JP6183219B2

JP6183219B2 - 燃料タンク

Info

Publication number: JP6183219B2
Application number: JP2014003640A
Authority: JP
Inventors: 秀一麻生
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2034-01-10
Also published as: JP2015131552A

Description

本発明は、燃料タンクに関する。

自動車に搭載される樹脂製の燃料タンクでは、たとえば特許文献１に記載されているように、燃料タンク本体の内外を連通する配管を接続するための接続部材（接続要素）が、燃料タンク本体の壁部を貫通する構造のものがある。

米国特許公開２００８／０２９０５６４Ａ１

しかし、特許文献１に記載の構造では、接続要素に切断要素を取り付けて燃料タンク本体の壁部を貫通させ、貫通後に切断要素を接続要素から外す必要がある。このように、接続部材に、他の部材を取り付けたり取り外したりすると、作業工程が増えるため、作業性の改善が望まれる。

本発明は上記事実を考慮し、燃料タンク本体の壁部に接続部材を貫通する作業の作業性の低下を抑制することを課題とする。

本発明では、燃料を収容する樹脂製の燃料タンク本体と、前記燃料タンク本体の外側に配置される外側配管と、前記燃料タンク本体の内側に配置される内側配管と、前記燃料タンク本体の壁部に貫通され、前記燃料タンク本体の外側に前記外側配管を接続するための外側接続部と、前記燃料タンク本体の内側に前記内側配管を接続するための内側接続部と、前記外側接続部の先端側に前記外側接続部よりも小径で前記外側接続部と分離不能に一体化されて設けられ前記壁部を穿孔するための穿孔部と、を備える接続部材と、を有する。

この燃料タンクでは、燃料タンク本体の壁部に接続部材が貫通される。接続部材の外側接続部に外側配管が接続され、接続部材の内側接続部に内側配管が接続される。

接続部材の外側接続部の先端側には、燃料タンク本体の壁部を穿孔するための穿孔部が外側接続部と分離不能に一体化されて設けられている。したがって、燃料タンク本体の壁部を穿孔するための部材を、接続部材に取り付ける必要がない。また、燃料タンク本体の壁部を穿孔したのち、この治具を取り外す必要もない。したがって、燃料タンク本体の壁部に接続部材を貫通する作業の作業性の低下を抑制できる。

本発明は上記構成としたので、燃料タンク本体の壁部に接続部材を貫通する作業の作業性の低下を抑制できる。

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実施形態の接続部材及び燃料タンク本体を拡大して示す一部破断側面図である。本発明の第１実施形態の接続部材を示す側面図である本発明の第１実施形態の接続部材を示す正面図である本発明の第２実施形態の接続部材を示す正面図である本発明の第３実施形態の接続部材及び燃料タンク本体を拡大して示す一部破断側面図である。本発明の第４実施形態の接続部材及び燃料タンク本体を拡大して示す一部破断側面図である。

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でそれぞれ示す。なお、図１では、紙面の横方向を車両前後方向としているが、紙面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である。

燃料タンク本体１４は、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。図１では、燃料タンク本体１４の断面として、下壁１４Ｂ、上壁１４Ｔ、側壁１４Ｓが示された長方形状である。特に本実施形態では、燃料タンク本体１４は、図２に示す断面で、上側の略半分を成すタンクアッパ１４Ｕと、下側の略半分を成すタンクロア１４Ｌとが、接合部１６で接合されている。

燃料タンク本体１４は、図２にも示すように、外層１８Ａ及び内層１８Ｃを備え、さらに、内層１８Ｃと外層１８Ａの間のバリア層１８Ｂを備えている。内層１８Ｃ及び外層１８Ａの材質としては、たとえば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を挙げることができる。これに対し、バリア層１８Ｂの材質としては、内層１８Ｃ及び外層１８Ａよりも燃料透過性の低い材料、たとえば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、エチレン―ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）等を挙げることができる。燃料タンク本体１４はバリア層１８Ｂを有することで、燃料タンク本体１４の内側から外側への燃料透過が抑制されている。

