JP6533418B2 - Fuel tank - Google Patents
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Description
本発明は、車両用の燃料タンクに関する。 The present invention relates to a fuel tank for a vehicle.
従来、合成樹脂製の車両用燃料タンクが知られている。合成樹脂製の燃料タンクは、一般に、燃料タンク本体が合成樹脂によって形成された多層構造を有しており、燃料タンク本体を成す内層及び外層を備え、内層と外層との間にバリア層が挟まれた構成とされることが多い。 Conventionally, a fuel tank for vehicles made of synthetic resin is known. In general, a fuel tank made of synthetic resin has a multilayer structure in which a fuel tank main body is formed of a synthetic resin, includes an inner layer and an outer layer forming the fuel tank main body, and a barrier layer is sandwiched between the inner layer and the outer layer. Are often considered to be
例えば、特許文献1には、燃料タンク上側壁及び燃料タンク下側壁が、表皮層、外側本体層、外側接着剤層、バリア層、内側接着剤層及び内側本体層から形成されている燃料タンクが開示されている。この燃料タンクにおいては、表皮層、外側本体層及び内側本体層が、高密度ポリエチレン(High Density Polyethylene;HDPE)等によって形成されるものとされている。また、燃料の透過を防止するバリア層が、エチレンビニルアルコール共重合体等によって形成されるものとされている。 For example, Patent Document 1 discloses a fuel tank in which a fuel tank upper side wall and a fuel tank lower side wall are formed of a skin layer, an outer main body layer, an outer adhesive layer, a barrier layer, an inner adhesive layer and an inner main body layer. It is disclosed. In the fuel tank, the skin layer, the outer main body layer and the inner main body layer are formed of high density polyethylene (HDPE) or the like. Also, a barrier layer for preventing fuel permeation is formed of an ethylene vinyl alcohol copolymer or the like.
特許文献1に開示されるような燃料タンクは、外側本体層及び内側本体層が高密度ポリエチレン等で形成されることによって、良好な耐衝撃性や剛性が備えられる。高密度ポリエチレン等によって形成される本体層とバリア層とを備える多層構造は、多層化されたパリソンを利用するブロー成形により少ない工数で形成することも可能である。 The fuel tank as disclosed in Patent Document 1 is provided with good impact resistance and rigidity by the outer body layer and the inner body layer being formed of high density polyethylene or the like. A multilayer structure comprising a body layer and a barrier layer formed of high density polyethylene or the like can also be formed with less man-hours by blow molding using a multilayered parison.
しかしながら、従来から、燃料タンクの更なる軽量化が求められている。燃料タンクの軽量化を図る方策としては、高密度ポリエチレン等で形成される燃料タンク本体の目付量を削減する方法も採り得る。ところが、燃料タンク本体の剛性は容器壁部の厚さの三乗に比例するため、壁部を薄肉化する方法では、燃料タンクに求められる高剛性を確保することが困難である。 However, conventionally, further weight reduction of the fuel tank is required. As a measure to reduce the weight of the fuel tank, it is possible to adopt a method of reducing the weight per unit area of the fuel tank main body formed of high density polyethylene or the like. However, since the rigidity of the fuel tank main body is proportional to the cube of the thickness of the container wall, it is difficult to secure the high rigidity required for the fuel tank by the method of thinning the wall.
そこで、本発明は、軽量でありながら高い剛性を有する燃料タンクを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel tank that is lightweight but has high rigidity.
前記課題を解決するために請求項1に記載の燃料タンクは、合成樹脂によって形成された多層構造を有する燃料タンクであって、発泡樹脂によって形成される発泡層と、繊維強化樹脂によって形成され、前記発泡層よりも内側及び外側のそれぞれに配置される繊維強化層と、熱可塑性樹脂によって形成され、前記発泡層と内側の前記繊維強化層との間に配置される溶着層とを備え、前記繊維強化層が、母相に埋設された有機繊維を有することを特徴とする。また、請求項2に記載の燃料タンクは、繊維強化層が、ポリプロピレン繊維と、ポリエチレンの母相とによって形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a fuel tank according to claim 1 is a fuel tank having a multilayer structure formed of a synthetic resin, and is formed of a foam layer formed of a foamed resin, and a fiber reinforced resin, A fiber reinforced layer disposed on the inner side and an outer side of the foam layer, and a welding layer formed of a thermoplastic resin and disposed between the foam layer and the fiber reinforced layer on the inner side , The fiber reinforced layer is characterized by having organic fibers embedded in a matrix . The fuel tank according to
この発明によれば、繊維強化層が備えられているため、燃料タンク本体の厚さや目付量に対して高い剛性が備えられる。また、厚さや気泡率の選択に幅がある発泡層が備えられているため、剛性を保ったまま燃料タンク本体の厚さを調整したり、目付量を削減したりすることが可能となる。さらには、溶着代となる溶着層が備えられているため、発泡層や繊維強化層によって困難となり得る溶着において、高い接合強度を実現することができる。そのため、発泡層や繊維強化層を備え、軽量でありながら高い剛性を有する燃料タンクを、溶着による接合を利用して提供することができる。具体的には、燃料タンク本体の目付量については、従来構造による剛性の水準を維持しつつ略半減させることが可能である。また、燃料タンクに溶着によって他部材を接合する場合に、高い接合強度を得ることが可能となる。繊維強化層は、有機繊維と母相で形成することにより、軽量で柔軟でありながら、耐油性、強度等が向上し、溶着や成形に適した層となる。 According to the present invention, since the fiber reinforced layer is provided, high rigidity is provided with respect to the thickness and weight of the fuel tank body. Further, since the foam layer having a wide range in the selection of the thickness and the bubble rate is provided, it is possible to adjust the thickness of the fuel tank main body while reducing the rigidity and to reduce the coating weight. Furthermore, since the welding layer which becomes a welding margin is provided, high welding strength can be realized in welding which may be difficult due to the foam layer or the fiber reinforced layer. Therefore, it is possible to provide a fuel tank having a foam layer and a fiber reinforced layer and having light weight and high rigidity by utilizing welding by welding. Specifically, the weight per unit area of the fuel tank main body can be halved while maintaining the level of rigidity according to the conventional structure. Moreover, when joining other members to a fuel tank by welding, it becomes possible to obtain high joint strength. By forming the fiber reinforced layer with the organic fiber and the matrix, it is lightweight and flexible, and the oil resistance, strength and the like are improved, and it becomes a layer suitable for welding and molding.
