JP2012131368A - 車両用燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクの底面に燃料ポンプのサポート部材を溶接固定する場合に、その溶接部の応力を低減する車両用燃料タンクを提供することを目的とする。
【解決手段】燃料貯蔵用の内部空間１１０を形成しているアッパタンクパネル１０２およびロアタンクパネル１０４と、ロアタンクパネル１０４の内面に取り付けられたサポート部材１０６と、アッパタンクパネル１０２の外面から内部空間１１０を通過しサポート部材１０６を介してロアタンクパネル１０４の内面に押圧付勢された燃料ポンプ１０８とを備え、ロアタンクパネル１０４は、内部空間１１０の方向に凸となっていて、一部がサポート部材１０６が取り付けられる取付座面１１４となっている隆起部１１２を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料タンクの底面に燃料ポンプのサポート部材を溶接固定した車両用燃料タンクに関するものである。

燃料タンク内には、底面にサポート部材が設置され、エンジンに燃料を供給するための燃料ポンプがこのサポート部材の上に配設されている。そして、上下伸縮可能なスプリング等の付勢手段により、燃料ポンプの底部をサポート部材を介して燃料タンクの底面に常に押し付けている。これにより、燃料タンクの底面が直接燃料ポンプの底部と接触し擦れることを防ぎながら、燃料ポンプが燃料タンクの内圧変動や燃料の自重による変形に追従することを可能とし燃料を確実に吸い出している。

この種の燃料タンクに関し、例えば、特許文献１には、燃料ポンプ内に上下伸縮可能なスプリング等の付勢手段を配置し、燃料ポンプの底部を燃料タンクの底壁に配置した補強プレートに押し付けた構成の燃料供給装置が開示されている。このように燃料タンクの底壁とは別に補強プレートを用いたことで、比較的剛性の高い燃料タンクを複雑にプレス加工することなく、燃料ポンプの底部と燃料タンクの底壁との相対位置を規制することができるというものである。

また、特許文献２には、補助タンクが取付けられた燃料タンクのロアタンクパネルの底面に、燃料タンクの外側方向に凸となるビード（隆起部）を設けた車両用燃料タンクが開示されている。これにより、ロアタンクパネルの底面に補助タンクを溶接する際にビードの凸部が邪魔にならないというものである。

特許第４１４４５２８号公報 特開２００２−３２１５３７号公報

しかしながら、特許文献１では、補強プレートと燃料タンクの底壁との接合がスポット溶接である場合には、燃料タンクを、その底面を下にして平面部に置いた時に、接合部が平面部と直接的に接触する。このため、スポット溶接部の塗装はがれが発生するおそれがある。

また、特許文献２では、燃料タンクの外側方向に凸となるビードを設けていて、ロアタンクパネルの変形方向と同方向に凸となるビードが設けられているので、ロアタンクパネルの変形方向と逆方向（燃料タンクの内側方向）に凸となるビードを設ける場合と比べて、変形が大きくなる。このため、ビードの付近の溶接部に応力集中が起こりやすく、強度的に課題が残る。

本発明は、このような課題に鑑み、燃料タンクの底面に燃料ポンプのサポート部材を溶接固定する場合に、その溶接部の応力を低減するとともに溶接部の防錆機能を維持可能な車両用燃料タンクを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる車両用燃料タンクの代表的な構成は、車両用燃料タンクにおいて、開口部を有する容器状のアッパタンクパネルおよびロアタンクパネルであって開口部同士が互いに接合されて燃料貯蔵用の内部空間を形成しているアッパタンクパネルおよびロアタンクパネルと、ロアタンクパネルの内面に取り付けられたサポート部材と、アッパタンクパネルの外面から内部空間を通過しサポート部材を介してロアタンクパネルの内面に押圧付勢された燃料ポンプとを備え、ロアタンクパネルは、内部空間の方向に凸となっていて、少なくとも一部がサポート部材が取り付けられる略平面の取付座面を有する隆起部を有することを特徴とする。

本発明では、ロアタンクパネルに形成された隆起部が燃料貯蔵用の内部空間の方向に凸となっているので、ロアタンクパネルの底面の面剛性が向上し、燃料タンクが外側方向に変形するのが抑制される。また、サポート部材の土台となっているロアタンクパネルの底面が変形しにくくなるため、かかる変形によってサポート部材の接合部に発生する応力を低減することが可能となる。さらに、車両に組付ける前の燃料タンク単品の状態において、燃料タンクの底面を下にして平面部に置いた場合にも、接合部が平面部と接することはない。

