JP2014172611A - 収容器のブロー成形方法およびその方法で作られた収容器 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の燃料タンクなどの収容器をブロー成形する方法。
【解決手段】１つまたは複数の工程を含む。１つの工程に、収容器１０が部分的に形成される第１壁１２および第２壁１６を有する。第１壁１２が第１内装１３および該第１内装１３に開口して良い第２内装１８を画定する第２壁１６を画定する。別の工程で、第２壁１６が材料の硬化前に内側に収縮する。収縮後に、第２内装１８の容積が減少する。成形ツール組立２４の１つまたは複数の可動ツールセグメント２６、２８、３０、３２を有することで収縮が成されて良い。
【選択図】図１

Description

本開示が一般に収容器に関連し、さらに詳細には、収容器を形成するのに用いられる方法および装置に関する。

収容器が一般に液体を貯蔵し、典型的にはブロー成形処理で作られる。たとえば、自動車用燃料タンクが燃料を貯蔵し、通常ブロー成形される。自動車の例においては、燃料導管が場合によっては燃料の出し入れのために燃料タンクに接続され、場合によって気化ガスを下流チャコールキャニスタへ供給するために気化ガス導管が燃料タンクへ接続され、他の構成要素が燃料タンクに接続される。燃料タンク、導管、および構成要素間の接続にはしばしば接続構成要素および溶接が含まれる。接続には、場合によっては収容器に孔を空け、孔の周囲の回りに接続構成要素を溶接およびシールすることが特に含まれる。これらの接続は、効果的である一方で、場合によっては接続構成要素、溶接、切断がコスト、組立の複雑さを増大させ、燃料タンク内の漏出に脆弱となる恐れがある。

収容器をブロー成形する方法はいくつかの工程を含む。１つのステップは、収容器を成形することを含む。収容器が第1内装（interior）を画定する第1壁を有し、前記第１壁から延在し第２内装を画定する第２壁を有する。第１および第２内装が互いに開口する。第２内装が容積を有する。別の工程が第２壁の材料が硬化する前に第２壁を内側に収縮させることを含む。これが容積の大きさを減少させる。収縮が１つまたは複数の可動ツールセグメントを有する成形ツール組立を介して実行されても良い。

収容器をブロー成形する方法はいくつかの工程を含む。１つの工程は、第１位置における第１境界長さおよび第２位置における第２境界長さを有する成形キャビティを画定する成形ツール組立を提供することを含む。第２境界長さが前記第１境界長さよりも小さくて良い。別の工程は、材料の一部分（収容器がこの材料から第１位置における成形キャビティに形成される）を配設することを含む。さらに別の工程は、成形ツール組立を第２位置に寄せて、成形キャビティ内の材料の一部分を圧縮して一部分の形状を所望の最終形状に変更することを含んでも良い。

成形された収容器が、第１壁、第２壁、および金具を備える。第１壁が第１内装を画定する。第２壁が第１壁から延在すると共に、第１内装に開口しても良い第２内装を画定して良い。金具が第２壁の内側表面において第２壁の材料へ埋め込まれて良い。金具が第１内装へ到達可能な第１部分を有しかつ第２内装に少なくとも部分的に配置された第２部分を有して良い。

好適な実施形態の次の詳細な説明および最適な態様を添付の図面を参照しながら説明する。

例示の収容器の一部分、および拡大位置に示される成形ツール組立の実施形態の部分斜視図である。 図１と同様であってかつ成形ツール組立が拡大位置および縮小位置の間にある状態の部分斜視図である。 図１と同様であってかつ成形ツール組立が完全に縮小した状態の斜視図である。 図１の収容器および成形ツール組立の一部分でありかつ収容器内の金具の例を示す断面図である。 成形ツール組立が外された状態の収容器の外装の一部分の斜視図である。ここで、金具は隠れ線で示されている。 実施例の収容器壁および金具壁の一部分の断面図である。 実施例の収容器壁の一部分の断面図である。 実施例の収容器壁の斜視図である。 拡大位置に示された成形ツール組立の別の実施形態の平面図である。 成形ツール組立が縮小の途中である図９と同様の平面図である。 成形ツール組立が完全に縮小した状態の図９と同様の平面図である。

図面をさらに詳細に参照しながら、本明細書で収容器をブロー成形する方法、具体的には、流体導管、流体金具、および他の構成要素に接続する収容器を製造する方法を詳述する。前記接続によって最終的に収容器での流体漏出に対して有効なシールを提供し、ある実施形態では、従前に知られた接続構成要素およびそれに伴う工程の費用および比較的な複雑さを伴うことなく、該方法が実施される。該方法が特には自動車燃料タンク１０のような収容器を作るのに好適であり、ここでは自動車に適用させて説明する。しかしながら、収容器および伴う方法は船舶用途などの他の用途にも適している。

