WO2012046733A1 - 車両用燃料タンク - Google Patents

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WO2012046733A1
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tank
bead
lower tank
auxiliary
width
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吉田　裕一
修治 山本
瀬戸　厚司
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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    • B60K2015/03453—Arrangements or special measures related to fuel tanks or fuel handling for fixing or mounting parts of the fuel tank together
    • B60K2015/0346—Arrangements or special measures related to fuel tanks or fuel handling for fixing or mounting parts of the fuel tank together by welding

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle fuel tank provided in a vehicle.
  • Engine driven vehicles are provided with fuel tanks that store fuel such as gasoline.
  • fuel tanks that store fuel such as gasoline.
  • the upper tank and the lower tank are joined by welding, and the fuel is stored in a closed space formed by the upper tank and the lower tank.
  • An auxiliary tank is generally provided on the inner bottom surface of the lower tank of the fuel tank, so that even when the vehicle is tilted, the specified liquid level is always maintained to prevent fuel suction failure and fuel can be stably supplied to the engine. It is configured.
  • the auxiliary tank is fixed to the lower tank by spot welding with the outer bottom face facing the inner bottom face of the lower tank.
  • Patent Document 1 discloses a technique for improving bending rigidity by attaching a sub-tank to a bottom surface of a tank via a plate-like support in order to reduce stress concentration in a welded portion.
  • Patent Document 2 discloses a vehicular fuel tank in which the position of a spot welding portion that fixes an auxiliary tank and a lower tank is changed, and a concave beat and a convex beat are linearly provided on the bottom of the lower tank.
  • Patent Document 3 discloses a technique for reinforcing a stay by providing a stay in order to prevent separation between the auxiliary tank and the tank bottom.
  • Patent Document 4 discloses a vehicular fuel tank provided with a beat extending in a different direction between a central portion in the longitudinal direction of the tank main body and both side portions of the auxiliary tank installation portion on the bottom surface of the tank main body. ing.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to increase the rigidity of the tank and to fatigue the welded portion that fastens the auxiliary tank and the lower tank due to vertical vibration during traveling. It is an object of the present invention to provide a new and improved fuel tank capable of preventing destruction.
  • an upper tank and a lower tank are joined to each other to form a closed body in which fuel is accommodated, and a spot welded to the bottom portion of the lower tank
  • the spot welding is set in a plurality of rows along the longitudinal direction of the lower tank at a distance in the width direction of the auxiliary tank, and in the longitudinal direction at the bottom surface of the lower tank.
  • at least one bead positioned between the rows of the spot welds extending continuously, and the lower surface of the auxiliary tank does not have a portion that does not contact the bottom surface of the lower tank except the bead.
  • a fuel tank for a vehicle is provided.
  • the bottom portion of the lower tank has the second direction (longitudinal direction) orthogonal to the first direction on the approximate center line of the length in the first direction (width direction) of the auxiliary tank.
  • the length of the bead is formed to be 80% or more of the flat part length of the bottom part of the lower tank in the longitudinal direction. Thereby, the rigidity of the vehicle fuel tank can be sufficiently maintained.
  • the beads may be formed continuously from the bottom part of the lower tank to the side wall part.
  • the plurality of rows of spot welding may be arranged symmetrically with respect to the beads formed on the approximate center line in the width direction of the auxiliary tank.
  • the width of the bead may be formed to a length of 50% or more of the interval between adjacent spot welds across the bead. Thereby, the rigidity of the vehicle fuel tank can be sufficiently maintained.
  • Another bead may be formed in a flat portion between the end surface in the width direction of the auxiliary tank and the side wall of the lower tank along the longitudinal direction of the bottom surface of the lower tank.
  • the bead may be formed in a meandering bead meandering in the width direction or a width-changing bead in which the width is changed.
  • the tank body and the auxiliary tank may be made of at least one of a surface-treated steel plate, stainless steel, or an aluminum alloy, and the lower tank and the auxiliary tank may be formed of the same material.
  • a fuel tank capable of increasing the rigidity of the tank and preventing fatigue fracture of the welded portion that fastens the auxiliary tank and the lower tank due to vertical vibration during traveling. it can.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a vehicle fuel tank according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the inside of the lower tank of the vehicle fuel tank according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the secondary panel vibration mode when the bead length L B is the flat portion length L.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the secondary panel vibration mode when the bead length L B is the flat portion length L.
  • FIG. Figure 6 is a plan view showing the shape of a lower tank when the bead shown in Figure 3 the length L B to 48% of the flat portion length L.
  • FIG. 7 is an explanatory view showing the shape of the lower tank when the bead width W B of the bead is 66% of the length of the spot welding distance W S.
  • Figure 10 is an explanatory view showing the shape of the lower tank when the bead width W B of the bead is 19% of the length of the spot welding distance W S.
  • Figure 11 is an explanatory view showing the shape of a lower tank when forming the Sabubido auxiliary tank side of Sabubido the deployable width W A.
  • FIG. 12 is an explanatory view showing the shape of a lower tank when forming the Sabubido the side surface of the lower tank of Sabubido the deployable width W A.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing the shape of the lower tank when three discontinuous beads are formed on the bottom surface of the lower tank.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing a secondary panel vibration mode of a fuel tank having a lower tank in which the discontinuous beads of FIG. 13 are formed.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing a secondary panel vibration mode of the fuel tank having the lower tank in which the discontinuous beads of FIG. 13 are formed.
  • FIG. 16 is a perspective view showing the inside of a lower tank having another bead around the extension of the bead as a comparative example to the present invention.
  • FIG. 17 is a plan view of the lower tank of FIG.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing a secondary panel vibration mode in a lower tank having another bead.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing a secondary panel vibration mode in a lower tank having another bead.
  • FIG. 20 is a perspective view showing the inside of a lower tank having a portion where the lower surface of the auxiliary tank does not contact other than the beads as a comparative example to the present invention.
  • 21 is a plan view of the lower tank of FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram showing a secondary panel vibration mode in the lower tank having a portion where the lower surface of the auxiliary tank does not contact other than the beads.
  • FIG. 20 is a perspective view showing the inside of a lower tank having a portion where the lower surface of the auxiliary tank does not contact other than the beads as a comparative example to the present invention.
  • 21 is a plan view
  • FIG. 24 is an explanatory diagram showing a secondary panel vibration mode in the lower tank having a portion where the lower surface of the auxiliary tank does not contact other than the beads.
  • FIG. 25 is a plan view showing one configuration of the fuel tank according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a plan view showing another configuration of the fuel tank according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view showing an example of the shape of the lower tank when the bead formed in the lower tank has a convex shape.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view showing an example of the shape of the lower tank when the bead formed in the lower tank has a convex shape.
  • FIG. 29 is a plan view of a lower tank having meandering beads as a modification of the present invention.
  • FIG. 30 is a plan view of a lower tank having a width change bead as a modification of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a vehicle fuel tank 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the inside of the lower tank 120 of the vehicle fuel tank 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of FIG.
  • the longitudinal direction of the fuel tank 100 is the vehicle traveling direction.
  • the vehicle fuel tank 100 is formed by joining an upper tank 110 and a lower tank 120 as shown in FIG.
  • the upper tank 110 and the lower tank 120 according to the present embodiment each have a bottom surface portion and a side wall portion, and flanges formed at the opening portions of the upper tank 110 and the lower tank 120, that is, the edge portions of the side wall portions are opposed to each other.
  • the tank body is configured by joining. Thereby, the closed space which accommodates fuel can be formed.
  • a joint portion between the bottom surface portion and the side wall portion is formed in an R-shaped bent portion.
  • an auxiliary tank 130 is fixed to the bottom surface portion 124 of the lower tank 120.
  • the auxiliary tank 130 is fixed by spot welding.
  • a spot welded portion is represented as a spot weld 150.
  • the lower tank 120 and the auxiliary tank 130 of the present embodiment are fixed by six spot welds 150a to 150f.
  • the bottom portion 124 of the lower tank 120, the width direction (x direction) of the lower tank width W L longitudinal direction (y-direction) bead 142 consecutive seamless to the approximate center line of the length of the auxiliary tank 130 is formed.
  • the lower tank 120 of the present embodiment as the center of the width of the bead 142 on the center line of the lower tank width W L is located, although the bead 142 is formed, strictly lower tank width W
  • the bead 142 may not be formed on the center line of L. In this case, it is desirable that the bead 142 is formed on the center line of the lower tank width W L.
  • two side beads 144 and 146 are formed on both sides of the bead 142 substantially parallel to the bead 142.
