JP4609841B2

JP4609841B2 - 燃料タンク

Info

Publication number: JP4609841B2
Application number: JP2004246395A
Authority: JP
Inventors: 新一郎黒木; 清二北野; 英樹今村; 孝朗安東; 興明林田; 義直小野
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2024-08-26
Also published as: JP2006062491A

Description

本発明は、燃料タンクの燃料貯留容量を増大させ、振動特性の向上を図り、耐用年数を増大する燃料タンクに関するものである。

従来、トラックの燃料タンク０１は、図７に示すように、エンドプレート０２で筒状部０３両端開口を閉塞する。その内部には、燃料の流動安定を図り、かつ、例えば、特開２００４−１２３０５２号公報（特許文献１）記載の燃料タンクのように、筒状部０３の剛性を維持するセパレータ（バッフル）が、スポット溶接等により固着されている。筒状部０３の両端開口を閉塞するエンドプレート０２は、図８に示すように、平面部０２ａ周縁に設けたフランジ０２ｂを、筒状部０３の開口端縁と重ね、そこに、例えば、シーム溶接機の上下変位可能な上電極輪０４と、定位置にあり、かつ上電極輪０４と同径の下電極輪０５とで挟持し、両電極輪０４，０５間で溶接電流を通電するとともに、ワークを回転送りしていくことにより、シーム溶接を行ない、気水密可能な燃料タンク０１が製作される。

製作された燃料タンク０１はサイドフレーム０６に取り付けたＬ型ブラケット０７に載置される。この状態の燃料タンク０１にベルト０８を巻き付けるとき、ベルト０８側にも同様にラバー（図示しない）を介して燃料タンク０１に巻き付けることにより、燃料タンク０１がブラケット０６に固定される。このとき、ベルト０８を介して締結することによりサイドフレーム０６に搭載される。燃料タンク０１は、ベルト０８により締結剛性が高められた態様でサイドフレーム０６に固定され、ばね下振動周波数よりも振動周波数（固有振動数）が高くなるようにしている。これにより、燃料タンク０１がばね下から受ける振動によって、セパレータの溶接強度低下による剥離、脱落等による使用耐用年数の低下、騒音の発生を抑制する。
特開２００４−１２３０５２号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、エンドプレート０２は、単に平坦面を成す平面部、あるいは上記特許文献１のように上下方向に複数本のビードを設けたに過ぎない構成である。このため、エンドプレート０２に、主としてタンクの内圧および貯留燃料の移動に起因する負荷が、エンドプレート０２の平面部０２ａへ垂直方向に作用する。その結果、負荷が作用した部分は、面外変形状態の曲げ状態となり、上記負荷に対する剛性が著しく低いものである。また、エンドプレートや筒状部の板厚を大きくすることも考えられるが、溶接コスト、重量の増大化等を招来する問題もある。

本発明は、このような問題を解決するために工夫されたものであり、燃料タンクの燃料貯留容量を増大させるとともに、振動特性の向上を図れるエンドプレートを備え、さらには、剛性向上を図ったセパレータを設け、相対的に耐久性に優れた燃料タンクを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては次のような手段を講ずることとした。すなわち、請求項１記載の発明は、燃料タンクであって、筒状部開口端縁と、エンドプレートの周縁から前記筒状部長手軸線の外方向に折り曲げたフランジとを、シーム溶接機の上下両電極輪の間に挟持してシーム溶接により接合して前記筒状部開口を閉塞するとともに、前記エンドプレートに外側に曲率を有して膨出する膨出部を形成し、前記エンドプレートのフランジ近傍に、前記上電極輪よりも小径に形成した前記下電極輪の転動を許容する凹部を形成して成る燃料タンクにおいて、前記凹部を、前記膨出部と前記フランジとの間に存する前記エンドプレートの残存平面部に形成する一方で、前記筒状部内面に前記筒状部長手軸線と略平行に折り曲げたフランジを溶着したセパレータを設け、Ｌ字状のブラケットに載置された前記燃料タンクをベルト部材を介して車体フレームに拘束するときに、前記ベルト部材直下に前記セパレータが配置可能とされ、かつ、前記セパレータに、前記ベルト部材からの拘束力の入力部となる前記セパレータの上コーナー部から前記ブラケットのコーナー部における前記セパレータの下コーナー部に沿う対角線方向に、前記セパレータのフランジに連続する主ビードを骨格として設け、さらに、主ビード両端の各側縁を円弧状の湾曲面により前記フランジに滑らかに連結させたことを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の燃料タンクに係り、前記主ビードが設けられる前記セパレータの平面部を、所定の曲率により湾曲させたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、エンドプレートのフランジ近傍に、シーム溶接の下電極輪に干渉しない凹部を形成したので、エンドプレートに、燃料タンク外側へ曲率を有して膨出する膨出部を設けることが可能となり、剛性が高められたエンドプレートを製作できる。これにより、エンドプレートは、それに生じる変形を、面外変形から面内変形の状態に近づけるようにする。すなわち、エンドプレートは膜応力（力の作用点を中心にして外周方向に力が分散される）が作用する状態となり、その膨出部に作用する外力の垂直負荷成分の一部が分力成分となってエンドプレートの面内に沿う方向へ流れるようにする機能を有する。その結果、エンドプレートの剛性が上がり、振動特性を向上することができるようになり、燃料貯留容量の増大化を図りつつ、使用耐用年数を大幅に増大でき、製作コストが安価で、騒音特性に優れた燃料タンクを実現できる効果を奏する。

