JP6123663B2 - 燃料タンク - Google Patents

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Description

本発明は、燃料タンクに関する。
自動車に搭載される燃料タンクでは、たとえば特許文献1に記載されているように、タンクの上面と下面との間に補強装置を設け、圧縮力及び引張り力を両方とも吸収できるようにした構造がある。
特開2012−35914号公報
しかし、特許文献1に記載の構造では、燃料タンク本体の壁部に形成した孔に支柱を挿通しているため、孔の外側で燃料タンクを封止する部材が必要であり、部品点数が多くなる。
本発明は上記事実を考慮し、少ない部品点数で、燃料タンク本体の圧縮変形及び膨張変形の変形量を一定範囲で許容することを課題とする。
本発明の第1の態様では、燃料を収容する燃料タンク本体と、前記燃料タンク本体の対向する2つの対向壁のそれぞれから互いに接近する方向に突出し突出端どうしが非接触とされ、係合部が一体成形された一対の突出部と、前記係合部と係合する被係合部を備え、前記係合部へ前記被係合部が係合して前記一対の突出部を連結する連結部材と、前記連結部材に設けられ前記対向壁の対向方向への前記一対の突出部の接近及び離間を一定範囲で許容する許容部と、を有する。
この燃料タンクでは、一対の突出部が連結部材で連結されており、連結部材の許容部により、突出部の接近及び離間を、一定範囲で許容できる。これにより、燃料タンク本体の圧縮変形及び膨張変形の変形量を一定範囲で許容できる。
突出部と連結部材とは、突出部に一体成形された係合部と、連結部材に備えられた被係合部とで係合する。したがって、係合部が突出部と別体で形成された構造と比較して、部品点数が少ない。
本発明の第2の態様では、第1の態様において、前記一対の突出部のそれぞれが、前記対向壁のそれぞれを前記燃料タンク本体の内側へ凹ませて形成されている
したがって、一対の突出部のそれぞれを対向壁と別体で形成した構造と比較して、部品点数が少ない。
本発明の第3の態様では、第1又は第2の態様において、前記係合部が、前記一対の突出部のそれぞれから前記燃料タンク本体の内側に突出された凸部であり、前記被係合部が、前記連結部材に形成されて前記凸部を収容し、前記対向方向で前記凸部との間に隙間を構成することで前記許容部を兼ねる収容部である。
したがって、凸部を収容部に収容させる簡単な構造で、係合部と被係合部とを構成し、被係合部が係合部に係合した状態を実現できる。
収容部は、対向壁の対向方向で、凸部との間に隙間を構成しているので、この隙間を解消しつつ突出部の接近及び離間を許容できる。たとえば、収容部の大きさを変えることで隙間の長さを調整し、燃料タンク本体に対して許容する変形量を調整することが可能である。
しかも、収容部が許容部を兼ねているので、構造を簡素化できる。
本発明の第4の態様では、第3の態様において、前記収容部が、前記連結部材を貫通する貫通孔であり、前記凸部が、前記貫通孔内に位置する細径部と、前記細径部の先端側で前記細径部よりも太径とされ前記貫通孔の周囲で前記連結部材に掛止される太径部と、を有する。
凸部の細径部が貫通孔に収容された状態で、細径部の先端側の太径部が連結部材に掛止されるので、細径部が貫通孔に収容された状態を維持できる。
本発明の第5の態様では、第1〜第4のいずれか1つの態様において、前記許容部が、前記一対の突出部のそれぞれの係合部間の最短距離よりも長くされた撓み部を含む。
撓み部は、一対の突出部のそれぞれの係合部間の最短距離よりも長くされているので、撓み部の撓み量が増減する範囲で、突出部の接近及び離間が許容される。
そして、連結部材に撓み部を形成するので、構造を簡素化できる。
本発明の第6の態様では、第5の態様において、前記撓み部が、前記一対の突出部の間に位置している。
撓み部が一対の突出部の間に位置することで、突出部の外側に出っ張らなくなるので、燃料タンク本体の内部で、他の部材の形状や配置に与える影響が小さい。
本発明は上記構成としたので、少ない部品点数で、燃料タンク本体の圧縮変形及び膨張変形の変形量を一定範囲で許容できる。
