JP6151222B2 - 自動車用燃料タンク - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用燃料タンクに関する。
例えば、特許文献１には、樹脂材料で略箱状に形成されたタンク本体と、タンク本体の周囲を全体にわたって取り囲むように配置された上側断熱材及び下側断熱材と、上側断熱材及び下側断熱材に形成された固定孔にそれぞれ固定されるベース部材と、上側断熱材と下側断熱材とを互いに連結するアンカー部材とから構成される燃料タンクが開示されている。
この場合、アンカー部材は、一対の挿入ピンを有し、この一対の挿入ピンをベース部材の挿入孔にそれぞれ挿入することで、上側断熱材と下側断熱材とを連結する構成が採用されている。
ところで、特許文献１に開示された燃料タンク構造では、分割構成された上側断熱材及び下側断熱材をタンク本体に取り付けるために、例えば、断熱材側に固定される複数のベース部材や、ベース部材の挿入孔に挿入される挿入ピンを有するアンカー部材等の複数の部材が必要となる。
このため、特許文献１に開示された燃料タンクを製造する場合、例えば、ベース部材を上側断熱材及び下側断熱材の各固定孔に挿入して固定する工程や、アンカー部材の挿入ピンをベース部材の挿入孔に挿入する工程等が必要となり、製造工程が煩雑となる。
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、簡素な構造によって断熱性を向上させると共に、容易に製造することが可能な自動車用燃料タンクを提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、タンク本体の外壁が多層構造からなる合成樹脂層によって形成される自動車用燃料タンクにおいて、前記タンク本体は、少なくともバリヤ層が介装される内側本体層と外側本体層とを備え、前記外側本体層を構成する表皮層の外側には、内部に空気層を有する構造体が取り付けられ、前記構造体は、前記外側本体層と同じ材料で形成され、前記内側本体層及び前記外側本体層の成形時に、前記外側本体層の外表面に溶着されることを特徴とする。
本発明によれば、タンク本体を構成する表皮層（外側本体層）の外側に、内部に空気層を有する構造体を後付工程で簡便に取り付けることができる。本発明では、構造体の内部に設けられた空気層によって断熱効果が得られることにより、簡素な構造によって断熱性を向上させ、蒸発燃料（ｖａｐｏｒ）の発生を抑制することができると共に、表皮層の外側に取り付けられた構造体が補強効果を発揮することにより、タンク本体の耐圧性を向上させることができる。このように、本発明では、構造体をタンク本体の表皮層の外側に取り付けることで、容易に製造することができると共に、断熱効果と耐圧効果とを併有することができる。
本発明によれば、構造体を外側本体層と同一樹脂（例えば、高密度ポリエチレン；ＨＤＰＥ）を用いて形成することで、内側本体層と外側本体層の成形時に外側本体層の外表面を形成する表皮層に対して構造体を容易に溶着して、構造体をタンク本体に対して一体に取り付けることができる。この結果、本発明では、従来技術のようなベース部材を上側断熱材及び下側断熱材の固定孔に挿入して固定する工程や、アンカー部材の挿入ピンをベース部材の挿入孔に挿入する工程等が不要となり、従来技術と比較して表皮層に対する構造体の取付作業を簡便に遂行することができる。
さらに、本発明は、タンク本体の外壁が多層構造からなる合成樹脂層によって形成される自動車用燃料タンクにおいて、前記タンク本体は、少なくともバリヤ層が介装される内側本体層と外側本体層とを備え、前記外側本体層を構成する表皮層の外側には、内部に空気層を有する構造体が取り付けられ、前記構造体は、前記外側本体層と同じ材料を発泡して形成されることを特徴とする。
本発明によれば、構造体を発泡材料で形成することで、連続押し出し成形（例えば、通常のブロー成形、ツインシートブロー成形等）によって、タンク本体と構造体とを容易に一体成形することができる。
本発明では、簡素な構造によって断熱性を向上させると共に、容易に製造することが可能な自動車用燃料タンクを得ることができる。