図１には自動車燃料タンク１０の一部分が示され、ガソリンまたはディーゼルエンジンを含むより大きな自動車燃料システムにそれが実装される。燃料タンク１０は燃料システムで消費される燃料を保持して貯蔵するための内装（図４）を画定する壁１２を備える。壁１２が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）層、エチレンビニールアルコール（ＥＶＯＨ）層、接着層、または他の異なる層のような多層プラスチック材料で構成されるか、あるいは単一層材料で構成される。燃料タンク１０がブロー成形時に形成され、そのブロー成形において成形金型が燃料タンクの外形に適合するキャビティを画定し、加圧ガスがキャビティに対して溶融プラスチックパリソンを拡張させる。溶融パリソンが硬化し最終形状燃料タンク１０を形成するよう設定される。

この実施形態で、燃料タンクニップル１４（図３および図５〜８）が燃料タンク１０の一部分として設けられ、燃料タンクを燃料導管、燃料金具、または他の構成要素へ連結するのに用いられる部材として機能する。たとえば、ニップル１４は、「Ｆｕｅｌ Ｔａｎｋ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ａｓｓｅｍｂｌｙ」との名称でかつＴＩ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ ＧｍｂＨに譲渡された米国出願第１３／６５０，７４５号に開示される車両燃料タンク接続組立に一部材（この特別な実施形態においては、燃料タンクネック管）として機能する。ニップル１４は、形成（成形）されると、他の要素の中で、最終的に連結される燃料導管、金具、または構成要素のデザイン及び構造に依存する異なるデザインおよび構造を備える。図５〜８の実施形態において、たとえばニップル１４が燃料タンク１０のより大きい部分である壁１２に依存するかそれから延在する、壁１２の単一拡張部である壁１６を備える。ここで、ニップル１４が中空で内装１８を画定するが、燃料を保存し貯蔵するために用いられる内装１３よりもかなり小さい。壁１２、１６に画定される内装が互いに、開口し連通する。最終的に成形されたときに、この実施形態のニップル１４は、燃料タンク壁１２から離れた開口端１９を備え、内側に内側表面２０を備え、そして、外側に外側表面２２を備える。

ニップル１４が各種方法で多くの成形ツール組立で作られる。ニップル１４およびその壁１６が最終形状燃料タンク１０を形成する上述のパリソンから出来上がる。図の実施形態で、たとえば、その成形処理は、燃料タンクのブロー成形処理における一工程として、壁が未だ部分的に溶融し延性である間に、壁１６の大きさおよび形状を徐々に小さくすることに関連する。換言すると、この実施形態で、内装１８が、ニップル１４が途中のときに（即ち、最終状態ではない）、第１容積を有することから開始し、第１容積よりも小さな容積を有する最終状態における第２の容積へ徐々に縮小する。また、壁１６が、途中の状態から最終状態への移行に伴って、第１の大きさからそれより小さい第２の大きさへと変わる。

図１の実施形態では、成形処理が成形ツール組立２４を介して達成される。さまざまな要素の中でニップル１４のデザインおよび構造に基づいて、成形ツール組立２４が異なるデザイン、構造、および構成要素（部品）を有することができる。より大きい燃料タンクのブロー成形処理において、燃料タンク１０の内装１３を最終的に形成するのに用いられる成形金型に隣接して成形ツール組立２４が位置付けられ、配設される。図１で、成形ツール組立２４がニップル１４の大きさおよび形状を徐々に縮小させるために共に使用される（協働する）４つのツールセグメントまたはスライダ、即ち、第１ツールセグメント２６、第２ツールセグメント２８，第３ツールセグメント３０、および第４ツールセグメント３２を含む。他の実施形態では、４つのツールセグメントより多いか少ないもの、たとえば、図９〜１１に示され、続けて説明する別の実施形態の成形ツール組立は、６つのツールセグメントを含み、さらに成形ツール組立はそれ以外の数のツールセグメントが含んでも良い。図１の実施形態に戻ると、壁１６に係合して接触する第１ワーク表面３４、および隣の隣接ツールセグメントの第１ワーク表面にスライド自在に接触する第２ワーク表面３６を各ツールセグメントが有する。各ツールセグメントの第１ワーク表面３４が弓状区画３８、および非弓状かつ概略平坦区画４０で構成され得る。この実施形態で、区画３８には、ニップル１４が最終円筒形状を有するので弓状プロファイルが設けられ、一方、区画４０には、成形ツール組立２４が使用されるときに、それが相補の概略平坦表面に対してスライドするので概略平坦プロファイルが設けられるが、これら区画にはニップルの最終形状およびスライド動作に基づいて他のプロファイルも可能である。

