JP4511945B2 - 機能部品用支持体を備えた燃料タンク及び自動車燃料タンクの機能部品用支持体 - Google Patents

Description

本発明は、押出ブロー成形によって製造されるプラスチック製のタンク本体の内部に運転時の排気、給油、給油時の排気、又は燃料送出の機能を実行するための機能部品が配置され、該機能部品は予め支持体に取り付けられたうえで該機能部品を装着した支持体がタンク本体内に収容固定されている燃料タンクに関する。

本発明は更に、自動車燃料タンクの例えば弁、ポンプ、検出器、管等の機能部品を担持するための支持体にも関する。

特に自動車用燃料タンク、即ちプラスチック材料から例えば押出ブロー成形法で一体構造の単一部材として製造される自動車用燃料タンクでは、成形されたタンク本体の仕上げ後に例えばポンプ、検出器、運転時及び給油時用排気弁、導管等の多くの機能部品がタンク本体内に持ち込まれる。その理由の１つは、多くの機能部品をタンク本体内部の特定の位置に配置し、その位置に固定しなければならない点にある。このため、このような機能部品は成形されたタンク本体の仕上げ後に初めてタンク本体内に配置されることが多い。従って燃料タンクには比較的大きな穴を設けておくことがしばしば必要である。例えば後輪駆動自動車では比較的一般的な鞍形タンクのように複雑な幾何学形状の燃料タンクの場合、鞍形タンクの両半片のそれぞれに組立用の開口もしくは点検用の開口を設けることがしばしば必要である。このほかにも、大抵の場合は運転時及び給油時のタンク内からの排気のための各排気弁、また場合によってはロールオーバ弁や排気管のための開口を設けることも必要である。この場合、排気管だけはタンク本体の外側に配置されることが普通となっている。

ところで、タンク本体の壁部に設けられた穴は炭化水素類の潜在的な放出原因箇所となることは良く知られている。プラスチック製タンク本体の壁部は通常は炭化水素の透過遮蔽層を含む多層共押出成形品であるので、係る燃料タンクの外皮自体は炭化水素類に対して充分に非透過性である。しかしながら、タンク本体壁部を貫通する通路や開口の部分については、たとえそれらが溶接カバーキャップで閉鎖されていたとしても、気体を通さない完全封止がなされているとは必ずしも保証できない。また、タンクに対する接続ニップルやホース又は管類の接続部も炭化水素の潜在的な放出原因箇所となることは述べるまでもない。

従って、タンク本体の壁部に設ける開口や穴は可能な限り少数とし、それにもかかわらずタンク内にはできるだけ多くの機能部品を配置することが求められている。

炭化水素の透過については、タンクの燃料注入パイプ用以外には、唯一つの開口しかもたない鞍形タンクのような複合タンク形状が理想的と考えられている。

冒頭に記載した形式の燃料タンクにおいて、以上のような事情を考慮に入れて最適化されたものが例えば特許文献１に述べられている。即ち、特許文献１は、タンク内部に配置された燃料システム要素と称される機能部品を備えた燃料タンクに関するものであり、これらの機能部品はタンク成形時にタンク本体と一体化されている。機能部品、即ち燃料システム要素は一つのキャリア上に取り付けられ、キャリアと共にパリソン内に置かれる。次いでパリソンがキャリアと燃料システム要素の周囲で成形されて燃料タンクが成形される。この公知の燃料タンクでは、タンク壁に形成する穴の数を最少にするためタンク内に通じる全ての接続導管類はタンク壁に唯一形成された穴に通されている。
独国特許出願公開第１０１０７０７５号明細書

キャリアはタンク本体の長手方向に延在するほぼ平板状の要素として構成されており、各機能部品はこのキャリアに設けられた蟻溝ガイドウエイ内をスライドできるように装着されている。このキャリアは燃料タンクの内壁に溶接されており、タンク内の燃料の波立ちを阻止する要素としても機能する。この理由からも、タンク本体内で長手方向に延在する板状の構成配置が優先されている。