また、請求項3に記載の燃料タンクは、前記発泡層が、発泡ポリプロピレンによって形成され、前記繊維強化層が、ポリプロピレン繊維と、ポリエチレンの母相とによって形成され、前記溶着層が、ポリエチレンによって形成されていることを特徴とする。 In the fuel tank according to claim 3 , the foam layer is formed of foamed polypropylene, the fiber reinforcing layer is formed of polypropylene fibers and a matrix of polyethylene, and the welding layer is formed of polyethylene. It is characterized by being.
この発明によれば、発泡層が発泡ポリプロピレンによって形成されているため、剛性が良好に高められると共に、燃料の透過による漏出の恐れがより低減される。また、繊維強化層がポリプロピレン繊維とポリエチレンの母相とによって形成されているため、剛性が良好に高められる。また、溶着層がポリエチレンによって形成されているため、溶着温度を比較的低温にすることができるし、燃料の透過による漏出の恐れもより低減される。加えて、これらの層間同士の接着性や成形性も良好となり、製造性に優れた燃料タンクとなる。 According to the present invention, since the foam layer is formed of foamed polypropylene, the rigidity is well improved and the risk of leakage due to fuel permeation is further reduced. In addition, since the fiber reinforced layer is formed of polypropylene fibers and a matrix of polyethylene, the rigidity is well enhanced. In addition, since the welding layer is formed of polyethylene, the welding temperature can be made relatively low, and the risk of leakage due to permeation of fuel can be further reduced. In addition, the adhesion between the layers and the formability become good, and the fuel tank becomes excellent in manufacturability.
また、請求項4に記載の燃料タンクは、前記発泡層と前記溶着層との間に配置され、燃料の透過を防止するバリア層をさらに備えることを特徴とする。
The fuel tank according to
この発明によれば、バリア層が備えられているため、燃料の透過による漏出が良好に阻止される。また、バリア層は、発泡層よりも内側に配置されることになるため、発泡層の燃料による膨潤が防止され、発泡層の機能や燃料の遮蔽性が長期にわたって保持されるようになる。そのため、燃料の透過による漏出が少なく、軽量でありながら高い剛性を有する燃料タンクを提供することができる。 According to the present invention, since the barrier layer is provided, the leakage due to the permeation of the fuel can be well prevented. In addition, since the barrier layer is disposed inside the foam layer, the swelling of the foam layer by the fuel is prevented, and the function of the foam layer and the shielding property of the fuel are maintained for a long time. As a result, it is possible to provide a fuel tank that has low leakage due to fuel permeation, is lightweight, and has high rigidity.
また、請求項5に記載の燃料タンクは、外側の前記繊維強化層のさらに外側に配置され、前記繊維強化層を保護する外皮層をさらに備えることを特徴とする。 The fuel tank according to claim 5 is characterized by further comprising an outer skin layer disposed on the outer side of the outer side of the fiber reinforced layer to protect the fiber reinforced layer.
この発明によれば、外皮層が備えられているため、外側の繊維強化層が燃料タンクの外部から加えられる外力に対して良好に保護されるようになる。そのため、外力に起因する剛性の低下や外観の意匠性の低下が少なく、軽量でありながら高い剛性を有する燃料タンクを提供することができる。 According to the present invention, the outer fiber reinforced layer is well protected against the external force applied from the outside of the fuel tank because the outer layer is provided. Therefore, it is possible to provide a fuel tank having high rigidity while being light in weight, with little reduction in rigidity and appearance of appearance due to external force.
本発明によれば、軽量でありながら高い剛性を有する燃料タンクを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel tank that is lightweight but has high rigidity.
以下、本発明の一実施形態に係る燃料タンクについて、図を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において共通する構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。 Hereinafter, a fuel tank according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, about the structure which is common in each figure, the same code | symbol is attached | subjected and the duplicate description is abbreviate | omitted.
図1は、本発明の一実施形態に係る燃料タンクの概略形状を示す斜視図である。
図1に示す燃料タンク1は、中空構造の燃料タンク本体(本体)2を有している。燃料タンク本体2は、詳細には、本体容器の略上半部を構成する上部材2Aと略下半部を構成する下部材2Bとによって形成されている。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic shape of a fuel tank according to an embodiment of the present invention.
