JP5179916B2 - 車両における樹脂製燃料タンク構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両における耐燃料透過性樹脂材料製の燃料タンク構造に関する。

従来、自動２輪車等の車両では軽量化のために燃料タンクを鉄やアルミニウム等の金属材料に換えて樹脂を用いたものが開発、製品化されている。
この種のものでは、燃料タンクのタンク本体が、外層、中間層及び内層の多重構造となっており、燃料の取り出し部としてのインサート部が、タンク本体の外層に例えば熱板溶着により取り付けられているものもある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１６０５３７号公報

しかし、従来の構成では、インサート部は、外層の上に配置されているものの、外層の成形の過程において、その端部において外層に力が加わりにくい構成となっているので、タンク本体へのインサート部の取付け部において、ノッチが発生する可能性がある。上記ノッチは、インサート部をタンク本体の外層に溶着した後、外層が収縮することにより、インサート部とタンク本体との取付け部において生じる微少な隙間である。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、タンク本体へのインサート部の取付け部において、ノッチの発生を抑えることができる車両における樹脂製燃料タンク構造を提供することにある。

本発明は、耐燃料透過性を有する樹脂材料で形成されたタンク本体（１３ａ）と、前記タンク本体（１３ａ）とは別体に樹脂材料で形成され、前記タンク本体（１３ａ）への取付け部（８０ｂ）及び燃料の注入用開口（８０ａ）を有するインサート部（８０）とを備え、前記インサート部（８０）を前記タンク本体（１３ａ）の外層（１３ｃ）に溶着により取り付けた車両における樹脂製燃料タンク構造において、前記タンク本体（１３ａ）の外層が、前記インサート部（８０）の前記取付け部（８０ｂ）の端部（８０ｅ）において密着するとともに、前記取付け部（８０）よりも外方かつ上方に張り出すように形成されており、前記タンク本体（１３ａ）は、その外側に向けて前記取付け部（８０ｂ）の外周取付け面から離れるように傾斜されて、前記外周取付け面に対向して延在するタンク本体（１３ａ）の対向内面（１３ｇ）と、前記対向内面（１３ｇ）に連なり、前記取付け部（８０ｂ）の外周取付け面（８０ｄ）よりも外側に張り出した張り出し内面（１３ｆ）とを備えて構成されている、ことを特徴とする。

本発明では、タンク本体（１３ａ）の外層（１３ｃ）が、インサート部（８０）の取付け部（８０ｂ）の端部（８０ｅ）の上に密着するとともに、取付け部（８０ｂ）よりも外方かつ上方に張り出すように形成されているため、外層（１３ｃ）の形成過程において、外方に膨らむ力によりインサート部（８０）の取付け部（８０ｂ）の端部（８０ｅ）と外層（１３ｃ）との間が密着されるので、該部分におけるノッチの発生を抑えることができる。

また、前記タンク本体（１３ａ）の外層（１３ｃ）が、前記取付け部（８０ｂ）の端部（８０ｅ）の上に密着してもよい。
これにより、外層（１３ｃ）の形成過程において、外方に膨らむ力によりインサート部（８０）の取付け部（８０ｂ）の端部（８０ｅ）と外層（１３ｃ）との間が隙間なく密着されるので、該部分におけるノッチの発生を抑えることができる。
前記インサート部（８０）は予め射出成形により形成されており、前記タンク本体（１３ａ）はブロー成形されると共に、前記ブロー成形の際に前記インサート部（８０）が前記タンク本体（１３ａ）に同時に取り付けられてもよい。
この構成では、車両における耐燃料透過性樹脂材料製の燃料タンクを製造する方法の簡素化を図ることができる。

本発明では、タンク本体の外層が、インサート部の取付け部の端部において密着するとともに、取付け部よりも外方かつ上方に張り出すように形成されているため、外層の形成過程において、外方に膨らむ力によりインサート部の取付け部の端部と外層との間が密着されるので、該部分におけるノッチの発生を抑えることができる。

