JP2018039413A - 燃料タンク - Google Patents

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Abstract

【課題】タンク容量の減少を防止又は抑制しつつ、通常時におけるタンク本体の変形及び大荷重入力時におけるタンク本体の損傷を抑制可能な燃料タンクを得る。【解決手段】燃料タンク１０では、通常時におけるタンク本体１２の内圧変化や外部からの入力に対しては、内蔵支柱２４の上下のフランジ部２８、３０が複数のリブ３２によって撓みを抑制されることにより、フランジ部２８、３０の撓みを伴うタンク本体１２の変形を抑制できる。また、大荷重入力時には、リブ３２の切欠部３４を起点として内蔵支柱２４が破壊されることにより、タンク本体１２の上壁２０及び底壁１８が上下のフランジ部２８、３０との結合部付近で損傷することを抑制できる。しかも、破壊の起点となる切欠部３４がリブ３２に設けられているので、軸部２６に脆弱部が形成された構成と比較して、通常時における軸部２６の強度を確保しつつ、軸部２６を全体的に小径化することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクに関する。
下記特許文献１には、樹脂製の燃料タンクが開示されている。この燃料タンクでは、燃料タンクシェル（タンク本体）の対向する壁部間に、補強要素としての中空ピラー（支柱）が架設されている。この中空ピラーは、筒形状の中空体とされており、両端部に設けられたフランジ部において上記各壁部と接合されている。この中空ピラーによって、燃料タンクシェルの変形を抑制するようにしている。また、この中空ピラーは、中間部が両端側の部位に比して小径に形成されている。これにより、当該燃料タンクに対して大荷重が入力された際には、中空ピラーが小径な中間部で破壊されることにより、燃料タンクシェルの損傷を抑制するようにしている。
特開２０１４−５１６３２７号公報
しかしながら、上記構成の燃料タンクでは、通常時における燃料タンクシェルの内圧変化や外部からの入力によって、中空ピラーのフランジ部が撓むことにより、燃料タンクシェルの変形が十分に抑制されなくなる可能性がある。また、通常時における中空ピラーの強度を確保するためには、中空ピラーの中間部（小径な脆弱部）の直径をある程度確保する必要があり、それに応じて中空ピラーの両端側も大径化する。その結果、中空ピラーが全体的に大径化し、燃料タンクシェル内における中空ピラーの占有体積が増加することとなり、燃料タンクシェルのタンク容量が減少する可能性がある。
本発明は上記事実を考慮し、タンク容量の減少を防止又は抑制しつつ、通常時におけるタンク本体の変形及び大荷重入力時におけるタンク本体の損傷を抑制可能な燃料タンクを得ることを目的とする。
請求項１に記載の発明に係る燃料タンクは、互いに対向する一対の壁部を備え、内部に燃料を貯留するタンク本体と、前記一対の壁部間に架設された支柱と、を有する燃料タンクであって、前記支柱は、前記一対の壁部の対向方向を軸方向として配置された軸部と、前記軸部の軸方向両端部から前記軸部の径方向外側へ延出され、前記一対の壁部と結合された一対のフランジ部と、前記軸部の周囲に複数形成され、前記軸部と前記一対のフランジ部との間に架設されると共に、局部的に脆弱化された脆弱部を備えたリブと、を有している。
請求項１に記載の燃料タンクによれば、通常時におけるタンク本体の内圧変化や外部からの入力に対しては、支柱の一対のフランジ部が複数のリブによって撓みを抑制されることにより、フランジ部の撓みを伴うタンク本体の変形を抑制できる。また、大荷重が入力された際には、リブの脆弱部を起点として支柱が破壊されることにより、タンク本体の壁部がフランジ部との結合部付近で損傷することを抑制できる。しかも、破壊の起点となる脆弱部がリブに設けられているので、軸部に脆弱部が形成された構成と比較して、通常時における軸部の強度を確保しつつ、軸部を全体的に小径化することができる。その結果、タンク本体のタンク容量の減少を防止又は抑制できる。
