(57)【要約】      （修正有）【課題】アッパータンクとロアタンクを別々に形成した燃料タンクにおいて、剛性を充分維持しつつ、重量を低減した燃料タンクを提供する。【解決手段】熱可塑性合成樹脂製の燃料タンクにおいて、燃料タンク１は、分割して別々に射出成形されたアッパータンク部１０とロアタンク部２０のそれぞれの開口周縁部１１、２１が合体されて形成される。アッパータンク部１０とロアタンク部２０は、それぞれ発泡倍率１．１〜２．０で発泡された熱可塑性樹脂で形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性合成樹脂製の燃料タンクにおいて、
該燃料タンクは、分割して別々に射出成形されたアッパータンク部とロアタンク部のそれぞれの開口周縁部が合体されて形成され、
上記アッパータンク部とロアタンク部は、それぞれ発泡倍率１．１〜２．０で発泡された熱可塑性樹脂で形成されたことを特徴とする燃料タンク。
【請求項２】
上記アッパータンク部とロアタンク部の外壁の肉厚は、３．０〜５．０ｍｍである請求項１に記載の燃料タンク。
【請求項３】
上記アッパータンク部とロアタンク部は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）ゴムアロイ、ポリアセタール、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１種類の材料から形成される請求項１又は請求項１に記載の燃料タンク。
【請求項４】
上記アッパータンク部とロアタンク部のそれぞれの開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部が形成され、該フランジ部は相互に固着された請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の燃料タンク。
【請求項５】
上記アッパータンク部とロアタンク部は、それぞれ内面から上記タンクの内方向に向かって複数の内側リブが一体的に形成された請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の燃料タンク。
【請求項６】
上記アッパータンク部とロアタンク部は、それぞれ外面から上記タンクの外方向に向かって複数の外側リブが一体的に形成された請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の燃料タンク。
【請求項７】
上記燃料タンクは、自動車用燃料タンクである請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の燃料タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、別々に分割して形成されたアッパータンク部とロアタンク部を合体させて形成された、熱可塑性合成樹脂製の燃料タンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料タンク、特に自動車用燃料タンクの構造としては、金属製のものが用いられていたが、近年、車両の軽量化や、錆が発生しないこと、所望の形状に成形しやすいことなどによって熱可塑性合成樹脂製のものが用いられるようになってきた。
合成樹脂製の燃料タンクの製造は、中空体を成形することの容易性からブロー成形方法が多く用いられてきた。ブロー成形方法では、溶融した合成樹脂のパリソンを円筒状にして上から押出して、そのパリソンを金型で挟みパリソン中に空気を吹き込み、自動車用燃料タンクを製造していた。
【０００３】
しかし、この方法では、例えば、自動車用燃料タンクのような大型の合成樹脂製中空製品の場合は、パリソンの全体の重量が大きくなり、また、自動車用燃料タンクの強度が必要な場合に、強度増加のため厚肉の自動車用燃料タンクを製造するときにもパリソンの重量が増加して、溶融状のパリソンを成形機の上部から金型に入れるときに下方に垂れるため、上部の肉厚が下部の肉厚よりも薄くなる場合があった。
また、自動車用燃料タンクのような複雑な形状をした製品の場合は、パリソンを金型内で膨張させたときに、パリソンの膨張の割合が製品の部位によって異なる場合があり、製品の肉厚にバラツキが生じる場合があった。
【０００４】
ブロー成形製の燃料タンクは、リブや梁等を設けることも難しく、また、パリソンの膨張の割合が製品の部位によって異なる場合があり、タンクの肉厚にバラツキが生じる。従って、肉厚管理、品質管理に多大な労力を要していた。さらに、燃料タンク内にバルブ等の付属品を取付けることも困難であった。
そのため合成樹脂製中空体を上下に分割して、それぞれ別に射出成形等により成形して、その後そのアッパータンクとロアタンクを突き合せ部にて接合して燃料タンクを形成していた。
【０００５】
このような、アッパータンクとロアタンクを成形する方法においては、例えば、図７に示すように、燃料タンク１０１のアッパータンク１０２とロアタンク１０３の内面１１０に燃料透過防止性能の高い材料を使用し、外面１２０に剛性の高い材料を使用して、２層からなる上下分割体をそれぞれ射出形成し、その後その上下分割体を溶着接合するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
