JP5107266B2 - プラスチック燃料タンクに付属品を固定する方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチック燃料タンクに付属品を固定する方法に関する。

いろいろな種類の乗物に搭載される燃料タンクは、一般的には、設計の対象となる使用形態に関連した密閉基準および透過率基準ならびに遵守しなければならない環境要件を満たさなければならない。現在、欧州においても全世界においても、大気中および一般環境中への汚染物質の排出規制に関する要件が実質的に強化されている。

こうした排出を規制するために、とくに、タンク内および／または充填管内に付属品（ベントライン、バルブ、バッフル、スティフナーなど）を定置することに注意が払われている（たとえば、本出願人名義の特許文献１を参照されたい）。しかしながら、これらのエレメントを成型後のタンクに固定する場合、一般的には、前記エレメントをタンク内に導入してそれに固定できるようにするためにタンクに少なくとも１つの開口を設けることが必要である。したがって、この開口近傍で密閉の問題を生じる可能性がある。

したがって、本出願人は、タンクの実際の成型時に内部への導入（および内部への固定）を行うための少なくとも１つのスロットを含むパリソンを最初に成型して開口の穿設を回避する方法を開発した（たとえば、特許文献２を参照されたい）。しかしながら、そのような方法では、タンクが成型後に冷却する際に、タンクはかなりの収縮を起こすが（典型的には約３％）、このタンクに成型時に組み込まれた部品はごくわずかに加熱されるにすぎず、これら部品もまたプラスチックで作製されている場合でさえも（ポリマー間で熱膨張／熱収縮に大きな差がありうることを考慮して）、ほとんど収縮しないことを本出願人は見いだした。このことは、少なくとも２点でタンクに固定されるコンポーネントの場合に許容できない変形（ひいては内部引張り応力）を生じる可能性がある。また、使用時にタンクの壁が燃料に接触して膨潤することによっても、大きい変形が観測される可能性がある。

特許文献３（その内容は参照すべく本出願に組み入れられるものとする）は、特定の固定モード（スナップリベット固定）に関する。この方法の一変形形態は、変形（収縮、膨張）の問題に対処するが、スナップリベットおよび関連する孔という特定の形式によりそれを解決する（リベットは長円形であり、しかもその固定時にタンクの壁に対する付属品の摺動移動を可能にする長円形孔内に形成される）。摺動移動を妨げる長円形孔内における材料のビード形成を防止するために、スナップリベットは、好ましくは冷却された好適な用具（カウンターフォーマー）により制御された形状を有していなければならないが、これにより方法および成型具の両方が複雑になる。
国際公開第２００４／０２４４８７号パンフレット 欧州特許第１１１０６９７号明細書 国際公開第２００６／００８６０８号パンフレット 英国特許第１４１０２１５号明細書

したがって、本発明の目的は、付属品の固定時にタンク冷却後のいかなる変形をも生じることなく成型による製造時にプラスチック燃料タンク中への付属品の組込みを可能にするより単純な方法を提供することである。

この目的のために、本発明は、プラスチック燃料タンクの壁上に少なくとも２点で付属品を固定する方法に関する。この固定は、成型による前記タンクの実際の製造時に行われ、本方法によれば、付属品は、その固定点のうちの少なくとも１つに、付属品がタンクの壁に固定されるにもかかわらずタンクの壁上の対応する固定点に対して移動できるように固定用部品を備える。

「燃料タンク」という用語は、さまざまな変化に富んだ使用条件下および環境条件下で燃料を貯蔵しうる密閉タンク（すなわち壁により境界付けられた中空体）を意味するものとする。このタンクの例は、自動車に装備されるタンクである。

本発明に係る燃料タンクは、プラスチックから作製される。

「プラスチック」という用語は、少なくとも１種の合成樹脂ポリマーを含む任意の材料を意味するものとする。

すべてのタイプのプラスチックが好適でありうる。とくに好適なのは、熱可塑性材料の部類に属するプラスチックである。

「熱可塑性材料」という用語は、熱可塑性エラストマーやそのブレンドをはじめとする任意の熱可塑性ポリマーを意味するものとする。「ポリマー」という用語は、ホモポリマーおよびコポリマー（特定的には二元コポリマーまたは三元コポリマー）の両方を意味するものとする。そのようなコポリマーの例は、ランダムコポリマー、線状ブロックコポリマーおよび他のブロックコポリマー、ならびにグラフトコポリマーであるが、これらに限定されるものではない。

融点が分解温度未満である任意のタイプの熱可塑性のポリマーまたはコポリマーが好適である。少なくとも摂氏１０度にわたる融解範囲を有する合成熱可塑性材料がとくに好適である。そのような材料の例としては、分子量が多分散を呈するものが挙げられる。

