JP2020203591A - 自動車用燃料タンクの支柱部品 - Google Patents

Abstract

【課題】支柱部品を充分な強度を有して確実にタンク外壁に溶着することができる自動車用燃料タンクの支柱部品を提供する。【解決手段】自動車用燃料タンクのタンク外壁の内部に取付けられる支柱部品２０において、支柱部品２０は、燃料タンク１のタンク外壁１０の上下の内面に溶着して支柱部品２０を取付ける上部当接部２１と下部当接部２２、及び本体部２３を有する。上部当接部２１と下部当接部２２は、それぞれタンク外壁１０の内面に溶着される上部溶着面２１ａと下部溶着面２２ａを有する。本体部２３の外周に上部当接部２１と下部当接部２２よりも薄い肉厚の円板状のフランジ部２４が形成され、フランジ部２４の上部当接部２１と下部当接部２２に対向する面は、上部当接部２１と下部当接部２２に対し平行に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性合成樹脂製の燃料タンクの内部に取付けられる支柱部品に関するものであり、特に、熱可塑性合成樹脂部材をブロー成形することにより外壁が形成され、外壁の内部に支柱部品が溶着される燃料タンクの支柱部品に関するものである。

従来、自動車用等の燃料タンクの構造としては、金属製のものが用いられていたが、近年、車両の軽量化や、錆が発生しないこと、所望の形状に成形しやすいことなどによって熱可塑性合成樹脂製のものが用いられるようになってきた。熱可塑性合成樹脂製の自動車用燃料タンクの製造は、中空体を成形することの容易性から、ブロー成形方法が多く用いられてきた。

ブロー成形方法では、溶融した熱可塑性合成樹脂部材のパリソンを円筒状にして上から押出して、そのパリソンを２枚に切断し、それぞれ左右の金型に吸着させて賦形し、その後、左右の金型を閉じ、自動車用燃料タンクを製造するものや、円筒状のパリソンを金型で挟みパリソン中に空気を吹き込み、自動車用燃料タンクを製造するものがあった。

一方、ブロー成形方法においても、燃料タンクの内部にタンク外壁の剛性を向上させるため、又は他の機能を有した機能部品を取付ける支柱部品を設けることが求められている。
この場合に、支柱部品が複数個取付ける場合には、パリソンを２枚に分割して、それぞれのブロー成形割型のキャビティーの対向する部分にパリソンを保持させて賦形し、パリソンに支柱部品を溶着して成形するものがある（例えば、特許文献１参照。）。

この場合には、まず、図１３に示すように、支柱部品１２０を支柱保持冶具１３０に保持して、熱板１５０により支柱部品１２０の上部当接部１２１の上部溶着面１２１ａと、支柱部品１２０の下部当接部１２２の下部溶着面１２２ａを溶融させる。
その後、図１４に示すように、溶着ハンド１４０で支柱部品１２０の本体部１２３を保持して、一方のブロー成形割型３２１に保持されたパリソン１０８に溶着させる。

その溶着方法は、溶着ハンド１４０で保持された支柱部品１２０の上部当接部１２１の上部溶着面１２１ａと反対側の面を溶着ハンド１４０の支柱保持部１４１で押圧して、上部溶着面１２１ａをパリソン１０８の内面に圧着して、溶着する。
同様に、支柱部品１２０の下部当接部１２２の下部溶着面１２２ａと他方のブロー成形割型３２１に保持されたパリソン１０８に溶着させる。

しかしながら、この場合には、支柱部品１２０の上部当接部１２１と下部当接部１２２は、タンク外壁を保持するため所定の強度が必要であるため、所定の肉厚が必要である。このため、図１５に示すように、上部当接部１２１と下部当接部１２２の上部溶着面１２１ａと下部溶着面１２２ａの反対側の面は、ヒケ等が生じて、上部溶着面１２１ａと下部溶着面１２２ａとは充分な平行面が形成されない場合がある。

この場合には、上部溶着面１２１ａと下部溶着面１２２ａが、ブロー成形割型３２１に保持されたパリソン１０８の内面に対して斜めに押圧されることとなり、上部当接部１２１と下部当接部１２２がパリソン１０８、即ちタンク外壁１１０の内面と充分な溶着強度を持って、溶着されないこととなる。

