JP2014148227A - 燃料タンクの車体取付構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料タンクの内圧が正圧・負圧のいずれに変化した場合であっても、燃料タンクの機能を阻害する有害な変形を防止することが可能な燃料タンクの車体取付構造を提供すること。
【解決手段】樹脂製の燃料タンクの車体取付構造であって、車体に固定され、燃料タンク1の少なくとも下壁19Lに沿って延在して前記燃料タンク1を保持するバンドロア10Lと、前記燃料タンク1の下壁19Lの少なくとも1カ所を前記バンドロア10Lに結合する下壁結合手段40と、前記車体側に固定され、前記燃料タンク1を保持する保持部材(車体構造物)50と、前記燃料タンク1の上壁19Uの少なくとも1カ所を前記保持部材50に結合する上壁結合手段40とを備え、下壁・上壁の各結合手段40は、樹脂製のベースにインサートボルトをインサート成形した被結合部材41を、燃料タンク1の上壁19U及び下壁19Lの凹部に熱溶着によって固着している。
【選択図】図11

Description

本発明は、燃料タンクを車体に取り付ける、燃料タンクの車体取付構造に関するものである。
燃料タンクを車体に取り付けるために、燃料タンクの表面に形成した溝にバンドを架け渡し、このバンドの両端を車体にボルト止めするとともに、燃料タンクの表面をゴムクッションによって車体に押し当てて固定する構成が知られている(特許文献1)。特許文献1によれば、この構成によって燃料タンクの独立した振動を抑えることができるとしている。
また、燃料タンクの上面において車体前後方向に架け渡した2本の上部バンドの両端と、燃料タンクの下面において車体前後方向に架け渡した2本の下部バンドの両端とを重ね合わせ、その前端をボルトとナットで車両の第1のクロスメンバに締結し、更にその後端を同様に第2のクロスメンバに締結する構成が知られている(特許文献2)。特許文献2によれば、この構成によって燃料タンクを車体に固定できるとしている。
また、耐透過性樹脂および溶着・接着性樹脂を多層かつ一体形成した樹脂部材に金属製のねじ部材(例えばナット)を埋設した固定部材を燃料タンク上面に溶着し、この固定部材を介して燃料タンクを車体に取り付ける構成が知られている(特許文献3)。特許文献3によれば、この構成によって燃料タンクを車体に強固に取り付けることができるとしている。
また、燃料タンクの外側にプロテクタ等の付属部品を取り付ける取付構造であって、燃料タンクの表面に形成された凹部と、貫通孔を備え燃料タンクの外側に取り付けられる付属部品と、燃料タンクに対して付属部品の内側に配置される第1留め具と、付属部品の外側に配設される第2留め具とを備え、第1および第2留め具で付属部品を挟持するとともに、第1および第2留め具が貫通孔を挿通し、これが凹部の内周に設けた爪部に係合する構成が知られている(特許文献4)。特許文献4によれば、この構成によって燃料タンクの表面に凹部を設けるのみで、燃料タンクに付属部品を取り付けることができるとしている。
特開平05−294150号公報 特開2010−221889号公報 特開2006−001381号公報 特開2011−093409号公報
一般的なフロントエンジンの乗用車では、燃料タンクはリアシート近辺の床下に横長に搭載されている場合が多い。これは、衝突による破損を避け、燃料の多寡による車体重心位置や車体の慣性モーメントへの影響を少なくするためである。しかし燃料タンクを床下に設置することで、燃料タンクは外気温の変化や排気部の熱による温度変化に曝されることになる。
一方、燃料タンクの材質は鋼板から樹脂へと変化している。樹脂製タンクは貫通・破壊強度で鋼板製にやや劣る側面もあるが、錆の発生が無く軽量であるほか、複雑な形状であっても低コストで量産できるといったメリットがあるためである。
さて、上述した外気温の変化等によって、燃料タンク内の気圧が増減することが知られている。特に樹脂製の燃料タンクの場合、この気圧変化によって燃料タンクが膨張または収縮し、結果的に変形することがある。
更に、例えば燃料タンク内で発生したガソリン蒸気を回収するキャニスタにおいて、充填された活性炭フィルターが完全に目詰まりを起こしたような場合、ポンプモジュールによる燃料タンクからのガソリン輸送に伴い、燃料タンクが負圧となってしまう現象が知られている。電子制御式燃料噴射装置等の採用に伴って、ポンプモジュールの吐出力を強力にすると、燃料タンクが負圧となっても強制的に燃料が吐出され続け、燃料タンクが破損する虞もある。
燃料タンクには燃料をエンジンに供給するポンプモジュール等の電気部品が接合されている。上述のような燃料タンクの破損までは至らなくとも、燃料タンク内が負圧となって収縮変形することで、ポンプモジュールと燃料タンクとの接合部分等が破損する事態が生じる虞がある。
このような燃料タンクの変形といった事態に対して、特許文献1に開示された構成では、バンドは燃料タンクをある程度拘束するものの、バンドは弾性体であるクッション部材を介して燃料タンクを押圧しており、燃料タンクの変形を防止することはできない。
また、特許文献2に開示された構成は、バンドは燃料タンクに沿って設けられ、しかもその周囲を囲繞することから、燃料タンクの内圧が正圧となった場合は燃料タンクの膨張変形を防止できると考えられる。しかしながら燃料タンクの内圧が負圧となった場合、特許文献2に開示された構成は、燃料タンクの収縮変形を防止できない。
また、特許文献3に開示された構成では、少なくとも燃料タンクの上面を車体の高剛性部材と結合すれば、高剛性部材が燃料タンクの上面の膨張または収縮変形を防止すると考えられる。しかしながら、膨張・収縮のいずれのケースにおいても燃料タンクの下面の変形を防止することはできない。
また、特許文献4に開示された構成では、燃料タンクが膨張・収縮変形した場合、燃料タンクの変形に倣って留め具自体も変形してしまい、結局、燃料タンクの変形を防止することはできない。
