JP2004090877A

JP2004090877A - 燃料給油管

Info

Publication number: JP2004090877A
Application number: JP2002258013A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Hiramatsu; 平松　康明; Takayuki Omori; 大森　孝之
Original assignee: Asteer Co Ltd
Current assignee: Asteer Co Ltd
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-25
Also published as: DE10337859B4; DE10337859A1; US6931729B2; US20040049906A1

Abstract

【課題】近年の要請に従って、口金及び導管を別部材として製作しながら、特に必要十分な気密性を容易に実現する給油管を提供する。
【解決手段】口金２の接合部１２と導管３の端部１６とを接合してこの口金２及び導管３を一体化する燃料給油管１において、口金２の接合部外面１７と導管３の端部内面１８とは接面状態で嵌合する関係にあり、接面状態で嵌合する前記接合部外面１７及び端部内面１８の重なり合う範囲Ｓでシーム溶接して口金２及び導管３を一体化した燃料給油管１である。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の燃料タンクへ燃料を導くための燃料給油管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の燃料給油管（以下、給油管と略する）は、給油性のよさ、製造コストの低減や軽量化等の観点から、導管（燃料タンクから延びる管）に比較的細い管が用いられるようになってきている。しかし、給油管の入り口となる口金は、法規制に従う規格の定めに従って従前と同じ大きさの径にしなければならず、導管に対して相対的に大きくなる傾向にある。ここで、導管に用いる管が太ければ、前記導管の端部内面を拡径してそのまま口金を形成できる。しかし、近年のように細い管を導管とした場合、別途形成した口金と細い導管とを接合することになる（特許文献１〜４参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０９−０６６７４７号公報（第２頁、第１図）
【特許文献２】
特公平０６−０２０８２４号公報（第２頁、第１図）
【特許文献３】
実公平０６−０１２９８７号公報（第２頁、第１図）
【特許文献４】
米国特許出願公開第２００２／００８３９９７公報（第２〜３頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうした近年の給油管は、例えば口金の接合部外面に導管の端部内面を外嵌し、この導管の端部内面を前記口金の接合部外面に接合する。ここで、従来用いられる具体的な接合手段は、ＭＡＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はロウ付け等であるが、給油管を構成する口金及び導管の接続では気密性が重要であるのに対し、前記接合手段は、いずれも溶接副資材又はロウを流し込む隙間の存在を前提とする。すなわち、従来の給油管は、接合前に口金の接合部外面及び導管の端部内面との隙間を要求しながら、接合後には前記隙間を完全に塞がなければならなかった。
【０００５】
加えて、ＭＡＧ溶接又はＴＩＧ溶接は、次のような問題も有する。第１に、導管の端部内面に対して溶接を施すため、前記導管の端部内面の溶け落ち（欠け）が発生しやすく、気密性確保が不確かになりやすい。また、隙間のある前記溶接は、必然的なスパッタの飛散を招き、作業環境に危険をもたらす。更に、溶接副資材の使用や、溶接速度が遅いことにより、口金及び導管の接合に関する製造コストを高くする。そして、多品種少量生産の場合、口金や導管の寸法にばらつきが生じるため、溶接の仕上がり具合を一様に定めることができず、結果として接合強度や気密性確保が不安定になる虞がある。
【０００６】