特許第５０２６５１５号公報

そのため、本発明は、支柱部品を充分な強度を有して確実にタンク外壁に溶着することができる自動車用燃料タンクの支柱部品を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１の本発明は、合成樹脂で形成されたタンク外壁を有する自動車用燃料タンクのタンク外壁の内部に取付けられる支柱部品において、
支柱部品は、燃料タンクのタンク外壁の上下の内面に溶着して支柱部品を取付ける上部当接部と下部当接部、及び上部当接部と下部当接部を接続する本体部を有し、上部当接部と下部当接部は、それぞれタンク外壁の内面に溶着される上部溶着面と下部溶着面を有し、
本体部の外周に上部当接部と下部当接部よりも薄い肉厚の円板状のフランジ部が形成され、フランジ部の上部当接部と下部当接部に対向する面は、上部当接部と下部当接部に対し平行に形成されたことを特徴とする自動車用燃料タンクの支柱部品である。

請求項１の本発明では、合成樹脂で形成されたタンク外壁を有する自動車用燃料タンクのタンク外壁の内部に取付けられる支柱部品において、支柱部品は、燃料タンクのタンク外壁の上下の内面に溶着して支柱部品を取付ける上部当接部、下部当接部、及び上部当接部と下部当接部を接続する本体部を有している。このため、支柱部品の上部当接部と下部当接部が燃料タンクのタンク外壁の上下の内面に溶着して、支柱部品がタンク外壁を保持して、タンク外壁の強度を向上し、保持させることができる。

上部当接部と下部当接部は、それぞれタンク外壁の内面に溶着される上部溶着面と下部溶着面を有している。このため、上部溶着面と下部溶着面が熱板等で溶融されて、タンク外壁の内面に溶着して、支柱部品を強固にタンク外壁に固着することができる。

支柱部品の本体部の外周に上部当接部と下部当接部よりも薄い肉厚の円板状のフランジ部が形成され、フランジ部の上部当接部と下部当接部に対向する面は、上部当接部と下部当接部に対し平行に形成されている。このため、フランジ部が上部当接部と下部当接部に比べて、成形時のヒケが少なく、タンク外壁の内面に対してより平行に対向することができ、上部溶着面と下部溶着面が確実にタンク外壁の内面に押圧されて、全面的に確実にタンク外壁の内面に溶着するすることができる。

請求項２の本発明は、フランジ部には、回転を規制する凹部又は凸部が形成された自動車用燃料タンクの支柱部品である。

請求項２の本発明では、フランジ部には、回転を規制する凹部又は凸部が形成されたため、支柱部品を保持部材で保持して熱溶融するときに、保持部材に対して支柱部品が回転することを防止することができる。また、支柱部品を支柱ハンドで保持して、燃料タンク内に取付ける場合には、支柱部品の回転を防止して、所定の位置に、支柱部品や内臓部品を取付けることができる。

請求項３の本発明は、フランジ部は、本体部の中央部付近に形成された自動車用燃料タンクの支柱部品である。

請求項３の本発明では、フランジ部は、本体部の中央部付近に形成されたため、保持部材で安定して支柱部品を保持して、熱板等で上部溶着面と下部溶着面を確実に溶融して、支柱ハンドでタンク外壁の内面に確実に溶着させることができる。

請求項４の本発明は、フランジ部の肉厚は、２〜３ｍｍである自動車用燃料タンクの支柱部品である。

請求項４の本発明では、フランジ部の肉厚は、２〜３ｍｍであるため、ヒケ等が少なく、タンク外壁の内面に対してより平行に対向することができるとともに、支柱部品をタンク外壁の内面に押圧するときにフランジ部を溶着ハンドが押圧するのに十分な強度を有して、確実に溶着することができる。フランジ部の肉厚が２ｍｍ未満の場合には、フランジ部の強度が十分ではなく、３ｍｍを超える場合には、重量が増加するとともに、成形時にヒケや変形が生じやすくなる。

請求項５の本発明は、上部当接部と下部当接部は、円板状に形成され、本体部の外周は、円弧状に形成された自動車用燃料タンクの支柱部品である。

請求項５の本発明では、上部当接部と下部当接部は、円板状に形成され、本体部の外周は、円弧状に形成されたため、タンク外壁に支柱部品を取付けたときに、すべての方向からのタンク外壁への応力に対して、タンク外壁の強度を保持することができる。

支柱部品の本体部の外周に上部当接部と下部当接部よりも薄い肉厚のリング状のフランジ部が形成され、フランジ部の上部当接部と下部当接部に対向する面は、上部当接部と下部当接部に対し平行に形成されているため、上部当接部と下部当接部に比べて、成形時のヒケが少なく、タンク外壁の内面に対してより平行に対向することができ、上部溶着面と下部溶着面が全面的に確実にタンク外壁の内面に溶着するすることができる。

