JP7047732B2 - ネックマウントの組み付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネックマウントの組み付け方法に関する。

高圧タンク等のタンクは、タンクの口金に組み付けられたネックマウントを介して車両に固定されている。この種のネックマウントとして、第１のマウント部材と第２のマウント部材から成る分割式のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のネックマウントの組み付け時には、口金の外周面の雄ネジの奥方に第１のマウント部材が取り付けられた後に、第２のマウント部材が第１のマウント部材に突き当てられた状態で締め付けられる。これにより、車両側の固定部材に嵌る環状溝が第１、第２のマウント部材の外面によって口金を取り囲むように形成される。

特開２０１７－２０６０４２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のネックマウントの組み付けでは、第２のマウント部材を締め付ける際に、口金やタンクを回転しないように把持して締め付けトルクを受け止めなければならない。このため、口金やタンクに締め付けトルクが作用して、口金やタンクが傷付いてしまうという問題があった。

本発明では、口金やタンクを傷付けることなく、ネックマウントを口金に組み付けることができるネックマウントの組み付け方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るネックマウントの組み付け方法は、車両にタンクを固定するためのネックマウントを、前記タンクの口金に組み付けるネックマウントの組み付け方法あって、前記ネックマウントの構成部品として第１のマウント部材及び第２のマウント部材を準備する準備工程と、前記第１のマウント部材を前記口金の外周面の雄ネジに螺合した後、前記第２のマウント部材を前記第１のマウント部材に接触するまで螺合する仮締め工程と、前記第１のマウント部材及び前記第２のマウント部材のいずれか一方の回転を抑えつつ、いずれか他方をいずれか一方側に締め付け、又は双方を互いに締め付けて、前記口金に前記第１のマウント部材及び前記第２のマウント部材を固定する本締め工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、第１のマウント部材と第２のマウント部材の軸力同士が反発して、第１のマウント部材と第２のマウント部材が口金に強く固定される。第１のマウント部材及び第２のマウント部材が互いに締め付けられているため、口金やタンクに締め付けトルクが作用することがない。よって、口金やタンクを傷付けることなく、ネックマウントを口金に組み付けることができる。

本実施形態に係る高圧タンクの部分断面図である。 比較例に係るネックマウントの組み付け方法の説明図である。 本実施形態に係る口金の筒状部の断面図である。 本実施形態に係る第１、第２のマウント部材の平面図及び断面図である。 本実施形態に係る仮締め工程の一例を示す図である。 本実施形態に係る本締め工程の一例を示す図である。

以下、本実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る高圧タンクの部分断面図である。図２は、比較例に係るネックマウントの組み付け方法の説明図である。なお、以下では、高圧タンクとして車載用の燃料電池システムで燃料電池に水素等の燃料ガスを貯蔵する燃料タンクを例示して説明するが、高圧タンクは燃料電池システム以外の任意の用途で使用されてもよい。

図１に示すように、高圧タンク（タンク）１０は、タンクの基材となるライナ１１の外面を繊維強化樹脂層１２で被覆したタンク本体１３を有している。タンク本体１３は、円筒状の胴体部１４の両端から一対のドーム部１５、１６を半球状に膨出させた外面形状を有している。各ドーム部１５、１６の頂点箇所には一対の口金２１、２９が設けられている。一方の口金２１にはバルブ（不図示）用の貫通孔２４が軸方向に形成されており、他方の口金２９には貫通孔が形成されていない。一対のドーム部１５、１６の外面には、ドーム部１５、１６の耐衝撃性を向上させる一対の保護部材３１、３２が設けられている。

ライナ１１は、高圧タンク１０の基材になるものであり、燃料ガスの貯留空間１９を持つように中空形状に形成されている。ライナ１１は、燃料ガスに対するガスバリア性を有する樹脂によって形成されている。ライナ１１の樹脂材料としては、例えば、ポリアミド、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリエチレン等の樹脂を用いることができる。ライナ１１には、燃料ガスとして水素ガスの他に、例えば、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）等の各種圧縮ガス、ＬＮＧ（液化天然ガス）、ＬＰＧ（液化石油ガス）等の各種液化ガス、その他の各種加圧物質が充填されてもよい。

