本发明涉及一种车辆燃料箱。
背景技术：
美国专利no.6338420公开了一种车辆燃料箱。该车辆燃料箱由树脂制成，并且在该车辆燃料箱的内部内设置有支柱构件，该支柱构件的两个纵向端分别结合到在车辆竖直方向上彼此面对的一对壁部。该支柱构件的纵向端中的每个纵向端形成有可变形的吸收器，并且该可变形的吸收器吸收在车辆竖直方向(支柱构件的轴向方向)上的变形。以此，当车辆燃料箱的壁部因为车辆燃料箱中的燃料生成的蒸发燃料的热膨胀而在车辆竖直方向上变形时，车辆燃料箱的变形得以抑制，同时被施加在支柱构件和壁部之间的结合部上的负荷被降低。
技术实现要素：
在美国专利no.6338420中公开的车辆燃料箱中，车辆燃料箱的突出部分被构造成吸收车辆竖直方向上的变形；因此，当在车辆燃料箱变形时发生沿着水平方向的应力时，该应力不能被突出部分吸收，使得应力可能集中在车辆燃料箱的壁部和支柱构件之间的结合部上。因此，以上相关技术在该方面仍具有改进空间。
本发明提供了一种能够抑制燃料箱的变形，同时抑制在壁部和支柱构件之间的结合部上的应力集中的车辆燃料箱。
根据本发明的一个方面的车辆燃料箱包括：燃料箱本体，所述燃料箱本体包括第一壁和面对第一壁的第二壁；和支柱构件，所述支柱构件被布置在燃料箱本体的内部中，并且从第一壁延伸到第二壁。第一壁包括朝向燃料箱本体的内部突出的第一突出部。支柱构件在支柱构件的纵向方向上的第一端被焊接到第一突出部。支柱构件在纵向方向上的第二端被焊接到第二壁。支柱构件包括第一变形开始部，所述第一变形开始部位于离第一突出部比离支柱构件的在纵向方向上的中央近的位置处。
在以上方面中，第二壁可包括第二突出部。支柱构件的在纵向方向上的第二端可被焊接到第二突出部。支柱构件可包括第二变形开始部，所述第二变形开始部位于离第二突出部比支柱构件的在纵向方向上的中央近的位置处。
根据以上方面，朝向燃料箱本体的内部突出的一对突出部被设置在燃料箱本体的至少一对相互面对的壁部上。在燃料箱本体内部设置有支柱构件，使得支柱构件从一个壁延伸到另一个壁，同时支柱构件的在纵向方向上的两端分别被焊接到所述一对突出部。因此，通过利用支柱构件将相互面对的壁部连接，能够抑制燃料箱本体的壁部在燃料箱本体内部的蒸发燃料由于温度而膨胀时明显地变形。
在此，支柱构件在离所述一对突出部比离支柱构件的在纵向方向上的中央近的位置处设置有变形开始部。即，变形开始部在所述一对突出部附近设置在支柱构件上，且因此能够在燃料箱本体的壁部将要开始变形时将应力集中在变形开始部上，而非集中在支柱构件和壁部处的突出部之间的结合部上。因此，通过利用变形开始部来吸收应力，能够抑制在支柱构件和突出部之间的结合部上以及在燃料箱的壁部上的应力集中。
因此，在以上方面中，能够在抑制壁部和支柱构件之间的结合部上的应力集中的同时抑制燃料箱本体的变形。
在以上方面中，多个组可以被布置在燃料箱本体内部，所述多个组中的每个组由第一突出部、第二突出部和支柱构件组成。
根据以上构造，由于每个组包括一对突出部和支柱构件的多组突出部和支柱构件被设置在燃料箱本体内部，所以能够降低由于燃料箱内部的蒸发燃料的膨胀而导致的整个燃料箱的变形量，同时抑制支柱构件和突出部之间的结合部上的应力集中。
因此，根据以上构造，存在稳定燃料箱外形的优异效果。
在以上的方面中，支柱构件可被形成为大致圆筒状并且包括扩径部，扩径部的直径从第一变形开始部朝向第一端逐渐变大。第一突出部可包括：侧壁部，侧壁部大致平行于支柱构件的轴向方向突出；和底壁部，底壁部被设置在侧壁部的一端处，所述第一端被焊接到底壁部。扩径部的壁部相对于轴向方向的倾斜角度可小于侧壁部和底壁部之间的角度。