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料タンクの分解斜視図、図２は、図１の燃料タンクを構成する上側構造体及びタンク本体の外壁の断面構造を示す部分拡大断面図、図３は、燃料タンクの一部破断斜視図である。
燃料タンク（自動車用燃料タンク）１０は、図示しない自動車の車体に取り付けられて固定されている。図１に示されるように、この燃料タンク１０は、内部にガソリン等の燃料油を収納することが可能な殻状のタンク本体１２と、タンク本体１２の外側に配置され、タンク本体１２の全体を囲繞する構造体１３とを備えて構成されている。構造体１３は、例えば、上下に２つに分割構成された上側構造体１３ａと下側構造体１３ｂとからなる。なお、以下の説明では、上側構造体１３ａと下側構造体１３ｂとを特に区別することがなく、両者を総称して「構造体１３」という場合がある。
タンク本体１２の上面には、図示しないポンプ等を取り付けるためのポンプ取付孔１４と、内部の燃料蒸気を回収するホース等を接続するための取付孔１６と、図示しないリターンパイプを接続するための取付孔１８とが設けられている。また、タンク本体１２の側面には、図示しないインレットパイプから燃料を注入する燃料注入口（図示せず）が設けられている。上側構造体１３ａには、タンク本体１２に対応し、ポンプ取付孔１４、取付孔１６、１８、燃料注入口等にそれぞれ連通する複数の開口部１７が形成されている。
燃料タンク１０は、例えば、ブロー成形や押し出しシート成形等によって形成されるが、本実施形態では、後記する図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、ツインシートブロー成形で成形される燃料タンク１０をその一例として説明する。
図２に示されるように、燃料タンク１０の外壁１９は、外側から内側に向かって順に、構造体１３ａ、表皮層２０、外側ベース層２２、外側接着剤層２４、バリヤ層２６、内側接着剤層２８、及び、内側ベース層３０で形成されている。各構造体１３ａ、１３ｂの内部には、閉空間からなる空気層３４が設けられている。
図１に示されるように、本実施形態では、複数の開口部１７を除いて、内側構造体１３ａと外側構造体１３ｂとを略同一形状で形成しているが、それぞれ異なる形状であってもよい。例えば、矩形状の開口を有する箱体と、開口を閉塞する蓋体とから構成されるようにしてもよい。
上側構造体１３ａ及び下側構造体１３ｂは、それぞれ、内部に空気層３４を有して封止された密封体からなる。上側構造体１３ａ（下側構造体１３ｂ）は、所定間隔離間し上下方向に相互に対向して配置される外側壁部１３ｃ及び内側壁部１３ｄと、外側壁部１３ｃから略直交する方向に折れ曲がって連続する外側側壁１３ｅと、内側側壁１３ｄから略直交する方向に折れ曲がって連続する内側側壁１３ｆと、外側側壁１３ｅ及び内側側壁１３ｄの端縁同士を連結する連結壁１３ｇとによって構成されている。
内側壁部１３ｄ及び内側側壁１３ｆには、外側壁部１３ｃ側に向かって窪み、タンク本体１２の上部又は下部を収容可能な凹部３６が形成されている。凹部３６の内側底面には、タンク本体１２の表皮層２０と溶着される溶着面３８が形成されている。図３に示されるように、空気層３４は、上下方向に所定長だけ離間する外側壁部１３ｃと内側壁部１３ｄとの間で形成される空間部と、外側側壁１３ｅ、内側側壁１３ｄ及び連結壁１３ｇによって囲繞される空間部とによって構成される。
構造体１３は、外壁１９を構成する外側本体層の最も外側に配置され（図２参照）、外側ベース層２２と同じ材料、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で形成されることが好ましい。この構造体１３は、後記するように、内側本体層及び外側本体層の成形時に後付けで外側本体層に対して取り付けられる。
構造体１３は、タンク本体１２内に収容されるガソリン等の燃料油と非接触状態で配置される。図４に示されるツインシートブロー成形では、構造体１３を除いた前記の６層から形成されるフラットパリソン１０４が用いられている。図４の詳細については、後記する。
