JP5690092B2 - 燃料タンクのシール構造および燃料タンクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンクに形成された開口部をシールするための燃料タンクのシール構造、および燃料タンクの製造方法に関する。

自動車等の車両に使用される燃料タンクには、通常、省スペース化の観点から、ポンプモジュールが内蔵されている。このポンプモジュールは、一般に、燃料タンクの上面から外方に突出する筒状部によって形成される開口部を利用して燃料タンク内に挿入される。

このような燃料タンクの開口部をシールするために、筒状部の外周面に形成された雄ねじにロックナットの雌ねじを締結させ、その軸力によって、開口部の端縁とポンプモジュールに備えられた蓋部材との間に介装されたガスケットを圧縮する技術が存在する。なお、この場合、ポンプモジュールは、燃料タンクに形成された開口部を閉じるための蓋として機能している。

しかし、燃料タンクの本体は通常樹脂製の成形品であり、上記の技術は、ガスケットによるシール性能が樹脂製のねじによる軸力によって保持される構造であるため、ねじ部に高い成形精度が要求されるという製造品質上の課題があった。また、燃料タンクと一体でねじ部をブロー成形する場合、燃料タンク全体の肉厚分布が不均一になり易く、その結果、燃料タンクの重量の増加、およびコストアップにつながってしまう。さらに、樹脂製のねじ、およびガスケットのクリープによる軸力低下を考慮して、ロックナットによるかなり大きな締め付けトルクが必要になるという生産性の課題もある。また、ねじ締結構造を採用するための高さ方向の配置スペースが余計に必要となり、自動車等に燃料タンクを搭載することの自由度が低下するという問題もある。

これに対して、燃料タンクの開口部を形成する筒状部の内周面と、蓋が有する筒体の外周面との間にシール部材を介在させることにより、燃料タンクの開口部をシールする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、開口部をシールするために、ねじによる軸力を利用する必要はない。

特開２００４−２２５６６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、依然として筒状部が燃料タンクの上面から外方に突出する構造となっている。また、シール性能を確保する観点から、シール部材から大きな力が加わっても筒状部の内周面が歪むことを防止するために、外方に突出した筒状部の外周部に環状の補強部材が配置されている。

このため、特許文献１に記載の技術では、燃料タンクについての高さ方向の配置スペースが余計に必要となり、自動車等の車両に燃料タンクを搭載することの自由度が低下するという問題が依然として存在する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、燃料タンクの配置スペースが少なくて済むと共に、開口部のシール性能を確保することができる燃料タンクのシール構造、および燃料タンクの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、燃料タンクに形成された開口部をシールするための燃料タンクのシール構造であって、燃料を収容するための燃料タンク本体と一体で成形され、当該燃料タンク本体の外面から内方に窪んで延伸し、内周面が前記開口部を形成してなる筒状部と、前記筒状部の中に挿入されるときに前記筒状部の内周面と対向する外周部を有する蓋部材と、前記蓋部材の外周部に装着されたシール部材と、前記筒状部の外周面に装着され前記開口部の変形を抑えるための環状部材と、を備え、前記環状部材の前記燃料に対する膨潤率が、前記燃料タンクの筒状部の前記燃料に対する膨潤率よりも小さく、前記環状部材は、前記燃料タンクを成形型にてブロー成形で成形する際に、前記成形型の内面に設けられ前記筒状部を成形する突出部に前記燃料タンクのパリソンが密着している状態で、前記筒状部の軸方向に前記環状部材を前記筒状部の外周面に接触して移動させて、前記筒状部の外周面にタンク内側から装着されたものであることを特徴とする燃料タンクのシール構造である。

