JP6461386B1 - 構造部材および燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】成形時に構造部材と燃料タンクの壁の材料の間で滞留しがちなガスを逃がし、両者を適切に接合する。
【解決手段】燃料タンクの内部空間に配置されて、当該燃料タンクの壁を支持可能な構造部材であって、構造部材は、壁を支持する方向に沿う軸方向と、当該軸方向とは垂直な径方向を備え、構造部材の先端において露出しつつ、当該構造部材の内部を軸方向に沿って貫通するガス導入路が形成され、径方向に窪んで形成され、第１の穴を通じてガス導入路に通ずる第１の隙間が形成され、軸方向に沿って第１の穴より先端から遠い位置において、ガス導入路に通ずる第２の穴が形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は構造部材および燃料タンクに関する。

燃料タンクの如き容器には、その内側及び外側に種々の部材が取り付けられる。このような部材の取り付け方法として種々の技術が開示されている。また、燃料タンクは、従来は金属製のものが用いられてきたが、近年は軽量化等の理由から、熱可塑性樹脂の如き樹脂により成形される樹脂燃料タンクが用いられるようになっている。このような事情に鑑み、部品の燃料タンクなどのへの取り付け方法についても新た技術が提案されている。

特許文献１は、構成部品を成形品に連結する方法およびそのようなシステムを開示している。特許文献１に開示の方法では、（ａ）ブロー成形される成形品の壁に隣接して空隙を有する構成部品を配置すると共に、金型の成形面に設けられた凹部に構成部品の空隙を配置する工程と、（ｂ）成形品の壁がまだ少なくとも部分的に溶融している間に、構成部品の一部を成形品の壁の一部に重ね合わせる工程と、（ｃ）構成部品と成形品の壁との接続を保つために、成形品の壁を、成形品の壁の一部と重なり合った構成部品の一部と共に冷却する工程と、を有し、（ｂ）の工程において、構成部品と関連して少なくとも１つのツールを動かすことにより、成形品の壁の一部が構成部品の一部に重なり合うまで、ツールが、成形品の壁の一部と係合して成形品の壁の一部を動かし、成形品の壁の一部が、少なくとも部分的に空隙に動かされる。

特許第５８７１２８０号公報

特許文献１は、構成部品をブロー成形される成形品の壁に取り付ける方法に関するものである。この方法は、ブロー成形におけるパリソンと構成部品を金型の壁、例えば壁の凹部などに当てておき、金型を締めた後に空気を吹き込む（ブローアップ）。この際、パリソンの一部が構成部品の空隙に移動して、パリソンの壁の一部が構成部品の二つの部分の間に挟み込まれることにより、パリソンと構成部品が接合する。

特許文献１の方法によれば、構成部品とパリソンの間に隙間が形成された状態で金型を締めるため、隙間に滞留していたガスの逃げ場がなくなることになる。この結果、パリソンの構成部品の空隙への移動が、滞留したガスの圧力により妨げられ、最終的に、構成部品とパリソンの接合強度の低下につながるおそれがある。

本発明は、燃料タンクを構成する壁に対し、高い信頼性をもって取り付けられ得る構造部材の構造に関する。

本発明の構造部材は、燃料タンクの内部空間に配置されて、当該燃料タンクの壁を支持可能な構造部材であって、前記構造部材は、前記壁を支持する方向に沿う軸方向と、当該軸方向とは垂直な径方向を備え、前記構造部材の先端において露出しつつ、当該構造部材の内部を前記軸方向に沿って貫通するガス導入路が形成され、前記径方向に窪んで形成され、第１の穴を通じて前記ガス導入路に通ずる第１の隙間が形成され、前記軸方向に沿って前記第１の穴より前記先端から遠い位置において、前記ガス導入路に通ずる第２の穴が形成される。

本発明の構造部材は、例えば前記第１の隙間には当該第１の隙間を確保する少なくとも二つの柱状部材が設けられ、前記第１の穴は、前記二つの柱状部材が交差する位置に設けられる。