本発明は、このような従来技術の課題を解決するべく案出されたものであり、その主な目的は、燃料タンクの内圧が正圧・負圧のいずれに変化した場合であっても、燃料タンクの機能を阻害する有害な変形を防止することが可能な燃料タンクの車体取付構造を提供することにある。
本発明は、燃料タンクの車体取付構造であって、前記車体に固定され、前記燃料タンク(1)の少なくとも下壁(19L)に沿って延在して前記燃料タンクを保持するバンドロア(10L)と、前記燃料タンクの下壁の少なくとも1カ所を前記バンドロアに結合する下壁結合手段(40)と、前記車体側に固定され、前記燃料タンクを保持する保持部材(50,10U)と、前記燃料タンクの上壁の少なくとも1カ所を前記保持部材に結合する上壁結合手段(40)と、を備える燃料タンクの車体取付構造である。
これによって、燃料タンクの内圧が正圧・負圧のいずれに変化した場合であっても、燃料タンクの機能を阻害する有害な変形を防止することが可能となる。
また、本発明は、前記保持部材は、前記燃料タンク(1)の上壁(19U)に沿って延在し、前記バンドロア(10L)と協働して前記燃料タンクを囲繞するバンドアッパ(10U)を含み、前記上壁結合手段(40)は、前記燃料タンクの上壁を前記バンドアッパに結合するように構成したものである。
これによって、バンドロアとバンドアップとが協働することで、燃料タンクの内圧が正圧・負圧のいずれに変化した場合であっても燃料タンクの変形を防止することが可能となる。
また、本発明は、前記燃料タンク(1)は、表面に凹部(32)が形成された樹脂タンクであり、前記下壁結合手段(40)および前記上壁結合手段(40)は、前記凹部において前記燃料タンクの表面に固着される被結合部材(41)を含むように構成したものである。
これによって、燃料タンクそのものの強度が凹部によって向上して、燃料タンクの変形を防止するとともに、被結合部材が燃料タンクの表面から大きく突出しないために、バンドロア、バンドアッパを含めても燃料タンクの車体取付構造の高さを低く抑えることができ、燃料タンクを車体にコンパクトに取り付けることが可能となる。
また、本発明は、前記被結合部材(41)は、インサート成形によって一体に設けられたインサートボルト(42b)またはインサートナットと、前記インサートボルト(42b)またはインサートナットに螺合するナット(44)またはボルトとを含むように構成したものである。
これによって、インサート成形品という製造や入手が容易な部材によって、低コストかつ簡易に燃料タンクの変形を防止することが可能となる。
また、本発明は、前記バンドロア(10L)およびバンドアッパ(10U)には、前記インサートボルト(42b)または前記ボルトを挿通させる貫通孔が設けられ、前記貫通孔の寸法には、挿通する前記インサートボルト(42b)または前記ボルトの外径に対し、所定の遊びが、少なくとも前記バンドロアおよびバンドアッパの延在方向に設定されているものである。
これによって、製造工程において燃料タンクに多少の寸法誤差が発生したとしても、被結合部材にバンドロア、バンドアッパを容易に取り付けることが可能となり、更に、樹脂で構成される燃料タンクと金属で構成されるバンドロア等の線膨張係数の違い(即ち、熱膨張量の違い)を吸収することが可能となる。
また、本発明は、前記バンドロア(10L)および前記バンドアッパ(10U)は、互いに重なり合うフランジ部(18)を端部にそれぞれ有し、前記バンドロアおよび前記バンドアッパが、前記フランジ部で前記車体に固定されるように構成したものである。
これによって、バンドロアとバンドアッパで燃料タンクを囲繞したうえで、燃料タンクを容易に車体に取り付けることが可能となる。
また、本発明は、前記燃料タンク(1)の上壁(19U)には、燃料を送り出すポンプモジュールが接合され、複数の前記上壁結合手段(40)が前記ポンプモジュールの近傍に設けられたものである。
これによって、燃料タンクに内蔵されるポンプモジュールあるいはその周辺部が、燃料タンクの変形によって破壊されることを防止することが可能となる。
また、本発明は、前記バンドロア(10L)および前記バンドアッパ(10U)の延在方向に直交する断面を略ハット形状としたものである。
これによって、バンドロア、バンドアッパの強度を大幅に向上させて、これに結合された燃料タンクの変形を有効に防止することが可能となる。
本発明によれば、燃料タンクの内圧が正圧・負圧のいずれに変化した場合であっても燃料タンクの変形を防止し、燃料タンクに内蔵される機器や燃料タンクの破壊を防止することが可能となる。
本発明の第1実施形態において、車体に取り付けられた燃料タンクを示す上面図 本発明の第1実施形態に係る燃料タンクの車体取付構造、および燃料タンクの全体構成を示す斜視図 本発明の第1実施形態に係る燃料タンクの車体取付構造を示す上面図 本発明の第1実施形態に係る燃料タンクの車体取付構造を示す底面図 本発明の第1実施形態に係る燃料タンクの車体取付構造を示す側面図 燃料タンクの製造工程を説明する説明図 図3のVII−VII断面の要部を示す要部断面図 (a),(b)は、図3の領域A1の構成を示す上面図 (a),(b)は、結合手段の他の構成例を説明する断面図 (a),(b),(c)は、図3のX−X断面の要部を示す要部断面図 本発明の第2実施形態に係る燃料タンクの車体取付構造の概略を示す断面図
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以降の説明において方向を示す場合、自動車の運転席に乗車した運転者の認識を基準として、前、後、左、右、上、下として表現する。また、左右方向については車幅方向と表現する場合がある。
図1は、本発明の第1実施形態において、車体に取り付けられた燃料タンク1を示す上面図である。
燃料タンク1は、リアシート近辺の床下にあって、その長手方向が車幅方向、その短手方向が前後方向となるように配置されている。図1に示すように、自動車の車体フレームは左右一対のリアサイドフレーム2,2を備えており、これらのリアサイドフレーム2,2が車幅方向に延びる第1クロスメンバ3、第2クロスメンバ4、第3クロスメンバ5で連結される。燃料タンク1は、第1クロスメンバ3、第2クロスメンバ4の間に配置されている。