特定的には、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、およびそのコポリマーを使用することが可能である。ポリマーまたはコポリマーのブレンドを使用することも可能であり、同様に、高分子材料と、無機、有機、および／または天然の充填剤、たとえば、カーボン、塩、および他の無機誘導体、天然繊維または高分子繊維など（ただし、これらに限定されるものではない）と、のブレンドを使用することも可能である。以上に記載されたポリマーまたはコポリマーのうちの少なくとも１つを含む結合一体化積重層からなる多層構造体を使用することも可能である。

利用されることの多いポリマーの１つは、ポリエチレンである。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を用いて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もしくは２層で構成され得る。１層以上の存在可能な追加の層は、有利には、液体および／または気体に対する障壁である材料で作製された層で構成され得る。好ましくは、障壁層の特性および厚さは、タンクの内表面に接触する液体および気体の透過率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、障壁樹脂、すなわち、燃料に対して不透過性である樹脂、たとえば、ＥＶＯＨ（部分加水分解エチレン／ビニルアセテートコポリマー）などを基材とする。他の選択肢として、燃料に対して不透過性になるようにタンクを表面処理（フッ素化またはスルホン化）に付すことが可能である。

本発明に係るタンクは、好ましくは、ＨＤＰＥを基材とする外層間に位置するＥＶＯＨを基材とする障壁層を含む。

本発明に関連する範囲内では、「付属品」という用語は、
・一般に通常の使用モードおよび動作モードで燃料タンクに一体化されかつ特定の有用な機能を発揮するために後者と協同する任意の機能物品もしくは機能デバイス；または
・１つ以上のそのようなデバイスのための支持体；
を意味するものとする。

そのようなデバイスの例としては、液体ポンプ、レベルゲージ、吐出管、燃料タンク内のリザーバーまたはバッフル、ベント装置、電子ユニット、および補剛バーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明に係る方法の有利な一実施方法によれば、付属品は、実際には、支持体と、任意の好適な固定手段を介してそれに固定された１つ以上の同一もしくは異なるデバイスと、を含む組立済みの構造体である。これらの手段の例は、クリップ固定、ネジ固定、溶接などである。また、組立済みの構造体は、後に固定される可能性のある追加のデバイスを連結できるようにする手段を担持することが有利である。これらの手段は、同様に、クリップ固定具、ネジ止めのための円形状の蓋付き孔または螺刻突起、溶接可能な表面領域などである。同一の概念の範囲内で、付属品は、１つ以上のデバイスを後に固定するのに好適な手段を含む単純な支持体で構成され得る。言い換えれば、付属品は、好ましくは、燃料タンクの１つ以上の機能デバイスのための固定手段を備えた支持体（付属品のカバーでありうる）または１つ以上のそのようなデバイスを直接担持する支持体のいずれかを含む。

本発明によれば、付属品を固定するための２点のうちの少なくとも一方は、固定用部品を備える。これは、付属品に装着された追加の部品および付属品との一体物として成型された突出物の両方を意味する。これは、付属品との一体物として成型された固定用タブ（すなわちその全包絡面上の突出物）または付属品に装着された固定用タブであり得る。それはまた、振動防止用／衝撃防止用取付け具タイプのデバイスまたは衝撃および振動を吸収できる可撓性の変形可能な材料で部分的に構成された部品であり得る。好ましくは、各固定点は、そのような介在部品を備える。

本発明によれば、タンクの壁に付属品が固定されるにもかかわらず、タンクの壁へのその固定点に対して可動性であることが重要である。さらに、好ましくは、タンクの壁に付属品が固定される点はすべて、タンクの壁上の対応するすべての固定点に対して付属品が移動可能な形で固定用部品を備える。

この可動性は、さまざまな方法で取得可能である。

本発明の第１の変形形態によれば、固定用部品は、変形可能なタブ、またはその幾何形状および／またはその構成材料に基づいて変形しうる突出物である。これは、図１に模式的に示されている。この図は、全体的に可撓性材料で作製されたタブ（１ａ）、変形を支援する幾何形状を有するタブ（１ｂ）、および２つの材料からなるタブ（１ｃ）をそれぞれ備えたコンポーネント（２）を示している。第２の（形状による）解決手段に関しては、読者は、変形可能な管との関連でそのような形状が示されている本出願人名義の同時係属出願ＦＲ０５／０２４１４（その内容は参照すべく本出願に組み入れられるものとする）を参照しうる。これらは、主に、Ｓ形、Ｖ形、またはＷ形のプリーツ、ターン（渦巻き）、またはコルゲーション（蛇腹形折畳み）を含む。

