車輛用燃料箱的製作方法
2023-05-30 22:29:51 1
專利名稱：車輛用燃料箱的製作方法
技術領域：
本發明涉及在車輛中設置的車輛用燃料箱。
背景技術：
在引擎驅動的車輛中，設有容納汽油等燃料的燃料箱。燃料箱的上箱和下箱通過焊接而接合，在由上箱和下箱形成的封閉空間中容納燃料。在燃料箱的下箱的內部底面，通常設有輔助箱，即使車輛傾斜也能始終保持規定的液面而防止燃料的上吸故障，能向引擎穩定地供給燃料。輔助箱以外部底面與下箱的內部底面相對的狀態通過點焊固定於下箱。
關於車輛用燃料箱，存在如下問題，S卩:由於行駛中的上下振動，燃料的重量作用於燃料箱底面，燃料箱上下運動而振動，將下箱和輔助箱連結的焊接部發生疲勞破壞。因此，在下箱的底面設置補強筋(bead)來進行加強。
例如，在專利文獻I中，公開了如下技術，即:為了減輕焊接部的應力集中，在箱底面隔著板狀支撐件安裝副箱，提高彎曲剛性。此外，在專利文獻2中，公開了如下車輛用燃料箱，即:改變將輔助箱和下箱固定的點焊部的位置，在下箱底面將凹補強筋及凸補強筋設置成直線狀。並且，在專利文獻3中，公開了如下技術，S卩:為了防止輔助箱和箱底面之間的剝離，設置撐條(stay)來進行加強。此外，在專利文獻4中，公開了如下車輛用燃料箱，即:在箱主體的底面，設置有在該箱主體的長度方向的中央部和輔助箱的設置部分的兩側部分沿不同方向延伸的補強筋。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開平10 - 44793號公報
專利文獻2:日本特開2002 - 321537號公報
專利文獻3:日本特開2002 - 67711號公報
專利文獻4:日本特開2000 - 158956號公報發明內容
發明要解決的課題
但是，若如上述專利文獻I或3那樣設置用來將輔助箱固定於下箱的額外的部件，則車輛整體的重量增加，有悖於車輛輕量化的傾向。此外，還存在因部件的增加而成本增加的問題。另一方面，若如上述專利文獻2或4那樣在下箱不連續地設置多個補強筋，則已判明在補強筋的不連續點強度降低。此時，即使如專利文獻2那樣改變了點焊的排列也無法得到足夠的剛性，因此無法有效地防止連結輔助箱和下箱的焊接部的疲勞破壞。
因此，本發明是鑑於上述問題而做出的，本發明的目的在於，提供一種新型的改良後的燃料箱，提高箱的剛性，能夠防止因行駛中的上下振動而導致的連結輔助箱和下箱的焊接部的疲勞破壞。
用於解決課題的手段
為了解決上述課題，根據本發明的某觀點，提供一種車輛用燃料箱，其特徵在於，由箱主體和輔助箱構成，該箱主體將上箱及下箱相互接合，形成容納燃料的封閉空間，該輔助箱通過點焊而固定於上述下箱的底面部，在上述輔助箱的寬度方向上隔開距離地、沿上述下箱的長度方向設定有多列的上述點焊，在上述下箱的底面部形成有沿該長度方向連續延伸且位於上述點焊的列間的至少一個補強筋，並且，上述輔助箱的下表面除了上述補強筋以外不具有與上述下箱的底面部不接觸的部位。
根據本發明，在下箱的底面部，在輔助箱的第一方向(寬度方向)的長度的大致中心線上，形成至少一個補強筋，該補強筋在與第一方向正交的第二方向(長度方向)上連續延伸，由此，能夠提高車輛用燃料箱的二次面板振動模式的固有振動頻率。由此，能夠提高車輛用燃料箱的剛性，能夠防止因行駛中的上下振動而導致的連結輔助箱和下箱的焊接部的疲勞破壞。
補強筋的長度形成為，長度方向上的下箱的底面部的平坦部分長度的80%以上的長度。由此，能夠充分保持車輛用燃料箱的剛性。
補強筋可以從下箱的底面部連續地形成到側壁部。
可以將多個列的點焊配置得相對於在輔助箱的寬度方向的大致中心線上形成的補強筋而對稱。
補強筋的寬度可以形成為隔著該補強筋而相鄰的點焊的列間隔的50%以上的長度。由此，能夠充分保持車輛用燃料箱的剛性。
