JP5421245B2 - 内部付属品を備えた燃料タンクを製造する方法 - Google Patents

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Description

本発明は、内部付属品、特に、ノイズ低減バッフルを備えた燃料タンクを製造する方法に関する。
様々なタイプの搭載車両の燃料システムは、概して、燃料を貯蔵するためのタンクを含み、このタンクは、概して、少なくとも1つの内部コンポーネントを含む。通常、押出しブロー成形により得られたプラスチックタンクの場合には、かかるコンポーネントは、タンクの製造後に、タンクの壁に形成された開口部を通して、タンクに導入され、取り付けられる。しかしながら、タンクの壁の貫通には、現在の環境基準(例えば、LEV IIおよびPZEV)に定められた封止要件を考慮に入れなければならない。このため、蒸発損失を減らすには、タンクの壁の開口部の数およびサイズを減少させることである。
かかる付属品の具体例は、ノイズ低減バッフルであり、その目的は、車両が急発進、急ブレーキまたは急旋回したとき等に、タンクの内側に生成される波に関連したノイズ(「スロッシュ」ノイズ)を吸収することである。かかるバッフルはまた、当該技術分野においては、アンチスロッシュバッフルとしても知られている。
開口部/切込みを作らずに、タンク内側にそれらを取り付ける際の問題を解決するために、かかるバッフル周囲での管状パリソンの押出しの後、パリソンをブロー成形し、バッフルをこのパリソンに取り付けることにより、製造と同時にバッフルをタンクに導入することが知られている。
かかる方法において、バッフルは、パリソンのブロー成形前後にパリソンに取り付けられる。
第1の改良例による一方法は、(特許文献1)に記載されており、
−サポートピンにより保持されたバッフル周囲で管状パリソンを押出す工程と、
−鋳型にしっかりと取り付けられ、サポートの役割を果たすマンドレルでパリソンを貫通する工程と、
−サポートピンを外す工程と、
−パリソンをブロー成形する工程と、
−マンドレルを用いて、バッフルをブロー成形パリソンに取り付ける工程と、
−マンドレルを外し、タンクを鋳型から取り出す工程と
を含む。
パリソンが分割線外に貫通するため、タンクを鋳型から取り外した後に、漏れないように再封止しなければならない開口部を有するという欠点が、この方法にはある。
(特許文献2)に記載された方法は、パリソンのブロー成形前に、溶接によりバッフルをパリソンに取り付けるよう構成することにより、具体的には、鋳型キャビティの可動部品により、この問題を解決することを可能としている。しかしながら、この方法には、ブロー成形前に、このバッフルが溶接されて、その近辺でのパリソンの膨張が制限されるため、タンクの内部容積がバッフル周囲で制限されるという欠点がある。同様に、押出したパリソンの容積により、バッフルのサイズが制限される(ブロー成形タンクより小さい)。
欧州特許出願第103832号明細書 特開第6143396号公報
本発明は、バッフル(または他の内部付属品)のパリソンへの取り付けが、パリソンを貫通/切断することなくなされ、バッフル周囲のタンク容積の制限に必ずしもつながらず、大型(より効果的)バッフルの挿入を可能とする方法を提供することによりこれらの問題を解決することを目的とする。
このため、本発明は、内部付属品を備え、パリソンから作製されたプラスチック壁を有する燃料タンクを製造する方法であって、以下の順で、
a)付属品がパリソンに囲まれるようにして、付属品および溶融パリソンを、少なくとも1つの可動部を備えたキャビティを含む鋳型に導入する工程と、
b)加圧ガスを、パリソン内部に導入して、前記パリソンのプレブロー成形を実施する工程と、
c)可動部を用いて、プレブロー成形したパリソンを付属品に対して、パリソンを貫通せずに両者をしっかりと取り付けるために、局所的にプレスする工程と、
d)鋳型を閉じ、加圧ガスを用いて、鋳型キャビティで平坦化することにより、パリソンの最終ブロー成形を実施する工程と、
e)タンクを鋳型から取り外す工程と
を含む方法に関する。