本発明の第1実施形態の燃料タンクを示す縦断面図である。 本発明の第1実施形態の燃料タンクの内部を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態の燃料タンクを圧縮変形した状態で部分的に示す拡大断面図である。 本発明の第1実施形態の燃料タンクを膨張変形した状態で部分的に示す拡大断面図である。 本発明の第1実施形態の燃料タンクを収容孔の近傍で拡大して示す説明図である。 本発明の参考例の燃料タンクを示す縦断面図である。 本発明の参考例の燃料タンクの内部を示す斜視図である。 本発明の参考例の燃料タンクを圧縮変形した状態で部分的に示す拡大断面図である。 本発明の参考例の燃料タンクを膨張変形した状態で部分的に示す拡大断面図である。
本発明の第1実施形態の燃料タンクについて、図面を参照して説明する。
図1には、本発明の第1実施形態の燃料タンク12が示されている。以下、図面において、車両前方方向を矢印FRで、上方向を矢印UPで、車幅方向を矢印Wでそれぞれ示す。なお、図1では、この図における横方向を車両前後方向としているが、図の横方向が車幅方向であってもよい。
燃料タンク12は、内部に燃料を収容可能な燃料タンク本体14を有している。燃料タンク本体14は、本実施形態では樹脂製とされており、タンクアッパ14Uとタンクロア14Lとを接合することで、全体として、内部に燃料を収容可能な形状(たとえば図示の例では略直方体の箱状)に形成されている。特に本実施形態では、燃料タンク本体14は、図1に示す断面で、下壁14B、上壁14T、前壁14F及び後壁14Rを有する長方形状である。この断面において、下壁14B及び上壁14Tは、前壁14F及び後壁14Rに比べて長い。上壁14T及び下壁14Bは互いに対向しており、本発明に係る対向壁14Mの例である。図面において、対向壁14Mが互いに対向する対向方向を矢印T1で示す。この対向方向は、対向壁14Mが接近及び離間する方向である。
対向壁14Mのそれぞれには、一対の突出部16が形成されている。突出部16は、対向壁14Mのそれぞれを燃料タンク本体14の内側へ部分的に(図1の例では中央部分)凹ませて(膨出させて)形成されている。したがって、燃料タンク本体14の外側(図1の例では上側及び下側)から見ると、突出部16が形成されている箇所は、部分的に凹んだ凹部14Hとなっている。
図1及び図2にも示すように、突出部16はそれぞれ、対向壁14Mから連続する、略円錐台状の側壁部16Bと、この側壁部16Bの先端側の底壁部16A(突出端)と、を有している。
一対の突出部16は互いに接近する方向に突出されており、突出部16の底壁部16Aどうしは対向している。ただし、それぞれの底壁部16Aどうしは非接触であり、底壁部16Aの間に隙間D3が構成されている。
突出部16どうしは、連結部材18で連結されている。図2にも詳細に示すように、連結部材18は、全体として略円筒状に形成されている。そして、連結部材18の内部へは、上側及び下側から、突出部16がそれぞれ入る形状とされている。
突出部16の側壁部16Bには、1又は複数(図1及び図2に示す例では、周方向に均等に4つ、ただし2つのみ図示)の凸部20が、突出部16と一体で、燃料タンク本体14内に向かって形成されている。
凸部20はいずれも、燃料タンク本体14の対向壁14Mの対向方向に対し、略直交する方向に突出している。
これに対し、連結部材18には、凸部20に対応する位置に、収容孔22が形成されている。収容孔22には凸部20が収容されて係合されている。したがって、凸部20は、本発明に係る係合部の一例である。また、収容孔22は、本発明に係る被係合部の一例である。
図4にも詳細に示すように、凸部20は、根元側(突出部16側)の細径部20Sと、細径部20Sの先端側の太径部20Lとを有している。これに対し、収容孔22は、対向壁14Mの対向方向(矢印T1方向)に沿って長孔状に形成されている。収容孔22の幅W1は、細径部20Sの径A1より広く、太径部20Lの径A2より狭い。したがって、凸部20の細径部20Sが収容孔22に収容される。そして、収容状態では、太径部20Lが収容孔22の周囲で連結部材18に掛止され、凸部20が収容孔22から抜け止めされる。
