JP2018053878A - 燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】流動音を抑制できて強度が高く、生産性に優れる燃料タンクを提供する。
【解決手段】燃料タンク１は、樹脂製のメインタンク２と、樹脂製のサブタンク３と、水平セパレータ部４と、補強部材５とを備える。メインタンク２は、内部に燃料を貯留する。サブタンク３は、メインタンク２の内底面に固定される底部３１と、底部３１に立設される枠状の側壁部３２とを有する。水平セパレータ部４は、側壁部３２の外周面からその外側に向かって延設され、メインタンク２内の空間を上下に区画する。補強部材５は、水平セパレータ部４に支持されて、メインタンク２の内底面と内天面とを支持してメインタンク２を補強する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクに関する。特に、流動音を抑制できて強度が高く、生産性に優れる樹脂製の燃料タンクに関する。

自動車などに備わる燃料タンクには、燃料を吸い上げ易くするためにメインタンクの内部にサブタンクが設けられているものがある。特許文献１は、ブロー成形された樹脂製の燃料タンク（メインタンク）の内部に樹脂製のサブタンクが取り付けられた自動車用燃料タンクを開示する。

特開２０１６−１１７２６０号公報

樹脂製の燃料タンク（メインタンク）は、鋼板で形成される燃料タンクに比べて剛性が低いため、燃料の増減に伴う内圧変動や車両の振動に伴う応力などによって変形し易い。そこで、メインタンクの変形を抑制するために、メインタンクの内天面と内底面とを繋ぐ補強柱（補強部材）をサブタンクとは別に設けたりすることが考えられる。補強部材の他、メインタンクには、燃料の流動音を抑制するために、メインタンクの内周面から立設する水平及び鉛直の少なくとも一方のセパレータをサブタンクとは別に設けたりすることが考えられる。しかし、これら補強柱やセパレータをサブタンクとは別に設ける場合、その作業が煩雑になるため生産性が低下する。メインタンクをブロー成形する前に、補強柱、セパレータ、サブタンクを個々に支持してそれぞれメインタンクを構成するパリソンの内部に収納して固定する必要があり、支持する部材が多くなるからである。

本発明の目的の一つは、流動音を抑制できて強度が高く、生産性に優れる燃料タンクを提供することにある。

本発明の一態様に係る燃料タンクは、
内部に燃料を貯留する樹脂製のメインタンクと、
前記メインタンクの内底面に固定される底部と、前記底部に立設される枠状の側壁部とを有する樹脂製のサブタンクと、
前記側壁部の外周面からその外側に向かって延設され、前記メインタンク内の空間を上下に区画する水平セパレータ部と、
前記水平セパレータ部に支持されて、前記メインタンクの前記内底面と内天面とを支持して前記メインタンクを補強する補強部材とを備える。

上記燃料タンクは、水平セパレータ部を有することで、燃料の流動音を抑制し易い。また、上記燃料タンクは、補強部材を備えることで、メインタンクの変形を抑制し易い。そして、上記燃料タンクは、生産性に優れる。水平セパレータ部がサブタンクに一連に形成されていることで、メインタンク内にサブタンクを固定するだけで、メインタンク内に水平セパレータ部を設けることができるからである。その上、補強部材が水平セパレータ部に支持されていることで、メインタンク内へのサブタンクの固定と共にメインタンク内に補強部材を設けることができるからである。即ち、製造時に、サブタンク、水平セパレータ部、及び補強部材を一つのユニットとして扱えるため、作業が煩雑になり難いからである。

実施形態１に係る燃料タンクの概略を示す斜視図である。 図１に示す燃料タンクの（ＩＩ）−（ＩＩ）切断線で切断した状態を示す断面図である。 図１に示す燃料タンクの（ＩＩＩ）−（ＩＩＩ）切断線で切断した状態を示す断面図である。 実施形態１に係る燃料タンクに備わるサブタンクと水平セパレータ部と補強部材の概略を示す斜視図である。 実施形態１に係る燃料タンクの製造方法を説明する説明図である。

本発明の燃料タンクの実施形態を、図１〜図５を参照しつつ以下に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。

《実施形態１》
〔燃料タンク〕
実施形態に係る燃料タンク１は、メインタンク２と、メインタンク２に内蔵されるサブタンク３とを備える（図１）。この燃料タンク１の特徴の一つは、サブタンク３に一連に形成される水平セパレータ部４と、その水平セパレータ部４に支持されてメインタンク２を補強する補強部材５とを備える点にある。以下、各構成を詳細に説明する。以下、メインタンク２の天井部２１側を「上」、底部２２側を「下」とし、メインタンク２の長手方向を左右、メインタンク２の短手方向を前後とする（図１、図２）。