請求項２に記載の発明に係る燃料タンクは、請求項１において、前記脆弱部は、前記リブの一部が前記軸部側へ局部的に凹んで形成された切欠部である。
請求項２に記載の燃料タンクによれば、リブの一部に上記のような切欠部が形成されることにより、リブが局部的に脆弱化している。これにより、リブの脆弱部を簡素な構造にすることができる。
請求項３に記載の発明に係る燃料タンクは、請求項２において、前記切欠部は、前記軸部の外周面にまで達している。
請求項３に記載の燃料タンクでは、上記のように構成されているので、大荷重が入力された際には、支柱の軸部は、リブの切欠部が外周面にまで達した箇所を起点として破壊される。この箇所にはリブが形成されていないので、軸部のみによって支柱の破壊荷重を設定することができる。これにより、破壊荷重の設定が容易になる。
請求項４に記載の発明に係る燃料タンクは、請求項２又は請求項３において、前記切欠部は、前記軸部側へ向かうほど前記軸方向の寸法が縮小している。
請求項４に記載の燃料タンクによれば、支柱のリブに形成された切欠部は、支柱の軸部側へ向かうほど当該軸部の軸方向の寸法が縮小している。このため、大荷重が入力された際には、軸部の狭い領域に応力を集中させることができる。これにより、軸部を設定通りの箇所から破壊させることが容易になる。
請求項５に記載の発明に係る燃料タンクは、請求項１〜請求項４の何れか１項において、前記リブは、前記一対のフランジ部から前記脆弱部側へ向かうほど、前記軸部の径方向の寸法が縮小している。
請求項５に記載の燃料タンクによれば、支柱のリブが上記のように形成されているので、リブによる一対のフランジ部の撓み抑制効果を十分に確保しつつ、リブを小さくすることができる。その結果、タンク容量の減少を防止又は抑制する効果に一層寄与する。
請求項６に記載の発明に係る燃料タンクは、互いに対向する一対の壁部を備え、内部に燃料を貯留するタンク本体と、前記一対の壁部間に架設された支柱と、を有する燃料タンクであって、前記支柱は、前記一対の壁部の対向方向を軸方向として配置された軸部と、前記軸部の軸方向両端部から前記軸部の径方向外側へ延出され、前記一対の壁部と結合された一対のフランジ部と、前記軸部の軸方向一側で前記軸部の周囲に複数形成され、前記一対のフランジ部のうちの一方と前記軸部との間に架設された一側リブと、前記軸部の軸方向他側で前記軸部の周囲に複数形成され、前記一対のフランジ部のうちの他方と前記軸部との間に架設された他側リブと、を有している。
請求項６に記載の燃料タンクによれば、通常時におけるタンク本体の内圧変化や外部からの入力に対しては、支柱の一対のフランジ部が複数の一側リブ及び他側リブによって撓みを抑制されることにより、フランジ部の撓みを伴うタンク本体の変形を抑制できる。また、大荷重が入力された際には、軸部における一側リブと他側リブとの間の箇所を起点として支柱が破壊されることにより、タンク本体の壁部がフランジ部との結合部付近で損傷することを抑制できる。しかも、軸部自体に脆弱部が設けられた構成（例えば軸部の軸方向中間部が軸方向両端側よりも小径に形成された構成）と比較して、通常時における軸部の強度を確保しつつ、軸部を全体的に小径化することができる。その結果、タンク本体のタンク容量の減少を防止又は抑制できる。
以上説明したように、本発明に係る燃料タンクによれば、タンク容量の減少を防止又は抑制しつつ、通常時におけるタンク本体の変形及び大荷重入力時におけるタンク本体の損傷を抑制可能である。
