(57)【要約】      （修正有）【課題】１）溶接の際の熱による変形の抑制、２）応力集中の低減、３）共振対策、を図れる自動車用燃料タンクを提供する。【解決手段】本発明の燃料タンク１０２は、中央に窪み１０４、１０８が形成された第１パネル（ロアパネル１０６）と第２パネル（アッパパネル１１０）とを重ね合わせてシーム溶接することで形成される。第１パネルの窪み１０４の周囲の第１環状領域１１２は、第２パネルの窪み１０８の周囲の第２環状領域１１４と重ねられ溶接されるフランジ１１８と、第２パネルの窪み１０８に面している平面部１１６とを含む。平面部１１６には、第１パネルの窪み１０４の周壁１３０に接続された両端部を有しフランジ１１８の溶接箇所（シーム溶接ラインＬ１）から所定の距離だけ離れた軌跡を描く１つ以上のビード１２６、１２８が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板金の中央に窪みが形成された第１パネルおよび第２パネルであって双方の窪みで１つの燃料用空間が形成されるように重ねられている第１パネルおよび第２パネルを含む自動車用燃料タンクにおいて、
第１パネルの窪みの周囲の第１環状領域は、
第２パネルの窪みの周囲の第２環状領域と重ねられ溶接されているフランジと、
第２パネルの窪みに面している平面部とを含み、
前記平面部には、第１パネルの窪みの周壁に接続された両端部を有し前記フランジの溶接箇所から所定の距離だけ離れた軌跡を描く１つ以上のビードが形成されていることを特徴とする自動車用燃料タンク。
【請求項２】
前記ビードは、その両端部付近を除き、前記フランジの溶接箇所から第１パネルの窪みまでの距離の１／５〜４／５の間の領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用燃料タンク。
【請求項３】
第１パネルがその窪みの凸面を路面に向けたロアパネルであり、第２パネルが該ロアパネルの上側に重なるアッパパネルであることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用燃料タンク。
【請求項４】
前記ビードは、該ビードによって仕切られる前記平面部のうち前記ロアパネルの窪みに近い側が該窪みから遠い側よりも低くなっている階段形状を有することを特徴とする請求項３に記載の自動車用燃料タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板金の中央に窪みが形成されたロアパネルおよびアッパパネルを接合して形成される自動車用燃料タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車はその底部に板金製または樹脂製の燃料タンクを搭載している。板金製の燃料タンクは、中央に窪みが形成されたロアパネルとアッパパネルとを重ね合わせ、その窪みの周囲のフランジをシーム溶接することで形成される。
【０００３】
これらロアパネル、アッパパネルのいずれか一方または両方が、マフラーパイプなどの他の部品との干渉を避ける必要がある場合がある。その場合、当該パネルは、本来なら窪んで燃料用空間を形成すべき部位を敢えて窪ませず、フランジから連続する平面部とすることで、他の部品との干渉を避ける。この平面部は、他方のパネルのフランジと溶接されることなく、他方のパネルの窪みに面して燃料用空間の内壁を形成する。
【０００４】
しかし平面部は、窪むようプレス加工等されることで燃料用空間を形成している部位とは異なり、剛性が低い。フランジ同士をシーム溶接する際、溶接箇所には電流（大電流）を流し抵抗熱によって加熱するので、この熱の影響で、剛性の低い平面部は、変形（塑性変形）を生じやすい。シーム溶接時の熱の影響で実際の燃料タンクの形状が設計された形状からずれてしまうと、予測外の応力集中が燃料タンクに生じる。
【０００５】
また、ロアパネルの剛性はロアパネルの固有振動数にも影響する。ロアパネルの剛性を確保できないとその固有振動数も低くなり、燃料タンクが車両の振動に伴って共振を引き起こしやすくなるおそれがある。
【０００６】