このため、例えば接合部がスポット溶接である場合にも、接合部に塗装剥がれが発生するのが防止される。さらに、隆起部の取付座面がロアタンクパネルの底面よりも車体上方に位置していて、車両前方側から見た場合にこの取付座面が隠れるため、この取付座面に小石等が衝突して塗装が剥離するというチッピング現象が生じにくい。

また、隆起部は、取付座面に連続して延びる所定幅のベルト状の領域を含み、取付座面の幅を所定幅よりも大きくするとよい。この構成により、隆起部がサポート部材の取付座面部のみベルト状の隆起部の長手方向と略直角な方向（隆起部の幅方向）に張り出すことによって、この隆起部の長手方向と略直角な方向に側壁面が形成されることで、ロアタンクパネル底面の面剛性が向上する。このため、ロアタンクパネルの底面の燃料タンクの外側方向への変形量をより少なくでき、サポート部材の接合部への応力をより低減することが可能となる。

さらに、サポート部材を隆起部の端縁近傍に接合するとよい。この構成により、隆起部の面剛性の最も高い部分に例えばスポット溶接するので、スポット溶接部への応力がより低減される。

また、サポート部材を断面矩形波状の板材で形成するとよい。この構成により、ロアタンクパネルの変形によって発生する応力を、サポート部材の断面矩形波状の形状のロアタンクパネルから離間している部分が曲げ弾性により変形することにより、吸収可能である。これによって、サポート部材の接合部への応力が低減される。

また、隆起部のベルト状の方向を車両前後方向と略平行にするとよい。この構成により、隆起部の側壁面が車両前後方向を向いているため、この側壁面に小石等が衝突するおそれが少ない。このため、隆起部の側壁面の小石等の衝突により塗装が剥離するというチッピング現象が生じにくい。

本発明によれば、燃料タンクの底面に燃料ポンプのサポート部材を溶接固定する場合に、その溶接部の応力を低減するとともに溶接部の防錆機能を維持可能な車両用燃料タンクを提供することができる。

本実施形態の車両用燃料タンクおよびこれに組み込まれる燃料ポンプの分解斜視図である。 図１の車両用燃料タンクの分解斜視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図３のＩＶ部拡大図である。 図４に対応する隆起部の変形状態を示す断面図である。 図４に対応する比較例１の燃料タンクの断面図である。 図４に対応する比較例２の燃料タンクの断面図である。 図４に対応する比較例３の燃料タンクの断面図である。 図８に対応する隆起部の変形状態を示す断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。

なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態の車両用燃料タンクおよびこれに組み込まれる燃料ポンプの分解斜視図、図２は、図１に示した車両用燃料タンクの分解斜視図、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

図１および図２において、車両用燃料タンク（以下、「燃料タンク」という）１００は、金属製のアッパタンクパネル１０２およびロアタンクパネル１０４と、このロアタンクパネル１０４の内面に取り付けられたサポート部材１０６と、このサポート部材１０６を介してロアタンクパネル１０４の内面に押圧付勢された燃料ポンプ１０８とを備えている。

アッパタンクパネル１０２は、開口部１０３を有し、周囲にフランジ部１０２ａを有する容器状をなしている。同様に、ロアタンクパネル１０４は、開口部１０５を有し、周囲にフランジ部１０４ａを有する容器状をなしている。このアッパタンクパネル１０２およびロアタンクパネル１０４は、開口部１０３、１０５同士がフランジ部１０２ａ、１０４ａを介してシーム溶接等により接合されて、燃料貯蔵用の内部空間１１０を形成している（図１、図３参照）。

フランジ部１０２ａ、１０４ａには、複数のボルト挿通孔１１６が設けられている。このボルト挿通孔１１６を用いて、燃料タンク１００は不図示のボルトにより車体側に取付けられる。

アッパタンクパネル１０２には、中心よりも外方寄りの位置に貫通孔１１８が設けられている。この貫通孔１１８に、アッパタンクパネル１０２の外面から内部空間１１０を通過するように燃料ポンプ１０８が挿入されている。この燃料ポンプ１０８は、上面をプレート１２０で覆われて複数のボルト１２２で固定されている。燃料タンク１００の後部には、いずれも図示しないフィラーホースとブリーザホースの取付け部１２４、１２６が設けられている。

ロアタンクパネル１０４は、内部空間１１０の方向に凸となっている隆起部１１２、１１３を有している。この隆起部１１２、１１３は、例えばプレス加工により形成される、連続して延びる所定幅のベルト状の領域を含んでいる。このベルト状の方向は、車両前後方向と略平行となっている。この隆起部１１２、１１３の中途部には、車両幅方向に延びる補助隆起部１３２、１３３が形成されている。