本発明の一実施形態に係る燃料タンクの縦断面図であり、図２のＦ１−Ｆ１線に対応した切断面を示す図である。 同燃料タンクの横断面図であり、図１のＦ２−Ｆ２線に対応した切断面を示す図である。 同燃料タンクの構成部材である支柱の斜視図である。 同支柱の側面図である。 同支柱の平面図である。 支柱の第１変形例を示す側面図である。 支柱の第２変形例を示す側面図である。 支柱の第３変形例を示す側面図である。 支柱の第４変形例を示す側面図である。
本発明の一実施形態に係る燃料タンク１０について図１〜図５を用いて説明する。なお、各図は模式的なものであり、本発明と関連性の低いものは図示を省略している。また、各図中に適宜示される矢印ＦＲは車両前方、矢印Ｗは車両幅方向、矢印ＵＰは車両上方を示す。以下、単に上下の方向を用いて説明する場合、車両上下方向の上下を示すものとする。また、各図においては、図面を見易くする関係から、一部の符号を省略している場合がある。
（構成）
図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る燃料タンク１０は、内部に燃料Ｆを貯留する樹脂製のタンク本体１２と、タンク本体１２の内部に配設された樹脂製の内蔵支柱２４とを備えている。この内蔵支柱２４は、本発明に係る「支柱」に相当する。なお、図２においては、ポンプモジュールに符号１６を付している。
タンク本体１２は、図１に示されるように、車両上下方向に互いに対向した一対の壁部である底壁１８及び上壁２０と、底壁１８及び上壁２０の外周縁部を車両上下方向に繋いだ側壁２２とを備えており、中空の略直方体状に形成されている。
内蔵支柱２４は、タンク本体１２の内部に配設され、底壁１８と上壁２０との間に架設されている。この内蔵支柱２４は、燃料タンク１０の平面視において、タンク本体１２の中央に配設されている。なお、本実施形態では、タンク本体１２内に内蔵支柱２４が１つだけ配設されているが、これに限らず、タンク本体１２が大きい場合などには、タンク本体１２内に複数の内蔵支柱２４が配設された構成になる。
この内蔵支柱２４は、上壁２０と底壁１８との対向方向に沿った寸法が、上壁２０と底壁１８との間隔と等しく設定されている。この内蔵支柱２４は、軸部２６と、一対のフランジ部である上フランジ部２８及び下フランジ部３０と、複数（ここでは４つ）のリブ３２とを一体に有している。
軸部２６は、円筒状に形成されており、底壁１８と上壁２０との対向方向を軸方向として配置されている。この軸部２６の軸方向の寸法は、上壁２０と底壁１８との間隔と等しく設定されている。軸部２６の軸線方向一端部（上端部）には、上フランジ部２８が設けられており、軸部２６の軸方向他端部（下端部）には、下フランジ部３０が設けられている。
上フランジ部２８は、軸部２６の上端部から軸部２６の径方向外側へ一体に延出されており、下フランジ部３０は、軸部２６の下端部から軸部２６の径方向外側へ一体に延出されている。これらの上フランジ部２８及び下フランジ部３０は、軸部２６の軸方向から見て円形状の内周及び外周を有するリング状に形成されると共に、軸部２６の軸方向を板厚方向とする板状をなしている。上フランジ部２８及び下フランジ部３０の内周は、軸部２６の内周に連続している。
複数のリブ３２は、軸部２６の周囲に形成されており、軸部２６と上フランジ部２８及び下フランジ部３０との間に一体に架設されて（架け渡されて）いる。これらの複数のリブ３２は、軸部２６の軸方向から見た場合に、軸部２６の外周面２６Ａから放射状に突出しており、軸部２６の周方向に等間隔に並んでいる。これら複数のリブ３２は、軸部２６の周方向を板厚方向とする板状に形成されており、軸部２６の軸方向に延在している。これら複数のリブ３２は、軸部２６の軸方向中央側へ向かうほど、軸部２６の径方向の寸法（軸部２６からの突出高さ）が縮小しており、軸部２６の周方向から見て軸部２６の軸方向に長尺な略台形状（略三角形状）をなしている。
