WO2016084286A1

WO2016084286A1 - 燃料タンクの部品取付構造

Info

Publication number: WO2016084286A1
Application number: PCT/JP2015/004740
Authority: WO
Inventors: 和晃荘司; 中村　和広
Original assignee: 八千代工業株式会社
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2016-06-02
Also published as: JP6133519B2; US20170305265A1; JPWO2016084286A1

Abstract

タンク本体の重量増を抑制しかつ燃料タンク構成部品を軽量化及び薄型化できる燃料タンクの部品取付構造を提供する。楕円状の開口（２ａ）が形成されたタンク本体（２）と、タンク本体（２）に取り付けられるタンク部品としてのポンプモジュール（３）と、ポンプモジュール（３）の外面から張り出すようにポンプモジュール（３）に設けられ、開口（２ａ）よりも大きくかつ開口（２ａ）の長径（Ｌ１）よりも小さな短径（Ｗ２）を有する楕円状の輪郭を呈し、開口（２ａ）からタンク本体（２）の内部に配置されて縁部が全周に亘ってタンク本体（２）に対向するフランジ（５）と、タンク本体（２）とフランジ（５）との間に配置されるシール部材（７）と、フランジ（５）を介してシール部材（７）を圧縮させた状態でポンプモジュール（３）をタンク本体（２）に保持する締結部材（８ｂ・９、１１・１２）とを備える。

Description

燃料タンクの部品取付構造

　本発明は、タンク本体に形成された開口から少なくとも一部がタンク本体の内部に挿入されるタンク部品をタンク本体に取り付けるための燃料タンクの部品取付構造に関する。

　自動車等に搭載される燃料タンクには、燃料ポンプなどの部品がタンク本体に取り付けられる。近年は燃料タンクの樹脂化が進んでおり、樹脂製の燃料タンクへの部品取付構造として、タンク本体の成形時にタンク本体に一体に部品を取り付ける構造と、タンク本体に開口を有する取付部を設け、この取付部に部品を取り付ける構造とがある。このうち、取付部に部品を取り付ける構造では、開口から燃料ガスが漏洩しないように取付部と部品との間にシール部材を設け、シール部材を圧縮させた状態でタンク部品を固定するシール構造が一般的に採用されている。

　このようなシール構造を採用した部品取付構造として、タンク本体の開口を画成する部分にタンク外方に突出する筒状部を形成すると共に筒状部の外周に雄ねじを形成し、雄ねじに螺合可能な雌ねじが形成されたユニオンナットと筒状部との間に、タンク部品のフランジとシール部材とを挟み込んで締結固定した構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ねじの代わりに鋼製の固定金具をタンク本体にインサート成形し、別体の金具によりＯリングが押圧される状態でタンク部品のフランジを固定（カムロック）する技術等も知られている。

特開２００５－４１３３１号公報

　しかしながら、例えばブロー成形でタンク本体を成形する場合、従来のねじタイプのものでは、ねじの螺合長さを確保するために筒部に所定の高さが必要である。そのため、頂部の肉厚が薄くならないようにするためには、ねじ周辺のパリソン周方向全域でタンク本体の肉厚を増加させる必要があり、タンク本体の重量が増加する。また、ねじを形成するための筒状部の突出高さが高いと、設計自由度が低くなる。筒状部の突出高さを小さくするために筒状部の高さ分だけ筒状部周辺の壁を凹ませことも可能であるが、このようにすると、タンクの容量が小さくなる。更に、シールの信頼性を補償するためには、寸法や締め付け力など、製造時の管理項目が多くなる。

　一方、カムロック式の場合は組み付けがワンタッチで行えて容易であり、管理項目も少ないという利点はあるが、カムロック金具が鋼製であるため、全体重量の増加につながる。また、カムロック金具とタンク本体とでは、材料が異なるために耐衝撃対策が必要になる上、両材料の線膨張係数が異なることからシールの信頼性にも影響を与える。