  • the upper tank 110, the lower tank 120, and the auxiliary tank 130 that constitute the fuel tank 100 are formed of, for example, a surface-treated steel plate, stainless steel, aluminum alloy or the like that has been subjected to surface treatment such as plating or painting. Since the lower tank 120 and the auxiliary tank 130 are fixed by spot welding, they are formed from the same material.
  • the vehicle fuel tank 100 according to this embodiment, the bottom portion 124 of the lower tank 120, to form a bead 142 extending continuously along the longitudinal direction in the approximate center line of the lower tank width W L of the auxiliary tank 130 It is characterized by that.
  • a bead is provided in the lower tank 120 in order to improve the rigidity of the fuel tank 100.
  • a spot welded portion that fastens the auxiliary tank and the lower tank due to vertical vibration during traveling effectively. It was not possible to prevent fatigue failure.
  • the inventors of the present application have determined that in the fuel tank 100 in which the auxiliary tank 130 is attached to the bottom surface portion 124 of the lower tank 120, the secondary panel vibration mode of the bottom surface portion 124 of the lower tank 120 is different between the lower tank 120 and the auxiliary tank. It was determined that this is a factor that peels off the spot weld 150 that secures 130. That is, in the fuel tank 100 according to the present embodiment, it is important to effectively improve the rigidity (natural frequency) of the bottom surface portion 124 of the lower tank 120 with respect to the secondary panel vibration mode. It is necessary to form the lower tank 120.
  • the shape of the bead 142 formed in the lower tank 120 of the fuel tank 100 according to the present embodiment and the shapes of the sub-beads 144 and 146 provided to further increase the rigidity of the fuel tank 100 will be described in detail. .
  • [1-2. Bead shape] (A. Bead length) First, based on FIGS. 3 to 8, illustrating the length L B in the longitudinal direction of the bead 142 formed on the lower tank 120.
  • the length L B of the bead 142 are desirably about 80% or more of the length of the flat portion length L of the portion R shape of the bottom portion 124 of the lower tank 120 is not formed.
  • the natural frequency of the secondary panel vibration mode can be suppressed to decrease up to 10%, the rigidity of the fuel tank 100 can be sufficiently retained.
  • the effect of the L B length of the bead 142 and about 80% of the length of the flat portion length L was verified by simulation using the finite element method.
  • the size of the lower tank 120 was 600 mm in length, 450 mm in width, and 120 mm in height
  • the size of the auxiliary tank 130 was 200 mm in length, 160 mm in width, and 90 mm in height.
  • a bead 142 and sub-beads 144 and 146 are formed on the bottom surface portion 124 of the lower tank 120, and these have a width of 40 mm and a depth of 7 mm, respectively.
  • the lower tank 120 and the auxiliary tank 130 are spot welds 150a to 150c provided in the longitudinal direction between the bead 142 and the sub bead 144, and spot welds provided in the longitudinal direction between the bead 142 and the sub bead 146. It is assumed that they are fixed by 150d to 150f.
  • the natural frequency ( “first reference natural frequency when the length L B of the bead 142 is a flat portion length L also referred to as a number ".) was calculated length L B ratio natural frequency after the change of the bead 142 against.
  • FIGS. 4 and 5 The simulation results are shown in Table 1 below and FIGS. 4 and 5, when the length L B of the bead 142 and the flat portion length L, and an explanatory view showing a second panel vibration mode.
  • Figure 6 is a plan view showing the shape of the lower tank 120 when the length L B of the bead 142 to 48% of the flat portion length L. 7 and 8, when the length L B of the bead 142 to 48% of the flat portion length L, and an explanatory view showing a second panel vibration mode. 4, 5, 7, and 8, the darker the portion, the greater the amplitude of the fuel tank 100 in the vertical direction (z direction).
  • the amplitudes at the spot welded portions 150a, 150c, 150d, and 150f near the side wall portion 122 of the lower tank 120 are larger than those of other portions. That is, as shown in FIG. 5, it can be seen that the lower tank 120 vibrates in a vibration mode in which the spot welds 150a, 150c, 150d and 150f are antinodes and the spot welds 150b and 150e are nodes.
  • L B is defined as 80% or more of the flat portion length L.
  • the length L B of the bead 142 beyond the flat portion length L of the lower tank 120 may be formed continuously to the side wall portion 122.
  • Bead width W B in the x-direction of the bead 142 Bead width W B of the bead 142 formed on the lower tank 120 according to this embodiment, also referred to as a distance between the two rows of spot welds 150a ⁇ 150c and 150d ⁇ 150f adjacent to the x-direction ( "spot welding distance.” ) It is desirable that the length is about 50% or more of WS .
  • the bead width W B of about 50% or more of the length of the spot welding distance W S it is possible to suppress the natural frequency of the secondary panel vibration mode to decrease of about 10%, the rigidity of the fuel tank 100 Can be held sufficiently.
  • the size of the lower tank 120 was 600 mm in length, 450 mm in width, and 120 mm in height
  • the size of the auxiliary tank 130 was 200 mm in length, 160 mm in width, and 90 mm in height.
  • a bead 142 and sub-beads 144 and 146 are formed on the bottom surface portion 124 of the lower tank 120, and each of them has a depth of 7 mm.
  • the lower tank 120 and the auxiliary tank 130 are spot welds 150a to 150c provided in the longitudinal direction between the bead 142 and the sub bead 144, and spot welds provided in the longitudinal direction between the bead 142 and the sub bead 146. It is assumed that they are fixed by 150d to 150f.
  • the distance between spot welds WS was 85 mm, and the bead widths of the sub-beads 144 and 146 were 40 mm.
  • the bead width W B of the bead 142 to change the ratio of spot welding distance W S
  • the natural frequency when the bead width W B of the bead 142 is 66% of the length of the spot welding distance W S was calculated (also referred to as a "second reference natural frequency".) ratio natural frequency of after bead width W B changes the bead 142 against. Note that 66% of the length of the spot welding distance W S was considered the space required at the time of spot welding operations, which is the maximum value of the bead width W B of the bead 142 may take on production (see Figure 9).
  • the lower tank 120 on both sides of the lower tank width W L bead 142 which is continuous seamless formed longitudinally substantially at the center line of the auxiliary tank 130, Sabubido 144 and 146 are formed.
  • the sub beads 144 and 146 are formed in an auxiliary manner in order to further increase the rigidity of the lower tank 120.
  • the sub-beads 144 and 146 may be formed in a flat portion (also referred to as “sub-bead arrangement width W A ”) from the end surface of the auxiliary tank 130 to the R-shaped stop of the bent portion of the lower tank 120 in the width direction of the lower tank 120.
  • Sabubido 144, 146 in Sabubido placeable within the width W A may be formed on the auxiliary tank 130 side as shown in FIG. 11, be formed on the side surface side of the lower tank 120, as shown in FIG. 12 Good.
  • a tank having the same shape as the lower tank 120 and the auxiliary tank 130 set in the above-described examination of the bead length is assumed, and the installation position of the sub beads 144 and 146 is changed from the end surface of the auxiliary tank 130 to the R shape of the lower tank 120.
  • the change of the natural frequency when it was changed in the flat part until the stop was verified.
  • the installation positions of the sub beads 144 and 146 are changed within the above range, the natural frequency changes within 10% of the first reference natural frequency, and the change in the installation position of the sub beads 144 and 146 No significant change in natural frequency was observed.
  • Sabubido 144, 146 Sabubido may be formed deployable width W A is a flat portion to R shape blind bend of the lower tank 120 from the end face of the auxiliary tank 130.
  • the natural frequency of the secondary panel vibration mode can be suppressed to a decrease of about 10%, and the rigidity of the fuel tank 100 can be sufficiently maintained.
  • the natural frequency of the lower panel vibration mode of the lower tank 120 is about 30% compared with the natural frequency (first reference natural frequency) of the lower tank 120 shown in FIG. It turned out to be reduced.
  • the bottom portion 124 of the lower tank 120 substantially at the center line of the lower tank width W L of the auxiliary tank 130, by forming a bead 142 that longitudinally continuous, to form discrete beads 147-149 It is recognized that the natural frequency of the secondary panel vibration mode can be effectively improved as compared with the case.
  • sub-beads 144 and 146 are formed on both sides of a bead 142 formed in the longitudinal direction on the bottom surface portion of the auxiliary tank 130.
  • a case where two beads 140 are formed on both sides of the auxiliary tank 130 along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the bead 142 as beads in different directions is used as a comparative example. Then, the effect of the case where the bead 140 in the direction different from the longitudinal direction is formed around the longitudinal extension of the bead 142 in the model in this form was verified by simulation.