しかしながら、特許文献１に述べられている解決策は燃料タンクの剛性を考えると不利である。即ち、燃料タンク内に導入されたキャリア構造は、場合によっては衝突に起因する衝撃に対してその耐力を損うほどに燃料タンクを硬くしてしまう。一方、タンク内部における機能部品の取付について適正な位置精度を確保するには、キャリアは燃料タンク内部で固定配置することが望ましい。

キャリアの構成材料は一般に射出成形を要する材料であるが、タンク成形工程中にキャリアを組み込むと、キャリアの構成材料によってはブロー成形金型内で燃料タンク成形品の冷却時に現れる収縮応力に起因する問題が生じることもある。一般にキャリアの製造法は例えば射出成形によるなど、燃料タンク本体の成形法とは異なることから、キャリアの構成材料の性質も燃料タンク本体の性質とは異なるものとなる。

本発明の課題は、種々の機能部品を内蔵したプラスチック製の燃料タンク、特に衝撃荷重、従ってタンク本体に対する衝撃に関する荷重負担能力を向上することのできる燃料タンクを提供することである。

この課題は、冒頭に記載した形式の燃料タンクにおいて請求項１の特徴部分に記載した要件を備えることによって解決される。

本発明に係る燃料タンクは、特に機能部品用支持体（１）が、自動車燃料タンク（２）の機能部品、即ち弁、ポンプ、検出器、又は導管を担持するための機能部品用支持体であって、タンク本体の内壁に溶着可能なプラスチック材料からブロー成形され且つ複数の支持脚と機能部品組込用の開口及び燃料貫流用の開口とを有する押出ブロー成形中空体からなり、機能部品を装着した該中空体の周囲を囲む外穀として押出ブロー成形された前記タンク本体が燃料注入パイプ用の開口以外には唯一の点検調整用の開口を有するだけであり、前記中空体の外形寸法は前記タンク本体内に組み込まれる前から前記燃料注入パイプ用の開口及び点検調整用の開口の寸法よりも大きく、前記タンク本体の内部では前記機能部品を装着した前記中空体が前記支持脚部分でタンク本体の内壁に溶着されており、タンク本体内に組み込まれた状態で前記中空体の内部空間はタンク本体内の燃料が該中空体の内部空間を貫流してタンク本体内で循環できるように前記燃料貫流用の開口を介してタンク本体の内部空間と常に連通していることを特徴としている。このような中空体は、比較的肉薄で且つ空間的に複雑な輪郭をもつ成形体として容易に成形することができ、燃料タンク本体内での機能部品の配置及びタンク本体内部での支持体の固定に関して高度の柔軟性をもつ。

本発明による燃料タンクの特に好適な実施形態によれば、機能部品用支持体はタンク本体の内壁に対して可撓的に支持されており、衝突に起因する衝撃荷重に関して比較的高い荷重負担能力をタンクに持たせることができる。これは支持体自体が中空体として構成されていることから既に或る程度達成されていることであるが、支持体の特性と構造よる可撓性及び弾性変形能力を更に与えるものである。但し、これに関連して特に有利なのは、機能部品用支持体の壁部に弾性撓み可能な支持脚を一体に設けることである。

この支持脚は、例えば機能部品用支持体に蛇腹状突出部として形成しておくことが好ましい。

支持体は中空体の形でタンク本体内に配置されるので、これらの突出部は支持体外面上の任意の個所に設けておくことができ、従ってタンク本体の幾何学形状に対して支持体固定点の位置を最適に適合させることができる。

支持体はタンク内壁に溶着可能な材料からなり、支持脚部分における支持体とタンク内壁との間の溶着はタンク成形工程中に果たされることは述べるまでもない。

本発明の好適な実施形態によれば、機能部品用支持体の壁部には機能部品を中空体内部へ収容するための開口が設けられている。

この開口の口縁部は少なくとも部分的に折り返され、或いは環状に一体成形されて環状の取付座を形成していることが好ましい。このような環状取付座を設けることにより、機能部品の例えば弁ハウジング等を開口内部に嵌め込んで溶接することが容易になる。このように口縁に環状取付座を有する開口は、例えば支持体の成形時に先ず支持体輪郭上で外方へ突出したほぼドーム状の膨出部又は隆起部を成形しておき、必要な箇所の膨出部又は隆起部の頭部を裁断除去することによって形成することが望ましく、これにより極めて簡単に弁ハウジング等の固定用又は組み込み用の取付座も同時に形成されることになる。