また、タンク本体の外層が、取付け部の端部の上に密着するので、外層の形成過程において、外方に膨らむ力によりインサート部の取付け部の端部と外層との間が隙間なく密着されて、該部分におけるノッチの発生を抑えることができる。

インサート部は予め射出成形により形成されており、タンク本体はブロー成形されると共に、ブロー成形の際にインサート部がタンク本体に同時に取り付けられるため、燃料タンクの製造方法が簡素化する。

以下、図面に基づいて一実施例を説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る燃料タンク構造を備えたオフロード系自動２輪車の側面図である。この自動２輪車の車体フレーム１は、ヘッドパイプ２、メインフレーム３、センターフレーム４、ダウンフレーム５及びロアフレーム６を備え、これらをループ状に連結し、その内側にエンジン７を支持している。エンジン７はシリンダ８とクランクケース９を備える。メインフレーム３、センターフレーム４及びロアフレーム６はそれぞれ左右一対で設けられ、ヘッドパイプ２及びダウンフレーム５は車体中心に沿って１本で設けられる。メインフレーム３は、エンジン７の上方を直線状に斜め下がり後方へ延び、エンジン７の後方を上下方向へ延びるセンターフレーム４の上端部へ連結している。ダウンフレーム５は、エンジン７の前方を斜め下がりに下方へ延び、その下端部でロアフレーム６の前端部へ連結している。

ロアフレーム６はエンジン７の前側下部からエンジン７の下方へ屈曲して略直線状に後方へ延び、後端部でセンターフレーム４の下端部と連結している。エンジン７の上方には、燃料タンク１３が配置されメインフレーム３上に支持される。燃料タンク１３の後方にはシート１４が配置され、センターフレーム４の上端から後方へ延びるシートレール１５上に支持される。シートレール１５の下方には、補強パイプ１６が配置されている。シートレール１５と補強パイプ１６には、エアクリーナ１７が支持され、スロットルボディ１８を介してシリンダヘッド１１へ車体後方側から吸気される。

シリンダ８の前部からは排気管２０が略Ｓ字形に屈曲して下方へ延出している。排気管２０は、クランクケース９の前方を通り後方へ延出し、センターフレーム４を横切ってその後方にて後端部が補強パイプ１６に支持され、排気管２０の終端には、マフラー２２が接続されている。ヘッドパイプ２にはフロントフォーク２３が支持され、フロントフォーク２３の下端部に支持された前輪２４がハンドル２５により操向される。センターフレーム４のピボット軸２６にはリヤアーム２７の前端部が取り付けられ、ピボット軸２６を中心に揺動自在に支持されている。リヤアーム２７の後端部には後輪２８が支持され、エンジン７によりチェーン駆動される。リヤアーム２７とセンターフレーム４の後端部との間には、リヤサスペンションのクッションユニット２９が設けられている。符号３０はラジエター、３１はそのラバーマウント部、３２、３３はエンジンマウント部、３４はエンジンハンガ、３５は電装品ケースである。なお、エンジン７は、ピボット軸２６によってもセンターフレーム４へ支持されている。

図２は、エンジン及び燃料供給系部分の拡大側面図である。
エンジン７は水冷４サイクル式であり、シリンダ８は、そのシリンダ軸線Ｃ１が略垂直になる直立状態でクランクケース９の前部に設けられ、下から上へ順に、シリンダブロック１０、シリンダヘッド１１、ヘッドカバー１２を備える。シリンダ８を直立させることにより、エンジン７の前後方向を短くして、エンジン７をオフロード車に適した構成にしている。シリンダ８の直上位置には、燃料タンク１３が配置されている。燃料タンク１３は、中空のタンク本体１３ａを備え、その底部とヘッドカバー１２上部との間には、スティフナ部３６が配設されている。スティフナ部３６は、ダウンフレーム５の上下方向中間部とメインフレーム３の後部とを連結する腕状のフレーム補強部材である。タンク本体１３ａの内部には内蔵式の燃料ポンプ４０が収容されている。