燃料タンク本体１４の壁部（図示の例では側壁１４Ｓ）には、接続部材２０が貫通される。この接続部材２０の一端２２Ａ側に外側配管２４が、他端２２Ｂ側に内側配管２６がそれぞれ接続される。

接続部材２０は、全体として略円筒状（中心軸を軸線Ｊ１で示す）に形成されている。外側配管２４及び内側配管２６が接続部材２０に接続された状態で、内部が流体の流路となる。

接続部材２０の長手方向の略中央には、接続部材２０を部分的に拡径した拡径部２８が形成されている。拡径部２８は、燃料タンク本体１４の壁部に、燃料タンク本体１４の内側から接触し、接続部材２０を長手方向に位置決めする。

接続部材２０において、拡径部２８よりも他端２２Ｂ側、すなわち、燃料タンク本体１４の内側に位置する部位には被保持部３０が形成されている。本実施形態では、図４にも示すように、被保持部３０は、接続部材２０の軸方向に見て拡径部２８よりもさらに大径である。そして、被保持部３０の外周部分には、径方向外側に向かう複数の凸部３２が、周方向に一定のピッチで複数形成されている。後述するように接続部材２０は、この被保持部３０において保持具により保持され、回転されたり押されたりする。

接続部材２０において、被保持部３０よりも燃料タンク本体１４の内側に位置する部位には、内側接続部３４が形成されている。内側接続部３４は、本実施形態では、図２及び図３から分かるように、いわゆるファーツリー構造とされている。具体的には、内側接続部３４は、燃料タンク本体１４の内側に向けて傾斜するテーパー面３４Ｔと、燃料タンク本体１４の側壁１４Ｓと略平行な対向面３４Ｆとを有し、軸方向に一定のピッチで複数形成されている。内側接続部３４に、内側配管２６が装着されると、このファーツリー構造により、内側配管２６の抜けが抑制される。

接続部材２０において、拡径部２８よりも一端２２Ａ側には、燃料タンク本体１４の壁部内に収容される被収容部３６が形成される。

接続部材２０において、被収容部３６よりも一端２２Ａ側、すなわち、燃料タンク本体１４の外側に位置する部位には、外側接続部３８が形成されている。外側接続部３８はファーツリー構造であり、燃料タンク本体１４の外側に向けて傾斜するテーパー面３６Ｔと、燃料タンク本体１４の側壁１４Ｓと略平行な対向面３６Ｆとを有し、軸方向に一定のピッチで複数形成されている。外側接続部３８に、外側配管２４が外側から装着されると、このファーツリー構造により、外側配管２４の抜けが抑制される。

接続部材２０において、外側接続部３８よりもさらに先端側には、穿孔部４０が形成されている。本実施形態では、穿孔部４０は、接続部材２０の全周で、一端２２Ａに向かって径が漸減している。そして、穿孔部４０では、接続部材２０の外周に、らせん状のドリル刃４０Ｋが形成されている。

図２に示すように、接続部材２０において、拡径部２８の外周側から被保持部３０を経て他端２２Ｂまでの部分は、燃料タンク本体１４の内側に位置する内側部分４２Ｃである。

内側部分４２Ｃは、燃料タンク本体１４を構成する樹脂と溶着可能な材料で構成されている。換言すれば、内側部分４２Ｃは、燃料タンク本体１４を構成する樹脂と同程度の溶融温度で溶融状態となる樹脂材料である。たとえば、上記したように、燃料タンク本体１４を高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）製とした場合、内側部分４２Ｃはポリエチレン（ＰＥ）製とされる。特に、拡径部２８において、燃料タンク本体１４の側壁１４Ｓと接触する面は、側壁１４Ｓと溶着される溶着面４４とされる。