繊維強化樹脂層１２は、一方向に引き揃えられた強化繊維に、未硬化樹脂（未硬化の熱硬化性樹脂）が含浸された繊維強化樹脂をライナ１１の外面に幾重にも巻き付けて、加熱炉で未硬化樹脂を硬化させることでライナ１１の外面を被覆している。繊維強化樹脂の巻き付け態様としては、フープ巻き、ヘリカル巻き等を採用することができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂等を挙げることができる。強化繊維としては炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等を採用してもよい。繊維強化樹脂層１２によってライナ１１が外側から補強されることで強度向上と軽量化が実現されている。本実施形態では、強化繊維に含浸される樹脂に熱硬化性樹脂を用いるが、ナイロンなどの熱可塑性樹脂を用いてもよい。この場合には、熱可塑性樹脂が軟化した状態で、繊維強化樹脂を巻き付けた後、これを放冷し、熱可塑性樹脂を硬化させればよい。

一方の口金２１は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の金属によって形成されている。口金２１は、本体となる筒状部２２の外周にフランジ部２３が形成され、筒状部２２の一部をドーム部１５から突出させるようにライナ１１に取り付けられている。筒状部２２の内側の貫通孔２４にはバルブ（不図示）が取り付けられ、バルブによって貯留空間１９への燃料ガスの充填及び排出が行われる。他方の口金２９は、一方の口金２１と同様にアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属によって略同様な外形に形成されているが、一方の口金２１と筒状部（不図示）の内側が閉塞されている点で相違している。

一対の保護部材３１、３２は、高圧タンク１０の落下時等に衝撃が加わり易いドーム部１５、１６の外面を覆うように設けられている。保護部材３１、３２は、ポリウレタン、シリコーン等の合成ゴムによって形成されている。保護部材３１、３２の内面はドーム部１５、１６の外面形状に倣った曲面形状に形成され、保護部材３１、３２の内面が熱硬化性樹脂等の接着剤を介してドーム部１５、１６の外面に取り付けられる。保護部材３１、３２に対して衝撃が加わると、保護部材３１、３２の伸縮変形によって衝撃力が分散及び吸収されてドーム部１５、１６に対する衝撃が緩和される。

このような高圧タンク１０は、一方の口金２１に組み付けられたネックマウント３５を介して車両に固定される。ネックマウント３５は、断面視略逆Ｌ字状で環状の第１のマウント部材４１と、断面視略Ｌ字状で環状の第２のマウント部材５１とを備えている。第１、第２のマウント部材４１、５１がそれぞれ口金２１に組み付けられ、第１、第２のマウント部材４１、５１が突き合わされることで、ネックマウント３５の環状溝３６が口金２１を取り囲むように形成されている。この環状溝３６に車両側の環状の固定部材３８が嵌合することで、高圧タンク１０がネックマウント３５を介して車両に固定される。

図２の比較例に示すように、ネックマウント７０を第１、第２のマウント部材７１、７２の２部材で形成する場合には、後から組み付けられる第２のマウント部材７２の内周面だけに口金２１の外周面の雄ネジ２７に螺合するための雌ネジ７３が形成されていればよい。この場合、第１のマウント部材７１が口金２１の奥側まで嵌め込まれた後に、第２のマウント部材７２が口金２１に螺合されて第１のマウント部材７１に近づけられる。第２のマウント部材７２が第１のマウント部材７１に突き当てられたまま締め付けられることで、第１、第２のマウント部材７１、７２が口金２１に組み付けられる。

また、第２のマウント部材７２を締め付けるためには、締め付けトルクを受け止めなければならない。通常は第２のマウント部材７２と口金２１を工具６１、６２で把持して、口金２１（高圧タンク１０）の回転を工具６１で抑えながら、工具６２を用いて第２のマウント部材７２を締め付けている。口金２１には工具６１の回転による締め付けトルクが作用するため、締め付けトルクによって口金２１が傷付く恐れがある。口金２１の代わりにタンク本体１３（図１参照）を把持することも考えられるが、締め付けトルクによってタンク本体１３が破損して品質が劣化する恐れがある。

そこで、本実施形態のネックマウント３５の組み付け方法では、第１、第２のマウント部材４１、５１の両方に雌ネジ４５、５５を形成している（図６参照）。そして、第１、第２のマウント部材４１、５１を把持し、いずれか一方のマウント部材をいずれか他方のマウント部材側に締め付けている。これにより、第１、第２のマウント部材４１、５１を工具６１、６２で把持して締め付けるため、口金２１やタンク本体１３に締め付けトルクが作用することがない。よって、口金２１やタンク本体１３を傷付けることなく、口金２１に対してネックマウント３５を組み付けることが可能になっている。

以下、本実施形態のネックマウントについて詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る口金の筒状部の断面図である。図４は、本実施形態に係る第１、第２のマウント部材の平面図及び断面図である。

