JP2010221747A - Fuel tank structure and fuel tank - Google Patents

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孝博 相藤
Shuji Yamamoto
修治 山本
Toshinori Mizuguchi
俊則 水口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the stiffness fatigue characteristics of a fuel tank to inner pressure, and to materialize weight reduction. <P>SOLUTION: In a metallic fuel tank manufactured by press molding an upper shell 1 and a lower shell 2 and joining those each other, part wherein deformation amount under a positive pressure load is large, is wound and fastened with a fastening band 5. At part wherein deformation amount under a negative pressure load is large, recessed portions 6 are provided on the upper shell 1 and the lower shell 2 when press molding, and center axes of the recessed portions are made to be coincident with each other when joined. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は燃料タンク構造及びその構造を備えた燃料タンクに関する。   The present invention relates to a fuel tank structure and a fuel tank having the structure.

自動車に取り付けられた燃料タンクは、実使用環境下において内部の圧力変動が生じており、それに伴って、燃料タンクは膨張や収縮を繰り返している。従って、例えば軽量化を目的に、燃料タンク本体の板厚を薄くした場合、燃料タンクの剛性が低下することから、内部の圧力変動による変形量が増大し、周辺部品と燃料タンクが接触したり、変形の起点になるような部位で疲労が蓄積され、疲労破壊に至ることも考えられる。   The fuel tank attached to the automobile is subject to internal pressure fluctuations under the actual use environment, and the fuel tank is repeatedly expanded and contracted accordingly. Therefore, for example, if the thickness of the fuel tank body is reduced for the purpose of weight reduction, the rigidity of the fuel tank decreases, so the amount of deformation due to internal pressure fluctuation increases, and the peripheral parts and the fuel tank come into contact with each other. It is also conceivable that fatigue accumulates at a site that becomes the starting point of deformation, leading to fatigue failure.

以上のことから、軽量化を実現するためには、その分、燃料タンクの剛性を上げる必要がある。これに対して、特許文献1には、アッパーシェル及びロアーシェルの底面相互をステーによって連結し、内圧力を受けた際のタンクの変形を抑制する方法が開示されている。また、特許文献2には、燃料タンク形状をドーナツ状にすることで耐圧性を高めた燃料タンクが開示されている。   From the above, in order to realize weight reduction, it is necessary to increase the rigidity of the fuel tank accordingly. On the other hand, Patent Document 1 discloses a method in which the bottom surfaces of the upper shell and the lower shell are connected to each other by a stay to suppress deformation of the tank when subjected to internal pressure. Further, Patent Document 2 discloses a fuel tank whose pressure resistance is improved by making the fuel tank shape into a donut shape.

特開2005−162010号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-162010 特開平9−309347号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-309347

しかし、従来技術には以下の問題点がある。特許文献1に開示されている方法では、部品構成が複雑になり、生産性が著しく低下するだけでなく、疲労破壊の起点となり易い溶接点数が増加することで、溶接部を起点とした疲労破壊の可能性が高くなる。   However, the prior art has the following problems. In the method disclosed in Patent Document 1, not only the component configuration becomes complicated and the productivity is remarkably lowered, but also the number of welding points that are likely to become the starting point of fatigue failure increases, so that the fatigue failure starting from the welded portion The possibility of is increased.

また、特許文献2に開示されている方法では、燃料タンク形状をドーナツ状にする必要があり、燃料タンクの形状の自由度が低い上に、中心部は空洞となるため、その分だけタンクの容量が減ることを意味し、限られたスペースで最大限容量を確保することを求められる燃料タンクにおいては不利な形状である。   Further, in the method disclosed in Patent Document 2, it is necessary to make the shape of the fuel tank into a donut shape, and the degree of freedom of the shape of the fuel tank is low and the center portion is hollow, so that the amount of the tank This means that the capacity is reduced, and is a disadvantageous shape in a fuel tank that is required to secure the maximum capacity in a limited space.

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、形状自由度の低下を極力抑え、比較的簡易な方法で燃料タンクの剛性を向上させることで、燃料タンクの軽量化を実現することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and realizes weight reduction of the fuel tank by suppressing the decrease in the degree of freedom of shape as much as possible and improving the rigidity of the fuel tank by a relatively simple method. The purpose is that.

上記課題を解決するための、本発明の燃料タンク構造は、(1)プレス成形により成形されたアッパーシェル及びロアーシェルを接合した燃料タンクにおいて、該燃料タンクの外面に沿って配置されることにより、前記アッパーシェル及び前記ロアーシェルを互いに接近させる方向に押圧する締め付けバンドを有することを特徴としている。   In order to solve the above problems, the fuel tank structure of the present invention includes (1) a fuel tank in which an upper shell and a lower shell formed by press molding are joined, and is disposed along the outer surface of the fuel tank. It is characterized by having a tightening band that presses the upper shell and the lower shell in a direction to approach each other.

