JP2021008261A - 補強装置を備える燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクの対向する少なくとも２つの壁部を有するタンク壁部間に位置する補強装置を可能な限り省スペースの装置とする。【解決手段】燃料タンクの対向する少なくとも２つの壁部を有するタンク壁１４の間に位置する補強装置は、少なくとも１つの接続支柱１６であり、各端部にプロフィル部１８を有する。プロフィル部は、タンク壁に作用する押す力を接続支柱が吸収するように、応力に耐える態様で、タンク壁のそれぞれにおいて１つの相補プロフィル部と係合する。燃料タンクの内部に、開口を介して、少なくとも１つの接続支柱を手動で又は機械的に挿入し、少なくとも１つの接続支柱は、プロフィル部を各端部に有し、プロフィル部が応力に耐える態様で各壁部の連結部分のうちの１つと連結する。【選択図】図２

Description

本発明は、対向する少なくとも２つの壁部を有するタンク壁と、これら対向する２つの壁部の間に位置する補強装置とを備える燃料タンクに関する。さらに、本発明は、このような燃料タンクを製造する方法に関する。

自動車の他の多くの部品と同様に、燃料タンクも、機械的強度を維持しつつ総重量を可能な限り小さくする取り組みが増えつつある。運転操作のために増加した内圧に曝されることのある燃料タンク内では、タンク外壁の形状を安定させるために、補強装置が使用される。この補強装置は、例えば圧力や応力を受けることのできる補強体によってタンクの上方壁部と下方壁部とを互いに連結するものである。このような補強体は、特に、タンク内に位置する燃料送出モジュールがある所に配置される。その理由は、モジュールの領域内では、内圧がかかるタンクの投影面が比較的大きいことによりタンク壁への力が大きくなるからである。公知の補強装置は、特に、タンク壁に締結される態様で使用されるため、体積が比較的大きい。そのため、タンクの利用可能な体積が減ってしまうという不都合が生じる。燃料送出モジュールがある所に配置されることも、タンク内の空間利用について問題となっている。

上述したことに基づき、本発明の目的は、可能な限り省スペースの燃料タンク用補強装置を開発することである。

この目的を達成するために、請求項１及び請求項１５に記載した特徴を組み合わせたものを提案する。本発明の有利な実施形態及び改良は、従属請求項から生じるものとする。

本発明によれば、補強装置が少なくとも１つの接続支柱を有し、この接続支柱が各端部にプロフィル部を有する。タンク壁に作用する押す力を接続支柱が吸収するように、プロフィル部は、応力に耐える態様で、タンク壁の対向する２つの壁部において相補プロフィル部と係合する。好ましくは、この場合、タンク壁の対向する２つの壁部の相補プロフィル部は、アンダカット部分を有する。好適には、アンダカット部分は、対向する各壁部が成形要素によりタンクの外側から成形される際に作成される。通常、タンク壁は熱可塑性材料製である。そして、有利なことに、成形要素は、タンクを製造するためのブロー成型金型用のインサートであり、タンクがブロー成形される際にこのインサートが吹き付けられる。タンク内へ補強要素を溶接することは先行技術から公知であるが、これと比較して、本発明は、機械的に負荷が少なめであるという利点を有する。溶接部に負荷がかかると、補強要素とタンク壁との間の溶接の継ぎ目が断裂するいわゆる剥離効果が生じることがある。さらに、工程に関連する困難さがある。というのも、完成したタンク内へ補強要素を後から溶接することは、スペースの問題で困難であるか、又は、タンク内のどこに付けたいかによっては不可能であるからである。材料費が同じであるとすれば、本発明による解決法では、溶接工程と比較して、特に応力領域において、力を吸収する能力が高くなる。

インサートは、好ましくは、平坦な板部分と、略きのこ形の断面を有し、且つ、板部分に対して法線方向に延在するプロフィル成形部分とを有する。このインサートは、タンクの製造後はタンク壁上に留まる。板部分の外側が平坦であるため、インサートは、タンクの外殻から突き出ない、又は、タンクの外殻より僅かにしか突き出ない。タンクの内部にアンダカット部分ができるおかげで、プロフィル成形部分は、好適には、タンク壁の壁厚によっては２０ｍｍ〜１２０ｍｍの間の高さを有する。