　本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、タンク本体の重量増を抑制しかつ燃料タンク構成部品を軽量化及び薄型化できる燃料タンクの部品取付構造を提供することを主な目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明は、楕円状の開口（２ａ）が形成されたタンク本体（２）と、前記タンク本体に取り付けられるタンク部品（３）と、前記タンク部品の外面から張り出すように前記タンク部品に設けられ、前記開口よりも大きくかつ前記開口の長径（Ｌ１）よりも小さな短径（Ｗ２）を有する楕円状の輪郭を呈し、前記開口から前記タンク本体の内部に配置されて縁部が全周に亘って前記タンク本体に対向するフランジ（５）と、前記タンク本体と前記フランジとの間に配置されるシール部材（７）と、前記フランジを介して前記シール部材を圧縮させた状態で前記タンク部品を前記タンク本体に保持する締結部材（８ｂ・９、１１・１２）とを備えることを特徴とする燃料タンク（１）の部品取付構造を提供する。

　ここで、本明細書における長径及び短径とは、開口やフランジの輪郭が楕円形であることを限定する意図で用いるのではなく、楕円状部の最も長い幅寸法及び最も短い幅寸法を意味するものとして用いる。つまり、楕円状は、楕円形の他、長円形や矩形等も含む。

　この構成によれば、タンク部品をタンク本体に取り付けるためにタンク本体にねじを形成する必要がないため、タンク本体の肉厚増加を回避でき、タンク本体の重量増を抑制できる。また、燃料タンクを構成するタンク部品にフランジを設け、シール部材を圧縮させた状態でタンク部品をタンク本体に保持する締結部材を設けるだけでシール性のある部品取付構造を実現できるため、燃料タンク構成部品を軽量化及び薄型化できる。

　また、上記の構成において、前記締結部材が、前記フランジ（５）よりもタンク外方にて前記タンク部品（３）の外面から張り出すように前記タンク部品に設けられ、前記タンク部品が前記タンク本体（２）に取り付けられた状態で前記タンク本体の外部に配置される張出壁（８ｂ）と、前記タンク本体と前記張出壁との間に圧入されることで、前記シール部材（７）を圧縮させる一対の半リング状部材（９ａ、９ａ）とを有する構成とすることができる。

　この構成によれば、タンク本体の外部に配置される張出壁とタンク本体との間に圧入される一対の半リング状部材という簡単な構成で締結部材を実現できる。そして、張出壁や半リング状部材は、鋼製にする必要や肉厚にする必要がないため、これらを軽量化及び薄型化することが可能であり、タンク本体からの突出高さを小さくできる。

　また、上記の構成において、前記半リング状部材（９ａ）が、タンク本体（２）及び前記張出壁（８ｂ）に係合する凸部（９ｂ）又は凹部を有する構成とすることができる。

　この構成によれば、タンク本体と半リング状部材との相対移動及び半リング状部材と張出壁との相対移動を防止できる。

　また、上記の構成において、前記締結部材が、前記タンク部品（３）に形成され、前記タンク部品が前記タンク本体（２）に取り付けられた状態で、前記タンク本体の外部又は前記開口（２ａ）に臨む位置に配置されるねじ（１１）と、前記ねじに螺合して前記タンク本体の外面に反力を作用させることで、前記シール部材（７）を圧縮させるねじ部材（１２）とを有する構成とすることができる。

　この構成によれば、ねじ部材によって確実にシール部材を圧縮させるようにタンク部品を作用させることができる。

　このように本発明によれば、タンク本体の重量増を抑制しかつ燃料タンク構成部品を軽量化及び薄型化できる燃料タンクの部品取付構造を提供することができる。

第１実施形態に係る燃料タンクの断面図図１中のII部の拡大断面図図２に示す支持部材及び圧入部材を底面側から見た斜視図（Ａ）ポンプモジュールの取付状態、（Ｂ）ポンプモジュールの取付中のフランジと開口との関係を示す模式図第２実施形態に係る燃料タンクの要部断面図