特許文献１は、シーム溶接の不良率を改善するため、フランジ重合部に沿うビード部をフランジ重合部に近接してアッパパネルの平面部に形成した燃料タンクを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−３０２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術は、プレス成形時にフランジ重合部付近に生じる「しわ」を防止するために、その近くにプレス成形型の型面間にくわえ込まれてしわ押え機能を発揮するビード部を形成するものにすぎない。特許文献１に記載のように、「しわ」を防止してシーム溶接の不良率を改善することだけを目的とするなら、かかる技術も有効と考えられる。ビード部により剛性も高められるが、しかし単にフランジ重合部の近くにビード部を形成するだけでは、少なくとも上述した溶接の際の熱による変形、応力集中、共振といった問題を根本的に解決することはできない。
【０００９】
例えば、特許文献１の技術ではフランジ重合部の溶接箇所に近接してビード部を形成しているので、剛性の低い溶接箇所と剛性の高いビード部とで剛性変化が大きくなりすぎ、剛性の低い溶接箇所に過剰に応力集中してしまうおそれがある。加えて、そもそも燃料タンクに内圧がかかった場合などに最大の応力集中を生じるのは窪みと平面部との付根部分となる。特許文献１は、フランジ重合部付近に焦点を当てていて、この最大の応力集中を生じ得る付根部分に関しては一切考慮していない。
【００１０】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、１）溶接の際の熱による変形の抑制、２）応力集中の低減、３）共振対策、を図ることが可能な自動車用燃料タンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明の代表的な構成は、板金の中央に窪みが形成された第１パネルおよび第２パネルであって双方の窪みで１つの燃料用空間が形成されるように重ねられている第１パネルおよび第２パネルを含む自動車用燃料タンクにおいて、第１パネルの窪みの周囲の第１環状領域は、第２パネルの窪みの周囲の第２環状領域と重ねられ溶接されているフランジと、第２パネルの窪みに面している平面部とを含み、平面部には、第１パネルの窪みの周壁に接続された両端部を有しフランジの溶接箇所から所定の距離だけ離れた軌跡を描く１つ以上のビードが形成されていることを特徴とする。
【００１２】
特許文献１の技術のように、剛性を高める１つの手段としてビードを形成することは有効である。しかし、ビードを形成するにしても、燃料タンク各所の剛性（剛性バランス）や荷重バランス、応力集中など全体を考慮し、どのような形状でどのような領域に形成するのかを検討し決定しなければ然したる意味を生じない。すなわち、重要なのは単にビードを設けることではなく、どのような形状のビードをどのような領域に配置するかである。ビードの形状や形成する領域などが違うと、その燃料タンクの特性が丸きり異なるからである。上記構成によれば、ビードが好適な形状で好適な領域に配置されるため、溶接の際の熱による変形の抑制、応力集中の低減、および共振対策を図ることができる。
【００１３】
上記ビードは、その両端部付近を除き、フランジの溶接箇所から第１パネルの窪みまでの距離の１／５〜４／５の間の領域に設けられているとよい。
【００１４】
上記構成によれば、より効果的に、溶接の際の熱による変形の抑制、応力集中の低減、および共振対策を図ることができる。剛性の低い溶接箇所と剛性の高いビード部とで剛性変化が大きくなりすぎず、剛性を高めることができるためである。
【００１５】
第１パネルがその窪みの凸面を路面に向けたロアパネルであり、第２パネルがロアパネルの上側に重なるアッパパネルであってよい。これにより、ロアパネルの平面部の下方にマフラーパイプなどを通すことができる。
【００１６】