各リブ３２には、軸部２６の軸方向において軸部２６の中央部と対応する位置に、脆弱部としての切欠部３４が形成されている。各切欠部３４は、各リブ３２の一部が軸部２６側へ局部的に凹んで形成されており、軸部２６側の端部が軸部２６側へ凸をなす円弧状に形成されている。各切欠部３４は、軸部２６側へ向かうほど軸部２６の軸方向の寸法が縮小しており、軸部２６の周方向から見て略三角形状に形成されている。また、各切欠部３４は、軸部２６の外周面２６Ａにまで達している。
つまり、各リブ３２は、各切欠部３４によって、軸部２６の軸方向一側（上部側）に位置する一側リブ３２Ａと、軸部２６の軸方向他側（下部側）に位置する他側リブ３２Ｂとに分断されている。一側リブ３２Ａは、軸部２６の軸方向一側において軸部２６の周囲に複数形成されており、上フランジ部２８と軸部２６との間に架設されている。他側リブ３２Ｂは、軸部２６の軸方向他側において軸部２６の周囲に複数形成されており、下フランジ部３０との間に架設されている。
なお、上記構成の内蔵支柱２４では、下フランジ部３０よりも若干上側で軸部２６の下端部に、軸部２６の内側へ燃料Ｆを流入させるための図示しない１又は複数の燃料孔（小孔）が形成されている。また、上フランジ部２８よりも若干下側で軸部２６の上端部には、軸部２６の内側に燃料Ｆを流入させる際に軸部２６内の空気を排出するための１又は複数の空気抜き孔（小孔）が形成されている。これにより、軸部２６の内側も燃料の貯留スペースとして活用される構成になっている。また、上記燃料孔の付近には、下フランジ部３０と軸部２６との間に架設された図示しない補強用の小リブが形成されており、上記空気抜き孔の付近には、上フランジ部２８と軸部２６との間に架設された図示しない補強用の小リブが形成されている。これらの小リブによって、燃料孔付近及び空気抜き孔付近における軸部２６の強度低下を補う構成になっている。
上記構成の内蔵支柱２４は、上フランジ部２８の上面が溶着等の手段によってタンク本体１２の上壁２０の下面に結合され、下フランジ部３０の下面が溶着等の手段によってタンク本体１２の底壁１８の上面に結合されている。これにより、内蔵支柱２４がタンク本体１２の内部に固定されている。
なお、燃料タンク１０の成形時には、例えば、先ず下型に賦形された溶融樹脂のシート体に対して内蔵支柱２４の下フランジ部３０が溶着される。次いで、上型と下型を型閉じすることにより、上型に賦形された溶融樹脂のシート体に内蔵支柱２４の上フランジ部２８が溶着される。このようにして、燃料タンク１０の底壁１８と上壁２０に内蔵支柱２４が溶着される構成になっている。
（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
上記構成の燃料タンク１０では、タンク本体１２の内圧が変動するとタンク本体１２が変形する。例えば、気温の上昇等により、タンク本体１２の内圧が上昇すると、タンク本体１２が膨張する。この際、燃料Ｆの重量が作用している底壁１８が最も大きく変形する（図１の二点鎖線参照）。この点、本実施形態では、タンク本体１２の上壁２０と底壁１８との間に内蔵支柱２４が架設されているため、タンク本体１２の変形が抑制される。特に、内蔵支柱２４が結合されている部分では、底壁１８と上壁２０との間隔の変動が防止又は効果的に抑制される。
また、本実施形態では、内蔵支柱２４が上フランジ部２８及び下フランジ部３０を有しているため、内蔵支柱２４が上フランジ部２８及び下フランジ部３０を有していない構成と比較して、内蔵支柱２４とタンク本体１２の底壁１８及び上壁２０との溶着面積を拡大できる。その結果、内蔵支柱２４とタンク本体１２との溶着強度を良好に確保できると共に、通常時におけるタンク本体１２の変形を効果的に抑制可能となる。
しかも、通常時におけるタンク本体１２の内圧変化や外部からの入力に対しては、内蔵支柱２４の上フランジ部２８及び下フランジ部３０が複数のリブ３２（一側リブ３２Ａ及び他側リブ３２Ｂ）によって撓みを抑制される。これにより、上フランジ部２８及び下フランジ部３０の撓みを伴うタンク本体１２の変形を効果的に抑制できる。
