JP2013522066A - 燃料タンクの製造方法、およびハイブリッド車両におけるその使用 - Google Patents

燃料タンクの製造方法、およびハイブリッド車両におけるその使用 Download PDF

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Abstract

熱可塑性壁と、外側表面の少なくとも一部分に繊維補強材とを備える燃料タンクを製造する方法であって、タンクの壁を得るために、溶融した熱可塑性パリソンを型で成形し、冷ます段階と、タンクの壁の熱可塑性物質と同様の熱可塑性物質、またはタンクの壁の熱可塑性物質と相溶性のある熱可塑性物質を含む繊維補強材を選択し、補強材の熱可塑性物質が軟化する、さらには溶融するように、この補強材を加熱する段階と、2つの要素の溶接を可能とする力を加えることによって、補強材をタンクの外側表面に付着させる段階とを含む、方法。

Description

本発明は、燃料タンクを製造する方法に関し、また、同方法によって得られるタンクの、ハイブリッドエンジン車両における使用に関する。
ハイブリッドエンジンとは、一般に、燃焼機関と、電動機との組合せを指す。
ハイブリッドエンジンの一般的な作動原理は、モデルに依存して、電動機もしくは燃焼機関のいずれかで動作する、またはどちらともが同時に動作することにある。
特定の原理の1つは、以下の通りである。
・静止段階の間(車両が静止しているとき)、両エンジンとも停止する。
・始動時、電動機によって、車をより高い速度(25または30km/h)まで動かす。
・より高い速度に達すると、燃焼機関に取って変わる。
・速やかな加速の場合には、両エンジンとも同時に動作し、それによって同出力のエンジンと同等の、さらにはそれよりも高い加速度を有することが可能となる。
・減速、および制動段階では、運動エネルギーを用いて、バッテリを再充電する(この機能は、現在市販されている全てのハイブリッドエンジンにおいて利用可能であるというわけではないことに留意されたい)。
この原理から、燃焼機関は常時動作するわけではなく、したがって、キャニスタ(燃料蒸気が大気中に放出されるのを防止する活性炭フィルタ)のパージ段階を正常に実行することができず、その理由は、こうしたパージ段階の間、空気が、任意選択で予熱され、キャニスタを再生するために(すなわち、その中に吸収された燃料蒸気を脱離するために)キャニスタ内を循環し、この空気は、次いでエンジン内で燃焼するようにエンジン内に入るからである。さらに、ハイブリッド車両は、燃料消費量、および排ガスの排出量を低減させるために開発されたものであり、そのため、キャニスタから来る燃料蒸気を燃焼させるエンジンの管理がより複雑となり、さらにはエンジン性能を低下させずに行うことは不可能である。
したがって、こうしたエンジンの燃料タンクは、キャニスタのローディング(loading)を制限するために、一般に加圧され(典型的には約300〜400mbarの圧力まで)、こうした加圧は、一般に、換気弁の後ろに配置された、FTIV(燃料タンク隔離弁(Fuel Tank Isolation Valve))として知られる機能要素によって実施される。この要素は、タンクが充満する前にタンクを大気圧にすることができるように、(タンクの最大作動圧力に較正された)安全弁と、電気制御部とを備える。その結果、こうしたタンクは、特にプラスチックタンクの場合、従来の燃焼機関の燃料タンクに比べて機械的強度を向上させなければならない。
現在市場に出ている解決策(solution)は、かなりの厚さの金属タンクからなり、そのためタンクの重量がかなり増大し、したがって燃料消費量および排ガスの排出量が増大している。
前述の圧力問題に対する他の既知の解決策は、プラスチックタンクの壁厚の増大、および/または2つの壁を一体につなぐ内部補強材(ロッド、仕切りなど)の使用からなる場合があるが、これらの解決策では、一般に重量に悪影響を与え、タンクの使用可能容量が減少し、タンクのコストが増大する。別の解決策は、タンクにキス点(すなわち下側壁、および上側壁の局所溶接部)を設けることにあるが、この解決策では、タンクの使用可能容量が減少することになる。
別の解決策が、特許文献１に記載され、この解決策は、タンクの外壁に補強織物を取り付けるものであり、この取付けは、押出し-ブロー成形によるタンクの製造中に、前記織物をオーバーモールド(overmould)することによって行われ、織物は、パリソンを導入する前に型に導入され、パリソンは、ブロー成形後にタンクを形成することになる。
