JP2020117010A - 鞍型の樹脂製燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】成形サイクル時間を短縮する鞍型の樹脂製の燃料タンクを提供する。【解決手段】車両に搭載された内燃機関に供給する燃料４３を、第１室３および第２室４の間に鞍状部２を有する室内に貯留する鞍型の樹脂製燃料タンク１であって、鞍状部２の深く絞られた領域１５の弧状部１６には、断面において波形状部２０を有する。鞍状部２の波形状部２０における膜厚は、波形状部２０の谷部２２が波形状部２の山部２１に比べて薄く形成され、山部２１の膜厚は、深く絞られた領域１５以外の部分の膜厚と同じである。【選択図】図２

Description

本発明は、成形サイクル時間を短縮する、特に、鞍型の樹脂製の燃料タンクに関する。

自動車の燃料タンクとして、軽量化と車内空間の拡大に寄与する樹脂製のものが利用され、この樹脂製燃料タンクは、主にブロー成形により製造されている。また、材料としては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主材とし、燃料の透過性の極めて少ないバリヤ層には、例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥｖＯＨ）を使用している。そして、その構造は、燃料タンクの内側から、主材／接着材層／バリヤ層／接着材層／主材の３種５層や、主材／接着材層／バリヤ層／接着材層／再生材層／主材構造の４種６層の構造となっている。燃料タンク内には、バルブ類や燃料の流動音を抑制するためのバッフルプレート等の内蔵部品を設ける場合がある。

ブロー成形による樹脂製燃料タンクの製造方法としては、特許文献１によれば、開閉面に樹脂成型品を形成するキャビティが形成され、パーティングラインで分割された成形割金型を用い、上記成形割金型をパーティングラインで開き、パリソンをダイコアから中空状に押出して、キャビティ上に配置した後に、パリソンの間に内蔵部品を取付けた内蔵部品保持装置を挿入し、内蔵部品をパリソンの内面に取付け、内蔵部品保持装置を抜去の後に成形割金型を閉じてブロー成形を行う方法が開示されている。

一方、ブロー成形は、パリソン等の被成形体を成形する際に、被成形体の外側に金型が接しているので、成形後に被成形体の冷却に長い時間を要し、効率的に冷却することが難しい課題を有していた。そこで、特許文献２には、図５に示すように、クロスヘッド５００から吐出されるパリソン又はパリソンを切断した一対のシート又は一対のシートからなる被成形体５１０の内側に内側冷却用金型５２０を挿入した状態（Ａ）で、被成形体５１０の外側に位置する外側金型５３０を閉じ（Ｂ）、被成形体５１０を冷却後、外側金型５３０を開き（Ｃ）、内側冷却用金型５２０を被成形体５１０の内側から離脱させ（Ｄ）、その後、再び外側金型５３０を閉じて被成形体５１０を成形する（Ｅ）ことにより、成形サイクル時間を短縮する方法が開示されている。

ところで、一般に、自動車のフロントエンジン・リアドライブ方式のＦＲ車や、４輪駆動（４ＷＤ、ＡＷＤ）車では、エンジンの駆動力をリア・デファレンシャル・ギアボックスへ伝達するプロペラシャフトが車体下部に延在している。そして、駆動系統のバランスをとるためにプロペラシャフトは通常、車体センターに配置される。そのため、後部座席の下等に配置される燃料タンクは、プロペラシャフトと干渉しないように、タンク底面の略中央部を上方に突出させて燃料室を左右に分割させた、いわゆる鞍型状に形成される。

図６に示すように、車両に搭載される鞍型の樹脂製燃料タンク１００は、樹脂製燃料タンク１００の下部壁部１２０の中央部１４０が上方に円弧状に突出した鞍状部２００と、鞍状部２００を挟んで車幅方向に、燃料を貯留する第１室３００および第２室４００から構成されている（特許文献３）。

なお、鞍型の樹脂製燃料タンクにおける鞍状部２００の上部壁部１１０の断面形状については、図６に示すような、鞍状部２００の上部壁部１１０が、第１室３００の上部壁部１１０、および第２室４００の上部壁部１１０に対して鉛直方向に盛り上がっているタイプの他に、第１室の上部壁部、および第２室の上部壁部と略同一面を形成しているタイプや、鞍状部２００の上部壁部１１０が、第１室の上部壁部、および第２室の上部壁部に比べて、鉛直方向に凹んでいるタイプがある。