(2)(1)の構成において、前記アッパーシェルの外面には前記ロアーシェル側に突出するアッパー側凹部が形成されており、前記ロアーシェルの外面には前記アッパーシェル側に突出するロアー側凹部が形成されており、前記アッパーシェル及び前記ロアーシェルの接合方向視において、前記アッパー側凹部及び前記ロアー側凹部の中心軸が一致するように構成することができる。   (2) In the configuration of (1), an upper-side recess that protrudes toward the lower shell is formed on the outer surface of the upper shell, and a lower-side recess that protrudes toward the upper shell is formed on the outer surface of the lower shell In addition, when viewed in the joining direction of the upper shell and the lower shell, the center axis of the upper side concave portion and the lower side concave portion can be configured to coincide with each other.

(3)(2)の構成において、前記アッパー側凹部の底面部と、前記ロアー側凹部の底面部とを接続する接続部材を設けることができる。   (3) In the configuration of (2), a connection member that connects the bottom surface portion of the upper-side recess and the bottom surface portion of the lower-side recess can be provided.

(4)(1)の構成において、該燃料タンクは、タンク内部の圧力変化に応じて膨張し、この膨張の際に変位量が最大となる部位に締め付けバンドを配置することができる。   (4) In the configuration of (1), the fuel tank expands in accordance with a change in pressure inside the tank, and a tightening band can be disposed at a portion where the displacement amount becomes maximum during the expansion.

(5)(4)の構成において、有限要素法による圧力解析結果に基づき、前記締め付けバンドが配置される位置を定めることができる。   (5) In the configuration of (4), the position where the fastening band is disposed can be determined based on the pressure analysis result by the finite element method.

(6)(2)又は(3)の構成において、タンク内部の圧力変化に応じて膨張及び収縮し、膨張の際に変位量が最大となる部位に締め付けバンドを配置し、収縮の際に変位量が最大となる部位に前記アッパー側凹部及び前記ロアー側凹部を形成することができる。   (6) In the configuration of (2) or (3), the band expands and contracts according to the pressure change inside the tank, and a tightening band is disposed at a portion where the displacement amount is maximum during expansion, and the displacement occurs during contraction. The upper side concave portion and the lower side concave portion can be formed in a portion where the amount is maximum.

(7)(6)の構成において、有限要素法による圧力解析結果に基づき、前記締め付けバンドが配置される位置、前記アッパー側凹部及び前記ロアー側凹部が形成される位置を定めることができる。   (7) In the configuration of (6), based on the pressure analysis result by the finite element method, the position where the fastening band is disposed, the position where the upper side concave portion and the lower side concave portion are formed can be determined.

(8)(1)〜(7)の燃料タンク構造を備えた燃料タンク。   (8) A fuel tank provided with the fuel tank structure of (1) to (7).

本発明により、内圧力を負荷された燃料タンクの最弱部の変形を抑制し、効率的に剛性を高めることが可能であり、疲労特性を向上させることも可能である。これによって、燃料タンク本体の板厚を薄くすることが可能となり、低コストで軽量な燃料タンクを提供することができる。   According to the present invention, deformation of the weakest portion of the fuel tank loaded with the internal pressure can be suppressed, the rigidity can be increased efficiently, and the fatigue characteristics can be improved. As a result, the thickness of the fuel tank body can be reduced, and a low-cost and lightweight fuel tank can be provided.

燃料タンクの斜視図Perspective view of fuel tank 燃料タンクの平面図である。It is a top view of a fuel tank. 燃料タンクの断面図であるIt is sectional drawing of a fuel tank 凹部の断面図である。It is sectional drawing of a recessed part. 変形例1の凹部の断面図である。10 is a cross-sectional view of a recess according to Modification 1. FIG. 変形例2の凹部の断面図である。10 is a cross-sectional view of a recess according to Modification 2. FIG.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図1は本発明の請求項1に係る金属製燃料タンクの一実施形態を示しており、この燃料タンクは特に正圧に対して高い変形抑制効果を有している。なお、X軸、Y軸及びZ軸は互いに直交する異なる三軸を示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a metal fuel tank according to claim 1 of the present invention, and this fuel tank has a high deformation suppressing effect especially for positive pressure. The X axis, the Y axis, and the Z axis indicate three different axes that are orthogonal to each other.