根据以上所述构造，支柱构件被形成为大致圆筒状，且具有扩径部，所述扩径部每个被形成为使得直径从变形开始部朝向纵向端逐渐变大；因此，在燃料箱本体变形时，即使在应力在多个方向上作用时，也能够将应力集中在支柱构件的变形开始部上。此外，设置有扩径部，以由此更可靠地将应力集中在变形开始部上。
同时，每个突出部包括：侧壁部，侧壁部大致沿着支柱构件的轴向方向(在后文中简称为“轴向方向”)突出；和底壁部，底壁部被设置在侧壁部的前端处，支柱构件的纵向端被焊接到底壁部。扩径部的壁部相对于轴向方向的倾斜角度被限定为小于突出部的侧壁部和底壁部之间的角度；因此，突出部具有比支柱构件的刚度高的刚度。即，变得容易将应力集中在作为支柱构件的扩径部的端部的变形开始部上，而非集中在突出部上。因此，能够不将应力集中在形成在燃料箱的壁部处的突出部上，而是集中在支柱构件的变形开始部上。
因此，根据以上构造，可在抑制在壁部和支柱构件之间的结合部上的应力集中的同时抑制燃料箱本体的变形。
在此，“扩径部的壁部相对于支柱构件的轴向方向的倾斜角度”指示了在沿着轴向方向的假想线和扩径部的壁部之间限定的角度中在轴向方向上的外角度。另外，“突出部的侧壁部和底壁部之间的角度”指示了由侧壁部和底壁部限定的角度中燃料箱的外角度。
在以上的方面中，扩径部的壁部相对于轴向方向的倾斜角度可在30°至80°之间，并且侧壁部和底壁部之间的角度可在90°至135°之间。
根据以上构造，扩径部的壁部相对于轴向方向的倾斜角度被限定为处在30°至80°的范围内，而突出部的侧壁部和底壁部之间的角度被限定为处于90°至135°的范围内。即，扩径部的壁部相对于轴向方向的倾斜角度被限定为小于突出部的侧壁部和底壁部之间的角度；因此，能够不将应力集中在形成在燃料箱的壁部处的突出部上，而是集中在支柱构件的扩径部附近的变形开始部上。
因此，根据以上构造，能够抑制燃料箱本体的变形，同时更具体地抑制在壁部和支柱构件之间的结合部上的应力集中。
在以上方面中，燃料箱本体可包括附加的支柱构件，所述附加的支柱构件被设置在所述燃料箱本体内部并且具有与支柱构件的直径相同的直径。燃料箱本体可包括第三壁，所述第三壁大致平行于支柱构件的轴向方向延伸。附加的支柱构件的轴向方向可与支柱构件的轴向方向大致相同。附加的支柱构件可与支柱构件相比被布置在距离燃料箱本体的第三壁更远的位置处。附加的支柱构件的扩径部的壁部相对于附加的支柱构件的轴向方向的角度可小于支柱构件的扩径部的壁部相对于支柱构件的轴向方向的角度。
根据以上构造，设置在燃料箱内部的具有相同直径的多个支柱构件中的布置在距离布置成大致平行于燃料箱的轴向方向延伸的壁部更远的位置(在后文中称为“燃料箱中央”)处的支柱构件具有比其他支柱构件中的每个支柱构件的扩径部的壁部相对于轴向方向的角度小的角度。即，在燃料箱中央处的支柱构件的每个纵向端(所述纵向端被焊接到突出部)具有比其他支柱构件中的每个支柱构件的纵向端的直径小的直径。据此，燃料箱本体的突出部可更小，且因此布置在燃料箱中央处的支柱构件的布置灵活性变得提高。
附图说明
将在下文中参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记指示相同的元件，且其中：
图1a是示出了在从车辆上方观看的根据第一实施例的车辆燃料箱的状态的平面图；
图1b是示出了沿着图1a的线ib-ib截取的状态的截面图；
图2是示出了根据第一实施例的车辆燃料箱的主要部分的放大截面图；
图3是示出了图2中的部分z的放大截面图；
图4a是示出了沿着图1a中的线iva-iva截取的状态的放大截面图；
图4b是示出了相对于图4a的车辆燃料箱中的蒸发燃料膨胀的状态的放大截面图；
图5a是示出了根据第一实施例的车辆燃料箱的壁部的变形范围的示意性截面图；