これによれば、筒状部が燃料タンク本体の内方に窪んで一体成形されているため、燃料タンクの高さ寸法がコンパクト化され、燃料タンクを搭載することの自由度が増す。また、シール部材によってラジアル方向の隙間がシールされると共に、環状部材によって開口部の径が拡大することが抑制されるため、良好なシール性能を確保することができる。
すなわち、燃料タンクの配置スペースが少なくて済むと共に、開口部のシール性能を確保することができるという優れた作用効果を奏する。
また、燃料吸収による膨潤のために開口部の径が拡大することをより確実に抑制することが可能となる、という作用効果を奏する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料タンクのシール構造において、前記筒状部の軸方向についての前記シール部材の位置が、前記軸方向についての前記環状部材の設置範囲内にあるものである。
これによれば、請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、シール部材が直接接触する部位の開口部の径の拡大をより確実に抑制することが可能となる、という作用効果を奏する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の燃料タンクのシール構造において、前記環状部材の前記燃料に対する膨潤率が、前記燃料タンクの筒状部の前記燃料に対する膨潤率よりも小さい樹脂によって形成されている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料タンクのシール構造において、前記燃料タンク本体は、一対の成形型の各内面に２枚のシートをそれぞれ膨らませて密着させるブロー成形によって形成されたものである。
これによれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明の作用効果に加えて、環状部材を、燃料タンク本体の外面から内方に窪んで延伸する筒状部の外周面に、容易に装着され得る、という作用効果を奏する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料タンクのシール構造において、前記環状部材の内周面に、内方に突出する突起又は外方に向かう凹部が形成されているものである。
これによれば、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明の作用効果に加えて、突起又は凹部と燃料タンク本体の筒状部とはその一方が他方の内部に進入し、環状部材がより強固に筒状部の外周面に装着され得る、という作用効果を奏する。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の燃料タンクのシール構造を備える燃料タンクの製造方法であって、前記筒状部を形成するための前記突出部を内面に有する前記成形型に前記パリソンをセットする工程と、前記筒状部の外周面に前記環状部材を装着する工程と、を有する燃料タンクの製造方法である。

本発明によれば、燃料タンクの配置スペースが少なくて済むと共に、開口部のシール性能を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る燃料タンクのシール構造が適用された燃料タンク１の概略構成を示す断面図である。 図１の要部を示す拡大断面図である。 燃料タンク本体の成形方法について説明するための図であり、型締め前の状態を示す断面図である。 図３から続く、一対の成形型および中間型を型締めしてブロー成形した状態を示す断面図である。 図４から続く、中間型を退避させてから一対の成形型を型締めして周縁を溶接した状態を示す断面図である。 環状部材の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料タンクのシール構造が適用された燃料タンク１の概略構成を示す断面図、図２は、図１の要部を示す拡大断面図である。なお、図１および図２における各要素は、発明の理解を容易にするために適宜拡大、縮小または簡略化されて描かれる場合がある（以降の図面において同じ）。

本実施形態では、燃料タンクに形成された開口部をシールするための燃料タンクのシール構造を、自動車等の車両に搭載されるポンプ内蔵タイプの燃料タンク１に適用した場合について説明する。

図１に示すように、燃料タンク１は、燃料を収容するための燃料タンク本体２を備えている。燃料タンク本体２には、図示を省略するが、外部から燃料タンク本体２内へ燃料を供給するための給油バルブが取り付けられている。

燃料タンク本体２は、図１において横方向の寸法（奥行き寸法や幅寸法を意味する）よりも縦方向の寸法（高さ寸法）が小さい扁平形状を呈した樹脂製の容器である。この燃料タンク本体２は、パリソンを２枚のシートにしてブロー成形する、いわゆるツインシートブロー成形によって形成されたものである。

燃料タンク本体２の壁部は多層構造とされている。壁部の材質として、例えば、主層（内外層）に高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中間層にナイロン（商品名）またはエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）が用いられるが、これに限定されるものではない。

燃料タンク１は、燃料タンク本体２の外面から内方に窪んで延伸する筒状部３を有しており、筒状部３は燃料タンク本体２と一体で成形されるものである。この筒状部３の内周面３１が、燃料タンク本体２の壁に開設される開口部を形成している。

また、燃料タンク１は、燃料タンク本体２内に収容される燃料を汲み上げるためのポンプモジュール４を備えている。燃料タンク１に内蔵されるポンプモジュール４は、筒状部３の内周面３１によって形成される開口部を閉塞するための蓋として機能するものである。

ポンプモジュール４は、燃料ポンプ４３をチャンバ４１内に備える。また、ポンプモジュール４は、チャンバ４１をスライド手段４４を介して昇降自在に支持する蓋部材４２を備える。チャンバ４１を燃料タンク本体２内に配置した状態で、燃料タンク本体２の開口部が蓋部材４２で塞がれ、燃料タンク本体２内のチャンバ４１がスライド手段４４のばね部材によって燃料タンク本体２の底部に押し付けられる。また、チャンバ４１は、燃料タンク本体２内の燃料をチャンバ４１内に導入するための導入口（図示せず）を備えている。そして、ポンプモジュール４は、燃料ポンプ４３を駆動することにより、チャンバ４１内の燃料をフィルタ４５を介して吸い込み、吸い込んだ燃料を供給管４６を介してエンジン（図示せず）に供給する。