接続支柱をタンク壁に連結するために、本発明の好適な実施形態における少なくとも１つの接続支柱のプロフィル部の端部は、案内要素を有し、この案内要素は、タンク壁の対向する各壁部の相補プロフィル部にプロフィル部を押し付けることを容易にする。

有利なことに、少なくとも１つの接続支柱のプロフィル部の端部は、さらに止め具要素を有し、この止め具要素は、片方の側において、タンク壁の対向する各壁部の相補プロフィル部にプロフィル部を押し付けることを限定してもよい。

接続支柱の締結がタンク壁から意図せず弛緩しないようにするために、本発明の有利な実施形態において、少なくとも１つの接続支柱のプロフィル部の端部が、好ましくは取り外し可能な固定要素を有し、この固定要素は、タンク壁の対向する各壁部の相補プロフィル部からプロフィル部が外れないようにすることが実現される。固定要素は、好ましくは、プロフィル部の側部に重なり、且つ、プロフィル部に弾装可能な固定ブラケットとして設計される。固定ブラケットは、プロフィル部の片側で塑性ヒンジを介して接続することができるため、接続支柱と共にタンクの内部へ挿入することができる。そして、プロフィル部が相補プロフィル部に押し付けられたら、その固定位置へと枢動される。

少なくとも１つの接続支柱は、その体積を小さくするべきであり、その一方で、機械的に十分に安定してタンク壁の内側及び外側に作用する圧縮力を吸収するようにしなければならない。従って、少なくとも１つの接続支柱は、好ましくは、プロフィル部の端部の間に延在し且つ壁厚が２ｍｍ〜２０ｍｍの平坦な本体を有し、更なる補強のために、この本体は、その平坦面に対して交差方向にプロフィル部を越えて延在する複数の補強リブを備えることができる。

タンクは、全体として、燃料送出モジュールを装着するための開口を有する。好ましくは、相補プロフィル部の一方は、開口から短い距離のところに位置し、他方は、対向する壁部に投影される開口輪郭から短い距離のところに位置する。接続支柱及びタンク壁内のプロフィル部が比較的コンパクトな設計であることを前提とすれば、少なくとも１つの接続支柱を、以前の補強装置におけるよりも開口及び燃料送出モジュールに接近させて設置することが可能であり、このことが、それらの補強効果を助長する。好ましくは、少なくとも１つの接続支柱と燃料送出モジュールとの間の距離は、１００ｍｍ未満であり、好ましくは５０ｍｍ未満である。全体として、２つの、３つの、又はさらにそれ以上のこのような接続支柱が、開口の周りの、互いから等しい又は等しくない角距離のところで燃料送出モジュールの周りに位置する。

前述の種類の補強装置を備える燃料タンクを製造するための、本発明による方法は、
燃料タンクを、熱可塑性材料から、ブロー成型金型で成形するステップであって、
対向する各壁部に少なくとも２つの連結部分が作成され、各壁部のうちの１つに開口が作成されるステップと、
燃料タンクを、ブロー成型金型から取り外すステップと、
燃料タンクの内部に、開口を介して、少なくとも１つの接続支柱を手動で又は機械的に挿入するステップであって、
少なくとも１つの接続支柱は、プロフィル部を各端部に有し、
プロフィル部は、応力に耐える態様で、各壁部の連結部分のうちの１つと連結可能であるステップと、
接続支柱のプロフィル部を、各壁部の連結部分と手動で又は機械的に連結するステップと
を含むことを特徴としている。

好ましくは、この場合の各壁部の連結部分はアンダカット部分を有し、このアンダカット部分に、少なくとも１つの接続支柱のプロフィル部が、接続支柱の長手方向延長部に対して交差方向に押し付けられる。以下で、図面に略示する例示的な実施形態を参照して、本発明をより詳細に説明する。

図１ａ〜図１ｃは、補強装置を備えた燃料タンクの断面図、上面図、及び底面図を示す。 タンク壁上の接続支柱の締結箇所の断面図を示す。 接続支柱の据付工程を説明するための、タンク開口の領域におけるタンクの断面図を示す。 図４ａ及び図４ｂは、接続支柱の、タンク壁への確実な締結の２つの変形例を示す。 図５ａ〜図５ｃは、接続支柱のプロフィル部の詳細図を示す。 図６ａ〜図６ｃは、接続支柱用固定要素の変形例を示す。 図７ａ〜図７ｄは、タンク壁上に相補プロフィル部を作成するためのブロー成型金型用インサートの、異なる図を示す。