図1に示すように、燃料タンク1の上壁19Uに沿って、バンドアッパ10Uが架け渡されている。なお、図1では隠れているが、燃料タンク1の下壁19L(図4参照)に沿ってバンドロア10Lが架け渡されている。(なお、以降、バンドアッパ10Uとバンドロア10Lとをまとめてバンド10と呼称する場合がある)。
そして、燃料タンク1はバンド10を介して車体に取り付けられる。具体的には、前後方向に架け渡されたバンド10の前端が第1クロスメンバ3に、P5およびP6の2カ所で固定され、後端が第2クロスメンバ4にP2およびP3の2カ所で固定されている。また、左右方向に架け渡されたバンド10の左端および右端がそれぞれリアサイドフレーム2,2にP1およびP4で固定されている。このようにバンドアッパ10Uおよびバンドロア10Lはいずれも車体側に固定され、燃料タンク1を保持する保持部材を構成する。
また、第2クロスメンバ4と第3クロスメンバ5との間にはキャニスタ12が設けられている。自動車の燃料であるガソリンは揮発性が高く、燃料タンク1内で気化してガソリン蒸気となる。このガソリン蒸気が大気中に排出されると、酸素や窒素化合物と結合して有害物質に変化する。キャニスタ12は燃料タンク1とエンジン(図示せず)との間に搭載され、大気汚染の原因となるガソリン蒸気の排出を防止する。
燃料タンク1には、カットオフバルブ装着位置15として示す部位にカットオフバルブ(図示せず)が接合されている。カットオフバルブは、通常時は燃料タンク1内で発生したガソリン蒸気を排出するとともに、車体が反転した時などに燃料漏れを遮断する弁体を備えており、カットオフバルブとキャニスタ12とはベントチューブ(図示せず)によって連通されている。そして、カットオフバルブ側から排出されたガソリン蒸気はキャニスタ12の内部に充填された活性炭等によって吸着される。
また、燃料タンク1には、ポンプモジュール装着位置16として示す部位に円形の開口17が形成され、ここにポンプモジュール(図示せず)が接合され、ポンプ本体はタンク内に内蔵されている。即ち、第1実施形態において、ポンプモジュールとしていわゆるインタンク型が採用されている。なお、図1は、簡単のために製造工程における仕掛品を図示したものであるが、最終製品では開口17を着脱自在に覆う取付フランジ(図示せず)が設けられ、この下面にステー(図示せず)を介してポンプモジュールが支持される。そして、ポンプモジュールからは取付フランジを貫通してフィードパイプ(図示せず)がエンジン(図示せず)に接続される。
図2は、本発明の第1実施形態に係る燃料タンク1の車体取付構造、および燃料タンク1の全体構成を示す斜視図、図3は、本発明の第1実施形態に係る燃料タンク1の車体取付構造を示す上面図である。以降、図2,図3を用いて燃料タンク1を囲繞するバンド10、特に燃料タンク1の上壁19Uに架け渡されたバンドアッパ10Uの構成について詳細に説明する。
燃料タンク1は上壁19Uと下壁19Lとを有している。ただし、燃料タンク1の形状によっては上壁19U、下壁19Lを明確に区別できないこともあるため、ここでは上下方向について燃料タンク1を2つに割った場合に、上側を構成する壁を上壁19Uといい、下側を構成する壁を下壁19Lというものとする。そして、燃料タンク1の形状によっては、上壁19Uまたは下壁19Lが、同時に燃料タンク1の側壁を構成する場合もあるものとする。
図2、図3に示すように、燃料タンク1の上壁19Uには、前後方向に2条のバンドアッパ10URと10ULとが架け渡されている。2条のバンドアッパ10URおよび10ULは、燃料タンク1の後方から前方にかけて、両者の車幅方向における間隔が徐々に狭まるように傾斜して配置されている。そして、燃料タンク1の前後方向における略中央部において、右側のバンドアッパ10URには、バンドアッパ10URRが溶接により接合されており、バンドアッパ10URRはこの接合部位から車体右側に向かって延在している。同様に、左側のバンドアッパ10ULには、バンドアッパ10ULLが溶接によって接合されており、バンドアッパ10ULLはこの接合部位から車体左側に向かって延在している。
更に、バンドアッパ10URおよびバンドアッパ10ULの前後方向略中央部には、これらの2条のバンドアッパ10URと10ULとを車幅方向に連結するバンドアッパ10USが溶接によって接合されている。このバンドアッパ10USはポンプモジュール装着位置16の開口17近傍において開口17を取り囲むように配置される。即ち、バンドアッパ10USは、上面視において開口17を包囲する円環形状を成している。
なお、以降の説明において、バンドアッパ10UR,10UL,10URR,10ULL,10USをまとめてバンドアッパ10Uと呼称することがある。上述したように、バンドアッパ10UR,10UL,10URR,10ULL,10USは溶接によって接合されて一体を成し、燃料タンク1の車体取付構造においては、バンドアッパ10Uは1部材として取り扱われる。
このバンドアッパ10Uは、燃料タンク1の上壁19Uと結合されている。具体的には、バンドアッパ10URはPU3において、バンドアッパ10URRはPU1,PU2において、バンドアッパ10ULはPU6において、バンドアッパ10ULLはPU7,PU8において、バンドアッパ10USはPU4,PU6において燃料タンク1の上壁19Uと結合し、上壁結合手段を構成する。この上壁結合手段の具体的構成については後に詳述する。
ここで、上述したように、バンドアッパ10USはポンプモジュール装着位置16の開口17を包囲し、燃料タンク1の上壁19Uとバンドアッパ10USとをポンプモジュール装着位置16のごく近傍(PU4,PU5)で結合する。これによって、特にポンプモジュール装着位置16の近傍において燃料タンク1の変形が防止され、ポンプモジュールおよびその周辺機構(図示せず)の破壊を防ぐことができる。
即ち、本発明においては、上壁19Uの少なくとも1カ所(PU4,PU5のいずれか一方)を、燃料タンク1を車体に保持する保持部材(バンドアッパ10U)に結合することで、燃料タンク1の変形が局所的に防止され、燃料タンク1に内蔵される機器の破壊が防止される。