図２に示すように、ポンプモジュール４の蓋部材４２は、円板状のリテーナ４２１と、リテーナ４２１の一端面から軸方向に延伸する円筒部４２２とを有している。なお、「軸方向」の用語は、筒状部３の中心軸方向を意味するものとして使用する。蓋部材４２の材質は、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）であるが、これに限定されるものではない。

リテーナ４２１の外縁の複数箇所には、板状の爪部材４２３が放射状に形成されている。また、リテーナ４２１の軸方向の移動を規制するための規制部材５が、燃料タンク本体２の外面における筒状部３の周囲の複数箇所に、例えば溶着、接着等により固着されている。したがって、隣接する規制部材５の間にリテーナ４２１の爪部材４２３を位置させた後に、リテーナ４２１を回転させて、爪部材４２３を燃料タンク本体２の外面と規制部材５との間に移動させることにより、いわゆるバヨネット式にポンプモジュール４を燃料タンク本体２に装着することが可能となっている。但し、ポンプモジュール４の燃料タンク本体２への装着方法は、上記装着方法に限定されるものではない。

蓋部材４２における円筒部４２２の外周部４２４は、筒状部３の中に挿入されるときに筒状部３の内周面３１と対向する。外周部４２４には、環状の溝４２５が形成されており、溝４２５の中に、例えばＯリング等のシール部材６が装着される。シール部材６の断面形状は、円形状に限定されるものではなく、矩形状、Ｄ字形状等の各種の形状を採り得る。シール部材６の材質は、例えばフッ素ゴム（ＦＫＭ）であるが、これに限定されるものではない。また、複数のシール部材６が使用されてもよい。

また、燃料タンク１は、筒状部３の外周面３２に装着され開口部の変形を抑えるための環状部材７を備えている。すなわち、環状部材７は、筒状部３の内周面３１によって形成される開口部の径が拡大することを抑制して、シール部材６による開口部のシール性能を確保する機能を有している。環状部材７は、例えば断面形状が矩形の円筒形状を呈するものであるが、前記機能を発揮するものであれば、任意の断面形状を採り得る。

環状部材７は、シール部材６の軸方向位置と環状部材７の軸方向位置とが少なくとも一部で重なるように、筒状部３の外周面３２に装着されることが好ましい。さらに、環状部材７の軸方向設置範囲内にシール部材６の軸方向位置が存在するように、シール部材６と環状部材７とが配置されることがより好ましい。このようにすれば、シール部材６が直接接触する部位の開口部の径の拡大をより確実に抑制することが可能となる。

環状部材７の材質は、特に限定されるものではないが、環状部材７の燃料に対する膨潤率が、燃料タンクの筒状部３の燃料に対する膨潤率よりも小さいことが好ましい。膨潤率は、燃料の吸収による膨潤前後の寸法変化の割合である。

本実施形態では、筒状部３が燃料タンク本体２の外面から内方に窪んで延伸しているため、筒状部３が燃料を吸収して膨潤し易い構造となっている。したがって、膨潤率がより小さい環状部材７を使用することにより、燃料吸収による膨潤のために開口部の径が拡大すること、ひいてはシール性能が低下することをより確実に防止することが可能となる。

環状部材７の材質として、例えば、金属、セラミック、低膨潤率の樹脂等が挙げられる。低膨潤率の樹脂としては、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）等が挙げられる。

次に、燃料タンク本体２を成形する方法について説明する。図３〜図５は、燃料タンク本体２の成形方法について説明するための図であり、図３は、型締め前の状態を示す断面図、図４は、一対の成形型および中間型を型締めしてブロー成形した状態を示す断面図、図５は、中間型を退避させてから一対の成形型を型締めして周縁を溶接した状態を示す断面図である。

前述したように、燃料タンク本体２は、いわゆるツインシートブロー成形によって形成される。図３および図４に示すように、燃料タンク本体２を成形するための成形金型１０は、相互に近接離反移動可能な一対の第１成形型１１および第２成形型１２と、第１成形型１１および第２成形型１２の間に進退移動可能な中間型１３とを備えている。中間型１３は、第１成形型１１および第２成形型１２の近接離反移動方向と垂直方向に移動可能である。

