JP2011511906A

JP2011511906A - コンポーネントを密閉するためのアセンブリ及び方法

Info

Publication number: JP2011511906A
Application number: JP2010534560A
Authority: JP
Inventors: ロバートフィリップベンジェイ
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2011-04-14
Also published as: KR20100089849A; DE112008003040T5; WO2009066156A3; WO2009066156A2; US20090127805A1; CN101868368A; CN201415942Y

Abstract

第１の筒状キャビティまたはチャネルを少なくとも部分的に形成する第１コンポーネントを有するアセンブリが提供される。バリア層が、第１コンポーネット内に埋設され、この第１コンポーネントを内側層と外側層に分離する。第１第１コンポーネントは、バリア層が第１キャビティに露出される位置にターミナル端を有する。第２コンポーネントは、第２キャビティを少なくとも部分的に形成し、第１キャビティが第２キャビティと連通するように第１キャビティに対して配置される。シールが、バリア層の位置で第２コンポーネントを第１コンポーネントに対して密閉するのに用いられる。バリア層とシールは、これにより、第１コンポーネントの少なくとも一部分で、第１コンポーネントからの浸透を阻止する。また、この方法が提供される。

Description

本発明は、１つのコンポーネントを密閉するためのアセンブリ、及び複数のコンポーネント、特にブロー成形された複数のコンポーネントを密閉する方法に関する。

システム内に密閉保持される炭化水素燃料等の液体と蒸気に接触するコンポーネントの利用において、種々の材料を用いることができる。いくつかのプラスチック材料は、他の材料よりも浸透性がある。比較的高い浸透性を有する材料が、より低い浸透性の材料と組み合わされるとき、炭化水素の蒸気及び液体が、アセンブリを通過する最も抵抗の少ない径路を求めることになるので、アセンブリを通過する全体の浸透率は、最も浸透性のある材料に応じることになる。

プラスチック部品は、しばしばブロー成形される。ブロー成形処理中、圧力が、金型内でプラスチックを外側に押圧し、プラスチックが金型の形状に合せて形成される。

炭化水素の蒸気等の望まない物質の浸透に対して異種材料による密閉効果を高めるアセンブリが提供される。

特に、少なくとも部分的に第１の筒状キャビティ又はチャネルを形成する第１コンポーネントを有するアセンブリが提供される。この第１コンポーネント内にバリア層が埋設され、このバリア層により、第１コンポーネントを内側層と外側層に分離する。第１コンポーネントは、バリア層が第１キャビティに露出する部分にターミナル端を有する。第２コンポーネントが、少なくとも部分的に第２キャビティを形成する。この第２コンポーネントは、第１コンポーネントに対して、第１キャビティが第２キャビティに連通するように配置される。第２コンポーネントを第１コンポーネントに対して、バリア層の位置で密閉するために、環状となるシールが用いられる。これにより、バリア層とシールは、第１コンポーネントの少なくともある部分で、第１キャビティからの浸透を阻止する。

さらに、多層ブロー成形されたコンポーネントの筒状部分を切断する工程を含む方法が、与えられており、この方法では、ブロー成形されたコンポーネント内に蒸気バリア層が埋設されている。この蒸気バリア層は、ブロー成形されたコンポーネントよりも浸透性が低くなっている。次に、この方法は、ブロー成形されたコンポーネントに対して第２コンポーネントを密閉する工程を含み、シールをバリア層に隣接配置させ、第２コンポーネントとブロー成形されたコンポーネントとを接触させ、これにより、第１キャビティからブロー成形されたコンポーネントを通って蒸気が浸透しないようにする。

本発明の上記特徴及び利点、更に他の特徴及び利点は、添付する図面に関連して、本発明を実施するための最善の方法を以下に詳細に記述したことから容易に明らかるであろう。

図１は、内部に埋設されたバリア層を有するブロー成形された筒状コンポーネントの断面を示した概略断面図である。図２は、燃料タンクに連結して作動する注入管アセンブリの断面を示し、図１のブロー成形された筒状コンポーネントを含み、バリア層に露出するターミナル端を形成するために、筒状コンポーネントを切断した後、筒状コンポーネントに密閉された第２コンポーネントを有する注入管アセンブリの断面図である。図３は、燃料タンクに連結して作動する注入管アセンブリの別の実施形態を示す概略断面図である。図４は、別のコンポーネントに密閉される筒状コンポーネントを有する注入管アセンブリの別の実施形態を示す概略断面図である。