アッパーシェル1の下端部にはアッパー側フランジ部3Aが形成されており、ロアーシェル2の上端部にはロアー側フランジ部3Bが形成されている。これらのアッパー側フランジ部3A及びロアー側フランジ部3Bはシーム溶接により接合されている。この接合方法はシーム溶接に限られるものではなく、レーザー溶接、ろう付け、接着材、かしめなどの他の接合方法を用いることもできる。また、燃料タンクは固定バンド4で車体のフロアに吊下げられた状態で固定されている。燃料タンクの固定方法はこれに限られるものではなく、例えば、アッパー側フランジ部3A及びロアー側フランジ部3Bを車体のフロアにボルトで固定する方法などを用いることもできる。   An upper flange 3 </ b> A is formed at the lower end of the upper shell 1, and a lower flange 3 </ b> B is formed at the upper end of the lower shell 2. The upper side flange portion 3A and the lower side flange portion 3B are joined by seam welding. This joining method is not limited to seam welding, and other joining methods such as laser welding, brazing, adhesive, and caulking can also be used. The fuel tank is fixed by a fixed band 4 in a state of being suspended from the floor of the vehicle body. The method of fixing the fuel tank is not limited to this, and for example, a method of fixing the upper side flange portion 3A and the lower side flange portion 3B to the floor of the vehicle body with bolts may be used.

更に、この燃料タンクは、燃料タンク外部の温度変化などの影響を受けて膨張する。燃料タンクが膨張、つまり正圧が負荷された場合の変形を抑制するために、締め付けバンド5で燃料タンクを巻き締めている。締め付けバンド5をアッパーシェル1及びロアーシェル2の外面に沿って配置して締めつけることにより、燃料タンクの膨張力に抗してアッパーシェル1及びロアーシェル2を接近させる方向(Z軸方向の一方向)に押圧することができる。   Further, the fuel tank expands under the influence of a temperature change outside the fuel tank. In order to suppress deformation when the fuel tank expands, that is, when a positive pressure is applied, the fuel tank is wound with a tightening band 5. By placing and tightening the fastening band 5 along the outer surfaces of the upper shell 1 and the lower shell 2, the upper shell 1 and the lower shell 2 are made to approach each other against the expansion force of the fuel tank (one direction in the Z-axis direction). Can be pressed.

この締め付けバンドの位置や本数は特に規定しないが、正圧を負荷した際の燃料タンクの変形が大きくなる部分に配置することでより高い変形抑制効果が得られる。また、この締め付けバンド5の素材や板厚、幅も特に規定しないが、素材を高強度化する、もしくは板厚や板幅を増すことでバンド強度を高めることができる。これによって、より高い変形抑制効果を得ることができる。   The position and number of the tightening bands are not particularly defined, but a higher deformation suppressing effect can be obtained by disposing the tightening band in a portion where the deformation of the fuel tank is increased when a positive pressure is applied. Further, although the material, plate thickness, and width of the fastening band 5 are not particularly defined, the band strength can be increased by increasing the strength of the material or increasing the plate thickness or plate width. Thereby, a higher deformation suppressing effect can be obtained.

図2は、本発明の請求項2に係る金属製燃料タンクの一実施形態を示している。図2Aは燃料タンクの平面図であり、図2Bは燃料タンクをA−A´面で切断した断面図である。なお、燃料タンクは、タンク外部の温度変化などの影響を受け膨張及び収縮する。これらの図を参照して、アッパーシェル1には、ロアーシェル2に向かって突出するアッパー側凹部6Aが形成されている。このアッパー側凹部6Aは、ロアーシェル2に接近するほど内径寸法が漸減する円錐台状に形成されている。ロアーシェル2には、アッパーシェル1に向かって突出するロアー側凹部6Bが形成されている。このロアー側凹部6Bは、アッパーシェル1に接近するほど内径寸法が漸減する円錐台形状に形成されている。これらのアッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bは、プレス加工により成形されている。   FIG. 2 shows an embodiment of a metal fuel tank according to claim 2 of the present invention. 2A is a plan view of the fuel tank, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the fuel tank taken along the plane AA ′. The fuel tank expands and contracts under the influence of a temperature change outside the tank. With reference to these drawings, the upper shell 1 is formed with an upper-side recess 6 </ b> A that protrudes toward the lower shell 2. The upper-side recess 6A is formed in a truncated cone shape whose inner diameter gradually decreases as it approaches the lower shell 2. The lower shell 2 is formed with a lower side recess 6 </ b> B that protrudes toward the upper shell 1. The lower side recess 6B is formed in a truncated cone shape in which the inner diameter dimension gradually decreases as the upper shell 1 is approached. These upper side recessed part 6A and lower side recessed part 6B are shape | molded by press work.