隆起部１１２、１１３や補助隆起部１３２、１３３は、主としてロアタンクパネル１０４の剛性を高くするために設けられている。また、便宜上、隆起部１１２、１１３等の上端面を細い斜線で表示している（図２参照）。なお、隆起部１１２、１１３等の数は任意に選択することができる。

ロアタンクパネル１０４は、燃料ポンプ１０８の付勢力により車両下方側（燃料タンク１００の外側方向）に変形させられる荷重を燃料ポンプ１０８の底面１０８ａからサポート部材１０６を介して受けている。

サポート部材１０６は、隆起部１１２、１１３のうちの一方の隆起部１１２の略平面の所定箇所に取り付けられている。なお、この隆起部１１２、１１３は同一構成であるので、以下、隆起部１１２についてのみ説明する。

サポート部材１０６は、板状の部材（例えば板金部材）からなり、断面矩形波状（断面ハット状）に形成されている。このように、サポート部材１０６を板状の部材を用いて断面矩形波状に形成した。このため、燃料ポンプ１０８からロアタンクパネル１０４の内面（底面１０４ｂ）に加わる荷重による影響を緩和することができる。すなわち、断面矩形波状のサポート部材１０６のロアタンクパネル１０４から車両上方側（燃料タンク１００の内側方向）に離間している部分が曲げ弾性により変形することにより、燃料ポンプ１０８から受ける付勢力によるロアタンクパネル１０４の変形により発生する応力を吸収することができる。

そのため、サポート部材１０６の接合部Ａ（図４参照）への応力を低減することができる。（サポート部材１０６の曲げ弾性による変形により、サポート部材１０６の接合部Ａへの応力集中を緩和することができる。）このサポート部材１０６は、ロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂに形成された隆起部１１２にスポット溶接等により取り付けられる。

本実施形態では、このように、ロアタンクパネル１０４と燃料ポンプ１０８の底面１０８ａとの間にサポート部材１０６を介在させて、ロアタンクパネル１０４と燃料ポンプ１０８の底面１０８ａとの直接の接触を回避している。そして、車両走行時の振動や燃料ポンプ１０８自身の作動による振動によって、ロアタンクパネル１０４が擦れることを防止している。

ところで、燃料ポンプ１０８は上下方向に伸縮自在となっていて、また、燃料ポンプ１０８には不図示のバネが内蔵されていて、このバネによって、サポート部材１０６を車両下方側へ押し付ける力が常時作用している。よって、このサポート部材１０６を介して、ロアタンクパネル１０４の変形に対して、燃料ポンプ１０８の底面１０８ａが追随できるようになっている。

そのため、ロアタンクパネル１０４とサポート部材１０６、さらにロアタンクパネル１０４とサポート部材１０６とのスポット溶接部には、車両走行状態および燃料の残量にかかわらず、初期応力が発生している。また、この初期応力以外にも、燃料の気化による燃料タンク１００の内圧上昇や燃料の自重による応力が加わることで、ロアタンクパネル１０４は燃料タンク１００の外側方向にさらに変形し、特にスポット溶接部に応力が集中することになる。

前述のように、燃料ポンプ１０８は、アッパタンクパネル１０２の貫通孔１１８から内部空間１１０を通過し、サポート部材１０６を介してロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂにバネの弾性圧で付勢されている。

図４は、図３のＩＶ部拡大図である。この図４に示すように、隆起部１１２は、ロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂから隆起部１１２の中心Ｏ−Ｏに向けて傾斜状に立設された側壁面１１２ａと、この側壁面１１２ａの上端側に形成され、連続して延びる所定幅ｗ（図２参照）のベルト状の領域、およびこれよりも大きい幅Ｗの取付座面１１４とを有している。なお、取付座面１１４は略平面であるが、ベルト状の領域は必ずしも全領域において略平面でなくてもよく、一部に凹部等があってもよい。

本実施形態では、例えばスポット溶接により、サポート部材１０６を、略平面の取付座面１１４の端縁近傍（隆起部１１２の端縁近傍）に接合したものである。ただし、スポット溶接以外の固定方法であってもよい。図４において、このときのスポット溶接による接合部（溶接箇所）をＡとする。さらに、前述したように、このサポート部材１０６が取り付けられる取付座面１１４の幅Ｗを、ベルト状の領域の所定幅ｗよりも大きくしている。