さて、前後方向に架け渡された2条のバンドアッパ10UR,10ULには、それぞれ前寄りおよび後ろ寄りの2カ所に緩衝部材20が設けられている。また、燃料タンク1の車幅方向中央部で、かつ前後方向の後ろ寄りにも緩衝部材21が設けられている。
緩衝部材20は、主にゴム等の弾性体で構成され、その中央部において下側に突出した凸部(図示せず)を備えている。緩衝部材20は、この凸部を上壁19Uに設けた凹部(図示せず)に嵌合することで燃料タンク1に取り付けられる。また、緩衝部材21は、表面に凹凸を有するゴム製の部材であって、上壁19Uのカットオフバルブ装着位置15とポンプモジュール装着位置16の略中間位置に接着剤を用いて接着されている。
これらの緩衝部材20,21は、燃料タンク1を車体に取り付けた際に車体と当接して、車体の振動が直接的に燃料タンク1に伝わることを抑制する。なお、緩衝部材20を上述の上壁結合手段と同様の構成として、これに加えて車体側に弾性体を配設してもよい。
図4は、本発明の第1実施形態に係る燃料タンク1の車体取付構造を示す底面図である。図4に示すように、燃料タンク1の下壁19Lには、前後方向に2条のバンドロア10LRと10LLとが架け渡されている。2条のバンドロア10LRおよび10LLは、燃料タンク1の後方から前方にかけて、両者の車幅方向における間隔が徐々に狭まるように傾斜して配置されている。そして、燃料タンク1の前後方向における略中央部において、右側のバンドロア10LRには、バンドロア10LRRが溶接により接合されており、バンドロア10LRRはこの接合部位から車体右側に向かって延在している。同様に、左側のバンドロア10LLには、バンドロア10LLLが溶接によって接合されており、バンドロア10LLLはこの接合部位から車体左側に向かって延在している。
更に、バンドロア10LRとバンドロア10LLとの前後方向略中央部には、これらの2条のバンドロア10LRと10LLとを車幅方向に連結するバンドロア10LSが溶接によって接合されている。このバンドロア10LSは、燃料タンク1の上壁19Uに設けられたポンプモジュール装着位置16の丁度裏側の位置で車幅方向に延在している。
なお、以降の説明において、バンドロア10LR,10LL,10LRR,10LLL,10LSをまとめてバンドロア10Lと呼称することがある。このバンドロア10Lもバンドアッパ10Uと同様に溶接によって接合されて一体を成し、燃料タンク1の車体取付構造においては、バンドロア10Lは1部材として取り扱われる。
このバンドロア10Lは燃料タンク1の下壁19Lと結合されている。具体的には、バンドロア10LRはPL6,PL7において、バンドロア10LRRはPL8,PL9において、バンドロア10LLはPL3,PL4において、バンドロア10LLLはPL1,PL2において、バンドロア10LSはPL5において燃料タンク1の下壁19Lと結合し、下壁結合手段を構成する。この下壁結合手段の具体的構成については後に詳述する。
ここで、上述したように、バンドロア10LSはポンプモジュール装着位置16の丁度裏側にあって、車幅方向に延在している。そして燃料タンク1の下壁19Lとバンドロア10LSとをポンプモジュール装着位置16の丁度裏側(PL5)で結合する。これによって、特にポンプモジュール装着位置16の近傍における燃料タンク1の変形が防止され、ポンプモジュールおよびその周辺機構(図示せず)の破壊を防ぐことができる。
即ち、本発明においては、下壁19Lの少なくとも1カ所を、燃料タンク1を車体に保持する保持部材(バンドロア10L)に結合することで、燃料タンク1の変形が局所的に防止され、燃料タンク1に内蔵される精密機器の破壊が防止される。
図5は、本発明の第1実施形態に係る燃料タンク1の車体取付構造を示す側面図である。図5に示すように、燃料タンク1の上壁19Uに沿って架け渡されたバンドアッパ10Uの端部と、下壁19Lに沿って架け渡されたバンドロア10Lの端部とは、P3,P4,P5において互いに重なり合ってフランジ部18を構成している。
より具体的には、P3においてバンドアッパ10ULおよびバンドロア10LLの後端が重なり合っており、P4においてバンドアッパ10ULLおよびバンドロア10LLLの端部が重なり合っており、P5においてバンドアッパ10URおよびバンドロア10LRの前端が重なり合っており、これらの重なり合った部分がフランジ部18を構成する。
また、より正確には図5は燃料タンク1の左側面を表しているが、燃料タンク1の右側面においては、P1においてバンドアッパ10URRおよびバンドロア10LRRの端部が重なり合っており、P2においてバンドアッパ10URおよびバンドロア10LRの後端が重なり合っており、P6においてバンドアッパ10URおよびバンドロア10LRの前端が重なり合っており(いずれも図3,図4参照)、これらの重なり合った部分がフランジ部18を構成する。
そして、図1を用いて説明したように、重なり合ったバンドアッパ10U、バンドロア10Lはフランジ部18で車体に固定される。また、フランジ部18においてバンドアッパ10Uおよびバンドロア10Lが連結され、燃料タンク1の全周がバンド10によって囲繞されるようになる。
図6は、燃料タンク1の製造工程を説明する説明図である。第1実施形態において、燃料タンク1は、樹脂材料を用いたブロー成形によって製造され、厚み方向に多層(3層)構造を有する。以降、燃料タンク1の製造工程について説明する。
図6に示すように、燃料タンク1をブロー成形するブロー成形装置22は、溶融した樹
脂を押し出す第1〜第3押出機23a,23b,23cと、第1〜第3押出機23a,23b,23cにそれぞれ接続された第1〜第3ダイス24a,24b,24cと、第1〜第3ダイス24a,24b,24cの下方に配置されたブロー成形金型25とを備える。