図２に示されるように、タンク本体１２の外壁１９は、前記した多層構成からなる合成樹脂層により形成され、バリヤ層２６が介装される内側本体層（内側接着剤層２８、内側ベース層３０）と、外側本体層（表皮層２０、外側ベース層２２、外側接着剤層２４）とによって構成されている。すなわち、タンク本体１２の外壁１９は、燃料の不透過性に優れた材質からなるバリヤ層２６を、少なくとも、タンク内面を形成する内側熱可塑性樹脂層とタンク外面を形成する外側熱可塑性樹脂層とで挟んだ多層断面構造で構成されている。
表皮層２０及び外側ベース層２２は、衝撃耐性が大きく燃料油に対して剛性が維持される熱可塑性合成樹脂によって形成されている。この熱可塑性合成樹脂は、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。表皮層２０をポリエチレン樹脂とした場合、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ；High Density Polyethylene）で形成されることが好ましい。
また、外側ベース層２２をポリエチレン樹脂とした場合、再生樹脂（Regrind Material）を用いることができる。例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主材として含有する再生樹脂は、使用後に回収された燃料タンク１０や、製造工程で不良品と判定された燃料タンク等を破粋してリサイクルして使用するとよい。
外側接着剤層２４は、外側ベース層２２とバリヤ層２６との間に設けられ、外側ベース層２２とバリヤ層２６とを接着する。この外側接着剤層２４に用いられる接着性の合成樹脂としては、例えば、変性ポリオレフィン樹脂等が挙げられ、特に、不飽和カルボン酸変性ポリエチレン樹脂が好ましい。
なお、本実施形態では、表皮層２０、外側ベース層２２、及び、外側接着剤層２４により外側本体層を構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、外側ベース層２２及び外側接着剤層２４を無くして、表皮層２０とバリヤ層２６とを直接溶着するようにしてもよい。
バリヤ層２６は、燃料油の透過が極めて少ない熱可塑性合成樹脂で形成され、例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ；Ethylene Vinylalcohol Copolymer）で形成されることが好ましい。バリヤ層２６としてエチレン−ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）を用いることにより、ガソリンの透過防止性を向上させることができる。
内側接着剤層２８は、バリヤ層２６と内側ベース層３０との間に設けられ、バリヤ層２６と内側ベース層３０とを接着する。この内側接着剤層２８に用いられる接着性の合成樹脂としては、外側接着剤層２４と同様に、例えば、変性ポリオレフィン樹脂等が挙げられ、特に、不飽和カルボン酸変性ポリエチレン樹脂が好ましい。
内側ベース層３０は、表皮層２０と同様に、熱可塑性合成樹脂によって形成されている。この熱可塑性剛性樹脂は、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。内側ベース層３０をポリエチレン樹脂とした場合、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ；High Density Polyethylene）で形成されることが好ましい。
なお、本実施形態では、内側接着剤層２８、及び、内側ベース層３０により内側本体層を構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、内側接着剤層２８を無くして、バリヤ層２６と内側ベース層３０とを直接溶着するようにしてもよい。
本実施形態に係る燃料タンク１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその製造方法について説明する。