しかし、この解決策には、タンクの壁と補強織物との(冷却中の)熱収縮の差の結果、前記織物にしわが生じ、この現象は、応力集中ゾーンを生じ得るだけでなく、タンクが車体により近くなるゾーンをも生じ得ることになり、場合によっては、タンクを車両に取り付けるのにより広い空間を設けなければならなくなり得るという重大な欠点がある。この解決策の別の欠点は、織物が型の低温壁と接触することである。この結果、織物の壁がパリソンと接触して融合しにくくなり、したがってオーバーモールドがそれほど有効でなくなり、さらには冷間溶接(接合)となってしまう。
米国特許第5,020,687号 欧州特許出願第EP09175263.4号 仏国特許出願第FR0952651号
したがって、本発明の一主題は、前述の欠点がなく、良好な長期の機械的強度を有する燃料タンクを得ることを可能とする方法である。
したがって、本発明は、熱可塑性壁と、外側表面の少なくとも一部分に繊維補強材とを備える燃料タンクを製造する方法であって、
・タンクの壁を得るために、溶融した熱可塑性パリソンを型で成形し、冷ます段階と、
・タンクの壁の熱可塑性物質と同様の熱可塑性物質、またはタンクの壁の熱可塑性物資と相溶性のある(compatible)熱可塑性物質を含む繊維補強材を選択し、補強材の熱可塑性物質が軟化、さらには溶融するように、この補強材を加熱する段階と、
・2つの要素の溶接を可能とする力を加えることによって、補強材をタンクの外側表面に付着させる段階と
を含む、方法に関する。
本発明によるタンク用に意図される燃料は、ガソリン、ディーゼル、生物燃料などでよく、0から100%のアルコール含有量を有し得る。
本発明によれば、タンクは、熱可塑性物質で作成される。
用語「熱可塑性物質」とは、熱可塑性エラストマー、およびその混合物を含めて、いかなる熱可塑性ポリマーも意味することを理解されたい。用語「ポリマー」とは、ホモポリマー、およびコポリマー(特に、二元、または三元コポリマー)の両方を意味することを理解されたい。かかるコポリマーの例には、それだけに限られるものではないが、ランダムコポリマー、線形ブロックコポリマー、非線形ブロックコポリマー、およびグラフトコポリマーがある。
融点が分解温度よりも低い、いかなる種類の熱可塑性ポリマーまたはコポリマーも適している。少なくとも摂氏10度を超える溶融温度範囲を有する合成熱可塑性物質が、特に適している。かかる材料の例には、その分子量が多分散性を示すものが含まれる。
特に、ポリオレフィン、熱可塑性ポリエステル、ポリケトン、ポリアミド、およびそれらのコポリマーを使用することができる。ポリマーまたはコポリマーの混合物もやはり使用することができ、同様に、ポリマー材料と、無機、有機、および/または天然フィラーとの混合物も使用することができ、これらのフィラーは、それだけに限られるものではないが、例えば、炭素、粘土、塩、およびその他の無機誘導体、天然繊維、またはポリマー繊維などである。上述のポリマーまたはコポリマーの少なくとも1つを備える、一体に結合させた積層体からなる多層構造もやはり、使用することが可能である。
よく使用されるポリマーの1つは、ポリエチレンである。高密度ポリエチレン(HDPE)で、優れた結果が得られている。
タンクの壁は、熱可塑性物質の単一層、または二層で構成することができる。1つまたは複数の他の実現可能な追加の層は、有利には、液体および/または気体に対してバリヤとなる材料で作成された層から構成することができる。好ましくは、バリヤ層の性質、および厚さは、タンクの内側表面と接触する液体、および気体の透過度を最小限に抑えるように選択される。好ましくは、この層は、バリヤ樹脂をベースとし、すなわち、例えば、EVOH(部分加水分解エチレン/酢酸ビニルコポリマー)などの燃料に対して不透過性の樹脂である。あるいは、燃料に対してタンクを不透過性とする目的で、タンクに表面処理(フッ素化またはスルホン化)を施すことができる。
本発明によるタンクは、好ましくは、EVOHベースのバリヤ層を、HDPEベースの外側層間に配置されて備える。
繊維補強材は、多くの形状でよく、一般的には、チョップド繊維、または長繊維、または連続繊維を備えるシートであり、こうした繊維は、織繊維でも、不織繊維でもよい。一般に、チョップド繊維は、数十/数百ミクロンの最終長さを有する。長繊維では、残る長さは、数ミリメートルとなる。使用する繊維の長さが数十センチメートルの場合、これらの繊維は、連続繊維、または連続フィラメントと呼ばれる。連続繊維が好ましく、特に、不織のランダムに分散した連続繊維(多方向繊維と呼ばれる繊維)が好ましい。こうした連続繊維は、織られた長繊維ほど高価ではないが、応力をより一様に分散させる利点を有する。連続繊維はまた、本発明の文脈では、より低い繊維密度を有する、すなわちより高い空隙比率を有し、有利には、溶接しやすいように、そうした空隙に熱可塑性物質が充填されるという利点を有する。