本発明の実施の形態である支柱部品の正面図である。 本発明の実施の形態である支柱部品の側面図である。 本発明の実施の形態である支柱部品の平面図である。 本発明の実施の形態である支柱部品を保持冶具に取付けて、支柱ハンドで保持した状態の正面図である。 本発明の実施の形態である支柱部品を保持冶具に取付けて、支柱ハンドで保持した状態の側面図である。 本発明の実施の形態である支柱部品を支柱ハンドで保持した状態の側面図である。 本発明の実施の形態である支柱部品を支柱ハンドで保持した状態の正面図である。 本発明の実施の形態である支柱部品の本体部を支柱ハンドで保持した状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態である支柱部品を支柱ハンドのハンド挟持部で保持する前の状態の支柱部品の本体部の断面図である。 本発明の実施の形態である支柱部品を支柱ハンドのハンド挟持部で保持した状態の支柱部品の本体部の断面図である。 本発明の燃料タンクの斜視図である。 本発明の燃料タンクの外壁の構造を示す部分拡大断面図である。 従来の支柱部品を保持冶具に取付けて、熱板で溶融する状態の正面図である。 従来の熱板で溶融した支柱部品を溶着ハンドに取付けて、燃料タンク内壁へ押圧する状態の正面図である。 従来の支柱部品の正面図である。

本発明の実施の形態である自動車用の燃料タンク１の支柱部品２０とその取付方法について、図１〜図１０に基づき説明する。
燃料タンク１の内部には、支柱部品２０が取付けられている。支柱部品２０の取付け方法と燃料タンク1については後述する。
まず、実施の形態の支柱部品２０の形状について、図１〜図３に基づき説明する。

支柱部品２０は、ポリアセタール、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等の耐燃料油性の熱可塑性合成樹脂で形成することができる。これにより燃料タンク１の強度を向上させることができるとともに、燃料タンク１の内部に取付けられても、燃料油による膨潤等で剛性が低下することがない。さらに、燃料タンク１のタンク外壁１０と同種類の材料を使用すれば、支柱部品２０とタンク外壁１０が強固に溶着できる。

図１に示すように、本発明の実施の形態の支柱部品２０には、円筒状の本体部２３と、本体部２３の上下の先端には後述する上部当接部２１と下部当接部２２が一体的に形成されている。さらに、本体部２３の外周には、リング状の後述するフランジ部２４が形成されている。フランジ部２４は、本実施の形態では、本体部２３の中央付近に形成されているが、本体部２３の外周の任意の部分に形成することができる。本体部２３は、円筒状のため中心部が空洞であり、重量が軽く、強度が大きい。

上述のように、支柱部品２０には、タンク外壁１０の上下の内面に溶着して支柱部品２０を取付ける上部当接部２１と下部当接部２２が設けられている。上部当接部２１は、タンク外壁１０の上面と溶着する上部溶着面２１ａが形成され、下部当接部２２は、タンク外壁１０の下面と溶着する下部溶着面２２ａが形成される。

上部当接部２１と下部当接部２２は、本実施の形態では中心部は本体部２３の中心部と連通した空間が形成された円盤状に形成されているが、多角形状あるいは楕円形状に形成することができる。上部当接部２１と下部当接部２２の肉厚は、後述するフランジ部２４よりは厚肉に形成され、３〜５ｍｍ程度に形成される。
上部溶着面２１ａと下部溶着面２２ａは、平板状に形成され、タンク外壁１０の上下の内面に密着して、溶着される。

支柱部品２０は、上部当接部２１と下部当接部２２を本体部２３のそれぞれの先端に一体的に形成している。本体部２３は、本実施の形態では円筒状に形成されているが、多角形状あるいは楕円形状に形成することができる。本体部２３は、タンク外壁１０の上下の内面に溶着して、タンク外壁１０の膨張と収縮に対してタンク外壁１０を保持する強度を有している。

本隊部の外面には、後述する上部溶着面２１ａと下部溶着面２２ａを溶融して、燃料タンク１の内部に溶着するときに支柱部品２０が回転せずに所定の位置に取付けられるように、回転止め凸部２５がフランジ部２４と本体部２３と接合する根元部分に形成されている。回転止め凸部２５は、本実施の形態では、断面が四角形に形成されているが、回転止め機能を発揮できれば円形や多角形状でもよく、フランジ部２４をはさんで上下に２個形成されているが１個でもよい。回転止め凸部２５により内臓部品に取付位置が明確になり、ずれを防止できる。

フランジ部２４は、本実施の形態では上述のように本体部２３の外周にリング状に形成されている。フランジ部２４の肉厚は、上部当接部２１と下部当接部２２の肉厚よりは薄肉に形成され、２〜３ｍｍ程度に形成される。このため、フランジ部２４は、成形時にヒケ等が派生しなく、上部溶着面２１ａと下部溶着面２２ａに対して平行に凹凸なく形成されている。