図面において、同等の参照番号は、同等の構成部品を表し、図１は、ブロー成形された第１コンポーネント１０を示している。第１コンポーネント１０は、内側層または内側部分１４と外側層または外側部分１６を有し、この内外層の間にバリア層１８を有している。

内側層と外側層１４,１６は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）材料等のプラスチック材料とすることができる。バリア層１８は、金型（図示略）内のバリア層の両側に形成される内側層１４と外側層１６の材料をブロー成形することによって、内部に埋設される。こうして、バリア層１８が、第１コンポーネント１０の縦方向に沿って埋設される。このバリア層１８は、薄い膜であって、内側部分１４及び外側部分１６（また、内側層及び外側層ともいう。）の材料よりも炭化水素の浸透性が少なくなる。

こうして、バリア層１８は、内側層１４に浸透する炭化水素が、バリア層１８を通って外側層１６に浸透するのを防止する。特に、バリア層１８は、エチレンビニールアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）材料、または炭化水素蒸気の浸透性が比較的少ない他の材料とすることができる。ブロー成形後、第１コンポーネント１０は、ライン２０に沿って切断されて第１コンポーネントの閉端部を除去し（図１に上端部として図示されている）、図２において、端部表面２４を形成している。また、第１コンポーネント１０は、ライン２０に沿って切断するのと同一のステップあるいは別個のステップの何れかによって、表面２４において、面取りまたは他の形に機械加工され、図２に示すように、外側に傾斜した端部表面を形成する。

一度切断が行われると、第１コンポーネント１０の内側表面３０によって形成される筒状キャビティ又はチャネル２８は、第１端部３２（図２に部分的に見られる）と第２端部３４（第１図に図示されている）において開いている。その結果、第１コンポーネント１０は、チューブ１０Ａとして示され、端部３２,３４間に所定の長さ３６を有している。

バリア層１８は、図２に示すように端部表面２６で露出している。再び、図１に戻ると、第１コンポーネント１０は、金型内でブロー成形され、その結果、第１コンポーネント１０の外側表面３８に、周辺突起部４０を有している。

図２において、チューブ１０Ａは、注入管アセンブリ４２内に包含される。この注入アセンブリ４２は、燃料キャップを用いる、キャップなしの注入管アセンブリ又は１つの注入管とすることができる。いずれの場合も、チューブ１０Ａの端部３２の近くに取り付けられる構成部品が、キャップ付きまたはキャップなしのアセンブリであるかについては図示されていない。チューブ１０Ａは、図２において、破線４５で示されている付加的なチューブまたは通路によって燃料タンク４４に接続されて作動する。

この実施形態におけるチューブ１０Ａは、燃料タンクのための注入管であるが、他のコンポーネント、例えば、燃料タンクと共に一体形成されるボス又は筒状延長部等、及び燃料タンク用換気弁又は他の燃料システム部品にまで延長されて略筒状を形成するものは、本発明の範囲内に包含されるものと考えられる。
例えば、チューブ１０Ａは、燃料タンク４４の一体延長部分とすることができ、また、燃料タンク４４と共にブロー成形され、さらに、燃料タンク４４内に開口する端部３４を有する。また、燃料システムに関係しないブロー成形されたプラスチック部品は、本発明の範囲内にあると考えられる。

注入管アセンブリ４２は、また、第２コンポーネントを含み、この第２コンポーネントは、燃料ノズル（図示略）が燃料タンク４４に注入される際の注入カップ４８である。この注入カップ４８は、金属またはプラスチック等のいずれの材料でもよく、これらの材料は、ポリフェニレン硫化物（ＰＰＳ）、ポリメチレン（ＰＯＭ）、ポリフタラミド（ＰＰＡ）、又は他の低浸透性プラスチックを含む。この材料は、チューブ１０Ａの内側層１４及び外側層１６よりも低い蒸気浸透性を有するものであればよい。

注入カップ４８は、内側環状延長部５０と外側環状延長部５２を有する。内側環状延長部５０は、チューブ１０Ａのチャネル２８と流体連通し、このチャネルとオーバーラップする第２の内部キャビティ５４を形成する。外側環状延長部５２は、タブ延長部５６を有し、このタブ延長部は、内側に延びるように形成または曲げられ、注入カップ４８をチューブ１０Ａに接続するためにチューブ１０Ａの突起部４０と干渉しないように構成されている。