　以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

≪第１実施形態≫
　まず、図１～図４を参照しながら本発明の第１実施形態を説明する。図１に示すように、燃料タンク１は、環状の側壁、上壁並びに下壁を有し、角が丸められた概ね直方体状を呈する樹脂製のタンク本体２を有している。タンク本体２の上壁には開口２ａが形成されており、この開口２ａに挿入される態様でタンク部品であるポンプモジュール３がタンク本体２に取り付けられている。

　タンク本体２は、例えば溶融押出法で形成された２枚の樹脂シートを上下の金型により挟み込んで真空成形法で製造される多層構造の燃料貯蔵用容器である。開口２ａは、タンク本体２が密閉構造の容器に形成された後に上壁の一部が切り取られることにより形成される。

　ポンプモジュール３は、タンク本体２に貯留される燃料を外部に送り出す図示しない燃料ポンプや燃料フィルタ等の装置類が樹脂製のケーシングに取り付けられて一体にされたものである。ポンプモジュール３は、開口２ａからその全体がタンク本体２の内部に挿入された状態でタンク本体２に取り付けられている。ポンプモジュール３は、筒状のケース本体４と、ケース本体４の上部にケース本体４の外面から径方向に張り出すように一体に設けられたフランジ５とを有している。フランジ５は、開口２ａよりも大きく形成されており、取付状態においてタンク本体２の内部に配置され、縁部の全周に亘ってタンク本体２の下面に圧接する。

　図２に併せて示すように、ケース本体４のフランジ５よりも上方の部分には、外面から径方向外側に張り出す張出突起６が一体形成されている。張出突起６は、ケース本体４の全周に亘って形成されてもよく、周方向に間隔を空けて複数形成されてもよい。本実施形態では、張出突起６はケース本体４の全周に亘って一定量張り出した円板状とされている。

　フランジ５の上面には環状溝５ａが形成されており、この環状溝５ａにはシール部材であるＯリング７がフランジ５の上面から突出する態様で装着されている。即ち、タンク本体２とフランジ５との間にＯリング７が配置され、フランジ５はＯリング７を介してタンク本体２の下面に圧接している。フランジ５がＯリング７をタンク本体２の下面に当接させることで、ポンプモジュール３はタンク本体２に気密に取り付けられる。フランジ５自体はタンク本体２に当接していても当接していなくてもよい。

　ポンプモジュール３は、張出突起６の下面に係合する爪８ａを有する支持部材８と、支持部材８とタンク本体２との間に設けられる圧入部材９とにより、フランジ５をタンク本体２の下面に圧接させるようにタンク本体２に取り付けられる。即ち、圧入部材９が、支持部材８と協働してフランジ５を介してＯリング７を圧縮させ、この状態でポンプモジュール３をタンク本体２に保持する締結部材を構成する。

　図３は、支持部材８及び圧入部材９を裏返した状態で示す分解斜視図である。図２及び図３に示すように、支持部材８は、フランジ５よりもタンク本体２の外方に配置され、平面視でケース本体４の輪郭よりも大きな輪郭を有してケース本体４の外面から張り出すように設けられる円板部８ｂ（張出壁）と、円板部８ｂから下方に延出し、先端に爪８ａを有する複数の延出部８ｃとを有している。本実施形態では、円板部８ｂは板リング状とされ、延出部８ｃは円板部８ｂの内縁に等間隔に４つ形成されている。円板部８ｂの輪郭はタンク本体２の開口２ａよりも大きくされ、円板部８ｂの内周縁はタンク本体２の開口２ａよりも小さく、４つの延出部８ｃの全てが開口２ａに挿入可能とされている。延出部８ｃの長さは、張出突起６に爪８ａを係合させた状態で、円板部８ｂがタンク本体２の外部に配置されてタンク本体２との間に隙間が形成されるように設定されている。