图5b是示出了根据比较示例的车辆燃料箱的壁部的变形范围的示意性截面图；
图6a是示出了根据第一实施例的变体的车辆燃料箱的状态的放大截面图，所述状态是沿着车辆竖直方向截取的；
图6b是示出了相对于图6a的车辆燃料箱中的蒸发燃料膨胀的状态的放大截面图；
图7a是示出了布置在图6a中的燃料箱中央以外的位置处的支柱构件的车辆前视图；
图7b是示出了布置在图6a中的燃料箱中央处的支柱构件的车辆前视图；
图8是示出了沿着车辆竖直方向截取的根据第二实施例的车辆燃料箱的支柱构件的主要部分的状态的放大截面图；
图9是示出了沿着车辆竖直方向截取的根据第三实施例的车辆燃料箱的支柱构件的主要部分的状态的放大截面图；并且
图10是示出了沿着车辆竖直方向截取的根据第四实施例的车辆燃料箱的支柱构件的主要部分的状态的放大截面图。
具体实施方式
(第一实施例)
在后文中，将参考图1a至图5b描述根据本发明的车辆燃料箱(后文中称为“燃料箱”)10的第一实施例。在这些附图中的每个附图中，分别地，箭头fr指示车辆纵向方向，箭头out指示车辆宽度方向上的向外方向，且箭头up指示车辆竖直方向上的向上方向。
如在图1a和图1b中所示，燃料箱10具有燃料箱本体12，燃料箱本体12通过多个壁部形成为大致盒状形状。特别地，燃料箱本体12包括：作为在车辆宽度方向上延伸的壁部的底壁14；作为从底壁14的外边缘在车辆向上方向上延伸的壁部的侧壁16；和作为设置在侧壁16的车辆上端处的壁部的顶壁18。
在燃料箱本体12内部设置有支柱构件20。支柱构件20包括布置在车辆向前位置处的一对左右第一支柱构件22和布置在车辆向后位置处的一对左右第二支柱构件24。第一支柱构件22和第二支柱构件24基本上具有相同的结构，并且根据燃料箱本体12内部的车辆竖直方向上的尺寸在车辆竖直方向上具有不同的长度。因此，在以下描述中将主要描述每个第一支柱构件22的结构。
如在图2中所示，第一支柱构件22被布置成从燃料箱本体12的顶壁18延伸到面对顶壁18的底壁14。这意味着第一支柱构件22被布置成在车辆竖直方向上延伸。第一支柱构件22被形成为大致圆筒状且包括支柱中间部26、扩径部28和凸缘部30。支柱中间部26被形成为具有在车辆竖直方向上的轴向方向的圆筒状。
每个扩径部28由作为扩径部28的壁部的倾斜壁部34构成，所述倾斜壁部34被形成为使得其直径从支柱中间部26的轴向方向上的两个端朝向轴向向外方向(朝向后文描述的突出部32)逐渐变大。在倾斜壁部34以及扩径部28与支柱中间部26之间的边界部分，即支柱中间部26的每个轴向端，被称为变形开始部36。
凸缘部30被设置成从扩径部28的在轴向方向上的一端大致上沿着水平方向在径向向外方向上延伸(也见图3)，并且位于凸缘部30的轴向向外位置处的外表面38被焊接到在后文中描述的对应的突出部32。
作为燃料箱本体12的相互面对的一对壁部的顶壁18和底壁14设置有朝向燃料箱本体12的内部突出的一对突出部32。突出部32中的每个突出部形成为带有底部的圆筒状，所述圆筒状由侧壁部40和底壁部42限定，所述侧壁部40沿着大致轴向方向朝向燃料箱10的内部突出，所述底壁部42以在水平方向上延伸的方式设置在侧壁部40的在燃料箱本体12中的内端处。如上所述，第一支柱构件22的凸缘部30被焊接到位于底壁部42的轴向内侧的内表面44。
如在图3中所示，扩径部28的倾斜壁部34相对于轴向方向的倾斜角度θa被限定为小于突出部32的侧壁部40和底壁部42之间的角度θb。该倾斜角度θa被限定在30°至80°的范围内，且角度θb被限定为90°至135°。利用以上构造，第一支柱构件22的(即支柱构件20的)变形开始部36被布置在离所述一对突出部32比离支柱构件的在纵向方向(轴向方向)上的中央近的位置处。该变形开始部36被构造成当预定值或更高的应力施加到其上时变得断裂。