［メインタンク］
メインタンク２は、内部に燃料（図示略）を貯留する。燃料としては、例えば、ガソリンが挙げられる。メインタンク２の材質は、例えば、ポリエチレンなどの樹脂が挙げられる。メインタンク２の形状や大きさ（容量）は、搭載する車種に応じて適宜選択できる。ここでは、メインタンク２の形状は直方体状とし、各角部を丸めている。なお、図１では、説明の便宜上、メインタンク２の形状を簡略化して示している。メインタンク２の天井部２１（図１、図２の紙面上方）には、内部の燃料を吸い上げるためのフューエルポンプ１００を装着する取付孔２１ｈ（図２）が形成されている。その他、メインタンク２には、図示は省略しているが、燃料注入口、空気抜き口、取付部などが形成されている。燃料注入口は、メインタンク２内に燃料を注入するインレットパイプ（図示略）が接続される。空気抜き口は、メインタンク２内に燃料を注入した際、メインタンク２内の空気を逃がすための孔で、例えば、インレットパイプの上流に開口するブリーザホース（図示略）が接続される。取付部は、メインタンク２を取付対象（図示略）に固定するボルトを挿通させる挿通孔が形成される。

［サブタンク］
サブタンク３は、メインタンク２の底部２２に配置されて、燃料をフューエルポンプ１００により吸い上げ易くして吸引不可な燃料を低減する。サブタンク３の材質は、メインタンク２と同種の樹脂としてもよいし異種の樹脂としてもよい。サブタンク３の形状は矩形容器状である。このサブタンク３は、メインタンク２の内底面２２ｓに固定される底部３１と、底部３１の周縁から立設される枠状の側壁部３２とを有する。底部３１のメインタンク２の内底面への固定は、溶着により行える。底部３１の形状は、矩形板状であり、側壁部３２の形状は、底部３１の形状に沿った形状、ここでは矩形枠状である。サブタンク３の上方側は開口していて、サブタンク３内にはフューエルポンプ１００のフィルタ１１０及び吸い上げ部１２０が配置される。

［水平セパレータ部］
水平セパレータ部４は、メインタンク２内の空間を上下に区画する（図１，図２）。それにより、燃料の流動音を抑制し易い。水平セパレータ部４は、サブタンク３の側壁部３２の外周面に一連に形成され、その外周面からその外側（メインタンク２の内周面側）に向かって延設されている。水平セパレータ部４とは、その延設方向が重力方向に直交している場合は勿論、重力方向に直交していない略水平の場合も含む。略水平とは、水平セパレータ部４の延設方向がメインタンク２の内天面２１ｓ及び内底面２２ｓに交差せず内周面に交差する範囲をいう。水平セパレータ部４の材質は、サブタンク３と同種の樹脂が挙げられる。

側壁部３２の外周面の上下方向に沿った水平セパレータ部４の形成箇所は、適宜選択でき、ここでは、上下方向の略中央としている。側壁部３２の外周面の周方向に沿った水平セパレータ部４の形成領域は、側壁部３２の外周面の一部の領域でもよいし、外周面全周に亘る領域でもよい。ここでは、水平セパレータ部４の形成領域は、側壁部３２の外周面の全周に亘る領域としている。水平セパレータ部４の形状は、平板状に形成されている。水平セパレータ部４の外形は六角形状であり、水平セパレータ部４の左右方向に沿った長さは前後方向に沿った長さよりも長い（図３）。水平セパレータ部４の大きさは、メインタンク２の大きさに応じて適宜選択でき、ここではメインタンク２の内周面には接触しておらず、メインタンク２の内周面との間に間隔が設けられる程度の大きさとしている。

水平セパレータ部４は、その上下面に貫通し、後述の補強部材５を支持する支持孔４１ｈ、及び燃料が通過する貫通孔４２ｈが形成されている。支持孔４１ｈは、ここでは長孔で形成されている。それにより、補強部材５を支持孔４１ｈの長手方向に変位可能に支持できるため、詳しくは後述するが、メインタンク２の製造時の収縮に補強部材５を支持孔４１ｈ内で追従させられて、補強部材５への応力集中を抑制できる。この支持孔４１ｈの長手は、左右方向に沿っている。支持孔４１ｈの数は、補強部材５の数と同数の６つとしている。支持孔４１ｈの形成箇所は、補強部材５の所望の配置箇所に対応する位置、ここでは水平セパレータ部４におけるサブタンク３の四隅近傍と、水平セパレータ部４の左右両端側としている。貫通孔４２ｈは、燃料の流動音を低減できる。貫通孔４２ｈの形状は、円形状であり、その数は、水平セパレータ部４の左右両側にそれぞれ３つずつの合計６つとしている。