これらの繊維は、ガラス、炭素、ポリマー(ポリアミド、例えばアラミドなどの芳香族ポリアミドなど)をベースとすることができ、さらには麻もしくはサイザルなどの天然繊維をベースとしてもよい。繊維は、好ましくは、ガラス繊維(Eガラス、Sガラス、または他のガラス種類)である。本発明による繊維補強材の繊維は、好ましくは、熱可塑性物質と相溶性があり、したがって一般に、ポリオレフィン、特にHDPEと相溶性がある。この相溶性を得るために、繊維を、シランなどの相溶化物質と寸法設定(表面処理)することができる。反応性のHDPE型結合剤もやはり、使用することができる。本明細書の文脈では、有利には、無水マレイン酸型の反応性官能基を使用することができる。
本発明によれば、繊維補強材は、タンクの熱可塑性物質と相溶性のある熱可塑性物質、さらにはタンクの熱可塑性物質と同一の熱可塑性物質を含む。燃料タンクの場合、熱可塑性物質は、一般にポリエチレン、特にHDPEである。補強材中の繊維含有率は、好ましくは少なくとも30%、好ましくは少なくとも40%、さらには少なくとも45%である。熱可塑性物質は、好ましくは、溶接しやすいように、繊維束の周辺/中で溶融させ、それによって表面の少なくとも一部分に熱可塑性物質を有する均質なシート/プレートを形成する。実際には、この形成は、圧縮成形、射出成形、吹付成形、真空成形、または他の圧延よって実施することができる。好ましくは、補強材を生成する工程は、圧縮成形または吹付成形である。この方法を用いて、ランダムに分散した連続繊維を備えるマットで良好な結果が得られている。特に、3B社のAdvantex(登録商標)ガラス繊維を備えるCFM(連続フィラメントマット(Continuous Filament Mat))製品で良好な結果が得られている。この種のマットは、上記繊維がランダムに分散し、シランと寸法設定され、結合剤を用いて組み合わされた1つまたは複数の層を備える。
特に好ましい一変形形態によれば、補強材は、構成要素が取り付けられるゾーン(例えば、注入管が取り付けられる注入口)の少なくとも一部分を被覆し、また、バリヤ層を含み、したがって(しばしば脆弱となるこのゾーンで)補強の役割と、不透過化の役割とのどちらをも果たすことになる。この変形形態では、補強材は、有利には、バリヤ層(好ましくは、2つのHDPE層間にEVOH層を備えるシート)と、繊維(好ましくは、ランダムに分散した不織連続ガラス繊維)のマットと、HDPEシートとを含む多層シートを圧縮成形することによって得られる。
本発明で使用する補強材の寸法は、高性能の補強効果を保証しながらも、その補強材を予熱し、タンクの壁に溶接しやすいように適合させている。補強材の表面積は、好ましくは数十cm2の範囲(典型的には50から500cm2の間、さらには100から300cm2の間)であり、あるいは、後段で詳細に説明する本発明の有利な一変形形態によれば、補強材は、タンクの外側表面全体を被覆してもよく、ある意味で、タンクを包囲してもよい。この補強材の厚さは、好ましくは0.1から2mmの間であり、さらには0.2から1mmの間である。補強材を機械的に有効にするには、その引張り強度は、好ましくは少なくとも2000MPa、さらには少なくとも3000MPaであり、場合によっては、少なくとも5000MPa、さらには10000MPaの強度を有するとさらに有利となり得る。
本発明の有利な一変形形態によれば、補強材は、前記補強材とタンクの壁との間に空気が閉じ込められるのを回避するように開口(孔)を備える。これらの開口の寸法は、典型的にはmm範囲でよい。
本発明によるタンクの製造に使用することができる成形作業は、パリソン(一般に押出し成形され、かつ円柱形状、および/または半円柱状パリソンの形、および/またはシートの形を有する溶融した熱可塑性プリフォーム)にタンクの形状を与える型の使用を含む限り、いかなる性質のものでもよい。
成形作業はまた、特に、ブロー成形、および/または熱成形作業と組み合わせることができる。また、その後に、特に溶接による組付け段階を続けて行うことができる。成形作業をパリソンから開始する場合、このパリソンは、特に、共押出し成形、または共射出成形によって得ることができる。
