本发明涉及一种燃料箱，更详细地说涉及钢制燃料箱的耐压化、轻量化。
本申请基于2019年6月12日在日本提交的特愿2019-109355号并主张优选权，将其内容援用于此。
背景技术
汽车用燃料箱长期以来都使用钢制箱，但近年来，树脂箱的使用例变多。其理由在于，作为防止燃料透过的对策而开发有多层构造树脂箱，在原料的比重差方面树脂有利于轻量化等。
作为能够实现树脂箱的轻量化的技术之一，例如在专利文献1中公开了如下技术：将形成于对置的树脂箱的上下面且向内部突出的突起彼此进行焊接而作为支柱。
燃料箱设置于车辆的车身底部、接近路面的部位，因此尤其是在夏季，由于来自路面的反射，燃料箱以及燃料被加温，燃料温度有时会升温到50℃以上。可以想到这会使树脂软化，树脂由于燃料的重量而挠曲。进而，由于因升温而产生的燃料蒸汽的压力上升，该挠曲变大。通过设置支柱能够减少该挠曲，能够抑制燃料箱的变形量。
近年来，由于HV(Hybrid Vehicle)、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle)的普及，发动机运转的时间处于变短的倾向，在燃料箱内部产生的汽油蒸汽不会被清除到发动机中，使内压升高。因此，进行燃料箱的耐压化，在树脂箱中通过在内部比以往更多地追加支柱来提高刚性。在钢制箱中，通过增加板厚来应对，但增加板厚会导致燃料箱的重量增加，还被指出对车辆行驶油耗造成影响。在HV、PHV中，需要蓄电池和容纳该蓄电池的壳体，车辆整体的重量增加。根据以上那样的情况，要求燃料箱的耐压化、轻量化的呼声比以往更强烈。
因此，在本申请人申请的专利文献2中公开了如下方法：在钢制箱的内部设置树脂制支柱，提高耐压性，其结果，实现燃料箱的轻量化。该方法是对金属制的底座实施螺纹加工并使树脂支柱螺合的方法，但需要至少在燃料箱的与上侧面对置的下侧面上设置底座的平行面。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-256462号公报
专利文献2：日本专利第6350781号公报
专利文献3：日本特开2012-245974号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
近年来，HV、PHV的蓄电池存在大容量化的趋势。因此，车辆地板下的较大面积逐渐被用于搭载蓄电池。正在尝试将燃料箱放置在蓄电池搭载位置的周边部且尽量减小水平投影面积。即，将接近立方体、长方体的形状的燃料箱采用为HV、PHV用。进而，可以预想到由于改善油耗而燃料箱的满箱容量也会降低。
当前的车辆的燃料供给方式以燃料喷射系统为主流，在燃料箱内部设置有燃料泵。因此，需要在上侧板侧设置用于安装泵的开口部。该开口部的直径通常为100～150mm，但在开口部周边无法确保设置支柱的场所，该开口部是由于燃料箱内部的压力变化而容易产生变形的部位。因此，在专利文献3中公开了如下方法：在树脂箱的情况下，对于开口部的周缘，通过具有万向接头构造的树脂支柱来确保刚性。
即使是钢制箱，防止因内压变化而引起的泵安装部的变形也较重要，但由于燃料箱的水平投影面积减小、泵安装部需要设置直径100～150mm左右的开口部，因此在专利文献2的方法中难以确保设置用于安装支柱的金属制底座的场所。为了防止因泵安装部位的压力变动而引起的板位移，成为钢制燃料箱板的尺寸减小的限制。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提高燃料箱的耐压性且实现轻量化。
用于解决课题的手段
本发明提出了以下的手段。
(1)本发明一个方案的燃料箱具备：钢制的下侧板和钢制的上侧板；以及至少一个钢制的支柱，配置在使上述下侧板与上述上侧板对置而形成的内部空间中，在第1端部固定于上述下侧板且第2端部配置在形成于上述上侧板的孔内的状态下固定于上述上侧板。
(2)在上述(1)中也可以为，上述燃料箱具备：钢制的第1螺母，固定于上述下侧板的内表面，供上述支柱的上述第1端部嵌合；凸缘，配置于上述上侧板的内表面，且固定于上述支柱；以及钢制的第2螺母，配置于上述上侧板的外表面，供上述支柱的上述第2端部嵌合，在与上述凸缘之间夹持上述上侧板。
(3)在上述(2)中也可以为，在上述支柱、上述第1螺母以及上述第2螺母的外表面上具备镀锡层或者镀锡锌层。
(4)在上述(2)或者(3)中也可以为，上述燃料箱具备将上述上侧板与上述第2螺母之间进行密封的焊料。