機能部品用支持体の壁部には、支持体自体の剛性を減じるための別の開口部を更に設けておくこともできる。

本発明の更に別の好適な実施形態によれば、機能部品用支持体がタンク本体内の自由空間容積を互いに連通した複数の部分区画容積に区画している。これにより、この燃料タンクを搭載した自動車の走行状態如何によって生じる可能性のあるタンク内での燃料の動揺と波立ち（サージ）を効果的に抑制して減衰することができる。

本発明の更に別の好適な実施形態によれば、機能部品用支持体はプラスチック燃料タンク製造工程からのリサイクル原料（リグラインド材）から成形されている。これにより、タンク本体の壁部との材料同士の可溶着性を自動的に保証することができる。

機能部品用支持体は、例えば深絞り成形法によって成形することもできるが、好ましくは押出ブロー成形によって中空容器として成形するものとし、その場合、タンク本体の成形後に前述の開口及び/又は開口部を形成すればよい。

図示の実施形態と共に本発明の特徴と利点を詳述すれば以下の通りである。

先ず初めに、図１と図２を参照して本発明に係る機能部品用支持体１の製造工程を具体的に説明する。機能部品用支持体は、前述のように燃料タンク２のための各種機能部品を収容して確実に位置決め担持すべく構成された単一部品であり、その詳細については後述する。

図示の機能部品用支持体１は、押出ブロー成形によるプラスチック中空体として構成されている。図１に略示したように（図１は成形過程の途中を示す）、先ず公知のように可塑化状態のプラスチック材料からなるチューブ状パリソンがブロー成形金型３の開放状態の各金型片３ａ、３ｂの間に押し出される。次いでブロー成形金型３が閉じられ、パリソンに挿入されたブローマンドレル４からの気体の吹き込みによりパリソンが金型内で膨張されて中空体構造の予備成形品とされる。当業者にとっては自明のことであるが、機能部品用支持体１は深絞り成形で製造することも可能である。ここでは、種々の理由から押出ブロー成形を優先している。押出ブロー成形法は、特に後述するようにプラスチック製燃料タンク２の本体も押出ブロー成形によって製造されることを念頭に置けば、コスト上の観点からも特に好ましいことが確認されている。即ち、機能部品用支持体１は燃料タンク２の本体の成形時に発生するリサイクル原料（リグラインド材）から製造することができる。この場合、機能部品用支持体１のプラスチック材が燃料タンク２の本体のプラスチック材と可溶着性に関して適合性をもつことも同時に保証可能である。

図１と図２から明らかなように、機能部品用支持体１の予備成形品は外方へ突出したほぼドーム状の隆起部５（図７）や円環状の窪み６を有する中空体として成形される。

その後、機能部品用支持体１には、図２に示すような別の工程で例えば機能部品組み込み用の開口７や７ａが設けられる。

ドーム状隆起部５の頭部を裁断切除し、必要に応じて少なくとも部分的に折り返すことにより、開口と共にその口縁の環状取付座８が形成され、機能部品の例えば弁ハウジングを固定するための座面として利用される。このような取付座８の端面には例えば弁のハウジングを直接溶着することができる。特に折り返しを伴って厚肉に形成された環状取付座は、弁ハウジング等を溶着する際に要求される押付圧力をさしたる変形なしに支承するのに好適である。

機能部品用支持体１には別工程で機能部品が装着される。本実施形態においては、図３に示すように機能部品として例えばサージポットと燃料ポンプを備えた燃料送出ユニット９、燃料レベル検出器１０、運転時排気弁１１、給油時排気弁１２及びこれらを接続する導管１３が支持体に装着されている。本発明で言う導管１３とは、燃料を送る導管のみならず、電線や通排気管路も包含する。例えばエゼクターポンプ、ロールオーバ弁、除滴タンク等のその他の機能部品もやはり機能部品用支持体１に組み付けることができる。符号１４は区画壁部材であり、機能部品用支持体１にサージ防止部材として嵌め込まれたものである。これらの区画壁部材は機能部品用支持体１の長手軸を横断する面板として固定されており、支持体が燃料タンク２の内部に組み込まれた状態でも後述のように燃料タンクの長手軸を横断する鎮静板となるように配置されている。