A fuel tank 1 shown in FIG. 1 has a hollow fuel tank main body (main body) 2. More specifically, the
上部材2Aの上面には、燃料ポンプ取付孔4と、パージパイプ取付孔6と、リターンパイプ取付孔8とが設けられている。燃料ポンプ取付孔4には、燃料タンク本体の壁部から外側に突出するようにキャップ取付部材10が備えられている。パージパイプ取付孔6には、キャニスタに接続されるパージパイプが取り付けられるようになっている。また、リターンパイプ取付孔8には、レギュレータから燃料を返送するリターンパイプが取り付けられるようになっている。さらに、燃料タンク本体2の側面には、給油管が取り付けられる不図示の燃料注入口が設けられる。なお、燃料ポンプ取付孔4とキャップ取付部材10については後記する。
A fuel
図2は、本発明の一実施形態に係る燃料タンクの壁部の構造を模式的に示す部分拡大断面図である。
図2に示すように、燃料タンク本体2は、合成樹脂によって各層が形成された多層構造の壁部を有している。詳細には、燃料タンク本体2の壁部は、発泡層20と、繊維強化層21(21a,21b)と、溶着層22と、バリア層23と、外皮層24とを備えている。なお、図3に示す燃料タンク本体2においては、繊維強化層21としては、発泡層20よりも内側に第1繊維強化層21aが配置され、発泡層20よりも外側に第2繊維強化層21bが配置されている。また、バリア層23は、接着剤層25と共に多層化されたバリアフィルム30を構成している。
FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a structure of a wall portion of a fuel tank according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the
図2に示す多層構造は、上部材2Aと下部材2Bのそれぞれにおいて、ガソリン等の燃料が貯留される燃料タンク本体2の壁部を形成している。上部材2A及び下部材2Bのそれぞれの壁部は、具体的には、燃料タンクの内部空間を臨む内側から外側に向けて、第1繊維強化層21a、溶着層22、接着剤層25、バリア層23、接着剤層25、発泡層20、第2繊維強化層21b、外皮層24の順に積層されている。
In each of the
発泡層20は、発泡樹脂によって形成されている。発泡層20は、層内に無数の気泡を有しており、多層構造を構成する複数の層のうちで最大の厚さを有する層となっている。発泡層20の層あたりの目付量は、層の厚さと気泡率とを適宜変えることによって、剛性を確保しつつ調整することが可能である。そのため、燃料タンク本体2は、発泡層20を備えることによって、一定以上の剛性を備えながらも目付量が削減され得るようになっている。
The
発泡層20を形成する材料としては、具体的には、発泡ポリプロピレン、発泡ポリエチレン(発泡高密度ポリエチレン等)、発泡ポリアミド、発泡ポリエステル等を用いることができる。これらの中で特に好ましい材料は、発泡ポリプロピレンである。発泡ポリプロピレンは、耐油性や強度が良好であり、また、成形時の形状や寸法の精度にも優れるためである。
Specifically as a material which
発泡層20は、層の形成時にガスの溶解によって起泡させてもよいし、発泡剤を添加して起泡させてもよい。但し、発泡層20の剛性や燃料の遮蔽性を高める観点からは、発泡剤を添加して起泡させることが好ましい。発泡剤によると、独立気泡の形成や、発泡率の均一性の確保を行い易いため、剛性の過剰な低下や燃料の透過を避けることができる。
The
起泡のために溶解させるガスとしては、例えば、窒素ガスや、炭酸ガスや、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の炭化水素ガスや、フッ素置換等されたハロゲン化炭化水素等の適宜のガスを用いることができる。また、発泡剤としては、無機系発泡剤及び有機系発泡剤のいずれを用いることもできる。無機系発泡剤としては、例えば、炭酸アンモニウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩や、炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素塩や、クエン酸ナトリウム等の有機酸塩等が挙げられる。また、有機系発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾイソブチロジニトリル等が挙げられる。 As a gas to be dissolved for foaming, for example, a suitable gas such as nitrogen gas, carbon dioxide gas, hydrocarbon gas such as butane, pentane or hexane, or halogenated hydrocarbon substituted with fluorine or the like may be used. Can. Moreover, as a foaming agent, any of an inorganic type foaming agent and an organic type foaming agent can also be used. Examples of the inorganic foaming agent include carbonates such as ammonium carbonate and calcium carbonate, hydrogencarbonates such as sodium hydrogencarbonate, and organic acid salts such as sodium citrate. Moreover, as an organic type foaming agent, azodicarbonamide, dinitroso pentamethylene tetramine, azoisobutyrodinitrile etc. are mentioned, for example.
発泡層20の厚さは、燃料タンク本体2の仕様や空孔率の程度にもよるが、一例として、凡そ3mm以上5mm以下の範囲、4mm程度に設ければよい。
Although the thickness of the
繊維強化層21(21a,21b)は、繊維強化樹脂によって形成されている。詳細には、繊維強化層21(21a,21b)は、合成樹脂からなる母相121と、母相121に埋設された強化繊維122とを有している。繊維強化層21(21a,21b)は、薄肉化された場合であっても、強度や硬さが良好な強化繊維122によって高剛性に維持される。そのため、燃料タンク本体2は、繊維強化層21(21a,21b)を備えることによって、軽量化に対応しながらも高い剛性が備えられる。
The fiber reinforced layer 21 (21a, 21b) is formed of a fiber reinforced resin. In detail, the fiber reinforced layer 21 (21 a, 21 b) has a
母相121としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン(高密度ポリエチレン等)、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステル等の適宜の熱可塑性樹脂を用いることができる。これらの中で特に好ましい材料は、ポリエチレンであり、特に高密度ポリエチレンが好適に用いられる。ポリエチレンは、融点が比較的低く、燃料タンク本体2の上部材2Aと下部材2Bとの溶着や、繊維強化層21(21a,21b)と隣接層との接着や、強化繊維122の融点以下における成形等に適しているためである。なお、母相121は、強化繊維122として熱可塑性の有機繊維を使用し、溶着時に強化繊維122を融解させることによって形成させてもよい。