共押出し-ブロー成形による成形、共射出成形-溶接による成形、または熱成形による他の成形を用いて、非常に良好な結果が得られている。好ましくは、タンクは、共押出し-ブロー成形によって作製される。この場合、連続押出し法、蓄積押出し法、または順次押出し法を使用することも同じく十分可能であり、これらの技法は全て当業者には周知である。
本発明によれば、パリソンをタンクの形に成形した後、好ましくは、そのパリソンを、壁の寸法安定性が得られる温度まで冷ます。一般に、この温度は実質的に周囲温度であり、(おそらくは冷却を速める場合を除き)特に条件は必要でない。こうした冷却を実際に実現する一方策は、タンクを「ブロー後(post-blowing)」枠としても知られる寸法安定化枠内で冷ますことにあり、この枠に入れると、一般に数分の範囲の持続時間(典型的には2から6分)の間、タンクが変形するのが防止される。
さらに、補強材のタンクの壁への溶接は、タンクの成形と同時に行っても、または行わなくともよい。言い換えれば、成形したタンクを、補強材を溶接するまで保存しておくことができる。この変形形態は、寸法安定性が確実になり、壁に十分な剛性が得られるという利点を有する。
好ましくは、本発明の第1の変形形態によれば、タンクの壁の成形中、または成形後に、溶接中に加わる圧力に関連した力に耐えることができるように、この壁に、((タンクを圧力下および/または真空下に置いたときに)大きく変形する、タンクの少なくとも1つのゾーンを被覆する)少なくとも1つの耐圧縮ゾーンを、補強材の溶接ゾーンに(少なくとも部分的に)含めて、またはその付近に配置されるように設ける。一般に、このゾーンは、厚さがより厚い壁部分、および/またはタンクの下側壁部分と上側壁部分(すなわち、タンクを車両に取り付けたときにタンクの底部と、上部をそれぞれ構成することになる部分)とにつながる少なくとも2つの要素(付属部品)間にある壁部分からなる。これらの要素は、例えば、タンクを車両に取り付けたときのタンクの実質的に垂直の壁部分、ポンプ-ゲージモジュール、「キス点」(またはタンクの下側壁、および上側壁の局所溶接部)、特に本出願人名義であり、参照により本願に組み込んだ特許文献２に記載されている点のうちの1つ、および/または任意選択で、本出願人名義であり、参照によりやはり本願に組み込んだ特許文献３に記載の能動的な機能を組み込んだ中空補強柱を備えることができる。
少なくとも1つの補強柱を備えるゾーンに補強材を溶接する下位変形形態(subvariant)が好ましい。好ましい別の下位変形形態は、マットの使用が、リブの存在と組み合わされる変形形態であり、それによって補強を強化することができる。マットが表面の輪郭に確実に沿うように、角張った形状のリブの使用は回避されることになる。
また、好ましくは、本発明の第2の変形形態(任意選択で第1の変形形態と組み合わせることができる)によれば、繊維補強材を張力下に置き、張力をかけながらタンクの表面に付着させる。この変形形態では、タンクの表面の大部分(半分超)、さらには全部分を繊維補強材によって被覆する場合、またはいくつかの繊維補強材によって被覆する場合に良好な結果が得られる。補強材を張力下に置くには、熱成形で使用されるものと同様の延伸枠、もしくは挟持枠と同様の保持クランプを使用することが可能である。この変形形態では、繊維補強材のタンクへの付着は、好ましくは、補強材の加熱後に行われ、補強材は、好ましくは加熱前に張力下に置かれる。
やはり好ましくは、本発明の第3の変形形態(任意選択で、他の変形形態の一方、または両方とも組み合わせることができる)によれば、タンクを用いて補強材に圧力を加え、それによって圧縮溶接を実施する。その概念は、タンクを熱成形型として使用するものであり、タンクの表面に、予め加熱/溶融させた繊維補強材を溶接するものである。かかる工程は、好ましくは以下の様々な段階で行うことができる。i)繊維補強材を支持部またはクランプに固締する。ii)繊維補強材の熱可塑性物質を加熱/溶融させる。iii)タンクをキャビティとして用いて補強材を熱成形する。
本発明によれば、補強材および/またはタンクの補強材溶接ゾーンの表面を、溶接を実施する前に予熱する。既存の加熱法の中でも、それだけに限られるものではないが、以下のものが挙げられる。
・回転加熱
・振動加熱
・超音波加熱
・誘導加熱
・マイクロ波加熱
・加熱抵抗器による加熱
・加熱金属ブロックを用いた加熱
・高温ガス加熱
・赤外加熱
・レーザ加熱
上記技法は、中心部の過熱を回避しながらも、タンクの壁を表面で加熱することが可能となるため、非常に適しており、中心部の過熱は、溶接作業後、変形が大きくなりすぎるという欠点を生じ得るものである。