「付属品」という用語は、本発明においては、通気、燃料のエンジンへの移動、液体レベルの測定、波動によるノイズの低減等、タンクにおいて積極的役割を有するコンポーネントまたは一組のコンポーネントを意味する。特に、前述したノイズ低減バッフルである。好ましくは、このバッフルは、プラスチック製であり、最も好ましくは、パリソン(従って、それから成形されるタンクも)を形成するのと同じプラスチックベースである。後述する高密度ポリエチレン(HDPE)製バッフルが有利である。
「燃料タンク」という表現は、様々な用途および環境条件下で燃料を貯蔵するこのできる漏れ止めタンクを意味するものと考えられる。このタンクの一例は、モータ車両が適合するものである。
本発明による燃料タンクは、概して、凹部に内側表面、凸部に外側表面を有するプラスチック壁でできている。
「プラスチック」という用語は、少なくとも1種類の合成ポリマー樹脂を含む材料を意味する。
任意の種類のプラスチックが好適である。特に好適なプラスチックは、熱可塑材の部類に属する。
「熱可塑材」という用語は、熱可塑性エラストマーを含む熱可塑性ポリマーおよびそれらのブレンドを意味する。「ポリマー」という用語は、ホモポリマーとコポリマー(特に、二元または三元コポリマー)の両方を意味する。かかるコポリマーとしては、限定されるものではないが、ランダムコポリマー、鎖状ブロックコポリマー、他のブロックコポリマーおよびグラフトコポリマーが例示される。
分解温度より低い融点の任意の種類の熱可塑性ポリマーまたはコポリマーが好適である。少なくとも10℃の融点を有する合成熱可塑材が特に好適である。かかる材料としては、その分子量で多分散を示すものが例示される。
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のコポリマーを用いることができる。ポリマーまたはコポリマーのブレンドもまた同様に用いてよく、無機、有機および/または天然フィラー、例えば、限定されるものではないが、炭素、塩および他の無機誘導体、天然またはポリマー繊維とポリマー材料のブレンドを用いることもできる。上述したポリマーまたはコポリマーの少なくとも1つを含む積層および結合層で構成された多層構造を用いることもできる。
よく用いられるポリマー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た。
好ましくは、本発明による方法で用いるタンクは、少なくとも1層の熱可塑性層と、有利には、液体および/または気体のバリアである材料から形成された少なくとも1層の追加の層とを含む多層構造を有する。
好ましくは、バリア層の性質および厚さは、タンクの壁と接触している液体およびガスの透過性を最少にするように選択される。好ましくは、この層は、バリア材料、すなわち、燃料透過可能な樹脂、例えば、EVOH(部分加水分解エチレン/酢酸ビニルコポリマー)等に基づくものである。あるいは、燃料に透過可能とするために、タンクに表面処理(フッ素化またはスルホン化)を行ってもよい。
「パリソン」という用語は、概して、押出されて、実質的に管状形状の単一部品のプレフォームを意味し、これは、成形後、すなわち、パリソン成形からなる操作後、タンクの壁を形成するためのものであり、溶融状態にあって、タンクを得るために鋳型を用いて、必要な形状および寸法とされる。
本発明による方法は、好ましくは、押出しパリソンを用いる。このパリソンは、貯蔵ヘッドを備えた押出し機から誘導され、この場合、本方法では、パリソンを受けるために、各サイクルのスタート時に開いて固定された鋳型を通常用いる。あるいは本方法は、パリソン上で周期的に閉じる可動鋳型か、パリソンの鋳型への操作による、連続押出しに頼っている。
本発明によれば、付属品が(好ましくは、伸張した)パリソンに囲まれるようにして、パリソンおよび付属品が鋳型に配置される。通常、これは、適切なデバイスにより離して保持されたパリソンに付属品を挿入するか、または、押出し機から出る動きに従って、デバイスから離しながら、パリソンを付属品周囲で押出すかのいずれかによりなされる。後者の改良例、特に、押出し機を貯蔵ヘッドと組み合わせたものが好ましい。
いずれの改良例を用いても、本発明による方法は、パリソンを伸張(開いたままに保つことの)できるツールを用いるのが好ましい。このツールは、パリソンの端部を握持して、離しておくことのできるクランプまたはジョーからなる。好ましくは、このツールはロボットにより操作される。