図３に示すように、回転止め凸部２５が形成されたフランジ部２４の本体部２３をはさんで反対側の一部に回転止め凹部２６が形成されている。回転止め凹部２６は、フランジ部２４を切り欠いて形成されている。切欠き形状は、三角形又は円弧状にすることができる。回転止め凹部２６により回転止め凸部２５と合わせて、内臓部品に取付位置の精度が向上し、ずれを確実に防止できる。

支柱部品２０には、取付部２７を設けることができる。取付部２７には、燃料タンク１内に取付ける内臓部品を取付けることができる。内臓部品としては、例えば、バッファープレート、燃料計のゲージ又は燃料ポンプの配線等がある。本実施の形態では、図２に示すように、取付部２７に挿入孔を設けて、挿入孔に内臓部品の一端を挿入して取付けることができる。

次に、支柱部品２０が取付けられる燃料タンク１について説明する。
本発明の実施の形態では、燃料タンク１は、図１１に示すように、その燃料タンク１に燃料ポンプ（図示せず）等を出し入れするためにポンプユニット取付孔４が上面に形成されている。また、燃料タンク１の側面又は上面には、インレットパイプ（図示せず）から燃料を注入する燃料注入孔５が形成されている。また、燃料タンク１の内部には、図３に示すような支柱部品２０が取付けられている。

また、燃料タンク１の周囲には外周リブ２が全周に亘り形成されており、外周リブ２のコーナー部等の所定箇所には、数箇所に亘り取付用孔３が形成され、取付用孔３と車体をボルト締めすることにより、燃料タンク１を車体に取付けている。取付用孔３ではなく、燃料タンク１の外周にベルトをかけてそのベルトにより燃料タンク１を車体に取り付けることもできる。
さらに、燃料タンク１の上面には、内部の燃料蒸気を回収するホース等を接続する各所の取付孔６が形成されている。取付孔６に接続されるホース等も支柱部品２０に取付けられる。

本実施の形態において、燃料タンク１は、ブロー成形で形成され、そのタンク外壁１０は、図１２に示すように、外側から順に表皮層１１、外部本体層１２、外部接着剤層１３、バリヤ層１４、内部接着剤層１５及び内部本体層１６から形成されている。支柱部品２０は、内部本体層１６に溶着される。支柱部品２０と内部本体層１６は、溶着しやすい材料、例えば同じ種類の材料を使用することが好ましい。また、タンク外壁１０は、１層又は６層以外の多層とすることができる。

表皮層１１、外部本体層１２は、耐衝撃性が大きく、燃料油に対しても剛性が維持される熱可塑性合成樹脂から形成され、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）から形成されることが好ましい。外部本体層１２が、無機フィラーを含有した場合には、外部本体層１２の表面を覆うため、表皮層１１が使用され、表面に無機フィラーが出ることがなく、表面を円滑にすることができる。

次に、図４〜図１０に基づき、本発明の実施の形態の支柱部品２０を燃料タンク１の内部に取付ける方法について説明する。
支柱部品２０を、燃料タンク１の内部本体層１６に溶着するには、まず支柱部品２０の上部溶着面２１ａと下部溶着面２２ａを熱板５０で溶融する。

支柱部品２０の上部溶着面２１ａと下部溶着面２２ａを熱板５０で溶融するには、図４と図５に示すように、まず、支柱部品２０を支柱保持冶具３０に取付ける。
支柱保持冶具３０は、右保持部材３１と、左保持部材３２と、中央保持部材３３を有して、右保持部材３１と、左保持部材３２と、中央保持部材３３の先端には支柱部品２０を保持する凹溝状に形成された支柱保持部３４が形成されている。

支柱保持冶具３０の支柱保持部３４に支柱部品２０を置くと、中央保持部材３３の支柱保持部３４に形成されている溝部に支柱部品２０の回転止め凸部２５がはまり込み、支柱部品２０の回転を止めて、所定位置に保持する。
その後、左右の熱板５０が支柱部品２０の上部溶着面２１ａと下部溶着面２２ａに当接して、溶融する。上部溶着面２１ａと下部溶着面２２ａが溶融した後に、熱板５０は、上部溶着面２１ａと下部溶着面２２ａから離れる。