(5)在上述(1)至(4)任一项中也可以为，在上述下侧板和上述上侧板中的至少一方的对置的一对壁面上，安装有钢制且为圆柱状的梁。
(6)在上述(5)中也可以为，在上述梁上安装有第1挡板。
(7)在上述(1)至(6)任一项中也可以为，在上述支柱上安装有第2挡板。
发明的效果
如以上说明的那样，根据本发明，能够提高燃料箱的耐压性且实现轻量化。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的燃料箱的概要的立体图。
图2是表示该实施方式的燃料箱的概要的纵截面图。
图3是表示将该实施方式的燃料箱分离成上侧板与下侧板的状态下的概要的截面图。
图4是凸缘附近的主要部分的截面图。
图5是下侧板内表面侧的俯视图。
图6是表示该实施方式的支柱的构成的纵截面图。
图7是上侧板的俯视图。
图8是本发明的一个实施方式的变形例的燃料箱的横截面图。
图9是夹具的立体图。
图10是梁构造的俯视图。
图11是其他梁构造的俯视图。
图12是安装于支柱的第2挡板的立体图。
图13是该第2挡板的俯视图。
图14是安装于梁的第1挡板的俯视图。
图15是该第1挡板的侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，在本说明书以及附图中，对于具有实质上相同的功能构成的构成要素标注相同的符号，由此省略重复说明。
<1.燃料箱的构造>
首先，基于图1至图3对本发明的一个实施方式的燃料箱的概要构成进行说明。另外，图3是表示将本发明方式的燃料箱10分离成上侧板11与下侧板12的状态下的概要的截面图。
本实施方式的燃料箱10例如是汽车用的燃料箱，由钢制的上侧板11和钢制的下侧板12构成。与树脂制的燃料箱相比较，钢制的燃料箱10的形状简单且为金属制，因此具有汽油蒸汽难以泄漏这样的优点。如图2所示，上侧板11具有形成用于储存燃料的内部空间V的凹陷部11a、以及为了将上侧板11与下侧板12进行接合而形成在凹陷部11a的边缘部的凸缘部11b。同样，下侧板12具有形成用于储存燃料的内部空间V的凹陷部12a、以及为了将上侧板11与下侧板12进行接合而形成在凹陷部12a的边缘部的凸缘部12b。上侧板11的凸缘部11b与下侧板12的凸缘部12b例如通过缝焊而接合。
通过使上侧板11与下侧板12对置而形成内部空间V。
燃料箱10设置在车辆中的蓄电池搭载位置的周边部的情况较多。因此，优选为在能够尽量大地保持燃料箱10的容积的同时能够尽量减小水平投影面积的长方体状。另外，构成长方体状的燃料箱10的6个面中的相邻的面彼此之间的角部也可以是圆角。
<2.支柱>
[支柱构造]
本实施方式的燃料箱10在内部空间V中具备沿着上侧板11与下侧板12对置的方向延伸的支柱100。支柱100是为了提高燃料箱10的刚性而设置的加强部件。支柱100由钢制的线材或者棒材(钢制支柱)构成。此处，选择钢作为支柱100的原因在于，其廉价且具有较高的强度。另外，支柱100可以是碳素钢或者不锈钢，也可以适当地进行镀敷等被覆处理。另外，燃料箱10所具备的支柱100的数量没有限制，可以为一个，也可以为两个以上。当支柱100为三个时，能够尽量减少内部空间V中被支柱占有的体积，并且能够有效地抑制燃料箱10的变形。尤其是，优选通过变形分析计算来求出燃料箱10中预计会比较大地变形的部位，并在这些部位配置三个支柱100。通过如此地配置支柱，能够有效地抑制上侧板11以及下侧板12的变形。尤其是，通过以包围泵安装用的第1孔11c的周围的方式配置支柱100，能够有效地抑制具备上侧板11以及下侧板12的燃料箱10的变形。
在高压箱的情况下，内压例如上升至40kPa左右。对在图1中列举的燃料箱10的上侧板11的内表面以及下侧板12的内表面施加的力为40kN/m2。当假定燃料箱10的内表面积为1m2时，对该内表面施加40kN(4.08吨)的力。虽然该力并不是全部施加于支柱100，但需要设计适当的板厚，并设计为分担对燃料箱10的壁面施加的载荷以及对支柱100施加的载荷。