燃料ポンプ４０もシリンダ８の直上に配置され、シリンダ８の中心（ピストンの軸心）であるシリンダ軸線Ｃ１の軸線方向の延長線上に重なるように配置されている。なお、燃料ポンプ４０の配置は、シリンダ軸線Ｃ１と一部でも重なっていれば多少前後方向へ移動してもよい。この場合でも、側面視にてシリンダ８の前後幅内、すなわちシリンダ８の前後の輪郭線を上方へ延長した間隔に収まるように配置する。この配置は重量の大きな燃料ポンプ４０を車体の前後方向でエンジン７の重心Ｗ近傍にすることができる。エンジン７の重心Ｗは、クランク軸９ａの軸心Ｏの直近で斜め後上方に位置する。

燃料ポンプ４０は、図３に示すように、燃料ポンプ４０の上部を構成する燃料ポンプ本体部６０と、下部を構成するベース部６１とを備え、燃料ポンプ本体部６０は、タンク本体１３ａの内部へ挿入されている。
タンク本体１３ａは、耐燃料透過性を有する樹脂材料で形成され、側面視において左下部に直角部分を有する略直角三角形状をなし、前側下部に略直角部が位置し、上面は後方斜め下がりの斜面をなす比較的小型のものである。
このタンク本体１３ａの前側部の両側には、メインフレーム３の上面に乗る段部１３ｄが形成され、タンク本体１３ａの前部には、取付け用ブラケット１３ｅが設けられている。この取付け用ブラケット１３ｅは、下部がタンク本体１３ａの側壁前面上部へボルト止めされると共に、上部がヘッドパイプ２と一体に形成されて後方へ延びるガセット３７（図２参照）へボルト止めされている。

タンク本体１３ａの上部にはインサート部８０が設けられ、インサート部８０には、燃料の注入用の開口８０ａを開閉自在に塞ぐタンクキャップ１３ｆが取り付けられている。インサート部８０は、樹脂材料を用いて予め射出成形により一体成形され、タンク本体１３ａへの取付け部８０ｂを備え、取付け部８０ｂは、タンク本体１３ａの外層１３ｃに溶着により取り付けられる。タンク本体１３ａの外層１３ｃには、図４に示すように、窪み部９０が設けられ、窪み部９０は、底部９１と内周部９３とを有し、底部９１には取付け部８０ｂの底部取付け面８０ｃが溶着され、内周部９３には取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄが溶着されている。８０ｅは、取付け部８０ｂの端部であり、タンク本体１３ａの外層１３ｃは該端部８０ｅの上に密着するように溶着される。

タンク本体１３ａの底部１３ｂには、図３に示すように、インサート成形体７３が一体にインサート成形される。該インサート成形体７３は、インサートリング７１と、該インサートリング７１を包むように覆う樹脂材料７２とで構成されている。インサートリング７１は金属材料で構成され、樹脂材料７２はポリエチレンであり、該樹脂材料７２はタンク本体１３ａを構成する樹脂材料（ポリエチレン）とは分子量が異なっている。ベース部６１は、燃料ポンプ４０の側方へ底部１３ｂと平行に延びるフランジ部６１ａを有し、フランジ部６１ａを底部１３ｂに下側から接触させた状態で、リング状のプレート６２ａを介して下側から６本のボルト６３をインサートリング７１に螺合し、タンク本体１３ａの底部１３ｂに取り付けられている。また、底部１３ｂには、側方へ若干後方向きに突出したコネクタ６５が設けられ、コネクタ６５には、燃料ポンプ４０へ駆動電源を供給する電線４５が配線されている。

ベース部６１には、燃料ポンプ本体部６０の吐出口（図示せず）に接続するジョイント管６４が前方へ向かって延出し、ジョイント管６４には、図２に示すように、燃料供給管４１の一端が接続され、燃料供給管４１の他端が略Ｕ字状に曲がった後、後方に延出して、スロットルボディ１８の燃料噴射ノズル４２へ接続している。燃料噴射ノズル４２は、公知の電子燃料噴射装置を構成する。燃料供給管４１は、燃料ポンプ４０からの高圧燃料を燃料噴射ノズル４２へ供給する管路であり、底部１３ｂとヘッドカバー１２の間を通ってシリンダヘッド１１の後部までの間を湾曲して比較的短く配管され、燃料の圧力損失を少なくし、重量軽減に貢献している。
スロットルボディ１８は、シリンダヘッド１１に設けられた斜め上がりに上方へ延びる吸気通路４３へ接続している。燃料噴射ノズル４２は、スロットルボディ１８の側面に設けられたソケットへ斜めに挿入され、先端の噴射口を吸気通路４３内に臨ませ、燃料を吸気通路４３内へ噴射する。また、燃料噴射ノズル４２には、電線コネクタ４４を介して制御用電線４８の一端が接続されている。