また、ロウ付けでは、上記溶接に比べて、より隙間に対する要求が厳しくなり、上記問題が顕在化しやすい。ロウ付けは、ロウを流し込む隙間が小さいほど接合強度が高くなることが知られており、具体的には３／１００〜５／１００ｍｍの範囲の隙間が好適とされている。しかし、前記隙間が１／１００ｍｍ以下になると、逆に急激に接合強度が低下してしまう。これは、ロウを流し込む隙間がなくなることによると考えられる。このように、ロウ付けは溶接以上に隙間の管理が厳しくなる。このほか、例えば銀ロウを用いる場合は、ロウ付け作業時にフッ素化合物又は硼素化合物が発生し、作業環境を悪化させる問題もある。
【０００７】
このように、口金及び導管をＭＡＧ溶接、ＴＩＧ溶接又はロウ付けで接合して構成する従来の給油管は、燃料蒸散に対する不具合をもたらす性能面の問題や、給油管の生産性を損ねる問題を引き起こしていた。そこで、近年の要請に従って、口金及び導管を別部材として製作しながら、上記各問題を解決する接合手段によって両者を接合する、特に必要十分な気密性を容易に実現する給油管を開発するため、検討した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
検討の結果開発したものが、口金の接合部と導管の端部とを接合してこの口金及び導管を一体化する給油管において、口金の接合部外面と導管の端部内面とは接面状態で嵌合する関係にあり、接面状態で嵌合する前記接合部外面及び端部内面の重なり合う範囲でシーム溶接して口金及び導管を一体化した給油管である。本発明の給油管は、シーム溶接を用いて口金及び導管を一体化するため、シーム溶接に適切な接合部位として、互いに接面状態で嵌合する関係の接合部外面（口金）及び端部内面（導管）を設けることになる。
【０００９】
本発明の給油管は、接合部及び端部を接面状態でシーム溶接（抵抗溶接）する、すなわち端縁から離れた内側を溶接部位としてシーム溶接するため、いわゆる溶接の欠け落ちがなくなり、給油管に不可欠な気密性を確実に図ることができる。また、前記溶接部位には隙間を要しないため、シーム溶接に際してスパッタが飛散しない。こうしたことから、一般にシーム溶接は溶接速度が速く、結果として本発明の給油管の生産性を高めることができる。更に、シーム溶接では溶接副資材が不要であったり、嵌合する口金の接合部と導管の端部それぞれの端縁形状が接合に無関係なため、加工精度にかかわらず安定したシーム溶接が実現できるなど、総じて給油管の生産性を高めることができる。
【００１０】
接面状態で嵌合する前記接合部外面及び端部内面の重なり合う範囲でシーム溶接するには、口金の接合部は導管に向けて延在する筒体、導管の端部は前記接合部外面の断面外形状に略等しい断面内形状を有する筒体とすることが望ましい。すなわち、接合部外面を筒体外側面、端部内面を筒体内側面として対となる面状部位を構成すると共に、接合部の断面外形状（筒体外側面の断面形状）と端部の断面内形状（筒体内側面の断面形状）とを略一致させることで、隙間の発生しない圧入状態で、口金の接合部に対して導管の端部を嵌合するわけである。
【００１１】
上記各筒体は側面が平行でもテーパ状でもよいが、接合部及び端部それぞれの筒体は同一又は相似形状とする。好ましくは、口金の接合部は導管に向けて延在する円筒体、導管の端部は前記接合部の断面外形状に略等しい断面内形状を有する円筒体とする。通常、接合部を除く口金本体と端部を除く導管本体は断面円形状であるため、接合部及び端部は前記口金本体及び導管本体それぞれを縮径（口金本体に対する接合部）又は拡径（導管本体に対する端部）となる。このように、嵌合関係にある接合部及び端部がそれぞれ断面円形状の円筒体であると、導管に対して口金の向き（又は口金に対する向き）を自由に設定し、両者を組み付けることができる。また、断面円形状の円筒体である接合部外面又は端部内面それぞれは、強度的な偏りがない利点もある。
【００１２】
口金の接合部に対する導管の端部の嵌合量は、接面状態で嵌合する接合部外面及び端部内面の重なり合う範囲を増減するが、シーム溶接部位が前記重なり合う範囲にあれば、嵌合量又は重なり合う範囲の大きさは自由である。しかし、接合部外面及び端部内面が隙間なく接面状態となるためには、上記のように接合部に対して端部を圧入することが好ましく、嵌合量を大きくすると圧入が難しくなる。また、製品毎に嵌合量が異なることは、品質の均一性の観点から好ましくない。そこで、口金はガンガイドを挿入する開口部から続く口金本体より縮径して接合部を形成し、前記口金本体及び接合部の境界となる接合部外面の始端縁を設けるとよい。導管の端部は、端部端縁を前記接合部外面の始端縁に突き当てるまで圧入することで、常に一定の嵌合量、すなわち重なり合う範囲を設定できる。これは、溶接前の口金及び導管の組み付けに際する位置決めを容易にする利点もある。更に、接合部外面及び端部内面の重なり合う範囲に対するシーム溶接部位も一定し、製品の品質を均一に保つことができる。