また、例えば車両の衝突等により、燃料タンク１０に対して大荷重が入力された際には、リブ３２の切欠部３４を起点として内蔵支柱２４が破壊される。これにより、タンク本体１２の上壁２０及び底壁１８が上フランジ部２８及び下フランジ部３０との結合部付近で損傷することを抑制できる。その結果、当該損傷に起因するタンク本体１２からの燃料漏れのリスクを低減することができる。
しかも、破壊の起点となる切欠部３４（脆弱部）がリブ３２に設けられているので、軸部２６に脆弱部が形成された構成（例えば軸部２６の軸方向中間部が軸方向両端側よりも小径に形成された構成）と比較して、通常時における軸部２６の強度を確保しつつ、軸部２６を全体的に小径化することができる。その結果、タンク本体１２のタンク容量の減少を防止又は抑制できる。
さらに、本実施形態では、リブ３２の一部が軸部２６側へ局部的に凹んで切欠部３４が形成されることにより、リブ３２が局部的に脆弱化している。これにより、リブ３２の脆弱部を簡素な構造にすることができる。
また、本実施形態では、リブ３２の切欠部３４は、軸部２６の外周面２６Ａにまで達している。このため、燃料タンク１０に対して大荷重が入力された際には、内蔵支柱２４の軸部２６は、リブ３２の切欠部３４が外周面２６Ａにまで達した箇所を起点として破壊される。この箇所にはリブ３２が形成されていないので、軸部２６のみによって内蔵支柱２４の破壊荷重を設定することができる。これにより、破壊荷重の設定が容易になる。
また、本実施形態では、切欠部３４は、軸部２６側へ向かうほど軸部２６の軸方向の寸法が縮小している。このため、燃料タンク１０に対して大荷重が入力された際には、軸部２６の狭い領域に応力を集中させることができる。これにより、軸部２６を設定通りの箇所から破壊させることが容易になる。
また、本実施形態では、リブ３２は、上フランジ部２８及び下フランジ部３０から切欠部３４側へ向かうほど、軸部２６の径方向の寸法が縮小している。これにより、リブ３２による上フランジ部２８及び下フランジ部３０の撓み抑制効果を十分に確保しつつ、リブ３２を小さくすることができる。その結果、タンク本体１２のタンク容量の減少を防止又は抑制する効果に一層寄与する。
＜実施形態の補足説明＞
なお、上記実施形態では、リブ３２の切欠部３４が軸部２６の外周面２６Ａにまで達した構成にしたが、本発明はこれに限らず、図６に示される内蔵支柱５０（第１変形例）のように、切欠部３４が軸部２６の外周面２６Ａにまで達していない構成にしてもよい。この内蔵支柱５０では、一側リブ３２Ａと他側リブ３２Ｂとが切欠部３４によって分断されておらず、細幅な細幅部５２を介して繋がっている。この第１変形例５０では、軸部２６のみによって内蔵支柱２４の破壊荷重を設定することができないが、それ以外の点では上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
また、上記実施形態では、リブ３２に切欠部３４が形成された構成にしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば図７に示される内蔵支柱６０（第２変形例）のように、一側リブ３２Ａと他側リブ３２Ｂとが軸部２６の軸方向に離れて形成された構成にしてもよい。この内蔵支柱６０では、大荷重入力時には、軸部２６における一側リブ３２Ａと他側リブ３２Ｂとの間の箇所を起点として内蔵支柱６０が破壊される。なお、この内蔵支柱６０においては、一側リブ３２Ａと他側リブ３２Ｂとが軸部２６の周方向にずれて配置された構成にしてもよい。