負圧を負荷されることにより燃料タンクは収縮するが、この時、アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bが互いにZ軸方向において当接して、アッパーシェル1及びロアーシェル2のそれ以上の変形を抑制するから、負圧に対しても高い変形抑制効果を得ることができる。   The fuel tank contracts due to the negative pressure applied, but at this time, the upper side recess 6A and the lower side recess 6B abut each other in the Z-axis direction, and further deformation of the upper shell 1 and the lower shell 2 is suppressed. Therefore, a high deformation suppression effect can be obtained even for negative pressure.

また、Z軸方向視において、アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bの中心軸は一致している。これにより、燃料タンクの収縮時において、アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bを確実に当接させ、変形を抑制することができる。   Further, when viewed in the Z-axis direction, the central axes of the upper-side concave portion 6A and the lower-side concave portion 6B coincide with each other. Thereby, when the fuel tank is contracted, the upper side concave portion 6A and the lower side concave portion 6B can be reliably brought into contact with each other, and deformation can be suppressed.

図2A、図2Bでは、アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bの個数がそれぞれ1つの場合を示しているが、この凹部の数や位置はこれに限定されるものではない。アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bを、負圧を負荷した際の燃料タンクの変形が大きくなる部分に形成することにより、より高い変形抑制効果が得られる。   2A and 2B show a case where the number of the upper-side recesses 6A and the lower-side recesses 6B is one, the number and positions of the recesses are not limited to this. By forming the upper side concave portion 6A and the lower side concave portion 6B in a portion where the deformation of the fuel tank is increased when a negative pressure is applied, a higher deformation suppressing effect can be obtained.

図3はアッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bの断面図である。アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bはプレス加工によって成形されるため、凹部の深さ(Z軸方向の深さ)をより深くとるには、凹部の穴径をより大きく、凹部に流れ込むRをより大きくする必要がある。ただし、この凹部の体積分だけ燃料タンクの内容積が減少することから、凹部の穴径やRを大きくしすぎることは望ましくない。従って、この凹部の形は、プレス成形性や内容積の減少分をどれだけ許容するかで決定されるものであり、アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bの中心軸が一致さえしていれば、形状は特に限定されるものではない。そのため、例えば、下記の変形例も本願発明に含まれる。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the upper-side recess 6A and the lower-side recess 6B. Since the upper-side recess 6A and the lower-side recess 6B are formed by pressing, in order to obtain a deeper recess (depth in the Z-axis direction), the hole diameter of the recess is increased and R flowing into the recess is used. Need to be bigger. However, since the internal volume of the fuel tank is reduced by the volume of the recess, it is not desirable to make the hole diameter or R of the recess too large. Therefore, the shape of the concave portion is determined by how much press formability and the decrease in the internal volume are allowed. As long as the center axes of the upper side concave portion 6A and the lower side concave portion 6B are coincident with each other. The shape is not particularly limited. Therefore, for example, the following modifications are also included in the present invention.

図4は変形例1の燃料タンクの部分断面図であり、図3に対応している。アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bが非接触である点を除き、図2に図示する燃料タンクと同様の構成である。図4を参照して、アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bの深さは図2Aの実施形態よりも小さく、非膨張及び非収縮時において、アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bの底面は互いに離間している。   FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the fuel tank of the first modification, and corresponds to FIG. Except for the fact that the upper-side recess 6A and the lower-side recess 6B are not in contact with each other, the configuration is the same as that of the fuel tank shown in FIG. Referring to FIG. 4, the depths of upper side recess 6A and lower side recess 6B are smaller than those of the embodiment of FIG. 2A, and the bottom surfaces of upper side recess 6A and lower side recess 6B are mutually non-expanded and non-contracted. It is separated.

上述の構成において、燃料タンクに負圧が加わった場合には、アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bの底面は互いに接近して、接触するため、それ以上の変形を抑制することができる。従って、図3に示す初期状態において、必ずしもアッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bの底面が互いに接触している必要はなく、これらの離間距離が燃料タンクの収縮範囲内であれば問題はない。   In the above-described configuration, when a negative pressure is applied to the fuel tank, the bottom surfaces of the upper-side recess 6A and the lower-side recess 6B come close to each other and come into contact with each other, so that further deformation can be suppressed. Therefore, in the initial state shown in FIG. 3, it is not always necessary that the bottom surfaces of the upper-side recess 6A and the lower-side recess 6B are in contact with each other, and there is no problem as long as the distance between them is within the contraction range of the fuel tank.