このとき、支柱部品２０のフランジ部２４を支柱保持冶具３０の中央保持部材３３が保持して押圧するが、上述の通り、フランジ部２４の表面は平滑であり、上部溶着面２１ａと下部溶着面２２ａに対して平行であるため、上部溶着面２１ａと下部溶着面２２ａが熱板５０に対して全面的に正しく密着してむらなく溶融することができる。

次に、図６〜図１０に示すように、支柱部品２０を支柱ハンド４０により保持して、燃料タンク１のタンク外壁１０を形成するパリソンまで移動させる。
支柱部品２０を支柱ハンド４０で保持するには、まず図４に示すように、支柱保持冶具３０で保持された支柱部品２０の本体部２３を支柱ハンド４０が保持する。

図７に示すように、支柱ハンド４０は、支柱部品２０のフランジ部２４に当接するハンド本体部４１と、支柱部品２０の本体部２３を保持するハンド挟持部４２を有している。
ハンド本体部４１は、先端に支柱部品２０の本体部２３が保持されるハンド本体凹部４１ａが形成され、ハンド挟持部４２の先端には、支柱部品２０の本体部２３を挟持するハンド挟持先端部４２ａが形成されている。

支柱部品２０の本体部２３を保持するには、図９に示すように、支柱ハンド４０を支柱部品２０に対して下降させて、ハンド本体部４１のハンド挟持先端部４２ａに支柱部品２０の本体部２３を位置させるとともに、図１０に示すように、ハンド挟持先端部４２ａを回動させて、支柱部品２０の本体部２３を挟持する。

次に、図６〜図８に示すように、支柱ハンド４０により支柱部品２０を支柱保持冶具３０から外し、ブロー成型金型（図示せず）に保持されたパリソンで形成されたタンク外壁１０に押圧する。

このとき、支柱ハンド４０のハンド本体部４１により、支柱部品２０のフランジ部２４の側面を押圧して、支柱部品２０の上部溶着面２１ａをタンク外壁１０の内面に溶着することができる。また、タンク外壁１０は、完全に冷却されずに、加熱状態又は半溶融状態であることが好ましい。

上述のように、支柱部品２０のフランジ部２４は上部溶着面２１ａと平行に形成されているため、支柱ハンド４０のハンド本体部４１がフランジ部２４を押圧すると、タンク外壁１０の内面と支柱部品２０の上部溶着面２１ａが密着して、強固に溶着することができる。同様に、支柱部品２０の下部溶着面２２ａも、タンク外壁１０の内面と密着して、強固に溶着することができる。

支柱ハンド４０のハンド本体部４１に形成されている溝部に支柱部品２０の回転止め凸部２５がはまり込み、支柱部品２０の回転を止めて、所定位置に保持する。さらに、支柱部品２０フランジ部に回転止め凹部２６が形成されている場合には、回転止め凹部２６に支柱ハンド４０のハンド本体部４１に形成されている別の凸部がはまり込み、支柱部品２０を所定の位置に精密に保持して回転を止めて、所定位置に保持する。

１ 燃料タンク
１０ 外壁
２０ 支柱部品
２１ 上部当接部
２１ａ 上部溶着面
２２ 下部当接部
２２ａ 下部溶着面
２３ 本体部
２４ フランジ部
２５ 回転止め凹部
３０ 支柱保持冶具
４０ 支柱ハンド

Claims (5)

1. 合成樹脂で形成されたタンク外壁を有する自動車用燃料タンクの上記タンク外壁の内部に取付けられる支柱部品において、
   上記支柱部品は、上記燃料タンクの上記タンク外壁の上下の内面に融着して上記支柱部品を取付ける上部当接部、下部当接部、及び該上部当接部と上記下部当接部を接続する本体部を有し、上記上部当接部と上記下部当接部は、それぞれ上記タンク外壁の内面に溶着される上部溶着面と下部溶着面を有し、
   上記本体部の外周に上記上部当接部と上記下部当接部よりも薄い肉厚の円板状のフランジ部が形成され、該フランジ部の上記上部当接部と上記下部当接部に対向する面は、上記上部当接部と上記下部当接部に対し平行に形成されたことを特徴とする自動車用燃料タンクの支柱部品。
2. 上記フランジ部には、回転を規制する凹部又は凸部が形成された請求項１に記載の自動車用燃料タンクの支柱部品。
3. 上記フランジ部は、上記本体部の中央部付近に形成された請求項１又は請求項２に記載の自動車用燃料タンクの支柱部品。
4. 上記フランジ部の肉厚は、２〜３ｍｍである請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の自動車用燃料タンクの支柱部品。
5. 上記上部当接部と上記下部当接部は、円板状に形成され、上記本体部の外周は、円弧状に形成された請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の自動車用燃料タンクの支柱部品。

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