また、請求項１記載の発明によれば、凹部を、膨出部とフランジとの間に存するエンドプレートの残存平面部により形成している。このため、シーム溶接を行うときに、残存平面部に治具が当てられることで、エンドプレートを筒状部へ挿入するときの治具による押さえ基準となり、残存平面部は、シーム溶接を行う際の基準面として機能する。その結果、シーム溶接機によるシーム溶接が容易となり、溶接精度を向上でき、ひいては製作コストの低減を図ることができる。

また、請求項１記載の発明によれば、Ｌ字状のブラケットに載置された燃料タンク本体のセパレータをベルト部材直下に配置し、ベルト部材の張力の入力部となるセパレータの上コーナー部からブラケットのコーナー部におけるセパレータの下コーナー部に沿う対角線方向におけるセパレータに、骨格となる主ビードを設けているので、セパレータ自体の剛性が格段に高められる。そのため、車体からＬ字状のブラケットを介して受ける振動入力に対する振動特性が向上できるとともに、セパレータ内を伝わる力の流れに沿った方向（対角線方向）に配置したビードにより、ベルト締め付け（締結）時におけるセパレータそのものの強度を確保できる。また、燃料タンクは、ベルトによる締結剛性も高められ、一次固有値（固有振動数の一番低い値）は大きくなる。このため、剛性向上を図ったエンドプレートとの相乗効果により、振動周波数を車両のばね下振動周波数よりも高めることができ、全体として耐久性に優れた燃料タンクを実現できる効果を奏する。

また、請求項１記載の発明によれば、主ビード両端の各側縁を円弧状の湾曲面により前記フランジに滑らかに連結することで、ベルト締め付け時におけるセパレータの主ビードに伝わる力の流れが、フランジを介してブラケットへ円滑に伝達される。これにより、セパレータの強度を高めることができるようになる。
また、請求項２記載の発明によれば、主ビードが設けられる前記セパレータの平面部を、所定の曲率により湾曲させているので、セパレータの剛性低下を効果的に抑制できるようになる。

以下において、本発明の実施の形態について、図１ないし図５を基に詳述する。本実施の形態に係る燃料タンク１は、図１に示すように、例えば、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属素材で形成される。燃料タンク１の基本形態は、横断面がほぼ四角形状の筒状部２と、その内部に間隔を存して配置された３個のセパレータ３と、筒状部２両開口端縁を閉塞するエンドプレート４とによって構成され、内部に燃料が貯留可能となる空間が仕切られるように形成される。なお、セパレータ３の数は、３個に限定されるものではないのは勿論である。燃料タンク１のトラックへの搭載は、トラックのサイドフレーム５に取り付けたＬ型のブラケット６に摩擦接触部材であるラバー７を敷き、そのラバー７の上に燃料タンク１を載せ、ベルト８により締め付けて固定して行われる。