図４には、本発明による燃料タンク２の製造過程の様子が示されてる。図示の状態は、押出ヘッド１５から押し出された可塑化状態のチューブ状パリソン１６が完成燃料タンク２の長さにほぼ一致する長さで垂下している状態である。この段階では、後に完成燃料タンク２の輪郭を形成するパリソン１６は必要に応じて下方からの支持空気の吹き出しによってチューブ形状を安定に維持している。このように開放状態の両金型片の間に押し出されているパリソン１６の下部開口から機能部品を装備した機能部品用支持体１がマンドレル１７に支持されて挿入される。その後、燃料タンクを構成すべき全体配置の周囲で両金型片が接近してブロー成形金型３が閉じられる。ブロー成形金型３内のパリソン１６は、マンドレル１７から吹き出るブロー空気によってブロー成形金型３のキャビティによって与えられる最終輪郭形状へと膨張される。この過程で蛇腹状突出部形状の支持脚１８の部分で機能部品用支持体１のプラスチック材が燃料タンク２の本体内壁１９と溶着される。支持脚１８は、後述するように或る弾性を有している。また、機能部品用支持体１も薄肉プラスチック中空体として形成されているのでそれ自体弾性であり、従って燃料タンク２の本体内部では全体として機能部品用支持体１の或る程度の弾性撓み可能な支持配置が達成される。

ここで再度強調すべきことは、機能部品用支持体１は完全に閉鎖された外穀の中空体ではなく、燃料タンク２の本体内に組み込まれた状態で実質的に燃料を貫流させ、支持体を構成する中空体内部を経由して燃料がタンク本体内で循環できることである。機能部品用支持体１は、該支持体１の蛇腹状突出部によって構成される支持脚１８により燃料タンク２内に回動・スライド・傾動のいずれも不可能な形態で位置決めされるので、図５に示すように燃料タンク内における機能部品の最終的な配置位置も保証される。これは、燃料タンクを搭載した自動車が急カーブを曲がったり、急加速又は急減速したりした場合など、極端な走行状態においても燃料タンク２の機能の信頼性を確保するために重要なことである。

図６には、機能部品用支持体１を燃料タンク２に組み込んだ完成状態が示されており、符号２０で示す燃料注入パイプは末端が機能部品用支持体１の内部に直接連通している。

図１〜図６に示した実施形態では、燃料タンク２の幾何学形状も機能部品用支持体１の幾何学形状も比較的単純なものとして示されている。また、機能部品用支持体１は燃料タンク２のほぼ全容積を占め、結果的に燃料タンク２が単に機能部品用支持体１の周囲を囲む外穀を形成しているものとしてある。

但し本発明は、実際の状況では殆どの場合に当て嵌まることであるが、燃料タンク２と機能部品用支持体１の双方共に更に一層複雑な外形を有する場合も包含するものと理解すべきであり、従ってまさに重要な点は、機能部品用支持体１が或る限界内で撓むことができるように燃料タンク２の内壁形状に正確に適合されており、前述のような極端な走行状態における機能の信頼性を確保する意味で燃料タンク内で正確且つ確実に位置決めされていることである。

以下、図７及び図８を参照して燃料タンク２が比較的複雑な形状の鞍形タンクとして構成されている場合の実施形態を説明する。この形状の燃料タンク２は、例えば後輪駆動自動車に比較的多く用いられている。鞍形タンクの比較的複雑な外形は、自動車への搭載組み込み位置に自動車ドライブシャフトが通されていることを考慮したものである。

図８に示す燃料タンク２は、図５又は図６に示した単純形状の燃料タンクの場合と同様に、特に本発明に係る機能部品用支持体１の構成及び配置により燃料注入パイプ用の開口以外には唯一つの点検調整用の開口２１（サービスフランジ開口）を有するだけであり、この機能部品用支持体は図７に示されている。