在正压时对支柱100施加几十～几百kgf的拉伸力，在负压时对支柱100施加同样的压缩力。例如，在施加100kgf(980N)的拉伸力或者压缩力，使用直径6mm的支柱100的情况下，根据(100×9.8÷(3×3×3.14))的算式，对支柱100施加的应力成为34.6MPa。JIS-G-4051：2016中规定的S10C钢材的抗拉强度为310MPa以上，因此可知即使直径为6mm也具有足够的强度。设置支柱100的意义在于抑制由于压力而引起的板11、12的位移。因此，支柱100的长度不会因应力而较大地变化。对支柱100施加的应力为弹性极限以下，优选为屈服点的一半以下。屈服点一般被定义为0.2％屈服强度，即在拉伸试验时残留0.2％的永久应变的载荷。但是，应力应变曲线在屈服点附近稍微成为非线形，因此按照在完全的弹性区域中使用的意义，可以将支柱100的直径设计为使应力成为屈服点的一半以下的载荷。
例如，在假定对燃料箱10作用规定的内压的情况下，钢制的支柱100的直径为6mm，根据燃料箱10的高度尺寸，成为位于内部空间V的部分。假设将燃料箱10的高度(支柱100中位于内部空间V的部分的长度)假定为200mm。在该情况下，钢制的支柱100的位于内部空间V的部分具有5.65cm3的体积和44.4g的质量。并且，在钢制的支柱100的屈服点强度为300MPa的情况下，能够将成为完全弹性区域的约150MPa以下设定为使用时的允许应力。与此相对，在对作用与上述规定的内压相同的内压且具有相同的高度尺寸的燃料箱10应用树脂制的支柱的情况下，一般的树脂制(例如，聚甲醛等)的支柱为，考虑到抗拉强度、屈服强度等强度较低，熔点低至摄氏160度左右，针对环境温度变化的杨氏模量、强度、完全弹性区域等机械性质的稳定性较低的情况，需要将使用时的允许应力设定为约10MPa以下来进行设计。因此，在使用树脂制的支柱的情况下，其大小为，至少直径为24mm、高度(长度)为200mm。在该情况下，树脂制的支柱的位于内部空间V的部分具有90cm3的体积和128g的质量，与钢制的支柱相比体积、质量均成为较大的值。尤其是，体积差非常大。如此，与树脂制的支柱100相比，钢制的支柱100能够在保持所需强度的同时成为较小的体积、较小的质量。因此，本实施方式的燃料箱10能够尽量减少燃料箱10的内部空间V中的支柱100的占有体积。因此，能够尽量大地确保燃料箱10的内部空间V中的用于储存燃料的有效体积(容积)。除此之外，能够在保持支柱100的强度的同时实现轻量化，因此能够使包括支柱100的燃料箱10成为轻量，并且能够提高针对内压的屈服强度。
为了通过螺母进行固定，对支柱100的两端进行螺纹加工。如图3所示，在支柱100的下端部(第1端部)形成第1外螺纹101，在支柱100的上端部(第2端部)形成第2外螺纹102。为了防止负压时的板11、12变形，如图2以及图3所示，在与燃料箱10的内部高度相应的支柱100的位置处，固定圆环状的凸缘105。凸缘105被设置为，使俯视观察圆环状的凸缘105的情况下的中心轴沿着支柱100的轴线，从支柱100的外周的整周向直角方向延伸的状态。由此，在燃料箱10的负压时等，支柱100能够经由凸缘105以较大的面积承受来自上侧板11的载荷，因此能够抑制包括形成于上侧板11的第2孔11d的内缘在内的第2孔11d附近的变形。因此，能够提高燃料箱10的耐久性。此处，在负压时，上侧板11有可能以凸缘105的外周缘为支点产生位移以及变形而疲劳。因此，以使目标的正负压疲劳试验合格的方式设定凸缘105的外径。此外，如图4所示，对凸缘105的上表面设置以随着朝向凸缘105的径向外侧而朝向下方的方式倾斜的若干的锥度，由此能够减少与凸缘105的外周缘接触的上侧板11侧的应变量。
燃料箱10还必须考虑碰撞安全性。即，在碰撞时，必须防止安装有支柱100的板11、12被破坏而燃料泄漏。因此，还能够对支柱100下部的螺纹的直径、螺纹牙的高度以及条数进行调整，以使图2以及图3所示的安装于下侧板12侧的腔室撑板20的第1螺母21与支柱100的螺合部破坏。
从防止腐蚀的意义出发，支柱100可以实施表面处理。推荐电镀锌、电镀锡、电镀锡锌、电镀镍。即，在支柱100的外表面可以具备镀锌层、镀锡层、镀锡锌层、镀镍层。在板11、12、挡板撑板使用镀锡锌钢板的情况下，从防止燃料箱10内部的电腐蚀的意义出发，可以选择电镀锡锌。
[安装构造]
通过钢制的第1螺母21进行支柱100的安装。
如图5所示，在下侧板12侧的第1螺母21的安装中，利用圆形的腔室撑板20。图5表示在腔室撑板20的三个部位安装有第1螺母21的状态。在腔室撑板20上的第1螺母21的安装部，开设有比第1螺母21的孔径大1mm的直径的孔。在此处凸焊第1螺母21。可以在第1螺母21侧设置凸出部，也可以在腔室撑板20侧设置凸出部(突起)。