As the
強化繊維122としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、鉱物繊維等の無機繊維や、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維等の有機繊維を用いることができる。これらの中で特に好ましい材料は、ポリプロピレン繊維である。ポリプロピレン繊維は、耐油性や強度が良好であり、軽量で柔軟性も高く、また、燃料タンク本体2の上部材2Aと下部材2Bとの溶着にも寄与する熱可塑性を持つためである。
Examples of the reinforcing
強化繊維122は、織物状、不織布状、成形体状等のいずれの形態であってもよい。不織布状の強化繊維122の形成方法としては、乾式法、湿式法等を用いることができるが、剛性を高める観点からはスパンボンド法によることが好ましい。また、成形体状の強化繊維122としては、一軸方向又は多軸方向に並列させた繊維を適宜の形状に成形したもの等を用いることができる。但し、強化繊維122は、燃料タンク本体2について高剛性を確保する観点からは、織物状の形態とすることが好ましい。強化繊維122は、アンチモン類、ハロゲン化物類、リン酸エステル類、ホウ酸塩類、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の難燃剤をあらかじめ含むものであってもよい。
The reinforcing
繊維強化層21(21a,21b)の厚さは、燃料タンク本体2の仕様にもよるが、一例として、凡そ0.3mm以上0.7mm以下の範囲、壁部の全体厚さに対しては、5%以上15%以下程度に設ければよい。
The thickness of the fiber reinforced layer 21 (21a, 21b) depends on the specification of the
溶着層22は、熱可塑性樹脂によって形成されている。溶着層22は、発泡層20と第1繊維強化層21aとの間、詳細には、バリアフィルム30と第1繊維強化層21aとの間に配置されている。図2に示す多層構造には、気泡を有しており、層あたりの目付量が小さく抑えられる発泡層20層と、溶着時に完全には溶融されない強化繊維122が含まれており、厚さが薄く抑えられ得る第1繊維強化層21aとがそれぞれ設けられている。そのため、この多層構造を有する上部材2Aと下部材2Bとの溶着による接合や、これらと他部材との溶着による接合においては良好な接合強度を得られない恐れがある。溶着層22は、このような溶着による接合性を保障するための溶着代として機能する。
The
溶着層22を形成する材料としては、具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレン(高密度ポリエチレン等)、ポリアミド、ポリエステル等を用いることができる。これらの中で特に好ましい材料は、ポリエチレンであり、特に高密度ポリエチレンが好適に用いられる。ポリエチレンは、融点が比較的低く、燃料タンク本体2の上部材2Aと下部材2Bとの溶着や、溶着層22と隣接層との接着に適しているためである。
Specifically, polypropylene, polyethylene (high density polyethylene etc.), polyamide, polyester etc. can be used as a material which forms
溶着層22の厚さは、燃料タンク本体2の仕様にもよるが、一例として、凡そ0.5mm以上2.0mm以下の範囲、1mm程度に設ければよい。
Although the thickness of the
バリアフィルム30は、バリア層23と、その両面にそれぞれ積層された接着剤層25,25とによって形成されており、発泡層20と溶着層22との間に配置されている。バリア層23は、燃料タンク本体2の内部空間に貯留される燃料や、この燃料が気化して生じる燃料ガスの透過を防止するために備えられている。また、接着剤層25は、バリアフィルム30(バリア層23)を隣接層に接着している。
The
バリア層23を形成する材料としては、具体的には、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂や、合成樹脂と無機材料又は金属材料との複合材料等の適宜の材料を用いることができる。これらの中で特に好ましい材料は、エチレンビニルアルコール共重合体である。エチレンビニルアルコール共重合体は、耐油性やガスバリア性が良好であり、また、溶融成形可能な熱可塑性を示すためである。また、オレフィン系の樹脂との接着に適しているためである。
Specifically, suitable materials for forming the
接着剤層25を形成する材料としては、具体的には、変性ポリオレフィン樹脂、例えば、不飽和カルボン酸変性ポリエチレン樹脂や、低密度ポリエチレン等の材料を用いることができる。これらの中で特に好ましい材料は、不飽和カルボン酸変性ポリエチレン樹脂である。不飽和カルボン酸変性ポリエチレン樹脂は、多層押出し成形に好適に用いられ、バリア層25の層形状を保ってガスバリア性を確実に発揮させ得るためである。また、オレフィン系の樹脂との接着に適しているためである。
Specifically, a material such as a modified polyolefin resin, for example, an unsaturated carboxylic acid-modified polyethylene resin or a low density polyethylene can be used as a material for forming the
バリアフィルム30の厚さは、バリア層20を形成する材料のガス透過度等にもよるが、一例として、0.1mm程度に設ければよい。なお、バリアフィルム30は、図1において、バリア層23と接着剤層25とからなる形態とされているが、接着剤層25のさらに外側に熱可塑性樹脂の層が積層された形態など、その他の層構成を有する形態であってもよい。
Although the thickness of the
外皮層24は、第2繊維強化層21bのさらに外側に配置されており、燃料タンク本体2の外皮を成している。外皮層24は、外側に配置される第2繊維強化層21bのさらに外側に設けられることによって、第2繊維強化層21bが有する強化繊維122を外力等から保護している。すなわち、燃料タンク本体2が、車体フレームや車体側に支持する支持部材等から押圧や摩擦力等を受けた場合においても、強化繊維122が母相121から露出したり、強化繊維122がほつれたりする事態が防止されるようになっている。そのため、燃料タンク本体2は、強化繊維122により発揮される剛性が保たれ易く、外観の意匠性も損なわれ難くなっている。
The
外皮層24としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン(高密度ポリエチレン等)、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステル等の適宜の樹脂を用いることができる。これらの中で特に好ましい材料は、ポリプロピレンである。ポリプロピレンは、耐油性や強度が良好であり、また、成形性や平滑性が良好であるためである。
As the
外皮層24の厚さは、燃料タンク本体2の仕様にもよるが、一例として、凡そ0.03mm以上0.07mm以下の範囲、壁部の全体厚さに対しては、0.5%以上1.5%以下程度に設ければよい。
Although the thickness of the
次に、本実施形態に係る燃料タンクの構造について説明する。 Next, the structure of the fuel tank according to the present embodiment will be described.