　圧入部材９は、タンク本体２と支持部材８の円板部８ｂとの間に圧入されることで、支持部材８を上方に押し上げ、ポンプモジュール３のフランジ５をタンク本体２の下面に圧接させる。圧入部材９は、タンク本体２に取り付けられた状態で板リング状をなす２つの半リング状部材９ａ、９ａにより構成される。本実施形態では、半リング状部材９ａ、９ａは平板形状とされているが、内側ほど薄いテーパ形状とされてもよい。

　半リング状部材９ａ、９ａのそれぞれの上面及び下面には凸部９ｂが形成されている。一方、支持部材８の円板部８ｂ及びタンク本体２の凸部９ｂに対応する位置には、対応する凸部９ｂを受容する凹部８ｄ、２ｂが形成されている。半リング状部材９ａの凸部９ｂが支持部材８の凹部８ｄ及びタンク本体２の凹部２ｂに係合することにより、支持部材８とタンク本体２との相対回転を含む相対移動が防止される。また、図示は省略するが、ポンプモジュール３の張出突起６の下面には、支持部材８の爪８ａの移動を防止すべく突出するストッパが設けられており、これにより支持部材８とポンプモジュール３との相対回転も防止される。

　次に、図４を参照してタンク本体２の開口２ａ、ポンプモジュール３のケース本体４及びフランジ５の形状及び寸法について説明する。（Ａ）は、ポンプモジュール３がタンク本体２に取り付けられた状態を示しており、（Ｂ）は、ポンプモジュール３をタンク本体２に取り付ける作業中（フランジ５をタンク本体２内に挿入する段階）の状態を示している。

　（Ａ）に示すように、タンク本体２の開口２ａ及びフランジ５は楕円状の輪郭を呈している。ケース本体４は如何なる形状であってもよい。ここでは便宜上、タンク本体２の開口２ａ及びフランジ５が楕円形を呈し、ケース本体４が真円形を呈してフランジ５の中心にある（焦点上に中心がある）ものとして説明する。開口２ａの長径はＬ１であり、開口２ａの短径はＷ１である。フランジ５の長径はＬ１よりも大きなＬ２（Ｌ２＞Ｌ１）であり、フランジ５の短径はＷ１よりも大きなＷ２（Ｗ２＞Ｗ１）である。ケース本体４の半径はＷ１の１／２よりも小さなｒ（ｒ＜Ｗ／２）である。よって、ケース本体４は開口２ａに挿入可能であり、フランジ５は開口２ａを塞ぐことができる。そして、これらの寸法は、以下の関係となっている。
　　Ｗ２＜Ｌ１　　・・・（１）
　　Ｗ１＞Ｌ２／２＋ｒ　　・・・（２）

　従って、（Ｂ）に示すように、フランジ５の短軸を開口２ａの長軸に平行になる向きにポンプモジュール３を配置し、ケース本体４を開口２ａに挿入した状態で、ポンプモジュール３を開口２ａの短軸方向の一端側（図の右側）に寄せると、フランジ５の長軸方向の一端を開口２ａに挿入することができる。フランジ５の長軸方向の一端を開口２ａに挿入した後には、若干傾斜した状態のポンプモジュール３を開口２ａの短軸方向の他端側（図の左側）に移動することで、フランジ５の長軸方向の他端を開口２ａに挿入することができる。フランジ５の全体をタンク本体２の内部に配置した後にポンプモジュール３を９０度回転させることによって（Ａ）の状態とし、フランジ５の縁部を全周に亘ってタンク本体２に圧接させることができる。

　このようにしてポンプモジュール３の少なくともフランジ５をタンク本体２の内部に配置した後、図２に示すように支持部材８をポンプモジュール３に係合させ、タンク本体２の外部に配置される支持部材８の円板部８ｂとタンク本体２との間に圧入部材９を圧入することにより、ポンプモジュール３のフランジ５をタンク本体２の内面に圧接させ、フランジ５を介してＯリング７を圧縮させることができる。