(第一实施例的运行和效果)
接下来，将描述本实施例的运行和效果。
在本实施例中，如在图2和图4a中所示，朝向燃料箱本体12的内部突出的一对突出部32分别设置到燃料箱本体12的相互面对的顶壁18和底壁14。在燃料箱本体12内部设置有从顶壁18延伸到底壁14的支柱构件20，同时在支柱构件20的纵向端处的凸缘部30被焊接到对应的突出部32。因此，如在图4b中所示，通过利用支柱构件20将顶壁18和底壁14相互连接，能够抑制燃料箱本体12的壁部在燃料箱本体12内部的蒸发燃料由于温度而膨胀时明显地变形。
在此，支柱构件20设置有变形开始部36，变形开始部36被布置在离所述一对突出部32比离支柱构件的纵向中央近的相应的位置处。即，变形开始部36在所述一对突出部32附近设置在支柱构件20上，且因此在燃料箱本体12的顶壁18和底壁14将要变形时，能够将应力集中在变形开始部36上，而非集中在支柱构件20和壁部处的突出部32之间的结合部上。因此，变形开始部36变形以吸收应力，以由此抑制不仅在支柱构件20和突出部32之间的结合部上，而且还在燃料箱本体12的顶壁18和底壁14上的应力集中，因此抑制在燃料箱本体12侧中发生裂纹等。因此，能够在抑制突出部32和支柱构件20之间的结合部上的应力集中的同时抑制燃料箱本体的变形。
在燃料箱本体12内部，因为设置有多组突出部32和支柱构件20，每组包括一对突出部32和支柱构件20，所以能够降低由于燃料箱本体12内部的蒸发燃料的膨胀导致的整个燃料箱本体12的变形量，同时抑制在支柱构件20和突出部32之间的结合部上的应力集中。通过此方式，能够稳定燃料箱本体12的外部形状。
另外，支柱构件20被形成为大致圆筒状，并且具有扩径部28，所述扩径部28每个由倾斜壁部34构成，所述倾斜壁部34被形成为使得直径从变形开始部36朝向凸缘部30逐渐变大；因此，在燃料箱本体12变形时，即使应力在多个方向上作用，也能够将应力集中在支柱构件20的变形开始部上。此外，设置有由倾斜壁部34构成的扩径部28，以由此更可靠地将应力集中在变形开始部36上。
同时，每个突出部32包括大致沿着轴向方向突出的侧壁部40和设置在侧壁部40的前端处的底壁部42，支柱构件20的对应的凸缘部30被焊接到底壁部42。倾斜壁部34相对于轴向方向的倾斜角度θa被限定在30°至80°的范围内，而在侧壁部40和底壁部42之间的角度θb被限定在90°至135°的范围内(见图3)。即，倾斜壁部34相对于轴向方向的倾斜角度θa被限定为小于突出部32的侧壁部40和底壁部42之间的角度θb。因此，突出部32的弯曲刚度变得比由倾斜壁部34构成的扩径部28的弯曲刚度更大。因此，因为突出部32自身变得更难以变形，所以突出部32的底壁部42在燃料箱本体12变形时以平面状态倾斜；因此，能够将更多的应力集中在位于被焊接到底壁部42的支柱构件20的扩径部28附近的变形开始部36上。因此，在突出部32和支柱构件20之间的结合部上的应力集中能够被更具体地抑制以便抑制变形。
如在图5b中所示，如果突出部32的侧壁部40和底壁部42之间的角度θb被限定为135°或更大，作为一个示例，突出部32的弯曲刚度变得劣化，且因此除了侧壁部40之外，燃料箱本体12的顶壁18和底壁14也变得更容易变形(见图中的双点划线)。相反，如在图5a中所示，突出部32的侧壁部40和底壁部42之间的角度θb被限定在90°至135°的范围内，以由此增强突出部32的弯曲刚度；因此，燃料箱本体12的顶壁18和底壁14能够在除了突出部32以外的范围内变形(见图中的双点划线)。具体地，在本实施例中，燃料箱本体12的顶壁18和底壁14变形的变形范围变得更小，因此抑制了变形量。