特開２０１６−０４７６３５号公報 特開２０１２−２１８２１２号公報 特開２０１８−０９４９６７号公報

ところで、図６のような鞍型の樹脂製燃料タンク１００をブロー成形によって製造する場合、樹脂製燃料タンク１００の中央部１４０に形成される下部壁部１２０の深く絞られた領域１５０の、特に、頂部の弧状部１６０の膜厚が、パリソンの伸長度合いが局部的に異なることにより、他の部分に比較して厚く成形される。その結果、冷却時間が長くなり、成形時間が長くなる問題が発生した。

上記の特許文献２における内側冷却用金型５２０を鞍型の樹脂製の燃料タンクに適用することは難しく、また、適用できたとしても内側冷却用金型５２０の費用およびそれを用いた成形時間などコストアップの要因になる。

そこで、本発明は、成形サイクル時間を短縮する鞍型の樹脂製の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請求項１の本発明は、車両に搭載された内燃機関に供給する燃料を、第１室および第２室の間に鞍状部を有する室内に貯留する鞍型の樹脂製燃料タンクであって、鞍状部には、断面において波形状部を有することを特徴とする鞍型の樹脂製燃料タンクである。

請求項１の本発明では、車両に搭載されたエンジン等の内燃機関に供給する燃料を、第１室および第２室の間に鞍状部を有する室内に貯留する鞍型の樹脂製燃料タンクであって、鞍状部には、断面において波形状部を有しているので、パリソンの伸長度合いの局部的な変動が緩和される。その結果、樹脂製燃料タンクの略中央部の鞍状部に形成される深く絞られた領域の膜厚が他の部分とほぼ同じ膜厚まで伸ばされて薄くなり、さらに、波形状に形成されることにより、冷却される金型との接触面積が増加するので、冷却時間を短縮することができる。
また、波形状部により、樹脂製燃料タンクの略中央部の鞍状部に形成される深く絞られた領域の機械的強度が増大する。

さらに、波形状部により、樹脂製燃料タンクの中央部の鞍状部に形成される深く絞られた領域の機械的強度が増大する結果、従前よりも高い温度で成形割金型を開いて、次工程、例えば、穴あけ加工、内蔵部品の取付等に移行することが可能になり、樹脂製燃料タンクの製造時間を短縮することができる。

なお、波形状とは、波のように上下にうねる形をいい、波が伝わるときの一定の位置での物理量の時間的変化、または一定の時刻での物理量の空間的変化をグラフで示したもの、例えば、正弦波や三角波の他に、上に凸の円弧と下に凸の円弧が連続的に接続される形状をいう。

請求項２の本発明は、鞍状部の波形状部は、鞍状部の深く絞られた領域の頂部の弧状部に形成される鞍型の樹脂製燃料タンクである。鞍型の樹脂製燃料タンクでは、プロペラシャフト等を跨ぐ関係上、鞍状部の下部壁部には、上方に突出した深く絞られた領域が形成され、プロペラシャフト等の断面形状を反映して、深く絞られた領域の上端部分（奥行き先端部分）、すなわち、頂部には弧状部が形成される。そして、この弧状部において膜厚が他の部分に比較して厚く形成される。

請求項２の本発明では、鞍状部の波形状部は、鞍状部の深く絞られた領域の頂部の弧状部に形成されるので、パリソンの伸長度合いの局部的な変動が緩和される。その結果、鞍型の樹脂製燃料タンクの略中央部の鞍状部に形成される深く絞られた領域の頂部の弧状部の膜厚が他の部分の膜厚とほぼ同じまで伸ばされて薄くなり、さらに、波形状になることにより、冷却される金型との接触面積が増加するので、冷却時間を短縮することができる。また、波形状部により、樹脂製燃料タンクの中央部の鞍状部に形成される深く絞られた領域の機械的強度が増大する。