  • the secondary panel vibration mode natural frequency and the first reference natural frequency were compared.
  • the secondary panel vibration mode natural frequency of this model was compared with the first reference natural frequency.
  • 18 and 19 show the simulation results of the secondary panel vibration mode in this model.
  • the rigidity is locally reduced at the discontinuous portion where the bead 140 in the direction perpendicular to the longitudinal direction exists as a bead in a different direction, resulting in a maximum displacement position of the vibration.
  • the longitudinal direction of the bead 142 If beads 140 in different directions are formed around the extension, the rigidity will decrease. Therefore, it is preferable that beads in different directions are not formed around the extension of the bead 142 in the longitudinal direction.
  • sub-beads 141 and 144 are formed on both sides of a bead 142 formed in the longitudinal direction on the bottom surface portion of the auxiliary tank 130.
  • a bead 142 formed in the longitudinal direction on the bottom surface portion of the auxiliary tank 130.
  • the influence was verified by simulation.
  • the vehicle fuel tank 100 according to the first embodiment of the present invention has been described above.
  • a bead 142 that longitudinally continuous, it is not possible to locally rigidity decreases, the lower tank 120 by vertical vibration during the automatic's drive assistance It is possible to effectively prevent fatigue failure of the spot welded portion 150 that is a joint portion with the tank 130.
  • the bead 142 is not formed with a bead in a different direction around the longitudinal extension of the bead 142 and does not have a portion that does not come into contact with the bottom surface of the lower tank 120 except for the bead 142 to ensure rigidity and fracture strength. It is extremely effective in achieving this.
  • FIG. 25 is a plan view showing one configuration of the fuel tank 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 26 is a plan view showing another configuration of the fuel tank 100 according to the present embodiment.
  • Fuel tank 100 according to this embodiment, the bottom portion 124 of the lower tank 120, the auxiliary with beads 142 continuous in the longitudinal direction is formed in a substantially center line of the lower tank width W L of the auxiliary tank 130, the lower tank 120 tank 130 Embossed portions 160a to 160d are formed by embossing between spot welded portions 150a to 150f that are fixed to each other.
  • the embossed portions 160a to 160d function in the same manner as the sub beads 144 and 146 formed on the bottom surface portion 124 of the lower tank 120 of the vehicle fuel tank 100 according to the first embodiment, and in the secondary panel vibration mode of the fuel tank 100.
  • An auxiliary is provided to improve the rigidity.
  • a bead 142 that extends continuously in the longitudinal direction on a substantially center line in the width direction of the auxiliary tank 130, a sub-bead 144 that is adjacent to the bead 142 in the width direction, 146 is formed.
  • the auxiliary tank 130 is fixed to the lower tank 120 with three spot welds 150a to 150c and 150d to 150f on both sides of the bead 142, respectively.
  • four embossed portions 160a to 160d are formed between the spot welded portions 150a to 150c and 150d to 150f in the installation area of the auxiliary tank 130.
  • the embossed portion 160a is formed between the spot welded portions 150a and 150b, and the embossed portion 160b is formed between the spot welded portions 150b and 150c.
  • the embossed portion 160c is formed between the spot welded portions 150d and 150e, and the embossed portion 160c is formed between the spot welded portions 150e and 150f.
  • the emboss width in the width direction (x direction), the emboss length in the longitudinal direction (y direction), and the emboss depth in the depth direction (z direction) can be set as appropriate. In the example shown in FIG.
  • the emboss width is smaller than the interval between adjacent spot welds and is set to a size that can be embossed
  • the emboss length is from the end surface extending in the longitudinal direction of the bead 142 to It is set so as to be formed between the end faces.
  • the emboss depth can be set to the same depth as that of the beads 142 and the sub beads 144 and 146, for example.
  • the natural frequency in the secondary panel vibration mode of the fuel tank 100 can be further improved, and the fuel tank 100 The rigidity can be sufficiently retained.
  • the bottom portion 124 of the lower tank 120, the bead 142 is continuous in the longitudinal direction in the approximate center line of the lower tank width W L of the auxiliary tank 130, the spot welds 150a ⁇ 150c , And four embossed portions 160a to 160d provided between 150d to 150f.
  • the sub beads 144 and 146 are not formed on the bottom surface portion 124 of the lower tank 120 as compared with the shape of the lower tank 120 shown in FIG. Therefore, in order to suppress a decrease in the natural frequency of the fuel tank 100 in the secondary panel vibration mode, the emboss widths of the embossed portions 160a to 160d are increased as shown in FIG.
  • the embossed portion 160a is formed between the spot welded portions 150a and 150b, and the embossed portion 160b is formed between the spot welded portions 150b and 150c.
  • the embossed portion 160c is formed between the spot welded portions 150d and 150e, and the embossed portion 160c is formed between the spot welded portions 150e and 150f.
  • These embossed portions 160 a to 160 d are formed in the width direction from the end surface extending in the longitudinal direction of the bead 142 to the R-shaped stop of the bent portion of the lower tank 120.
  • the vehicle fuel tank 100 according to the second embodiment of the present invention has been described above.
  • a bead 142 that extends continuously in the longitudinal direction on a substantially center line in the width direction of the auxiliary tank 130, and spot welds 150a to 150c and 150d to 150f are formed on the bottom surface portion 124 of the lower tank 120.
  • Embossed portions 160a to 160d provided between the two are formed.
  • the shape of the embossed portions 160a to 160d is a substantially square shape.
  • the present invention is not limited to this example.
  • the embossed portions 160a to 160d may be formed in a substantially circular shape. Good.
  • the beads 142 and the sub beads 144 and 146 are formed as convex beads protruding toward the outside of the fuel tank 100, but the present invention is not limited to such an example.
  • a concave bead protruding toward the inside of the fuel tank 100 may be used.
  • the bead 142 of the lower tank 120 according to the above embodiment is formed as a convex beat in which the bottom surface portion 142 protrudes in the negative z-axis direction from the internal space in which the auxiliary tank 130 is provided.
  • the auxiliary tank 130 is spot-welded to the lower tank 120 at flat portions on both sides of the bead 142.
  • regions corresponding to both sides of a substantially center line in the width direction of the auxiliary tank 130 of the lower tank 120 are projected toward the inner space side of the lower tank 120 to form convex line portions 142a and 142b.
  • the flat surface on the inner space side of the line portions 142a and 142b is used as a flat region necessary for spot welding the auxiliary tank 130 to the lower tank 120.
  • a convex beat 142 protruding from the flat surface of the line portions 142a and 142b in the negative z-axis direction is formed.
  • the sub beads 144 and 146 and the embossed portions 160a to 160d formed on the bottom surface portion 124 of the lower tank 120 may be formed in a convex shape or a concave shape.
  • the sub beads 144 and 146 are formed on both sides of the bead 142.
  • the present invention is not limited to this example, and one or a plurality of sub beads may be formed on the bottom surface portion 124 of the lower tank 120.
  • the sub-bead is formed so as to be substantially parallel to the bead 142 and continuous in the longitudinal direction of the fuel tank 100.
  • the auxiliary tank 130 is fixed to the lower tank 120 with the six spot welds 150a to 150f, but the present invention is not limited to such an example.
  • the number and welding positions of the spot welds 150 can be appropriately determined according to the size of the auxiliary tank 130 with respect to the lower tank 120 and the like.
  • the bead 142 and the sub-beads 144 and 146 formed on both sides of the bead 142 are described as being linear (see FIG. 3 and the like).
  • the beads 142 may meander in the width direction within a distance range between the spot welds 150 in the x direction).
  • the width of the bead 142 may be changed within a distance range between the spot welds 150 in the width direction of the auxiliary tank 130 as shown in FIG.
  • a support member for piping, a wave-dissipating plate, or the like may be attached to the inside of the fuel tank 100 by spot welding.
  • the spot weld 150 and the bead 142 may interfere with each other as they are.
  • the meandering range of the meandering bead or the change width of the width-changing bead is within the distance range between the spot welds 150, the reduction of the natural frequency is suppressed to about 10% with respect to the linear bead. High rigidity.
  • the bead 142A may be formed continuously from the bottom surface portion 124 to the side wall portion 122. is there. In this way, by extending the bead 142A up to the region of the side wall portion 122, a three-dimensional structure by the bead 142A is constructed across the bottom surface portion 124 and the side wall portion 122, whereby the overall rigidity can be increased.