(第一实施例的变体)
在本实施例中，支柱构件20被构造成包括在车辆的相应的向前位置处的一对左右第一支柱构件22和在车辆的相应的向后位置处的一对左右第二支柱构件24；然而，支柱构件20不限于该布置，且如在图6a中所示，其可被构造成将具有与第一支柱构件22和第二支柱构件24的直径相同的直径d的第三支柱构件46设置在所述一对左右第一支柱构件22之间以及所述一对左右第二支柱构件24之间(即，在燃料箱本体12的燃料箱中央处)。如在图7b中所示，第三支柱构件46被构造成使得倾斜壁部34相对于轴向方向的倾斜角度θc小于第一支柱构件22和第二支柱构件24中的每个支柱构件的相对于轴向方向的倾斜角度θa(见图7a)。即，位于燃料箱中央处且被焊接到突出部32的第三支柱构件46的凸缘部48的直径db小于第一支柱构件22和第二支柱构件24中的每个支柱构件的凸缘部30的直径da。据此，燃料箱本体12的突出部32能够更小(见图6a)，且因此位于燃料箱中央处的第三支柱构件46的布置灵活性变得升高。因此，能够促进设计灵活性。
第三支柱构件46具有变形开始部36，所述变形开始部36比第一支柱构件22和第二支柱构件24的变形开始部轴向更靠内布置；然而，如在图6b中所示，由于燃料箱本体12的顶壁18和底壁14的相应的燃料箱中央远离大致平行于轴向方向设置的侧壁16，所以当燃料箱本体12内部的蒸发燃料膨胀时，顶壁18和底壁14的燃料箱中央变得在大致垂直于平面的方向上变形。这意味着沿着轴向方向的应力被输入到布置在燃料箱中央处的第三支柱构件46中，且因此导致整个第三支柱构件46的拉伸变形。因此，在第三支柱构件46中，即使每个变形开始部36被布置在与第一支柱构件22和第二支柱构件24的变形开始部相比稍微更远离突出部32的位置处，应力也被集中在变形开始部36上；因此，能够抑制在第三支柱构件46和突出部之间的结合部上以及在燃料箱本体12的顶壁18和底壁14上的应力集中。
(第二实施例)
接下来，将参考图8描述根据本发明的第二实施例的车辆燃料箱50。注意到，与在以上所述的第一实施例中的结构部分相同的结构部分由相同的附图标记指示，且将省去其描述。
如在图8中所示，根据第二实施例的车辆燃料箱50基本上具有与第一实施例的车辆燃料箱相同的构造，且其特征在于，设置在支柱构件52上的每个变形开始部54由切口56构成。
即，支柱构件52形成为圆筒状，所述圆筒状的轴向方向在车辆竖直方向上延伸，且所述圆筒状在轴向方向上的两端形成有凸缘部58，所述凸缘部58每个被焊接到对应的突出部32(见图2)且具有与支柱构件52的板厚度大致相同的板厚度。
凸缘部58被形成为在大致水平方向上从支柱构件52的轴向端延伸，并且在凸缘部58的在轴向向外方向上的外表面60被焊接到对应的突出部32。
相应的变形开始部54在车辆竖直方向上设置在所述一对凸缘部58附近，所述一对凸缘部58被设置在支柱构件52的两端上。每个变形开始部54由切口56构成，所述切口56被形成为从支柱构件52径向向内凹陷的凹陷形状。该切口56沿支柱构件52的周向方向形成。
(第二实施例的运行和效果)
接下来，将描述本实施例的运行和效果。
同样利用以上所述的构造，除了每个变形开始部54由切口56构成之外，设置在支柱构件52上的每个变形开始部54具有与第一实施例的车辆燃料箱10的构造相同的构造；因此，能够获得与第一实施例的效果相同的效果。
因为每个变形开始部54由切口56构成，所以能够容易地调整变形开始部54的位置。通过调整切口56的深度，能够调整变形的容易度。
(第三实施例)
参考图9，将描述根据本发明的第三实施例的车辆燃料箱51。注意到，与以上所述的第一和第二实施例中的结构部分相同的结构部分由相同的附图标记指示，且将省去其描述。