本発明の構造部材は、例えば前記二つの柱状部材は、前記径方向に沿った平面上において垂直に交差する。

本発明の構造部材は、例えば前記径方向に窪んで形成され、前記第２の穴を通じて前記ガス導入路に通ずる第２の隙間が形成される。

本発明の構造部材は、例えば前記第１の穴が、前記ガス導入路へガスが流入するガス流入穴であり、前記第２の穴が、前記ガス導入路からガスが流出するガス流出穴である。

本発明の燃料タンクは、上述の構造部材を用いたものである。

本発明の燃料タンクは、例えば前記第１の隙間は、前記構造部材の先端に位置する平面頂部と台座部の間に設けられ、前記台座部は前記径方向に突出したフランジ部の上に設けられ、前記壁が、前記第１の隙間に入り込むとともに、前記台座部と前記フランジ部により画定される段差部の上に配置されている。

本発明の構造部材においては、ガスを逃がすことの可能なガス導入路および二つの穴が設けられており、成形時に構造部材とタンクの壁の材料の間で滞留しがちなガスを逃がすことができ、両者を適切に接合することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る構造部材を用いた樹脂燃料タンクの一例の斜視図である。 図２は、従来の構造部材の取り付け方法の工程を模式的に示す図であり、（ａ）は第１工程、（ｂ）は第２工程、（ｃ）は第３工程をそれぞれ示す。 図３は、実施形態の構造部材の全体を示す斜視図である。 図４は、実施形態の構造部材とパリソンが互いに係合した状態を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図５は、実施形態の構造部材とパリソンが互いに係合した状態を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図６は、実施形態の構造部材の一部を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。 図７は、実施形態の構造部材の一部を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。 図８は、実施形態の構造部材とパリソンを取り付ける過程を示す図であり、（ａ）は第１工程、（ｂ）は第２工程、（ｃ）は第３工程をそれぞれ示す断面図である。

以下、発明を実施するための形態に基づいて、本発明の詳細およびその他の特徴について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る構造部材を用いた樹脂燃料タンクの一例の斜視図である。樹脂燃料タンク１００は、自動車等に取り付けられる燃料タンクであり、軽量化等の観点から、本体６０は熱可塑性樹脂の如き樹脂により成形されている。また、本体６０の内部空間には平板状の内蔵部材７０、構造部材１が配置され、構造部材１が、本体６０の内部の壁と内蔵部材７０を接続することにより、内蔵部材７０が本体６０の内部に安定的に固定され、樹脂燃料タンク１００の形状を維持する役割を果たす。

図２は、特許文献１に記載の如き、従来の取り付け方法の工程において起こり得る問題を模式的に示している。図２（ａ）の第１工程では、従来の構造部材１Ａが、内蔵部材７０の本体６０の壁を成形するパリソン３０に隣接して位置し、パリソン３０の一部が金型２００の壁に接触している状態を示している。この状態では、構造部材１Ａとパリソン３０の間のＤ領域に、ガス（空気）溜りが発生し得る。

図２（ｂ）の第２工程では、第１工程から構造部材１Ａが、パリソン３０を介して、金型２００の壁に押し込まれている状態を示しており、パリソン３０の一部が金型２００の壁に密着する。さらに第２工程に続く図２（ｃ）の第３工程では、金型を締めることにより、構造部材１Ａとパリソン３０が金型２００の壁に密着するため、図２（ａ）で滞留していたガスの逃げ場がなくなり、構造部材１Ａの表面に形成された空隙等に移動し、例えば空隙に対応したＥ領域にガスが滞留する。

この結果、パリソン３０の構造部材１Ａの空隙への移動が、滞留したガスの圧力により妨げられ、最終的に、構造部材１Ａとパリソン３０のいわゆるアンカー効果が抑制され、両者の接合強度の低下につながるおそれがある。

図３は、上述した課題の解決に対応した、本発明の一実施形態の構造部材１の全体を示す斜視図である。構造部材１は全体的に略円筒形状の外形を有し、本体６０と内蔵部材７０を接続するとともに、本体６０の壁を支持するとともに本体６０の内部に所定の空間を確保する柱部材としての役割を果たす内部構造部材の一種である。構造部材１は、本体６０の壁を支持する方向に沿う軸方向（Ｚ方向）と、この軸方向とは垂直な径方向（Ｘ方向）を備えている。