しかしながら、この２層を成形する場合は、まず外面１２０を射出成形した後に、さらに再度内面１１０を射出成形して形成するため、成形作業の手間がかかるとともに、内面を成形するために高度な制御が必要であった。
また、外面１２０の剛性の高い層を形成するために、少なくとも３ｍｍ程度の肉厚を持たせる必要があり、このため燃料タンク１０１の全体の重量が増加して、車両の軽量化の要請に反することとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−９８８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このようにアッパータンクとロアタンクを別々に形成した燃料タンクにおいて、剛性を充分維持しつつ、重量を低減した燃料タンクが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための請求項１の本発明は、熱可塑性合成樹脂製の燃料タンクにおいて、
燃料タンクは、分割して別々に射出成形されたアッパータンク部とロアタンク部のそれぞれの開口周縁部が合体されて形成され、
アッパータンク部とロアタンク部は、それぞれ発泡倍率１．１〜２．０で発泡された熱可塑性樹脂で形成されたことを特徴とする燃料タンクである。
【００１０】
請求項１の本発明では、燃料タンクは、分割して別々に成形されたアッパータンク部とロアタンク部のそれぞれの開口周縁部が合体されて形成されている。このため、アッパータンク部とロアタンク部とを別々に射出成形で成形して、寸法精度の高い、強度の強いアッパータンク部とロアタンク部を得ることができる。従って、アッパータンク部とロアタンク部とを組み合わせて形成された合成樹脂製燃料タンクは、寸法精度の高い精密な、かつ強度の高い製品を得ることができる。また、アッパータンク部とロアタンク部の内部に補強リブや内蔵部品等を取付けることが容易にできる。
【００１１】
アッパータンク部とロアタンク部は、それぞれ発泡倍率１．１〜２．０で発泡された熱可塑性樹脂で形成された。このため、アッパータンク部とロアタンク部の外壁の剛性を維持しつつ、その重量を低減することができる。アッパータンク部とロアタンク部の外壁の肉厚を維持することにより、外壁の断面２次モーメントは変化しないため、燃料タンクの撓み量も維持することができる。
【００１２】
また、アッパータンク部とロアタンク部の外壁が発泡体のため、燃料タンクとしての断熱層を形成し、燃料タンク内の温度上昇を防ぎ、燃料タンク内からの燃料蒸気の発生量を抑制することができる。
さらに、発泡成型のため、射出成形時の射出成形金型の保圧力を低くすることができるため、射出成形機を小型化することができ、コストを低減できる。
【００１３】
請求項２の本発明は、アッパータンク部とロアタンク部の外壁の肉厚は、３．０〜５．０ｍｍである燃料タンクである。
【００１４】
請求項２の本発明では、アッパータンク部とロアタンク部の外壁の肉厚は、３．０〜５．０ｍｍであるため、アッパータンク部とロアタンク部の外壁の肉厚を増加させることなく、燃料タンクとしての２次モーメントを維持して、その外壁の剛性を維持することができる。
３．０ｍｍ未満では、アッパータンク部とロアタンク部の外壁の剛性が低下して、５．０ｍｍを超える場合には、燃料タンクに重量が増加して、コストが増加するとともに、車両の軽量化の要請に反することとなる。
【００１５】
請求項３の本発明は、アッパータンク部とロアタンク部は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）ゴムアロイ、ポリアセタール、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１種類の材料から形成される燃料タンクである。
【００１６】
請求項３の本発明では、アッパータンク部とロアタンク部は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）ゴムアロイ、ポリアセタール、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１種類の材料から形成される。このため、剛性と耐燃料油性を有しており、強度が大きく、タンク壁を厚くしなくても燃料タンクの強度を保つことができ、燃料タンクの重量を低減することができるとともに、燃料透過防止性に優れており、燃料タンクからの燃料の透過を防止できる。
さらに、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用する場合には、オレフィン系熱可塑性合成樹脂でありリサイクル利用が容易である。
【００１７】
請求項４の本発明は、アッパータンク部とロアタンク部のそれぞれの開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部が形成され、フランジ部は相互に固着された燃料タンクである。