  • the present invention it is possible to increase the rigidity of the fuel tank, effectively prevent fatigue fracture of the welded portion of the auxiliary tank and the lower tank due to vertical vibrations while the vehicle is running, and have extremely excellent durability and reliability.
  • a fuel tank is realized.

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Abstract

　アッパータンクおよびロアタンク（１２０）が相互に接合されて、燃料が収容される閉空間を形成するタンク本体と、ロアタンク（１２０）の底面部にスポット溶接（１５０）により固定される補助タンク（１３０）と、からなり、スポット溶接（１５０）は補助タンク（１３０）の幅方向で距離をおいて、ロアタンク（１２０）の長手方向に沿って複数列設定され、ロアタンク（１２０）の底面部においてその長手方向に沿って連続して延びる、スポット溶接（１５０）の列間に位置する少なくとも１つのビード（１４２）が形成されるとともに、補助タンク（１３０）の下面はビード（１４２）を除き、ロアタンク（１２０）の底面部と接触しない部位を持たない。

Description

車両用燃料タンク
　本発明は、車両に設けられる車両用燃料タンクに関する。
　エンジン駆動の車両には、ガソリン等の燃料が収容される燃料タンクが設けられている。燃料タンクは、アッパータンクとロアタンクとが溶接により接合され、アッパータンクとロアタンクとにより形成される閉空間に燃料が収容される。燃料タンクのロアタンクの内部底面には、一般に補助タンクが設けられており、車両が傾いても常に所定の液面を保持して燃料の吸い上げ不良を防止し、エンジンへ燃料を安定して供給可能に構成されている。補助タンクは、外部底面がロアタンクの内部底面と対向した状態で、ロアタンクにスポット溶接により固定されている。
　車両用燃料タンクに関しては、走行中の上下振動により、燃料タンク底面に燃料の重量が作用して燃料タンクが上下することにより振動してしまい、ロアタンクと補助タンクとを締結する溶接部が疲労破壊するという問題がある。このため、ロアタンクの底面にビードを設けて補強することが行われている。
　例えば、特許文献１には、溶接部の応力集中を軽減するため、タンク底面に板状サポートを介してサブタンクを取り付け、曲げ剛性を向上させる技術が開示されている。また、特許文献２には、補助タンクとロアタンクとを固定するスポット溶接部の位置を変え、ロアタンク底面に凹ビートおよび凸ビートを直線状に設けた車両用燃料タンクが開示されている。さらに、特許文献３には、補助タンクとタンク底面との剥離を防止するため、ステイを設けて補強する技術が開示されている。また、特許文献４には、タンク本体の底面に、当該タンク本体の長手方向の中央部と、補助タンクの設置部分の両側部分とで異なる方向に延びるビートを設けた車両用燃料タンクが開示されている。
特開平１０－４４７９３号公報 特開２００２－３２１５３７号公報 特開２００２－６７７１１号公報 特開２０００－１５８９５６号公報
　しかし、上記特許文献１または３のように補助タンクをロアタンクに固定するための別途の部材を設けると、車両全体の重量が増加してしまい、車両軽量化の傾向に反することになる。また、部材の増加によってコストも増加するという問題もある。一方、上記特許文献２または４のようにロアタンクに不連続に複数のビードが設けられていると、ビードの不連続点で強度が低下することが判明した。このとき、特許文献２のようにスポット溶接の配列を変更したとしても十分な剛性を得ることができないため、補助タンクとロアタンクとを締結する溶接部の疲労破壊を効果的に防止することができない。
　そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、タンクの剛性を高め、走行中の上下振動による補助タンクとロアタンクとを締結する溶接部の疲労破壊を防止することが可能な、新規かつ改良された燃料タンクを提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、アッパータンクおよびロアタンクが相互に接合されて、燃料が収容される閉空間を形成するタンク本体と、前記ロアタンクの底面部にスポット溶接により固定される補助タンクと、からなり、前記スポット溶接は前記補助タンクの幅方向で距離をおいて、前記ロアタンクの長手方向に沿って複数列設定され、前記ロアタンクの底面部においてその長手方向に沿って連続して延びる、前記スポット溶接の列間に位置する少なくとも１つのビードが形成されるとともに、前記補助タンクの下面は前記ビードを除き、前記ロアタンクの底面部と接触しない部位を持たないことを特徴とする車両用燃料タンクが提供される。
　本発明によれば、ロアタンクの底面部には、補助タンクの第１の方向（幅方向）における長さの略中心線上に、第１の方向に対して直交する第２の方向（長手方向）に連続して延びる、少なくとも１つのビードが形成することにより、車両用燃料タンクの２次パネル振動モードの固有振動数を向上させることができる。これにより、車両用燃料タンクの剛性を向上させることができ、走行中の上下振動による補助タンクとロアタンクとを締結する溶接部の疲労破壊を防止することが可能となる。
　ビードの長さは、長手方向におけるロアタンクの底面部の平坦部分長さの８０％以上の長さに形成される。これにより、車両用燃料タンクの剛性を十分に保持することができる。
　ビードは、ロアタンクの底面部から側壁部まで連続して形成してもよい。
　複数列のスポット溶接は、補助タンクの幅方向の略中心線上に形成されたビードに関して対称に配置されるようにしてもよい。
　ビードの幅は、該ビードを挟んで隣接するスポット溶接の列間隔の５０％以上の長さに形成してもよい。これにより、車両用燃料タンクの剛性を十分に保持することができる。
　列方向に隣接するスポット溶接間に、ロアタンクの底面部に対して垂直方向に形成されるエンボス部を有する。これにより、車両用燃料タンクの剛性を十分に保持することができる。
　ロアタンクの底面部においてその長手方向に沿って、補助タンクの幅方向における端面からロアタンクの側壁部までの間の平坦部分に別のビードが形成されてもよい。
　ビードは、幅方向に蛇行した蛇行ビードもしくは、幅を変化させた幅変化ビードに形成してもよい．
　タンク本体および補助タンクは、表面処理鋼板、ステンレス鋼、またはアルミニウム合金のうち少なくともいずれか１つの材料からなり、ロアタンクと補助タンクとは、同一材質で形成されるようにしてもよい。
　以上説明したように本発明によれば、タンクの剛性を高め、走行中の上下振動による補助タンクとロアタンクとを締結する溶接部の疲労破壊を防止することが可能な燃料タンクを提供することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用燃料タンクの外観を示す斜視図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る車両用燃料タンクのロアタンクの内部を示す斜視図である。 図３は、図２の平面図である。 図４は、ビードの長さＬＢを平坦部長さＬとしたときの、２次パネル振動モードを示す説明図である。 図５は、ビードの長さＬＢを平坦部長さＬとしたときの、２次パネル振動モードを示す説明図である。 図６は、図３に示すビードの長さＬＢを平坦部長さＬの４８％にしたときのロアタンクの形状を示す平面図である。 図７は、ビードの長さＬＢを平坦部長さＬの４８％にしたときの、２次パネル振動モードを示す説明図である。 図８は、ビードの長さＬＢを平坦部長さＬの４８％にしたときの、２次パネル振動モードを示す説明図である。 図９は、ビードのビード幅ＷＢがスポット溶接間距離ＷＳの６６％の長さであるときのロアタンクの形状を示す説明図である。 図１０は、ビードのビード幅ＷＢがスポット溶接間距離ＷＳの１９％の長さであるときのロアタンクの形状を示す説明図である。 図１１は、サブビードをサブビード配置可能幅ＷＡ内の補助タンク側に形成したときのロアタンクの形状を示す説明図である。 図１２は、サブビードをサブビード配置可能幅ＷＡ内のロアタンクの側面側に形成したときのロアタンクの形状を示す説明図である。 図１３は、ロアタンクの底面部に不連続の３つのビードを形成したときのロアタンクの形状を示す説明図である。 