これに対し、接続部材２０において、拡径部２８の内周側から、被収容部３６、外側接続部３８、穿孔部４０を経て一端２２Ａまでの部分は、外側部分４２Ａである。外側部分４２Ａにおいて、外側接続部３８及び穿孔部４０は、燃料タンク本体１４の外側に位置する。

外側部分４２Ａでは、燃料タンク本体１４を構成する樹脂の溶融温度よりも高い溶融温度で溶融し、且つ燃料の被透過性も高い樹脂材料で構成されている。たとえば、燃料タンク本体１４を高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）製とした場合、外側部分４２Ａの材料はポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、エチレン―ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）ポリエチレン（ＰＥ）を挙げることができる。

なお、外側部分４２Ａの一部は、内側部分４２Ｃの拡径部２８の内側に入り込んでおり、周方向外側に出っ張る出張部４６が形成されている。この出張部４６により、外側部分４２Ａが内側部分４２Ｃに対し抜け止めされている。

なお、接続部材２０は、たとえば二色成形を行うことにより、このように異なる樹脂材料で構成されば部材とすることが可能である。

次に、本実施形態において、接続部材２０を燃料タンク本体１４の側壁１４Ｓに貫通させて取り付ける方法、及び本実施形態の作用を説明する。

接続部材２０を燃料タンク本体１４の側壁１４Ｓ（壁部）に貫通させるには、燃料タンク本体１４において、接続部材２０を貫通させる部位（あるいは燃料タンク本体１４の全体でもよい）を、所定温度とする。この所定温度とは、燃料タンク本体１４の樹脂材料の溶融温度より高く、接続部材２０の外側部分４２Ａの樹脂材料の溶融温度よりも低い温度である。たとえば、タンクアッパ１４Ｕとタンクロア１４Ｌとを融着するとき（あるいは融着前の状態）に、上記所定温度にすればよい。

接続部材２０の一端２２Ａ側には穿孔部４０が形成されている。穿孔部４０は、上記した所定温度では溶融状態にならないが、燃料タンク本体１４は溶融状態になっている。ここで、たとえば、被保持部３０を保持具で保持して接続部材２０を軸線Ｊ１回りに回転させながら、側壁１４Ｓに対し穿孔部４０を押し当てる。接続部材２０の穿孔部４０は溶融状態ではなく、燃料タンク本体１４の側壁１４Ｓは溶融状態にあるので、回転する穿孔部４０により、側壁１４Ｓに穿孔できる。

そして、穿孔後は、接続部材２０を保持具で保持した状態でさらに押し込み（回転は継続していても停止していてもよい）、溶着面４４を側壁１４Ｓに接触させる。拡径部２８（溶着面４４）を構成している内側部分４２Ｃは、燃料タンク本体１４と同程度の溶融温度なので、拡径部２８と側壁１４Ｓとが共に溶融状態であり、溶着面４４が側壁１４Ｓに溶着される。

このようにして、接続部材２０が側壁１４Ｓを貫通した状態で温度低下すると、接続部材２０が側壁１４Ｓに固定される。固定状態では、被収容部３６が貫通孔４８内に位置しており、貫通孔４８の内面が被収容部３６の外面に密着する。特に、バリア層１８Ｂが被収容部３６に接近もしくは密着した状態を実現できる。このため、バリア層１８Ｂと被収容部３６との間における燃料の透過面積を小さくでき、燃料タンク本体１４の内部から外部への燃料放出を抑制できる。

接続部材２０が燃料タンク本体１４の側壁１４Ｓに取り付けられた上体で、接続部材２０の外側接続部３８に外側配管２４を接続し、内側接続部３４に内側配管２６を接続する。これにより、内側配管２６と外側配管２４とが接続部材２０により接続され、内部に構成された流路により、燃料タンク本体１４の内部と外部とが連通される。