炭化水素の蒸気をキャビティ２８から外側の蒸気バリア層１８を通過して外側に浸透させないために、本実施形態では、環状のシール６０（ここでは、環状シールという。）が、露出したバリア層１８上の端部表面２６及び注入カップ４８に接触して配置されている。

この環状シール６０は、フッ化炭素ゴム（ＦＫＭ）材料とすることができる。環状シール６０は、注入カップ４８と端部表面２６との間で押圧され、環状シール６０は、注入カップ４８とチューブ１０Ａとの間に大きな足跡（即ち、接触領域）を有する。こうして、露出したバリア層１８の正確な位置が、コンポーネント間でわずかに変化したとしても、使用中の環状シール６０の大きな接触領域により、シール接触を確実にする。

端部表面２６に付けられたテーパーは、注入カップ４８とチューブ１０Ａの間のシール位置に環状シール６０をしっかりとバリア層１８全体にわたって押し込めるのに役立つ。その結果、注入カップ４８、環状シール６０、及びチューブ１０Ａが整合して接触することにより、これらの部品を通って外側に炭化水素の蒸気が浸透するのを防止する。例えば、注入カップ４８、環状シール６０、及びバリア層１８により、炭化水素の蒸気がチューブ１０Ａの外側部分に到達するのを防止する。注入管アセンブリ４２からの炭化水素の浸透は、１日当たり２ｍｇ以下となるように期待される。これに対して、バリア層１８がない同様のアセンブリ、またはバリア層１８及び注入カップ４８に対して、ここに記載されるように配置されたシール６０がない場合には、より高い炭化水素の浸透率を有することになる（例えば、１日当たり２０ｍｇ以上）。

例えば、内側部分１４及び外側部分１６のために用いられる材料であるＨＤＰＥは、４０℃のＣＥ１０燃料に対して、１日当たり概略５６ｇｍ−ｍｍ／ｍ²の燃料透過率を有する。バリア層１８のために用いられる材料であるＥＶＯＨは、４０℃のＣＥ１０燃料に対して、１日当たり概略２ｇｍ−ｍｍ／ｍ²の燃料透過率を有する。環状シール６０のために用いられる材料であるＦＫＭは、４０℃のＣＥ１０燃料に対して、１日当たり概略２０ｇｍ−ｍｍ／ｍ²の燃料透過率を有する。

内側部分１４が、特にプラスチックである場合には、液体燃料をベースとする炭化水素またはその蒸気と接触したとき内側部分１４が膨張することが予想される。内側環状延長部５０は、内側部分１４の膨張によるチューブ１０Ａのクリープを制御するために、内側部分１４との間に小さな径方向ギャップ５８を有して非常に近接して形成されている。

図３を参照すると、注入管アセンブリ１４２の別の実施形態が図示されており、このアセンブリは、注入カップ４８に類似した注入カップ１４８、環状シール６０に類似した環状シール１６０、及びチューブ１０Ａとバリア層１８に類似したバリア層１１８を有するチューブ１１０（即ち、第１コンポーネント）を含んでいる。異なる点は、テーパー付き端部表面１２６が外側に傾斜するよりも内側に傾斜していることである。

この注入管アセンブリ１４２は、破線１４５で示すように、付加的なチューブ又は通路によって燃料タンク１４４に連結されて作動する。代わりに、チューブ１１０は、タンク１４４と共にブロー成形された、タンク１４４と一体形状の延長部とし、かつタンク１４４の壁内にバリア層１１８を埋設することもできる。
注入カップ１４８、環状シール１６０、及びバリア層１１８の接触により、チューブ１１０の内側層すなわち内側部分１１４から外側層すなわち外側部分１１６への炭化水素の浸透が防止される。

図４は、燃料タンク２４４に連結して作動する注入管アセンブリ２４２の別の実施形態を示している。この注入管アセンブリ２４２は、チューブ２１０とも呼ばれるブロー成形された第１コンポーネントを含み、さらに、このチューブ２１０の内側層すなわち内側部分２１４から外側層すなわち外側部分２１６の間に埋設されたバリア層２１８を有する。
注入管アセンブリ２４２は、また、第２コンポーネントを含み、この第２コンポーネントは、チューブ２１０よりも少ない浸透性を有するプラスチック、金属、または他の材料からなるチューブ２４８である。