ヘッドカバー１２の略記した点火プラグ４６には、点火用高圧電線であるハイテンションコード４７の一端が接続されて点火用高電圧が印加される。また、燃料ポンプ４０には、駆動電力を供給するための駆動用電線４５が接続されている。これらの電線４５、４７、４８の各他端は、電装品ケース３５に設けたコンデンサ５０へ接続されている。電装品ケース３５には、電装品としてコンデンサ５０と別に、レギュレータ５１及び転倒スイッチ５２が収容されている。
電装品ケース３５は、シリンダ８の後方かつクランクケース９の上方となる位置で、かつシリンダ８へ近い位置にて左側面をセンターフレーム４に支持されている。電装品ケース３５の右側は前方へ延出するステー５３がエンジンハンガ３４の先端へ連結して支持されている。また、排気管２０は電装品ケース３５の側方を通って後方へ長く延出し、マフラー２２の後端部は電装品ケース３５よりも後方位置にて開口する（図１参照）。このため、電装品ケース３５はシリンダ８からの熱や排気熱が電装品に対して効果的に遮断されるようになっている。

つぎに、タンク本体１３ａの樹脂成形手順を説明する。
図５は、樹脂パリソンを成形する多層設備射出機構、図６は、ブロー成形の工程を示す。タンク本体１３ａは、４種６層（２層の接着層を含む。）の多層成形からなる樹脂パリソンを成形し、該パリソンを金型に移してブロー成形により製造される。

図５Ａにおいて、多層設備射出機構は、本体９５に６つの注入器１０１〜１０６を接続して備える。注入器１０１は、パリソン１００の最外層となるカーボンブラック入りＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）を注入し、注入器１０３は、カーボンブラック入りＨＤＰＥの内側層となるバリ再生材（粉砕材）を注入し、注入器１０４は、パリソンの最内層となるＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）を注入し、注入器１０６は、パリソンの中間の層となるための燃料の透過を抑制するＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール）を注入し、注入器１０２，１０５は、接着剤を注入する。バリ再生材（粉砕材）は廃材であり、この廃材層は、外層の生成段階で生じる歩留まりを細かく粉砕して構成される。この廃材層には、ＥＶＯＨが含まれるが、そのカスの直径が大きいと、外層が壊れ易くなる。そのため、本構成では、ＥＶＯＨの凝集体全長を１０００μｍ以下に管理している。

本体９５の内側には、各樹脂を連続押し出し可能に注入溝（図示せず）が設けられ、各樹脂の混合比率を決定し、注入器１０１〜１０６を動作し、樹脂を連続的に押し出しすると、図５Ｂに示す多層構造の樹脂パリソン１００が成形される。図５Ｂにおいて、最外層Ｓ１は、例えば厚さが０．２５ｍｍ以上のカーボンブラック入りＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、その内側の層Ｓ２は、厚さが１．０ｍｍ以上のバリ再生材（粉砕材）、層Ｓ３は、厚さが４５μｍ以上の接着剤、中間の層Ｓ４は、厚さが７０μｍ以上のＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール）、層Ｓ５は、厚さが４５μｍ以上の接着剤、最内層Ｓ６は、厚さが０．９ｍｍ以上のＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）である。