燃料タンク本体14の対向壁14Mが接近又は離間していない状態(図1に実線で示す状態)では、対向壁14Mから遠い側の間隙D1と、対向壁14Mに近い側の間隙D2とが構成されている。
図1に一点鎖線14Pで示すように、燃料タンク本体14の上壁14T及び下壁14Bが相対的に接近し、突出部16どうしが相対的に接近すると、間隙D1は徐々に狭くなり(間隙D2は広がり)、上壁14T及び下壁14Bの接近が許容される。そして、図3Aに示すように、細径部20Sと収容孔22の一端22Aとが接触すると、突出部16どうしの接近が阻止される。
また、図1に二点鎖線14Qで示すように、燃料タンク本体14の上壁14T及び下壁14Bが相対的に離間し、突出部16どうしが相対的に離間すると、間隙D2は徐々に狭くなり(間隙D1は広がり)、上壁14T及び下壁14Bの離間が許容される。そして、図3Cに示すように、細径部20Sと収容孔22の他端22Bとが接触すると、突出部16どうしの離間が阻止される。以上の説明から分かるように、収容孔22は、本発明の許容部の一例でもある。
次に、第1実施形態の燃料タンク12の作用を説明する。
燃料タンク本体14では、タンク内圧が大気圧と同程度である場合は、膨張あるいは圧縮しない。すなわち、図1に実線で示すように、燃料タンク本体14の上壁14Tと下壁14Bとは大きく湾曲することはなく、略平面の状態である。このとき、突出部16の底壁部16Aの間には、隙間D3が構成されている。また、凸部20の細径部20Sと収容孔22との間には、間隙D1及び間隙D2が構成されている。
燃料タンク本体14のタンク内圧が負圧(外部の大気圧に対してタンク内圧が低い状態)になったときは、間隙D1が徐々に狭くなりつつ、突出部16が互いに接近する。すなわち、図1に一点鎖線14Pで示すように、燃料タンク本体14の上壁14Tと下壁14Bの中央部分が互いに接近する方向の湾曲が許容され、燃料タンク本体14は圧縮変形される。なお、図1では、燃料タンク本体14の変形の程度を実際よりも大きくして示している。
そして、図3Bに示すように、細径部20Sと収容孔22の一端22Aとが接触すると、突出部16どうしの接近が阻止され、燃料タンク本体14の上壁14Tと下壁14Bの湾曲も阻止される。
このように、第1実施形態の燃料タンク12では、燃料タンク本体14の負圧時には、図1に二点鎖線14Pで示すように、燃料タンク本体14の圧縮変形が許容されると共に、この変形量は、間隙D1が解消される一定量に制限される。
これに対し、燃料タンク本体14のタンク内圧が正圧(外部の大気圧に対してタンク内圧が高い状態)になったときは、間隙D2が徐々に狭くなりつつ、突出部16が互いに離間する。すなわち、図1に二点鎖線14Qで示すように、燃料タンク本体14の上壁14Tと下壁14Bの中央部分が互いに離間する方向の湾曲が許容され、燃料タンク本体14が膨張変形される。
そして、図3Cに示すように、細径部20Sと収容孔22の他端22Bとが接触すると、突出部16どうしの離間が阻止され、燃料タンク本体14の上壁14Tと下壁14Bとの湾曲も阻止される。
このように、第1実施形態の燃料タンク12では、燃料タンク本体14の正圧時には、図1に二点鎖線14Qで示すように、燃料タンク本体14の膨張変形が許容されると共に、この変形量は、間隙D2が解消される一定量に制限される。
間隙D1は、凸部20の細径部20Sと、収容孔22の一端22Aとの間に構成されている。このため、この間隙D1の長さを調整することで、燃料タンク本体14の負圧時における上壁14Tと下壁14Bの変形量を所望の変形量(接近長)に調整することが可能である。
同様に、間隙D2は、凸部20の細径部20Sと、収容孔22の他端22Bとの間に構成されている。このため、この間隙D2の長さを調整することで、燃料タンク本体14の正圧時における上壁14Tと下壁14Bの変形量(離間長)を所望の変形量に調整することが可能である。