第１成形型１１および第２成形型１２の各内面１１１，１２１は、燃料タンク本体２の外形の輪郭を決定する。第１成形型１１の内面１１１には、筒状部３を形成するための突出部１１２が設けられている。中間型１３は、中空形状を呈しており、その内部に、環状部材７を治具等により保持して中間型１３から燃料タンク本体２の筒状部３に空圧シリンダ等により移送させるための移送手段１４が設けられている。

まず、図３に示すように、第１成形型１１、第２成形型１２、および中間型１３がそれぞれ離反した状態で、第１成形型１１と中間型１３の間、および中間型１３と第２成形型１２の間の各ギャップに、図示しないヘッドから、成形用の２枚のシート８，８がそれぞれ導入される。なお、環状部材７は、予め移送手段１４にセットされる。

続いて、図４に示すように、第１成形型１１および第２成形型１２が互いに近接移動させられて型締め状態とされ、シート８，８が第１成形型１１、第２成形型１２、および中間型１３の周縁部で挟み付けられる。この状態で型内部に例えば圧縮空気が導入されることにより、２枚のシート８，８がそれぞれ膨らませられて第１成形型１１および第２成形型１２の各内面１１１，１２１に密着させられ、中間成形品９が形成される。そして、移送手段１４の動作により、環状部材７が、突出部１１２によって中間成形品９に形成された筒状部９１の外周面に装着される。

続いて、図５に示すように、中間型１３が第１成形型１１および第２成形型１２の間から退避させられた後に、第１成形型１１および第２成形型１２が型締めされる。これにより、中間成形品９の周縁が溶接されて、燃料タンク本体２が完成する。なお、図示は省略するが、筒状部３の底壁には、ポンプモジュール４を挿通させるための貫通孔が形成される。また、規制部材５が、燃料タンク本体２の外面の所定箇所に、例えば溶着、接着等により固着される。

このようにして、環状部材７は、燃料タンク本体２の外面から内方に窪んで延伸する筒状部３の外周面に、容易に装着され得る。なお、環状部材７は、２枚のシート８，８を合わせて結合する前に、筒状部３の外周面にタンク内側から装着されるものであればよく、環状部材７の装着方法は、上記方法に限定されるものではない。

なお、蓋部材４２を含むポンプモジュール４の製造方法については、一般的な製造方法で対応できるため説明を省略する。

次に、上述のように構成された実施形態の作用及び効果について説明する。
ここでは、図１及び図２を参照して、上記方法によって製造された燃料タンク本体２に形成された開口部を、蓋として機能するポンプモジュール４で閉じる場合について説明する。

まず、燃料タンク本体２が用意される。続いて、燃料タンク本体２における筒状部３の内周面３１によって形成される開口部を通して、ポンプモジュール４が燃料ポンプ４３を内蔵するチャンバ４１を先頭にして燃料タンク本体２の内部に挿入される。

蓋部材４２のリテーナ４２１の下面が燃料タンク本体２の外面に当接した後、蓋部材４２を回転させ、爪部材４２３を燃料タンク本体２の外面と規制部材５との間に移動させることにより、ポンプモジュール４が燃料タンク本体２に装着される。

ポンプモジュール４が燃料タンク本体２に装着された状態で、ポンプモジュール４の蓋部材４２における円筒部４２２の外周部４２４は、筒状部３の中に挿入されており、筒状部３の内周面３１と対向する。

外周部４２４の溝４２５に装着されたシール部材６が筒状部３の内周面３１に押圧され、外周部４２４と内周面３１との隙間がシールされる。こうして、燃料タンク本体２に形成された開口部がシールされることになる。なお、筒状部３の内周面３１は、型に密着されて形成される成形面となるため、寸法精度が高く、開口部のシール性能の向上に寄与する。

ここで、筒状部３の外周面に燃料タンク本体２の内側から装着された環状部材７によって、筒状部３の内周面３１によって形成される開口部の径が拡大することが抑制される。具体的には、シール部材６から大きな力が加わって筒状部３の内周面が歪むことや、燃料吸収による膨潤のために開口部の径が拡大することが抑制される。したがって、開口部のシール性能が確保される。