構造部材１は、基部３と、基部３の上に配置された第２の隙間形成部材４と、第２の隙間形成部材４の上に配置されたフランジ部５と、フランジ部５の上に配置された台座部６と、台座部６の上に配置された第１の隙間形成部材７と、第１の隙間形成部材７の上であって、構造部材１の先端（頂部）に形成された平面頂部８を有する。基部３、第２の隙間形成部材４、フランジ部５、台座部６、第１の隙間形成部材７、平面頂部８は、構造部材１の軸方向における中心部を中心として同軸上に配置されている。さらに、構造部材１の軸方向に沿って、かつ径方向における面内の中心には、ガス導入路Ｃが先端の平面頂部８において露出しつつ、構造部材１の中心を貫通するように形成されている。

基部３は、図示せぬ下側の内蔵部材７０に固定される部分であり、固定の形態などは特に限定されず、固定される部材も特に限定されない。基部３の上面に配置された第２の隙間形成部材４は、構造部材１の軸方向に垂直な平面視で十字形状を有する。そして、第２の隙間形成部材４は、基部３とフランジ部５との間に第２の隙間Ｇ２を確保する。第２の隙間Ｇ２は構造部材１の径方向に窪んで形成されて所定の空間を確保している。

第２の隙間形成部材４の上に配置されたフランジ部５は、構造部材１の径方向で最も外側に突出した円盤状の部材である。フランジ部５の上面に配置された台座部６は、フランジ部５の上側平面に形成され、フランジ部５と協働して階段状の段差部Ｓを画定する。台座部６の上面に配置された第１の隙間形成部材７は、第２の隙間形成部材４と同様に、構造部材１の軸方向に垂直な平面視で十字形状を有する（図５（ｂ）、図７（ｂ）参照）。そして、第１の隙間形成部材７は、台座部６と平面頂部８との間に第１の隙間Ｇ１を確保する。平面頂部８は、第１の隙間形成部材７の上であって構造部材１の頂部に位置し、平面を有する円盤状の部材であって、その中心にはガス導入路Ｃが開口している。

図４は、実施形態の構造部材１と、成形時に本体６０の壁の材料となるパリソン３０が互いに係合した状態を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図５は、図４と同様に、実施形態の構造部材１とパリソン３０が互いに係合した状態を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

構造部材１の上部（フランジ部５より上の部分）の表面は、平面頂部８、台座部６、フランジ部５及びそれらの間に存在する第１の隙間Ｇ１、段差部Ｓにより、凹凸形状になっており、この部分がパリソン３０と結合するアンカー部２０を形成する。アンカー部２０はパリソン３０との間でアンカー効果を発揮し、両者は強固に結合する。

特に図４（ｂ）、図５（ａ）に示す様に、本実施形態では、構造部材１の第１の隙間Ｇ１にパリソン３０が入り込んでおり、アンカー部２０とパリソン３０との接合部の強度が向上し、接合の安定化が図られている。すなわち、第１の隙間Ｇ１は構造部材１の径方向に窪んで形成されて所定の空間を確保し、第１の隙間Ｇ１に入り込んだパリソン３０と構造部材１の間で、いわゆるアンカー効果が発揮され、両者は強固に接合する。また、パリソン３０は第１の隙間Ｇ１に連続して形成された段差部Ｓに配置された状態になっており、この部分によっても接合強度が向上する。

図６は、実施形態の構造部材１の一部を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。

図６（ａ）〜（ｃ）に示す様に、構造部材１の軸方向における中心部には、ガス導入路Ｃが平面頂部８から基部３まで、構造部材１の中心を貫通するように形成されている。後述するように、図２（ａ）で示した製造時における第１工程で構造部材１の上部に溜まったガス（空気）は、構造部材１のガス導入路Ｃおよび第１の隙間Ｇ１から流入して、下方に移動することが可能である。ガス導入路Ｃは第１の隙間Ｇ１、第２の隙間Ｇ２に連通しており、ガス導入路Ｃから流入したガスが、第１の隙間Ｇ１から流入したガスと合流し、第２の隙間Ｇ２から流出する。