また、上記実施形態では、リブ３２の脆弱部が切欠部３４とされた構成にしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図８に示される内蔵支柱７０（第３変形例）のように、脆弱部としての孔７２が切欠部３４の代わりにリブ３２に形成された構成にしてもよい。また例えば、図９に示される内蔵支柱８０（第４変形例）のように、脆弱部としての薄肉部８２が切欠部３４の代わりにリブ３２に形成された構成にしてもよい。
さらに、上記実施形態では、軸部２６が円筒状に形成された構成にしたが、本発明はこれに限らず、軸部は中実の円柱状であってもよい。また、軸部は、多角形の筒状であってもよいし、中実でかつ断面が多角形の柱状であってもよい。その場合、軸部の軸方向と直交する方向が軸部の径方向となる。
また、上記実施形態では、内蔵支柱２４が備える４つのリブ３２の全てに脆弱部としての切欠部３４が形成された構成にしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、４つのリブ３２のうちの２つ又は３つのみに脆弱部を形成する構成にしてもよい。それにより、燃料タンク１０に対する大荷重の入力時に、内蔵支柱２４を所望の方向へ座屈させることが可能になる。
さらに、上記実施形態では、タンク本体１２及び内蔵支柱２４が樹脂製とされた構成にしたが、本発明はこれに限らず、タンク本体１２及び内蔵支柱２４のうちの少なくとも一方が金属製とされた構成にしてもよい。
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは勿論である。
１０ 燃料タンク
１２ タンク本体
１８ 底壁（壁部）
２０ 上壁（壁部）
２４ 内蔵支柱（支柱）
２６ 軸部
２６Ａ 外周面
２８ 上フランジ部
３０ 下フランジ部
３２ リブ
３２Ａ 一側リブ
３２Ｂ 他側リブ
３４ 切欠部

Claims (6)

  1. 互いに対向する一対の壁部を備え、内部に燃料を貯留するタンク本体と、前記一対の壁部間に架設された支柱と、を有する燃料タンクであって、
    前記支柱は、
    前記一対の壁部の対向方向を軸方向として配置された軸部と、
    前記軸部の軸方向両端部から前記軸部の径方向外側へ延出され、前記一対の壁部と結合された一対のフランジ部と、
    前記軸部の周囲に複数形成され、前記軸部と前記一対のフランジ部との間に架設されると共に、局部的に脆弱化された脆弱部を備えたリブと、
    を有する燃料タンク。
  2. 前記脆弱部は、前記リブの一部が前記軸部側へ局部的に凹んで形成された切欠部である請求項１に記載の燃料タンク。
  3. 前記切欠部は、前記軸部の外周面にまで達している請求項２に記載の燃料タンク。
  4. 前記切欠部は、前記軸部側へ向かうほど前記軸方向の寸法が縮小している請求項２又は請求項３に記載の燃料タンク。
  5. 前記リブは、前記一対のフランジ部から前記脆弱部側へ向かうほど、前記軸部の径方向の寸法が縮小している請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の燃料タンク。
  6. 互いに対向する一対の壁部を備え、内部に燃料を貯留するタンク本体と、前記一対の壁部間に架設された支柱と、を有する燃料タンクであって、
    前記支柱は、
    前記一対の壁部の対向方向を軸方向として配置された軸部と、
    前記軸部の軸方向両端部から前記軸部の径方向外側へ延出され、前記一対の壁部と結合された一対のフランジ部と、
    前記軸部の軸方向一側で前記軸部の周囲に複数形成され、前記一対のフランジ部のうちの一方と前記軸部との間に架設された一側リブと、
    前記軸部の軸方向他側で前記軸部の周囲に複数形成され、前記一対のフランジ部のうちの他方と前記軸部との間に架設された他側リブと、
    を有する燃料タンク。
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