図１４は、図１３の不連続のビードが形成されたロアタンクを有する燃料タンクの２次パネル振動モードを示す説明図である。 図１５は、図１３の不連続のビードが形成されたロアタンクを有する燃料タンクの２次パネル振動モードを示す説明図である。 図１６は、本発明に対する比較例として、ビードの延長周辺に他のビードを有するロアタンクの内部を示す斜視図である。 図１７は、図２のロアタンクの平面図である。 図１８は、他のビードを有するロアタンクにおける２次パネル振動モードを示す説明図である。 図１９は、他のビードを有するロアタンクにおける２次パネル振動モードを示す説明図である。 図２０は、本発明に対する比較例として、ビード以外に補助タンクの下面が接触しない部位を持つロアタンクの内部を示す斜視図である。 図２１は、図２０のロアタンクの平面図である。 図２２は、図２１のＩ‐Ｉ線に沿う断面図である。 図２３は、ビード以外に補助タンクの下面が接触しない部位を持つロアタンクにおける２次パネル振動モードを示す説明図である。 図２４は、ビード以外に補助タンクの下面が接触しない部位を持つロアタンクにおける２次パネル振動モードを示す説明図である。 図２５は、本発明の第２の実施形態に係る燃料タンクの一構成を示す平面図である。 図２６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料タンクの他の構成を示す平面図である。 図２７は、ロアタンクに形成されるビードを凸形状にしたときのロアタンクの形状の一例を示す断面図である。 図２８は、ロアタンクに形成されるビードを凸形状にしたときのロアタンクの形状の一例を示す断面図である。 図２９は、本発明の変形例として蛇行ビードを有するロアタンクの平面図である。 図３０は、本発明の変形例として幅変化ビードを有するロアタンクの平面図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（第１の実施形態）
　［１－１．燃料タンクの外観例］
　まず、図１～図３に基づいて、本発明の第１の実施形態に係る車両用燃料タンク１００の概略構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る車両用燃料タンク１００の外観を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る車両用燃料タンク１００のロアタンク１２０の内部を示す斜視図である。図３は、図２の平面図である。なお、以下では、燃料タンク１００の長手方向を車両の進行方向とし、説明する。
　本実施形態に係る車両用燃料タンク１００は、図１に示すように、アッパータンク１１０とロアタンク１２０とを接合して形成される。本実施形態に係るアッパータンク１１０およびロアタンク１２０はそれぞれ底面部と側壁部とからなり、アッパータンク１１０およびロアタンク１２０の開口部分、すなわち側壁部の縁端部に形成されたフランジを対向させて相互に接合することでタンク本体が構成される。これにより、燃料を収容する閉空間を形成することができる。アッパータンク１１０およびロアタンク１２０における底面部と側壁部との接合部分はＲ形状の曲がり部に形成されている。
　閉空間内には、図２に示すように、ロアタンク１２０の底面部１２４に補助タンク１３０が固定されている。補助タンク１３０の固定はスポット溶接により行われる。スポット溶接した箇所をスポット溶接部１５０として表す。本実施形態のロアタンク１２０と補助タンク１３０とは、６つのスポット溶接部１５０ａ～１５０ｆで固定されている。
　ロアタンク１２０の底面部１２４には、補助タンク１３０の幅方向（ｘ方向）の長さであるロアタンク幅ＷＬの略中心線上において長手方向（ｙ方向）に継ぎ目のない連続したビード１４２が形成される。図３に示すように、本実施形態のロアタンク１２０には、ロアタンク幅ＷＬの中心線上にビード１４２の幅の中心が位置するように、ビード１４２が形成されているが、厳密にロアタンク幅ＷＬの中心線上にビード１４２が形成されていなくともよい。この場合、ビード１４２がロアタンク幅ＷＬの中心線上に形成されていることが望ましい。また、ビード１４２の両側には、２つのサイドビード１４４、１４６がビード１４２と略平行に形成されている。
　燃料タンク１００を構成するアッパータンク１１０、ロアタンク１２０および補助タンク１３０は、例えば、めっき処理や塗装等表面処理が施された表面処理鋼板、ステンレス鋼、アルミニウム合金等によって形成される。なお、ロアタンク１２０と補助タンク１３０とは、スポット溶接により固定されるため、同一の材料から形成される。
　ここで、本実施形態に係る車両用燃料タンク１００は、ロアタンク１２０の底面部１２４に、補助タンク１３０のロアタンク幅ＷＬの略中心線上において長手方向に沿って連続して延びるビード１４２を形成したことを特徴とする。上述したように、従来、燃料タンク１００の剛性を向上させるため、ロアタンク１２０にビードを設けることはなされていたが、効果的に走行中の上下振動による補助タンクとロアタンクとを締結するスポット溶接部の疲労破壊を防止するまでには至らなかった。
　本願発明者らは、鋭意検討の結果、補助タンク１３０がロアタンク１２０の底面部１２４に取り付けられている燃料タンク１００では、ロアタンク１２０の底面部１２４の２次パネル振動モードが、ロアタンク１２０と補助タンク１３０とを固定するスポット溶接部１５０を剥離する要因であること突き止めた。すなわち、本実施形態に係る燃料タンク１００では、ロアタンク１２０の底面部１２４の２次パネル振動モードに対する剛性（固有振動数）を効果的に向上させることが重要であり、かかるモードに対応するビードをロアタンク１２０に形成する必要がある。そして、補助タンク１３０のロアタンク幅ＷＬの略中心線上において長手方向に継ぎ目のない連続したビード１４２を形成することにより、ロアタンク１２０の底面部１２４の２次パネル振動モードに対する剛性（固有振動数）を効果的に向上させることができることが判明した。
　以下では、本実施形態に係る燃料タンク１００のロアタンク１２０に形成されるビード１４２の形状と、燃料タンク１００の剛性をより高めるために設けられるサブビード１４４、１４６の形状について、詳細に説明していく。
　[１－２．ビード形状]
　（Ａ．ビード長さ）
　まず、図３～図８に基づいて、ロアタンク１２０に形成されるビード１４２の長手方向における長さＬＢについて説明する。ビード１４２の長さＬＢは、ロアタンク１２０の底面部１２４のＲ形状が形成されていない部分の平坦部分長さＬの約８０％以上の長さとするのが望ましい。ビード１４２の長さＬＢをかかる長さとすることにより、２次パネル振動モードの固有振動数を最大１０％まで低下に抑えることができ、燃料タンク１００の剛性を十分に保持することができる。これにより、走行中の上下振動による補助タンク１３０とロアタンク１２０とを締結するスポット溶接部１５０の疲労破壊を、燃料タンク１００の供用期間中にわたって防止することができる。
　逆に、２次パネル振動モードの固有振動数が１０％を超えて低下すると、燃料タンク１００の剛性が不十分となり、燃料タンク１００の供用期間中にスポット溶接部１５０の疲労破壊の発生がたびたび見られることが分かった。
　ビード１４２のＬＢ長さを平坦部分長さＬの約８０％以上の長さとすることによる効果を有限要素法によるシミュレーションにより検証した。シミュレーション条件として、ロアタンク１２０のサイズを、長さ６００ｍｍ、幅４５０ｍｍ、高さ１２０ｍｍとし、補助タンク１３０のサイズを、長さ２００ｍｍ、幅１６０ｍｍ、高さ９０ｍｍとした。また、ロアタンク１２０の底面部１２４には、図３に示すように、ビード１４２およびサブビード１４４、１４６が形成されているものとし、これらはそれぞれ幅４０ｍｍ、深さ７ｍｍとした。ロアタンク１２０と補助タンク１３０とは、ビード１４２とサブビード１４４との間に長手方向に設けられたスポット溶接部１５０ａ～１５０ｃ、およびビード１４２とサブビード１４６との間に長手方向に設けられたスポット溶接部１５０ｄ～１５０ｆによって固定されているものとする。
　そして、ビード１４２の長さＬＢについて、ロアタンク１２０の平坦部長さＬに対する比率を変化させ、ビード１４２の長さＬＢが平坦部長さＬであるときの固有振動数（「第１基準固有振動数」ともいう。）に対するビード１４２の長さＬＢ変化後の固有振動数の比率を算出した。