この鞍形タンクの例を参照することにより、本発明による機能部品用支持体１を用いることの利点が特に明らかとなる。即ち、この場合、機能部品は鞍形の燃料タンク２の両方のタンク室２２内に設けておく必要があることは容易に理解されるとおりである。例えば両タンク室２２は少なくとも一本の接続導管又はダクトを介して互いに連通しておかなければならない。通常、燃料ポンプを含む燃料送出ユニット９が配置されていないほうのタンク室２２内にはエゼクタポンプが配置される。更に、両タンク室２２は或る種の補償導管により双方の燃料レベルが均等に保たれるように互いに連通される。鞍形の燃料タンク２においては、その比較的強度に湾曲した空間的配置構成と鞍部２３における大きな隆起の存在により、全ての機能部品が点検調整用の開口２１を介して燃料タンク２内に組み込めるわけではない。このため、この種の従来の燃料タンク２では点検調整用の開口２１が各タンク室２２にそれぞれ設けられている。

本発明に係る構成と機能部品用支持体１の組み込みにより、今や図８に示す燃料タンク２では単一の点検調整用開口２１が設けられているだけであり、両タンク室２２は実質的に中空体の機能部品用支持体１を介して互いに連通されている。機能部品用支持体１は押出ブロー成形による中空体として構成されるので、導管類やチャンバーを支持体の一体構成部分として予め一体成形しておくことができる。前述のように、この機能部品用支持体は燃料タンク２のブロー成形時にそのパリソン内に導入されたものである。機能部品用支持体１は、自身に設けられた合計５つの弾性撓み可能な支持脚１８（そのうち図面には３つだけ現れている）により燃料タンク２内の図面で左側のタンク室２２と鞍部２３の部分において可撓的にタンク内壁１９に支持され、これらの支持点でタンク内壁１９と溶着されている。機能部品用支持体１は、その比較的大容積の部分に付加的に組立用開口２４を備えており、この組立用開口を通して例えば符号２５で示す燃料レベル検出器が支持体内に挿入配置されている。図７に示されている機能部品用支持体１のドーム状隆起部５は頭部が裁断除去されて環状取付座を有する開口に加工され、そこに各排気弁２６ａ〜２６ｃが装着されている。符号２７は左側のタンク室２２内で機能部品用支持体１の内部に配置されたエゼクタポンプであり、このポンプは接続導管２８を介して燃料送出ユニット９に接続されている。この実施形態では、機能部品用支持体１は湾曲した管状部を一端側に有しており、その末端部は正面側で開口して燃料タンク２の右側のタンク室２２に連通し、この管状部が本来なら別に必要な補償導管の機能を部分的に引き受けている。

支持脚１８は既に前述したように弾性撓み可能なクッション構造に形成されている。即ち機能部品用支持体１の壁部に連なる支持脚１８の周縁部はで同軸の波形に成形されて蛇腹構造となっており、これにより支持脚１８がばね弾性を伴って撓むことができるように構成されている。その結果、特に自動車の衝突時に燃料タンク２に衝撃荷重が作用した場合に有害な不安定要素、即ち燃料タンク２内に嵌め込まれた状態の機能部品用支持体１が燃料タンク２に損害を与える原因を排除して、究極的に確実な安定化が保証されている。

本発明に係る機能部品用支持体の押出ブロー成形による製造工程を略示する説明図である。 図１に示した機能部品用支持体を形成する中空体の壁部の一部に機能部品を収容するための開口を形成する状態を示す模式断面図である。 内部に機能部品を装着した状態の支持体を示す模式断面図である。 燃料タンク成形用パリソン内への機能部品用支持体の組み込みの様子を略示する説明図である。 成形終了時の本発明に係る燃料タンクを示す模式断面図である。 完成後の本発明に係る燃料タンクを示す模式断面図である。 本は梅井の別の実施形態に係る機能部品用支持体を未だ機能部品が未装着の状態で示す斜視図である。 図７に示した機能部品用支持体に機能部品を装着してタンク本体内に収容した本発明の別の実施形態に係る燃料タンクを示す斜視図である。