図3は、本発明の一実施形態に係る燃料タンクの断面構造を模式的に示す断面図である。なお、図3においては、燃料タンク本体2の壁部の多層構造(図2参照)を簡略化して示し、燃料タンク本体2に計装される各種機器部品について省略化している。
図3に示すように、燃料タンク本体2は、凹状にそれぞれ成形されている上部材2Aと下部材2Bとによって形成されている。凹状の上部材2Aと下部材2Bとは、燃料タンク1の容器形状の略上半部と下半部とをそれぞれ構成している。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of a fuel tank according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, the multilayer structure (see FIG. 2) of the wall portion of the
As shown in FIG. 3, the fuel tank
上部材2Aは、凹状に形成された領域の外縁側に平面状の溶着部114aを有している。また、下部材2Bは、同様にして、凹状に形成された領域の外縁側に平面状の溶着部114bを有している。これら溶着部114aと溶着部114bとが溶着されることによって、上部材2Aと下部材2Bとが互いに接合され、燃料タンク本体2が形成されている。
The
上部材2Aが有する溶着部114aと、下部材2Bが有する溶着部114bとは、図2に示したように、第1繊維強化層21aの皮下に溶着層22が設けられた多層構造を有している。そのため、上部材2Aと下部材2Bとは、主として、第1繊維強化層21aを構成する合成樹脂や、溶着代として機能する溶着層22が溶融して一体化されることによって高い接合強度をもって接合される。本実施形態に係る燃料タンク1では、このような高い接合強度の溶着によって、接合部の剥離の防止や、接合部を経る燃料の漏出の防止が図られるようになっている。
The welded
加えて、上部材2Aは、平面状の溶着部114aの側端に、厚さ方向に圧潰された側端部116aを有している。また、下部材2Bは、同様にして、平面状の溶着部114bの側端に、厚さ方向に圧潰された側端部116bを有している。側端部116a及び側端部116bは、圧潰され、緻密化されることによってガスの遮蔽性が高められている。
In addition, the
溶着部114a及び溶着部114bは、図2に示したように、気泡を有する発泡層20を備えており、この発泡層20における沿層方向についてはバリア層23が介在して無く遮蔽性が低くなっている。そこで、ガスの遮蔽性が高い側端部116aや側端部116bを設け、接合部を通過するガスの遮蔽性が高められる構造としている。本実施形態に係る燃料タンク1では、このような構造によって、接合部を経る燃料の漏出の防止が図られるようになっている。
The welded
一方、上部材2Aの頂部には、燃料ポンプ取付孔4が貫設されている。そして、燃料ポンプ取付孔4には、上部材2Aとは別体のキャップ取付部材10が接合されている。キャップ取付部材10は、不図示の燃料ポンプモジュールと締結される部材である。キャップ取付部材10は、合成樹脂により一体として成形されており、側面に螺子溝が設けられた筒状部102と、筒状部102の下端周縁から側方に向けて延設されたフランジ部104とを有している。不図示の燃料ポンプモジュールは、燃料ポンプ取付孔4に挿入されて燃料タンク本体2の内部に装着される。このとき、燃料ポンプモジュールの上部側に設けられる蓋部が、キャップ取付部材10が有する螺子溝に螺合するナット型のキャップによって固定されることにより燃料ポンプ取付孔4が密閉される。
On the other hand, a fuel
一般には、燃料タンク本体はブロー成形によって製造されることが多く、燃料ポンプモジュールの上部側に設けられるキャップ取付部についても、燃料タンク本体の壁部から外側に突出するように一体成形されることが多い。このようにしてキャップ取付部をブロー成形によって一体成形する場合は、複雑形状を有するキャップ取付部の付近において、局所的に薄肉の領域が生じることが少なくない。 Generally, the fuel tank body is often manufactured by blow molding, and the cap mounting portion provided on the upper side of the fuel pump module is also integrally molded so as to protrude outward from the wall portion of the fuel tank body. There are many. When the cap mounting portion is integrally molded by blow molding in this manner, it is often the case that a thin region locally occurs in the vicinity of the cap mounting portion having a complicated shape.
これに対して、本実施形態に係る燃料タンク1では、図3に示すように、キャップ取付部材10が、燃料タンク本体2(上部材2A)とは別体に設けられている。別体のキャップ取付部材10は、ブロー成形に代えて型成形によって製造することが可能であるため、形状や寸法の精度を高くすることができ、剛性が高められる。また、溶着による接合性が良好な材料であれば、燃料タンク本体2とは別種の材料によって製造することが可能であるため、更に高剛性に設けることも可能になる。そのため、本実施形態に係る燃料タンク1では、別体のキャップ取付部材10を備える構成とされることによって、燃料タンク本体が衝撃を受けたり、燃料ポンプモジュールの揺動によって荷重を受けたりした場合に、燃料ポンプ取付孔4付近が破壊の起点となり難くなり、耐衝撃性の向上が図られるようになっている。
On the other hand, in the fuel tank 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
また、本実施形態に係る燃料タンク1では、別体のキャップ取付部材10が、フランジ部104の上面と、上部材2Aの頂部下面112とが互いに溶着されることによって接合されている。すなわち、キャップ取付部材10は、燃料タンク本体2の内部側に接合されている。このような構造によると、キャップ取付部材10に螺合させたキャップとキャップ取付部材10のフランジ部104とによって上部材2Aの燃料ポンプ取付孔4の周縁部を挟み込むことで、燃料ポンプモジュールを確実に支持することが可能になる。また、燃料ポンプ取付孔4の密閉性を向上させることも可能になる。そのため、本実施形態に係る燃料タンク1では、燃料ポンプ取付孔4付近について、耐衝撃性に加え、燃料の封止性の向上も図られるようになっている。
Further, in the fuel tank 1 according to the present embodiment, the separate
次に、本実施形態に係る燃料タンクの製造方法について説明する。 Next, a method of manufacturing the fuel tank according to the present embodiment will be described.