予熱作業の間、補強材をタンクの補強材溶接表面に近接して配置することによって、補強材を介して印加されるこの種の熱源によって、補強材と、タンクの表面との両方を加熱することが可能となる。
予熱温度は、使用する技法に依存する。温度は、HDPEの溶融が保証されるほど十分高いことが好ましい。したがって、HDPEを135℃、好ましくは150℃、さらには180℃を超える温度にする必要がある。
本発明によれば、補強材は、予熱後にタンクの外側表面の一部分に溶接される。この溶接は、溶接ツール（溶接器）の使用によって実施することができる。このツールは、好ましくは、熱源と、溶接部に圧力を印加し、かつ/または補強材に張力を印加する手段とのどちらをも備える。熱源は、溶接すべき要素を予熱するのに使用するものと同じでよい。
したがって、本発明の一変形形態によれば、補強材、およびタンクの表面部分を予熱し、溶接するために以下の手順が行われる。
・補強材を、予熱および溶接ツール内に、またはそのツールに対して固締する。
・その組立体を、タンクの溶接ゾーンに垂直に配置する。
・補強材と、任意選択で前記ゾーンの表面とを、ツールによって予熱する。
・ツールを用いて(例えば、ツールとして、ダイアフラム、またはフォームを使用することができる)圧力を印加することによって、かつ/またはタンクの内側からこのゾーンに圧力を印加することによって、補強材をこの表面に溶接する。この圧力は、溶接中、または溶接後の機械的な直接接触(接触圧力)によって、かつ/または圧縮空気を用いて加えることができる。
ダイアフラム、またはフォームを使用すると、一般にブロー成形工程後に生じるタンク表面の寸法ばらつき(典型的には3から5mmの範囲)を補償し、こうしたばらつきにもかかわらず、この表面に均一の圧力を加えることが可能となる。ダイアフラムの場合、溶接圧力の均一性を保証するために、ダイアフラムと補強材との間の空気もやはり確実に抜き取られることになる。こうした空気は、補強材縁部の外側で、補強材把持ツール（補強材把持具）に真空吸引機能を組み込むことによって抜き取ることができる。ブロー成形したタンクで生じる寸法ばらつきを補償するために、可撓性要素を用いて上記吸引のための封止を行う。この可撓性要素は、フォーム、シリコーンシートなどでよい。
一般に、想定される本発明の変形形態の如何にかかわらず、補強材とタンクとの間に閉じ込められ得る空気を正確に抜き取ることは、力の均一性を保証するのに有利である。
本発明の特定の一変形形態によれば、補強材をタンクに付着させるために、以下の手順が行われる。
・補強材を熱板上に置く。
・それと同時に、赤外加熱によって、タンクの壁の、補強材を付着させるゾーンを予熱する。
・適切なツールによって補強材を把持する。
・補強材を、タンクの補強材付着ゾーンに移し、配置する。
・力(好ましくは均一な力)を溶接ゾーン全体に印加するか、または補強材の溶接ゾーンの様々な部分に順次印加する。
最後の変形形態は、溶接表面が広く、溶接に必要となる力を一時に、かつタンク全体で受けると、タンクが変形しすぎることになり得る場合に有利である。
さらに、補強材のタンクへの溶接は、必ずしもその表面全体にわたって行う必要はない。例えば、縁部、および中央ゾーンの数ヶ所だけを溶接することも可能である。しかし、有利には、溶接は、実質的に表面全体にわたって行い、すなわちこの表面の少なくとも90%、さらには理想的には100%で行う。この目的で、サイクル時間を低減させるために、いくつかの加熱源(複数のレーザまたはIRヘッド、熱気の数回の噴射など)を設けると有利となり得、これらの加熱源は必ずしも同じ性質のものである必要はない。
本発明の有利な一変形形態によれば、溶接ゾーンが冷めるにつれて変形するのを防止するために、補強材を溶接した後、かつその材料が冷める前に、タンクを前述の寸法安定化枠に入れる(戻す)。
本発明はまた、上述の方法によって得ることができ、かつ熱可塑性壁と、外側表面の少なくとも一部分に溶接された繊維補強材とを備えるタンクに関し、この繊維性補強材は、タンクの外側表面のプラスチックと同じ性質のプラスチック、またはタンクの外側表面のプラスチックと相溶性のあるプラスチックと、ランダムに分散した連続繊維とを備える。これらの連続繊維は、好ましくは、先に説明したようにガラス繊維である。本発明による方法の文脈の範囲内の上述の好ましい変形形態は、本発明によるタンクにもあてはまる。