　上記シミュレーション結果を、下記表１および図４～図８に示す。図４および図５は、ビード１４２の長さＬＢを平坦部長さＬとしたときの、２次パネル振動モードを示す説明図である。図６は、ビード１４２の長さＬＢを平坦部長さＬの４８％にしたときのロアタンク１２０の形状を示す平面図である。図７および図８は、ビード１４２の長さＬＢを平坦部長さＬの４８％にしたときの、２次パネル振動モードを示す説明図である。なお、図４、５、７、８においては、色が濃い部分ほど上下方向（ｚ方向）における燃料タンク１００の振幅が大きい箇所であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果より、ビード１４２の長さＬＢを平坦部長さＬより短くするにつれて、第１基準固有振動数に対する固有振動数の比率は小さくなることがわかる。したがって、ビード１４２の長さＬＢが短くなり過ぎると、燃料タンク１００の剛性を十分に確保することができない。
　また、ビード１４２の長さＬＢを平坦部長さＬとしたときの２次パネル振動モードをみると、図４および図５に示すように、長手方向に３つずつ２列に配列されたスポット溶接部のうち、ロアタンク１２０の側壁部１２２に近いスポット溶接部１５０ａ、１５０ｃ、１５０ｄおよび１５０ｆでの振幅が他の箇所と比較して大きくなっている。すなわち、図５に示すように、ロアタンク１２０は、スポット溶接部１５０ａ、１５０ｃ、１５０ｄおよび１５０ｆを腹、スポット溶接部１５０ｂおよび１５０ｅを節とする振動モードで振動していることがわかる。
　一方、図６に示す、ビード１４２の長さＬＢを平坦部長さＬの４８％としたときのロアタンク１２０の２次パネル振動モードをみると、図７および図８に示すように、ビード１４２の両端付近において上下方向（ｚ方向）の振幅が大きくなっている。このとき、ビード１４２の長さＬＢを平坦部長さＬとした場合と比較して、上下方向の振幅の大きさも大きくなっており、ロアタンク１２０が大きく振動して十分な剛性が保持されていないことがわかる。
　このようなシミュレーション結果より、第１基準固有振動数からの固有振動数の低下を１０％程度に抑えた状態までがロアタンク１２０として十分な剛性を保持しているものと判断し、ビード１４２の長さＬＢは平坦部長さＬの８０％以上と規定した。なお、ビード１４２の長さＬＢは、ロアタンク１２０の平坦部長さＬを超えて、側壁部１２２まで連続して形成してもよい。
　（Ｂ．ビード幅）
　次に、図９および図１０に基づいて、ビード１４２のｘ方向におけるビード幅ＷＢについて説明する。本実施形態に係るロアタンク１２０に形成するビード１４２のビード幅ＷＢは、ｘ方向に隣接する２列のスポット溶接部１５０ａ～１５０ｃと１５０ｄ～１５０ｆとの間隔（「スポット溶接間距離」ともいう。）ＷＳの約５０％以上の長さとするのが望ましい。ビード幅ＷＢをスポット溶接間距離ＷＳの約５０％以上の長さとすることにより、２次パネル振動モードの固有振動数を約１０％程度の低下に抑えることができ、燃料タンク１００の剛性を十分に保持することができる。
　ビード幅ＷＢをスポット溶接間距離ＷＳの約５０％以上の長さとすることによる効果を有限要素法によるシミュレーションにより検証した。ここで、ロアタンク１２０のサイズを、長さ６００ｍｍ、幅４５０ｍｍ、高さ１２０ｍｍとし、補助タンク１３０のサイズを、長さ２００ｍｍ、幅１６０ｍｍ、高さ９０ｍｍとした。また、ロアタンク１２０の底面部１２４には、図３に示すように、ビード１４２およびサブビード１４４、１４６が形成されているものとし、これらはそれぞれ深さ７ｍｍとした。ロアタンク１２０と補助タンク１３０とは、ビード１４２とサブビード１４４との間に長手方向に設けられたスポット溶接部１５０ａ～１５０ｃ、およびビード１４２とサブビード１４６との間に長手方向に設けられたスポット溶接部１５０ｄ～１５０ｆによって固定されているものとする。スポット溶接間距離ＷＳは８５ｍｍとし、サブビード１４４、１４６のビード幅は４０ｍｍとした。
　そして、ビード１４２のビード幅ＷＢについて、スポット溶接間距離ＷＳに対する比率を変化させ、ビード１４２のビード幅ＷＢがスポット溶接間距離ＷＳの６６％の長さであるときの固有振動数（「第２基準固有振動数」ともいう。）に対するビード１４２のビード幅ＷＢ変化後の固有振動数の比率を算出した。なお、スポット溶接間距離ＷＳの６６％の長さは、スポット溶接作業時に必要なスペースを考慮した、製作上とり得るビード１４２のビード幅ＷＢの最大値である（図９参照）。
　上記シミュレーション結果を、下記表２に示す。また、図９に、ビード１４２のビード幅ＷＢがスポット溶接間距離ＷＳの６６％の長さであるときのロアタンク１２０の形状を示し、図１０に、ビード１４２のビード幅ＷＢがスポット溶接間距離ＷＳの１９％の長さであるときのロアタンク１２０の形状を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２の結果より、ビード１４２のビード幅ＷＢが小さくなるにつれて、第２基準固有振動数に対する固有振動数の比率は小さくなることがわかる。すなわち、ビード１４２のビード幅ＷＢが小さくなるほど、ロアタンク１２０の上下方向の振動が大きくなる。シミュレーション結果より、第２基準固有振動数からの固有振動数の低下を１０％程度に抑えた状態までがロアタンク１２０として十分な剛性を保持しているものと判断し、ビード１４２のビード幅ＷＢをスポット溶接間距離ＷＳの５０％以上と規定した。
　（Ｃ．サブビード位置）
　本実施形態に係るロアタンク１２０には、補助タンク１３０のロアタンク幅ＷＬの略中心線上において長手方向に形成された継ぎ目のない連続したビード１４２の両側に、サブビード１４４、１４６が形成されている。サブビード１４４、１４６は、ロアタンク１２０の剛性をより高めるために補助的に形成される。サブビード１４４、１４６は、ロアタンク１２０の幅方向において、補助タンク１３０の端面からロアタンク１２０の曲がり部のＲ形状止まりまでの平坦部分（「サブビード配置可能幅ＷＡ」ともいう。）に形成すればよい。例えば、サブビード１４４、１４６は、サブビード配置可能幅ＷＡ内において、図１１に示すように補助タンク１３０側に形成してもよく、図１２に示すようにロアタンク１２０の側面側に形成してもよい。
　サブビード１４４、１４６を形成する位置によって燃料タンク１００の剛性がどの程度変化するかについてシミュレーションを行った。当該シミュレーションでは、上述のビード長さについての検討において設定したロアタンク１２０、補助タンク１３０と同形状のタンクを想定し、サブビード１４４、１４６の設置位置を、補助タンク１３０の端面からロアタンク１２０のＲ形状止まりまでの平坦部分で変化させたときの固有振動数の変化を検証した。その結果、サブビード１４４、１４６の設置位置を上記範囲で変化させても、固有振動数は第１基準固有振動数に対して１０％以内の値で変化し、サブビード１４４、１４６の設置位置の変化による固有振動数の大きな変化は認められなかった。
　したがって、サブビード１４４、１４６は、補助タンク１３０の端面からロアタンク１２０の曲がり部のＲ形状止まりまでの平坦部分であるサブビード配置可能幅ＷＡに形成すればよい。これにより、２次パネル振動モードの固有振動数を約１０％程度の低下に抑えることができ、燃料タンク１００の剛性を十分に保持することができる。
　[１－３．連続するビードの形成による効果の検証]
　本実施形態に係るロアタンク１２０は、補助タンク１３０のロアタンク幅ＷＬの略中心線上において長手方向に形成された継ぎ目のない連続したビード１４２を形成することにより、２次パネル振動モードの固有振動数の大きな低下を抑制する。ここで、従来構成の燃料タンクと比較し、ビード１４２をロアタンク１２０の底面部１２４に長手方向に連続して形成することによる効果を、検証するシミュレーションを行った。
　本シミュレーションでは、図３に示した、ロアタンク１２０の底面部１２４に長手方向に連続してビード１４２を形成した場合（本実施形態に係る構成）と、図１３に示す、ロアタンク１２０の底面部１２４に、補助タンク１３０のロアタンク幅ＷＬの略中心線上において長手方向に、不連続の３つのビード１４７～１４９を形成した場合（従来構成）とについて、２次パネル振動モードの固有振動数を比較した。なお、上述のビード長さについての検討において設定したロアタンク１２０、補助タンク１３０と同形状のタンクを想定して本シミュレーションを行った。
　図１３に示すロアタンク１２０の底面部１２４には、補助タンク１３０のロアタンク幅ＷＬの略中心線上において、補助タンク１３０の底面部分に形成されたビード１４８と、当該ビード１４８に長手方向に隣接して形成されたビード１４７、１４９とが設けられている。ビード１４７とビード１４８との間、およびビード１４８とビード１４９との間には、ビードの不連続部分が存在する。シミュレーションの結果、このようなロアタンク１２０の２次パネル振動モードの固有振動数は、図３に示すロアタンク１２０の固有振動数（第１基準固有振動数）と比較して、約３０％と大幅に低下することが判明した。