第1螺母21与支柱100对应地设置于下侧板12的内表面。
将安装有第1螺母21的腔室撑板20通过点焊安装于下侧板12，但此时如图6所示，当在下侧板12的外表面侧安装加强件(加强部件)22时，能够抑制由于压力变动而引起的下侧板12的变形。另外，在图6中用符号23表示通过点焊而形成的焊接部。
在安装有加强件22的情况下，在压力变动时在下侧板12与加强件22之间有可能产生间隙。当沙尘进入该间隙时，燃料箱10的压力疲劳强度有可能降低。因此，为了防止沙尘进入接合部(间隙)，对加强件22的周缘部实施具有弹性的涂膜是有效的。或者，通过使锡锌焊料流入间隙，也能够堵塞间隙。尤其是，当使用焊料时，以面的方式确保强度，因此加强件22的效果提高。
加强件22的直径比腔室撑板20的直径大0～20mm左右。在没有加强件22的情况下，在将腔室撑板20与下侧板12进行点焊而成的焊接部23产生应力集中，下侧板12容易产生变形。基于点焊的焊接部23的位置不特别指定，但优选在压力变动时应力容易集中、对第1螺母21进行凸焊的部分的附近。图5以及图6示出焊接部23的事例。第1螺母21经由腔室撑板20固定于下侧板12的内表面。
使形成在支柱100的下端部的第1外螺纹101与第1螺母21嵌合，经由第1螺母21以及腔室撑板20将下侧板12与支柱100连接。由此，在下侧板12上固定支柱100的下端部。
另外，支柱100的下端部也可以通过焊接等固定于下侧板12。
如图6以及图7所示，通过第2螺母107进行上侧板11侧的支柱100的安装。另外，在上侧板11上设置有用于安装泵的第1孔11c。此处，第1孔11c形成于上侧板11的俯视时的中央。在上侧板11上开口有支柱100安装用的第2孔(孔)11d。在下侧板12侧的第1螺母21的安装位置正上方的部位开口有第2孔11d。第2孔11d的直径与支柱100的直径相同，当朝向上侧板11的外表面侧进行比第2孔11d的直径大0.5mm左右的扩孔加工时，对第2孔11d附加锥度，容易对支柱100的上端部进行安装。此外，也可以从第1孔11c伸入手，调整支柱100的位置，将支柱100的上端部放入到第2孔11d中。
此外，在上侧板11中的第2孔11d的边缘部容易产生应力集中。通过扩孔加工对第2孔11d附加锥度，对于缓和与加减压时的板11、12的变形相伴随的应力集中也有效果。
支柱100的上端部中的下方的部分配置在第2孔11d内，支柱100的上端部中的上方的部分比第2孔11d向上方突出。即，支柱100的一部分配置在内部空间V中。凸缘105配置在上侧板11的内表面上。
通过从外部螺合第2螺母107来进行支柱100的安装。第2螺母107以配置在上侧板11的外表面的状态与形成于支柱100的上端部的第2外螺纹102嵌合，由此固定于支柱100的上端部。第2螺母107以及凸缘105在上下方向上夹持上侧板11。如此，支柱100的上端部固定于上侧板11。另外，支柱100的上端部也可以通过焊接等固定于上侧板11。
为了确保密封性，在第2螺母107与上侧板11之间设置填料(密封件、垫片或者密封圈，未图示)。填料的材质没有特别规定，但当考虑到长期规格的耐久性时，可以是对焊料片进行冲裁而得到的环形的垫圈108A(参照图4)。在通过第2螺母107将垫圈108A螺合于支柱100之后，对该部位加热而使垫圈108A熔融，进而使垫圈108A冷却固化而成为焊料108。由此，焊料108对上侧板11与第2螺母107之间进行密闭(密封)，能够确保燃料箱10的密封性。
另外，从防止螺母21、107腐蚀的观点出发，优选对螺母21、107进行镀敷处理，推荐电镀锌、电镀锡、电镀锡锌、电镀镍。即，优选在螺母21、107的外表面具备镀锌层、镀锡层、镀锡锌层、镀镍层。
尤其是，在板11、12使用镀锡锌钢板的情况下，从减少电腐蚀可能性的意义出发，优选电镀锡锌。此外，当在支柱100与螺母21、107的紧固部的密封中使用焊料金属，通过加热而使该焊料金属熔融来确保密封性的情况下，由于电镀锡锌的焊料浸润性优异，因此优选电镀锡锌。从确保密封性的观点出发，也优选电镀锡锌。
<3.梁构造>
[梁构造、安装构造]
当在泵的边缘部设置支柱100时，能够抑制正负压时的板11、12的上表面、底面位移，但在燃料箱10的被缝焊的凸缘部11b、12b附近会出现褶皱。即，板11、12的壁面的位移变大。在通过加强件对燃料箱10的被缝焊的凸缘部11b、12b进行加强并经由加强件且利用螺栓安装于车辆框架的情况下，利用车辆框架的刚性效果来抑制横向(与板11、12对置的方向正交的方向)的位移，但在利用带安装于车辆框架的情况下，无法抑制燃料箱10的横向的位移。