図5を参照して、本発明の請求項3に係る金属製燃料タンクの一実施形態(以下、変形理例2という)について説明する。図5は変形例2の燃料タンクの部分断面図であり、図3及び図4に対応している。変形例2に示す燃料タンクは、アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bを接合手段を用いて接合しており、その他の構成は図2の燃料タンクと同様である。接合手段には、溶接、ろう付け、接着材、ボルト接合を用いることができる。   With reference to FIG. 5, an embodiment of a metal fuel tank according to claim 3 of the present invention (hereinafter referred to as modified example 2) will be described. FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the fuel tank of the second modification, and corresponds to FIGS. 3 and 4. The fuel tank shown in Modification 2 has the upper-side recess 6A and the lower-side recess 6B joined using joining means, and the other configuration is the same as that of the fuel tank of FIG. As the joining means, welding, brazing, an adhesive, or bolt joining can be used.

変形例2の構成によれば、燃料タンクが正圧を受ける際に、アッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bが離間するのを抑制できる。これにより、変形抑制効果を高めることができる。その他、図2に図示する構成と同様の効果を得ることができる。   According to the configuration of the modification example 2, when the fuel tank receives a positive pressure, the upper side concave portion 6A and the lower side concave portion 6B can be prevented from separating. Thereby, a deformation | transformation suppression effect can be heightened. In addition, the same effects as the configuration shown in FIG. 2 can be obtained.

請求項4に係る燃料タンクは、特に正圧を負荷した際の変形量が大きい燃料タンクに対して効果を発揮するものであり、燃料タンクが膨張する際に変位量が最大となる部位に締め付けバンド5を配置している。この変位量が最大となる部位については、市販の有限要素法解析ソフトを用いて、燃料タンク内に正圧を負荷する圧力解析を行うことにより特定することができる。これによって、燃料タンクの正圧に対する最弱部位の変形を効果的に抑制することが可能であり、より高い変形抑制効果を得ることができる。上述の構成では、有限要素法を用いたが本発明はこれに限定されるものではなく、境界要素法、有限差分法など他の方法を用いて圧力解析を行うこともできる。   The fuel tank according to claim 4 is particularly effective for a fuel tank having a large deformation amount when a positive pressure is applied, and is fastened to a portion where the displacement amount becomes maximum when the fuel tank expands. A band 5 is arranged. The part where the displacement amount is maximum can be specified by performing pressure analysis in which a positive pressure is applied to the fuel tank using commercially available finite element method analysis software. Thereby, it is possible to effectively suppress the deformation of the weakest part with respect to the positive pressure of the fuel tank, and a higher deformation suppressing effect can be obtained. In the above-described configuration, the finite element method is used. However, the present invention is not limited to this, and pressure analysis can be performed using other methods such as a boundary element method and a finite difference method.

請求項6に係る燃料タンクは、正圧及び負圧を負荷した際の変形量が共に大きい燃料タンクに対して効果を発揮するものであり、燃料タンクが膨張する際に変位量が最大となる部位に締め付けバンド5を配置し、燃料タンクが収縮する際に変位量が最大となる部位にアッパー側凹部6A及びロアー側凹部6Bを形成している。この変位量が最大となる部位については、市販の有限要素法解析ソフトを用いて、燃料タンク内に正圧及び負圧を負荷する圧力解析を行うことにより特定することができる。これによって、燃料タンクの正圧及び負圧に対する最弱部位の変形を効果的に抑制することが可能であり、より高い変形抑制効果を得ることができる。上述の構成では、有限要素法を用いたが本発明はこれに限定されるものではなく、境界要素法、有限差分法など他の方法を用いて解析することもできる。   The fuel tank according to claim 6 is effective for a fuel tank having a large deformation amount when a positive pressure and a negative pressure are applied, and the displacement amount becomes maximum when the fuel tank expands. The fastening band 5 is disposed at the site, and the upper side recess 6A and the lower side recess 6B are formed at the site where the displacement amount becomes maximum when the fuel tank contracts. The portion where the displacement amount is maximum can be specified by performing pressure analysis in which a positive pressure and a negative pressure are loaded into the fuel tank using commercially available finite element method analysis software. Thereby, it is possible to effectively suppress the deformation of the weakest part with respect to the positive pressure and the negative pressure of the fuel tank, and a higher deformation suppressing effect can be obtained. In the above-described configuration, the finite element method is used. However, the present invention is not limited to this, and analysis can also be performed using other methods such as a boundary element method and a finite difference method.