　図１３に示すロアタンクの２次パネル振動モードをみると、図１４および図１５に示すように、ビード１４７とビード１４８との間、およびビード１４８とビード１４９との間に存在するビードの不連続部分において局所的に剛性が低下し、振動の最大変位箇所となっていることがわかる。このように、長手方向に連続したビード１４２を形成した場合と比較して、上下方向の振幅の大きさも大きくなっており、ロアタンク１２０が大きく振動して十分な剛性が保持されていないことがわかる。
　本シミュレーション結果より、ロアタンク１２０の底面部１２４に、補助タンク１３０のロアタンク幅ＷＬの略中心線上において、長手方向に連続するビード１４２を形成することにより、不連続のビード１４７～１４９を形成した場合と比較して、効果的に２次パネル振動モードの固有振動数を向上させることができることが認められる。
　[１－４．異なる方向のビードとの関係等]
　（Ａ．ビードの長手方向延長周辺領域）
　更に、本実施形態に係るロアタンク１２０において、補助タンク１３０の底面部分に形成されるビードの長手方向延長周辺には異なる方向のビードが形成されないことが剛性確保に極めて効果的である。ここに、ビードの長手方向延長周辺とは補助タンク１３０の外側であって、当該ビード自体およびその長手方向延長上を含む広がりを持った領域周辺を意味する。
　すなわち、ロアタンク１２０の長手方向の十分な長さのビードがない場合は、その長手方向延長上に異なる方向のビードを設置すると固有振動数の低下を防止する効果が実質的に得られない。
　一方、ロアタンク１２０の長手方向のビードが十分な長さである場合、即ち、ロアタンク１２０の底面における平坦部の長手方向の８０％以上の長さのビードがある場合には、異なる方向あるいは同じ方向のビードを当該ビードの延長上のわずかな部分に設置してもその影響はない、即ち固有振動数は変化しない。
　例えば、図１６および図１７に示すようにロアタンク１２０には、補助タンク１３０の底面部分において長手方向に形成されたビード１４２の両側に、サブビード１４４、１４６が形成されるものとする。この場合、ビード１４２の不連続部分において、異なる方向のビードとして該ビード１４２の長手方向と直角方向に沿って、補助タンク１３０の両側に２つのビード１４０が形成された場合を比較例とする。そして、このような形態のモデル、すなわちビード１４２の長手方向延長周辺に、その長手方向と直角方向の異なる方向のビード１４０が形成された場合の影響をシミュレーションにより検証した。
　このモデルにおいてその二次パネル振動モード固有振動数と、第１基準固有振動数を比較したところ、計算の結果、本モデルの二次パネル振動モード固有振動数は、第１基準固有振動数に比較して約１５％低下することが判明した。
　図１８および図１９はこのモデルにおける二次パネル振動モードのシミュレーション結果を示している。これらの図に示されるように異なる方向のビードとして長手方向と直角方向のビード１４０が存在する不連続部分において局所的に剛性が低下して振動の最大変位箇所となり、結果としてビード１４２の長手方向延長周辺に異なる方向のビード１４０が形成されると剛性が低下することになる。従って、ビード１４２の長手方向延長周辺には異なる方向のビードが形成されないことが好適である。
　（Ｂ．補助タンクの下面領域）
　また、本実施形態に係るロアタンク１２０において、補助タンク１３０の下面はビードを除き、ロアタンク１２０の底面部と接触しない部位を持たないことがスポット溶接部の破壊強度確保に極めて効果的である。
　例えば、図２０～図２２に示すようにロアタンク１２０には、補助タンク１３０の底面部分において長手方向に形成されたビード１４２の両側に、サブビード１４１、１４４が形成されるものとする。この場合、前述した特許文献４（図１０）の例にも示されるようにビード１４２の他に、一方のサブビード１４１により補助タンク１３０の下面がロアタンク１２０の底面部と接触しない部位が存在する場合を比較例とする。そして、このような形態のモデル、すなわちビード１４２以外にも補助タンク１３０の下面がロアタンク１２０の底面部と接触しない部位を持つ場合の影響をシミュレーションにより検証した。
　このモデルにおいてその二次パネル振動モード固有振動数と、第１基準固有振動数を比較したところ、計算の結果、本モデルの二次パネル振動モード固有振動数は、第１基準固有振動数に比較して約１５％低下することが判明した。
　図２３および図２４はこのモデルにおける二次パネル振動モードのシミュレーション結果を示している。これらの図に示されるように補助タンク１３０の下面とロアタンク１２０の底面とが接触していないサブビード１４１の部分が存在するため、補助タンク１３０の結合が不安定になると共に、問題となる二次パネル振動モードにおいてはビード配列が不均一な配置となることから、片側の特定のスポット溶接部（ビード１４２とサブビード１４４との間のスポット溶接部１５０）に荷重が集中する形態となり、このスポット溶接部の破壊を誘発することになる。従って、補助タンク１３０の下面はビード１４２を除き、ロアタンク１２０の底面部と接触しない部位を持たないことが好適である。
　以上、本発明の第１の実施形態に係る車両用燃料タンク１００について説明した。補助タンク１３０のロアタンク幅ＷＬの略中心線上において、長手方向に連続するビード１４２を形成することにより、局所的に剛性が低下することがなくなり、自動者走行中の上下振動によるロアタンク１２０と補助タンク１３０との接合部であるスポット溶接部１５０の疲労破壊を効果的に防止することができる。更にその場合、ビード１４２の長手方向延長周辺には異なる方向のビードが形成されることなく、ビード１４２を除き、ロアタンク１２０の底面部と接触しない部位を持たないことが、剛性確保や破壊強度確保を図る上で極めて効果的である。
（第２の実施形態）
　次に、図２５および図２６に基づいて、本発明の第２の実施形態に係る車両用燃料タンク１００について説明する。なお、図２５は、本実施形態に係る燃料タンク１００の一構成を示す平面図である。図２６は、本実施形態に係る燃料タンク１００の他の構成を示す平面図である。
　本実施形態に係る燃料タンク１００は、ロアタンク１２０の底面部１２４に、補助タンク１３０のロアタンク幅ＷＬの略中心線上において長手方向に連続するビード１４２が形成されるとともに、ロアタンク１２０に補助タンク１３０を固定しているスポット溶接部１５０ａ～１５０ｆの間に、エンボス加工によりエンボス部１６０ａ～１６０ｄが形成されている。エンボス部１６０ａ～１６０ｄは、第１の実施形態に係る車両用燃料タンク１００のロアタンク１２０の底面部１２４に形成されたサブビード１４４、１４６と同様に機能し、燃料タンク１００の２次パネル振動モードにおける剛性を向上させるために補助的に設けられる。
　例えば、図２５に示すように、ロアタンク１２０の底面部１２４に、補助タンク１３０の幅方向の略中心線上において長手方向に連続して延びるビード１４２と、ビード１４２に幅方向に隣接するサブビード１４４、１４６が形成されているとする。また、補助タンク１３０は、ロアタンク１２０に、ビード１４２の両側においてそれぞれ３つのスポット溶接部１５０ａ～１５０ｃ、１５０ｄ～１５０ｆで固定されている。さらに、本実施形態に係るロアタンク１２０には、補助タンク１３０の設置領域内のスポット溶接部１５０ａ～１５０ｃ、１５０ｄ～１５０ｆの間に４つのエンボス部１６０ａ～１６０ｄが形成されている。
　エンボス部１６０ａは、スポット溶接部１５０ａと１５０ｂとの間に形成され、エンボス部１６０ｂは、スポット溶接部１５０ｂと１５０ｃとの間に形成されている。また、エンボス部１６０ｃは、スポット溶接部１５０ｄと１５０ｅとの間に形成され、エンボス部１６０ｃは、スポット溶接部１５０ｅと１５０ｆとの間に形成されている。これらのエンボス部１６０ａ～１６０ｄは、幅方向（ｘ方向）のエンボス幅、長手方向（ｙ方向）のエンボス長さ、および深さ方向（ｚ方向）におけるエンボス深さは適宜設定することができる。図２５に示す例では、エンボス幅は、隣接するスポット溶接部の間隔よりも小さく、エンボス加工可能な大きさに設定され、エンボス長さは、ビード１４２の長手方向に延びる端面から補助タンク１３０の端面までの間に形成されるように設定されている。また、エンボス深さは、例えば、ビード１４２、サブビード１４４、１４６と同一深さとすることができる。
　このように、スポット溶接部１５０ａ～１５０ｆの間にエンボス部１６０ａ～１６０ｄを形成することにより、燃料タンク１００の２次パネル振動モードでの固有振動数をさらに向上させることができ、燃料タンク１００の剛性を十分に保持することができる。
　また、他の例として、図２６に示すように、ロアタンク１２０の底面部１２４に、補助タンク１３０のロアタンク幅ＷＬの略中心線上において長手方向に連続するビード１４２と、スポット溶接部１５０ａ～１５０ｃ、１５０ｄ～１５０ｆの間に設けられた４つのエンボス部１６０ａ～１６０ｄとを形成してもよい。本例のロアタンク１２０は、図２５に示すロアタンク１２０の形状と比較して、ロアタンク１２０の底面部１２４にサブビード１４４、１４６が形成されていない。そこで、燃料タンク１００の２次パネル振動モードでの固有振動数が低下するのを抑制するため、図２６に示すように、エンボス部１６０ａ～１６０ｄのエンボス幅を大きくとるようにする。