ここで第1押出機23aから押し出される樹脂材料は燃料タンク1の最内層を構成し、第3押出機23cから押し出される樹脂材料は燃料タンク1の最外層を構成し、第2押出機23bから押し出される材料は燃料タンク1の中間層を構成する。そして、第1押出機23aと第3押出機23cとから押し出される樹脂材料は同一であって、例えば高密度ポリエチレンが用いられる。また第2押出機23bから押し出される樹脂材料はバリア層を構成するために、例えば高密度ポリエチレンに微細な薄板状のポリアミドシート材を混入したものを用いることができる。このように燃料タンク1を機能の異なる樹脂によって多層化することで、燃料の透過阻止機能と機械的強度とを併せ持つ燃料タンク1を実現できる。
ブロー成形金型25は、開閉自在な第1半体25aおよび第2半体25bで構成される。第1半体25aには、キャビティ26内にエアピン27を挿入するピン孔28が形成されている。エアピン27には、エア供給源29からエアが供給される。
燃料タンク1をブロー成形するには、図6(a)に示すように、第1〜第3押出機23a,23b,23cから押し出された溶融樹脂を第1〜第3ダイス24a,24b,24cを通過させて3層の筒状のパリソン100を形成し、そのパリソン100をブロー成形金型25の第1、第2半体25a,25b間に挟持する。続いて、図6(b)に示すように、第1半体25aのピン孔28にエアピン27を挿入してパリソン100に突き刺し、パリソン100内にエア供給源29からエアを供給することで、パリソン100を膨張させてキャビティ26の壁面に密着させる。続いて、図6(c)に示すように、ブロー成形金型25を冷却した後、第1半体25aと第2半体25bとを離間することで、燃料タンク1が成形される。このようにブロー成形では、燃料タンク1の内面形状は規制されないものの、外面形状はもっぱら金型によって決定され、金型の寸法精度を高めたり、表面粗さを適切に設定することで、複雑な形状の燃料タンク1を所定の表面粗さで製造することができる。後に説明する燃料タンク1の表面に設けられた凹部32(図7参照)も、この工程によって簡易に形成することができる。
図7は、図3のVII−VII断面の要部を示す要部断面図である。図7は、図3において領域A1として示す部分について、バンドアッパ10URRの延在方向D1に直交する断面を表している。
以下、図7を用いて、第1実施形態における上壁結合手段および下壁結合手段の具体構成について詳細に説明する。なお、燃料タンク1の上壁19Uをバンドアッパ10Uに結合する上壁結合手段と、燃料タンク1の下壁19Lをバンドロア10Lに結合する下壁結合手段との差異は、単に燃料タンク1の上下のどちらの側に設けられているかにすぎないため、以降の説明では、主に上壁19Uに設けられた上壁結合手段について説明するものとし、上壁結合手段を単に結合手段40と呼称して説明する。
図7に示すように、燃料タンク1は厚み方向に3層構造を有しており、内側から順に高密度ポリエチレン層30、ポリアミドシート混入層(バリア層)31、高密度ポリエチレン層30が積層されている。ここで、高密度ポリエチレン層30は機械的強度に優れ、ポリアミドシート混入層30はガソリン等のハイドロカーボンやアルコールのバリア性に優れている。
結合手段40は、例えば、高密度ポリエチレン製のベース42aにインサートボルト42bをインサート成形した被結合部材41と、このインサートボルト42bに螺着されて被結合部材41をバンドアッパ10Uに結合するワッシャ43およびナット44とで構成される。被結合部材41はベース42aからインサートボルト42bの軸が突出した構造を有し、被結合部材41を構成するベース42aは、上面視が円形で(図8参照)、例えば直径Lφ=20mm、高さLh=10mmの外形寸法を有している。
なお、以降、被結合部材41のベース42aにインサートボルト42bを設けた構成を前提として説明するが、これに替えてベース42aにインサートナット(図示せず)をインサート成形し、被結合部材41に対してバンドアッパ10Uをワッシャ43およびボルト(図示せず)によって結合する構成としても構わない(第2実施形態についても同様である)。ただし、インサートナットを用いた場合は、バンドアッパ10Uを取り付けた後にボルトを締め付けることになるため、締め付けトルクが大きくなりすぎた場合に、ボルトの軸が燃料タンク1を傷つけることがあり、締め付けトルクをより適切に管理すべきである。
被結合部材41は、燃料タンク1の上壁19Uに設けられた側面がテーパ形状を構成する凹部32の底面に熱溶着によって固着されている。燃料タンク1に凹部32を設けることによって燃料タンク1自体の機械的強度が向上する。そして、被結合部41を凹部32の底面に固着する構成により、被結合部材41が燃料タンク1の上壁19Uから大幅に突出することがなく、ここにバンドアッパ10Uを結合したとしても燃料タンク1の車体取付構造全体の高さを低く抑えることができ、燃料タンク1を車体にコンパクトに取り付けることが可能となる。
また、被結合部材41および燃料タンク1の最外層の材質をともに高密度ポリエチレンとすることで、熱溶着によって同一材料が分子レベルで極めて強固に接合される。また、熱溶着に替えて、高周波溶着や超音波溶着を用いてもよい。いずれの工法であっても、両者は分子レベルで強固に接合される。
なお、結合強度が十分に得られるのであれば、例えば接着剤を用いて燃料タンク1に被結合部材41を固着しても構わない。
バンドアッパ10Uは、例えば、引張強さ270N/mm以上の冷間圧延鋼板をプレス成形することで得られる。ただし、プレス成形によって得られるのは、上述したバンドアッパ10Uを構成する個々のパーツである(図2,図3等参照)。これらのパーツを溶接して接続することで、最終的なバンドアッパ10Uが完成する。もちろん、プレス成形によってバンドアッパ10Uを一括して製造するようにしてもよい。ここで、バンドアッパ10Uの厚みはt1.5mm程度とすればよい。そして、図示するように、バンドアッパ10Uの断面はいわゆるハット形状を成しており、曲げ応力に対する剛性を確保している。