なお、本発明の燃料タンクには、ガソリン燃料、ディーゼル燃料、エタノール燃料など車両の内燃機関を駆動するのに必要な様々な燃料を収容することができる。また、内燃機関のみを動力源とする車両はもちろんのこと、内燃機関と二次電池又は燃料電池とを動力源として兼用するハイブリッド車両にも適用することができる。   The fuel tank of the present invention can accommodate various fuels necessary for driving the internal combustion engine of the vehicle, such as gasoline fuel, diesel fuel, and ethanol fuel. Further, the present invention can be applied not only to a vehicle that uses only the internal combustion engine as a power source, but also to a hybrid vehicle that uses both the internal combustion engine and a secondary battery or a fuel cell as power sources.

以下本発明の実施例を示す。試験に用いた燃料タンク素材は、板厚0.8mmであり、質量%で、Cを0.0015%、Siを0.01%、Mnを0.15%、Pを0.01%、Sを0.01%、Tiを0.06%、Bを0.0005%含有した、引張り強度270MPa級の軟鋼板の表面にSn−8%Znメッキを施した鋼板である。この鋼板にプレス成形を加え、アッパーシェル及びロアーシェルを作成し、これらのフランジ部分を重ね合わせ、シーム溶接にて接合し、燃料タンクとした。作成した燃料タンクの外観は、およそ直方体形状をしており、長辺が800mm、短辺が600mm、高さが100mmである。   Examples of the present invention will be described below. The fuel tank material used for the test has a plate thickness of 0.8 mm, and in mass%, C is 0.0015%, Si is 0.01%, Mn is 0.15%, P is 0.01%, S Is a steel plate in which Sn-8% Zn plating is applied to the surface of a mild steel plate having a tensile strength of 270 MPa, containing 0.01% of Ti, 0.06% of Ti and 0.0005% of B. The steel plate was press-formed to form an upper shell and a lower shell, and these flange portions were overlapped and joined by seam welding to form a fuel tank. The created fuel tank has an approximately rectangular parallelepiped shape, with a long side of 800 mm, a short side of 600 mm, and a height of 100 mm.

この燃料タンクを比較例として用い、タンクAと定義した。タンクBはタンクAに板厚1.6mm、幅30mmの軟鋼板製の巻き締めバンドを燃料タンクの長手方向3分の1の位置に巻いた燃料タンクである。タンクCは燃料タンクの長手方向3分の1、短辺方向2分の1位置のアッパー及びロアーに深さ49.2mmの凹部をプレスにて成形し、それぞれの中心軸が一致するようにしている。   This fuel tank was used as a comparative example and defined as tank A. Tank B is a fuel tank in which a winding band made of a mild steel plate having a plate thickness of 1.6 mm and a width of 30 mm is wound around tank A at a position one third of the length of the fuel tank. Tank C is formed by pressing a recess of 49.2mm in depth into the upper and lower positions of the fuel tank in the longitudinal direction and in the short side direction, so that the center axes of the recesses are aligned. Yes.

更にタンクBに使用したのと同じバンドを長手方向3分の1の位置に巻き締めている。タンクDは、タンクCの凹部底同士をスポット溶接で接合している。タンクEについては、先ず市販の有限要素法解析ソフトを用いて、タンクAと同じ形状のタンク内に正圧を負荷する圧力解析を行った。その結果、燃料タンクの中心位置で変位量が最大となったため、当該部位にタンクBに使用したのと同じバンドを巻き締めている。   Further, the same band as that used for the tank B is wound around a position of one third in the longitudinal direction. The tank D joins the concave bottoms of the tank C by spot welding. For the tank E, first, a pressure analysis for applying a positive pressure to the tank having the same shape as the tank A was performed using commercially available finite element method analysis software. As a result, since the amount of displacement becomes maximum at the center position of the fuel tank, the same band as that used for the tank B is wound around the portion.

タンクFについては、先ず市販の有限要素法解析ソフトを用いて、タンクAと同じ形状のタンク内に正圧及び負圧を負荷する圧力解析を行った。その結果、正圧、負圧共に燃料タンクの中心位置で変位量が最大となったため、当該部位にタンクBに使用したのと同じバンドを巻き締めると共に、タンクCと同様の凹部を成形している。タンクGについては、先ず市販の有限要素法解析ソフトを用いて、タンクAと同じ形状のタンク内に正圧及び負圧を負荷する圧力解析を行った。その結果、正圧、負圧共に燃料タンクの中心位置で変位量が最大となったため、当該部位にタンクBに使用したのと同じバンドを巻き締めると共に、タンクCと同様の凹部を成形し、当該凹部底面同士をスポット溶接で接合している。   For the tank F, first, pressure analysis was performed by applying a positive pressure and a negative pressure in a tank having the same shape as the tank A, using commercially available finite element method analysis software. As a result, both the positive pressure and the negative pressure have the maximum displacement at the center position of the fuel tank. Therefore, the same band as that used for the tank B is tightened around the portion, and the same recess as the tank C is formed. Yes. For the tank G, first, pressure analysis was performed by applying a positive pressure and a negative pressure in a tank having the same shape as the tank A, using commercially available finite element method analysis software. As a result, both the positive pressure and the negative pressure have the maximum displacement at the center position of the fuel tank, so the same band as that used for the tank B is tightened around the portion, and the same recess as the tank C is formed. The bottom surfaces of the recesses are joined by spot welding.