　エンボス部１６０ａは、スポット溶接部１５０ａと１５０ｂとの間に形成され、エンボス部１６０ｂは、スポット溶接部１５０ｂと１５０ｃとの間に形成されている。また、エンボス部１６０ｃは、スポット溶接部１５０ｄと１５０ｅとの間に形成され、エンボス部１６０ｃは、スポット溶接部１５０ｅと１５０ｆとの間に形成されている。これらのエンボス部１６０ａ～１６０ｄは、ビード１４２の長手方向に延びる端面からロアタンク１２０の曲がり部のＲ形状止まりまで幅方向に形成される。これにより、サブビード１４４、１４６を設けなくとも、燃料タンク１００が２次パネル振動モードで振動するときに、スポット溶接部１５０ａ、１５０ｃ、１５０ｄ、１５０ｆで剛性が低下するのを防止することができるので、スポット溶接部１５０ａ～１５０ｆの疲労破壊を防止することができる。
　以上、本発明の第２の実施形態に係る車両用燃料タンク１００について説明した。本実施形態に係る燃料タンク１００は、ロアタンク１２０の底面部１２４に、補助タンク１３０の幅方向の略中心線上において長手方向に連続して延びるビード１４２と、スポット溶接部１５０ａ～１５０ｃ、１５０ｄ～１５０ｆの間に設けられたエンボス部１６０ａ～１６０ｄとが形成される。これにより、燃料タンク１００の２次パネル振動モードでの固有振動数の低下を抑制することができ、効果的にスポット溶接部１５０ａ～１５０ｆの疲労破壊を防止することができる。
　なお、本実施形態において、エンボス部１６０ａ～１６０ｄの形状は、略四角形状であったが、本発明はかかる例に限定されず、例えば、略円形状にエンボス部１６０ａ～１６０ｄを形成してもよい。
　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詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　例えば、上記実施形態では、ビード１４２およびサブビード１４４、１４６は燃料タンク１００の外部に向かって突出する凸ビードとして形成したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、燃料タンク１００の内部に向かって突出する凹ビードとしてもよい。上記実施形態に係るロアタンク１２０のビード１４２は、図２７に示すように、補助タンク１３０が設けられる内部空間からｚ軸負方向に向かって底面部１４２を突出させた凸ビートとして形成されている。このとき、補助タンク１３０は、ビード１４２の両側の平坦部分においてロアタンク１２０にスポット溶接されている。
　一方、例えば図２８に示すように、ロアタンク１２０の、補助タンク１３０の幅方向の略中心線の両側に対応する領域を、ロアタンク１２０の内部空間側へ突出させ、凸形状のライン部１４２ａ、１４２ｂを形成する。ライン部１４２ａ、１４２ｂの内部空間側の平坦面は、補助タンク１３０をロアタンク１２０にスポット溶接するために必要な平坦領域として利用される。そして、ライン部１４２ａ、１４２ｂを形成することにより、図２８に示すように、ライン部１４２ａ、１４２ｂの平坦面からｚ軸負方向に突出させた凸ビート１４２が形成される。
　なお、ロアタンク１２０の底面部１２４に形成されるサブビード１４４、１４６、エンボス部１６０ａ～１６０ｄは、凸形状で形成されても、凹形状で形成されてもよい。
　また、上記実施形態では、ビード１４２の両側にサブビード１４４、１４６を形成したが、本発明はかかる例に限定されず、１または複数のサブビードをロアタンク１２０の底面部１２４に形成してもよい。サブビードは、上記実施形態で説明したように、ビード１４２と略平行に、燃料タンク１００の長手方向に連続するように形成される。
　さらに、上記実施形態では、６つのスポット溶接部１５０ａ～１５０ｆでロアタンク１２０に補助タンク１３０が固定されていたが、本発明はかかる例に限定されない。スポット溶接部１５０の数や溶接位置は、ロアタンク１２０に対する補助タンク１３０のサイズ等に応じて、適宜決定することができる。
　また、上記実施形態においてビード１４２およびその両側に形成されるサブビード１４４、１４６が直線状（図３等参照）を呈する図示例で説明したが、例えば図２９のように補助タンク１３０の幅方向（ｘ方向）のスポット溶接部１５０間の距離範囲内で、ビード１４２を幅方向に蛇行させてもよい。
　あるいはまた、図３０のように補助タンク１３０の幅方向のスポット溶接部１５０間の距離範囲内で、ビード１４２の幅を変化させてもよい。
　ここで、燃料タンク１００内部には付帯的に、配管用の支持部材や波消し用のプレートなどをスポット溶接にて取り付けることがある。かかる場合、そのスポット溶接部１５０と当該ビード１４２がそのままでは干渉することがある。その干渉を避けるために上記のような蛇行もしくは幅を変化させたビード形状（蛇行ビードあるいは幅変化ビード）を用いることが効果的である。
　なお、蛇行ビードの蛇行範囲あるいは幅変化ビードの変化幅は、スポット溶接部１５０間の距離範囲内であれば、直線状のビードに対して固有振動数の低下は１０％程度に抑えられ、十分な剛性を保持する。
　更に、ビード１４２はロアタンク１２０の底面部１２４に形成される例を説明したが、図２に付記したように底面部１２４から側壁部１２２まで連続して形成されるビード１４２Ａとすることも可能である。
　このようにビード１４２Ａを側壁部１２２の領域まで延設することで、底面部１２４および側壁部１２２に亘ってビード１４２Ａよる立体的構造が構築され、これにより全体としての剛性を高めることができる。
　本発明によれば、燃料タンクの剛性を高め、車両走行中の上下振動による補助タンクおよびロアタンクの溶接部の疲労破壊を有効に防止することができ、耐久性および信頼性等に極めて優れた車両用燃料タンクを実現する。
 

Claims (9)

  1. 　アッパータンクおよびロアタンクが相互に接合されて、燃料が収容される閉空間を形成するタンク本体と、前記ロアタンクの底面部にスポット溶接により固定される補助タンクと、からなり、
    　前記スポット溶接は前記補助タンクの幅方向で距離をおいて、前記ロアタンクの長手方向に沿って複数列設定され、
    　前記ロアタンクの底面部においてその長手方向に沿って連続して延びる、前記スポット溶接の列間に位置する少なくとも１つのビードが形成されるとともに、
    　前記補助タンクの下面は前記ビードを除き、前記ロアタンクの底面部と接触しない部位を持たないことを特徴とする車両用燃料タンク。
  2. 　前記ビードの長さは、長手方向における前記ロアタンクの底面部の平坦部分長さの８０％以上の長さに形成される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. 　前記ビードは、前記ロアタンクの底面部から側壁部まで連続して形成されることを特徴とする請求項２に記載の車両用燃料タンク。
  4. 　前記複数列のスポット溶接は、前記補助タンクの幅方向の略中心線上に形成された前記ビードに関して対称に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料タンク。
  5. 　前記ビードの幅は、該ビードを挟んで隣接する前記スポット溶接の列間隔の５０％以上の長さに形成されることを特徴とする請求項４に記載の車両用燃料タンク。
  6. 　列方向に隣接する前記スポット溶接間に、前記ロアタンクの底面部に対して垂直方向に形成されるエンボス部を有することを特徴とする請求項４に記載の車両用燃料タンク。
  7. 　前記ロアタンクの底面部においてその長手方向に沿って、前記補助タンクの幅方向における端面から前記ロアタンクの側壁部までの間の平坦部分に別のビードが形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料タンク。
  8. 　前記ビードは幅方向に蛇行した蛇行ビードもしくは、幅を変化させた幅変化ビードに形成されることを特徴とする請求項４に記載の車両用燃料タンク。
  9. 　前記タンク本体および前記補助タンクは、表面処理鋼板、ステンレス鋼、またはアルミニウム合金のうち少なくともいずれか１つの材料からなり、
    　前記ロアタンクと前記補助タンクとは、同一材質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料タンク。
     
     
     
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