このように、第1実施形態の燃料タンク1の取付構造では、上壁結合手段(下壁結合手段)40は、燃料タンク1の上壁19U(下壁19L)に設けられた被結合部材41と、バンドアッパ10U(バンドロア10L)とを結合している。そしてバンドアッパ10U(バンドロア10L)はそれ自体高い剛性を備え、このような高剛性な部材が燃料タンク1の全周を囲繞することで、燃料タンク1は内圧変化による膨張あるいは収縮が生じないよう、その外側から変形を規制される。
図8(a),(b)は、図3の領域A1の構成を示す上面図である。図8(a)は、結合手段40を構成する被結合部材41にバンドアッパ10Uを載置した状態を示し、図8(b)は、図8(a)の状態から、被結合部材41のインサートボルト42bにワッシャ43およびナット44を取り付けた状態、即ち、バンドアッパ10Uに燃料タンク1(ここでは上壁19U)を結合した状態を示している。なお、図8(a),(b)に示す状態は、いずれもバンドアッパ10Uがそれより下の構成を隠すため、燃料タンク1の表面に設けられた凹部32、被結合部材41、ベース42aを想像線(二点鎖線)として描いている。
図8(a)に示すように、バンドアッパ10Uにはインサートボルト42bを挿通するための貫通孔45が設けられている。この貫通孔45はバンドアッパ10Uの延在方向D1を長径とする長孔になっている。このように貫通孔45を長孔として遊びを持たせることで、燃料タンク1に製造上の寸法誤差があっても、被結合部材41にバンドアッパ10Uを容易に取り付けることができる。
そして、図7、図8(b)に示すように、インサートボルト42bが挿通されたバンドアッパ10Uは、ワッシャ43とナット44とによって被結合部材41に締結され、これによって燃料タンク1の上壁19Uはバンドアッパ10Uと結合される。
ここで、インサートボルト42bにナット44を螺着する際に締め付けトルクの管理を行って、被結合部材41とバンドアッパ10Uとが燃料タンク1の表面に沿って相対変位可能に調整するとよい。このようにすることで、長孔である貫通孔45で規制される範囲で、バンドアッパ10Uの延在方向に沿って燃料タンク1が変形することが許容される。この場合、更に、ナット44を締め付けた後にインサートボルト42bとナット44との間に嫌気性接着剤を注入してロック(ゆるみ防止)を行うのが好ましい。
燃料タンク1を構成するポリエチレンの線膨張係数は12〜14×10−5/℃である。一方、バンドアッパ10を構成する金属の線膨張係数は、例えば冷間圧延鋼板であれば1.17×10−5/℃、ニッケル鋼であれば0.9×10−5/℃である。このように樹脂と金属とでは熱膨張率に大きな差があり、しかも膨張による変形量は物体の長さとともに累積する。即ち、燃料タンク1では周方向において変形量が大きくなり(バンドアッパ10Uを架け渡す長さが長い部分ほど変形量が大きい)、変形が生じる方向(ここでは、主にバンドアッパ10Uが延在する方向)に燃料タンク1を複数個所で拘束すると拘束点の間に応力歪が発生してしまうのである。そこで、第1実施形態では、バンドアッパ10Uに設けた貫通孔45の径をバンドアッパ10Uの延在方向に長く構成して、この貫通孔45において両者の相対変位を許容することで、材質の違いに基づく両者の線膨張率の違いを吸収するようにしている。
なお、上述したフランジ部18にも、燃料タンク1を車体に取り付ける図示しない貫通孔が設けられている。そして、フランジ部18の貫通孔も、バンドアッパ10Uの延在方向を長径とする長孔となっている。このようにフランジ部18を、被結合部材41とバンドアッパ10Uとを結合する構成と同様とすることで、フランジ部18は車体の底面に沿う方向にスライド可能となり、最終的にフランジ部18において線膨張率の違いが吸収される。
即ち、バンドアッパ10Uは燃料タンク1の内圧変化に伴う膨張・収縮といった、燃料タンク1の厚み方向の変形を抑制する一方で、燃料タンク1およびバンドアッパ10Uの線膨張係数の差に起因する膨張・収縮による応力歪を解消する。
ワッシャ43としては金属製のものを用いることができるが、これに替えて例えばナイロンやポリテトラフルオロエチレン等で構成した高摺動性ワッシャを使用し(あるいは金属製ワッシャと併用し)、これでバンドアッパ10Uを上下方向から挟み込むように構成してもよい。このように摺動性を高めることで、燃料タンク1とバンドアッパ10Uの線膨張係数の差による応力歪の発生を更に抑制することができる。
第1実施形態では、バンドアッパ10Uの延在方向について、貫通孔45を長孔としているが、燃料タンク1およびバンドアッパ10Uの熱膨張による変形をシミュレーション等で把握した上で、燃料タンク1の各位置に応じてバンドアッパ10Uに設ける貫通孔45の長径および短径の寸法を設定してもよい。
図9(a),(b)は、結合手段40の他の構成例を説明する断面図である。
図7では、燃料タンク1の表面に設けた凹部32に、結合手段40を構成する被結合部材41を固定するようにしていたが、図9(a)では、被結合部材41は燃料タンク1のフラットな面に溶着される。
図6を用いて説明したブロー成形では、パリソン100をブロー成形金型25に押し当てて樹脂成形を行うため(図6参照)、金型表面の凹凸が大きいとパリソン100の厚みが局所的に薄くなり強度が低下する場合がある。従って、燃料タンク1において、被結合部材41を配置する部位の周囲に大きな凹凸が存在するような場合は、この部位に敢えて凹部32を設けることなく、図9(a)に示すように燃料タンク1をフラット面として、ここに被結合部材41を設けるとよい。
図9(b)では、燃料タンク1に凸部33が設けられ、この凸部33に被結合部材41が溶着されている。図2に示すように燃料タンク1には、ポンプモジュールやカットオフバルブ(ともに図示せず)をはじめ様々な機能部品が接合あるいは内蔵されている。ここで、燃料タンク1の変形を抑制すべき部位に結合手段40を配置すると、これらの機能部品と物理的に干渉する場合がある。この物理的干渉を避けるために、機能部品に対して結合手段40およびバンドアッパ10Uを迂回して設けることも可能であるが、結果的に燃料タンク1の変形を有効に防止できなくなることも考えられる。
このような場合に、図9(b)に示すように燃料タンク1に凸部33を設けて、ここに被結合部材41を溶着することで、機能部品との間に間隔を確保して物理的干渉を回避できる場合がある。