これら燃料タンクに、正圧11kPa、負圧10kPaを負荷し、その時の最大変位量を表1に示している。周辺部品との干渉を避けるため、最大変位量が10mm以下を合格、それより大きければ不合格としている。タンクAは比較例であり、正圧、負圧共にタンクの剛性が不足しているために、変位量が大きく、基準を満たさないことがわかる。   These fuel tanks are loaded with a positive pressure of 11 kPa and a negative pressure of 10 kPa, and the maximum displacement at that time is shown in Table 1. In order to avoid interference with peripheral parts, the maximum displacement is 10 mm or less, and if it is larger, it is rejected. The tank A is a comparative example, and it can be seen that the displacement amount is large and the standard is not satisfied because the tank has insufficient rigidity for both positive pressure and negative pressure.

タンクBは主に正圧が負荷されるタンクに有効な本発明例であり、バンドを巻き締めていることにより、正圧に対して高い変形抑制効果をもち、基準を満たすことがわかる。タンクCは正圧及び負圧が負荷されるタンクに有効な本発明例であり、バンドを巻き締めていること及び凹部を有していることによって、正圧及び負圧に対して変形抑制効果をもち、それぞれの基準を満たすことがわかる。タンクDは正圧及び負圧が負荷されるタンクに有効な本発明例であり、バンドを巻き締めていること及び底面を接合した凹部を有していることによって、正圧及び負圧に対して高い変形抑制効果をもち、それぞれの基準を満たすことがわかる。   The tank B is an example of the present invention effective mainly for a tank to which a positive pressure is applied, and it can be seen that by tightening the band, the tank B has a high deformation suppressing effect against the positive pressure and satisfies the standard. The tank C is an example of the present invention that is effective for a tank to which positive pressure and negative pressure are applied, and is capable of suppressing deformation against positive pressure and negative pressure by winding a band and having a recess. It can be seen that each criterion is satisfied. The tank D is an example of the present invention effective for a tank to which a positive pressure and a negative pressure are loaded, and has a concave portion joined to the bottom surface by tightening the band, and thereby against the positive pressure and the negative pressure. It can be seen that it has a high deformation suppressing effect and satisfies each standard.

タンクEは主に正圧が負荷されるタンクに有効な本発明例であり、有限要素法解析ソフトを使い、事前に変形が最大となる部位を特定しておき、当該部位に効果的にバンドを巻き締めていることにより、正圧に対してタンクBよりも更に高い変形抑制効果をもち、基準を満たすことがわかる。タンクFは正圧及び負圧が負荷されるタンクに有効な本発明例であり、有限要素法解析ソフトを使い、事前に変形が最大となる部位を特定しておき、正圧で変形が最大になる部位にバンドを巻き締め、負圧で変形が最大になる部位に凹部を有していることによって、正圧及び負圧に対してタンクCよりも更に高い変形抑制効果をもち、それぞれの基準を満たすことがわかる。   The tank E is an example of the present invention which is effective mainly for a tank to which positive pressure is applied. A finite element method analysis software is used to identify a portion where deformation is maximized in advance, and an effective band is applied to the portion. It can be seen that by tightening, the deformation has a higher deformation suppressing effect than the tank B with respect to the positive pressure, and the standard is satisfied. The tank F is an example of the present invention that is effective for a tank to which positive pressure and negative pressure are applied. Using a finite element method analysis software, a portion where deformation is maximized is specified in advance, and deformation is maximized by positive pressure. By tightening the band around the part and having the recess in the part where deformation is maximized by negative pressure, it has a higher deformation suppressing effect than the tank C against positive pressure and negative pressure, It can be seen that the standard is satisfied.