以上の説明から分かるように、本実施形態では、接続部材２０に穿孔部４０が設けられており、この穿孔部４０を用いて、燃料タンク１２の壁部に穿孔できる。穿孔のための治具を接続部材に取り付けたり取り外したりする必要がないので、接続部材２０を燃料タンク本体１４の壁部に貫通する作業における作業性の低下を抑制できる。貫通作業の作業性低下を抑制できるので、燃料タンク１２の生産性が高くなり、低コストで生産可能である。

また、接続部材２０の穿孔部４０は、燃料タンク本体１４の側壁１４Ｓの任意の部位に穿孔でき、さらには、側壁１４Ｓ以外の壁部（上壁１４Ｔや下壁１４Ｂ）にも穿孔できる。すなわち、接続部材２０の貫通位置の自由度が高い。

しかも、本実施形態では、燃料タンク本体１４のタンクアッパ１４Ｕとタンクロア１４Ｌとの接合部１６を避けた位置で接続部材２０を貫通させることができる。接続部材２０が接合部１６を避けることで、接合部１６の接合強度に影響しない構造となる。

接続部材２０が燃料タンク本体１４の壁部を貫通した状態で、燃料タンク本体１４のバリア層１８Ｂは、接続部材２０の外側部分に接近（好ましくは接触）している。これにより、燃料タンク本体１４の内部から外部に向かう方向での、燃料透過性の高い樹脂材料の部分の断面積が少なくなるので、燃料タンク本体１４の内部から外部への燃料透過を抑制する効果が高い。

以下、本発明の他の実施形態を説明する。以下の各実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素、部材等のついては同一符号を付して、詳細な説明を省略する。なお、以下の各実施形態において、燃料タンクの全体的構成は第１実施形態と同一であるので図示を省略し、接続部材の構造を説明する。

図５に示す第２実施形態の接続部材６０では、正面視したときの被保持部６２の形状が正六角形である。このように被保持部の形状は特に限定されない。ただし、正面視したときに非円形とされていれば、治具により回転力を作用されるときに回転方向に対し引っかかりが生じ、回転力を接続部材に確実に作用させることができる。

図６に示す第３実施形態の接続部材７０では、一端２２Ａ側に、軸方向に対し斜めに傾斜した傾斜部７２が形成されている。すなわち、一端２２Ａ側では、傾斜部７２の先端部分が、鋭角的に尖った１箇所の穿孔部７４である。

第３実施形態の接続部材７０では、穿孔部７４を燃料タンク本体１４の側壁１４Ｓ（壁部）にあてがい、図示しない治具で押し込むことで、あるいは必要に応じて軸線Ｊ１まわりに回転させることで、側壁１４Ｓを貫通できる。

図７に示す第４実施形態の接続部材８０では、一端２２Ａ側で且つ周方向の全周に、斜めに傾斜した傾斜部８２が形成されている。すなわち、一端２２Ａ側では、鋭角的に尖った穿孔部８４が環状に形成されている。

第４実施形態の接続部材８０においても、穿孔部８４を燃料タンク本体１４の側壁１４Ｓ（壁部）にあてがい、図示しない治具で押し込むことで、あるいは必要に応じて軸線Ｊ１まわりに回転させることで、側壁１４Ｓを貫通できる。

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。

１２燃料タンク
１４燃料タンク本体
１４Ｓ側壁（壁部）
２０接続部材
２４外側配管
２６内側配管
３４内側接続部
３８外側接続部
４０穿孔部

Claims

燃料を収容する樹脂製の燃料タンク本体と、
前記燃料タンク本体の外側に配置される外側配管と、
前記燃料タンク本体の内側に配置される内側配管と、
前記燃料タンク本体の壁部に貫通され、前記燃料タンク本体の外側に前記外側配管を接続するための外側接続部と、前記燃料タンク本体の内側に前記内側配管を接続するための内側接続部と、前記外側接続部の先端側に前記外側接続部よりも小径で前記外側接続部と分離不能に一体化されて設けられ前記壁部を穿孔するための穿孔部と、を備える接続部材と、
を有する燃料タンク。