【００１３】
本発明の給油管は、口金の接合部外面に導管の端部内面を被せる接合構造となるから、必然的に口金は導管内に突出する。この場合、口金は接合部より縮径してガンガイドを形成し、前記接合部及びガンガイドの境界となる接合部外面の終端縁を設けるとよい。すなわち、前記接合部は、終端縁を開放端とするのではなく、終端縁先にガンガイドを設けることになる。これにより、終端縁はガンガイドの存在により剛性が高められ、導管の端部に口金の接合部を圧入する際の保形性を図ることができるようになる。こうしたガンガイドは、接合部から連続して徐変に縮径する錘台状でもよいが、接合部外面から内向きに折り込み、更に導管に向けて折り返すようにして、環状リブ構造に形成するとより好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明に基づく給油管１を表した断面図、図２は組み付け前の口金２及び導管３の図１相当断面図であり、図３は組み付け後のシーム溶接の実施状態を表す口金２及び導管３の図１相当断面図である。本発明に基づく給油管１は、口金２及び導管３の接合状態に特徴があり、図１に見られるように、口金２及び導管３の各構造は従来と変わらず、外観上従来品と大きく異なる点は見られない。これは、本発明に基づく給油管１は、従来品に代えて車両に取付可能であることを意味し、代替性に優れていることを示す。
【００１５】
図２に見られるように、口金２は金属製円筒の外観を備え、図中上からカーリング加工した周縁フランジ４からなる給油口５、給油口キャップ（図示略）を螺着するネジ溝６を刻設した雌ネジ部７、素管のままの口金本体８と続き、前記口金本体８から絞り込みテーパ部９を介して縮径し、始端縁１０から終端縁１１までの円筒体からなる接合部１２を形成している。本例では、更に終端縁１１から半径方向内向きに絞って隔壁１３を形成し、この隔壁１３の偏った位置から導管３に向けて突出した環状リブからなるガンガイド１４を形成している。隔壁１３は接合部１２の終端縁１１を保形する強度部位を、ガンガイド１４は隔壁１３を保形する強度部位を構成している。導管３は金属製円管からなり、本例では偏心したテーパ部１５において徐変に拡管した先に、円筒体からなる端部１６を構成している。通常、電縫管を導管として用いるため、端部内面１８に溶接ビードが残っている。この溶接ビードはシーム溶接に必要な溶接部位Ｗの密着性を阻害するが、導管３を拡管した先に端部１６を形成すると、端部１６内の溶接ビードが前記拡管の度合いに応じて周方向に広がり、かつ半径方向の突出が抑えられ、端部内面１８を接合部外面１７に密着できるようになり、シーム溶接が良好になる。また、拡開した先の端部１６は真円度を高めることができ、接合部外面１７及び端部内面１８の密着性を高めることができる。このように、徐変に拡開して形成した端部１６を口金の接合部１２に嵌合する組み付け構成は、高い気密性が要求される給油管に対し、シーム溶接による高度かつ安定した気密性を実現するのに適した構成である。
【００１６】
本発明では、口金２の接合部１２に対して導管３の端部１６を圧入し、接合部外面１７及び端部内面１８を接面状態にしてシーム溶接する。シーム溶接では、溶接部位Ｗが隙間なく完全に密着していることが必要である。このため、接合部外面１７の直径Ｒ１と端部内面１８の直径Ｒ２とは略等しくする。具体的には、嵌合状態で接合部１２及び端部１６の相対的な周り（ずれ）が発生しないように、接合部外面１７の直径Ｒ１を端部内面１８の直径Ｒ２より０．３ｍｍ以下の範囲、好ましくは０．２ｍｍ以下の範囲で大きくし、接合部１２を端部１６に圧入する組み付け態様がよい。この場合、接合部１２を端部１６内へ圧入しやすくするため、図４（導管が異なる別例の図２相当断面図）に見られるように、端部端縁１９のみを接合部外面１７より拡開して圧入テーパ部２０を形成しておくとよい。シーム溶接する溶接部位Ｗは、後述するように、接合部外面１７及び端部内面１８の重なり合う範囲Ｓよりも狭くなるので、端部端縁１９に圧入テーパ部２０を形成しても口金２及び導管３の接合には問題がない。