本発明による方法はまた、キャビティ、すなわち、周囲が同じで、内側表面にタンクの外側形状に対応するレリーフを備えた中空半殻等を含む鋳型を用いる。タンクは、パリソンに注入される加圧ガスを用いて、通常、ブローピンにより、パリソンをこの表面に対してプレスすることにより成形される。
本発明によれば、鋳型キャビティは、取り付けるために、付属品に対してパリソンを局所的にプレスすることができる少なくとも1つの可動部を含む。この取り付けは、溶接、機械的固定、スナップリベット等により行ってもよい。好ましくは、付属品とパリソンの材料に相溶性があるときは(少なくとも表面で)、溶接により、この取り付けを行う。
概して、鋳型を開くと(すなわち、キャビティを離すと)、可動部が鋳型に突出する。閉じているとき、可動部はパリソンを押して、コンポーネントと接触した後、鋳型を閉じたときのキャビティの内側表面に適合できる(連続部を形成する)よう、鋳型内側が収縮した位置のままとなる。
この可動部は、付属品への取り付け位置で、パリソンに加わる動きおよび圧力が制御できるタイプのロッドであるのが好ましい。
均衡のとれたやり方で(すなわち、操作中の応力集中を確実に排除するために)、付属品をタンクに取り付けるのに、いくつかの可動部が分配されているのが好ましい。
本発明による方法において、特に、付属品の取り付けを溶接により行うときは、パリソンへの配置の前に、付属品は予熱するのが好ましく、前記予熱は、パリソンへの取り付けのためのゾーンにおいて少なくともなされるのが好ましい。
本発明による方法において、付属品はパリソンでの配置の前に、サポートに装填されるのが好ましい。通常、この装填は自動である(ロボットまたは回転式デバイスにより実施される)。このサポートは、少なくともプレブロー成形工程b)中、加圧ガス(好ましくは、空気)をパリソンに導入するのに用いられるブローピンであってよい。タンクの最終ブロー成形のために鋳型が封止される前に外すことができるよう、バッフルのためのサポートは、他の役割を行わないのが好ましい。
工程b)中、パリソンは、好ましくは鋳型キャビティと接触せずに、単に、プレブロー成形/膨張される。パリソンのプレブロー成形は、前記パリソンの膨張からなり、その「活動」部分(鋳型キャビティ間に留められ、ブロー成形後タンクを形成することになっている)は、タンクと実質的に同じサイズ(内部容積)となる。最終ブロー成形工程(d)は、主に、その最終レリーフ/形状を与える役割を果たす。通常、工程b)の後、パリソンの動作部の内部容積は、タンクの内部容積の少なくとも70%、好ましくは少なくとも80%、さらに90%に等しい。
この工程中、鋳型は閉じられず、パリソンの上下端は、鋳型の上下にそれぞれ位置する好適なデバイスによって、漏れないように封止されるのが好ましいが、閉じられない(すなわち、溶接された端部はなく、逆に、離れている)。これらの封止デバイスは、内側ブロックと、パリソンをブロックに留める2つの外側可動部とからなる。このタイプのデバイスは、特に、下部デバイスについて、良好な結果を与える。上部デバイスに関しては、押出しヘッドにより形成される。すなわち、さらに有利なこの改良例においては、パリソンはプレブロー成形時にはまだ切断されておらず、接続されている。押出しヘッドがブロー成形デバイスを備えていれば十分であるため、この改良例によって、プレブロー成形ピンなしで行うことが可能となる。
この改良例において、付属品のためのサポートは、工程c)の後および工程d)(鋳型の最終封止およびプレブロー成形パリソンをキャビティに対してプレスして、最終形状を与える)の前に外される。この改良例において、工程d)でブロー成形を行うのに、鋳型の封止中、好ましくは、後に機械加工されるゾーン(例えば、ポンプ/ゲージモジュールのための開口部)において、パリソンを貫通する少なくとも1つ(好ましくは2つ)のニードルを用いることができる。
あるいは、他の改良例において、工程d)中、鋳型キャビティを互いにプレスして、周囲(タンク周囲の分割線を定める)間、工程a)〜d)中、付属品のサポートとして作用し、工程e)の前に外されるブローピン周囲に、パリソンを留める。通常、ブローピンは、裏側から、鋳型に挿入される。