図７は、図６と同様に、実施形態の構造部材１の一部を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。図７（ｂ）に示す様に、台座部６の上面に配置された第１の隙間形成部材７は、第２の隙間形成部材４と同様に、構造部材１の軸方向に垂直な平面視で十字形状を有する。第１の隙間形成部材７、第２の隙間形成部材４は四つの分割された柱状部材（リブ）７ａから構成されるということもできる。少なくとも二つの柱状部材７ａを、径方向に沿った平面上において垂直に交差することにより、隙間を確保することができる。また、十字形状に配置された四つの柱状部材７ａにより、隙間を確保しつつも所定の強度が確保される。

また、図３、図４（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）に示す様に、二つの（または４つの）柱状部材７ａが交差する位置に、第１の穴Ｈ１が設けられる。第１の隙間Ｇ１は、この第１の穴Ｈ１を通じてガス導入路Ｃに通ずることになる。同様に、二つの（または４つの）柱状部材が交差する位置に、第２の穴Ｈ２が設けられる。第２の穴Ｈ２は、軸方向に沿って第１の穴Ｈ１より構造部材１の先端から遠い位置に設けられることになり、第２の隙間Ｇ２は、この第２の穴Ｈ２を通じてガス導入路Ｃに通ずることになる。

また、本実施形態では、図４（ｂ）に示す様に、樹脂燃料タンク１００の本体６０を成形するパリソン３０の形状を袋形状にし、フランジ部５、台座部６、第２の隙間形成部材４、平面頂部８を含むアンカー部２０を囲っている。この結果、構造部材１のアンカー部２０、特に第１の隙間Ｇ１にパリソン３０が入り込みやすくなり、アンカー効果が効果的に発揮され、構造部材１が安定的に所定の位置に固定される。

図８は、実施形態の構造部材１とパリソン３０を取り付ける（接合する）過程を示す図であり、（ａ）は第１工程、（ｂ）は第２工程、（ｃ）は第３工程をそれぞれ示す断面図である。予めブロー成形により、所定の大きさのパリソン３０を成形しておく、その後図８（ａ）に示す様に、第１の金型２０１の凹部２０２にパリソン３０を配置するとともに、構造部材１をパリソン３０に隣接した位置に配置する。その後、図８（ａ）の第１工程から図８（ｂ）の第２工程で示す様に第１の金型２０１の移動（下降）を開始すると、構造部材１の平面頂部８の平面がパリソン３０を押しつつ、パリソン３０が凹部２０２に入り込む。

上述した様に、構造部材１の表面には、予め凹凸形状をなすアンカー部２０が形成されている。そのため、第１の金型２０１の移動を開始すると、パリソン３０はさらにアンカー部２０に密着し、パリソン３０と構造部材１が結合されることとなる。

この際、図２で説明した様に、結合前にアンカー部２０とパリソン３０との間にはガス（空気）が滞留しており、このガスがアンカー部２０とパリソン３０との結合を妨げるおそれがある。しかしながら、本実施形態の構造部材１においては、上述した通り、ガスの通過を可能とするガス導入路Ｃ、第１の穴Ｈ１、第２の穴Ｈ２が設けられている。そのため、図８（ａ）から図８（ｂ）の工程において、パリソン３０とアンカー部２０の間に滞留したガス（空気）が移動可能となっている。本例では、矢印Ｐで示す様に、ガスはガス導入路Ｃから流入するとともに、矢印Ｑで示す様に、ガスは第１の隙間Ｇ１から第１の穴Ｈ１を通じて流入し、ガス導入路Ｃのガスに合流する。

図８（ｃ）の第３工程では、第１の金型２０１がパリソン３０と構造部材１を把持した状態で、第１の金型２０１の周りに存在する第２の金型２０３を移動（下降）させ、第１の金型２０１および第２の金型２０３を型締めし、さらに第１の金型２０１および第２の金型２０３の内部に空気が吹き込まれ（ブローアップ）、パリソン３０は凹部２０２を含む第１の金型２０１の内壁および第２の金型２０３の内壁に密着する。そして、ガス導入路Ｃ、第１の隙間Ｇ１から流入したガスは下方に移動し、矢印Ｒで示す様に、第２の穴Ｈ２を通じて第２の隙間Ｇ２から流出する。