　以上のような構成の取付構造によれば、以下の作用効果を得ることができる。即ち、図１～図３に示すように、タンク本体２に楕円状の開口２ａが形成され、ポンプモジュール３のフランジ５が開口２ａよりも大きくかつ開口２ａの長径よりも小さな短径を有する楕円状の輪郭を呈するため、フランジ５を開口２ａからタンク本体２の内部に配置してフランジ５の縁部を全周に亘ってタンク本体２に対向させることができる。そして、Ｏリング７がタンク本体２とフランジ５との間に配置され、締結部材である一対の半リング状部材９ａと支持部材８の円板部８ｂとが協働してフランジ５を介してＯリング７を圧縮させ、この状態でポンプモジュール３をタンク本体２に保持するため、タンク本体２とポンプモジュール３とのシール性が確保される。

　また、ポンプモジュール３をタンク本体２に取り付けるためにタンク本体２にねじを形成する必要がないため、タンク本体２の肉厚増加を回避することができ、タンク本体２の重量増が抑制される。更に、燃料タンク１を構成するポンプモジュール３にフランジ５を設け、Ｏリング７を圧縮させた状態でポンプモジュール３をタンク本体２に保持する一対の半リング状部材９ａと支持部材８の円板部８ｂとを設けるだけでシール性のある部品取付構造を実現できるため、燃料タンク１を構成する支持部材８や半リング状部材９ａの軽量化及び薄型化が可能になる。

　本実施形態では、ポンプモジュール３に係合する支持部材８の円板部８ｂが、ポンプモジュール３のフランジ５よりもタンク外方にてポンプモジュール３の外面から張り出すように設けられ、ポンプモジュール３がタンク本体２に取り付けられた状態で、タンク本体２の外部に配置される。そのため、タンク本体２と円板部８ｂとの間に一対の半リング状部材９ａを圧入する簡単な構成及び作業でＯリング７を圧縮させることができる。また、円板部８ｂや半リング状部材９ａは、鋼製にする必要や肉厚にする必要がないため、これらの軽量化及び薄型化が可能であり、タンク本体２からのこれらの突出高さも小さくなる。

　また、本実施形態では、半リング状部材９ａが、タンク本体２及び支持部材８の円板部８ｂに形成された凹部２ｂ、８ｄに係合する凸部９ｂを有しているため、タンク本体２と半リング状部材９ａとの相対移動及び半リング状部材９ａと円板部８ｂとの相対移動が防止される。

≪第２実施形態≫
　次に、図５を参照しながら本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様の部材や部位については同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。

　図５に示すように、本実施形態では、ポンプモジュール３のケース本体４の上端部に雄ねじ１１が形成されており、この雄ねじ１１に螺合するフランジナット１２により、ポンプモジュール３のフランジ５をタンク本体２の内面に圧接させ、フランジ５を介してＯリング７を圧縮させている。雄ねじ１１は、本実施形態では取付状態においてタンク本体２の外部に至るように形成されているが、開口２ａに臨む位置に形成されていれば、取付状態において雄ねじ１１がタンク本体２の内部に配置されていてもよい。

　フランジナット１２は、ケース本体４の雄ねじ１１に螺合するナット部１２ａと、ナット部１２ａの外周面に一体形成されたフランジ部１２ｂと、フランジ部１２ｂのタンク外方側に形成されてナット部１２ａとフランジ部１２ｂとを連結するリブ１２ｃとを備えている。本実施形態では、ナット部１２ａは、開口２ａよりも小さく形成されており、開口２ａ内に挿入可能となっている。フランジ部１２ｂは、開口２ａよりも大きく形成されている。フランジナット１２は、タンク本体２の外面に反力を作用させることで、Ｏリング７を圧縮させる。