次に、燃料タンク１のエンドプレート４について説明する。すなわち、エンドプレート４は、図２に示すようにプレス加工され、シーム溶接によりシーム溶着して筒状部２開口端縁を閉塞する。エンドプレート４の、わずかに残された平坦な平面部４ｃは、エンドプレート４の全周に形成される。平面部４ｃの周縁には、筒状部長手軸線Ｌ（図１参照）の外方向に折り曲げたフランジ４ａが形成される。また、平面部４ｃで囲まれたエンドプレート４中央部側にかけての主面部には、燃料タンク１の外側に向かって曲率を有して膨出する膨出部４ｂが形成される。この膨出部４ｂの形成により、エンドプレート４の剛性が高められ、エンドプレート４の変形は、面外変形から面内変形の状態に近づけられ、膨出部４ｂに作用する垂直負荷成分の一部を分力成分としてエンドプレートの面内方向へ流れるようにする機能を有するようになっている。

また、エンドプレート４のフランジ４ａは、図２によく示されるように、筒状部２の開口端縁と重ね合わせてシーム溶接される。すなわち、筒状部開口端縁側を、シーム溶接機（図示しない）の上電極輪１１が、また、フランジ４ａ側を上電極輪１１より小径の下電極輪１２がそれぞれ押圧する。上下両電極輪１１，１２間に、フランジ４ａと筒状部開口端縁との重合部が挟持され、ワークを回転送りしながら通電することにより、重合部を接合するシーム溶接がなされる。なお、シーム溶接機の上電極輪１１は、シーム溶接機に上下方向に変位可能に軸支され、下電極輪１２は定位置で軸支される。

さらに、エンドプレート４のフランジ４ａ近傍には、下電極輪１２が膨出部４ｂに干渉しないで回転自在となるように、凹部Ｓが形成される。この凹部Ｓは、具体的にはフランジ４ａと、フランジ４ａに隣接するわずかばかり残された平面部４ｃと、平面部４ｃから出っ張って膨出部４ｂへ膨出する立ち上がり部４ｂ１とで形成される。こうして、凹部Ｓは、フランジ４ａに沿ってエンドプレート４の全周に形成され、下電極輪１２が膨出部４ｂに干渉することなく、転動していく。

次に、セパレータ３を、図３〜図５に基づいて説明する。すなわち、セパレータ３は、上記エンドプレート４を筒状部２にシーム溶接する前の工程において筒状部２内に溶着されるものである。図３に示されるように、筒状部２内部に収納されるようにほぼ四角形状の外周を有し、燃料の流動安定のための透孔３ａが上下左右に４カ所設けられ、かつ、全周にはフランジ３ｂが形成される。また、ベルト部材８の張力の入力部となるセパレータ３の上コーナー部３ｃから対角方向に対向する位置に存する下コーナー部３ｄは、半径Ｒ１の曲面が形成される。上コーナー部３ｃと下コーナー部３ｄを結ぶセパレータ３の対角線方向に、セパレータ３の骨格となる主ビード３ｅが設けられる。主ビード３ｅ両端の両側縁は、所定の半径を有する円弧状の湾曲面３ｆによりフランジ３ｂに滑らかに連結される。また、下コーナー部３ｄは、ブラケット６の半径Ｒ２を有するコーナー部６ａに対峙して着座するようになっている。

ここで、ブラケット６のコーナー部６ａにおける曲率Ｒ２と、セパレータ３の下コーナー部３ｄの曲率Ｒ１と、タンク筒部の板厚ｔ１と、ラバー７の厚みｔ２との関係は、下記の数式１を満足する寸法に設定されるものである。

数式１
Ｒ１＋ｔ１＋ｔ２≦Ｒ２

このように、図５に示されるように、燃料タンク１におけるセパレータ３の下コーナー部３ｄと、ラバー７と、ブラケット６のコーナー部６ａとの相互間における取付は、上記数式を満足するような寸法設定により互いに隙間の無い状態で取り付けられることとなる。このため、燃料タンク１がベルト部材８により巻き付けられるときに、ベルト部材８による締め付け力が確実になる。その結果、燃料タンク１のブラケット６に対する圧着力が高められ、燃料タンク１と、ラバー７と、ブラケット６とが一体化された状態で結合され、ベルト部材８からセパレータ３の主ビード３ｅに伝わるベルト締め付け力に起因する応力を効果的に分散することが可能となり、燃料タンク１の損傷を良好に回避することができるようになる。