【００１８】
請求項４の本発明では、アッパータンク部とロアタンク部のそれぞれの開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部が形成され、フランジ部は相互に固着された。このため、このアッパータンク部とロアタンク部のフランジ部を相互に圧着することにより、アッパータンク部とロアタンク部の開口周縁を全周にわたり強固に密着して、固着することができる。
【００１９】
請求項５の本発明は、アッパータンク部とロアタンク部は、それぞれ内面からタンクの内方向に向かって複数の内側リブが一体的に形成された燃料タンクである。
【００２０】
請求項５の本発明では、アッパータンク部とロアタンク部は、それぞれ内面からタンクの内方向に向かって複数の内側リブが一体的に形成されたため、燃料タンクの内部に、仕切り板や、燃料ポンプ等の部品を装着することが容易になるとともに、燃料タンクの強度を増加させることができる。
【００２１】
請求項６の本発明は、アッパータンク部とロアタンク部は、それぞれ外面からタンクの外方向に向かって複数の外側リブが一体的に形成された燃料タンクである。
【００２２】
請求項６の本発明では、アッパータンク部とロアタンク部は、それぞれ外面からタンクの外方向に向かって複数の外側リブが一体的に形成されたため、燃料タンクの強度を増加させることができるとともに、ホースクランプ等の部品を取付けることができる。
【００２３】
請求項７の本発明は、燃料タンクは、自動車用燃料タンクである。
【００２４】
請求項７の本発明は、燃料タンクは、自動車用燃料タンクであるため、自動車に搭載されても、発泡体であるので全体の重量が少なく、車両の軽量化に貢献することができるとともに、断熱性に優れて、燃料タンク内の燃料の蒸発を防止できる。
【発明の効果】
【００２５】
アッパータンク部とロアタンク部は、それぞれ発泡倍率１．１〜２．０で発泡された熱可塑性樹脂で形成されたため、アッパータンク部とロアタンク部の外壁の剛性を維持しつつ、その重量を低減することができる。
また、アッパータンク部とロアタンク部の外壁が発泡体のため、断熱層を形成し、燃料タンク内の温度上昇を防ぎ、燃料蒸気の発生量を抑制することができ、発泡成型のため、射出成形時の射出成形金型の保圧力を低くすることができるため、射出成形機を小型化することができ、コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態である燃料タンクを斜め上方から見た斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態である燃料タンクの長手方向の断面図であり、図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施の形態である燃料タンクの幅方向の断面図であり、図１のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の実施の形態である燃料タンクの外壁の一部拡大断面図である。
【図５】本発明の実施の形態であるアッパータンク部を成形する金型の断面図であり、アッパータンク部の外壁を構成する合成樹脂を少しキャビティに射出した状態を示す。
【図６】本発明の実施の形態である燃料タンクのアッパータンク部とロアタンク部の開口周縁部を熱板で溶融する状態の断面模式図である。
【図７】従来の燃料タンクの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施の形態である燃料タンク１について、自動車用燃料タンクを例にとり、図１〜図６に基づき説明する。
図１〜図４に基づき、燃料タンク１の形状、構成を説明し、図５〜図６に基づき、燃料タンク１の製造方法を説明する。
【００２８】
燃料タンク１は、分割して成形されたアッパータンク部１０とロアタンク部２０から構成される。アッパータンク部１０は、燃料タンク１の外壁１５を形成し、ロアタンク部２０は、燃料タンク１の外壁２５を形成する。
アッパータンク部１０とロアタンク部２０は、それぞれ、１層の発泡層で形成されるが、発泡層の上にシート材等を貼着した表皮層を設けてもよい。燃料タンク１の分割は２個ばかりでなく３個以上に分割することも可能である。
【００２９】
アッパータンク部１０には、パイプ取付孔２とポンプユニット取付孔３が形成されている。ポンプユニット取付孔３は、燃料タンク１内部に後述するポンプユニット５を取付け、取り外すための孔であり、パイプ取付孔２は、燃料注入用のパイプ（図示せず）を取付ける孔である。なお、アッパータンク部１０の上面には、燃料移送用ホース等の各種のホースを保持するホースクランプ４や、燃料移送用ホース等と燃料タンク１内部とを連結するクランプ等を設けてもよい。
【００３０】
アッパータンク部１０とロアタンク部２０の内面には、複数の内側リブ１６、２６がそれぞれ、燃料タンク１の内部方向に向けて一体的に形成することができる。