在这样的情况下，如图8所示，可以在燃料箱10的内部设置钢制且为圆柱状的梁30。在对板11、12进行了冲压之后，在其壁面上通过点焊来安装图8以及图9所示的梁30安装用的钢制的安装工具31(attachment：附件)。另外，在图9中用双点划线表示梁30。
安装工具31为帽型构造，设置于梁30的两端的凸缘30a嵌入该安装工具31中。也可以在帽型构造的开口部31a安装防脱用的翅片32，以免所安装的梁30脱离。在将凸缘30a嵌入安装工具31时，将钢制的翅片32朝内侧折弯，在嵌合后，通过翅片32的回弹来避免凸缘30a脱离。将翅片32的尺寸设计为，具有能够通过手动作业进行嵌合那样的强度。此外，梁30的凸缘形状可以为圆形，也可以为四边形。在四边形的情况下，成为梯形，使上底比下底短，当从上端侧向钢制的安装工具31的空间中插入时，安装变得容易。
安装工具31的强度通过安装工具31的板厚、材质来进行控制。但是，也能够通过使焊料金属流入到安装工具31的间隙中，由此以面的方式确保安装工具31的强度。
如图10所示，梁30的一端为具有凸缘30a的凸缘构造，另一端为螺纹构造34。通过凸焊在四边形的钢板上安装螺母34a，并对其螺合梁30的螺纹加工部34b，形成另一端侧的凸缘30a。在使其进行螺合时，能够通过其旋转数来调整梁30的长度，因此能够吸收由于板11、12的冲压精度而引起的板11、12的内径偏差。
如果冲压精度几乎没有偏差，则可以使梁30的两端成为凸缘构造，也可以使两端成为使用了螺纹和螺母的凸缘构造。在使用了螺母和螺纹的凸缘构造的情况下，需要增大作为帽型零件的安装工具31的U字型的开口部31a的直径。
此外，如图11所示，也能够准备两个一端成为凸缘构造、另一端成为螺纹构造的梁30，并使用于螺栓紧固的延长螺母35与两个梁30的螺纹构造螺合。在该情况下，两个梁30的螺纹加工需要使一方为右旋螺纹，另一方为左旋螺纹。其目的在于，防止由于振动而螺纹旋转，使延长螺母35的紧固脱离。如此，具有如下效果：当使作为两个梁30整体的两端成为凸缘构造时，减小安装用的钢制的安装工具31的U字型窗的直径，提高安装工具31的刚性。
使用哪种方式的梁30，可以根据板11、12的形状精度、梁构造用的安装工具31的成本、组装时的作业的繁杂度等来判断。
梁30安装于上侧板11和下侧板12中的至少一方的对置的一对壁面上。
由于压力变动，燃料箱10的壁面意欲位移。梁构造抑制该位移，但在支承梁30的安装用的安装工具31的点焊部会集中应力。应力所集中的场所是燃料箱10的板11、12与梁安装用的钢制的安装工具31的接合面、点焊时的热影响部。由于压力变动，板11、12的塑性变形逐渐发展，最终燃料箱10的板11、12产生损伤。从防止该情况的观点出发，可以在梁安装用的钢制的安装工具31的相反侧设置强度加强用加强板。由此，能够使热影响部的应力集中分散。加强板可以成为与板11、12相同程度的板厚，其尺寸可以与梁安装用的安装工具31的大小相同、或者与其相比在纵横方向上均大出0～20mm左右。
但是，如上所述，在压力变动时，在下侧板12与加强件22之间产生间隙，沙尘类从外部进入该间隙，有可能使疲劳强度降低。因此，为了防止沙尘附着，需要对间隙赋予具有弹性的涂膜或者通过焊料堵塞间隙部分。
<4.挡板的安装>
如上所述，混合动力车(HV)、插电式混合动力车(PHV)的燃料箱需要高压箱。在这样的车种中，发动机运转的时间较短，车厢内较安静。因此，在运转时容易听到燃料的晃动声。为了抑制燃料晃动，能够利用支柱或梁。
如图12以及图13所示，燃料箱10也可以具备片状的第2挡板40(也称作纵板。)。第2挡板40以最薄的板厚方向沿着水平方向的方式、即以板面沿着铅垂方向的方式，配置在燃料箱10的内部空间V中。第2挡板40也可以安装于支柱100。例如，在加工成圆柱状(中空圆筒状)的树脂制且为片状的第2挡板40的侧面上开设孔41，进而设置翅片42，由此抑制燃料的流动。在圆柱状(中空圆筒状)的第2挡板40的侧面上，安装供支柱100从中穿过的小径的中空圆筒状的圆柱构造物43。在将支柱100安装于下侧板12之后，使这样的第2挡板40从支柱100的上部穿过，在支柱100嵌入挡板40的状态下，能够安装第2挡板40。由此，能够抑制在行驶时产生的燃料的晃动，抑制声音的产生。当第2挡板40为树脂制时，能够降低在内部空间V中占有的每单位体积的重量。另外，第2挡板40并不限定于树脂制，也可以由钢制等其他原料形成。