また、本実施形態では、隆起部１１２のベルト状の方向を車両前後方向と略平行にしたことで、車両走行時に隆起部１１２の側壁面１１２ａに小石等が衝突するおそれを緩和することができる。これにより、小石等が塗装面に衝突して、その部分の塗装が剥げるという、いわゆるチッピング現象を抑制することができる。

また、図４において、スポット溶接による接合部Ａが、ロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂよりも車両上方側に位置しているので、この接合部Ａに車輪で跳ね上げられた小石が衝突するおそれが少なくなり、チッピング現象を抑制することができる。

さらに、本実施形態によれば、燃料タンク１００を車体に組み付ける前の単品状態において、ロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂを下にして平面台上に置いたときに、接合部Ａが平面部と直接的に接触しない。したがって、接合部Ａの塗装剥がれを防止することができる。

また、本実施形態によれば、取付座面１１４の幅Ｗをベルト状の所定幅ｗよりも大きくしたので、取付座面１１４がベルト状の領域から車両幅方向に張り出す形となる。これにより、車両幅方向に側壁面１１２ｃ（隆起部の長手方向と略直角な方向の側壁面）が形成されることで、ロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂの面剛性を向上させることができる。このため、取付座面１１４が燃料タンク１００の外側方向（車両下方側）に変形するのを一層少なくすることができる。こうして、接合部Ａに発生する応力をより低減することができる。 さらに、本実施形態では、図４において、サポート部材１０６を隆起部１１２の端縁１１２ｂの近傍に接合した。このように、隆起部１１２の面剛性の最も高い部分（端縁１１２ｂ）の近くに接合部Ａを設けたので、この接合部Ａに加わる応力を低減することができる。

なお、接合部Ａ（スポット溶接）の位置は、図２に符号Ａで示すように、車両幅方向の側壁面１１２ｃと車両前後方向の側壁面１１２ｂとが交わるコーナー部の取付座面１１４（隆起部１１２）の端縁１１２ｂの近傍とすると、接合部Ａにかかる応力をより一層低減することができる。

図５は、図４に対応する隆起部１１２の変形状態を示す断面図である。このように、本実施形態では、隆起部１１２の凸の方向を燃料タンク１００の内側方向へ向けたのみでなく、隆起部１１２の一部をサポート部材１０６の取付座面１１４として利用したものである。

ここで、例えば、隆起部１１２の変形が一番大きい中心Ｏ−Ｏを通る部分Ｂと、スポット溶接の接合部Ａとが、変形によりそれぞれＢ１、Ａ１となった場合、変形前のＢとＡの高さ方向の差をｈ０、変形後のＢ１とＡ１との高さ方向の差をｈ１とすると、ｈ１とｈ０との差であるΔｈ＝ｈ１−ｈ０が大きいほど、スポット溶接の接合部Ａにかかる応力が大きくなる。そこで、次に、本実施形態と比較例１〜３を比較しつつ、接合部Ａにかかる応力の大きさについて検討する。

（比較例１）
図６は、図４に対応する比較例１の燃料タンク１００の断面図である。この図６では、ロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂと燃料ポンプ１０８の底面１０８ａとの間に、板金製のサポート部材１０６を配置している。また、このサポート部材１０６を、スポット溶接（接合部Ａ）によりロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂに固定している。

ここで、サポート部材１０６には、燃料ポンプ１０８に組み込まれている不図示のバネによって当該サポート部材１０６を車両下方側に押し付ける力Ｆが常時作用している。このため、サポート部材１０６が固定されているロアタンクパネル１０４は車両下方側（燃料タンク１００の外側方向）に撓む（変形する）。そうすると、サポート部材１０６とロアタンクパネル１０４とを固定しているスポット溶接部（接合部Ａ）には応力が集中してかかる。この比較例１では、サポート部材１０６の配設部に隆起部１１２が設けられていないので、ロアタンクパネル１０４の面剛性が低くロアタンクパネル１０４の変形する（撓む）量が多くなり、本実施形態（図５参照）よりも大きな応力が接合部Ａに作用することが想定される。

また、この比較例１では、ロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂにスポット溶接の接合部Ａが存在している。このため、例えば、燃料タンク１００の運搬、搭載時にロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂを下にして、一時的に平面部へ仮置きした場合、接合部Ａが平面部と擦れてしまう。

（比較例２）
図７は、図４に対応する比較例２の燃料タンクの断面図である。この比較例２では、サポート部材１０６をスポット溶接により接合部Ａでロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂに接合するとともに、接合部Ａと接合部Ａとの間に燃料タンク１００の内側方向に凸となる隆起部１４２を形成している。これにより、ロアタンクパネル１０４の剛性の向上を図ったものである。