本実施形態に係る燃料タンク1は、上部材2A及び下部材2Bがそれぞれ繊維強化層21(21a,21b)を有しており、強化繊維122によって剛性が確保される構造とされている(図2参照)。そのため、燃料タンク本体2の製造方法としては、ブロー成形やツインシートブロー成形等とは異なり、繊維強化層21(21a,21b)を構成する強化繊維122の配向や縫製状態が損なわれ難い方法が好適である。
In the fuel tank 1 according to the present embodiment, the
燃料タンク本体2は、シート化された上部材2A及び下部材2Bを容器形状に成形し、互いに接合することによって製造することができる。例えば、上部材2A及び下部材2Bをそれぞれプレス成形し、溶着によって互いに接合する方法や、上部材2A及び下部材2Bを真空成形と圧空成形とによって同時成形し、溶着によって互いに接合する方法(ツインコンポジット成形法)等を利用することが可能である。
The fuel tank
上部材2A及び下部材2Bの素材としては、図2に示す多層構造の各層があらかじめ積層されているシート体を成形に用いてもよいし、各層に対応する複数のシート体を重ねて成形に用いてもよい。例えば、各層に対応する複数のシート体を用いる場合は、各シート体を重ねて熱プレス成形を施すことによって一枚のシート体とし、このシート体を素材として成形に用いてもよい。
As a material of the
上部材2Aと下部材2Bとを溶着する方法としては、熱板溶着、射出溶着、高周波溶着、超音波溶着、レーザー溶着等の各種の方法を利用することが可能である。以下においては、燃料タンク本体2の製造方法の一例として、あらかじめ容器形状に成形されている上部材2Aと下部材2Bとを熱板溶着によって互いに接合する方法について説明する。
As a method of welding the
図4は、本発明の一実施形態に係る燃料タンクの溶着工程の一例を示す図である。図4(a)は、各部材を固定治具に固定した状態、図4(b)は、各部材を加熱している状態を示す図である。
図4(a)に示すように、上部材2Aと下部材2Bとを溶着によって接合するにあたっては、上部材2A及び下部材2Bを第1固定治具210Aと第2固定治具210Bとにそれぞれ固定する。
FIG. 4 is a view showing an example of a welding process of a fuel tank according to an embodiment of the present invention. Fig.4 (a) is a figure which shows the state which fixed each member to the fixing jig, and FIG.4 (b) shows the state which is heating each member.
As shown in FIG. 4A, when joining the
第1固定治具210A及び第2固定治具210Bは、上部材2A及び下部材2Bのそれぞれを外側から面支持可能な凹部を有し、不図示の可動機構によって移動可能に設けられている。例えば、第1固定治具210A及び第2固定治具210Bは、互いに離隔した状態から密着して押圧される状態まで、段階的に相対移動可能とされる。
The
また、第1固定治具210A及び第2固定治具210Bに付随して、第1加圧成形型212A及び第2加圧成形型212Bと、熱板250とが備えられている。第1加圧成形型212A及び第2加圧成形型212Bは、第1固定治具210A及び第2固定治具210Bのそれぞれの外周に沿うように設けられており、上部材2A及び下部材2Bの外縁部を加圧成形するために備えられている。一方、熱板250は、第1固定治具210Aと第2固定治具210Bとの間に対して進退自在に設けられている。
Further, in association with the
上部材2A及び下部材2Bは、あらかじめ、燃料タンク1の各半部の容器形状にプレス成形された状態で第1固定治具210A及び第2固定治具210Bに固定される。このとき、上部材2A及び下部材2Bは、第1繊維強化層21a、溶着層22、バリアフィルム30、発泡層20、第2繊維強化層21b及び外皮層24がこの順にあらかじめ積層された状態である。このような上部材2A及び下部材2Bは、多層構造を有するシート体に、容器形状に応じたプレス成形等を施すことで準備される。図4(a)に示すように、上部材2Aには、あらかじめキャップ取付部材10を溶着させておくことが可能である。
The
続いて、図4(b)に示すように、上部材2Aと下部材2Bとの間に熱板250を挿入し、第1固定治具210Aと第2固定治具210Bとを接近させることによって、上部材2Aと下部材2Bとを熱板250に密着させる。上部材2Aの溶着部114aと下部材2Bの溶着部114bとは、加温されている熱板250に押圧されることによって加熱される。このとき、溶着部114a及び溶着部114bの内側にある溶着面Aでは、主として、第1繊維強化層21aを構成する合成樹脂や、溶着代として機能する溶着層22が溶融する。なお、加熱温度、加熱時間、押圧圧力については、溶着層22の融点や接合強度等を勘案して適宜設定すればよい。
Subsequently, as shown in FIG. 4B, the
図5は、本発明の一実施形態に係る燃料タンクの溶着前工程の一例を示す図である。図5(a)は、各部材を溶着している状態、図5(b)は、各部材の周縁部を加圧している状態を示す図である。 FIG. 5 is a view showing an example of a process before welding of a fuel tank according to an embodiment of the present invention. Fig.5 (a) is a state which welds each member, FIG.5 (b) is a figure which shows the state which is pressurizing the peripheral part of each member.