よって、本実施形態の構造部材１によれば、パリソン３０と構造部材１のアンカー部２０との間に滞留したガス（空気）を、ガス導入路Ｃのみならず、パリソン３０が入り込む第１の隙間Ｇ１を用いて積極的に逃がすことができる。よって、滞留したガスが、パリソン３０の第１の隙間Ｇ１への移動を妨げるのを抑制することができ、パリソン３０と構造部材１（のアンカー部２０）との必要な接合強度を確保するとともに、接合強度を向上させることが可能となる。

本実施形態では、第１の穴Ｈ１が、ガス導入路Ｃへガスが流入するガス流入穴として機能し、第２の穴Ｈ２が、ガス導入路Ｃからガスが流出するガス流出穴として機能する。第２の穴Ｈ２および第２の隙間Ｇ２は、第１の穴Ｈ１および第１の隙間Ｇ１より、構造部材１の先端から遠い側、即ちガスが流れる下流側に位置しており、円滑にガスを排出することができる。

尚、本体６０、構造部材１を形成する素材は特に限定されない。本体６０は、変性ポリエチレン、高密度ポリエチレン等の熱可塑性樹脂により成形され得るが、特に素材は限定されない。また、構造部材１は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリアミド等の合成樹脂により成形され得るが、特に素材は限定されない。本体６０と構造部材１を同じ素材により成形してもよい。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１ 構造部材
３ 基部
４ 第２の隙間形成部材
５ フランジ部
６ 台座部
７ 第１の隙間形成部材
７ａ 柱状部材
８ 平面頂部
２０ アンカー部
３０ パリソン
６０ 本体
７０ 内蔵部材
１００ 樹脂燃料タンク
Ｃ ガス導入路
Ｇ１ 第１の隙間
Ｇ２ 第２の隙間
Ｈ１ 第１の穴（ガス流入穴）
Ｈ２ 第２の穴（ガス流出穴）
Ｓ 段差部

Claims (6)

1. 燃料タンクの内部空間に配置されて、当該燃料タンクの壁を支持可能な構造部材であって、
   前記構造部材は、前記壁を支持する方向に沿う軸方向と、当該軸方向とは垂直な径方向を備え、
   前記構造部材の先端において露出しつつ、当該構造部材の内部を前記軸方向に沿って貫通するガス導入路が形成され、
   前記径方向に窪んで形成され、第１の穴を通じて前記ガス導入路に通ずる第１の隙間が形成され、
   前記軸方向に沿って前記第１の穴より前記先端から遠い位置において、前記ガス導入路に通ずる第２の穴が形成され、
   前記径方向に窪んで形成され、前記第２の穴を通じて前記ガス導入路に通ずる第２の隙間が形成される、
   構造部材。
2. 請求項１に記載の構造部材であって、
   前記第１の隙間には当該第１の隙間を確保する少なくとも二つの柱状部材が設けられ、
   前記第１の穴は、前記二つの柱状部材が交差する位置に設けられる、
   構造部材。
3. 請求項２に記載の構造部材であって、
   前記二つの柱状部材は、前記径方向に沿った平面上において垂直に交差する、
   構造部材。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の構造部材であって、
   前記第１の穴が、前記ガス導入路へガスが流入するガス流入穴であり、
   前記第２の穴が、前記ガス導入路からガスが流出するガス流出穴である、
   構造部材。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の構造部材を用いた燃料タンク。
6. 燃料タンクであって、
   当該燃料タンクの壁を支持可能な構造部材を有し、
   前記構造部材は、前記壁を支持する方向に沿う軸方向と、当該軸方向とは垂直な径方向を備え、
   前記構造部材の先端において露出しつつ、当該構造部材の内部を前記軸方向に沿って貫通するガス導入路が形成され、
   前記径方向に窪んで形成され、第１の穴を通じて前記ガス導入路に通ずる第１の隙間が形成され、
   前記軸方向に沿って前記第１の穴より前記先端から遠い位置において、前記ガス導入路に通ずる第２の穴が形成され、
   前記第１の隙間は、前記構造部材の先端に位置する平面頂部と台座部の間に設けられ、
   前記台座部は前記径方向に突出したフランジ部の上に設けられ、
   前記壁が、前記第１の隙間に入り込むとともに、前記台座部と前記フランジ部により画定される段差部の上に配置されている、
   燃料タンク。

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