水平セパレータ部４には、この水平セパレータ部４に交差する方向に延設されて、メインタンク２内の空間を左右や前後に区画する鉛直セパレータ部（図示略）が一連に形成されていても良い。そうすれば、燃料の流動音をより一層低減し易い。鉛直セパレータ部の形状も平板状が好適である。鉛直セパレータ部は、その延設方向が重力方向に平行な場合は勿論、重力方向に平行でない略平行の場合も含む。略平行とは、鉛直セパレータ部の延設方向がメインタンク２の内周面に交差せず内天面２１ｓ及び内底面２２ｓに交差する範囲をいう。

［補強部材］
補強部材５は、メインタンク２の内天面２１ｓと内底面２２ｓとを支持してメインタンク２を補強する。補強部材５は、水平セパレータ部４の支持孔４１ｈ（長孔）に、その内側に偏って支持される（図２，図３）。補強部材５の数は、メインタンク２の大きさに応じて適宜選択でき、ここでは６本としている（図１、図３、図４）。補強部材５の配置箇所は、少なくとも水平セパレータ部４のサブタンク３近傍とすることが好ましい。そうすれば、メインタンク２におけるサブタンク３近傍の変形を抑制できることでサブタンク３が垂れ下がることを抑制でき、フューエルポンプ１００が燃料を吸い込めなくなることを防止できる。ここでは、補強部材５の配置箇所は、水平セパレータ部４におけるサブタンク３の四隅近傍と水平セパレータ部４の左右両端側としている。補強部材５の材質は、メインタンク２と同種の樹脂とすることが好ましい。そうすれば、補強部材５とメインタンク２とを溶着させ易い。

各補強部材５は、水平セパレータ部４の下面を支持する下部支持片と、水平セパレータ部４の上面に当接して水平セパレータ部４が上方に移動することを抑制する抜け止め片とを有する筒状体又は棒状体で構成することが挙げられる。各補強部材５は、単一部材で構成してもよいし、複数の部材を組み合わせて構成してもよい。ここでは、各補強部材５は、第一筒部５１と、第一筒部５１における長手方向の一端側の外周を囲む第二筒部５２とを組み合わせることで構成している（図２の拡大図、図４）。このように補強部材５を複数の部材を組み合わせて構成することで、詳しくは後述の製造方法で説明するが水平セパレータ部４に取り付け易い。第一筒部５１と第二筒部５２とは、互いに機械的に係合する係合機構により一体に固定されている。係合機構としては、例えば、スナップフィット構造が挙げられる。

第一筒部５１は、メインタンク２の内底面２２ｓに溶着される下端と、メインタンク２の内天面２１ｓに溶着される上端とを有する（図２）。第一筒部５１の下端側は、後述の第二筒部５２に囲まれていて、第一筒部５１の上端側は、第二筒部５２から露出されている。第一筒部５１の形状は、円筒状体としている。第一筒部５１の外周面のうち、第二筒部５２から露出する箇所には、その外側に突出して水平セパレータ部４の上面に接するフランジ部５１ｆ（抜け止め片）が形成されている。このフランジ部５１ｆは、後述の第二筒部５２のフランジ部５２ｆ（下部支持片）との間に水平セパレータ部４を挟む。第一筒部５１の第二筒部５２に囲まれる箇所には、後述の第二筒部５２の内周面に形成される係合凹部５２ｕに嵌まることで、係合機構を構築する係合凸部５１ｔが形成されている。係合凸部５１ｔの縦断面形状は、第一筒部５１の下端側に向かうテーパ状、即ち、その下端側ほど突出長さが低くなるように傾斜する傾斜面を有するくさび状である。なお、第一筒部５１の代わりに、フランジ部５１ｆと係合凸部５１ｔとを有する中実の円形棒状体を用いてもよい。

第二筒部５２は、第一筒部５１の下端側を囲み、メインタンク２の内底面２２ｓに溶着される溶着端と、溶着端の反対側で水平セパレータ部４の下面に開口する開口端とを備える（図２）。第二筒部５２の形状は、第一筒部５１の外周面に沿った円筒状である。第二筒部５２の開口端には、その外側に突出して水平セパレータ部４の下面に接するフランジ部５２ｆ（下部支持片）を有する。第二筒部５２の内周面には、係合凸部５１ｔが嵌め込まれて係合機構を構築する係合凹部５２ｕが形成されている。係合凹部５２ｕは、その縦断面形状が第二筒部５２の溶着端側ほど深さが浅くなる変形Ｖ字状の溝で形成されている。なお、第二筒部５２の内周面に係合凸部を形成し、第一筒部５１の外周面に係合凹部を形成してもよい。