上記ビードは、このビードによって仕切られる平面部のうちロアパネルの窪みに近い側が窪みから遠い側よりも低くなっている階段形状を有するとよい。これにより、ビードに燃料が溜まるのを防止できる。また、ロアパネルのプレス成形性を向上させることが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、１）溶接の際の熱による変形の抑制、２）応力集中の低減、３）共振対策、を図れる自動車用燃料タンクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態にかかる自動車用燃料タンクを搭載する自動車の底面図である。
【図２】図１の自動車用燃料タンクを示す図である
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２（ａ）の燃料タンクにプロテクタを取り付けた図である。
【図５】図２（ｂ）の自動車用燃料タンクの右側前部の拡大図である。
【図６】図１の自動車用燃料タンクの熱の影響による変形量を例示する図である。
【図７】図１の自動車用燃料タンクに内圧を負荷した際に各所にかかる応力を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２０】
図１は、本実施形態にかかる自動車用燃料タンク（以下「燃料タンク１０２」と称する）を搭載する自動車１００の底面図である。なお図中、「車両前側」を矢印Ｆｗｄ、「車両右側」を矢印Ｒｈ、「車両上側」を矢印Ｕｐで表す。図１に示すように、燃料タンク１０２は自動車１００の底部に搭載される。
【００２１】
図２は、燃料タンク１０２を示す図である。図２（ａ）が燃料タンク１０２の斜視図であり、図２（ｂ）が燃料タンク１０２の底面図である。図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。図４は、図２（ａ）の燃料タンク１０２にプロテクタ１３２を取り付けた図である。図２（ａ）に示すように、燃料タンク１０２は、板金の中央に窪みが形成された第１パネルおよび第２パネルを双方の窪みで１つの燃料用空間を形成するように重ね合わせて形成される。本実施形態では、第１パネルは窪み１０４の凸面を路面にすなわち下側に向けるロアパネル１０６である。第２パネルは窪み１０８を上側に向けるアッパパネル１１０であり、ロアパネル１０６の上側に重なる。
【００２２】
ロアパネル１０６はその窪み１０４の周囲に第１環状領域（以下「環状領域１１２」と称する）を有し、アッパパネル１１０はその窪み１０８の周囲に第２環状領域（以下「環状領域１１４」と称する）を有する。図３に示すように、環状領域１１２は平面部１１６とフランジ１１８とを含み、環状領域１１４はフランジ１２０を含む。図２（ｂ）に示すように、ロアパネル１０６のフランジ１１８とアッパパネル１１０のフランジ１２０とは、溶接箇所であるシーム溶接ラインＬ１（図中破線で示す）に沿ってシーム溶接される。
【００２３】
図３に示すように、平面部１１６は、略平面状であって、アッパパネル１１０の窪み１０８に面する（対向する）。図４に示すように平面部１１６の下側には、平面部１１６を保護する板金製のプロテクタ１３２が取り付けられる。平面部１１６を設けることでその下方にマフラーパイプ１２４を通すことができる。なお、ここでは、平面部１１６は窪み１０４の右側に設けられる。
【００２４】
ロアパネル１０６およびアッパパネル１１０は、その合わせ面剛性バランスが良く、固定箇所も均等であって荷重バランスが取れる形状（いわば対称形状）であることが理想的である。しかし、上記のようにレイアウト上、マフラーパイプ１２４等を通すために平面部１１６を設けなければならない車種では、このような理想的な形状にすることは不可能である。バランスを取るためにアッパパネル１１０にも平面部を形成すれば、燃料用空間の容量が低下してしまう。
【００２５】
ロアパネル１０６およびアッパパネル１１０が理想的な形状にならない場合でも、これらの各所の剛性を確保し、想定される熱や荷重に充分に耐えることができる構造でなければならない。具体的には、１）シーム溶接の際の熱による変形の抑制、２）応力集中の低減、３）共振対策、が求められる。これに対し、本実施形態では、アッパパネル１１０の窪み１０８に面し剛性が低い平面部１１６に、剛性を高める２つのビード１２６、１２８を形成する。なお、ビード１２６、１２８は２つに限らず、１つ以上であればよい。ただしビード１２６、１２８を複数とすることで、より高い剛性向上効果が得られる。