なお、凸部20の細径部20Sが、収容孔22の一端22A又は他端22Bに接触した状態で、燃料タンク本体14の上壁14Tと下壁14Bとがさらに接近又は離間しようとすると、細径部20Sには収容孔22の孔壁から荷重が作用する。ここで、細径部20Sは、燃料タンク本体14の上壁14Tと下壁14Bとの対向方向(矢印T1方向)に対し、略直交する方向に向かって形成されている。したがって、図3A及び図3Bに示すように、細径部20Sに収容孔22の孔壁から作用する荷重は、細径部20Sに対し主に剪断方向(矢印F1方向)に作用する。細径部20Sに対し剥離方向(矢印F2方向)に作用する荷重が小さくなるので、凸部20の破損を抑制できる。
そして、第1実施形態では、本発明の係合部の一例である凸部20が、突出部16と一体成形されている。したがって係合部を突出部16と別体で形成した構造と比較して、部品点数が少なくなり、構造の簡素化や、軽量化、低コスト化を図ることができる。突出部16と別体で形成した係合部を突出部16に後から取り付ける必要がないので、燃料タンク12の製造も容易である。
本発明の被係合部である収容孔22は、本発明の許容部を兼ねているので、許容部を収容孔22(被係合部)と別体で形成した構造と比較して、構造を簡素化できると共に、部品点数の増加を抑制できる。
また、第1実施形態では、まず、燃料タンク本体14が所定の範囲で変形(圧縮又は膨張)し、その後、燃料タンク本体14を変形させる荷重を連結部材18で受ける。燃料タンク本体14に作用する荷重を、燃料タンク本体14と、連結部材18とで分担して受けるので、燃料タンク本体14を過度に高強度にする必要がない。
なお、第1実施形態において、燃料タンク12の製造方法、特に、凸部20を収容孔22に収容して係合させるための加工を行う方法は特に限定されない。たとえば、突出部16が形成されていないタンクアッパ14Uとタンクロア14Lとをあらかじめ用意し、さらに、収容孔22が形成された連結部材18を用意する。そして、金型内に連結部材18を配置し、この連結部材18を間に配置して、タックアッパ14Uとタンクロア14Tとを接合する。さらに、タックアッパ14Uとタンクロア14Tの所定位置を金型で押し込んで、突出部16を形成する。そして、突出部16において凸部20を構成する部分を、金型等で局所的に押し出して収容孔22に収容した状態で、押し出された部分の先端を加圧により変形させて(加締めて)、太径部20Lを形成する加工方法を採ることが可能である。
次に、本発明の参考例について説明する。
図4には、参考例の燃料タンク52が示されている。参考例において、第1実施形態と同一の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。また、参考例において、燃料タンクの全体的構成は、第1実施形態の燃料タンク12(図1参照)と同様であるので、図示を省略する。
参考例では、本発明に係る係合部の例として、第1実施形態に係る凸部20に代えて、突出部16には突条56が形成されている。また、本発明に係る被係合部の例として、連結部材54には、第1実施形態に係る収容孔22に変えて、凹溝58が形成されている。
突条56は、突出部16の側壁部16Bの外面(燃料タンク本体14内の面)において、側壁部16Bを取り囲む環状に複数形成されている。図5、図7A及び図7Bに示す例では、複数の突条56の間隔は、対向方向(矢印T1方向)に一定である。
これに対し、凹溝58は、連結部材54の内周面側において、周方向に複数形成されている。そして、突条56が凹溝58に対して一対一で対応して係合している。
なお、参考例では、突条56と凹溝58との関係は相対的であり、たとえば、突出部16に凹溝が形成され連結部材に突条が形成されていてもよい。この場合、突出部16に形成された凹溝が本発明の係合部であり、連結部材54に形成された突条が本発明の被係合部である。
参考例の連結部材54には、長手方向の中間部分に撓み部60が形成されている。撓み部60は、連結部材54の径が局所的に小さくなるように連結部材54の一部を内側に変位させた部位であり、一対の突出部16の間(隙間D3)に位置している。特に図5に示す例では、一対の突出部16のそれぞれの突条56の間の最短距離L1を考えたとき、この最短距離L1よりも長くなるように形成されている。より詳細には、上側の突出部16の突条56の下端と、下側の突出部16の突条56の上端との距離が、最短距離L1である。