本発明はまた、上述の(方法によって得られた)タンクの、ハイブリッド車両用の燃料タンクとしての使用に関する。このタンクはまた、従来の車両にも使用することができ、その場合、得られる補強効果を利用して、タンクを車体の底部に固締する際にタンクの下側壁にクリープが生じるのを防止するために一般に使用される金属ストラップの使用を回避することができる。補強材を設けることによってまた、タンクの厚さを低減させることが可能となり、その結果重量が減少し、かつ使用可能容量が増大する。
また、本発明の主題によって得られる補強効果を、上述のストラップ、キス点、内部補強材(ロッド、仕切り)、オーバーモールド織物などの他の既知の補強材、ならびに他の任意の種類の内部補強材および外部補強材の両方の使用と組み合わせることができることに留意されたい(第1のタイプでは、耐圧縮ゾーンを得る一助となるので、なおさら上記のように組み合わせることができる)。本発明をこれらの既知の技法と組み合わせることによって、キス点、内部補強材(ロッド、仕切り)、オーバーモールド織物などの寸法および/または量を低減させるが可能となる。したがって、最終的な解決策の重量が最小限に抑えられ、かつタンクの使用可能容量は最大となる。
概略的に示す添付の図1から図7によって、本発明を非限定的に説明する。
タンク、および補強材が装着されたIR放射またはレーザ溶接ツールを示す図である。 ツールによる溶接を示す図である。 溶接結果の上面図である。 ダイアフラムを備えた把持ツールを用いた、本発明による方法の変形形態の図である。 ダイアフラムを備えた把持ツールを用いた、本発明による方法の変形形態の図である。 ダイアフラムを備えた把持ツールを用いた、本発明による方法の変形形態の図である。 フォームを備えた把持ツールを用いた、本発明による方法の変形形態の図である。
図1は、繊維補強材(2)が装着され、かつ赤外加熱要素(4)を備える溶接および予熱ツール（予熱器）(5)が、タンク(1)の壁の、2つの補強柱(3)の間にある表面ゾーンに対して垂直に配置された様子を示す図である。
図2では、要素(4)によって補強材(2)上に発せられた放射が見られ、この補強材の厚さは、前記放射の一部が透過することが可能な厚さになっており、そうすることでまた、タンク(1)の壁の溶接表面も加熱することが可能となる。それと同時に、このツールは、圧力を加えて、溶接を徐々に実施する。
図3では、適切に分散配置された複数の放射源の使用によって得られる溶接線(6)が見られる。
図4から図6は、それぞれ以下を示す。
・図4は、ダイアフラム(9)を備えた把持ツール(5)が、次の段階(図5)における溶接圧力の均一性を保証するために、ライン系(8)からの真空吸引力によって、(矢印で示す方向に)ダイアフラムと補強材との間の空気を抜き取りながら補強材(2)を把持する様子を示す。この吸引のための封止は、可撓性要素(10)を用いて行われる。
・図5は、パイプ(7)から圧縮空気を吹き込むことによって、溶接力を印加する様子を示す図である。
・図6は、その後ツール(5)を取り外すことができるように、全圧力および真空が解放された図である。
1 タンク
2 繊維補強材
3 補強柱
4 赤外加熱要素
5 溶接および予熱ツール
6 溶接線
7 パイプ
8 ライン系
9 ダイアフラム
10 可撓性要素

Claims (20)

  1. 熱可塑性壁と、外側表面の少なくとも一部分に繊維補強材とを備える燃料タンクを製造する方法であって、
    前記タンクの前記壁を得るために、溶融した熱可塑性パリソンを型で成形し、冷ます段階と、
    前記タンクの前記壁の熱可塑性物質と同様の熱可塑性物質、または前記タンクの前記壁の熱可塑性物質と相溶性のある熱可塑性物質を含む繊維補強材を選択し、前記補強材の前記熱可塑性物質が軟化、さらには溶融するように、前記補強材を加熱する段階と、
    前記2つの要素の溶接を可能とする力を加えることによって、前記補強材を前記タンクの前記外側表面に付着させる段階と
    を含む、方法。
  2. 前記タンク壁の前記成形中、または前記成形後に、前記壁に少なくとも1つの耐圧縮ゾーンを設け、前記ゾーンが、前記補強材の前記溶接ゾーンに(少なくとも部分的に)含まれるか、またはその付近に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記耐圧縮ゾーンが、厚さがより厚い壁部分、および/または前記タンクの下側壁部分と上側壁部分とにつながる少なくとも2つの要素(付属部品)間にある壁部分からなることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. 前記補強材が、少なくとも1つの補強柱を備えるゾーンに溶接されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