ツールセグメントが協働する状態で、成形ツール組立２４は、完全に退避の開状態、又は図１に示されるような位置で開始する。この状態で、ツールセグメント２６，２８，３０，３２の第１ワーク表面３４が内装１８の第１容積を作る第１成形ツールキャビティを画定する。弓状および平坦区画３８、４０の両方が第１成形ツールキャビティを画定するのに役立つ。成形ツール組立２４が一般に、開状態から、各ツールセグメント２６、２８、３０、３２が互いに向かってかつ内装１８の中心に向かって連続的に近づいて移動するにつれて、縮小（収縮）するか内側に向かう。

図２が、進んだ閉状態または位置への縮小及び移動の真最中の成形ツール組立２４を示す。ツールセグメントが進んで互いに徐々に重なり、成形ツールキャビティの大きさで小さくなり、ワーク表面３４、３６がそれぞれ互いにスライドするにつれて、ツールセグメント２６、２８，３０、３２がそれぞれＤ₁およびＤ₂方向に同時に移動する。第１および第４ツールセグメント２６、３２を例に取って説明すると、第１ワーク表面３４、特に第１ツールセグメントの平坦区画４０が、移動するにつれ、第４ツールセグメントの第２ワーク表面３６に直接に対面し表面同士のスライド接触をする。

図３が成形ツール組立２４の完全に進んだ閉状態を示す。ここで、初期には並んでいなかったツールセグメントの弓状区画３８全てが、一体になって、互いに周方向に並んで（合わせられて）、内装１８の第２容積を作る第２成形ツールキャビティを画定する。この実施形態で、その結果得られる概略円筒形状は、ツールセグメントが完全に進んだ位置にあるときに、弓状区画３８によって画定される。一方で、平坦区画４０はもはや成形ツールキャビティを画定せず、壁１６に係合しない。代わりに、平坦区画４０が唯一各第２ワーク表面３６に表面同士接触を成す。

成形ツール組立２４の開状態から閉状態に至るまで、第１ワーク表面３４が概して外表面２２との係合および接触を維持するので、壁１６の材料は連続して変形し内側に変位する。内装の容積が減少し壁が円筒に形成されるので、壁１６の材料が集合し多少厚くなり得る。また、開状態から閉状態に至るまで、ニップル１４の大きさが約半分まで減少され得る。たとえば、成形ツール組立２４が開状態にあるときに、ニップル１４は約４０ｍｍの最大横幅（cross-wise extent）を有し、次いで成形ツール組立が閉状態にあるときに、ニップルは約２０ｍｍの直径を有することができる。もちろん、半分よりも大きいか小さい大きさ減少を含めて、他の大きさ減少も可能である。

図４〜６に示した実施形態によれば、金具４２がニップル１４の内装１８に挿入された後、成形ツール組立２４が閉状態に至る。金具４２が、図に見られるように、最終的に内装および外部気化ガス導管に取り付くベント管を含む異なる形状を取っても良い。その形状によって、ベント管４２がＨＤＰＥまたはポリアミド（ＰＡ）材などのプラスチック材料で構成されて良い。図４に最も良く示されるように、最終的に外部気化ガス導管に連通するベント管４２の第１部分４３は、内装１８に配設される一方、最終的に内部気化ガス導管に取り付く第２部分４５は、燃料タンク１０の内装１３に配設されるか、内装１３からアクセス可能になっており、該取付のために吊らされている。第１および第２部分の両方は概略円筒形状を有する。成形ツール組立２４を閉じたときに、ベント管４２が、その外側に、内側表面２０で部分的に溶融された壁１６の材料に埋設される一組のリブ４４を有し、その内側に、ベント管が燃料タンク１０からの蒸気を流せるため通路４６を有する。本明細書に示すベント管４２が半径方向延在フランジ４７を有して、燃料タンク壁１２に対するベント管の適切な位置付けを補助する。