この改良例において、鋳型は、工程b)とd)の間で徐々に閉じられ、ロッドは鋳型の内側から突出し、工程c)で付属品を取り付け、固定されたままで、好ましくは、取り付けポイントに対して一定の圧力を加え、工程d)でキャビティの内側表面に適合するために、鋳型の内側から徐々に外される。
この改良例において、ピンは、分割線でタンクに開口部を残す(キャビティの周囲に留められた部分)。この開口部は、タンクの取り外しの前に、好ましくはピンの除去直後に、鋳型において適切なデバイス(ジョー等)によって、再封止してもよい。
本発明による方法において、取り外し工程e)前、通常、冷却ガスを1つ以上のブロー成形ニードルに循環させることにより、成形パリソンは冷やしておくのが好ましい。鋳型キャビティもまた、ダクトのネットワーク中に流体を循環させることにより冷却されるのが好ましい。
取り外す工程の最後に、続く成形サイクルの前に、通常、鋳型を閉じたときに鋳型から溢れるパリソン「フラッシュ」または廃棄物を含む中間パリソン封止デバイスを清浄に(デフラッシュ)する必要があることが分かった。
本発明による方法は、燃料タンクの内側に付属品を取り付けるのに適している。特に、ノイズ低減バッフルを取り付けるのに特に好適である。
これらのバッフルは、成形したら、タンクで最大の空間を占めることができるようにするための好適な形状を有しているのが好ましい。すなわち、可変の形状を有し、タンク操作時よりもパリソンのブロー成形前は小さな容積を占めるのが好ましい。
最も好ましくは、可変の形状は、
−後の仕上げ操作中に配置されるスライド部を含むか、または
−プレブロー成形工程b)の終わりまで並列配置され、工程c)の直前に分離される2つの別個の部品を含むか、または
−折り畳み式構造を有し、パリソンのブロー成形前に、パリソンにおいて折り畳み形態にある、
バッフルの選択により得られる。
このように、第1の改良例においては、バッフルは、スライド部(「引き出し」タイプ)を含み、その配置は、タンクの開口部の1つまたは複数を通して、手動か自動のいずれかで、後の仕上げ操作中になされる。
少なくとも1つの可動部の存在を各キャビティにおいて必要とする第2の改良例において、バッフルは、保持ピンをそれぞれ有する2つの別々の部分を含む。バッフルをパリソンに導入するとき(またはパリソンをバッフル周囲で押出すとき)、これらの部分は並列に配置される。バッフルを分離するための操作は、プレブロー成形工程b)の終わり、およびキャビティの可動部を介してバッフルの部分をパリソンに取り付ける直前(工程c))になされる。これらのピンは、パリソンの下部封止デバイスにしっかり取り付けられているのが好ましい。
第3の改良において、バッフルは、折り畳み式構造(例えば、アコーデオンタイプ)を有し、パリソンのブロー成形前、パリソンにおいて折り畳み形態にある。好ましくは、この構造は、可動部を用いて、バッフルをパリソンへ取り付けるポイントに好ましくは対応するポイントのうち少なくとも2つで、圧縮により配置される。この圧縮(および得られる配置)は、バッフルをパリソンに取り付ける工程中(工程c))および/または最終ブロー成形を実施するための鋳型の封止(工程d))中に実施される。この改良例において、折り畳み可能な構造は、その配置中、付属品をパリソンに取り付けるための新たなポイントが作製されるようなものとする。
本発明の改良例による方法の原理を示す。 本発明の改良例による方法の原理を示す。 本発明の改良例による方法の原理を示す。 本発明の改良例による方法の原理を示す。 本方法の改良例の第1の下位改良例を示す。 本方法の改良例の第1の下位改良例を示す。 本方法の改良例の第2の下位改良例を示す。 本方法の改良例の第2の下位改良例を示す。 本方法の改良例の第2の下位改良例を示す。 本方法の改良例の第3の下位改良例を示す。 本方法の改良例の第3の下位改良例を示す。 第3の下位改良例の特徴部分を示す。
図1〜10の目的は、本発明の特定の具体的な態様を例示することであり、その範囲を決して限定しようとするものではない。