チューブ２４８は、キャップ等の別の部品２４３と連結され、また、破線２４５にて図示された、付加的なチューブまたは通路によって燃料タンク２４４に連結されて作動するキャップレス燃料システム、弁ハウジング、又は他の構成部品に連結される。バリア層２１８は、チューブ２１０がブロー成形後、切断されるチューブ２１０の端部表面２２４に露出している。また、チューブ２１０は、端部表面２２４で面取り加工あるいは他の機械加工がなされる。同一のステップあるいは別個のステップの何れかによって、端部表面２２４を外側にテーパー付けされた端部表面２２６を形成する。この外側にテーパー付けされた端部表面２２６は、第１コンポーネント２１０の回りに金属チューブ２４８を配置する際の組み付けを容易にする。チューブ２１０の内側表面２３０によって形成されるチャネル２２８は、第１端部２３２と第２端部２３４で開放され、その端部２３２，２３４巻に所定長さ２３６を有している。代わりに、チューブ２１０は、タンク２４４と一体形成された延長部として、タンク２４４と共にブロー成形され、さらに、タンク２４４の壁内に埋設されたバリア層２１８を有することもできる。

バリア層２１８は、チューブ２１０の内側部分２１４および外側部分２１６に用いられる材料より炭化水素の浸透性がより小さいものであり、かつチャネル２２８内の炭化水素の蒸気が、内側部分２１４を通り、バリア層２１８を介して外側部分２１６に浸透するのを防止するのに役立つ。

金属チューブ２４８の炭化水素の浸透性は、チューブ２１０の炭化水素の浸透性よりも小さい。例えば、チューブ２４８が金属の場合、炭化水素の浸透性は、ほぼゼロである。このチューブ２４８は、チャネル２２８と連通しかつオーバーラップするキャビティ２５４を形成している。チューブ２１０は、チューブ２４８と物理的に干渉する突起部２４０を有する。

チューブ２１０は、この実施形態では環状であるシール２６０が配置されている環状凹部２６４を有する。環状シール２６０は、チューブ２１０とチューブ２４８との間で圧縮可能である。環状凹部２６４は、チューブ２１０のブロー成形後、機械加工により形成することができる。環状凹部２６４は、バリア層２１８に接触するか、あるいは、バリア層２１８に密着して内側に向けて伸びている。その結果、シール２６０がこの凹部２６４内にあると、バリア層２１８、シール２６０、及び金属チューブ２４８が整合して、炭化水素が、内側部分２１４を通って外側部分２１６に浸透するのを防止する。部品間の製造公差により、環状凹部２６４に対してチューブ２１０内のバリア層２１８の径方向位置に変動が生じる場合、環状凹部２６４は、バリア層２１８の内側にまで完全に伸びていないことがある。このような場合、環状シール２６０が環状凹部２６４内にあるとき、環状シール２６０はバリア層２１８に接触することができないが、それでも、環状シール２６０とバリア層２１８との間の蒸気が浸透して外側部分２１６に露出するのを減少させることになる。

本発明の実施に対する最善の方法を詳細に述べてきたが、当業者であれば、この発明は、添付の特許請求の範囲内で実施するための種々の代替構造及び実施例を受け入れることができるであろう。