図３に示すように、口金２１の筒状部２２はドーム部１５から部分的に突出しており、この筒状部２２の突出部分の外周面にネックマウント３５（図１参照）が組み付けられる。筒状部２２の突出部分の外周面は基端側の大径部２５と先端側の小径部２６とによって段状に形成され、小径部２６の外周面にはネックマウント３５が螺合される雄ネジ２７が形成されている。また、大径部２５のドーム部１５側には、筒状部２２の外周面から環状の位置決め部２８が突出しており、この環状の位置決め部２８によって第１のマウント部材４１の締め込みが規制されて、ネックマウント３５の組み付け位置が軸方向で位置決めされる。

図４に示すように、第１のマウント部材４１は、ネックマウント３５（図１参照）の一方のマウント半体を構成している。第１のマウント部材４１は、円筒部４２と、円筒部４２の一端側から径方向外側に広がるフランジ部４３と、円筒部４２の他端側から径方向内側に突出する環状凸部４４とを有している。円筒部４２の外径は車両側の環状の固定部材３８（図１参照）に合わせて形成され、円筒部４２の内径は大径部２５よりも大きく形成されている。環状凸部４４の内径は小径部２６の外径に対応して形成され、環状凸部４４の内周面には小径部２６の雄ネジ２７に螺合される雌ネジ４５が形成されている。

第１のマウント部材４１の軸方向の寸法は、口金２１の大径部２５の軸方向の寸法よりも長く形成され、フランジ部４３が口金２１の位置決め部２８に突き当てられた状態で、環状凸部４４を大径部２５から小径部２６側に食み出させている（図５参照）。フランジ部４３の外周面には、工具６１（図６参照）によって把持される把持面として三対の対向面４６が６０度置きに形成されている。このように、第１のマウント部材４１は、円筒部４２の内周面から部分的に環状凸部４４を部分的に突出させ、この環状凸部４４の雌ネジ４５によって口金２１の雄ネジ２７に組み付けることが可能になっている。

第２のマウント部材５１は、ネックマウント３５（図１参照）の他方のマウント半体を構成している。第２のマウント部材５１は、円筒部５２と、円筒部５２の他端側から径方向外側に広がるフランジ部５３とを有している。円筒部５２の外径は車両側の環状の固定部材３８（図１参照）に合わせて形成され、円筒部５２の内径は小径部２６の外径に対応して形成されている。すなわち、第２のマウント部材５１の円筒部５２の外径は第１のマウント部材４１の円筒部４２の外径と一致し、第２のマウント部材５１の円筒部５２の内径は第１のマウント部材４１の環状凸部４４の内径と一致している。

また、円筒部５２の内周面には小径部２６の雄ネジ２７に螺合される雌ネジ５５が形成されている。フランジ部５３の外周面には、工具６２（図６参照）によって把持される把持面として三対の対向面５６が６０度置きに形成されている。フランジ部４３、５３を円筒部４２、５２に対して外側に向けて第１、第２のマウント部材４１、５１同士が突き当てられることで、第１、第２のマウント部材４１、５１によって固定部材３８（図１参照）に嵌合する環状溝３６が形成される。また、第１、第２のマウント部材４１、５１の形状の違いによって、口金２１に対する第１、第２のマウント部材４１、５１の誤組み付けが防止される。

本実施形態のネックマウントの組み付け方法について詳細に説明する。図５は、本実施形態に係る仮締め工程の一例を示す図である。図６は、本実施形態に係る本締め工程の一例を示す図である。

（準備工程）
ネックマウント３５の構成部品として、上記した部品形状が異なる第１、第２のマウント部材４１、５１が準備される。第１のマウント部材４１の環状凸部４４の内周面には雌ネジ４５が形成され、第２のマウント部材５１の内周面には雌ネジ５５が形成されている。よって、部品形状の違いから口金２１に対する第１、第２のマウント部材４１、５１の組み付け順序を作業者に正しく認識させることができる。

（仮締め工程）
図５に示すように、第１のマウント部材４１のフランジ部４３をタンク本体１３側に向けた状態で、第１のマウント部材４１が口金２１の奥側に向けて螺合される。第１のマウント部材４１が口金２１の位置決め部２８に接触した時点で螺合が止められることで、口金２１に対して第１のマウント部材４１が仮締めされる。このとき、第１のマウント部材４１の環状凸部４４の雌ネジ４５が口金２１の雄ネジ２７に螺合され、第１のマウント部材４１のフランジ部４３側の内周面は口金２１の大径部２５よりも大きいため、第１のマウント部材４１が大径部２５に干渉することがない。