図1〜4の目的は、本発明の改良例による方法の原理を例示することである。図5および6は、本方法の改良例の第1の下位改良例を示す。図7〜9は第2の下位改良例を示す。最後に、図10および11は第3の下位改良例を示す。
これらの図には、共通の要素が示されている。すなわち、
1:2つのキャビティを含む鋳型、
2:ノイズ低減バッフル、
3:バッフルのサポート、
4:キャビティ内で動く部分、
5:パリソン、
6:パリソンを分離し、誘導するためのデバイス、および
7および7’:内側ブロック(7)および2つの外側可動部(7’)を含むパリソンの下部封止デバイス。
図1から、開放/分離を保ちながら、バッフル(2)周囲に導入するための、デバイス(6)によるパリソン(5)の誘導の仕方が分かる。バッフル(2)はサポート(3)に予めロードしておく。このデバイスは、図2に示す通り、ロボットにより操作され、封止デバイス(7、7’)の下で停止する。鋳型キャビティは、成形されるタンクの外側表面に対応する内側表面(1’)を有する。
図2から、内側ブロック(7)によるパリソンの分離およびバッフルとパリソンの間を接触の防止の仕方、ならびにパリソンが依然として取り付けられた押出しヘッド(図示せず)を用いて、漏れないようにしてプレブロー成形を実施するための、外側部分(7’)によるパリソン(5)のこのブロック(7)への留め方が分かる。
図3から、鋳型(1)が中間封止位置にあって、可動部(4)がパリソンを局所的に押して、バッフル(2)と局所的に接触しているのが分かる。接触点(この改良例においては溶接)が生成されたら、バッフルサポート(3)を外すと(この図にはこれ以上示されていない)、タンクの最終成形のために鋳型(1)を閉じることができる。封止中、可動部品(4)は、鋳型内部で収縮し(ただし、それらは絶対的には固定されていて、加圧下で溶接スポットを保つ)、キャビティ(1)の表面と同一平面となる。
ブロー成形ニードル(点線で示されている)が、パリソンを貫通して、ブロー成形操作を行う。
図4に閉じた鋳型が示されており、鋳型キャビティがその周囲に並列配置されている。組み立て体を冷却すると、タンクは離型される。
図1〜4に示すバッフルは、「通常の」ボリュームのある圧縮不可能なバッフルである。
バッフルが圧縮可能なときは(すなわち、タンクでの使用中は、パリソンに挿入されるときよりも大きな寸法を有する)、使用中寸法の大きなバッフルを用いることが促される(ブロー成形前に、パリソンとバッフル間の接触のリスクを減じる)。これは図5〜10の3つの下位改良例に示されている。
図5および6の主題である第1の下位改良例において、バッフル(2)は、ドロワ(21)を含み、これは、タンクの製造中は閉じていて(図3)、後の仕上げ工程中は開き(手動または自動で、図4参照)、これは1つ以上のオリフィスにより実施される。仕上げ線上で切り抜かれた、ポンプ/ゲージモジュールのための開口部があり、その位置は2つの実線矢印により図3に示されている。
図7〜9の主題である第2の下位改良例において、バッフル(2)は、実際、2つの別の部分(22、23)で構成されており、独立したサポート(3’、3”)によりそれぞれサポートされ、パリソンのプレブロー成形まで並列配置され(図7参照)、可動部(4)によりバッフル(22、23)の取り付け前は分離されている(図8参照)(水平矢印がこれらの部分の動きを示し、垂直矢印がサポートの取り外しを示す図9を参照のこと)。
図10および11の主題である第3の下位改良例において、バッフル(2)は折り畳み可能な構造で構成されており、その放射図(パリソンの軸に垂直な面を通した)は図10に示されている。
この構造は、工程c)中またはさらに鋳型の後の封止中、鋳型の可動部(4)について圧縮ポイントとして作用する2つの端部ゾーン(24、25)を含む。これは、図11の中央の矢印により示されており、「ゴーストアウト」の壁を備えた成形タンクの軸方向断面を表わしている。鋳型の封止部(図示せず)が、さらなる取り付けポイントを形成する(図11の横矢印により示される)。