【００１７】
口金２の接合部１２に対する導管３の端部１６の嵌合量は、端部端縁１９を接合部１２の始端縁１０に突き当てることで、常に一定量に設定できる。これにより、口金２及び導管３の周方向の向きを気にせず、接合部１２の始端縁１０に端部端縁１９を突き当てるまで導管３の端部１６を口金２の接合部１２に圧入することで、適切な嵌合量で接合部１２及び端部１６を嵌合し、シーム溶接に必要な溶接部位Ｗを確保する接合部外面１７及び端部内面１８の重なり合う範囲Ｓを設定できる。溶接部位Ｗの大きさは、必要十分な接合強度と給油管の気密性確保との兼ね合いから、３〜９ｍｍの範囲、好ましくは４〜８ｍｍ、より好ましくは５〜７ｍｍの範囲であるとよく、重なり合う範囲は溶接部位Ｗ前後に１ｍｍ以上の余裕を見て設定するとよい。前記溶接部位Ｗ及び重なり合う範囲Ｓの関係は、溶接前の口金２及び導管３の組み付けを容易にする。また、接合部１２は隔壁１３及びガンガイド１４によって保形性が高められているため、接合部外面１７及び端部内面１８が密着するように接合部１２を端部１６に圧入しても、口金２又は導管３の変形、破損を招く心配はない。
【００１８】
本発明の給油管製造に用いるシーム溶接装置は、対象となる給油管１の大きさや形状に基づく電極構成及び制御の設定はあるが、シーム溶接に用いる電極は他の溶接に用いる電極と違って他の部材の溶接にも利用できる汎用性があり、結果として設備投資を抑制できる利点がある。まず、図３に見られるように、内溶接電極２１は、接合部内面２２より小さな直径の円筒状構造で、円筒側面２３を電極部位として内側から接合部内面２２に圧接している。この内溶接電極２１は、接合部内面２２に押圧するに必要な強度を確保するために直径が大きいほどよいが、接合部１２に挿入できなければならないので、内溶接電極２１の直径は接合部内面２２の直径よりも小さくする必要がある。例えば、接合部内面２２の直径が３８．８ｍｍの場合、内溶接電極２１の直径は３５ｍｍとなる。
【００１９】
外溶接電極２４は、口金２の給油口５における周縁フランジ４等、溶接部以外との接触や短絡を避けうる、直径の大きな円盤状構造で、円盤外周面を電極部位として外側から端部外面２５に押圧している。この外溶接電極２４の直径は、あくまで給油管１の大きさに対して決定される相対値であり、例えば上記接合部内面２２の直径が３８．８ｍｍの場合、２５０ｍｍ以上（内溶接電極２１の直径の６倍以上）にすればよい。このように、本発明の給油管製造に用いるシーム溶接装置（図示略）の電極構成は、対となる内溶接電極２１と外溶接電極２４とに大きな半径比があり、非対称な関係にある。
【００２０】
また、上記内外電極２１，２４は、それぞれの電極部位を対向させながら、溶接部位Ｗとなる接合部１２及び端部１６を一体に挟持しながらそれぞれ自転し、周方向にシーム溶接を施していく。この場合、電極部位が同じ位置関係で対向を維持するには、内外溶接電極２１，２４の各周速度を一致させなければならない。そこで、内外溶接電極２１，２４それぞれの回転速度は、上記半径比と逆比例の関係、すなわち内溶接電極２１が相対的に高速回転、外溶接電極２４が相対的に低速回転になる。ここで、内外溶接電極２１，２４は接合部内面２２又は端部外面２５との接触により経時的に摩耗していくが、直径が小さくかつ高速に回転する内溶接電極２１は前記摩耗による周速度の変化が大きくなる問題がある。そこで、周速度を一定にするように、内溶接電極２１を主回転として制御し、外溶接電極２４は前記内溶接電極２１に連れ回る従回転とするとよい。
【００２１】
こうして、内溶接電極２１を主回転、外溶接電極２４を従回転として、内外溶接電極２１，２４はそれぞれ連動して自転する。給油管１を構成する材料と前記内外溶接電極２１，２４との摩擦が十分であれば、内外溶接電極２１，２４に挟持された接合部１２及び端部１６が押され、給油管１は自転することになるが、実際には給油管１に用いられる材料によって、空回りする問題がある。前記空回りは、特にステンレス鋼板製の給油管１の場合に著しい。そこで、シーム溶接に際しては、内外溶接電極２１，２４の自転のみならず、給油管１も自転させるとよい。この給油管１の自転は、内溶接電極２１の自転方向と同じであり、あくまで内外溶接電極２１，２４の周速度と接合部１２及び端部１６における周速度を一致させる。
【００２２】