提及到长方体形状的PHV用燃料箱增加的可能性。在这种形状的情况下，在车辆行驶时，当转弯时燃料由于离心力而横向运动，当与燃料箱的侧面碰撞时，其波反弹而燃料沿着燃料箱的上表面落下。此时，由于液体彼此碰撞而产生声音。该声音被称作飞溅音。如图14以及图15所示，燃料箱10也可以具备片状的第1挡板50(也称作横板。)。第1挡板50以最薄的板厚方向沿着铅垂方向的方式、即以板面沿着水平方向的方式，配置在燃料箱10的内部空间V中。第1挡板50也可以安装于支柱100。如果设置有两根以上的梁30，则当利用这些梁30以跨在多根梁30之间沿着横向(水平方向)架设的状态，以片材的厚度方向沿着上下方向(铅垂方向)的方式设置片状的第1挡板50时，能够承接落下的燃料而降低飞溅音。即，第1挡板50在跨越多根梁30地架设的状态下被支承，因此能够耐受落下的燃料所产生的冲击，并且能够遮挡液体彼此碰撞，能够有效地降低飞溅音。如此，由于在梁30上安装有第1挡板50，因此能够将梁30兼用于抑制板11、12变形以及支承第1挡板50，能够提高燃料箱10的耐久性，并且能够抑制在行驶时产生的燃料摆动，而抑制声音的产生。此外，也能够形成从树脂制的第1挡板50的一端或两端沿着铅垂方向延伸的板状体，使第1挡板50的一端或两端的截面形状成为L字形状，而使其具有纵板的功能。
形成第2挡板40以及第1挡板50的树脂的种类没有特别限定，可以考虑高密度聚乙烯、聚甲醛、尼龙等。在组装到燃料箱10之后，在进行挡板40、50的涂装烧结的情况下，需要选择与烧结温度对应的树脂。树脂的熔点必须为烧结温度以上。
树脂制的挡板40、50不需要通过一体成型而得到。也可以将片状的板材分成几个部件来进行成型，并将它们以卡扣构造进行组合。
<5.支柱和梁的作用>
[支柱]
当使上侧板11与下侧板12对置且使彼此的凸缘部11b、12b重合时，安装于下侧板12的支柱100的上端部贯通在上侧板11的上表面上开设的第2孔11d。该第2孔11d设置在泵安装用的第1孔11c的周边。因此，即使支柱100的配置精度较差而支柱100无法贯通上侧板11的第2孔11d，也能够通过将手伸入泵安装用的第1孔11c来调整支柱100的位置，由此能够简单地使支柱100的上端部进入第2孔11d。在使支柱100的上端部贯通了第2孔11d之后，从上侧板11的外侧经由密封用填料通过第2螺母107对支柱100进行固定。如此，能够在燃料箱10的内部空间V中容易地构建支柱100。
至少将一根以上、优选为三根以上的支柱100设置于燃料箱10。在一根支柱100的情况下，无法充分抑制由于压力而引起的板11、12的位移，板11、12有可能以设置支柱100的部位为支点产生变形，使应变集中在支柱100的周边。在两根支柱100的情况下，担心产生板11、12以连结两根支柱100的端部的线为轴进行旋转那样的位移。如果设置三根支柱100，则连结这三根支柱100的端部的面完全固定，能够确保燃料箱10的刚性。如果设置四根以上的支柱100，则虽然能够减轻对各支柱100的负荷，但支柱100的安装作业的负荷增加。
此处，燃料箱设置于车辆，被用作为储存作为燃料的例如汽油的部件，但燃料箱所储存的汽油受到外部气体、在构造上通过燃料箱附近的排气管的影响而升温。因此，汽油的蒸汽压力上升，燃料箱的内部成为正压。例如，在夜间的停车中，由于气温降低而燃料的蒸汽压力降低，有时燃料箱的内部成为负压。此外，随着驾驶中的燃料消耗，液量下降而也有时燃料箱内部的压力降低。进而，还可以考虑在驾驶中汽油蒸汽通过滤罐向发动机侧清除，燃料箱内部的压力降低。如此，燃料箱的内部反复成为正压与负压。当由于该压力变化而燃料箱的形状产生变化时，担心在板的一部分产生的应变会超过钢的屈服点而进入塑性区域，引起低周疲劳。通过增加板厚能够抑制燃料箱的变形量，因此通常以不产生低周疲劳的方式设计板厚。
此外，在板厚设计中，还考虑到振动疲劳、即高周疲劳。燃料箱通过螺栓或者带安装于车辆的下部。当车辆行驶时，来自路面的振动传递至燃料箱。燃料箱具有规定的振动特征值，当降低板厚时，特征值降低，接近来自路面的输入频率，容易产生共振现象。因此，也有时为了避免振动疲劳而决定板厚。