図１に示す燃料タンク１０は、そのタンク壁１４内に開口１２を備え、開口１２は、燃料タンク１０が据付位置にあるとき頂部にある。この開口は、略ポット状の燃料送出モジュール（詳細は不図示）を装着することが主に意図されているものである。３つの接続支柱１６が、上方壁部と下方壁部との間に延在する。これらの接続支柱は、タンク１０を補強し、これによって、内側又は外側からタンク壁１４に作用する圧縮力を吸収する。この３つの接続支柱１６は、開口１２をタンク底部に投影した円筒形投影部の周面の周りに位置する。

図２は、タンク壁１４における接続支柱１６の締結領域の詳細図を示す。このため、接続支柱１６は、その各端部領域にプロフィル部１８を有し、このプロフィル部は、タンク壁１４の相補プロフィル部２０に重なっている。適用要件によっては、これらのプロフィル部１８は、設計上同様であってもよく、又は、寸法が異なってもよい。タンク壁１４の相補プロフィル部２０は、インサート４０により形成される。このインサート４０は、ブロー成型金型でタンク１０が成形される前に、当該ブロー成型金型内に配置されており、そして、タンク外形の成形中は、壁材料により部分的に取り囲まれる。

図３は、開口１２の領域におけるタンク１０の断面図を示す。タンク１０に接続支柱１６を取り付けるために、開口１２を通してタンク１０の内部へ接続支柱１６を挿入する（矢印２２）。そして、接続支柱１６のプロフィル部１８をタンク壁１４の相補プロフィル部２０に押し込んでこの相補プロフィル部と重なるような態様で、接続支柱１６を横に移動する（矢印２４）。接続支柱１６のプロフィル部１８とタンク壁１４の相補プロフィル部２０との間は、嵌め合い式接続である。このため、接続支柱１６の長手方向における引っ張る力及び押す力として、即ち、相補プロフィル部２０を支持するタンク壁１４の、対向する壁部間の接続方向における引っ張る力及び押す力として、内側又は外側からタンク壁に作用する力は、接続支柱１６により吸収することができる。接続支柱１６に作用する押す力の吸収をよりよくするために、プロフィル部１８は広がった足部２６を備える。この足部２６は、タンク壁１４の内側で支持してもよい（図２）。

図４は、相補プロフィル部２０から不必要に外れないように接続支柱１６を固定するため採りうる２つの方法を示す。図４ａでは、タンク壁１４の相補プロフィル部２０は、接続支柱１６の装着後にタンク１０内に取り付けられる燃料送出モジュールのすぐ近傍に位置する。この燃料送出モジュールの周面を破線２８で表す。接続支柱１６が燃料送出モジュールの近くにあるため、接続支柱１６が燃料送出モジュールの方向へずれることが防止され、これによって接続支柱１６の締結が確実になる。接続支柱１６を取り外すには、おそらく、タンク１０からまず燃料送出モジュールを取り外さなければならない。接続支柱１６に触れるにはいずれの場合もこのことが必要になるだろう。図４ｂの変形例では、接続支柱１６のプロフィル部１８は板ばね３０を有し、この板ばね３０は、接続支柱１６のプロフィル部１８がタンク壁１４の相補プロフィル部２０上に完全に押し付けられている場合、相補プロフィル部２０の後縁３２に寄り掛かっている。

図５は、接続支柱１６のプロフィル部１８の詳細図を示す。図５ａは、接続支柱１６のプロフィル部１８がタンク壁１４の相補プロフィル部２０に取り付けられたところを示す。傾斜先端縁３４により、プロフィル部１８が相補プロフィル部２０に押し付けられる際の位置決めが容易になる。この傾斜先端縁３４の反対側となるプロフィル開口の他端に止め具３６が設けられる。この止め具３６により、プロフィル部１８が所望の最終組立位置よりも相補プロフィル部２０を越えて押し付けられないようにする。接続支柱１６は、プロフィル部１８の端部間に延在する平坦な本体として実質的に設計されている。特に、押す力をより良好に吸収できるようにするために、接続支柱１６は複数の補強リブ３８を有し、この複数の補強リブ３８は、好適には、接続支柱１６の長さ部分全体に亘って延在し、即ち、プロフィル部１８の領域にも延在している。