こうして、内外溶接電極２１，２４及び給油管１をそれぞれ自転させながら、接合部内面２２又は端部外面２５をそれぞれ押圧する内外溶接電極２１，２４間に所定電流を断続的に流すことで、接面状態にある接合部外面１７及び端部内面１８を通電による加熱で瞬間的に溶融し、溶接を図る。押圧力及び電流値の組み合わせは、例えば接合部１２及び端部１６を構成するステンレス鋼板の板厚が１．２ｍｍの場合、押圧力は２５〜５０ＭＰａ、電流値は３０００〜７０００Ａがよく、好ましくは加圧力４０ＭＰａ弱、電流値約４０００Ａがよい。これは、標準的なシーム溶接に比べると比較的低い数値である。
【００２３】
しかし、上記押圧及び電流は、溶接部位Ｗに加えられる必要があり、とりわけ電流が別の部位に流れると溶接部位に流れる電流が減少し（分流し）、シーム溶接が不安定になる。この点、本例の外溶接電極２４は円盤状であるため、給油管１との接触は外周面の範囲に限られる。これに対して、内溶接電極２１は先端面２６が接合部１２に連続する半径方向内向きの隔壁１３に対面し、接触する虞がある。そこで、本例では前記先端面２６を絶縁面として分流の弊害を防止し、むしろ安定した内溶接電極２１の自転のために先端面２６を隔壁１３に摺接させている。これは、内溶接電極２１の円筒側面２３及び先端面２６がそれぞれ接合部内面２２及び隔壁１３に圧接（内溶接電極２１の円筒側面２３における電極部位）又は摺接させた状態にすることで、内外溶接電極２１，２４及び給油管１がそれぞれ自転する状態での安定したシーム溶接を実現する効果もある。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、給油管における気密性を高める効果がある。これは、主としてシーム溶接による効果であり、本発明は前記シーム溶接を採用するため、従来にはない構造の特定を図っている。例えば、シーム溶接では他の溶接やロウ付けと異なり、溶接部位の隙間が必要ないため、溶接部位となる口金の接合部及び導管の端部は密着状態で組み付けることができる。本発明では、前記密着状態を、組み付ける接合部内面の直径と端部外面の直径とを略同一にし、口金の接合部を導管の端部に圧入する態様で実現している。本発明の給油管では、前記圧入状態にある口金及び導管をシーム溶接することで、これまでにない高い気密性を実現する。また、前記圧入状態の口金及び導管は、溶接前の口金及び導管の位置規制を不要又は簡便にし、溶接に際して口金及び導管を保持しておく複雑な治具を不要にして、生産性の向上をもたらす。このように、本発明は、給油管の気密性を高めるための改良により、結果として生産性の向上をも図る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく給油管を表した断面図である。
【図２】組み付け前の口金及び導管の図１相当断面図である。
【図３】組み付け後のシーム溶接の実施状態を表す口金及び導管の図１相当断面図である。
【図４】導管が異なる別例の図２相当図断面図である。
【符号の説明】
１　燃料給油管
２　口金
３　導管
８　口金本体
１０　始端縁
１１　終端縁
１２　接合部
１４　ガンガイド
１６　端部
１７　接合部外面
１８　端部内面
１９　端部端縁
２１　内溶接電極
２２　接合部内面
２３　円筒側面
２４　外溶接電極
２５　端部外面
Ｗ　溶接部位
Ｓ　接合部外面及び端部内面の重なり合う範囲

Claims

口金の接合部と導管の端部とを接合して該口金及び導管を一体化する燃料給油管において、口金の接合部外面と導管の端部内面とは接面状態で嵌合する関係にあり、接面状態で嵌合する前記接合部外面及び端部内面の重なり合う範囲でシーム溶接して口金及び導管を一体化したことを特徴とする燃料給油管。
口金の接合部は導管に向けて延在する筒体、導管の端部は前記接合部の断面外形状に略等しい断面内形状を有する筒体である請求項１記載の燃料給油管。
口金の接合部は導管に向けて延在する円筒体、導管の端部は前記接合部の断面外形状に略等しい断面内形状を有する円筒体である請求項１記載の燃料給油管。
口金はガンガイドを挿入する開口部から続く口金本体より縮径して接合部を形成し、前記口金本体及び接合部の境界となる接合部外面の始端縁を設けた請求項１記載の燃料給油管。
口金は接合部より縮径してガンガイドを形成してなり、前記接合部及びガンガイドの境界となる接合部外面の終端縁を設けた請求項１記載の燃料給油管。