【００２６】
図５は、図２（ｂ）の燃料タンク１０２の右側前部の拡大図である。図５に示すように、ビード１２６、１２８は、その両端部がロアパネル１０６の窪み１０４の周壁１３０に接続される。また、ビード１２６、１２８は、フランジ１１８のシーム溶接ラインＬ１から所定の距離だけ離れた軌跡を描く。具体的には、その両端部を除き、シーム溶接ラインＬ１から一定の距離Ｌ２（代表して１つに符号を付す）だけ離れた軌跡を描くとよいが、これに限定される訳ではない。本実施形態では、ビード１２６、１２８は、その両端部付近を除き、フランジ１１８、１２０のシーム溶接ラインＬ１からロアパネル１０６の窪み１０４までの距離の１／５〜４／５の間の領域に設けられる。ビード１２６、１２８は略「Ｃ」字形状に形成される。
【００２７】
図６は、燃料タンク１０２の熱の影響による変形量（車両上下方向の変位量）を例示する図である。図６（ａ）が燃料タンク１０２の熱の影響による変形量を例示する図であり、図６（ｂ）が比較例である燃料タンク２０２の熱の影響による変形量を例示する図である。比較例である燃料タンク２０２は、上述した２つのビード１２６、１２８を備えていないことを除き、実質的に燃料タンク１０２と同じものである。図６（ａ）（ｂ）では、それぞれ、燃料タンク１０２、２０２に関し、シーム溶接ラインＬ１に沿ってシーム溶接を行った際の熱の影響による変形量を例示している。すなわち、シーム溶接ラインＬ１の温度を常温→高温→常温と変化させた場合の変形量を例示している。
【００２８】
図６（ｂ）に例示するように、比較例の燃料タンク２０２はビード１２６、１２８を備えていないため、平面部１１６を中心にかなりの変形が生じてしまっている。一方、図６（ａ）に例示するように、本実施形態の燃料タンク１０２は、ビード１２６、１２８を備えているため、平面部１１６の変形を大幅に抑制することができる。具体的には、本実施形態の燃料タンク１０２によれば、比較例の燃料タンク２０２と比べて、熱変形量を６４％改善する（低減する）ことができる。
【００２９】
図７は、燃料タンク１０２に内圧を負荷した際に各所にかかる応力を例示する図である。図７（ａ）が燃料タンク１０２に内圧を負荷した際に各所にかかる応力を例示する図であり、図７（ｂ）が比較例である燃料タンク２０２に内圧を負荷した際に各所にかかる応力を例示する図である。図７（ａ）（ｂ）では、それぞれ、燃料タンク１０２、２０２に内圧６．５ｋＰａを負荷した際に各所にかかる応力を例示している。
【００３０】
図７（ｂ）に例示するように、比較例の燃料タンク２０２はビード１２６、１２８を備えていないため、窪み１０４と平面部１１６との付根部分であって平面部１１６の両端の２箇所の範囲２３４、２３６に高い応力がかかってしまう（高い応力がかかる場所をクロスハッチングで図示する）。一方、図７（ａ）に例示するように、本実施形態の燃料タンク１０２は、ビード１２６、１２８を備え平面部１１６に剛性をもたせているので、応力を分散することができる。応力の分散の結果、高い応力がかかるのは３箇所の範囲１３４、１３６、１３８となり、最大応力を低減することができる。具体的には、本実施形態の燃料タンク１０２では最大応力が２０８ＭＰａとなり、比較例の燃料タンク２０２では最大応力が２３６ＭＰａとなり、相対的には最大応力を１２％低減することができる。
【００３１】
また、比較例の燃料タンク２０２のロアパネル２０６の固有振動数が２０９Ｈｚの場合、上述したビード１２６、１２８を備える本実施形態の燃料タンク１０２のロアパネル１０６の固有振動数は２１１Ｈｚに改善される（増大する）。具体的には、固有振動数の値が０．９５％改善される。これは、ビード１２６、１２８を設けることで剛性が向上するからである。よって、ビード１２６、１２８の設定により固有振動数を調整し、共振を防止することができる。これにより、燃料タンク１０２の振動、振動による騒音を防止することができる。
【００３２】