図６は、接続支柱１６のプロフィル部１８の領域を、異なる図において示す。接続支柱１６用固定要素が設けられており、これは固定ブラケット５０として設計されている。この固定ブラケット５０は、プロフィル部１８のプロフィル開口に重なるものであり、２つのスナップ式側方開口５２を有する。接続支柱１６が一旦取り付けられると、固定ブラケット５０は、プロフィル部１８の側面にある相補的ロック式ラグ５４に弾装される。

図７は、インサート４０の様々な図を示す。インサート４０は、平坦な板部分４２と、この板部分４２から略垂直に突出するプロフィル成形部分４４とを有する。このプロフィル成形部分４４は、ほぼきのこ形の断面を有し、これにより、相補プロフィル部２０のアンダカット部分の成形がこのように容易になる。プロフィル成形部分４４と板部分４２との間のウェブ様の接続領域に、開放部４６が設けられており、これらの開放部４６は、タンク壁１４の材料をインサート４０にかぶせて成形する際に、さらなる嵌め合い式接続を確実にする。

要約すると以下のようになります。本発明は、燃料タンク１０であって、対向する少なくとも２つの壁部を有するタンク壁１４と、対向する２つの壁部間に位置する補強装置とを備える燃料タンク１０に関する。さらに、本発明は、このような燃料タンクを製造する方法に関する。本発明によれば、補強装置は少なくとも１つの接続支柱１６を有し、接続支柱１６は各端部にプロフィル部１８を有する。プロフィル部１８は、タンク壁１４に作用する押す力を接続支柱１６が吸収するように、応力に耐える態様で、タンク壁１４の対向する２つの壁部のそれぞれにおいて１つの相補プロフィル部２０と係合する。本発明による、補強装置を備える燃料タンク１０を製造する方法は、以下のようなステップを含むことを特徴とする。燃料タンク１０を、熱可塑性材料から、ブロー成型金型で成形するステップであって、対向する各壁部に少なくとも２つの連結部分が作成され、各壁部のうちの１つに開口が作成されるステップ。燃料タンク１０を、ブロー成型金型から取り外すステップ。燃料タンク１０の内部に、開口１２を介して、少なくとも１つの接続支柱１６を手動で又は機械的に挿入するステップであって、少なくとも１つの接続支柱１６は、プロフィル部１８を各端部に有し、プロフィル部１８は、応力に耐える態様で、各壁部の連結部分のうちの１つと連結可能であるステップ。接続支柱１６のプロフィル部１８を、各壁部の連結部分と手動で又は機械的に連結するステップ。

Claims (16)