この場合には、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の外壁１５、２５外面には、複数の外側リブ１８，２８が燃料タンク１の外面に外方向に向けて一体的に形成されている。
【００３１】
この内側リブ１６、２６と外側リブ１８、２８により燃料タンク１の強度を向上させることができるとともに、付属部品等を装着することが容易である。
ロアタンク部２０には、図２に示すように、ポンプユニット５が取付けられている。ポンプユニット５は、ロアタンク部２０の内面に一体的に形成されたポンプユニット取付台２７に固定されている。
【００３２】
アッパータンク部１０とロアタンク部２０は、剛性と耐燃料性に優れた熱可塑性合成樹脂を使用して、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリアセタール、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１種類の材料を使用することができる。
【００３３】
この場合には、アッパータンク部１０とロアタンク部２０は、強度が大きく、アッパータンク部１０とロアタンク部２０のそれぞれの外壁１５、２５を厚くしなくても燃料タンク１の強度を保つことができる。また、燃料タンク１の外壁１５、２５の強度を増加させるために、その肉厚を厚くする必要がなく、燃料タンク１の重量を低減することができるとともに、燃料透過防止性に優れており、燃料タンク１からの燃料の透過を防止できる。
さらに、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用する場合には、オレフィン系熱可塑性合成樹脂でありリサイクル利用が容易である。
【００３４】
図４に示すように、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の外壁１５、２５の肉厚（Ｔ）は、それぞれ３．０〜５．０ｍｍであることが好ましい。この場合には、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の外壁１５、２５の肉厚（Ｔ）を増加させることなく、その外壁１５、２５の剛性を維持することができる。この外壁１５、２５の肉厚（Ｔ）は、外壁１５、２５の上面、下面、側面とも上記の厚さの範囲で使用することができる。
【００３５】
肉厚（Ｔ）が、３．０ｍｍ未満では、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の外壁１５、２５の剛性が低下して、好ましくない。肉厚（Ｔ）が、５．０ｍｍを超える場合には、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の重量が増加して、燃料タンク１に重量が増加して、材料が多くなり、コストが増加するとともに、車両の軽量化の要請に反することとなる。
【００３６】
アッパータンク部１０とロアタンク部２０は、それぞれ発泡倍率１．１〜２．０で発泡された熱可塑性樹脂で形成されている。そして、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の肉厚は、従来の燃料タンク１の肉厚から増加することなく上記のように、３．０〜５．０ｍｍであることが好ましい。
【００３７】
この場合には、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の外壁１５、２５の剛性を維持しつつ、その重量を低減することができる。アッパータンク部１０とロアタンク部２０の外壁１５、２５に肉厚（Ｔ）を維持することにより、外壁１５、２５の断面２次モーメントは変化しないため、燃料タンク１の撓み量も維持することができる。
【００３８】
また、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の外壁１５、２５が発泡体のため、燃料タンク１としての断熱層を形成することができ、燃料タンク１内の温度上昇を防ぎ、燃料タンク１内の燃料蒸気の発生量を抑制することができる。
さらに、後述するように発泡成型のため、射出成形時の射出成形金型の保圧力を低くすることができるため、射出成形機を小型化することができ、コストを低減できる。
【００３９】
アッパータンク部１０とロアタンク部２０を形成する合成樹脂の発泡は、発泡剤として、化学発泡剤又は物理発泡剤を使用することができる。
化学発泡剤を使用する場合は、化学発泡剤としては熱分解形の発泡剤を使用し、例えば炭酸水素ナトリウム、クエン酸ナトリウム、アゾジカルボンアミド等を使用することができる。これ等の熱分解形発泡剤を使用すると、樹脂に発泡剤を混入して、燃料タンク１を成形するときの樹脂の溶融温度で化学発泡剤が分解して容易に発泡することができ、燃料タンク１の成形と発泡を同時にすることができ、発泡率の制御も容易であり、製造が容易である。
【００４０】