在在列方向上相鄰的點焊間，具有在相對於下箱的底面部的垂直方向上形成的壓紋部。由此，能夠充分保持車輛用燃料箱的剛性。
可以是，在下箱的底面部在從輔助箱的寬度方向上的端面到下箱的側壁部之間的平坦部分，沿該長度方向形成其他補強筋。
補強筋可以形成為在寬度方向上蛇行的蛇行補強筋、或使寬度變化的寬度變化補強筋。
可以是，箱主體及輔助箱由表面處理鋼板、不鏽鋼、或鋁合金中的至少某一種材料形成，下箱和輔助箱由同一材質形成。
發明效果
根據以上說明的本發明，能夠提供一種燃料箱，提高箱的剛性，能夠防止因行駛中的上下振動而導致的連結輔助箱和下箱的焊接部的疲勞破壞。
圖1是表示本發明的第一實施方式的車輛用燃料箱的外觀的立體圖。
圖2是表示本發明的第一實施方式的車輛用燃料箱的下箱的內部的立體圖。
圖3是圖2的俯視圖。
圖4是表示將補強筋的長度Lb設為平坦部長度L時的、二次面板振動模式的說明圖。
圖5是表示將補強筋的長度Lb設為平坦部長度L時的、二次面板振動模式的說明圖。
圖6是表示將圖3所示的補強筋的長度Lb設為平坦部長度L的48%時的下箱的形狀的俯視圖。
圖7是表示將補強筋的長度Lb設為平坦部長度L的48%時的、二次面板振動模式的說明圖。
圖8是表示將補強筋的長度Lb設為平坦部長度L的48%時的、二次面板振動模式的說明圖。
圖9是表示補強筋的補強筋寬度Wb為點焊間距離Ws的66%的長度時的下箱的形狀的說明圖。
圖10是表示補強筋的補強筋寬度Wb為點焊間距離Ws的19%的長度時的下箱的形狀的說明圖。
圖11是表示將副補強筋形成在副補強筋可配置寬度Wa內的輔助箱側時的下箱的形狀的說明圖。
圖12是表示將副補強筋形成在副補強筋可配置寬度Wa內的下箱的側面側時的下箱的形狀的說明圖。
圖13是表示在下箱的底面部形成了不連續的三個補強筋時的下箱的形狀的說明圖。
圖14是表示具有形成了圖13的不連續的補強筋的下箱的、燃料箱的二次面板振動模式的說明圖。
圖15是表示具有形成了圖13的不連續的補強筋的下箱的、燃料箱的二次面板振動模式的說明圖。
圖16是作為相對於本發明的比較例而表示在補強筋的延長周邊具有其他補強筋的下箱的內部的立體圖。
圖17是圖2的下箱的俯視圖。
圖18是表示具有其他補強筋的下箱的二次面板振動模式的說明圖。
圖19是表示具有其他補強筋的下箱的二次面板振動模式的說明圖。
圖20是作為相對於本發明的比較例而表示除了補強筋以外具有不與輔助箱的下表面接觸的部位的下箱的內部的立體圖。
圖21是圖20的下箱的俯視圖。
圖22是沿圖21的1-1線的剖面圖。
圖23是表示除了補強筋以外具有不與輔助箱的下表面接觸的部位的下箱的二次面板振動模式的說明圖。
圖24是表示除了補強筋以外具有不與輔助箱的下表面接觸的部位的下箱的二次面板振動模式的說明圖。
圖25是表示本發明的第二實施方式的燃料箱的一結構的俯視圖。
圖26是表示本發明的第二實施方式的燃料箱的其他結構的俯視圖。
圖27是表示將形成於下箱的補強筋設為凸形狀時的下箱的形狀的一例的剖面圖。
圖28是表示將形成於下箱的補強筋設為凸形狀時的下箱的形狀的一例的剖面圖。
圖29是作為本發明的變形例而具有蛇行補強筋的下箱的俯視圖。
圖30是作為本發明的變形例而具有寬度變化補強筋的下箱的俯視圖。
具體實施方式
以下參照附圖詳細說明本發明的優選實施方式。另外，在本說明書及附圖中，對於具有實質相同的功能結構的構成要素，附加相同符號而省略重複說明。
(第一實施方式)
[I 一 1.燃料箱的外觀例]
首先，根據圖1 圖3，說明本發明的第一實施方式的車輛用燃料箱100的概略結構。另外，圖1是表不本實施方式的車輛用燃料箱100的外觀的立體圖。圖2是表不本實施方式的車輛用燃料箱100的下箱120的內部的立體圖。圖3是圖2的俯視圖。另外，以下將燃料箱100的長度方向設為車輛的行進方向進行說明。
