JP2009286130A - 給油ニップルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクと給油管との間で、ガスが透過しない流路を可能にし、剥離しない給油ニップルを提供する。
【解決手段】燃料タンクが、基本的に燃料蒸気を通さず、燃料を収容するシェルと、燃料をシェル内に受けるための開口と、給油ニップルとを有する。その給油ニップルはその開口に通じ、燃料蒸気バリアー層を有する。給油ニップルは通路を形成して、シェルに取付けられて、その通路はその開口と心が合い、燃料が給油ニップルを通ってタンク内部に流れ得る。給油ニップルは、内側面を形成する材料からなる内側層と、外側面を形成する材料からなる外側層と、バリアー層を形成する材料からなる少なくとも一つの中間層とを有する。その中間層は、内側・外側層とは組成が異なる材料から成形されて、炭化水素の透過を妨げる。
【選択図】図６

Description

この出願は、２００３年１２月２日出願日の米国特許出願第１０／７２６１８２号及びその一部継続出願の優先権を主張している。

この発明は一般的には燃料系統に関し、より詳しくは、燃料系統部品及びその製法に関する。

共押出成形された６層パリソンから燃料タンクをブロー成形することは知られている。その６層パリソンは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）製の内側及び外側層と、一対の接着層の間に挟まれた蒸気バリアー層と、その接着層の一つとその外側層との間に設けられた粉砕再生材層とからなる。蒸気バリアー層が中断している場合には、炭化水素が燃料タンクから大気に簡単に漏れ得る。蒸気バリアー層は、例えば、燃料タンクの開口域や、成形時にパリソンが閉じる時に生じる挟持部又はシームで、中断している。

給油管を通して、燃料タンク内に燃料を給油するために開口が設けられる。その給油管は、その一端がニップルを介してタンクに取付けられ、その他端が給油所の給油ノズルを収容する。単層ＨＤＰＥ製の従来の給油ニップルは、容易に燃料タンクに接着される。しかし、炭化水素の大気への漏洩を防止又は減少することに関しては、十分効果的とは言えない。

政府当局により大々的に公表されている、より厳しくなる排出物規制に準拠するために、燃料タンク及び、液体燃料又は燃料蒸気に接する燃料系統部品を、燃料蒸気が大気に逃げるのを防止するように造ることが望まれている。

本発明は、燃料タンクと給油管との間で、ガスが透過しない流路を可能にし、剥離しない給油ニップルを提供する。

燃料タンクが、基本的には燃料蒸気を透過させずに、燃料を収容するシェルと、燃料をシェル内に受けるための開口と、給油ニップルとを有する。その給油ニップルはその開口に通じ、燃料蒸気バリアー層を有する。給油ニップルは通路を形成して、シェルに取付けられて、その通路はその開口と心が合い、燃料が給油ニップルを通ってタンク内部に流れ得る。給油ニップルは、内側面を形成する材料からなる内側層と、外側面を形成する材料からなる外側層と、バリアー層を形成する材料からなる少なくとも一つの中間層とを有する。その中間層は、内側・外側層とは組成が異なる材料から成形されて、炭化水素の透過を妨げる。

ある好適実施例では、その給油ニップルは６層からなり、それらは、内側層と、外側層と、二つの接着層の間に設けられた蒸気バリアー層と、その外側層とその接着層の一つとの間に設けられた粉砕再生材層とである。給油ニップルは、好ましくは、真空引き、ブロー、圧縮成形された、押出多層シート又はパリソンを含む、種々の方法で、熱可塑成形される。

本発明の目的・特徴・優位性には、燃料タンク構造を提供し、その構造は給油ニップルを有し、その給油ニップルは、燃料タンクと給油管との間で、ガスが略透過しない流路を可能にして、剥離しない層の給油ニップルであり、給油ニップルと燃料タンクシェルとの間の高強度のジョイントを提供し、比較的簡明なデザインであり、経済的に製作・組立が可能であり、種々の燃料タンクに対して、種々の寸法・形状の給油ニップルが適用可能な構造である。

無論、他の目的・特徴・優位性も、この明細書の全体の開示からこの技術の熟練者には理解される。また、請求項に記載した給油ニップルは上記優位性の幾つか又は全部を達成できる。