また、図4を用いて説明したように、燃料タンク1とバンドロア10LSとをポンプモジュール装着位置16の丁度裏側(PL5)で結合するような場合は、燃料タンク1に凸部33を設けて、その上面に被結合部材41を配置するようにすれば、燃料タンク1に内蔵されたポンプモジュール(図示せず)と空間的に干渉することが防止される。
図10(a),(b),(c)は、図3のX−X断面の要部を示す要部断面図であり、図3に示す領域A1においてバンドアッパ10Uの延在方向D1に沿った断面を示している。
なお、以降の説明において、燃料タンク1の上壁19Uから凹部32の底面までの距離を凹部深さLdと呼称し、凹部32の底面に溶着された被結合部材41の高さを被結合部材高さLhと呼称する。なお、既に説明したように、バンドアッパ10Uはその延在方向D1と直交する断面はハット形状を成しており(図7参照)、本来、延在方向D1に沿って側面から見ると、ワッシャ43やナット44はハット部分によって隠されるが、簡単のためにバンドアッパ10Uは断面のみの記載としている。
図10(a)は、凹部深さLd<被結合部材高さLhとした場合における、燃料タンク1の上壁19Uとバンドアッパ10Uとの位置関係を示すものである。このとき、上壁19Uから被結合部材41が突出することで、バンドアッパ10Uとこれに結合された上壁19Uとは離間している。
第1実施形態においては、燃料タンク1の上壁19Uとバンドアッパ10Uとの位置関係は、常に図10(a)に示す状態となるように、製造時の公差を含めて被固定部材41の寸法(被結合部材高さLh)が決定されている。これによってバンドアッパ10Uと被結合部材41とを結合する際に、バンドアッパ10Uが燃料タンク1の上壁19Uに触れることがなく、良好な組み付け性を確保することができる。また、バンドアッパ10Uが燃料タンク1の上壁19Uに触れないため、上述のようにナット44の締め付けトルクを管理した場合やワッシャ43として例えば高摺動性ワッシャを用いた場合においては、バンドアッパ10Uと被結合部材41とが互いに摺動することが妨げられず、燃料タンク1自体の熱膨張・収縮による応力歪の発生を抑制することができる。
図10(b)は、凹部深さLd>被結合部材高さLhとした場合における、燃料タンク1の上壁19Uとバンドアッパ10Uとの位置関係を示すものである。このとき、被結合部材41の高さは上壁19Uに届かず、バンドアッパ10Uは被結合部材41と結合されることで、凹部32の内部に若干陥没する。このようにすると、バンドアッパ10Uと被結合部材41とは互いに摺動することが困難となるものの、その一方で燃料タンク1の内圧が正圧になった場合に、燃料タンク1が膨張変形するのが極力防止される。
図10(c)は、凹部深さLd=被結合部材高さLhとした場合における、燃料タンク1の上壁19Uとバンドアッパ10Uとの位置関係を示すものである。このとき、上壁19Uと被結合部材41とは面一となることで、バンドアッパ10Uとこれに結合された上壁19Uとは理想的には互いに押圧することなく接触している。実際は、凹部深さLdおよび被結合部材高さLhは公差の範囲でばらつくため、図(c)に示す位置関係を常に維持することは事実上困難である。しかしその一方で、公差を盛り込んだ上の中心値として凹部深さLd=被結合部材高さLhとなるように設計・製造を行い、かつ例えばバンドアッパ10Uの上壁19Uと対向する側に高摺動性のテープを貼付したり、バンドアッパ10Uそのものに高摺動性(あるいは自己潤滑性)めっきを施す等によって、上壁19Uとバンドアッパ10Uとの間で高い摺動性を確保すれば、燃料タンク1自体の熱膨張・収縮による応力歪の発生を抑制し、かつ内圧上昇による燃料タンク1の微小な膨張変形を抑制することができる。
以上、燃料タンク1の上壁19Uをバンドアッパ10Uに結合する上壁結合手段について詳細に説明した。上述した上壁結合手段と、燃料タンク1の下壁19Lをバンドロア10Lに結合する下壁結合手段との差異は、燃料タンク1の上下のどちらの側に設けられているかのみであるので、下壁結合手段の詳細な説明は省略する。
このように上壁結合手段および下壁結合手段によって燃料タンク1をバンド10で囲繞し、バンド10のフランジ部11で車両に取り付ける構造としたことで、燃料タンク1の内圧が正圧・負圧のいずれに変化した場合であっても燃料タンク1の変形が有効に防止される。
なお、第1実施形態は、本発明を燃料タンク1の車体取付構造の視点で詳細に説明したものであるが、これまでの説明で明らかなように、本発明は、より単純に「燃料タンクの変形防止具」としての側面を有している(即ち、燃料タンク1は車体に取り付けられていなくてもよい)。この視点によれば、本発明は、燃料タンク1の表面に設けられた複数の被結合部材41と、この被結合部材41に結合され、燃料タンク1の表面に沿って設けられた複数のバンド10(バンドアッパ10Uとバンドロア10L)とを備え、これらの複数のバンド10を連結することで、複数のバンド10が燃料タンク1の表面に沿って、燃料タンク1を少なくとも一周するように構成した燃料タンク1の変形防止具と捉えることができる。
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態について図面を参照しながら説明する。
図11は、本発明の第2実施形態に係る燃料タンク1の車体取付構造の概略を示す断面図である。
第1実施形態では、燃料タンク1をいわば形状拘束具としてのバンドアッパ10Uおよびバンドロア10Lによって囲繞して、燃料タンク1の変形を防止していた。一方、第2実施形態の燃料タンク1の車体取付構造は、独立したバンドアッパ10Uを備えておらず、バンドアッパ10Uを車体本体側の構造物で代替する構成としたことが最大の特徴である。
図11において、燃料タンク1は第1実施形態と同様に3層構成(図示せず)を備え、その上壁19Uおよび下壁19Lには、側面がテーパ形状を成した凹部32が複数設けられている。そして凹部32の底面には結合手段40を構成する被結合部材41が溶着によって固定されている。そして被結合部材41のベース42aにはインサート成形によってインサートボルト42bが埋め込まれている。