図２に模式的に示される本発明の第２の変形形態によれば、固定用部品は、剛性であるが付属品（２）の可撓性部分（２’）に装着される固定用タブ（１）である。

図３および４に模式的に示される本発明の第３の変形形態によれば、固定用部品（１）および付属品（２）はいずれも、剛性であるが、空間内で少なくとも一方向にそれらの間の相対運動を可能にするように固定される。

図３は、非常に好適な摺動タイプの固定モードを示している。それは、固定用タブ（１）を使用することと、タブおよび付属品（２）の両方が一方の部品を他方の部品に対して摺動可能にする相補的レリーフを備えることと、に依拠する。

図４に示される他の好適な固定モードは、付属品（２）中またはその固定用タブ（１）中のオリフィスに固定される振動防止用／衝撃防止用取付け具（１’）を固定用部品として使用することに依拠する。したがって、タンクの壁中に設けられたスナップリベット（３）は、タンクの壁への固定点であり、付属品（２）は、それに対して移動可能である。そのようなデバイスは、たとえば、ポンプまたはベンチュリー装置をタンクの壁に固定するために使用可能である。この変形形態では、振動防止用／衝撃防止用取付け具の可撓性部分は、好ましくは、タンクのいかなる変形をも補償するのに十分な程度に変形可能である。このデバイスは、付属品上にクリップ固定または射出オーバーモールド成型が可能であり、したがって、付属品と一体化可能である。他の選択肢として、それもまた、付属品に対して移動可能である。

以上に挙げた図は模式的であり、それらのそれぞれの下に固定用部品の一部の上面図がある。

本発明に関連する範囲内で好適でありうる付属品（２）はまた、図５にも示されている。この付属品（２）は、バルブ（４）のための支持体であり、それと一緒にワンピースとして成型されかつオリフィス（スナップリベット固定だけでなく他のタイプのリベット固定などにも供される）をそれぞれ備える２つの可撓性タブ（１）を含む。

本発明によれば、付属品は、成型時にタンクの壁に固定され、固定用部品に対する付属品の可動性は、好ましくは、ＨＤＰＥタンクの場合には約３％である成型後収縮を補償しうるのに十分である。

燃料タンクの成型は、一般的には、パリソンから開始される。「パリソン」という用語は、所要の形状および寸法に成型された後にタンクの壁を形成するように意図される一般的には押し出されたプリフォームを意味する。一般的には、プラスチック燃料タンクは、フラットシートを熱成型することにより、または必ずしも単一部品で作製されなければならないとは限らない押し出された管状パリソンをブロー成型することにより、成型される。

好ましくは、タンクは、たとえば２枚のシートであり得る２つの個別部品で構成されたパリソンをブローすることにより成型される。しかしながら、これらの部品は、好ましくは、上記の特許文献２（この内容は、この目的で参照すべく本出願に組み入れられるものとする）に記載される完全に同一の押し出された管状パリソンをカットすることにより得られる。

この変形形態によれば、単一パリソンが押し出された後、それは、２つの個別部分（シート）が得られるように直径方向に対向した２本の線に沿ってその全長にわたりカットされる。

一定の厚さを有する独立して押し出された２枚のシートを成型する場合と比較して、以上の実施方法では、好適な押出し装置（一般的には、位置調整可能なマンドレルを有するダイを備えた押出し機）により得られるさまざまな厚さ（すなわち、その長さにわたり一定でない厚さ）を有するパリソンを使用することが可能である。そのようなパリソンでは、成型型内における材料の変形レベルが一定でない結果としてパリソン上の特定の点で成型時に起こる厚さの減少が考慮される。

パリソンの成型技術の如何にかかわらず、これは、当然のことながら、パリソンの外表面に接触させることが意図された一般的には２つのインプレッションを含む成型型の使用と、インプレッションの背後から真空を適用してまたはパリソンに注入される加圧ガスを使用してこれらのインプレッションにパリソンを押圧することにより行われるパリソンの熱成型またはブロー成型と、を含む。

本発明の有利な変形形態によれば、成型型はコアをも含む。これは、成型型インプレッション間に挿入しうるように、特定的には、成型時にパリソン中に導入しうるように、適切なサイズおよび形状を有する部品を意味する。そのような部品は、たとえば、特許文献４（この内容は、この目的で参照すべく本出願に組み入れられるものとする）に記載されている。有利には、このコアは、複数の付属品を同時にパリソンに固定するために使用可能であり、これは、たとえばロボットアームのような代替デバイスでは一般に達成できないことである。