本発明のこれら及び他の目的・特徴・優位性は、好適実施例の以下の詳細記載、請求項の記載、添付図から明瞭に理解される。

本発明の好適実施例の給油ニップルを有する燃料タンクの斜視図である。 図１の線２−２に略沿った横断面図（参考図）である。 図２の符号３で示した円で囲んだ領域の拡大図（参考図）である。 図２の符号４で示した円で囲んだ領域の拡大図（参考図）である。 多層パリソンを真空引きして給油ニップルを形成するために使用される鋳型を図示した斜視図（参考図）である。 別の好適実施例の給油ニップルを形成するために鋳型に収容されたパリソンを図示する断面図である。 鋳型内で部分的に膨張されたパリソンを図示する、図６と同様の断面図である。 鋳型内で一杯に膨張されたパリソンを図示する、図６と同様の断面図である。 その給油ニップルのフランジの形成を図示するパリソンと鋳型の断面図である。 本発明の好適例により形成された給油ニップルの斜視図であり、そのニップルはそこに連結された逆止め弁を具える。 本発明の更に別の好適実施例による複数給油ニップルの形成に使用される鋳型半体を示す斜視図である。

図を詳細に説明すると、図１は燃料タンク１０の好適実施例を示し、燃料タンク１０のシェル１２は、外面１４と内面１６とを有し、空洞１８を形成して、燃料を保持する。シェル１２は、限定するわけではないが、燃料ポンプ、圧力センサ、燃料レベルセンサ、電気コネクタ（全て非図示）、等の構成部品を収容又はアクセスを提供する開口１５等の複数の開口を有し、また、空洞１８内に燃料を受ける開口２０を有する。給油ニップル２２が好ましくはジョイント２５で燃料タンク１０の外面１４に取付けられる。給油ニップル２２は、開口２０に心が合う流路２４を有して、燃料は流路２４を通って空洞１８に流入できる。給油ニップル２２の構造は、燃料蒸気の透過を減らし又は略無くして、燃料タンク１０からの揮発排出物を減らすことができる。又、ジョイント２５は、給油ニップル２２をシェル１２に確実に取付けて、給油ニップル２２とシェル１２との間のクラック伝播又は剥離を防ぐ。

図３（参考図）に示すように、燃料タンク１０のシェル１２は、内側・外側層２６、２８を有し、それらの間には中間層３０が設けられる。中間層３０は好ましくは一対の接着層３２により、内側・外側層２６、２８に接着される。接着層３２の各々は、中間層の各面に配置される。接着層３２は、中間層３０と内側・外側層２６、２８との間の弾力性のある接着層を提供して、内側・外側層２６、２８が中間層３０から分離するのを防ぐ。好ましくは、内側・外側層２６、２８が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）製であり、一方、中間層又はバリアー層は、一般的には炭化水素を略透過しない材料から形成され、その材料は、非限定例として、エチレンビニールアルコール（ＥＶＯＨ）である。この好適実施例では、粉砕再生材層３３は外側材料層２８と隣接接着層３２と間に設けられる。

図２（参考図）に図示したように、給油ニップル２２のボディ３４は、外面３６と内面３８とを有する。内面３８は一対の相対する端４２、４４の間に延設された流路２４を形成する。他端４４はシェル１２に取付けられるように構成されている。好ましくは、他端４４は部分的に、径方向外側に延設されたフランジ４６とを有する。フランジ４６は、内面３８の少なくとも一部であり、シェル１２に取付けられる。

図４（参考図）に明瞭に図示したように、給油ニップル２２のボディ３４は、ポリマー材製の内側層４８と外側層５０とを有し、それらは中間バリアー層５２により分離されている。好ましくは、接着層５４は、中間層５２を内側層４８、外側層５０との両方に接着させる。内側・外側層４８、５０は好ましくはＨＤＰＥ製であり、一方、中間層５２は好ましくはＥＶＯＨ製であり、好ましくは燃料タンク１０のシェル１２と同様の層構造である。中間層５２は、ボディ３４全体に渡って略連続していて、両端４２、４４まで延設・配置されて、最適なシールを提供して、燃料蒸気が大気に透過するのを防ぐ。この好適実施例では、粉砕再生材５５の層が、外側層５０と、隣接する接着層５４との間に配置されている。

好ましくは、給油ニップル２２の一端４２は、給油管５６に当接するように構成されて、一般的には、カプラーにより給油管５６に結合される。そのカプラーは例えば、非限定的に、低透過性カプラー５８である。設計上の必要性により、給油ニップル２２の一端４２は、種々の形態となり得る。それ故、バリアー層５２の向きが、個々の設計要求に最適になるように種々の形態となる。図２に示す実施例では、給油管５６に当接するように構成されることに加えて、一端４２は、逆止弁アセンブリ６０を収容するように構成されて、燃料タンク１０内の燃料が給油ニップル２２を通って逃げるのを防ぐ。