  5. マットの使用が、リブ（rib）の存在と組み合わされることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
  6. 前記繊維補強材が張力下に置かれ、張力をかけられながら前記タンクの前記表面に付着されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記タンクの前記表面の半分超が、前記繊維補強材によって、またはいくつかの繊維補強材によって被覆されることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
  8. 前記タンクを用いて前記補強材に圧力を加え、それによって圧縮溶接を実施することを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 溶接および予熱ツール（preheating tool）を使用し、かつ
    前記補強材を、前記ツール内に、または前記ツールに対して固締する段階と、
    前記組立体を、前記タンクの溶接ゾーンに垂直に配置する段階と、
    前記補強材と、任意選択で前記ゾーンの前記表面とを、前記ツールによって予熱する段階と、
    前記ツールを用いて圧力を印加することによって、かつ/または前記タンクの内側から前記ゾーンに圧力を印加することによって、前記補強材を前記表面に溶接する段階と
    を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記タンクの前記壁の前記プラスチック、および前記補強材の前記プラスチックが、高密度ポリエチレン(HDPE)であることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記補強材の前記繊維が、ランダムに分散した連続繊維であることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記補強材の前記繊維が、ガラス繊維であることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記補強材が、構成要素が取り付けられるゾーンの少なくとも一部分を被覆し、2つのHDPE層間のEVOH層と、ランダムに分散した不織連続ガラス繊維のマットと、HDPEシートとを備える多層シートを圧縮成形することによって得られることを特徴とする、請求項10から12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記補強材と前記タンクとの間に閉じ込められ得る空気を抜き取る段階を含むことを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記補強材が、開口(孔)を備えることを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記補強材を溶接した後、前記タンクを寸法安定化枠に入れる(戻す)ことを特徴とする、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 請求項11に記載の方法によって得ることができ、かつ熱可塑性壁と、外側表面の少なくとも一部分に溶接された繊維補強材とを備えるタンクであって、前記繊維補強材が、前記タンクの前記外側表面のプラスチックと同じ性質のプラスチック、または前記タンクの前記外側表面のプラスチックと相溶性のあるプラスチックと、ランダムに分散した連続繊維とを備える、タンク。
  18. 前記補強材の前記繊維が、ガラス繊維であることを特徴とする、請求項17に記載のタンク。
  19. 前記補強材が、構成要素が取り付けられるゾーンの少なくとも一部分を被覆し、2つのHDPE層間のEVOH層と、ランダムに分散した不織連続ガラス繊維のマットと、HDPEシートとを備える多層シートを圧縮成形することによって得られることを特徴とする、請求項18に記載のタンク。
  20. 請求項17から19のいずれか一項に記載のタンク、または請求項1から16のいずれか一項に記載の方法によって得られるタンクの、ハイブリッド車両燃料タンクとしての使用。
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