このように本実施形態では、燃料タンク本体２と一体で成形され当該燃料タンク本体２の外面から内方に窪んで延伸する筒状部３の内周面３１によって形成される開口部から、ポンプモジュール４が挿入され、筒状部３の内周面３１とポンプモジュール４の外周部４２４との隙間がシール部材６によってシールされる。しかも、筒状部３の外周面に、開口部の変形を抑えるための環状部材７が装着されている。

したがって本実施形態の燃料タンクのシール構造によれば、筒状部３が燃料タンク本体２の内方に窪んで一体成形されているため、燃料タンクの高さ寸法がコンパクト化され、燃料タンクを自動車等の車両に搭載することの自由度が増す。また、シール部材６によってラジアル方向の隙間がシールされると共に、環状部材７によって開口部の径が拡大することが抑制されるため、良好なシール性能を確保することができる。
すなわち、燃料タンクの配置スペースが少なくて済むと共に、開口部のシール性能を確保することができるという優れた作用効果を奏する。

本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。

例えば、図２に示した環状部材の内周面に、内方に突出する突起又は外方に向かう凹部が形成されていてもよい。図６は、環状部材の変形例を示す断面図である。図６では、環状部材７ａの内周面に、断面が楔形の環状の突起７１が形成されている。但し、突起又は凹部の形状は任意であり、断面が円弧状や矩形であってもよく、また、必ずしも全周に形成されていなくてもよい。このような環状部材を使用することにより、突起又は凹部と燃料タンク本体２の筒状部３とはその一方が他方の内部に進入し、環状部材７がより強固に筒状部３の外周面に装着され得る。

また、上述した実施形態では、燃料タンク１に内蔵されるポンプモジュール４が蓋として使用される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、燃料供給部位等、燃料タンク本体２の壁に開設される開口部をシールすべき他の箇所にも適用可能である。

また、上述した実施形態では、本発明の燃料タンクのシール構造を、自動車等の車両に搭載される燃料タンクに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、船舶等の他の機械や装置に搭載される燃料タンクにも適用可能である。

１ 燃料タンク
２ 燃料タンク本体
３ 筒状部
４ ポンプモジュール
６ シール部材
７，７ａ 環状部材
８ シート
１１ 第１成形型（成形型）
１２ 第２成形型（成形型）
１３ 中間型
１４ 移送手段
３１ 内周面（開口部）
３２ 外周面
４２ 蓋部材
７１ 突起
１１１，１２１ 内面
４２４ 外周部

Claims (6)

1. 燃料タンクに形成された開口部をシールするための燃料タンクのシール構造であって、
   燃料を収容するための燃料タンク本体と一体で成形され、当該燃料タンク本体の外面から内方に窪んで延伸し、内周面が前記開口部を形成してなる筒状部と、
   前記筒状部の中に挿入されるときに前記筒状部の内周面と対向する外周部を有する蓋部材と、
   前記蓋部材の外周部に装着されたシール部材と、
   前記筒状部の外周面に装着され前記開口部の変形を抑えるための環状部材と、
   を備え、
   前記環状部材の前記燃料に対する膨潤率が、前記燃料タンクの筒状部の前記燃料に対する膨潤率よりも小さく、
   前記環状部材は、前記燃料タンクを成形型にてブロー成形で成形する際に、前記成形型の内面に設けられ前記筒状部を成形する突出部に前記燃料タンクのパリソンが密着している状態で、前記筒状部の軸方向に前記環状部材を前記筒状部の外周面に接触して移動させて、前記筒状部の外周面にタンク内側から装着されたものであることを特徴とする燃料タンクのシール構造。
2. 前記筒状部の軸方向についての前記シール部材の位置が、前記軸方向についての前記環状部材の設置範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の燃料タンクのシール構造。
3. 前記環状部材の前記燃料に対する膨潤率が、前記燃料タンクの筒状部の前記燃料に対する膨潤率よりも小さい樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料タンクのシール構造。
4. 前記燃料タンク本体は、一対の成形型の各内面に２枚のシートをそれぞれ膨らませて密着させるブロー成形によって形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料タンクのシール構造。
5. 前記環状部材の内周面に、内方に突出する突起又は外方に向かう凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料タンクのシール構造。
6. 請求項１に記載の燃料タンクのシール構造を備える燃料タンクの製造方法であって、
   前記筒状部を形成するための前記突出部を内面に有する前記成形型に前記パリソンをセットする工程と、
   前記筒状部の外周面に前記環状部材を装着する工程と、
   を有する燃料タンクの製造方法。

Images