請求項３の本発明は、鞍状部の波形状部は、車両の車幅方向または／および車両の前後方向に形成されている鞍型の樹脂製燃料タンクである。上記の通り、鞍状部に波形状部を形成することにより、鞍状部の膜厚が他の部分の膜厚とほぼ同じまで伸ばされて薄くなり、冷却時間が短縮されると共に鞍状部の機械的強度が増大する。

請求項３の本発明では、鞍状部の波形状部は、車両の車幅方向または／および車両の前後方向に形成されているので、車両の車幅方向においては、鞍状部を中心に、鞍状部の左右に形成された第１室および第２室が車両の下方向に撓むことを抑制することができる。また、車両の車幅方向と共に車両の前後方向に波形状部を形成することにより、車両のねじれに起因する樹脂製燃料タンクのねじれに対する強度が増大する。

請求項４の本発明は、鞍状部の波形状部における膜厚は、波形状部の谷部が波形状部の山部に比べて薄く形成されている鞍型の樹脂製燃料タンクである。請求項４の本発明では、鞍状部の波形状部における膜厚は、パリソンの伸長度合いの局部的な変動が緩和された結果、波形状部の谷部が波形状部の山部に比べて薄く形成されるので、波形状部内に断続的に薄肉部が形成され、冷却時間をさらに短縮することができる。なお、波形状部内に断続的に薄肉部が形成された場合であっても、波形状部によって、鞍状部の機械的強度が増大するので、鞍型の樹脂製燃料タンク全体としての剛性については問題ない。

ここで、波形状部における谷部と山部とは、波形状部における２つの頂部のうち、鞍型の樹脂製燃料タンクを車両に搭載したときに、車体の上下方向に関し、車体の下方向側の波形状部の頂部を谷部、車体の上方向側の波形状部の頂部を山部という。

鞍型の樹脂製燃料タンクにおいて、鞍状部には、断面において波形状部が形成されているので、パリソンの伸長度合いの局部的な変動が緩和され、樹脂製燃料タンクの略中央部の鞍状部に形成される深く絞られた領域の頂部の弧状部の膜厚が他の部分とほぼ同じまで伸ばされて薄くなり、さらに、波形状になることにより、冷却される金型との接触面積が増加するので、冷却時間を短縮することができる。

波形状部により、樹脂製燃料タンクの略中央部の鞍状部に形成される深く絞られた領域の機械的強度が増大する。また、鞍状部の機械的強度が増大する結果、従前よりも高い温度で成形割金型を開き、次工程における穴あけ加工、内蔵部品の取付等に移行することが可能になり、樹脂製燃料タンクの製造時間を短縮することができる。

鞍状部の波形状部における膜厚は、パリソンの伸長度合いの局部的な変動が緩和されて波形状部の谷部が波形状部の山部に比べて薄く形成されているので、波形状部内に断続的に薄肉部が形成され、冷却時間をさらに短縮することができる。

鞍型の樹脂製燃料タンクの外形である。 鞍型の樹脂製燃料タンクの断面概略図である。 本発明の実施形態であり、図２の深く絞られた領域１５近傍を拡大した波形状部の模式断面図である。 本発明の実施形態であり、波形状が形成された成形割金型と成形後の樹脂部分の図である。 従来のブロー成形における冷却時間を短縮する方法及び装置の断面説明図である（特許文献２）。 従来の鞍型の樹脂製燃料タンクの断面概略図である（特許文献３）。

図１から図４に基づき、本発明の実施形態の鞍型の樹脂製燃料タンク１について説明する。なお、図４は、写真を元にして作成した図である。
鞍型の樹脂製燃料タンク１は図１および図２に示すように、メインタンク部である第１室３と、サブタンク部である第２室４と、これらを中央部１４で接続する鞍状部２とからなる。第１室３、第２室４、および鞍状部２の外壁は、上部壁部１１と下部壁部１２に分割された成形割金型（図示しない）を用い、ブロー成形によって成形され、上部壁部１１と下部壁部１２は、側面において接続部１３で接続されている。