如此，以往，在钢制的燃料箱中，为了避免压力疲劳以及振动疲劳而难以减薄板厚。
进而，近年来，还逐渐要求耐压性较高的燃料箱。为了对应蒸汽排放限制被强化的趋势，采用设置活性炭滤罐以免汽油蒸汽从燃料系统逸出到大气中的对策。吸附于滤罐的汽油蒸汽在发动机的运转中被清除，不会放出到大气中。此时，滤罐被干燥。但是，在带发电机的电动汽车、插电式混合动力车中，发动机运转的时间较短，吸附于滤罐的汽油难以干燥。为了减轻滤罐的负荷而需要提高与燃料箱之间的隔离阀的开放压力，其加压量为30～40kPa。通常，为了构建耐受该压力的钢制的燃料箱，必须使用具有通常的2倍左右的板厚的板，使燃料箱的重量增加。
如此，以往的钢制的燃料箱为了确保刚性而难以减薄板的板厚。因此，在本申请人申请的专利文献2中公开了如下方法：在钢制箱的内部设置树脂制支柱，提高耐压性，其结果，实现燃料箱的轻量化。该方法是对金属制的底座实施螺纹加工并使树脂支柱螺合的方法，但需要在燃料箱的与上侧面对置的下侧面上至少设置底座的平行面。因此，为了防止燃料箱的泵用开口部周缘由于压力而产生的变形，本发明能够代替底座而以螺母这样的极小面积进行支柱设置。
[梁]
在研究将上下面相连的支柱构造的过程中，在燃料箱中进行缝焊的凸缘部附近的横向膨胀成为问题。在扁平型燃料箱的情况下，上下方向的膨胀较大，横向的膨胀不那么成为问题，但在上下面的间隔较大、即具有高度的燃料箱的情况下，能够观察到当抑制上下的膨胀时横向膨胀的现象。作为抑制该膨胀的方法，一般使用将燃料箱安装于地板的带，但由于该带也是上侧面与地板接触而从下侧用带支承的构造，因此对于横向的膨胀几乎没有效果。
在钢制箱的情况下，分别通过冲压加工来制造上侧板和下侧板，并在其内部进行挡板、配管、管道、阀的安装。因此，也能够安装梁构造。迄今为止，存在将挡板用作为梁构造的事例。例如，在商用车用的罐式油箱中，有时在卷绕主体并实施了纵向缝焊之后，在成为方筒的主体的内部压入四边形的挡板，并通过点焊固定挡板4角的凸缘。在内部设置的构件较少的情况下能够进行这种情况，但在PHV用高压箱中，预想安装有压力调整用的各种构件，可以认为会与挡板发生干涉。在这种情况下，如果是柱状的梁构造，则对构件类的干涉较少。
<6.一个设计例>
上述本实施方式的燃料箱10例如能够利用使用了有限元素法的计算机模拟来进行设计。具体而言，首先，在未设置支柱100的状态下，在使燃料箱10的内部压力成为正压或者负压的情况下，求出燃料箱所产生的应变范围较高的位置。在接近该最大应变范围位置且从燃料箱10用的第1孔11c能够伸入手的场所安装支柱100。由于在一根支柱100的情况下不稳定，因此尽量设置两根支柱100。接着，在成为以设置了两根支柱100的点为底边的等腰三角形的顶点部设置第三根支柱100。在上侧板11的泵安装用的第1孔11c的附近开设第2孔11d，使支柱100贯通该第2孔11d并通过第2螺母107进行螺纹固定。为了安装泵，图1所示的被称作保持器15的厚度2～4mm的金属制的底座安装在上侧板11中的第1孔11c的开口周缘部，但支柱100优选设置在其附近。其原因在于，在燃料箱10的组装时，能够从保持器15伸入手来进行作业，并且能够利用保持器15的刚性来防止上侧板11侧的支柱100的安装部的疲劳。
接着，通过计算机模拟计算出对支柱100施加的力，并决定能够确保充分的拉伸力以及压屈力的支柱100的直径。支柱100的强度优选为对支柱100施加的力的2倍以上。这是为了在完全弹性区域中使用支柱100，防止支柱100的疲劳破坏。
在保持器15周边设置适当的支柱100，并进一步进行压力计算。如果在横向上膨胀增大，在被缝焊的凸缘部11b、12b附近观察到应变的增大，担心疲劳破坏的情况下，进行梁30的设置。梁30的设置场所为应变较大的部位附近。
作为一个具体例，作为一般的钢制的高压箱的板厚，假定为1.6mm。此外，将其上侧板11与下侧板12的重量之和设为16kg。当在该燃料箱10中设置三根支柱100时，判明了能够在确保与板厚为1.6mm的情况下相同的耐压性的同时，将板厚降低到1.2mm。此时的板的重量为12kg。进而，当将板厚设为1.0mm时，在缝焊焊道附近显现疲劳裂纹的可能性。因此，判明了通过追加一根梁30，即使是1.0mm的板厚也能够确保耐压性。此时的板的重量为10kg。当使用直径6mm的钢制的支柱100时，包括螺母重量在内，支柱100、梁30的重量每根为100g以下。即使加上该重量，与原来的重量相比也能够大幅度轻量化。