一方、セパレータ３の、上記主ビード３ｅに交差するもう一方の対角線に沿って、主ビード３ｅとセパレータ３のフランジ３ｂに不連続となる状態で２個の副ビード３ｇ、３ｈが設けられる。主ビード３ｅと副ビード３ｇ、３ｈの凹みは、フランジ３ｂと主ビード３ｅとを滑らかに結合させて、セパレータの剛性をあげるため、共にフランジ３ｂの折り曲げられる方向にプレス加工により形成される。このとき、図３のように、副ビード３ｈと外側の下コーナー部３ｉとの間の距離は、或る距離Ｇ（図３参照）だけ離すことで、セパレータ３の変形に対する柔軟性が増大して好都合となるものである。

なお、セパレータ３の種類としては、筒状部２へセパレータ３が収容し易くなる作業性、およびスポット溶接のスポットガンが筒状部２内に入り易くなる等を考慮して二種類のセパレータ３が製作される。すなわち、図１に示すように、手前側（下側）から一枚目および二枚目のセパレータ３と、奥から一枚目（上から一枚目）のセパレータ３とは、少なくともフランジ３ｂの向きが相違するように、異なる金型でプレス加工される。

燃料タンク本体の製作について説明する。まず、上記セパレータ３を、筒状部２に収容して取り付ける場合、図１の手前側から一枚目及び二枚目のセパレータ３は、同じ方向に向けた状態で下端開口部から収容する。フランジ３ｂは、筒状部２内周面に、×印で示したように、スポット溶接等の溶接手段により順次溶着して固定される。三枚目（上から一枚目）のセパレータ３は、上端開口部から収容して同様にフランジをスポット溶着により固定される。次工程において、エンドプレート４が筒状部２にシーム溶接される。

すなわち、エンドプレート４は、図２に示すように、フランジ４ａを筒状部開口端縁に重ね合わせる。この重合部をシーム溶接機の上電極輪１１と下電極輪１２とで挟み、溶接電流を通電しながら筒状部２とエンドプレート４とのワークを回転送りし、シーム溶接を行う。このとき、エンドプレート４のフランジ４ａ近傍に凹部Ｓが形成されているので、下電極輪１２は膨出部４ｂの立ち上がり部４ｂ１に干渉されることはなく、燃料タンクが製作される。

上記のように、製作された燃料タンク１は、図１、図４に示すように、トラックのサイドフレーム５の外側面に取り付けたＬ型のブラケット６に搭載される。すなわち、ブラケット６のほぼ全長に亘ってラバー７が途切れることなく敷設され、その上に燃料タンク１が載せられる。このとき、真ん中を除いた両側のセパレータ３がブラケット６（二カ所）の真上に配置される。ベルト８の両端をブラケット６に結合することにより、燃料タンク１は上記数式１の関係を満足する態様で、かつ、各セパレータ３がベルト８直下に配置された態様でブラケット６に締結される。

以上より、本実施の形態によれば、エンドプレート４にシーム溶接機の下電極輪１２に干渉しない凹部Ｓを確保しつつ、外側に膨出する膨出部４ｂを形成することが可能となった。このため、燃料の貯留容量を増大させる一方で、剛性の高いエンドプレートを得ることができる。その結果、振動特性が向上し、溶接接合部の振動入力による破損等の発生を抑制し、ひいては燃料タンクの使用耐用年数を大きくでき、さらに、製作コストを安価にでき、騒音対策上も有利となる。

また、セパレータ３に主ビード３ｂを設けたので、セパレータ３の剛性が高くなって振動特性が向上する。また、ベルト直下に、剛性を高くしたセパレータ３を配置したため、所要なベルト張力を得ることができる。また、ベルト締め付け時におけるセパレータ３内の力の流れを考慮した主ビード３ｂを配置しているため、ベルト締め付け時におけるセパレータそのものの強度を確保できる。