図４（ａ）、（ｂ）は、ツインシートブロー成形によって燃料タンクを成形する製造工程を示す説明図である。なお、内部に空気層３４を有する上側構造体１３ａ及び下側構造体１３ｂは、タンク本体１２と別途に製造して準備しておき、一対の成形金型１０２のキャビティ内に溶着面３８を内側に向けて予め装着しておく。
図４（ａ）に示されるように、フォーミングダイ１００の図示しないノズルからシート状の２つのフラットパリソン１０４を略平行に所定長だけ下降させる。続いて、図４（ｂ）に示されるように、フォーミングダイ１００の下方に一対の成形金型１０２が開いて対向した状態に位置させた後、フラットパリソン１０４を成形金型１０２の内部に導入する。
なお、２つのフラットパリソン１０４は、それぞれ、成形金型１０２に近接する側から離間する側に向かって順に、表皮層２０、外側ベース層２２、外側接着剤層２４、バリヤ層２６、内側接着剤層２８、及び、内側ベース層３０を積層し、構造体１３を除いた６層で形成されている。
真空引きしてパリソン１０４を成形金型１０２のキャビティに予め装着されていた構造体１３の凹部３６に沿って転写し、構造体１３の溶着面３８とパリソン１０４の表皮層２０とを溶着する。
その後、図示しないカッター等の切断手段を用いてフラットパリソン１０４を所定長に切断すると共に、成形金型１０２を型締めした状態において、図示しないエアノズルから相互に対向するフラットパリソン１０４の内部にエアを吹き出してフラットパリソン１０４の外面を構造体１３側に押圧し燃料タンク１０を成形する。成形金型１０２を型開きして、タンク本体１２の外側を構造体１３によって囲繞された燃料タンク１０が取り出される。
本実施形態では、タンク本体１２の表皮層２０（外側本体層）に対し、外側ベース層３０と同じ材料で内部に空気層３４を有する上側構造体１３ａ及び下側構造体１３ｂを、後付工程で簡便に取り付けることができる。本実施形態では、上側構造体１３ａ及び下側構造体１３ｂの内部に設けられた空気層３４によって断熱効果が得られることにより、簡素な構造によって断熱性を向上させ、蒸発燃料（ｖａｐｏｒ）の発生を抑制することができると共に、外側本体層に取り付けられた上側構造体１３ａ及び下側構造体１３ｂがタンク本体１２の全体を囲繞して耐圧効果を発揮することにより、タンク本体１２の耐圧性を向上させることができる。
このように、本実施形態では、タンク本体１２の外側に構造体１３を取り付けることで燃料タンク１０を容易に製造することができると共に、表皮層２０の外側に取り付けられた構造体１３によってタンク本体１２の断熱効果と耐圧効果とを併有することができる。
また、本実施形態では、構造体１３を外側ベース層３０（外側本体層）と同一樹脂（例えば、高密度ポリエチレン；ＨＤＰＥ）を用いて形成することで、外側本体層及び内側本体層の成形時に表皮層２０に対して構造体１３を容易に溶着することができる。この結果、表皮層２０に対する構造体１３の取付作業を簡便に遂行することができる。
図５（ａ）〜（ｄ）は、通常のブロー成形によって燃料タンクを成形する製造工程を示す説明図である。なお、以下の説明において、図１〜図３に示す構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。また、図４に示す製造工程と同様に、構造体１３は、別途製造されて、一対の成形金型２１０のキャビティ内に溶着面３８を内側に向けて予め装着されているものとする。
図示しない押し出し成形装置によって可塑化した樹脂を、フォーミングダイ２００のノズル２０２から円筒状のパリソン２０４として押し出す。この押し出された円筒状のパリソン２０４の上側をロボットハンド２０６の把持部２０８で把持し、図示しないカッター等の切断手段で切断することにより、上下方向に所定長の長さからなるパリソン２０４が得られる（図５（ａ）参照）。
なお、ロボットハンド２０６の把持部２０８によって把持されるパイプ状（チューブ状）のパリソン２０４は、外側から内側に向かって順に、表皮層２０、外側ベース層２２、外側接着剤層２４、バリヤ層２６、内側接着剤層２８、及び、内側ベース層３０からなり、構造体１３を除いた６層で形成されている。
