料によってシート状に形成されたインサート部材を介して上下面を接合することによって解決した。

以下、本発明を適用した燃料タンクの実施例について説明する。
図１は、燃料タンクを上方側から見た平面図である。
図２は、図１のII−II部矢視断面図である。
燃料タンク１は、例えば乗用車等の自動車に用いられ、車両後部床下側に装着され、ガソリン等の燃料が貯留される。燃料タンク１は、樹脂材料を用いた多層ブロー成型によって形成されている。この成型工程については後に詳しく説明する。

図１に示すように、燃料タンク１は、車両上方から見た平面形が横長のほぼ矩形に形成されている。燃料タンク１の上面部には、図示しない燃料ポンプ、レベルセンサ等の補器類の装着に用いられる開口２、３等が形成されている。
図２に示すように、燃料タンク１は、対向して配置された上面部１０及び下面部２０を有する。上面部１０及び下面部２０は、燃料タンク１の主要部分において上下方向に間隔を隔てて配置され、この間隔内に燃料が貯留される空間部Ｓが形成される。上面部１０及び下面部２０は、その主材部分が例えばポリエチレン系等の樹脂材料によって形成されている。
上面部１０及び下面部２０の外周縁部は、燃料タンク１の側面部、前面部、後面部等まで回り込んで形成され、これらの端部は、燃料タンク１の全周にわたって接合されている。

また、燃料タンク１は、車幅方向における中央部において、例えば排気管、プロペラシャフト等の他部品との干渉を防止するために下面部２０を上方側に凹ませて形成された凹部４が形成されている。
そして、燃料タンク１の平面視において、この凹部４の車幅方向及び前後方向の中央部に相当する箇所には、強度向上のため上面部１０と下面部２０とを突き当てて接合された突き当て部３０が形成されている。
突き当て部３０においては、上面部１０はカップ状に下側に張り出して形成され、下面部２０はカップ状に上側に張り出して形成されている。そして、上面部１０及び下面部２０のこれらのカップ状部は、その底面どうしを対向させた状態で配置されている。

また、燃料タンク１は、弾性を有する樹脂材料によって形成されたインサート４０を備えている。
インサート４０は、燃料タンク１の前後方向におけるほぼ中央部に配置され、車幅方向にほぼ沿って燃料タンク１のほぼ全幅にわたって設けられた帯状の部材である。
インサート４０の車幅方向における両端部は、燃料タンク１側部に設けられた上面部１０及び下面部２０の接合部（燃料タンク１の側面部）において、これらと融着によって接合されている。
そして、インサート４０の車幅方向における中央部は、上述した突き当て部３０において、上面部１０及び下面部２０とに挟持され、これらとそれぞれ融着によって接合されている。
また、インサート４０における燃料タンク１の側面部と突き当て部３０との間の領域は、燃料タンク１内の空間部Ｓの一部を上下方向に区画する仕切部となる。

図３は、図２のIII部拡大図である。
突き当て部３０において、インサート４０の上側の面は、上面部１０の下側の面と融着により接合されている。また、インサート４０の下側の面は、下面部２０の上側の面と融着により接合されている。すなわち、突き当て部３０において、上面部１０及び下面部２０は、インサート４０を介して接合されている。

また、上面部１０及び下面部２０における燃料タンク１内側の面には、それぞれバリア層１１、２１が形成されている。バリア層１１、２１は、例えば主材の材料よりもガス透過率が小さいナイロン系の樹脂材料によって形成されている。バリア層１１、２１は、それぞれ上面部１０及び下面部２０のインサート４０との接合部を除いたほぼ全面に形成されている。

次に、実施例の燃料タンクの製造工程について説明する。
図４は、実施例の燃料タンクの製造工程を示す模式図である。図４（ａ）は、ダイからパリソンを押し出した状態を示す。図４（ｂ）は、パリソンを金型内に配置し、ブロー成型によって膨張させている途中の状態を示す。図４（ｃ）は、ブロー成型の終了後に製品を金型から取り外した状態を示している。
これらの工程においては、押出機１１０、ダイ１２０、及び、二つ割に形成された一対の金型１３０，１４０等を用いる。

押出機１１０は、図示しないホッパから供給される樹脂を、スクリュによって押し出し、ダイ１２０に供給する。
ダイ１２０は、押出機１１０から供給される樹脂を、それぞれ上面部１０、下面部２０、インサート４０となるパリソン１０Ｐ、２０Ｐ、４０Ｐとして押し出すものである。ここで、インサート４０（パリソン４０Ｐ）の材料は、バリア層１１、２１の材料に対して、硬度及び弾性率が低く、柔軟性のあるものが用いられる。
パリソン１０Ｐ及びパリソン２０Ｐは、中空のチューブ状に形成され、パリソン４０Ｐはその内側に押し出される。
金型１３０，１４０は、それぞれ燃料タンク１の上面部１０及び下面部２０を成型するキャビティが形成されている。

図４（ａ）に示すように、ダイ１２０から押し出されたパリソン１０Ｐ、２０Ｐ、４０Ｐは、金型１３０、１４０によって挟み込まれ、上端部と下端部とを閉じ合わされる。
その後、図４（ｂ）に示すように、金型１３０、１４０内に閉じこまれたパリソン１０Ｐとパリソン２０Ｐとの間に、ダイ１２０の中央部に設けられた図示しないノズルから空気を吹き込んで、パリソン１０Ｐ、２０Ｐを膨張させる。膨張したパリソン１０Ｐ、２０Ｐは、空気の圧力によって金型１３０、１４０のキャビティ内面に押し付けられることによって成型される。
そして、図４（ｃ）に示すように、各パリソンが固化した後に空気を抜き、金型１３０、１４０を開いて製品（燃料タンク１）が取り出される。