符号の説明

１：機能部品用支持体
２：燃料タンク
３：ブロー成形金型
３ａ，３ｂ：金型片
４：ブローマンドレル
５：ドーム状隆起部
６：円環状窪み
７：組み込み用開口
７ａ：開口部
８：環状取付座
９：燃料送出ユニット
１０：燃料レベル検出器
１１：運転時排気弁
１２：給油時排気弁
１３：導管
１４：区画壁部材
１５：押出ヘッド
１６：パリソン
１７：マンドレル
１８：支持脚
１９：燃料タンクの内壁
２０：燃料注入パイプ
２１：点検調整用の開口
２２：タンク室
２３：鞍部
２４：組立用開口
２５：燃料レベル検出器
２６ａ〜２６ｃ：排気弁
２７：エゼクタポンプ
２８：接続導管

Claims (13)

1. 押出ブロー成形によって製造されるプラスチック製のタンク本体の内部に運転時の排気、給油、給油時の排気、又は燃料送出の機能を実行するための機能部品が配置され、該機能部品は予め支持体に取り付けられたうえで該機能部品を装着した前記支持体がタンク本体内に収容されている燃料タンクにおいて、前記支持体（１）が、自動車燃料タンク（２）の機能部品、即ち弁、ポンプ、検出器、又は導管を担持するための機能部品用支持体であって、タンク本体の内壁に溶着可能なプラスチック材料からブロー成形され且つ複数の支持脚と機能部品組込用の開口及び燃料貫流用の開口とを有する押出ブロー成形中空体からなり、機能部品を装着した該中空体の周囲を囲む外穀として押出ブロー成形された前記タンク本体が燃料注入パイプ用の開口以外には唯一の点検調整用の開口を有するだけであり、前記中空体の外形寸法は前記タンク本体内に組み込まれる前から前記燃料注入パイプ用の開口及び点検調整用の開口の寸法よりも大きく、前記タンク本体の内部では前記機能部品を装着した前記中空体が前記支持脚部分でタンク本体の内壁に溶着されており、タンク本体内に組み込まれた状態で前記中空体の内部空間はタンク本体内の燃料が該中空体の内部空間を貫流してタンク本体内で循環できるように前記燃料貫流用の開口を介してタンク本体の内部空間と常に連通していることを特徴とする燃料タンク。
2. 機能部品用支持体（１）がタンク本体の内壁（１９）に対して可撓的に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料タンク。
3. 機能部品用支持体（１）の壁部に弾性撓み可能な支持脚（１８）が一体形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料タンク。
4. 支持脚（１８）が機能部品用支持体（１）に形成された蛇腹状突出部からなることを特徴とする請求項３に記載の燃料タンク。
5. 機能部品用支持体（１）の壁部に機能部品を中空体内部へ収容するための開口（７）が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料タンク。
6. 開口（７）の口縁部が少なくとも部分的に折り返されるか環状に一体成形されるかして環状の取付座を形成していることを特徴とする請求項５に記載の燃料タンク。
7. 機能部品用支持体（１）の壁部に剛性を減じる開口部が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料タンク。
8. 機能部品用支持体（１）が、タンク本体内の自由空間容積を互いに連通した複数の部分区画容積に区分していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料タンク。
9. 機能部品用支持体（１）がプラスチック燃料タンク製造工程からのリサイクル原料から成形されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料タンク。
10. 機能部品用支持体（１）が押出ブロー成形容器からなり、開口（７）及び／又は開口部（７ａ）がブロー成形後に設けられた穴であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料タンク。
11. 機能部品用支持体（１）が、該支持体の一体構成部分として、機能部品用支持体（１）に一体成形された導管及び／又はチャンバーを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料タンク。
12. 請求項１に記載の燃料タンクのタンク本体内に組み込まれて自動車燃料タンク（２）の機能部品、即ち弁、ポンプ、検出器、又は導管を担持するための支持体であって、前記タンク本体に燃料注入パイプ用の開口以外に唯一設けられた点検調整用の開口の寸法よりも大きい外形寸法を有し且つ機能部品組込用の開口と燃料貫流用の開口とを備えた押出ブロー成形中空体からなることを特徴とする機能部品用支持体。
13. 請求項２〜１１のいずれか１項に記載の特徴を有する請求項１２に記載の機能部品用支持体。

Images