鞍状部２の下部壁部１２は、樹脂製燃料タンク１の内側に上方に円弧状に突出しており、鞍状部２の下方には、プロペラシャフト４２やエンジン４１からの排気管（図示せす）を配置するための空間を形成している。鞍状部２の上部壁部１１には満タン検知バルブ４４が配置されている。また、鞍状部２の下部壁部１２には、上方に円弧状に突出し、深く絞られた領域１５があり、深く絞られた領域１５の頂部の弧状部１６には、図３（鞍状部２における深く絞られた領域１５と波形状部２０の位置関係を示す模式断面図）に示すように、波形状部２０が形成されている。なお、本実施形態では、波形状部２０は、車両の車幅方向に形成した。波形状部２０については、後に詳述する。

メインタンク部である第１室３には、燃料４３をエンジン４１に移送するための燃料ポンプ４５が配置されている。また、エンジン４１と第１室３の間の配管にはジェットポンプ４６が配置され、ジェットポンプ４６からの配管は、さらに、第２室４に延びている。

エンジン４１の始動に伴い燃料ポンプ４５が稼働すると、第１室３内の燃料４３がエンジン４１に移送される。これと同時に、燃料ポンプ４５によってエンジン４１に移送される燃料の流速を利用してジェットポンプ４６が稼働し、ベンチュリー効果によって、第２室４からも燃料４３が吸い上げられて、燃料４３がエンジン４１に移送される。

鞍型の樹脂製燃料タンク１は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主材とし、燃料の透過性の極めて少ないバリヤ層には、例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥｖＯＨ）を用い、樹脂製燃料タンク１の内側から、主材／接着材層／バリヤ層／接着材層／再生材層／主材構造の４種６層構造で構成されている。なお、主材／接着材層／バリヤ層／接着材層／主材の３種５層であってもよい。

鞍型の樹脂製燃料タンク１は、特許文献１と同様に、開閉面に樹脂成型品を形成するキャビティ３１が形成され、パーティングラインで分割された成形割金型３０を用い、上記金型をパーティングラインで開き、上記構造のパリソンをダイコアから中空状に押出して、キャビティ３１上に配置した後に、上記パリソンの間に内蔵部品を取付けた内蔵部品保持装置を挿入し、内蔵部品をパリソンの内面に取付け、内蔵部品保持装置を抜去の後に成形割金型３０を閉じてブロー成形を行うことによって製造される。なお、内蔵部品については、成形後に、鞍型の樹脂製燃料タンク１の上部壁部１１に穴を開け、その穴から挿入することにより組み付けてもよい。

図４に示すように、鞍型の樹脂製燃料タンク１の下部壁部１２の波形状部２０を形成するための成形割金型３０のキャビティ３１には、周期が２５ｍｍ、幅（振幅）が５ｍｍの正弦波形状が形成されている。

上記の成形割金型３０を用いて、従前と同じ条件でブロー成形を行った結果、図４に示すように、波形状部２０には、膜厚の厚い部分（約８ｍｍ）と膜厚の薄い部分（約５ｍｍ）ができていることが分かる。また、波形状部２０における膜厚の厚い部分の厚さは、図４の右側の直線部分の膜厚と同じであることが分かる。

図４において、膜厚の厚い部分は波形状部２０の山部２１に、膜厚の薄い部分は波形状部２０の谷部２２に該当する。これは、上記の通り、波形状部における谷部と山部とは、波形状部における２つの頂部のうち、鞍型の樹脂製燃料タンクを車両に搭載したときに、車体の上下方向に関し、車体の下方向側の頂部を谷部、車体の上方向側の頂部を山部というからである。

なお、成形割金型３０のキャビティ３１において、正弦波形状を用いる場合、周期については、１０ｍｍから５０ｍｍが望ましく、幅（振幅）は、５ｍｍから２０ｍｍが望ましい。周期が１０ｍｍ未満の場合、若しくは５０ｍｍを超える場合は、パリソンの伸長度合いの局部的な変動が十分緩和されず、本発明の効果が得難く、鞍状部２内側に上方に円弧状に突出した頂部の山部２１の膜厚は、従前と同様に厚く形成される。

また、幅（振幅）が、５ｍｍ未満の場合は、本発明の効果が得難く、２０ｍｍを超える場合は、樹脂製燃料タンク１を構成するパリソンの伸長度合いの局部的な変動が大きくなり、波形状部２０の山部２１の膜厚が薄くなり、所定の膜厚が得られなくなる。なお、これらの周期や振れ幅については、三角波の場合や、上に凸の円弧と下に凸の円弧が連続的に接続される場合もほぼ同様な傾向を示す。