続いて、一対の成形金型２１０が型閉じされていない状態において、ロボットハンド２０６の把持部２０８でパリソン２０４の上端部を閉塞し、且つ、パリソン２０４の下端部をピンチプレート２１２で閉塞した状態で、パリソン２０４で閉塞された空間部２１４内に予めエアを供給してパリソン２０４を膨張（変形）させる。
次に、このようにして膨張したパリソン２０４を、内部に予め構造体１３が装着されている一対の成形金型２１０で挟み込む（図５（ｂ）参照）。続いて、パリソン２０４の上下部分を一対の成形金型２１０で閉じた状態で、パリソン２０４の空間部２１４内にエアを供給する（図５（ｃ）参照）。このエアによってパリソン２０４がさらに膨らんで構造体１３の凹部３６内に押圧される。
パリソン２０４が外側に押圧されて伸長されることで、成形金型２１０のキャビティに予め装着されていた構造体１３の溶着面３８と、パリソン２０４の外側表面である表皮層２０とが溶着されて中空の仮成形品２１６が成形される（図５（ｃ）参照）。この仮成形品２１６を図示しないカッター等の切断手段で略中央部（成形金型の分割線）から鉛直方向に２つに分断した後（図５（ｄ）参照）、仮成形品２１６の内面に対してタンク本体１２内に内蔵される図示しない内蔵部品（子部品）を溶着する。さらに、不要な部分を除去して２つの仮成形品２１６を一体的に結合することで燃料タンク１０が製造される。
このように樹脂材料で円筒状のパリソン２０４を用い、図５（ａ）〜（ｄ）に示される通常のブロー成形によって燃料タンク１０を製造した場合であっても、タンク本体１２の表皮層２０に構造体１３を溶着することで、構造体１３を後付けで容易に取り付けることができる。
本実施形態では、構造体１３を、発泡材料（例えば、高密度ポリエチレン；ＨＤＰＥ）を用いて形成することで、通常のブロー成形やツインシートブロー成形等の連続押し出し成形によって、タンク本体１２と構造体１３とを容易に一体成形することができる。
図６は、既存のタンク本体に対して構造体を取り付ける状態を示す説明図である。
図６に示されるように、従来から製造されているタンク本体１２の全体を収納することが可能な上側構造体１３ａ及び下側構造体１３ｂ（図示せず）を別途製造し、上側構造体１３ａ及び下側構造体１３ｂの凹部３６に形成された溶着面３８と、タンク本体１２の外表面とを溶着するようにしてもよい。また、図示しないクリップを用いてタンク本体１２の外表面に構造体１３を固定するようにしてもよい。
図６に示されるように、従来から製造されているタンク本体１２の全体を収納することが可能な上側構造体１３ａ及び下側構造体１３ｂ（図示せず）を別途製造し、上側構造体１３ａ及び下側構造体１３ｂの凹部３６に形成された溶着面３８と、タンク本体１２の外表面とを溶着するようにしてもよい。また、図示しないクリップを用いてタンク本体１２の外表面に構造体１３を固定するようにしてもよい。
１０ 燃料タンク
１２ タンク本体
１３、１３ａ、１３ｂ 構造体
１９ 外壁
２０ 表皮層
２６ バリヤ層
３４ 空気層
３８ 溶着面
１２ タンク本体
１３、１３ａ、１３ｂ 構造体
１９ 外壁
２０ 表皮層
２６ バリヤ層
３４ 空気層
３８ 溶着面
Claims (2)
- タンク本体の外壁が多層構造からなる合成樹脂層によって形成される自動車用燃料タンクにおいて、
前記タンク本体は、少なくともバリヤ層が介装される内側本体層と外側本体層とを備え、
前記外側本体層を構成する表皮層の外側には、内部に空気層を有する構造体が取り付けられ、
前記構造体は、前記外側本体層と同じ材料で形成され、前記内側本体層及び前記外側本体層の成形時に、前記外側本体層の外表面に溶着されることを特徴とする自動車用燃料タンク。 - タンク本体の外壁が多層構造からなる合成樹脂層によって形成される自動車用燃料タンクにおいて、
前記タンク本体は、少なくともバリヤ層が介装される内側本体層と外側本体層とを備え、
前記外側本体層を構成する表皮層の外側には、内部に空気層を有する構造体が取り付けられ、
前記構造体は、前記外側本体層と同じ材料を発泡して形成されることを特徴とする自動車用燃料タンク。
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