燃料タンク1の下壁19Lにおいて、インサートボルト42bおよびナット44により、バンドロア10Lに被結合部材41が結合される。そして、バンドロア10Lは、その端部に設けられたフランジ部51によって車体構造物50に固定される。
ここで、車体構造物50とは、例えば図1を用いて説明したリアサイドフレーム2や、第1クロスメンバ3、第2クロスメンバ4、第3クロスメンバ5のいずれか、あるいはこれらの部材に結合されたフロアパネルやスチフナ、フランジ等の保持部材であって、少なくとも燃料タンク1の上壁19Uよりも高い剛性を備える構造物を指す。最終的にはこの保持部材によって燃料タンク1が保持される。
一方、燃料タンク1の上壁19Uでは、インサートボルト42bおよびナット44により、車体構造物50に被結合部材41が直接的に結合される。従って、上壁19Uの側にはバンドアッパが配置されておらず、このバンドアッパを車体に取り付けるフランジ部も存在しない。このようにすることで、第1実施形態と比較してバンドアッパを持たないことから、第1実施形態と同様の効果を奏しつつも、燃料タンク1をよりコンパクトに車体に取り付けることが可能となる。
以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。
例えば、各実施形態においては、上壁19Uをバンドアッパ10Uに結合し、下壁19Lをバンドロア10Lに結合するものとして説明したが、これら上壁19Uと下壁19Lとが共に側面を構成するような燃料タンク(つまり長手方向が高さ方向となるように配置された燃料タンク)についても適用可能である。
また、本発明に係る燃料タンクの車体取付構造の用途(燃料タンクが搭載される対象)も乗用車に限定されない。なお、上記実施形態に示した各構成要素の全てが必ずしも必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
本発明に係る燃料タンクの車体取付構造は、簡易な構成によって、燃料タンクの内圧が正圧・負圧のいずれに変化した場合であっても燃料タンクの変形を防止し、燃料タンクに内蔵される精密機器の破壊を防止することが可能であることから、燃料タンクを備える乗用車等において好適に利用することができる。
1 燃料タンク
2 リアサイドフレーム
3 第1クロスメンバ
4 第2クロスメンバ
5 第3クロスメンバ
10 バンド
10U バンドアッパ(保持部材)
10UR,10UL,10URR,10ULL,10US バンドアッパ
10L,10LR,10LL,10LRR,10LLL,10LS バンドロア
15 カットオフバルブ装着位置
16 ポンプモジュール装着位置
17 開口
18 フランジ部
19U 上壁
19L 下壁
30 高密度ポリエチレン層
31 ポリアミドシート混入層
32 凹部
40 結合手段(上壁結合手段、下壁結合手段)
41 被結合部材
42a ベース
42b インサートボルト
43 ワッシャ
44 ナット
45 貫通孔
50 車体構造物(保持部材)
51 フランジ部

Claims (8)

  1. 燃料タンクの車体取付構造であって、
    車体に固定され、前記燃料タンクの少なくとも下壁に沿って延在して前記燃料タンクを保持するバンドロアと、
    前記燃料タンクの下壁の少なくとも1カ所を前記バンドロアに結合する下壁結合手段と、
    前記車体側に固定され、前記燃料タンクを保持する保持部材と、
    前記燃料タンクの上壁の少なくとも1カ所を前記保持部材に結合する上壁結合手段と、
    を備えることを特徴とする燃料タンクの車体取付構造。
  2. 前記保持部材は、前記燃料タンクの上壁に沿って延在し、前記バンドロアと協働して前記燃料タンクを囲繞するバンドアッパを含み、
    前記上壁結合手段は、前記燃料タンクの上壁を前記バンドアッパに結合することを特徴とする、請求項1に記載の燃料タンクの車体取付構造。
  3. 前記燃料タンクは、表面に凹部が形成された樹脂タンクであり、
    前記下壁結合手段および前記上壁結合手段は、前記凹部において前記燃料タンクの表面に固着される被結合部材を含むことを特徴とする、請求項2に記載の燃料タンクの車体取付構造。
  4. 前記被結合部材は、インサート成形によって一体に設けられたインサートボルトまたはインサートナットと、前記インサートボルトまたはインサートナットに螺合するナットまたはボルトとを含むことを特徴とする、請求項3に記載の燃料タンクの車体取付構造。
  5. 前記バンドロアおよびバンドアッパには、前記インサートボルトまたは前記ボルトを挿通させる貫通孔が設けられ、
    前記貫通孔の寸法には、挿通する前記インサートボルトまたは前記ボルトの外径に対し、所定の遊びが、少なくとも前記バンドロアおよびバンドアッパの延在方向に設定されていることを特徴とする、請求項4に記載の燃料タンクの車体取付構造。
  6. 前記バンドロアおよび前記バンドアッパは、互いに重なり合うフランジ部を端部にそれぞれ有し、
    前記バンドロアおよび前記バンドアッパは、前記フランジ部で前記車体に固定されることを特徴とする、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の燃料タンクの車体取付構造。
  7. 前記燃料タンクの上壁には、燃料を送り出すポンプモジュールが接合され、
    複数の前記上壁結合手段が前記ポンプモジュールの近傍に設けられたことを特徴とする、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の燃料タンクの車体取付構造。
  8. 前記バンドロアおよび前記バンドアッパの延在方向に直交する断面を略ハット形状としたことを特徴とする、請求項2ないし請求項7のいずれか1項に記載の燃料タンクの車体取付構造。
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