如在图9中所示，根据该第三实施例的车辆燃料箱51基本上具有与第二实施例的构造相同的构造，且其特征在于，设置在支柱构件52上的每个变形开始部64包括通孔66。
即，变形开始部64被设置在支柱构件52的凸缘部58中的每个凸缘部附近。该变形开始部64由通孔66构成，当在支柱构件52的径向方向上观察时，所述通孔66每个形成为延伸穿过支柱构件52的圆孔。该多个通孔66被设置为在支柱构件52的径向方向上带有间隔。
(第三实施例的运行和效果)
接下来，将描述本实施例的运行和效果。
同样利用以上构造，除了每个变形开始部64由通孔66构成之外，设置在支柱构件52上的每个变形开始部64具有与第二实施例的车辆燃料箱50的变形开始部相同的构造；因此，能够获得与第二实施例的效果相同的效果。
在本实施例中，每个通孔66被形成为当在支柱构件52的径向方向上观察时的圆孔，但不限于此，且可形成为另外的形状，如在径向方向上观察时的长孔。
(第五实施例)
接下来，将参考图10描述根据本发明的第四实施例的车辆燃料箱53。注意到，与以上所述第一和第二实施例中的结构部分相同的结构部分由相同的附图标记指示，且将省去其描述。
如在图10中所述，根据第四实施例的车辆燃料箱53基本上具有与根据第二实施例的车辆燃料箱相同的构造，且其特征在于，设置在支柱构件68上的每个变形开始部70被布置在支柱构件68和设置在支柱构件68上的凸缘部72中的每个凸缘部之间的边界处。
即，支柱构件68形成为圆筒状，其轴向方向在车辆竖直方向上延伸，且其两个轴向端形成有被焊接到对应的突出部32的凸缘部72。凸缘部72的板厚度比支柱构件68的板厚度要厚，使得在支柱构件68的板厚度和凸缘部72的板厚度之间存在差异。
设置在支柱构件68上的变形开始部70中的每个变形开始部被布置在支柱构件68和对应的凸缘部72之间。即，支柱构件68被构造为具有逐渐改变的板厚度的部分。
(第四实施例的运行和效果)
接下来，将描述第四实施例的运行和效果。
同样利用以上所述的构造，除了每个变形开始部70被限定在支柱构件68和设置在支柱构件68上的每个对应的凸缘部72之间的边界处之外，变形开始部70被构造成与第二实施例的车辆燃料箱50的变形开始部相同；因此，能够获得与第二实施例的效果相同的效果。
在前述实施例中，每个支柱构件20、52和68被形成为圆筒状，但不限于此，且可形成为另一个形状，诸如矩形柱。
每个变形开始部36、54、64和70被构造成当预定值或更高的应力施加到其上时被断裂，但不限于此，且可构造成膨胀而不断裂。
此外，其构造成使得每个支柱构件20、52和68被设置成从每个燃料箱10、50、51和53的顶壁18延伸到底壁14。然而，每个支柱构件20、52和68不限于此，且可设置成从燃料箱10的一侧上的侧壁16延伸到另一侧上的相对的侧壁16。另外，每个支柱构件20、52和68可被设置成从顶壁18延伸到底壁14，并且还从一侧上的侧壁16延伸到另一侧上的相对的侧壁16。
另外，每个燃料箱10、50、51和53被形成为大致盒状形状，但不限于此，且可形成为马鞍形(所谓的马鞍型油箱)，所述鞍形箱被形成为使得底壁14的在车辆宽度方向上的大致中央部以在车辆向上方向上突出的突出形状形成。
另外，在以上实施例中，燃料箱本体12被构造成使得顶壁18和底壁14中的每个均具有突出部32，且每个支柱构件20包括在所述支柱构件20的两个纵向端处的变形开始部36。然而，其可构造成使得仅顶壁18设置有突出部32，且支柱构件20仅在顶壁18侧上设置有变形开始部36。
已经描述了本发明的实施例，但本发明不限于以上描述，且除了以上描述之外在不偏离本发明范围的范围内的多种改型当然是可行的。