バースト/落下試験中の外殻損傷を防ぐには(当然のことながら、実際には、破損の場合に)、溶接ゾーン周囲に少なくとも1つの脆弱ポイント(ノッチ)(すなわち、バッフルおよびタンクが鋳型内側の可動部により結合されたポイント)を与えるのが好ましい。好ましい実施形態によれば、溶接ゾーンは、溶接脚を備えており、前記溶接脚と付属品本体との間に破断ゾーン(脆弱ポイント)があって、降下/破損の場合に、破損することなく、付属品を最終的にタンクから取り外せるようになっている。かかる特徴は、例えば、内容が本出願に参考文献として援用される米国特許出願第2003/0201021号明細書に開示されている。
また、付属品は、溶融パリソンに取り付けるとき、通常冷たく、前記パリソンは、冷却後、通常収縮するため、前記収縮によりタンクが損傷しないよう、かつ/または上述した破断ゾーン(脆弱ポイント)が損傷しないよう、適切なデザインの付属品とするのが好ましい。付属品の部品に適切な厚さおよび形状を与えて、可撓性とし、容易に変形可能とすると、良好な結果が得られる。
図12に、上述した特徴、すなわち、溶接脚(26)、ノッチゾーン(27)および改善された可撓性の部品(28)を示す。

Claims (9)

  1. 内部付属品を備え、パリソンから作製されたプラスチック壁を有する燃料タンクを製造する方法であって、以下の順で、
    a)付属品がパリソンに囲まれるようにして、付属品および溶融パリソンを、少なくとも1つの可動部を備えたキャビティを含む鋳型に導入する工程と、
    b)加圧ガスを、前記パリソン内部に導入して、前記パリソンのプレブロー成形を実施する工程と、
    c)前記可動部を用いて、前記プレブロー成形したパリソンを前記付属品に対して、前記パリソンを貫通せずに両者をしっかりと取り付けるために、局所的にプレスする工程と、
    d)前記鋳型を閉じ、前記加圧ガスを用いて、前記鋳型キャビティで平坦化することにより、前記パリソンの最終ブロー成形を実施する工程と、
    e)前記タンクを前記鋳型から取り外す工程と
    を含む方法において、
    前記プレブロー成形を実施する工程b)中に、パリソンの上下端部は、鋳型の上下にそれぞれ配置された好適なデバイスにより、漏れないよう封止されているが、溶接はされていないことを特徴とする方法
  2. 前記パリソンを前記付属品周囲で押出し、同時に、押出し機を出る際にその動きに従うデバイスを用いて、誘導し、開いた(分離された)ままとする請求項1に記載の方法。
  3. 前記押出し機が貯蔵ヘッドを含む請求項2に記載の方法。
  4. 前記鋳型を開いたときは(すなわち、そのキャビティが分離されたときは)、可動部が鋳型から突出し、それを閉じたときは、可動部が動かず、鋳型内部で収縮し、前記鋳型が閉じたときに見られるキャビティの内側表面に端部が適合する(その連続部を形成する)、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 工程d)中、鋳型キャビティは互いにプレスされ、工程a)〜d)中前記付属品のサポートとして作用するブローピン周囲に前記パリソンを留め、工程d)の最後には外され、ピンを外すとき、工程e)の前に、適切なデバイスにより、鋳型に再封止される前記パリソンに開口部を残すことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  6. 工程c)の後および工程d)の前に外されるサポートにより、前記付属品が前記パリソンに保持されることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記付属品がノイズ低減バッフルである請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記バッフルが可変の形状を有しており、前記パリソンのブロー成形前に占める容積が、前記タンク操作時よりも小さいことを特徴とする請求項に記載の方法。
  9. 前記可変の形状が、
    −後の仕上げ操作中に配置されるスライド部を含む、
    −前記プレブロー成形工程b)の終わりまで並列配置され、工程c)の直前に分離される2つの別個の部品を含む、または
    −折り畳み式構造を有し、前記パリソンのブロー成形前に、前記パリソンにおいて折り畳み形態にある、バッフルの選択により得られる請求項に記載の方法。
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