本實施方式的車輛用燃料箱100如圖1所示那樣將上箱110和下箱120接合而形成。本實施方式的上箱110及下箱120分別由底面部和側壁部形成，通過使上箱110及下箱120的開口部分、即在側壁部的緣端部形成的凸緣相對並相互接合來構成箱主體。由此，能夠形成容納燃料的封閉空間。上箱110及下箱120的底面部和側壁部的接合部分形成為R形狀的彎曲部。
在封閉空間內，如圖2所示，在下箱120的底面部124固定有輔助箱130。輔助箱130的固定通過點焊進行。將點焊的部位表示為點焊部150。本實施方式的下箱120和輔助箱130用六個點焊部150a 150f固定。
在下箱120的底面部124，在輔助箱130的寬度方向(x方向)的長度即下箱寬度I的大致中心線上，形成在長度方向(y方向)上無接縫的連續的補強筋142。如圖3所示，在本實施方式的下箱120，以使補強筋142的寬度的中心位於下箱寬度I的中心線上的方式形成補強筋142，但也可以不太嚴格地在下箱寬度I的中心線上形成補強筋142。該情況下，優選將補強筋142形成在下箱寬度I的中心線上。此外，在補強筋142的兩側，與補強筋142大致平行地形成兩個側補強筋144、146。
構成燃料箱100的上箱110、下箱120以及輔助箱130例如由實施了電鍍處理、塗裝等表面處理的表面處理鋼板、不鏽鋼、鋁合金等形成。另外，下箱120和輔助箱130由於通過點焊進行固定，所以由相同材料形成。
這裡，本實施方式的車輛用燃料箱100的特徵在於，在下箱120的底面部124，在輔助箱130的下箱寬度I的大致中心線上形成沿長度方向連續延伸的補強筋142。如上述那樣，以往，為了提高燃料箱100的剛性，在下箱120設置補強筋，但不能有效地防止因行駛中的上下振動而導致的連結輔助箱和下箱的點焊部的疲勞破壞。
本申請的發明者們經過仔細研究，發現在將輔助箱130安裝在下箱120的底面部124的燃料箱100中，下箱120的底面部124的二次面板振動模式是將對下箱120和輔助箱130進行固定的點焊部150剝離的主要原因。即，本實施方式的燃料箱100，有效地提高針對下箱120的底面部124的二次面板振動模式的剛性(固有振動頻率)是重要的，在下箱120處形成與該模式對應的補強筋是必要的。並且，已判明，通過在輔助箱130的下箱寬度Wl的大致中心線上形成在長度方向上無接縫的連續的補強筋142，能夠有效地提高針對下箱120的底面部124的二次面板振動模式的剛性(固有振動頻率)。
以下，詳細說明本實施方式的形成於燃料箱100的下箱120的補強筋142的形狀、和為了進一步提高燃料箱100的剛性而設置的副補強筋144、146的形狀。
[1 — 2.補強筋形狀]
(A.補強筋長度)
首先，根據圖3 圖8，說明形成於下箱120的補強筋142的長度方向的長度LB。補強筋142的長度Lb優選設為下箱120的底面部124的沒有形成R形狀的部分的平坦部分長度L的約80%以上的長度。通過將補強筋142的長度Lb設為這一長度，能夠將二次面板振動模式的固有振動頻率抑制為最大降低10%，能夠充分保持燃料箱100的剛性。由此，能夠在燃料箱100的整個供用期間中防止因行駛中的上下振動而導致的將輔助箱130和下箱120連結的點焊部150的疲勞破壞。
相反，可知若二次面板振動模式的固有振動頻率降低超過10%，則燃料箱100的剛性不充足，在燃料箱100的供用期間中經常可見點焊部150的疲勞破壞的發生。