表１に本実施形態にかかる燃料タンク１０２と比較例としての燃料タンク２０２との比較結果を示す。
【表１】
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【００３３】
本実施形態の燃料タンク１０２が、上述した効果を奏するのは、ビード１２６、１２８の形状や、形成する領域によるところが大きい。例えば、シーム溶接ラインＬ１から所定の距離だけ離れてビード１２６、１２８を形成しなければ（シーム溶接ラインＬ１とビード１２６、１２８の距離が近すぎると）、剛性の低いシーム溶接ラインＬ１と剛性の高いビード１２６、１２８とで剛性変化が大きくなりすぎて、剛性の低いシーム溶接ラインＬ１に過剰に応力集中してしまう。なお上記ではビード１２６、１２８を設ける領域をシーム溶接ラインＬ１からロアパネル１０６の窪み１０４までの距離の１／５〜４／５の間の領域としたが、かかる領域を逸脱したからといって一切効果が得られない訳でない。この領域は、従来の構成に比べて顕著な効果が得られることを少なくとも確認した領域である。
【００３４】
また、ビード１２６、１２８は、その両端部がロアパネル１０６の窪み１０４の周壁１３０に接続されるので、窪み１０４と平面部１１６との付根部分の剛性が大幅に高められる。ビード１２６、１２８は略「Ｃ」字形状に形成され、その両端部は角度を付けて周壁１３０に接続されるので、窪み１０４と平面部１１６との付根部分の剛性がより一層高められる。
【００３５】
再び図３を参照する。本実施形態では、ビード１２６、１２８は、ビード１２６、１２８によって仕切られる平面部１１６のうちロアパネル１０６の窪み１０４に近い側がこの窪み１０４から遠い側よりも低くなる階段形状に形成される。これにより、ビード１２６、１２８に燃料が溜まるのを防止できる。また、階段形状のビード１２６、１２８により、ロアパネル１０６は内側に行くにしたがって徐々に深くなる、すなわち下降していく形状となる。これはプレス成形に有利な形状であり、プレス成形性の向上にも寄与することができる。
【００３６】
また図３に示すように、本実施形態では、ビード１２６、１２８は、マフラーパイプ１２４の直上でマフラーパイプ１２４の延びる方向Ｘ１（図１参照）に延びるように形成される。これにより、マフラーパイプ１２４が発する熱に対しても、高い耐久性を持たせることができる。ロアパネル１０６とマフラーパイプ１２４との間には板金製のプロテクタ１３２が介在するが、プロテクタ１３２を介してマフラーパイプ１２４の熱が伝わるため、ビード１２６、１２８をその直上に設けて剛性を確保し塑性変形に至る降伏点を上げることで、マフラーパイプ１２４からの熱の影響による変形を防止できる。
【００３７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３８】
例えば、上記実施形態ではロアパネル１０６の環状領域１１２に平面部１１６、ビード１２６、１２８を形成する場合について説明したが、アッパパネル１１０の環状領域１１４にこれらを設けてもよい。また、ビード１２６、１２８は、階段形状に限らず、隆起形状、ハット型形状等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、板金の中央に窪みが形成されたロアパネルおよびアッパパネルを接合して形成される自動車用燃料タンクに利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１００…自動車、１０２、２０２…燃料タンク、１０４…窪み、１０６、２０６…ロアパネル、１０８…窪み、１１０…アッパパネル、１１２、１１４…環状領域、１１６…平面部、１１８、１２０…フランジ、１２４…マフラーパイプ、１２６、１２８…ビード、１３０…周壁、１３２…プロテクタ
【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７】
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【図６】
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