接着，对燃料箱的形状与支柱100及梁30之间的关系进行说明。
在钢制的燃料箱10中，分别对带凸缘的上侧板11与下侧板12进行冲压加工，在安装了内部的构件类之后，将凸缘部11b、12b重叠而进行缝焊，由此加工成一体的构件。燃料箱10的侧面通过其缝焊部而提高了刚性，因此上下面的刚性相对变低。因此，通过支柱100将燃料箱10的上下面相连，由此能够提高燃料箱10整体的刚性、即耐压性。
燃料箱10的内压均匀地施加于燃料箱10的内表面。因此，刚性较低的面的变形变大，由此而产生压力疲劳破坏。当通过在上下面设置支柱100来提高上下面的刚性而降低变化量时，能够观察到在侧面的缝焊焊道部产生疲劳破坏的现象。即，在上下面未通过支柱100支承的情况下，上下面的刚性比侧面的刚性低，但当通过支柱100支承上下面时，该刚性的高低关系反转，侧面的刚性变得比上下面的刚性低。
然后，得到如下见解：在通过设置支柱100而上下面的刚性超过侧面的刚性时，能够观察到该侧面的疲劳裂纹。在这种情况下，可知通过采用梁构造(在下侧板12和上侧板11中的至少一方安装有钢制且为圆柱状的梁30的构造)，能够得到进一步的耐压性改善。对应当使用梁构造的燃料箱10的形状进行补充说明。
以下，将长方体状的燃料箱10的尺寸设为宽度W、长度L以及高度H，将由宽度W和长度L包围的面(上下面)设为WL面，将对WL面施加的压力设为PWL。同样，将由宽度W和高度H包围的面(侧面)设为WH面，将对WH面施加的压力设为PWH，将由长度L和高度H包围的面(侧面)设为LH面，将对LH面施加的压力设为PLH。在燃料箱10的成为侧面的WH面以及LH面上，以环绕燃料箱10的方式连续地设置有缝焊线(焊道)。
燃料箱10的形状大体上能够分为立方体箱、扁平箱以及长方体箱这三种。立方体箱是宽度W、长度L以及高度H实质上相等的形状。扁平箱是宽度W与长度L实质上相等、高度H小于宽度W以及长度L的形状。长方体箱是宽度W或者高度H较大、长度L较小的形状。
以下，对燃料箱10的形状分别为立方体箱、扁平箱以及长方体箱的情况下的支柱100与梁30的考虑方法进行说明。
(1)立方体箱的情况
在PHV中，有时在后部座椅下方设置有蓄电池或者控制蓄电池的装置，在其旁边设置燃料箱。其形状成为接近立方体的形状。当将燃料箱的容量设为Vo、表面积设为S时，使容积效率Vo/S最大化的六面体为立方体，也可以说是合理的形状。
由于是立方体，所以PWL＝PWH＝PLH。此处，对相对的面施加的压力相同。由于缝焊的凸缘构造而侧面的刚性比上下面高，因此通过在刚性相对低的上下面上设置支柱100，能够使燃料箱10整体的刚性均等化，不需要设置梁30。
(2)扁平箱的情况
为了较大地取得车内空间，有时将燃料箱10的高度H设为100～200mm左右。在这种燃料箱10中，上下面的面积扩大，因此与对侧面施加的负荷相比压力负荷相对地变大。即，由于PWL>PWH(PLH)，所以即使通过设置支柱100来提高上下面的刚性，也不会超过侧面的刚性。因此，不需要设置梁30。
(3)长方体箱的情况
有时在蓄电池的后方设置燃料箱10。在这种情况下，采用沿着车辆的左右方向的燃料箱10的宽度W或者高度H较大、沿着车辆的前后方向的长度L较小的长方体箱。对这种燃料箱10施加的内压如下所述。
(长度L＝高度H时)PWL＝PWH或者
(长度L<高度H时)PWL<PWH
当在上下面上设置支柱100时，上下面的刚性提高，因此WH面的刚性变得最低。为了弥补这一点而需要梁30。
当在L<H的情况下研究梁30的设置时，在宽度W与高度H之比超过1.5的情况下，优选设置梁30。抑制(支承)WH面由于压力而产生变形的是位于其两侧面的LH面，因此当宽度W变大时，WH面的挠曲也随之变大，WH面的中央部的变形变大。因此，担心WH面由于压力变动而产生疲劳破坏。因此，优选为，在W/H>1.5时，设置一根以上的梁30，由此能够抑制变形且提高压力刚性以及疲劳耐性。在燃料箱10中设置有用于汲取燃料的泵，因此可以设置在避开泵的位置。设置梁30的位置和根数通过计算机模拟来决定。
产业上的可利用性
能够提高燃料箱的耐压性且实现轻量化。
符号的说明
10：燃料箱；11：上侧板；12：下侧板；30：梁；40：第2挡板；50：第1挡板；100：支柱；108：焊料；V：内部空间。
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