しかし、この比較例２では、まず比較例１と同様に、ロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂにスポット溶接の接合部Ａが存在しているため、例えば、ロアタンクパネル１０４の底面１０４ｂを下にして平面部へ仮置きした場合、接合部Ａが平面部と擦れてしまう。すると、燃料タンク１００の表面に塗布されている防錆塗料が、その部分だけ剥がれてしまう。

さらに、一般的に溶接による接合部Ａは塗料の密着性が悪く、溶接部から錆が進行し易いといえる。そこで、その対策として、次の比較例３が考えられる。

（比較例３）
図８は、図４に対応する比較例３の燃料タンクの断面図である。この比較例３では、サポート部材１０６をスポット溶接により接合部Ａでロアタンクパネル１０４に接合するとともに、接合部Ａと接合部Ａとの間に燃料タンク１００の外側方向に凸となる隆起部１５２を形成している。これにより、ロアタンクパネル１０４の剛性の向上を図ったものである。

しかし、一般的にビード（隆起部）の凸となる方向は、変形方向と逆方向とした方が変形は小さくなるので、隆起部１５２の凸の方向をロアタンクパネル１０４の変形方向（燃料タンク１００の外側方向）と逆方向の燃料タンク１００の内側方向にした方がロアタンクパネル１０４の変形は小さくなるといえる。このため、比較例３の隆起部１５２では強度的に不利となる。そこで、続いて接合部Ａにかかる応力について考察する。

図９は、図８に対応する隆起部１５２の変形状態を示す断面図である。この図９において、ロアタンクパネル１０４の変形前の中心Ｏ−Ｏを通る部分Ｃとスポット溶接の接合部Ａとの高さ方向の差をｈ２とし、部分Ｃに対応する変形後のＣ１と接合部Ａ２との高さ方向との差をｈ３とする。そして、ｈ３とｈ２の差をΔｈとする（Δｈ＝ｈ３−ｈ２）。

すると、図９では、隆起部１５２の凸の方向が変形方向と同方向を向いているので、前述したように、比較例３の変形量（Δｈ）は、本実施形態の図５の変形量（Δｈ）よりも大きくなる。すなわち、比較例３では本実施形態よりも接合部Ａにかかる応力が増大してしまう。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、燃料タンクの底面に燃料ポンプのサポート部材を溶接固定した車両用燃料タンクに利用することができる。

１００…車両用燃料タンク、１０２…アッパタンクパネル、１０２ａ…フランジ部、１０３…開口部、１０４…ロアタンクパネル、１０４ａ…フランジ部、１０４ｂ…底面、１０５…開口部、１０６…サポート部材、１０８…燃料ポンプ、１０８ａ…底面、１１０…内部空間、１１２…隆起部、１１２ａ…側壁面、１１２ｂ…端縁、１１２ｃ…車両幅方向の側壁面、１１３…隆起部、１１４…取付座面、１１６…ボルト挿通孔、１１８…貫通孔、１２０…プレート、１２２…ボルト、１３２…補助隆起部、１３３…補助隆起部、１４２…隆起部、１５２…隆起部、ｗ…所定幅、Ｗ…取付座面の幅

Claims (5)

1. 車両用燃料タンクにおいて、
   開口部を有する容器状のアッパタンクパネルおよびロアタンクパネルであって前記開口部同士が互いに接合されて燃料貯蔵用の内部空間を形成しているアッパタンクパネルおよびロアタンクパネルと、
   前記ロアタンクパネルの内面に取り付けられたサポート部材と、
   前記アッパタンクパネルの外面から前記内部空間を通過し前記サポート部材を介して前記ロアタンクパネルの内面に押圧付勢された燃料ポンプとを備え、
   前記ロアタンクパネルは、
   前記内部空間の方向に凸となっていて、少なくとも一部が前記サポート部材が取り付けられる略平面の取付座面を有する隆起部を有することを特徴とする車両用燃料タンク。
2. 前記隆起部は、前記取付座面に連続して延びる所定幅のベルト状の領域を含み、前記取付座面の幅を前記所定幅よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料タンク。
3. 前記サポート部材を、前記隆起部の端縁近傍に接合したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用燃料タンク。
4. 前記サポート部材を断面矩形波状の板材で形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用燃料タンク。
5. 前記隆起部の前記ベルト状の方向を車両前後方向と略平行にしたことを特徴とする請求項２に記載の車両用燃料タンク。

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