第一筒部５１と第二筒部５２の分割位置は、特に限定されない。両筒部５１，５２を水平セパレータ部４に対して固定できればよい。本例では、第一筒部５１をメインタンク２の内底面２２ｓと内天面２１ｓとに接合される長さとしたが、一方の筒部を内底面２２ｓと水平セパレータ部４の間の長さとし、他方の筒部を内天面２１ｓと水平セパレータ部４の間の長さとしてもよい。第一筒部５１と第二筒部５２の連結構造も、本例のスナップフィットに限定されず、一方の筒部に雄ネジを、他方の筒部に雌ネジを形成し、両者をネジ結合してもよい。第一筒部５１と第二筒部５２の径も、一方が太径、他方が細径の入子式に限定されるわけではない。例えば、水平セパレータ部４の上下面の各々にソケット状の継手部を形成しておき、同径の第一筒部５１と第二筒部５２とを継手部に対してネジ結合やスナップフィットなどの嵌合による結合で取り付けても良い。

なお、各補強部材５を単一部材で構成する場合には、例えば、各補強部材５は、一本の筒状体（又は棒状体）であり、水平セパレータ部４の下面に当接するフランジ（下部支持片）と、水平セパレータ部４の上面に係合する係合爪（抜け止め片）とを有する形態が挙げられる。係合爪は、例えば、筒状体の周方向を４等分する位置に放射状に設けられ、筒状体を水平セパレータ部４の下から挿入する際には、縮径方向に変形して支持孔４１ｈを貫通し、貫通後は拡径方向に広がって水平セパレータ部４の上面に係合することが挙げられる。

［製造方法］
燃料タンク１は、準備工程と、固定工程と、成形工程とを備える燃料タンクの製造方法により製造できる。以下、主として図５を参照して各工程を順に説明する。

（準備工程）
準備工程は、メインタンク２を構成するパリソン２００と、サブタンク３と水平セパレータ部４との一体物と補強部材５とを組み合わせた内部ユニット１０とを準備する。

パリソン２００は、押出成形により作製できる。パリソン２００の形状は筒状としている。このパリソン２００は半溶融状態である。

上記一体物は、射出成形などにより一体成形することで作製できる。内部ユニット１０は、上記一体物と補強部材５とを次のようにして組み合わせて作製する。水平セパレータ部４の支持孔４１ｈ（長孔）に水平セパレータ部４の上面側から第一筒部５１を挿通させて、第一筒部５１のフランジ部５１ｆを水平セパレータ部４の上面に接触させる。このとき、第一筒部５１は支持孔４１ｈ（長孔）のうち外側に寄せておく。その状態で、水平セパレータ部４の下面側から第二筒部５２を第一筒部５１の下端側に嵌め込み、第二筒部５２のフランジ部５２ｆを水平セパレータ部４の下面に接触させる。その際、第一筒部５１の係合凸部５１ｔと第二筒部５２の係合凹部５２ｕとを係合させる。このように、第一筒部５１のフランジ部５１ｆと第二筒部５２のフランジ部５２ｆとの間に水平セパレータ部４が挟み込まれていて、係合凸部５１ｔと係合凹部５２ｕとにより第一筒部５１と第二筒部５２とが一体に固定されていることで、補強部材５が水平セパレータ部４から脱落することを抑制でき、サブタンク３及び水平セパレータ部４と補強部材５とを一体物のユニットとして扱える。

（固定工程）
固定工程は、内部ユニット１０におけるサブタンク３の底部３１と補強部材５の両端とをパリソン２００の内面に固定する。この固定は、例えば、シップインボトル法を利用できる。この固定には、ブロー成形金型３００を使用する。

ブロー成形金型３００は、メインタンク２の外形を形成する内周面を有する一対の分割型３１０を備える。分割型３１０の分割面は、メインタンク２の外周面に位置する。各分割型３１０は、図示しない移動機構により内外に進退自在な複数の押し部材３２０が設けられている。押し部材３２０は、パリソン２００をその外側から押して、パリソン２００の内周面とサブタンク３の底部３１及び補強部材５の両端とを接触させるための棒状部材であり、底部３１や補強部材５の大きさに対応する端面を有する。この押し部材３２０の端面は、成形工程ではブロー成形金型３００の内周面を構築する。その他、ブロー成形金型３００は、図示は省略しているが、パリソン２００内に空気を吹き込むブローピン等が設けられている。