上部材2A及び下部材2Bの溶着面Aを加熱し、熱板250を退かせた後、図5(a)に示すように、上部材2Aの溶着部114aと下部材2Bの溶着部114bとを突き合わせて互いに押圧する。このように溶着面Aが加圧されることによって、溶着部114aと溶着部114bとが部分的に一体化する。なお、押圧時間、押圧圧力については、接合強度等を勘案して適宜設定すればよい。このとき、第1加圧成形型212Aと第2加圧成形型212Bとは、互いに密着すること無く、離隔した位置で停止した状態である。
After heating the welding surface A of the
続いて、図5(b)に示すように、上部材2Aと下部材2Bとを固定した状態のままで、第1加圧成形型212Aと第2加圧成形型212Bとを互いに押し付けて、上部材2Aの溶着部114aの外縁(側端部116a)と、下部材2Bの溶着部114bの外縁(側端部116b)とを更に押圧する。そして、上部材2Aの溶着部114aと下部材2Bの溶着部114bとを加圧状態に保持したまま冷却する。なお、溶着部114a及び溶着部114bは、第1加圧成形型212A及び第2加圧成形型212Bによって押圧する前に完全に冷却し、第1加圧成形型212A及び第2加圧成形型212Bによる熱プレスによって加圧成形を行ってもよいし、或いは、適度な流動性が保たれる程度に半冷し、半溶融状態において外縁の加圧成形を行ってもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, while the
加熱により部分的に一体化された上部材2Aの溶着部114aと下部材2Bの溶着部114bとが冷却されることによって、溶着部114aと溶着部114bとが接合される。また、溶着部114a及び溶着部114bのそれぞれの外縁は、第1加圧成形型212Aと第2加圧成形型212Bとによって薄肉の偏平状に加圧成形される。すなわち、上部材2A及び下部材2Bの外縁に、厚さ方向に圧潰された側端部116a及び側端部116bが形成される。
The welded
以上の燃料タンク1(燃料タンク本体2)の製造方法によると、あらかじめプレス成形によってシート化した上部材2Aと下部材2Bとが使用されるため、燃料タンク本体2の内部側に、キャップ取付部材10を容易に接合させておくことができる。これに対して、一般的なブロー成形では、このような内部側への接合は困難であるし、強化繊維122の配向や縫製状態が損なわれ易い。また、一般的なツインシートブロー成形では、内部側への接合のための設備コスト等が嵩むし、接合位置の位置決めも容易ではない。すなわち、溶着層22を備え、溶着による接合性が良好な素材を用いるこの製造方法は、耐衝撃性や燃料の封止性が向上した燃料タンク1の製造に有利である。
According to the above manufacturing method of the fuel tank 1 (fuel tank main body 2), since the
また、以上の燃料タンク1(燃料タンク本体2)の製造方法によると、上部材2Aと下部材2Bとの接合に熱板溶着が採用されているため、上部材2Aと下部材2Bとの接合部の強度を良好にすることができる。溶着部114a及び溶着部114bにおいて、第1繊維強化層21aの皮下に設けられている溶着層22は、熱板250から、薄肉に設けてよい第1繊維強化層21aを経て伝わる伝熱によって、均一性をもって溶融し、溶着代としての機能を適切に発揮することができる。
Further, according to the method of manufacturing fuel tank 1 (fuel tank main body 2) described above, since hot plate welding is adopted for joining
次に、本実施形態に係る燃料タンクの製造方法の他の例について説明する。 Next, another example of the method of manufacturing the fuel tank according to the present embodiment will be described.
燃料タンク本体2の製造においては、上部材2Aと下部材2Bとの接合を射出溶着によって行うことも可能である。例えば、図5(a)に示すように、上部材2Aの溶着部114aと下部材2Bの溶着部114bとを突き合わせている状態において、上部材2Aと下部材2Bとの接合部(溶着部114a及び溶着部114b)の側方から射出溶着を施すことが可能である。なお、溶着部114a及び溶着部114bは、この状態に至るまでに、熱板(250)によって加熱されていてもよいが、あらかじめ加熱されていなくてもよい。
In the manufacture of the
図6は、本発明の一実施形態に係る燃料タンクの溶着工程の他の例を示す図である。図6(a)は、射出成形型に型締めされた各部材の接合部近傍を拡大して模式的に示す断面図、図6(b)は、二次成形された各部材の接合部の概略形状を模式的に示す断面図である。
図6(a)に示すように、この溶着工程では、第1固定治具210A及び第2固定治具210Bと共に、第1射出成形型214A及び第2射出成形型214Bを使用して射出溶着を行う。射出溶着によって、上部材2Aと下部材2Bとの接合を行いつつ、上部材2Aと下部材2Bとの接合部(溶着部114a及び溶着部114b)の側方に封止部130(図6(b)参照)を二次成形する方法である。
FIG. 6 is a view showing another example of the fuel tank welding process according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 (a) is an enlarged cross-sectional view schematically showing the vicinity of a bonding portion of each member clamped to the injection molding die, and FIG. 6 (b) is a bonding portion of each member formed secondarily It is sectional drawing which shows schematic shape typically.