1. 燃料タンク（１０）であって、
   対向する少なくとも２つの壁部を有するタンク壁（１４）と、
   対向する前記２つの壁部間に位置する補強装置と
   を備え、
   前記補強装置は、少なくとも１つの接続支柱（１６）を有し、
   前記接続支柱（１６）は、各端部に、プロフィル部（１８）を有し、
   前記タンク壁（１４）に作用する押す力を前記接続支柱（１６）が吸収するように、前記プロフィル部（１８）は、応力に耐える態様で、前記タンク壁（１４）の対向する前記２つの壁部のそれぞれにおいて１つの相補プロフィル部（２０）と係合する
   ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
2. 請求項１に記載の燃料タンク（１０）であって、
   前記タンク壁（１４）の対向する前記２つの壁部の前記相補プロフィル部（２０）は、アンダカット部分を有する
   ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
3. 請求項２に記載の燃料タンク（１０）であって、
   前記アンダカット部分は、対向する前記各壁部が成形要素により前記燃料タンク（１０）の外側から成形される間に作成される
   ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
4. 請求項３に記載の燃料タンク（１０）であって、
   前記タンク壁（１４）は、熱可塑性材料製であり、
   前記成形要素は、前記燃料タンク（１０）を製造するためのブロー成型金型用のインサート（４０）であり、
   前記燃料タンク（１０）がブロー成形される際に、前記インサート（４０）は、前記壁部それぞれに吹き付けられる
   ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
5. 請求項４に記載の燃料タンク（１０）であって、
   前記インサート（４０）は、
   平坦な板部分（４２）と、
   略きのこ形の断面を有し、且つ、前記板部分（４０）に対して法線方向に延在するプロフィル成形部分（４４）と
   を有する
   ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
6. 請求項５に記載の燃料タンク（１０）であって、
   前記プロフィル成形部分（４４）は、２０ｍｍ〜１２０ｍｍの間の高さを有する
   ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料タンク（１０）であって、
   前記少なくとも１つの接続支柱（１６）の前記プロフィル部（１８）の端部は、案内要素を有し、
   前記案内要素は、前記タンク壁（１４）の対向する前記各壁部の前記相補プロフィル部（２０）に前記プロフィル部（１８）を押し付けることを容易にする
   ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料タンク（１０）であって、
   前記少なくとも１つの接続支柱（１６）の前記プロフィル部（１８）の端部は、止め具要素（３６）を有し、
   前記止め具要素（３６）は、片方の側において、前記タンク壁（１４）の対向する前記各壁部の前記相補プロフィル部（２０）に前記プロフィル部（１８）を押し付けることを限定する
   ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料タンク（１０）であって、
   前記少なくとも１つの接続支柱（１６）の前記プロフィル部（１８）の端部は、好ましくは取り外し可能な固定要素（３０、５０）を有し、
   前記固定要素（３０、５０）は、前記タンク壁（１４）の対向する前記各壁部の前記相補プロフィル部（２０）から前記プロフィル部（１８）が外れないようにする
   ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
10. 請求項９に記載の燃料タンク（１０）であって、
    前記固定要素（５０）は、前記プロフィル部（１８）の側部に重なり、且つ、前記側部に弾装可能な固定ブラケット（５０）として設計される
    ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料タンク（１０）であって、
    前記少なくとも１つの接続支柱（１６）は、前記プロフィル部（１８）の端部の間に延在し且つ壁厚が２ｍｍ〜２０ｍｍである平坦な本体を有し、
    好ましくは、前記本体は、その平坦面に対して交差方向に前記プロフィル部（１８）を越えて延在する複数の補強リブ（３８）を備える
    ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の燃料タンク（１０）であって、
    前記燃料タンク（１０）は、対向する前記各壁部のうちの１つの壁部の領域内に開口（１２）を有し、
    前記相補プロフィル部（２０）の一方は、前記開口（１２）から短い距離のところに位置し、
    前記相補プロフィル部（２０）の他方は、対向する前記壁部に投影される開口輪郭から短い距離のところに位置する
    ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
13. 請求項１２に記載の燃料タンク（１０）であって、
    前記距離が、１００ｍｍ未満であり、好ましくは５０ｍｍ未満である
    ことを特徴とする燃料タンク。
14. 請求項１２又は１３に記載の燃料タンク（１０）であって、
    複数の接続支柱（１６）が、前記開口（１２）の周りに、互いから等しい又は等しくない角距離のところに位置する
    ことを特徴とする燃料タンク（１０）。
15. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の燃料タンク（１０）を製造する方法であって、
    前記燃料タンク（１０）を、熱可塑性材料から、ブロー成型金型で成形するステップであって、
    対向する前記各壁部に少なくとも２つの連結部分が作成され、前記各壁部のうちの１つに開口が作成されるステップと、
    前記燃料タンク（１０）を、前記ブロー成型金型から取り外すステップと、
    前記燃料タンク（１０）の内部に、前記開口（１２）を介して、少なくとも１つの前記接続支柱（１６）を手動で又は機械的に挿入するステップであって、
    前記少なくとも１つの接続支柱（１６）は、前記プロフィル部（１８）を前記各端部に有し、
    前記プロフィル部（１８）は、応力に耐える態様で、前記各壁部の前記連結部分のうちの１つと連結可能であるステップと、
    前記接続支柱（１６）の前記プロフィル部（１８）を、前記各壁部の前記連結部分と手動で又は機械的に連結するステップと
    を含む
    ことを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記各壁部の前記連結部分は、アンダカット部分を有し、
    前記アンダカット部分に、前記少なくとも１つの接続支柱（１６）の前記プロフィル部（１８）は、前記接続支柱（１６）の長手方向延長部に対して交差方向に押し付けられる
    ことを特徴とする方法。