給油ニップル２２を形成するために、加熱加工方法が使用され、例えば、真空引き、ブロー又は圧縮又は高温成形であり、多層壁構造を使用し、好ましくは、ＨＤＰＥ、ＥＶＯＨ、接着、及び粉砕再生材層である。給油ニップル２２をこのように形成して、接着層５４で、ＨＤＰＥ製内側・外側層４８、５０を、ＥＶＯＨ製中間バリアー層５２に接着する。それ故、燃料又は燃料蒸気が多層壁を介して透過する可能性を著しく減らす。

ある成形方法では、押出成形された多層予成形品は、略平坦なシートを含む任意の形であり、好ましくは、前述の材料製の６層であり、二つの鋳型半体の間に配置される。パリソンがその二つの鋳型の間に置かれて、鋳型を合わせてパリソンを給油ニップル２２の形にする。その二つの鋳型を合わせると分離線が形成され、その分離線は好ましくは、両端４２、４４では、特別に整えるために、中間バリアー層５２が露出するように設計されている。給油ニップル２２は、鋳型内にある間に整えられ得る。

置換製作方法では、真空を利用して給油ニップル２２を成形する。図５（参考図）に図示したように、多層シート７０が好ましくは前述材料の６層からなり、雄半体鋳型７２と雌半体鋳型７４との間で成形される。雄半体鋳型７２は雄プラグ７６を有し、雄プラグ７６は雄半体鋳型７２の基部７８から外側に延設されて、略円筒径であり、給油ニップル２２を略円筒形に成形する。好ましくは、環状壁８０は、雄プラグ７６から離間してそれを囲む基部７８から延設されている。多層シート７０が雄プラグ７６上で形成される時に、環状壁８０と、環状壁８０と雄プラグ７６との間の空間とは、シート材の幾らかを持ち上げて、しわやひだの形成を減少又は無くす。

雌半体鋳型７４は雄半体鋳型７２に対して補完型に形成されている。雌半体鋳型７４は略円筒形の円筒空洞８２を有し、雄プラグ７６を受け入れる構造であり、多層シート７０がそれらの間に配置される。雌半体鋳型７４は又環状空洞８４を有し、環状空洞８４は円筒空洞８２から離間してそれを囲んで環状壁８０を受け入れる構造であり、多層シート７０がそれらの間に配置される。

給油ニップル２２を形成するために、加熱された多層シート７０が雄プラグ７６に被せて雄半体鋳型７２上に配置され、多層シート７０と雄半体鋳型７２との間を真空引きする。その後、雌半体鋳型７４が、多層シート７０と雄半体鋳型７２の上に配置される。雌半体鋳型７４が、多層シート７０と雄半体鋳型７２上に完全に係合すると、真空引きが停止される。仕上げの真空引きが、雌半体鋳型７４と多層シート７０との間に施される。形成を容易にするために、多層シート７０の温度は、好ましくは２１０〜２３０℃の間に維持される。好ましくは、給油ニップル２２を形成する時に、適切な最小壁厚が、例えば約２〜４ｍｍであるが、維持されて、給油ニップル２２は適切強度を有して使用中に壊れないようにする。給油ニップル２２は、多層シート７０により仕上げ調整される。好ましくは、スクラップ材が、次の多層シート７０、燃料タンク、又は他の燃料系統構造に使用されて省材料となる。

給油ニップル２２を形成した後に、給油ニップル２２は燃料タンク１０の外面１４に取付けられる。好ましくは、加熱された板（シート）が使用されて、フランジ４６の内側層４８がシェル１２の外面１４に溶着される。一般的には、給油ニップル２２の内面３８とシェル１２の外面１４とは、約２００〜２５０℃に加熱される。それらの面を加熱すると同時に、給油ニップル２２は、燃料タンク１０の開口２０と心が合う流路２４を有して、燃料タンク１０のシェル１２に押しつけられて、給油ニップル２２をシェル１２の外面１４に取付又は接着する。シェル１２の外面１４と給油ニップル２２の内面３８とに加えられる熱は、一般的には外面１４と内面３８内に延びる溶融域を形成し、その深さは約１〜１．５ｍｍである。

給油ニップル２２がシェル１２に取付けられると、逆止弁アセンブリ６０と給油管５６とが好ましくは給油ニップル２２に組みつけられる。カプラー５８は、好ましくは、給油ニップル２２の一端４２近くに給油管５６を取付ける。好ましくは、一対ホースクランプ６２が、良く知られているように、配置されて、カプラー５８を給油ニップル２２と給油管５６との両方に固定する。燃料タンク１０と給油ニップル２２とは、異なった材料または組成でも良く、例えば、非限定的に、図２に示すように、外側層はカーボンブラックを有して、カバー６６を、フランジ４６の外面３６と燃料タンク１０とに溶接し易くする。カーボンブラックは透過赤外線溶接を促進し、カバー６６を、給油ニップル２２の外面３６と燃料タンク１０の外側材料層２８とに結合する。カバー６６は燃料蒸気が大気に逃げるのを更に妨げる。好ましくは、カバー６６は、蒸気バリアー層を含む同様の多層構造で形成される。好ましくは、カバー６６は、給油ニップル２２と燃料タンク１０との間の溶接域を覆う。