まず、支持部材３３０で内部ユニット１０における水平セパレータ部４の一端側を支持し、一対の分割型３１０を左右に開いて内部ユニット１０を一対の分割型３１０の間に配置する。続いて、パリソン２００を一対の分割型３１０の上方から下降させ、一対の分割型３１０の間で内部ユニット１０の外側を覆うように配置する。続いて、一対の分割型３１０を閉じることなく、押し部材３２０を前進させてパリソン２００をその外側から押し、パリソン２００の内周面とサブタンク３の底部３１及び補強部材５の両端とを接触させる。パリソン２００は半溶融状態であるため、パリソン２００の内周面とサブタンク３の底部３１及び補強部材５の両端とは溶着して固定される。パリソン２００の内面に内部ユニット１０が固定されたら、支持部材３３０を下降させてパリソン２００内から抜き出す。なお、パリソン２００を移動させて分割型３１０内に配置したが、パリソン２００を移動させず分割型３１０及び内部ユニット１０を移動させてもよい。

（成形工程）
成形工程は、パリソン２００をブロー成形してメインタンク２を成形する。一対の分割型３１０を閉じて、ブローピンからパリソン２００内に空気を吹き込んでパリソン２００の外周面を閉じた分割型３１０の内周面に接触させる。ブローピンを抜き取り、パリソン２００を冷却して固化させる。このとき、パリソン２００は収縮する。パリソン２００の内周面に溶着した補強部材５は、パリソン２００の収縮により水平セパレータ部４の支持孔４１ｈ（長孔）のうち外側から内側に変位する（図１〜図４）。それにより、補強部材５に応力が集中することを防止できる。

〔作用効果〕
上述した実施形態１の燃料タンク１は、以下の効果を奏することができる。

（１）燃料の流動音を低減できる。水平セパレータ部４を備えることで燃料の上下の揺動範囲を規制し易いため、燃料の揺動に伴うメインタンク２の振動を抑制し易いからである。特に、水平セパレータ部４には貫通孔４２ｈが形成されていることで、燃料の揺動をより一層抑制し易い。加えて、補強部材５を備えることでメインタンク２の剛性を高められるため、燃料の揺動に伴うメインタンク２の振動を抑制し易いからである。

（２）メインタンク２の変形を抑制できる。補強部材５を備えることで、メインタンク２の強度を向上できるからである。特に、補強部材５をサブタンク３の近傍に配置できるため、メインタンク２の変形に伴うサブタンク３の垂れ下がりを効果的に抑制できる。そのため、サブタンク３の垂れ下がりにフューエルポンプ１００を追従させる必要がないので、吊り下げ式のフューエルポンプを利用できる。

（３）生産性に優れる。水平セパレータ部４がサブタンク３に一連に形成され、補強部材５が水平セパレータ部４に取り付けられていることで、サブタンク３、水平セパレータ部４、及び補強部材５を一つの内部ユニット１０として扱える。そのため、サブタンク３のメインタンク２内への固定と共に、メインタンク２内に水平セパレータ部４を設けることができる上に補強部材５をメインタンク２内に固定できるからである。即ち、製造作業が煩雑になり難い。

本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の燃料タンクは、自動車などの車両に好適に利用できる。

１ 燃料タンク
２ メインタンク
２１ 天井部
２１ｈ 取付孔
２１ｓ 内天面
２２ 底部
２２ｓ 内底面
３ サブタンク
３１ 底部
３２ 側壁部
４ 水平セパレータ部
４１ｈ 支持孔
４２ｈ 貫通孔
５ 補強部材
５１ 第一筒部
５１ｆ フランジ部
５１ｔ 係合凸部
５２ 第二筒部
５２ｆ フランジ部
５２ｕ 係合凹部
１０ 内部ユニット
１００ フューエルポンプ
１１０ フィルタ
１２０ 吸い上げ部
２００ パリソン
３００ ブロー成形金型
３１０ 分割型
３２０ 押し部材
３３０ 支持部材

Claims (1)

1. 内部に燃料を貯留する樹脂製のメインタンクと、
   前記メインタンクの内底面に固定される底部と、前記底部に立設される枠状の側壁部とを有する樹脂製のサブタンクと、
   前記側壁部の外周面からその外側に向かって延設され、前記メインタンク内の空間を上下に区画する水平セパレータ部と、
   前記水平セパレータ部に支持されて、前記メインタンクの前記内底面と内天面とを支持して前記メインタンクを補強する補強部材とを備える燃料タンク。

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