物理発泡剤を使用する場合には、物理発泡剤として、例えば、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ノルマルヘキサン、イソヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素、塩化メチル、塩化エチル等の塩化炭化水素、１，１，１，２−テトラフロロエタン、１，１−ジフロロエタン等のフッ化炭化水素、沸点が押し出し温度以下の各種アルコールなどのような液体、又は炭酸ガス、窒素等の無機ガスなどが挙げられる。これらの揮発性発泡剤は、混合して用いることもできる。
【００４１】
また、図３に示すように、アッパータンク部１０の開口周縁部１１とロアタンク部２０の開口周縁部２１には、全周に亘りそれぞれ外面から略直角に外側に張り出したフランジ部１２，２２を形成することができる。この場合には、フランジ部１２，２２は、相互に対向して固着されている。フランジ部１２，２２を設けた場合には、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の開口周縁部１１、２１の固着面積が増加して、固着力が増大するとともに、気密性も高くなる。
【００４２】
このように、アッパータンク部１０とロアタンク部２０とを射出成形等により金型で別々に成形することができ、寸法精度の高い、強度の強いアッパータンク部１０とロアタンク部２０を得ることができる。このため、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の合体部分の精度がよく、緻密に合体した燃料タンク１を得ることができる。また、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の内部に内側リブ１６、２６を一体的に設けたり、内蔵部品等を取付けたりすることが容易にできる。
【００４３】
次に、この燃料タンク１の製造方法について図５〜図６に基づいて説明する。
燃料タンク１は、アッパータンク部１０とロアタンク部２０を別々に金型で成形し、その後、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の開口周縁部１１、２１を溶着して製造する。アッパータンク部１０とロアタンク部２０の製造方法は、それぞれ別の金型により成形されるが略同様であり、アッパータンク部１０の製造方法を例にとり説明する。
【００４４】
アッパータンク部１０の成形は、図５に示すように、アッパータンク成形金型３０を使用し、射出成形により成形する。
まず、アッパータンク成形金型３０のキャビティ３３に、スプール３４からアッパータンク部１０を形成する上述の合成樹脂を、キャビティ３３の容量よりも少なく、例えば、全量の１／２〜９／１０程度の量を射出する。このとき、上述した化学発泡剤又は物理発泡剤が合成樹脂中に配合されている。化学発泡剤又は物理発泡剤の量を変化させることにより、発泡倍率を制御することができる。
【００４５】
なお、アッパータンク部１０とロアタンク部２０の射出成型において、射出される合成樹脂は、化学発泡剤又は物理発泡剤を含んでおり、キャビティ３３の容量よりも少なく射出されるため、固定型３１と可動型３２の型締め力を小さくすることができる。従って、使用する射出成型機も従来よりも小型のものを使用することができるため、コストを低減することができる。
【００４６】
このように、射出成形することにより、アッパータンク部１０の形状を正確に成形できる。従って、前述のように寸法精度の高い燃料タンク１を得ることができる。また、使用する合成樹脂の量を低減して、軽量化とコスト低減を図ることができる。
ロアタンク部２０も同様に、ロアタンク成形金型を使用して、射出成形により成形する。ロアタンク部２０は、図５に示すと同様に、内側リブ２６と外側リブ２８が同時に一体的に成形される。
なお、射出成形時に、合成樹脂を注入後、固定型３１と可動型３２を若干開いて、キャビティ３３中の合成樹脂の発泡を促進させることもできる。
【００４７】
次に、アッパータンク部１０とロアタンク部２０を接合する。図６に示すように、アッパータンク部１０の開口周縁部１１のフランジ部１２と、ロアタンク部２０の開口周縁部２１のフランジ部２２の内面、又は内面に設けられた突出部に、熱板５０を当てて溶融し、その後、開口周縁部１１、２１のフランジ部１２、２２を冶具により挟持して、押圧し、フランジ部１２、２２同士を圧着して溶融、接合する。
なお、アッパータンク部１０とロアタンク部２０を接合する前に、燃料タンク１内部に装着するバルブ（図示せず）やポンプユニット５等を、アッパータンク部１０やロアタンク部２０に取付ける。
接合したアッパータンク部１０とロアタンク部２０は、図２と図３に示すように、中空状の燃料タンク１を形成する。
【符号の説明】
【００４８】
１  燃料タンク
１０  アッパータンク部
１１、２１  開口周縁部
１２、２２  フランジ部
２０  ロアタンク部
３０  成形金型
４０  加熱溶融板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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