この結果、樹脂製燃料タンクの中央部の鞍状部に形成される深く絞られた領域におけるパリソンの伸長度合いの局部的な変動が緩和され、深く絞られた領域の膜厚が伸ばされて、他の部分とほぼ同じ、若しくはさらに薄い部分が断続的に形成されることにより、波形状部がない場合に比較して、冷却時間を約２割短縮することができた。

また、波形状部により、樹脂製燃料タンクの中央部の鞍状部に形成される深く絞られた領域の機械的強度が増大するので、車両の車幅方向においては、鞍状部を中心に、鞍状部の左右に形成された第１室および第２室が車両の下方向に撓むことを抑制することができた。なお、車両の前後方向に波形状部を形成してもよく、この場合は、車両のねじれに起因する樹脂製燃料タンクのねじれに対する強度も増大する。

加えて、波形状部により、樹脂製燃料タンクの中央部の鞍状部に形成される深く絞られた領域の機械的強度が増大するので、従前よりも高い温度で成形割金型を開き、次工程における穴あけ加工、内蔵部品の取付に移行することが可能になり、樹脂製燃料タンクの製造時間をさらに短縮することができた。

本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

上記の本発明の実施形態では、鞍状部２の下部壁部１２は、樹脂製燃料タンク１の内側に上方に円弧状に突出して形成されているが、プロペラシャフト４２やエンジン４１からの排気管（図示せす）の配置によっては、鞍状部２の下部壁部１２の樹脂製燃料タンク１の内側に上方に突出する形状が、円弧状でなく、他の弧状の場合や、弧状に一部直線部分が加わった形状になる場合がある。この場合も、波形状部２０がない状態で成形したときに、鞍状部２の下部壁部１２の樹脂製燃料タンク１の内側に上方に突出した部分（深く絞られた領域１５）の膜厚が他の部分に比較して厚くなる場合には、本発明が適用できる。

上記の本発明の実施形態では、鞍型の樹脂製燃料タンク１に関し、鞍状部２が、第１室３の上部壁部１１、および第２室４の上部壁部１１と同一面を形成しているタイプの下部壁部１２に形成された鞍状部２内側に、深く絞られた領域１５の頂部の弧状部１６に波形状部２０にしたが、図６に示すような、第１室３００の上部壁部１１０、および第２室４００の上部壁部１１０と比べて、鉛直方向に盛り上がっているタイプや第１室３００の上部壁部１１０、および第２室４００の上部壁部１１０と比べて、鉛直方向に凹んでいるタイプの上部壁部１１０に形成された鞍状部２００にも適用することができる。

１、１００ 鞍型の樹脂製燃料タンク
２、２００ 鞍状部
３、３００ 第１室
４、４００ 第２室
１１、１１０ 上部壁部
１２、１２０ 下部壁部
１３ 接続部
１４、１４０ 中央部
１５、１５０ 深く絞られた領域
１６、１６０ 弧状部
２０ 波形状部
２１ 山部
２２ 谷部
３０ 成形割金型
３１ キャビティ
４１ エンジン
４２ プロペラシャフト
４３ 燃料
４４ 満タン検知バルブ
４５ 燃料ポンプ
４６ ジェットポンプ

Claims (4)

1. 車両に搭載された内燃機関に供給する燃料を、第１室および第２室の間に鞍状部を有する室内に貯留する鞍型の樹脂製燃料タンクであって、
   前記鞍状部には、断面において波形状部を有することを特徴とする鞍型の樹脂製燃料タンク。
2. 前記鞍状部の前記波形状部は、前記鞍状部の深く絞られた領域の頂部の弧状部に形成される請求項１に記載の鞍型の樹脂製燃料タンク。
3. 前記鞍状部の前記波形状部は、車両の車幅方向または／および車両の前後方向に形成されている請求項１または請求項２に記載の鞍型の樹脂製燃料タンク。
4. 前記鞍状部の前記波形状部における膜厚は、前記波形状部の谷部が前記波形状部の山部に比べて薄く形成されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の鞍型の樹脂製燃料タンク。

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