次に、第２のマウント部材５１のフランジ部５３を高圧タンク１０の外側に向けた状態で、第２のマウント部材５１が口金２１の奥側に向けて螺合される。第２のマウント部材５１が第１のマウント部材４１に接触した時点で螺合が止められることで、口金２１に対して第２のマウント部材５１が仮締めされる。このように、第１のマウント部材４１が口金２１の外周面の雄ネジ２７に螺合された後、第２のマウント部材５１が第１のマウント部材４１に接触するまで螺合されている。なお、第１、第２のマウント部材４１、５１の仮締めは、手動で実施されてもよいし、ナットランナ等で機械的に実施されてもよい。

（本締め工程）
図６に示すように、口金２１に対して第１、第２のマウント部材４１、５１が仮締めされると、工具６１で第１のマウント部材４１のフランジ部４３が把持されると共に、工具６２で第２のマウント部材５１のフランジ部５３が把持される。そして、第１のマウント部材４１の回転が工具６１で抑えられた状態で、第２のマウント部材５１が第１のマウント部材４１側に工具６２によって回転されて、第１のマウント部材４１に対して第２のマウント部材５１が締め付けられる。これにより、第１、第２のマウント部材４１、５１の軸力同士が反発して、第１、第２のマウント部材４１、５１が口金２１に強く固定される。

このとき、第１、第２のマウント部材４１、５１だけを工具６１、６２で把持して、第１、第２のマウント部材４１、５１が互いに締め付けているため、口金２１やタンク本体１３に締め付けトルクが作用することがない。なお、第２のマウント部材５１の回転が工具６２で抑えられた状態で、第１のマウント部材４１が第２のマウント部材５１側に工具６１によって締め付けられてもよい。さらに、第１、第２のマウント部材４１、５１の双方が工具６１、６２によって互いに締め付けられてもよい。すなわち、第１、第２のマウント部材４１、５１が互いに反発し合うように締め付けられればよい。

以上のように、本実施形態のネックマウント３５の組み付け方法では、第１のマウント部材４１と第２のマウント部材５１の軸力同士が反発して、第１のマウント部材４１と第２のマウント部材５１が口金２１に強く固定される。第１のマウント部材４１と第２のマウント部材５１が互いに締め付けられるため、口金２１やタンク本体１３に締め付けトルクが作用することがない。よって、口金２１やタンク本体を傷付けることなく、ネックマウント３５を口金２１に組み付けることができる。

なお、本実施の形態では、第１のマウント部材４１が断面視略逆Ｌ字状の環状部材で形成され、第２のマウント部材５１が断面視略Ｌ字状の環状部材で形成されたが、この構成に限定されない。第１、第２のマウント部材４１、５１は車両側の固定部材３８に嵌る環状溝３６を形成する構成であればよい。例えば、第１のマウント部材４１が断面視略逆Ｌ字状の環状部材で形成され、第２のマウント部材５１が断面視略Ｉ字状の環状部材で形成されてもよい。このような構成でも、第１、第２のマウント部材４１、５１の外面によって環状溝３６を形成することができる。

また、本実施の形態では、第１のマウント部材４１が口金２１の位置決め部２８に接触する構成にしたが、第１のマウント部材４１が位置決め部２８に接触していなくてもよい。すなわち、口金２１に対するネックマウント３５の組み付け時には多少の組み付け誤差が許容されている。

また、本実施の形態では、第１、第２のマウント部材４１、５１のフランジ部４３、５３を工具６１、６２で把持する構成にしたが、この構成に限定されない。第１、第２のマウント部材４１、５１の円筒部４２、５２が工具６１、６２に把持される把持面が形成されていてもよい。

また、本実施の形態では、工具６１、６２で第１、第２のマウント部材４１、５１を把持する構成にしたが、工具６１、６２は第１、第２のマウント部材４１、５１を回転又は固定可能なものであればよい。

また、本実施形態について説明したが、他の実施形態として実施形態および変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。さらに、本開示の技術は本実施の形態に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩または派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

１０：高圧タンク（タンク）、２１：口金、２７：雄ネジ、３５：ネックマウント、３６：環状溝、４１：第１のマウント部材、５１：第２のマウント部材

Claims (1)

1. 車両にタンクを固定するためのネックマウントを、前記タンクの口金に組み付けるネックマウントの組み付け方法であって、
   前記ネックマウントの構成部品として第１のマウント部材及び第２のマウント部材を準備する準備工程と、
   前記第１のマウント部材を前記口金の外周面の雄ネジに螺合した後、前記第２のマウント部材を前記第１のマウント部材に接触するまで螺合する仮締め工程と、
   前記第１のマウント部材及び前記第２のマウント部材のいずれか一方の回転を抑えつつ、いずれか他方をいずれか一方側に締め付け、又は双方を互いに締め付けて、前記口金に前記第１のマウント部材及び前記第２のマウント部材を固定する本締め工程とを有することを特徴とするネックマウントの組み付け方法。

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