　このように、ポンプモジュール３がタンク本体２に取り付けられた状態で、タンク本体２の外部又は開口２ａに臨む位置に配置される雄ねじ１１がポンプモジュール３に形成され、フランジナット１２が雄ねじ１１に螺合してタンク本体２の外面に反力を作用させることで、Ｏリング７を圧縮させるため、簡単な構成でＯリング７を圧縮させることができる。また、フランジナット１２は鋼製にする必要や肉厚にする必要がないため、燃料タンク１の軽量化及び薄型化が可能であり、フランジナット１２のタンク本体２からの突出高さも小さくなる。

　以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。例えば、上記第１実施形態では、支持部材８をポンプモジュール３と別体として構成したが、支持部材８がポンプモジュール３に一体に設けられていてもよい。また、上記実施形態では、タンク部材としてポンプモジュール３を例に挙げたが、タンク部品はこれに限定されることなく、様々な部品を適用できる。同様に、上記実施形態では、シール部材としてＯリング７を例に挙げたが、シール部材はシール機能の果たすものであればＯリング７に限らず様々に変更可能である。更に、上記第２実施形態では、ポンプモジュール３に雄ねじ１１が形成され、ねじ部材としてフランジナット１２を用いたが、ナット部１２ａとフランジ部１２ｂとを別部材とする形態や、ポンプモジュール３の開口２ａに臨む位置に雌ねじを形成し、ねじ部材としてフランジボルトを用いる形態等にしてもよい。この他、上記実施形態に示した本発明に係る各構成要素の具体的構成や数量、素材、組み付け手順等は、適宜変更してもよい。また、上記実施形態に示した構成を組み合わせることや、上記実施形態に示した本発明に係る構成要素の一部を適宜取捨することも可能である。

　１　　　燃料タンク
　２　　　タンク本体
　２ａ　　開口
　２ｂ　　凹部
　３　　　ポンプモジュール（タンク部品）
　４　　　ケース本体
　５　　　フランジ
　７　　　Ｏリング（シール部材）
　８　　　支持部材
　８ｂ　　円板部（締結部材、張出壁）
　８ｄ　　凹部
　９　　　圧入部材（締結部材）
　９ａ　　半リング状部材（締結部材）
　９ｂ　　凸部
　１１　　雄ねじ（締結部材）
　１２　　フランジナット（締結部材、ねじ部材）
　Ｌ１　　開口２ａの長径
　Ｗ２　　フランジ５の短径

Claims

　楕円状の開口が形成されたタンク本体と、
　前記タンク本体に取り付けられるタンク部品と、
　前記タンク部品の外面から張り出すように前記タンク部品に設けられ、前記開口よりも大きくかつ前記開口の長径よりも小さな短径を有する楕円状の輪郭を呈し、前記開口から前記タンク本体の内部に配置されて縁部が全周に亘って前記タンク本体に対向するフランジと、
　前記タンク本体と前記フランジとの間に配置されるシール部材と、
　前記フランジを介して前記シール部材を圧縮させた状態で前記タンク部品を前記タンク本体に保持する締結部材と
を備えることを特徴とする燃料タンクの部品取付構造。
　前記締結部材が、
　前記フランジよりもタンク外方にて前記タンク部品の外面から張り出すように前記タンク部品に設けられ、前記タンク部品が前記タンク本体に取り付けられた状態で前記タンク本体の外部に配置される張出壁と、
　前記タンク本体と前記張出壁との間に圧入されることで、前記シール部材を圧縮させる一対の半リング状部材と
を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料タンクの部品取付構造。
　前記半リング状部材が、前記タンク本体及び前記張出壁に係合する凸部又は凹部を有することを特徴とする請求項２に記載の燃料タンクの部品取付構造。
　前記締結部材が、
　前記タンク部品に形成され、前記タンク部品が前記タンク本体に取り付けられた状態で、前記タンク本体の外部又は前記開口に臨む位置に配置されるねじと、
　前記ねじに螺合して前記タンク本体の外面に反力を作用させることで、前記シール部材を圧縮させるねじ部材と
を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料タンクの部品取付構造。