中空ニップル１４の成形処理中異なる時点でベント管４２を内装１８へ挿入することができる。１つの実施形態で、たとえば、該挿入は、成形ツール組立２４が収縮を開始する前に、及び、燃料タンク１０を形成するために用いられるパリソンの切断された半分に分離し、ベント管４２を内装１８の内側に配設することを含んでも良い燃料タンクのブロー成形処理中に行うことができる。次いでパリソンの切断された半分が戻されて再連結され完全で連続したパリソンを形成する。ベント管４２が内装１８に挿入されると、成形ツール組立２４がそれの閉状態となり、壁１６の内側表面２０が内装内に配設されたベント管の第１部分４３に係合し、第１部分の周囲を完全に囲ってそれと係合し得る。次いで壁１６の溶融材を硬化し固めるが、それは単に材料の固化に十分な時間だけ放置することで行われ得る。図６に最も良く示すように、壁１６の材料がベント管４２の第１部分４３を包み込み、リブ４４を囲み、リブ間の隙間を充填する。このように、リブ４４は、壁１６およびベント管４２間における埋め込み型の確実な連結（joint）を促す。壁１６およびベント管４２の材料組成に基づいて、硬化時に２つの間に化学接着および一体化（coherence）が進み得る。

硬化の後またはその前でも、壁１６の閉じた端部およびベント管４２の端部が切断されて開いた端部１９を提供する。この実施形態で、ニップル１４が、米国特許出願第１３／６５０，７４５号で開示されたような車両燃料タンク接続組立における部材として働くことができる。もちろん、他の車両燃料タンク接続組立、例えば、摩擦係合(friction fit)、締付け（clamping）、熱かしめ（heat staking）、または別の技術を用いた単なるゴムホース接続を含む。別の実施形態で、金具が内装１８に挿入されずに壁１６が図７に示されるように単独で硬化して、中空ニップル１４が車両燃料タンク接続組立の部材として依然として機能して良い。また、別の実施形態で、成形ツール組立２４が内側表面２０，外側表面２２、またはその両方にリブまたは他の機能を形成して、管、ホース、または他の構成要素のその後の接続を容易にすることができる。

図８には、別の実施形態で、金具が挿入されず、成形ツール組立２４が閉状態にされた後に、壁１６が、固体および完全に充填された状態に硬化される。この実施形態で、ニップル１４が固体で、前の実施形態のように内装の有る中空でない。またニップルがほとんど固体ではあるが完全に固体でないものであり得る。その形成の間、壁１６の材料が一緒に寄せ集まりいずれかの内部空間を完全にまたはほとんど充填する。完全な充填が達成するのは、たとえば、中空ニップルの実施形態と比較すると閉状態でツールセグメントを互いに密に収縮させることによって、あるいは、ツールセグメントが閉状態のとき中空内装を提供しない成形ツールキャビティの中に大量の材料を供給することで成される。図８の固体ニップル１４は、燃料タンク１０の外装で構成要素（例えば、チャコールキャニスタ、外装流体導管、または熱シールド）の接続を促進するか、ストラップまたは他の接続器などを介して自動車に燃料タンクを実装するのを促進するのに好適である。

図９〜１１は成形ツール組立１２４の別の実施形態を示す。この時、成形ツール組立１２４に、協働して中空または固体ニップルの大きさおよび形状を徐々に減少させる６つのツールセグメントまたはスライダ（第１ツールセグメント１４８、第２ツールセグメント１５０、第３ツールセグメント１５２、第４ツールセグメント１５４，第５ツールセグメント１５６、および第６ツールセグメント１５８）が設けられている。上述のように、ツールセグメントがそれぞれ、ニップルの壁に係合、接触する第１ワーク表面１３４を有し、隣接および近隣ツールセグメントの第１ワーク表面にスライド自在に接触する第２ワーク表面１３６を有する。各ツールセグメントの第１表面１３４が弓状区画１３８、非弓状かつ概略平坦区画１４０で構成される。しかし、この実施形態では、前の実施形態と異なり、第１および第２のワーク表面１３４、１３６がそれぞれ補間する段差のある構造を有し、該段差構造が成形処理中のセグメントの相互接続され、案内された動きを容易にする。第１および第２ツールセグメント１４８、１５０を例にとって説明すると、第１ワーク表面１３４がその範囲に沿って形成された第１段差１６０を有し、第２ワーク表面１３４が補間する大きさおよび形状の第２段差１６２を有する。段差１６０、１６２の間に、ガイド１６４がツールセグメント間の動きを先導し容易にし、あるいは他の方法を用いてツールセグメント間の動きを案内し容易にしても良い。