タンク本体１３ａは、樹脂パリソン１００を、図６Ａ〜図６Ｆに示すように、金型１０８，１０９に移してブロー成形により製造される。
予備金型１０８には、図６Ａにおいて、タンク本体１３ａの上部に溶着するインサート部８０と、タンク本体１３ａの底部１３ｂにインサート成形するインサート成形体（図示せず）とが予め一体に組み付けられる。この金型１０８に、上述したパリソン１００が入れられ（図６Ａ）、パリソン１００の内側がプリブロー（図６Ｂ）され、及び減圧（図６Ｃ）されることで、図６Ｄに示すように、パリソン１００Ａの肉厚が決められる。この段階で、インサート部８０と、インサート成形体とが一体化される。つぎに、この一体化されたパリソン１００Ａが、金型１０９に入れられ（図６Ｅ）、この工程では、２箇所にノズル１１１，１１２が装着される。

そして、所定のエアー温度、ブロー時間を管理しつつ、一方のノズル１１１を通じてエアーブローし、時間をずらして、他方のノズル１１２を通じて排気することで、ブロー成形を実行した後、最終原型となったタンク本体１３ａが、金型１０９から排出される（図６Ｆ）。ノズル１１１，１１２は、インサート部８０の開口と、インサート成形体７３の近傍の開口を通じて装着すればよい。

本実施の形態では、図６Ｅに示すブロー成形の段階において、外方に膨らむ力により、図４に示すように、タンク本体１３ａの外層１３ｃが、インサート部８０の取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄに密着し、取付け部８０ｂの端部８０ｅの上に重なるように密着して、取付け部８０ｂよりも外方かつ上方に張り出すように形成されている。即ち、図６Ｅの段階で使用する金型１０９が、外層１３ｃを、取付け部８０ｂよりも外方かつ上方に張り出して、上記の成形状態に成形するように設計されている。この場合、インサート部８０の取付け部８０ｂよりも外側に張り出した位置でのタンク本体１３ａの張り出し内面１３ｆが、取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄよりも外側に位置している。また、タンク本体１３ａの張り出し内面１３ｆに連なって、取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄに対向して延在するタンク本体１３ａの対向内面１３ｇが、タンク本体１３ａの外側に向けて取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄから離れるように傾斜している。

上述したように、タンク本体１３ａの外層１３ｃに、インサート部８０の取付け部８０ｂを溶着した場合には、該取付け部８０ｂにおいて、溶着後に外層１３ｃに収縮が発生し、該取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄと外層１３ｃとの間に微少な隙間、即ちノッチが発生する可能性があり、特に、外部から車両に対し大きな力が印加された場合に、その影響がタンク本体１３ａに及ぶことが懸念される。
本構成では、図４に示すように、タンク本体１３ａの外層１３ｃが、インサート部８０の取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄに密着し、取付け部８０ｂの端部８０ｅの上に重なるように密着して、取付け部８０ｂよりも外方かつ上方に張り出すように形成されているため、外層１３ｃの形成過程において、外方に膨らむ力によりインサート部８０の取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄおよび端部８０ｅと外層１３ｃとの間が密着されるので、該部分におけるノッチの発生を抑えることができる。

また、インサート部８０の取付け部８０ｂよりも外側に張り出した位置でのタンク本体１３ａの張り出し内面１３ｆが、取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄよりも外側に位置しているため、外層１３ｃの形成過程において、外方に膨らむ力によりインサート部８０の取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄおよび端部８０ｅと外層１３ｃとの間が密着されるので、該部分におけるノッチの発生を抑えることができる。
さらに、タンク本体１３ａの張り出し内面１３ｆに連なって、取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄに対向して延在するタンク本体１３ａの対向内面１３ｇが、タンク本体１３ａの外側に向けて取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄから離れるように傾斜しているため、外層１３ｃの形成過程において、外方に膨らむ力によりインサート部８０の取付け部８０ｂの外周取付け面８０ｄおよび端部８０ｅと外層１３ｃとの間が密着されるので、該部分におけるノッチの発生を抑えることができる。

また、上述したインサート部８０は予め射出成形により形成し、このインサート部８０を、図６Ａにおいて、予備金型１０８に予め一体に組み付けるだけで、タンク本体１３ａをブロー成形すると共に、ブロー成形の際に、インサート部８０をタンク本体１３ａに同時に取付け可能としたため、車両における耐燃料透過性樹脂材料製の燃料タンク１３の製造方法を簡素化できる。