タンクGは正圧及び負圧が負荷されるタンクに有効な本発明例であり、有限要素法解析ソフトを使い、事前に変形が最大となる部位を特定しておき、正圧で変形が最大になる部位にバンドを巻き締め、負圧で変形が最大になる部位に底面を接合した凹部を有していることによって、正圧及び負圧に対してタンクDよりも更に高い変形抑制効果をもち、それぞれの基準を満たすことがわかる。   The tank G is an example of the present invention that is effective for a tank to which positive pressure and negative pressure are applied. A finite element method analysis software is used to identify a portion where deformation is maximized in advance, and the deformation is maximized by positive pressure. By tightening the band around the area where the pressure becomes, and having the recess where the bottom surface is joined at the area where deformation is maximized by negative pressure, the effect of suppressing deformation even higher than that of the tank D against positive pressure and negative pressure is achieved. It can be seen that each standard is satisfied.

Figure 2010221747
○:有り ×:無し


Figure 2010221747
○: Yes ×: No


Claims (8)

プレス成形により成形されたアッパーシェル及びロアーシェルを接合した燃料タンク構造において、
該燃料タンクの外面に沿って配置されることにより、前記アッパーシェル及び前記ロアーシェルを互いに接近させる方向に押圧する締め付けバンドを有することを特徴とする燃料タンク構造。
In the fuel tank structure in which the upper shell and the lower shell formed by press molding are joined,
A fuel tank structure comprising a fastening band that is arranged along an outer surface of the fuel tank to press the upper shell and the lower shell in a direction in which the upper shell and the lower shell are brought closer to each other.
請求項1に記載の燃料タンク構造であって、前記アッパーシェルの外面には前記ロアーシェル側に突出するアッパー側凹部が形成されており、前記ロアーシェルの外面には前記アッパーシェル側に突出するロアー側凹部が形成されており、前記アッパーシェル及び前記ロアーシェルの接合方向視において、前記アッパー側凹部及び前記ロアー側凹部の中心軸が一致することを特徴とする燃料タンク構造。 2. The fuel tank structure according to claim 1, wherein an upper side concave portion projecting toward the lower shell is formed on an outer surface of the upper shell, and a lower side projecting toward the upper shell is formed on an outer surface of the lower shell. A fuel tank structure in which a recess is formed, and the central axes of the upper-side recess and the lower-side recess coincide with each other when viewed in the joining direction of the upper shell and the lower shell. 請求項2に記載の燃料タンク構造であって、前記アッパー側凹部の底面部と、前記ロアー側凹部の底面部とを接続する接続部材を有することを特徴とする燃料タンク構造。   3. The fuel tank structure according to claim 2, further comprising a connection member that connects a bottom surface portion of the upper-side concave portion and a bottom surface portion of the lower-side concave portion. 4. 該燃料タンクは、タンク内部の圧力変化に応じて膨張し、この膨張の際に変位量が最大となる部位に締め付けバンドを配置したことを特徴とする請求項1に記載の燃料タンク構造。   2. The fuel tank structure according to claim 1, wherein the fuel tank expands in response to a change in pressure inside the tank, and a tightening band is disposed at a portion where the displacement amount becomes maximum during the expansion. 有限要素法による圧力解析結果に基づき、前記締め付けバンドが配置される位置を定めたことを特徴とする請求項4に記載の燃料タンク構造。   The fuel tank structure according to claim 4, wherein a position where the fastening band is arranged is determined based on a pressure analysis result by a finite element method. 該燃料タンクは、タンク内部の圧力変化に応じて膨張及び収縮し、膨張の際に変位量が最大となる部位に締め付けバンドを配置し、収縮の際に変位量が最大となる部位に前記アッパー側凹部及び前記ロアー側凹部を形成したことを特徴とする請求項2又は3に記載の燃料タンク構造。   The fuel tank expands and contracts in response to a change in pressure inside the tank, and a fastening band is disposed at a portion where the displacement amount is maximized during expansion, and the upper portion is disposed at a portion where the displacement amount is maximized during contraction. 4. The fuel tank structure according to claim 2, wherein a side recess and the lower side recess are formed. 有限要素法による圧力解析結果に基づき、前記締め付けバンドが配置される位置、前記アッパー側凹部及び前記ロアー側凹部が形成される位置を定めたことを特徴とする請求項6に記載の燃料タンク構造。   7. The fuel tank structure according to claim 6, wherein a position at which the fastening band is disposed, and a position at which the upper-side recess and the lower-side recess are formed are determined based on a pressure analysis result by a finite element method. . 請求項1乃至7のうちいずれか一つに記載の燃料タンク構造を備えた燃料タンク。   A fuel tank comprising the fuel tank structure according to any one of claims 1 to 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102239701B1 (en) * 2019-11-05 2021-04-13 (주)동희산업 Plastic tank

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