図９〜１１は、成形ツール組立が、図９の完全に後退した開状態から図１０の中間に後退した状態にそして図１１の完全に前進した閉状態まで連続して移動するのを示す。上述のように、ツールセグメント１４８、１５０、１５２、１５４、および１５８が同時に内側に移動し徐々に重なるようになる。また、弓状区画１３８全てが、必ずではないが、閉状態で集まり互いに合わせられる。

本明細書に開示された発明の態様がここに好適な実施形態を構成する一方で、他の多くが可能である。発明の可能な等価な態様または分岐の全てをここに記述するものではない。ここに用いられた言葉が限定ではなく単に説明のためであって、種々の変態が本発明の主旨または範囲から逸脱しないで成されることは理解されよう。

Claims (13)

1. 収容器をブロー成形する方法であって、
   前記収容器を成形する工程であって、前記収容器が、第１内装を画定する第１壁を有すると共に、前記第１壁から延在しかつ第２内装を画定する第２壁を有し、前記第１内装および前記第２内装が互いに開口し、前記第２内装が容積を有する、前記収容器を成形する工程と、
   前記第２壁の材料が硬化する前に、前記第２壁を内側に縮小させて前記容積のサイズを減少させる工程と、
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記第２内装の内側に少なくとも部分的に金具を挿入する工程と、
   前記第２壁を第２容積へ内側に縮小させて、前記第２壁を前記金具の少なくとも一部分に係合させる工程と、
   前記第２壁の材料を前記金具を覆って硬化させて、前記第２壁および前記金具を連結させる工程と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第２壁の一部分を切断して前記第２内装を前記収容器の外側の外装に露出させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記収容器を成形する工程には、前記第２壁が収容される第１成形キャビティを画定しかつ前記容積のサイズを減少させるために縮小して第２成形キャビティを画定する成形ツール組立を介して前記第２壁を成形することが含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第２壁を収縮させる工程には、前記容積のサイズを減少させる際に前記成形ツール組立の複数のツールセグメントの表面と前記第２壁の部分間の係合に伴って、前記複数のツールセグメントを互いへ寄せることが含まれることを特徴とする請求項４に記載の方法
6. 前記第２壁を縮小させる工程には、前記成形ツール組立の複数のツールセグメントを互いへ寄せることが含まれ、
   前記ツールセグメントが、それぞれ弓状の表面を有し、かつ、
   前記弓状の表面が互いに合わせられ、前記成形ツール組立の閉状態において概略円筒形状の成形キャビティを形成することを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 収容器の一部分をブロー成形する方法であって、
   第１位置における第１境界長さおよび第２位置における第２境界長さを有し、前記第２境界長さが前記第１境界長さよりも小さいとされる成形キャビティを画定する成形ツール組立を提供する工程と、
   材料の一部を配置する工程であって、前記収容器が前記材料の一部から前記第１位置における前記成形キャビティで成形される、工程と、
   前記成形ツール組立を前記第２位置に寄せて、前記成形キャビティ内の前記材料の一部分を圧縮し、かつ前記一部分の形状を所望の最終形状に変える工程と、
   を含むブロー成形する方法。
8. 前記成形ツール組立を前記第２位置に寄せる前に、金具を前記成形キャビティの中に挿入し、次いで前記成形ツール組立を前記第２位置に寄せる工程をさらに含み、
   前記材料の一部分の壁が前記金具を覆って閉じることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記材料の一部分の壁を切断して前記材料の一部分の内装を前記収容器の外側の外装に露出させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 前記成形ツール組立を前記第２位置に寄せる工程には、前記成形ツール組立の複数のツールセグメントを互いに向けて縮小させる工程が含まれることを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 前記複数のツールセグメントがそれぞれ、前記成形ツール組立を前記第１位置から前記第２位置へ寄せるときに前記材料の一部分の壁の区画と接触する弓状の表面を有していることを特徴とする請求項１０に記載に方法。
12. 成形収容器であって、
    第１内装を画定する第１壁と、
    前記第１壁から延在し、前記第１内装に開口し前記第１内装よりも小さな容積の第２内装を画定する第２壁と、
    前記第１内装へ到達可能な第１部分を有しかつ前記第２内装に少なくとも部分的に配置される第２部分を有し、前記第２壁の内側表面で前記第２壁の材料に埋め込まれる金具と、
    を備えた成形収容器。
13. 前記金具が、前記第２部分における前記金具の外表面から延在する少なくとも１つのリブを有し、
    前記少なくとも１つのリブが、前記第２壁の前記内側表面において前記第２壁の材料に埋め込まれることを特徴とする請求項１２に記載の成形収容器。

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