図5に一点鎖線14Pで示すように、燃料タンク本体14の上壁14T及び下壁14Bが相対的に接近し、突出部16どうしが相対的に接近すると、撓み部60がさらに湾曲する(撓み量が増える)。そして、図7Aに示すように、撓み部60を構成している変位部位60Lが互いに接触すると、突出部16どうしの接近が阻止される。
また、図5に二点鎖線14Qで示すように、燃料タンク本体14の上壁14T及び下壁14Bが相対的に離間し、突出部16どうしが相対的に離間すると、撓み部60が伸びる(撓み量が増える)。そして、図7Bに示すように、撓み部60を伸ばす方向の力と、撓み部60の抗力とが等しくなると、突出部16どうしの離間が阻止される。
参考例の燃料タンク52においても、第1実施形態の燃料タンク12と同様に、タンク内圧が大気圧と同程度である場合は、燃料タンク本体14は膨張あるいは圧縮しない。このとき、図5に示すように、連結部材54の撓み部60の撓み量は変化していない。
参考例において、燃料タンク本体14のタンク内圧が負圧になったときは、撓み部60がさらに撓んで(撓み量が増え)、燃料タンク本体14の上壁14Tと下壁14Bのそれぞれの中央部分が互いに接近する方向の湾曲が許容される。図7Bに示すように、撓み部60を構成している変位部位60Lが互いに接触する(あるいは、撓み部60を縮める方向の力と、撓み部60の抗力とが等しくなる)と、燃料タンク本体14の上壁14Tと下壁14Bの湾曲も阻止される。
参考例において、燃料タンク本体14のタンク内圧が正圧になったときは、撓み部60が伸びて(撓み量が減り)、燃料タンク本体14の上壁14Tと下壁14Bのそれぞれの中央部分が互いに離間する方向の湾曲が許容される。図7Cに示すように、撓み部60を伸ばす方向の力と、撓み部60の抗力とが等しくなると、燃料タンク本体14の上壁14Tと下壁14Bの湾曲も阻止される。
すなわち、参考例の燃料タンク52においても、燃料タンク本体14の負圧時には、燃料タンク本体14の圧縮変形が許容され、この変形量は、撓み部60を構成している変位部位60Lが互いに接触する一定量に制限される。また、燃料タンク本体14の正圧時には、燃料タンク本体14の膨張変形が許容され、この変形量は、撓み部60を伸ばす方向の力と、撓み部60の抗力とが等しくなる一定量に制限される。
そして、撓み部60を構成している変位部位60Lの厚みや長さ(撓み部60が伸びきったときの長さ)を調整することで、燃料タンク本体14の負圧時における上壁14Tと下壁14Bの変形量を所望の変形量に調整することも可能である。
特に、参考例では、本発明の許容部が、一対の突出部16のそれぞれの係合部(突条56)の間の最短距離L1よりも長くされた撓み部60である。すなわち、撓み部60を形成する簡単な構造で許容部を構成できる。
撓み部60は、一対の突出部16の間の部分(隙間D3)に位置している。したがって、撓み部60が、たとえば、突出部16よりも横方向の位置に出っ張った構造と比較して、燃料タンク本体54の内部で、他の部材の形状や配置に与える影響が小さい。
参考例では、燃料タンク本体14の突出部16に形成した突条56と、連結部材54に形成した凹溝58によって、連結部材54を突出部16に係合させている。すなわち、本願の係合部が、突出部16に一体成形された構造である。したがって、突条56を突出部16と別体で形成した構造と比較して部品点数が少なくなり、構造の簡素化や、軽量化、低コスト化を図ることができる。突出部16と別体で形成した係合部を突出部16に後から取り付ける必要がないので、燃料タンク52の製造も容易である。
しかも、参考例においても第1実施形態と同様に、燃料タンク本体14が所定の範囲で変形(圧縮又は膨張)し、その後、燃料タンク本体14を変形させる荷重を撓み部60の変形で受ける。燃料タンク本体14に作用する荷重を、燃料タンク本体14と、連結部材54とで分担して受けるので、燃料タンク本体14を過度に高強度にする必要がない。