次に、上述した実施例の効果を、以下説明する比較例と対比して説明する。なお、以下説明する各比較例において、上述した実施例と実質的に同様の箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図５（ａ）、図５（ｂ）は、本発明の比較例１及び比較例２における突き当て部３０近傍を示す断面図であって、上述した実施例における図３に相当する断面を示している。
比較例１の燃料タンクは、実施例の構成からインサート４０を取り除き、突き当て部３０において、上面部１０と下面部２０とを直接融着して固定している。
図５（ａ）に示す比較例１の燃料タンクにおいて、例えば車両の衝突等によって、突き当て部３０近傍の上面部１０と下面部２０とを離間させる方向の荷重Ｆが作用した場合、突き当て部３０近傍の上面部１０及び下面部２０のコーナ部Ｃには応力集中が生じる。
図５（ｂ）に示す比較例２は、上述した応力集中に対処するため、比較例１に対してコーナ部Ｃの極率（Ｒ）を大きくしたものである。このように、コーナ部のＲを大きくすれば、比較例１で問題となるような応力集中を緩和することはできるが、この場合、燃料タンクを設計する際の形状設定の自由度が低下し、燃料タンクの容量も減少する。さらに、燃料タンクの金型製作後に応力集中の緩和が不十分であることが判明した場合には、大掛かりな型改修が必要となってコスト、時間がかかってしまう。

図６は、実施例の燃料タンクの付き当て部において、上下面を離間させる方向の荷重が作用する前後の状態を示す図である。図６（ａ）、図６（ｂ）は、それぞれ荷重Ｆが作用する前後の状態を示している。
図６（ｂ）に示すように、実施例においては、上面部１０と下面部２０とを離間させる方向の荷重Ｆが作用すると、突き当て部３０におけるインサート４０が厚みを増すように弾性変形し、上面部１０と下面部２０との相対変位を許容する。本実施例の場合には、このインサート４０の変形によって、上面部１０及び下面部２０のコーナ部に作用する応力が低減し、燃料タンク１の形状を変更することなくこれらコーナ部の応力集中を緩和することができる。
また、実施例においては、インサート４０の材料の硬度及び弾性率を燃料タンク１の内面を構成するバリア層１１、２１の材料よりも低くすることによって、上面部１０と下面部２０との相対変位を許容しやすくなり、上述した応力集中緩和効果を促進することができる。
さらに、このようなインサート４０の追加は、既存の燃料タンクの金型をほとんど改修することなく実施できるため、既存の燃料タンクにも容易に行うことができる。

また、本実施例においては、インサート４０を構成するパリソン４０Ｐを、上面部１０及び下面部２０を構成するパリソン１０Ｐ、２０Ｐと同時に押し出し、また、上面部１０及び下面部２０をブロー成型する際にインサート４０も同時に成型することによって、燃料タンク１の製造工数等を、インサートのない既存の燃料タンクと実質的に同等にすることができる。

さらに、インサート４０が燃料タンク１の車幅方向におけるほぼ全幅にわたって配置されていることから、インサート４０の突き当て部３０から張り出した部分が燃料減少時に燃料の波立ちを防止するバッフルとして機能し、燃料の流動音を静粛化することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
例えば、燃料タンクの形状や構造は、上述した実施例のものに限らず、適宜変更することができる。例えば、インサート部材を上面部、下面部とは別の材料で形成してもよい。また、製造方法も実施例の製造方法には限定されない。

本発明を適用した燃料タンクの実施例を上方側から見た平面図である。 図１のII−II部矢視断面図である。 図２のIII部拡大図である。 図１の燃料タンクの製造工程を示す模式図である。 本発明の比較例１、２の燃料タンクにおける突き当て部の断面図である。 図１の燃料タンクにおける突き当て部の断面図であって、荷重入力前後の状態を示す図である。

符号の説明

１ 燃料タンク ２，３ 開口
４ 凹部 Ｓ 空間部
１０ 上面部 １１ バリア層
２０ 下面部 ２１ バリア層
３０ 突き当て部 ４０ インサート
Ｃ コーナ部
１１０ 押出機 １２０ ダイ
１３０，１４０ 金型
１０Ｐ，２０Ｐ，４０Ｐ パリソン

Claims (5)

1. 樹脂材料によって形成され、平面視における中央部に上面部と下面部とを突き当てて接合した突き当て部を有する燃料タンクであって、
   前記突き当て部における前記上面部と前記下面部との間に、弾性を有する材料によってシート状に形成され、両面がそれぞれ前記上面部と前記下面部とに接合されたインサート部材を設けたこと
   を特徴とする燃料タンク。
2. 請求項１に記載の燃料タンクにおいて、
   前記インサート部材は、その一部が前記付き当て部から張り出して形成され、燃料が収容される空間部内の一部を上下方向に区画する仕切部を有すること
   を特徴とする燃料タンク。
3. 請求項２に記載の燃料タンクにおいて、
   前記インサート部材は、前記燃料タンクの側面部と前記付き当て部との間にわたして設けられ、該側面部と該付き当て部との間の部分が前記仕切部として機能すること
   を特徴とする燃料タンク。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の燃料タンクにおいて、
   前記インサート部材は、該燃料タンクの内面を構成する材料よりも硬度が低い材料によって形成されること
   を特徴とする燃料タンク。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の燃料タンクにおいて、
   前記インサート部材は、前記上面部及び前記下面部をブロー成型によって形成する前に該上面部及び該下面部をそれぞれ構成するパリソンの内側にシート状に押し出して形成されること
   を特徴とする燃料タンク。

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