As shown in FIG. 6A, in this welding step, injection welding is performed using the first injection molding die 214A and the second injection molding die 214B together with the
第1射出成形型214A及び第2射出成形型214Bは、第1加圧成形型212A及び第2加圧成形型212B(図4及び図5参照)に代えて、第1固定治具210A及び第2固定治具210Bのそれぞれの外周に沿うように設けられるものである。第1射出成形型214A及び第2射出成形型214Bは、図6(a)に示すように、凹部231a及び凹部231bをそれぞれ有している。凹部231a及び凹部231bは、第1固定治具210Aに固定されている上部材2Aの溶着部114aと、第2固定治具210Bに固定されている下部材2Bの溶着部114bとのそれぞれが内側に突出し得る位置に設けられている。
The first injection molding die 214A and the second injection molding die 214B are replaced with the first pressure molding die 212A and the second pressure molding die 212B (see FIGS. 4 and 5), and the
第1射出成形型214A及び第2射出成形型214Bは、第1固定治具210Aと第2固定治具210Bとが互いに押し付けられ、また、上部材2Aの溶着部114aと下部材2Bの溶着部114bとが突き合わされて加圧されている状態において型締めされるように設けられている。そして、型締めされた状態においては、凹部231aと凹部231bとによってキャビティ233が形成されている。キャビティ233は、上部材2Aの溶着部114aの側端側と下部材2Bの溶着部114bの側端側とを、全周にわたって内包するように形成される。
In the first injection molding die 214A and the second injection molding die 214B, the
第2射出成形型214Bには、図6(a)に示すように、キャビティ233に通じる射出孔234が設けられている。射出孔234には、不図示の押出混練機のノズルが接続されるようになっている。なお、射出孔234は、上部材2A及び下部材2Bの全周に沿って複数設けてもよいし、周方向に沿ってスライド自在に設けてもよい。また、射出孔234は、第1射出成形型214Aに設けられていてもよいし、第1射出成形型214A及び第2射出成形型214Bの両方に設けられていてもよい。
As shown in FIG. 6A, the second injection molding die 214B is provided with an
この射出成形においては、射出孔234に接続される押出混練機から溶融混練されている熱可塑性樹脂が射出される。射出する材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン(高密度ポリエチレン等)、ポリアミド、ポリエステル等を用いることができる。射出された高温の熱可塑性樹脂は、キャビティ233に充填されると共に、溶着部114a及び溶着部114bを部分的に溶融させる。そのため、冷却後には、図6(b)に示すように、上部材2Aの溶着部114aと下部材2Bの溶着部114bとが接合され、溶着部114a及び溶着部114bの側方には、封止部130が射出成形される。
In the injection molding, a thermoplastic resin melt-kneaded is injected from an extrusion kneader connected to the
以上の燃料タンク1(燃料タンク本体2)の製造方法によると、封止部130が、溶着部114a及び溶着部114bの側端を全周にわたって覆うように形成される。よって、上部材2Aや下部材2Bが有する多層構造の沿層方向の側端や、溶着部114aと溶着部114bとの接触面に生じ得る隙間は、封止部130によって確実に封止される。そのため、溶着の不全により生じ得る燃料の漏出や、多層構造中のバリア層20によって阻止できない沿層方向に沿ったサイドリーク等を、より確実に阻止することが可能になる。
According to the method of manufacturing the fuel tank 1 (the fuel tank main body 2) described above, the sealing
なお、以上の燃料タンク1(燃料タンク本体2)の構成や、その製造方法については、発明の趣旨を変更しない限りにおいて種々の変更を行うことが可能である。例えば、燃料タンク本体2は、適宜の形状に設けることができ、溶着面Aの位置も外縁側のみに限られない。また、燃料タンク本体2は、第1繊維強化層21a、溶着層22、バリアフィルム30、発泡層20、第2繊維強化層21b、外皮層24に加えて、他の層を備えていてもよい。また、バリアフィルム30に代えて、ガスの透過性が低い単層又は複数層が形成されていてもよい。また、繊維強化層21や発泡層20は、溶着層22の外側において、それぞれ交互に多層化されていてもよい。燃料タンク1の製造に用いる装置機器については、適宜の構成や形状とすることが可能である。
Note that various changes can be made to the configuration of the fuel tank 1 (the fuel tank main body 2) and the method of manufacturing the same without changing the gist of the invention. For example, the fuel tank
1 燃料タンク
2 燃料タンク本体
2A 上部材
2B 下部材
4 燃料ポンプ取付孔
6 パージパイプ取付孔
8 リターンパイプ取付孔
10 キャップ取付部材
20 発泡層
21a 第1繊維強化層
21b 第2繊維強化層
22 溶着層
23 バリア層
24 外皮層
25 接着剤層
30 バリアフィルム
102 筒状部
104 フランジ部
112 頂部下面
114a,114b 溶着部
116a,116b 側端部
121 母相
122 強化繊維
130 封止部
210A 第1固定治具
210B 第2固定治具
212A 第1加圧成形型
212B 第2加圧成形型
214A 第1射出成形型
214B 第2射出成形型
231a,231b 凹部
233 キャビティ
234 射出孔
250 熱板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
発泡樹脂によって形成される発泡層と、
繊維強化樹脂によって形成され、前記発泡層よりも内側及び外側のそれぞれに配置される繊維強化層と、
熱可塑性樹脂によって形成され、前記発泡層と内側の前記繊維強化層との間に配置される溶着層とを備え、
前記繊維強化層が、母相に埋設された有機繊維を有することを特徴とする燃料タンク。 A fuel tank having a multilayer structure formed of a synthetic resin, wherein
A foam layer formed of a foam resin,
A fiber reinforced layer formed of a fiber reinforced resin and disposed on the inner side and the outer side of the foam layer, respectively;
And a welding layer formed of a thermoplastic resin and disposed between the foam layer and the inner fiber reinforced layer .
A fuel tank characterized in that the fiber reinforced layer comprises organic fibers embedded in a matrix .
前記繊維強化層が、ポリプロピレン繊維と、ポリエチレンの母相とによって形成され、
前記溶着層が、ポリエチレンによって形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料タンク。 The foam layer is formed of foamed polypropylene,
The fiber reinforced layer is formed of polypropylene fibers and a matrix of polyethylene,
The welding layer is, the fuel tank according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is formed by polyethylene.
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