図６〜９に図示したように、置換実施例の給油ニップル１００は、好ましくは、ブロー成形により形成され、蒸気バリアー層を有する。好ましくは、給油ニップル１００が、共押出された多層パリソンから形成されて、給油ニップル２２と略同じ構造であり、ポリマー材の内側・外側層１０２、１０４と、中間バリアー層１０６と、一又は複数の接着層１０８、１１０を有する。接着層１０８、１１０は、中間バリアー層１０６を内側・外側層１０２、１０４に接着する。望ましくは、給油ニップル１００が、接着又は他の方法で接続される燃料タンクと同じ材料で作られる。望ましくは、給油ニップル１００は、燃料タンクと同様の膨張特性を有して、燃料タンクに容易に接着又は連結される。内側・外側層１０２、１０４等の一又は複数の層がカーボン入りポリエチレン又は同様材料で形成されて、給油ニップル１００は導電性であり燃料タンクから静電気を放電し得る。又、給油ニップル１００の多層共押出構造は、隣接層と適切に接着して、層間の剥離や、給油ニップルの他の構造体からの剥離を防ぐ。そのような剥離は、厚過ぎる多層構造により、各要素の層間の不充分な接着により生じ得る。

給油ニップル１００は、軸方向中央流路１１２と、径方向外側に延設さされたフランジ１１４とを有して、接着層１１０を燃料タンクに取付け易くする。好ましくは、フランジ１１４は、給油ニップル１００の両端の間に配置される。給油ニップルの一端１１８は、少なくとも部分的に、燃料タンク内に配置されるように構成されて、前述のように、入口逆止弁アセンブリ１２０が取付けられ得る。給油ニップル１００の他端１１６は、少なくとも部分的に、燃料タンクから延設されて、好ましくは、一又は複数の羽部材１２２（フランジ又はリブ）を有して、給油管又はフレキシブルホースを受け容れるように構成されて、そこを通って燃料が流れて、燃料が燃料タンクに給油される。羽部材１２２は、その上に配置されたホースのプレスばめ又は摩擦保持を促進し、ねじを切っても良く、即着連結金物を受け入れて、給油管を給油ニップル１００に連結する。

フランジ１１４の強度と炭化水素の非透過を改善するために、フランジ１１４は、二重厚の材料から形成されて、フランジは、給油ニップル材の多層１０２〜１１０の二つを有する。望ましくは、これにより、外面１４内に、二つの蒸気中間バリアー層１０６を提供して、給油ニップル１００が、燃料タンクに取付けられると燃料タンクを覆う。望ましくは、蒸気中間バリアー層１０６は、給油ニップル１００の全体に渡って略連続していて、炭化水素の透過阻止を改善する。

給油ニップル１００を形成するために、共押出された略円筒形パリソン１３０は、鋳型１３４の鋳型空洞１３２内に配置されて、その後、膨張又はブロー成形されて、鋳型空洞１３２の形状に合わせる。フランジ１１４の領域では、材料が付加されて、パリソン１３０の厚さを増すのが望ましく、鋳型空洞１３２の領域の材料が余計に延びるのに十分な材料を提供する。それ故、パリソン１３０を取り扱うために、フランジ１１４が形成される領域に付加材料が提供される必要がある。ある好適実施例では、パリソン１３０は、図８、９に概要を示すように、鋳型空洞１３２の形状にブロー成形される。図８はブロー成形工程の最初の段階を示し、図９は、パリソン１３０が鋳型空洞１３２内で略完全に膨張したパリソン１３０を示している。パリソン１３０が鋳型空洞１３２内で完全に膨張すると、フランジ１１４が形成される領域内に円形空洞が形成される。この領域では、パリソン１３０は、径方向に外側に延設された壁１３６を有して、それらはパリソンの軸方向部分１３８で連結されて、略Ｕ型断面のフランジを提供する。その後、鋳型１３４により保持された一又は複数のスライド１４０が駆動されて、フランジ１１４の少なくとも壁１３６に係合して、フランジ１１４の両方の壁１３６を圧縮する。この様に、フランジ１１４が、パリソン１３０の二つの壁部から形成されて、前述のような二つのパリソン１３０層を有する。フランジ１１４は適宜、任意寸法・形状にできて、給油ニップル１００の燃料タンクへの取付けを促進する。