また、ブラケット６のコーナー部６ａにおいては、上記数式１を満足する寸法関係、すなわち、燃料タンクとブラケットとの間に隙間を生じることなくラバー７を介在して完全密着する状態で、燃料タンク１をブラケット６に締結できるため、ベルト締結力による面圧が大きくなり、燃料タンク１はラバー７を介してブラケット６に圧着する。その結果、ベルトによる燃料タンクの締結剛性が全体として高まり、ばね下の固有振動数よりも大きな固有振動数で燃料タンクを搭載できるようになる。

なお、図３のように、副ビード３ｈと外側の下コーナー部３ｉとの間の距離は、半径Ｒ１と略同じ寸法Ｇだけ離されているので、応力集中が抑制され、セパレータ３は変形に対する柔軟性を増すので好都合となる。

以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明の範囲に含まれるものである。

すなわち、図６に示すように、主ビード３０ｅに加えて、セパレータのもう一方の対角線に沿って、主ビード３０ｅに交差する別の骨格となる主ビード３０ｊを設けてもよい。もっともこの場合に、セパレータ３０の平面部を、所定の曲率を有するように湾曲面３００を形成して剛性低下を防止するようにしてもよい。
係るセパレータを用いても、上記実施の形態の場合と略同様の効果を発揮する。

本発明の実施の形態に係る燃料タンクを破断して透視した外観斜視図である。上記エンドプレートを筒状部に対してシーム溶接して結合する状態を示す、図１のＡ−Ａ線における断面で説明する拡大縦断面図である。上記燃料タンクの筒状部内に溶着されるセパレータの外観斜視図である。図１のＢ−Ｂ線における燃料タンク取り付け状態を示す横断面図である。図４のＣ部における要部拡大図である。同様に、セパレータの別の変形例であって、（ａ）はその外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線における横断面図である。従来の燃料タンクの外観斜視図である。従来のエンドプレートのシーム溶接を説明する縦断面図である。

１燃料タンク（燃料タンク本体）
２筒状部
３セパレータ
３ａ透孔
３ｂフランジ
３ｃ上コーナー部
３ｄ下コーナー部
３ｅ主ビード
３ｅ１主ビード
３ｆ湾曲面
３ｇ、３ｈ副ビード
４エンドプレート
４ａフランジ
４ｂ膨出部
４ｂ１立ち上がり部
４ｃ平面部
５サイドフレーム
６ブラケット
６ａコーナー部
７ラバー（摩擦接触部材）
８ベルト（ベルト部材））
１１上電極輪
１２下電極輪
３０セパレータ
３０ｂフランジ
３０ｃ上コーナー部
３０ｄ下コーナー部
３０ｅ主ビード
３０ｆ湾曲面
３０ｊ主ビード
３００湾曲面
Ｇ距離
Ｌ筒状部の長手軸線
Ｓ凹部

Claims

筒状部開口端縁と、エンドプレートの周縁から前記筒状部長手軸線の外方向に折り曲げたフランジとを、シーム溶接機の上下両電極輪の間に挟持してシーム溶接により接合して前記筒状部開口を閉塞するとともに、前記エンドプレートに外側に曲率を有して膨出する膨出部を形成し、前記エンドプレートのフランジ近傍に、前記上電極輪よりも小径に形成した前記下電極輪の転動を許容する凹部を形成して成る燃料タンクにおいて、
前記凹部を、前記膨出部と前記フランジとの間に存する前記エンドプレートの残存平面部に形成する一方で、
前記筒状部内面に前記筒状部長手軸線と略平行に折り曲げたフランジを溶着したセパレータを設け、Ｌ字状のブラケットに載置された前記燃料タンクをベルト部材を介して車体フレームに拘束するときに、前記ベルト部材直下に前記セパレータが配置可能とされ、かつ、前記セパレータに、前記ベルト部材からの拘束力の入力部となる前記セパレータの上コーナー部から前記ブラケットのコーナー部における前記セパレータの下コーナー部に沿う対角線方向に、前記セパレータのフランジに連続する主ビードを骨格として設け、
さらに、主ビード両端の各側縁を円弧状の湾曲面により前記フランジに滑らかに連結させた、
ことを特徴とする燃料タンク。
前記主ビードが設けられる前記セパレータの平面部を、所定の曲率により湾曲させたことを特徴とする請求項１記載の燃料タンク。