Claims

第１の筒状キャビティ（28,228）を少なくとも部分的に形成する第１コンポーネント（10,110,210）と、
該第１コンポーネット内に埋設され、この第１コンポーネントを内側層（14,114,210）と外側層（16,116,216）に分離するためのバリア層（18,118,218）と、を含むアセンブリ（42,142,242）であって、
前記第１コンポーネントは、前記バリア層が第１キャビティに露出される位置に、端部表面（26,126,226）を有するターミナル端（32,232）を有しており、
さらに、前記アセンブリが、
第２キャビティ（54,254）を少なくとも部分的に形成し、前記第１キャビティが前記第２キャビティと連通するように前記第１キャビティに対して配置される第２コンポーネント（48,148,248）と、
前記第２コンポーネントを前記第１コンポーネントに対して密閉させ、前記第１、第２コンポーネントと前記バリア層を接触し、前記バリア層と共に、第１コンポーネントの外側層の少なくとも一部分が、前記第１キャビティからの蒸気の浸透を阻止するようにしたシール（60,160,260）と、を含んでいることを特徴とするアセンブリ。
前記シールは、環状シール（260）であり、前記第１コンポーネントは、前記バリア層を囲む凹部（264）を有する外側表面を有することを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
前記シール（60,160）は、前記端部表面（26,126）で前記バリア層（18,118）に接触することを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
前記第１コンポーネント（10,110）は、突起部（40）を有する外側表面（38）を有し、前記第２コンポーネント（48,148）は、前記第１コンポーネントを前記第２コンポーネントに連結するために前記突起部に係合するように構成されている延長部（56）を有することを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
前記第２コンポーネント（48,148）は、前記第１キャビティ（28）内に内側環状延長部（50）と前記第１コンポーネントを少なくとも部分的に取り囲む外側環状延長部（52）とを有することを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
燃料タンク（44,144,244）と組み合わされ、前記第１コンポーネントが前記燃料タンクの延長部であることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
内側表面（30,230）と外側表面（38）とを有し、前記内側表面がある長さ（36,236）を有する細長いチャネル（28,228）を形成する第１コンポーネント（10,110,210）と、
前記内側表面と外側表面との間で前記長さに沿って前記第１コンポーネント内にあり、前記第１コンポーネントより浸透性が少ない蒸気バリア層（18,118,218）と、を含むアセンブリ（42,142,242）であって、
前記第１コンポーネントは、前記蒸気バリア層が前記チャネルに露出される位置に、端部表面（26,126,226）を有するターミナル端を有しており、
さらに、前記アセンブリが、
内部キャビティを形成し、前記第１コンポーネントよりも浸透性が少なく、かつ前記チャネルが前記内部キャビティとオーバーラップするように、前記第１コンポーネントに隣接配置される第２コンポーネント（48,148,248）と、
前記第２コンポーネントと前記蒸気バリア層に隣接する前記第１コンポーネントとが接触して密閉状態に配置され、前記チャネルからの炭化水素が、前記蒸気バリア層と前記外側表面の間の前記第１コンポーネントの少なくと一部分を通って浸透しないように制限するシール（60,160,260）と、を含んでいることを特徴とするアセンブリ。
）
前記第１コンポーネントは、前記蒸気バリア層を囲む外側表面内に凹部（264）を有することを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
前記シール（60,160）は、前記端部表面で前記蒸気バリア層と接触することを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
前記端部表面（126）は、前記チャネルに向けて内側にテーパー付けられていることを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
前記端部表面（26）は、前記チャネルから離れるように外側にテーパー付けられていることを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
前記第１コンポーネント（10,110）は、外側表面に突起部（40）を有し、前記第２コンポーネント（48,148）は、さらに前記第２コンポーネントを前記第１コンポーネントに連結するために、前記突起部に係合するように構成される延長部（56）を有することを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
前記第２コンポーネント（48,148,248）は、金属であることを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
前記第２コンポーネント（48,148）は、ポリフェニレン硫化物、ポリメチレン、ポリフタラミドの1つであることを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
燃料タンク（44,144,244）と組み合わされ、前記第１コンポーネント（10,110,210）が前記燃料タンクの延長部であることを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
前記前記第２コンポーネント（48）は、前記チャネル内に内側環状延長部（50）と、前記第１コンポーネントを取り囲む外側環状延長部（52）とを有することを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
多層ブロー成形されたコンポーネント（10,110,210）の筒状部分を切断して、前記ブロー成形されたコンポーネントによって形成された第１キャビティ（28,228）を露出させ、さらに、ブロー成形されたコンポーネント内に埋設された蒸気バリア層（18,118,218）を露出させ、
シール（60,160,260）を前記蒸気バリア層に隣接して配置することによって、前記第２コンポーネントと前記ブロー成形されたコンポーネントとを接触させ、少なくとも部分的に、前記第１キャビティから前記ブロー成形されたコンポーネントを通る浸透を防止するようにして、前記ブロー成形されたコンポーネントに対して第２コンポーネントを密閉することを特徴とする方法。
前記密閉する前に、前記ブロー成形されたコンポーネントに凹部（264）を機械加工し、そして、前記シール（260）を前記凹部に配置することを特徴とする請求項１７記載の方法。
前記切断の前に、前記蒸気バリア層（18,118,218）の両側にプラスチック（14,16；114,116；214,216）を配置してブロー成形し、前記プラスチック内に前記蒸気バリア層を埋設し、ブロー成形されたコンポーネント（10,110,210）を形成することを特徴とする請求項1７記載の方法。