なお、参考例においても、燃料タンク52の製造方法は特に限定されない。特に、突条56を凹溝58に係合させるための加工を行う方法は特に限定されない。たとえば、突出部16を形成する前のタンクアッパ14Uとタンクロア14Lを用意し、金型内で連結部材54を間にしてタンクアッパ14Uとタンクロア14Lとを接合すると共に、外側から金型で押し込んで突出部16を形成する。そして、あらかじめ凹溝58が形成された連結部材54に対し、突出部16の側壁部16Bをさらに金型で押すことで、側壁部16Bを構成する樹脂が凹溝58に入り込む加工方法を採ることが可能である。
上記実施形態及び参考例において、突出部16は、対向壁14M(上壁14T及び下壁14B)のそれぞれを部分的に燃料タンク本体14の内側へ凹ませて形成されている。突出部16が燃料タンク本体14と一体成形されているので、突出部を燃料タンク本体と別体で形成した構造と比較して、部品点数が少ない。
そして、このように突出部16を、燃料タンク本体14の一部を部分的に凹ませて形成すると、突出部16を構成している部分の材料が薄肉になることがある。また、突出部16が形成されることで、燃料タンク本体14の周長(周りの長さ)も、その分だけ長くなる。これらにより、燃料タンク本体14の変形が生じやすくなるため、変形量を適切に制限することが望まれる。上記実施形態及び参考例では、許容部を設けたことで、燃料タンク本体14の変形を許容し、変形量を一定範囲で確実に制限できる構造を実現している。
本発明の燃料タンクとしては、上記第1実施形態の凸部20及び収容孔22が形成され、さらに、連結部材18に撓み部60が形成された構造であってもよい。
また、上記では、燃料タンク本体14の上壁14T及び下壁14Bが水平になるように設置された例を挙げたが、上壁14T及び下壁14Bが垂直に(あるいは斜めに)なるように設置されていてもよい。
また、燃料タンク12、52が車両のフロアパネルの下方にフロアパネルと一定の間隔を設けて配置される場合において、許容部による変形量(燃料タンクの上壁14Tの変位量)をその間隔以下とすることで、燃料タンク12、52が変形した際にフロアパネルと干渉することを抑制できる。
12 燃料タンク
14 燃料タンク本体
14M 対向壁
16 突出部
18 連結部材
20 凸部(係合部)
20S 細径部
20L 太径部
22 収容孔(貫通孔、被係合部、許容部)
52 燃料タンク
54 連結部材
56 突条(係合部)
58 凹溝(被係合部)
60 撓み部(許容部)

Claims (5)

  1. 燃料を収容する燃料タンク本体と、
    前記燃料タンク本体の対向する2つの対向壁のそれぞれから互いに接近する方向に突出し突出端どうしが非接触とされ、係合部が一体成形された一対の突出部と、
    前記係合部と係合する被係合部を備え、前記係合部へ前記被係合部が係合して前記一対の突出部を連結する連結部材と、
    前記連結部材に設けられ前記対向壁の対向方向への前記一対の突出部の接近及び離間を一定範囲で許容する許容部と、
    を有し、
    前記係合部が、前記一対の突出部のそれぞれから前記燃料タンク本体の内側に突出された凸部であり、
    前記被係合部が、前記連結部材に形成されて前記凸部を収容し、前記対向方向で前記凸部との間に隙間を構成することで前記許容部を兼ねる収容部である
    燃料タンク。
  2. 前記一対の突出部のそれぞれが、前記対向壁のそれぞれを前記燃料タンク本体の内側へ凹ませて形成されている請求項1に記載の燃料タンク。
  3. 前記収容部が、前記連結部材を貫通する貫通孔であり、
    前記凸部が、
    前記貫通孔内に位置する細径部と、
    前記細径部の先端側で前記細径部よりも太径とされ前記貫通孔の周囲で前記連結部材に掛止される太径部と、を有する請求項1又は請求項2に記載の燃料タンク。
  4. 前記許容部が、前記一対の突出部のそれぞれの係合部間の最短距離よりも長くされた撓み部を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の燃料タンク。
  5. 前記撓み部が、前記一対の突出部の間に位置している請求項4に記載の燃料タンク。
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