図７Ａ〜図７Ｄは、ノッチの発生を抑制する形態の例示である。
図７Ａでは、取付け部８０ｂと外層１３間を斜めに裁断して、この外層１３の収縮時に、外層１３が取付け部８０ｂを押し付けるようにした。図７Ｂでは、取付け部８０ｂと外層１３間を縦に裁断し、ノッチ部分１３ｎに樹脂を充填して埋めた。また、図７Ｃでは、取付け部８０ｂと外層１３間を縦に裁断し、ノッチ部分１３ｎを潰した。さらに、図７Ｄでは、取付け部８０ｂと外層１３間を縦に裁断し、ノッチ部分１３ｎを加工により落とした。

以上、タンク本体１３ａをブロー成形した例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば回転成形により成形してもよい。この場合、金型に予めインサート成形体７３及びインサート部８０を装着しておき、後に、粉末の状態で提供される樹脂材料を金型に入れて回転成形を行い、タンク本体１３ａの成形と同時にインサート成形体７３及びインサート部８０をタンク本体１３ａにインサート成形する。ここで、回転成形とは、熱可塑性の粉末樹脂を金型内に入れ、この金型を加熱炉内にて例えば３６０℃に加熱して、２軸方向に対して回転させながら樹脂を溶融させた後に、内部を冷却固化させて成形品を成形する成形技術を言う。

本発明の実施の形態に係る自動２輪車の側面図である。 エンジンおよび燃料供給系部分の拡大側面図である。 燃料タンクの一部を切り欠いて示す側面図である。 インサート部の拡大断面図である。 Ａは、多層設備射出機構を示す図、Ｂは断面構造を示す図である。 Ａ〜Ｆは、ブロー成形の工程を示す図である。 Ａ〜Ｄは、別の形態を示す図である。

符号の説明

１ 車体フレーム
７ エンジン
１３ 燃料タンク
１３ａ タンク本体
１３ｃ 外層
１３ｆ タンクキャップ
８０ インサート部
８０ａ 開口
８０ｂ 取付け部
８０ｃ 底部取付け面
８０ｄ 外周取付け面
８０ｅ 端部
９０ 窪み部

Claims (3)

1. 耐燃料透過性を有する樹脂材料で形成されたタンク本体（１３ａ）と、前記タンク本体（１３ａ）とは別体に樹脂材料で形成され、前記タンク本体（１３ａ）への取付け部（８０ｂ）及び燃料の注入用開口（８０ａ）を有するインサート部（８０）とを備え、前記インサート部（８０）を前記タンク本体（１３ａ）の外層（１３ｃ）に溶着により取り付けた車両における樹脂製燃料タンク構造において、
   前記タンク本体（１３ａ）の外層（１３ｃ）が、前記インサート部（８０）の前記取付け部（８０ｂ）の端部（８０ｅ）において密着するとともに、前記取付け部（８０ｂ）よりも外方かつ上方に張り出すように形成されており、
   前記タンク本体（１３ａ）は、その外側に向けて前記取付け部（８０ｂ）の外周取付け面から離れるように傾斜されて、前記外周取付け面に対向して延在するタンク本体（１３ａ）の対向内面（１３ｇ）と、前記対向内面（１３ｇ）に連なり、前記取付け部（８０ｂ）の外周取付け面（８０ｄ）よりも外側に張り出した張り出し内面（１３ｆ）とを備えて構成されている、
   ことを特徴とする車両における樹脂製燃料タンク構造。
2. 前記タンク本体（１３ａ）の外層（１３ｃ）が、前記取付け部（８０ｂ）の端部（８０ｅ）の上に密着することを特徴とする請求項１に記載の車両における樹脂製燃料タンク構造。
3. 前記インサート部（８０）は予め射出成形により形成されており、前記タンク本体（１３ａ）はブロー成形されると共に、前記ブロー成形の際に前記インサート部（８０）が前記タンク本体（１３ａ）に同時に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の車両における樹脂製燃料タンク構造。

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