図１０に明瞭に示すように、別の実施例では、複数の給油ニップル１００が同時に鋳型１３４’内に形成される。この実施例では、鋳型１３４’は複数の鋳型空洞１３２を有し、好ましくは、各鋳型空洞１３２は隣立して軸方向に並んでいて、単一又は連続延設されたパリソン１３０’が鋳型１３４’内に配置され、パリソン１３０’の一部が各鋳型空洞１３２内に配置される。鋳型１３４’が閉じられて、パリソン１３０がブロー成形されると、パリソン１３０は鋳型空洞１３２間で分離されても良く、又は、鋳型１３４’を閉じる前に各部に分離しても良く、または、予成形された給油ニップル１００が最初に連結されて、ブロー成形後に分離しても良い。ガイドロッド１４２が鋳型に設けられて、各鋳型空洞１３２のためにスライド１４０の動きを案内する。スライド１４０は、個別でも、複数が同時に駆動されるように連結されていても良く、前述のように、各給油ニップル１００のフランジ１１４を形成する。スライド１４０は、略Ｕ型のヘッド１４４を有し、各スライド１４０は、ロッド１４２に連結されて、フランジ１１４の環状部の片側に選択的に係合するように配置され得る。スライド１４０が駆動されると、ヘッド１４４が各フランジ１１４と係合して、それを鋳型に押しつける。

この技術の通常の技術者には、本発明による置換例及び変化例が可能であることは明白である。それ故、請求項記載のこの発明の範囲内で、説明したもの以外の実施例が可能であることが分かる。

１０ 燃料タンク
１２ シェル
１４ 外面
１６ 内面
１５ 開口
１８ 空洞
２０ 開口
２２ 給油ニップル
２４ 流路
２５ ジョイント
２６ 内側材料層
２８ 外側材料層
３０ 中間層
３２ 接着層
３３ 粉砕再生材層
３４ ボディ
３６ 外面
３８ 内面
４２ 一端
４４ 他端
４６ フランジ
４８ 内側層
５０ 外側層
５２ 中間層
５４ 接着層
５５ 粉砕再生材
５６ 給油管
５８ カプラー
６０ 逆止弁アセンブリ
６２ ホースクランプ
６６ カバー
７０ 多層シート
７２ 雄半体鋳型
７４ 雌半体鋳型
７６ 雄プラグ
７８ 基部
８０ 環状壁
８２ 円筒空洞
８４ 環状空洞
１００ 給油ニップル
１０２ 内側層
１０４ 外側層
１０６ 中間バリアー層
１０８ 接着層
１１０ 接着層
１１２ 流路
１１４ フランジ
１１６ 他端
１１８ 一端
１２０ 逆止弁アセンブリ
１２２ 羽部材
１３０、１３０’ パリソン
１３２ 鋳型空洞
１３４、１３４’ 鋳型
１３６ 壁
１３８ 軸方向部分
１４０ スライド
１４２ ロッド
１４４ ヘッド

Claims (5)

1. 給油ニップルの製造方法であって、
   該給油ニップルを要求形状に形成するように構成された少なくとも鋳型空洞を有する鋳型を用意する工程を具備し、該鋳型は、該給油ニップルの外側延設フランジを成形するための外側延設部分と、該鋳型空洞に対して可動な少なくとも一つのスライドとを有し、
   該鋳型空洞内に円筒パリソンを配置する工程と、
   該鋳型空洞内で該パリソンを膨張させて、該パリソンを該鋳型空洞の形状に成形する工程と、
   該スライドを該鋳型空洞に対して動かして、該給油ニップルのフランジ部を押圧して成形する工程とを、具備した上記方法。
2. 前記膨張させる工程は、
   前記パリソンの一部を前記鋳型の前記外側延設部分に膨張させて、前記パリソンの一対の離間した外側延設壁を形成することを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記スライドを動かす工程が、前記パリソンの前記一対の離間した外側延設壁を押圧して、前記給油ニップルの前記フランジを形成することを含む請求項２に記載の方法。
4. 前記パリソンは複数の材料層から形成され、前記パリソンの一対の離間した外側延設壁の各々は、該複数の材料層を有する請求項２に記載の方法。
5. 前記鋳型は複数鋳型空洞を有し、
   前記パリソンを配置する前記工程が、前記パリソンを少なくとも部分的に各前記鋳型空洞内に配置して、複数の前記給油ニップルを形成する請求項１に記載の方法。

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