この変形形態では、コアはまた、パリソンをブローするのに必要とされる加圧ガスを噴射するために使用することも可能である。さらに、ブローされるパリソンが２つの部品で構成される場合、コアはまた、少なくともプロセスの特定の工程（この工程は、一般的には、タンクを製造するために２つの部品の溶接前に行われる）の間、これらの２つの部品の縁を高温に保持するために使用することも可能である。２つの部品からなるパリソンは、成型型を開いた時に分離可能でありひいては充填管の固定を容易にするので、この変形形態に非常に好適である。

最後に、同様にコアを用いて、少なくとも部分的にプロセスを制御することも可能である。この目的では、たとえば、カメラをコア中に組み込むことにより、表示を行って画像解析により充填管（およびタンクの他の存在可能なコンポーネント）の固定の品質を検査できるようにすることも可能である。力、移動、圧力、温度のような量を測定するための１つ以上のセンサーをコア上に取り付けることにより、パリソンへの充填管の固定をより良好に制御できるようにすることも可能である。

本発明によれば、付属品を固定するための部品は、任意の公知の方法で壁に固定可能である。しかしながら、この固定は、好ましくは、成型時にプラスチックが溶融されるということの利点を生かす。したがって、この部品は、有利には、溶接（プラスチックの変換で周知の技術）により、またはスナップリベット固定（以上ですでに述べた技術であり、実際には冶金により特有なものであるが、それにもかかわらず、本出願人は、本発明に関連する範囲内で有用であり欠点を低減させることを見いだしている）により、固定される。後者の技術は、良好な結果を与え、適用が簡単であり、必要とされるのは、オリフィスを有する固定用部品を提供してこのオリフィスを介してスナップリベット固定することによりそれをタンクの壁に固定することだけである。

最後に、本発明は、成型時におけるタンクの内部への付属品の固定に関連する範囲内で開発されたものであるが、同様に収縮の問題を生じるタンクの外部への付属品の固定にも適用可能であることに留意されたい。

完全に可撓性材料で作製されたタブを備えたコンポーネントを示した図である。 変形を支援する幾何形状を有するタブを備えたコンポーネントを示した図である。 ２つの材料のタブを備えたコンポーネントを示した図である。 本発明の第２の変形形態を示した図である。 本発明の第３の変形形態を示した図である。 本発明の第３の変形形態を示した図である。 バルブのための支持体を示した図である。

符号の説明

１ 可撓性タブ
２ 付属品
３ タンク
４ バルブ

Claims (10)

1. プラスチック燃料タンクの壁上に少なくとも２点で付属品（２）を固定する方法であって、この固定が、成型による前記タンクの実際の製造時に行われる方法において、
   前記付属品（２）にはその固定点のうちの少なくとも１つに固定用部品（１，１’）が設けられ、
   前記付属品（２）が、前記固定用部品（１，１’）を前記タンクの所定の位置に固定することによって前記タンクの壁に固定されているにもかかわらず、前記タンク（３）の壁上の前記タンク（３）と前記固定部品（１，１’）との固定点に対して移動でき、これにより、前記タンクの成形後の冷却中の、又は燃料との接触によって生じる膨潤による、前記タンクと前記付属品との間の変形の差を補償することを可能にすることを特徴とする、方法。
2. 前記固定用部品が、前記付属品（２）との一体物として成型されているかまたはそれに装着される固定用タブ（１）であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記固定用タブ（１）が、その幾何形状および／またはその構成材料に基づいて変形し得る変形可能なタブ（１ａ、１ｂ、１ｃ）とされている、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記固定用タブ（１）が剛性であるが前記付属品（２）の可撓性部分（２’）に装着されている、請求項２に記載の方法。
5. 前記固定用タブ（１）および前記付属品（２）が、一方の部品を他方の部品に対して摺動可能にする相補的レリーフを備えている、請求項２に記載の方法。
6. 前記固定用部品が振動防止用／衝撃防止用取付け具（１’）とされていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記タンクの壁に前記付属品が固定される点がすべて、固定用部品を備え、かつ前記付属品が、前記タンクの壁上の対応したすべての固定点に対して移動可能とされていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. ２つの個別部分（シート）が得られるように直径方向に対向した２本の線に沿ってその全長にわたりカットされた押し出された管状パリソンをブローすることにより、前記タンクがブロー成型されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記固定用部品（１，１’）がオリフィスを備え、かつ前記付属品が、このオリフィスを介してスナップリベット固定することにより前記タンクの壁に固定されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記タンクが、パリソンをブローすることによりブロー成型され、かつ複数の付属品が、ブロー成型時に前記パリソン中に導入されるコアを利用してこのパリソンに固定されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

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