通過基於有限要素法的仿真而驗證了將補強筋142的Lb長度設為平坦部分長度L的約80%以上的長度的效果。作為仿真條件，將下箱120的大小設為長度600mm、寬度450mm、高度120mm,將輔助箱130的大小設為長度200mm、寬度160mm、高度90mm。此外,假設在下箱120的底面部124如圖3所示那樣形成補強筋142以及副補強筋144、146，將它們分別設為寬度40mm、深度7mm。下箱120和輔助箱130通過在補強筋142和副補強筋144之間沿長度方向設置的點焊部150a 150c、以及在補強筋142和副補強筋146之間沿長度方向設置的點焊部150d 150f而被固定。
並且，關於補強筋142的長度Lb，使相對於下箱120的平坦部長度L的比率變化，計算出補強筋142的長度Lb變化後的固有振動頻率相對於補強筋142的長度Lb是平坦部長度L時的固有振動頻率(又稱為「第I基準固有振動頻率」)的比率。
上述仿真結果示於下述表I以及圖4 圖8。圖4及圖5是表示將補強筋142的長度Lb設為平坦部長度L時的二次面板振動模式的說明圖。圖6是表示將補強筋142的長度Lb設為平坦部長度L的48%時的下箱120的形狀的俯視圖。圖7及圖8是表示將補強筋142的長度Lb設為平坦部長度L的48%時的二次面板振動模式的說明圖。另外，在圖4、5、7、8中，表示出顏色越深的部分是上下方向(z方向)的燃料箱100的振幅越大的部位。
[表 I]
權利要求
1.一種車輛用燃料箱，其特徵在於， 由箱主體和輔助箱構成，該箱主體將上箱及下箱相互接合，形成容納燃料的封閉空間，該輔助箱通過點焊而固定於上述下箱的底面部， 在上述輔助箱的寬度方向上隔開距離地、沿上述下箱的長度方向設定有多列的上述點焊， 在上述下箱的底面部形成有沿該長度方向連續延伸且位於上述點焊的列間的至少一個補強筋，並且， 上述輔助箱的下表面除了上述補強筋以外不具有與上述下箱的底面部不接觸的部位。
2.如權利要求1所述的車輛用燃料箱，其特徵在於， 上述補強筋的長度形成為，長度方向上的上述下箱的底面部的平坦部分長度的80%以上的長度。
3.如權利要求2所述的車輛用燃料箱，其特徵在於， 上述補強筋從上述下箱的底面部連續地形成到側壁部。
4.如權利要求1所述的車輛用燃料箱，其特徵在於， 上述多個列的點焊被配置得相對於在上述輔助箱的寬度方向的大致中心線上形成的上述補強筋對稱。
5.如權利要求4所述的車輛用燃料箱，其特徵在於， 上述補強筋的寬度形成為，隔著該補強筋而相鄰的上述點焊的列間隔的50%以上的長度。
6.如權利要求4所述的車輛用燃料箱，其特徵在於， 在列方向上相鄰的上述點焊間，具有在相對於上述下箱的底面部的垂直方向上形成的壓紋部。
7.如權利要求1所述的車輛用燃料箱，其特徵在於， 在上述下箱的底面部，在從上述輔助箱的寬度方向上的端面到上述下箱的側壁部之間的平坦部分，沿該長度方向形成有其他補強筋。
8.如權利要求4所述的車輛用燃料箱，其特徵在於， 上述補強筋形成為在寬度方向上蛇行的蛇行補強筋、或使寬度發生變化的寬度變化補強筋。
9.如權利要求1所述的車輛用燃料箱，其特徵在於， 上述箱主體以及上述輔助箱由表面處理鋼板、不鏽鋼、或鋁合金中的至少某一種材料形成， 上述下箱和上述輔助箱由同一材質形成。
全文摘要
一種車輛用燃料箱，由箱主體和輔助箱(130)構成，箱主體將上箱及下箱(120)相互接合，形成容納燃料的封閉空間，輔助箱(130)通過點焊(150)而固定於下箱(120)的底面部；點焊(150)在輔助箱(130)的寬度方向隔開距離，沿下箱(120)的長度方向被設定多個列；形成至少一個補強筋(142)，該補強筋(142)在下箱(120)的底面部沿其長度方向連續延伸，且位於點焊(150)的列間；並且，輔助箱(130)的下表面除了補強筋(142)以外不具有與下箱(120)的底面部不接觸的部位。
文檔編號B60K15/03GK103153672SQ20118004814
公開日2013年6月12日 申請日期2011年10月4日 優先權日2010年10月5日
發明者吉田裕一, 山本修治, 瀨戶厚司 申請人:新日鐵住金株式會社