JP5431620B2 - 熱可塑性樹脂材料製の燃料タンク - Google Patents

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Description

本発明は少なくとも１つのバッフル部材を搭載した熱可塑性樹脂材料製の燃料タンクに関する。
自動車の燃料タンクにおいては、自動車の運転の力に起因するあちこちでの燃料の液面動揺により生じる液飛沫の雑音及び／又は液面動揺の雑音を防止する手段は、特に現代の乗用車は改善されたエンジンの囲いを有し、内燃機関も改善されて、より静かになってきていることから、より重要な役目を担っている。特に、自動車の内燃機関が長い運転サイクルに亘っては作動していないハイブリッド車においては、特に自動車内で背景雑音が生じる。交互のコーナーリングや自動車を加速し又は減速する際には、タンクの給油状態とタンクの向きに依存して、燃料タンクの内側の燃料の慣性から燃料の大きな容量があちこちに移動する。燃料タンクの固定された部品さらにはタンクの周辺壁に対する燃料の飛沫のインパクトは、時折妨害雑音の元として示される。
これを防止するため、環状さらには迷路型のバッフル装置を燃料タンク内に組み込むことが知られている。前記バッフル装置は一般に燃料タンク内の燃料の流れをそらせたり、遅らせて雑音を最小にするように構成されている。
例えば、いわゆるバッフルリングは特に利点があることが証明されており、当該バッフルリングがその容量において燃料タンクの周囲の壁の間に流れにチャンネルを形成するように対向するタンク壁の間で閉じた外郭部が延長されるように該バッフルリングは構成され、動作の方向に実質的に横切るように延長された障害物の上への燃料の液飛沫の前面インパクトをできるだけ少なく生じるようにさせる。燃料タンクの生産の間に、このようなバッフルリングを例えばブロー成形や熱可塑性樹脂材料製の開いた半シェルに導入することによってその中に一体に形成することは可能であり、それらは一緒に閉じることで閉じたタンクを形成する。また、該タンク内で搬送モジュールを遡及的に受け付ける、即ち製造の後又は製造の間若しくは後付け手段によって、燃料タンクに配設された監視用窓を介して、このようなバッフルリングを配設することも知られている。大きな対向するタンク壁の間に実質的に延長しているバッフル部材は、例えば弾性材の戻る動作を利用して、タンク壁に対して挟持され又は支持されている。燃料タンク内にこのようなバッフル部材を取り付けることは、その形状によって２次的な役目を担う。
また燃料タンクの押出ブロー成形の間に、生産中に押し出されたチューブへボトルシップの方式で接続されたバッフル構造を最初に導入し、前記バッフル構造を金型で拡げられた製品に配設し固定することが知られている。
知られたバッフル装置は、一般に、全て多かれ少なかれ流体工学的に効率の良い関連した構造とされ、関連する燃料タンクの高さの実質部分を越えて、更には幅の実質部分を越えるものとされる。前記バッフル装置の効果は重さを増加するものとされ、全体としては事故の際に欠点となるタンクを硬くするものとなる。
従って、タンク内でどこでもバッフル装置を目的別に経済的な方法で使用することは望ましく、特別な流れ条件やタンクの形状が考慮されることになる。
米国特許第２８６０８０９号は液体を含むタンクに使用するバッフルを開示しており、該バッフルは、タンク内で横向きに配され該タンクの内側面と離間された平面部と、弾性部材と、フランジ部とを有する液体偏向部材を具備しており、該平面部は前記タンクの内壁に実質的に垂直とされ、該フランジ部は前記平面部と固く取り付けられた弾性部材の上に配される。バッフルはさらに弾性部材の上に第２のフランジ部を有し、その第２のフランジ部を前記タンクの内面に固く固定するための手段も有している。米国特許第２８６０８０９号はバッフルについての記載があり、該バッフルはタンク内で弾性を有し、流体の重さを直接耐えることができ、タンクの側には張りを伝えないものとされる。米国特許第２８６０８０９号に従うバッフルは燃料タンクの高さと幅に亘るものとされ、もしバッフルが燃料タンクに強く固定されているならば、燃料の動揺は大きな曲げる力をタンクの壁に導入する。
米国特許第６２２０２８７号（Ｂ１）は、中空の押出アルミニューム又はグラファイト合成エポキシからなる固いチューブで設計された燃料タンクを開示する。液動揺を低減するために、タンクの内側の異なる周辺箇所に複数のバッフルが作動可能に取り付けられる。バッフルは、取り付け部と該取り付け部をバッフル本体に接続させる湾曲した波状部を有し、バッフル本体はタンク内で液体の動作に反応し前記取り付け部に関して可とう性を有することができる。米国特許第６２２０２８７号は分割した壁内に液体内容物を収容するように構成されるタンクを開示し、タンクの内部を壁の対向する側に２つの部屋に分割する。側壁には隣接ポートの対が配され、１つの部屋から他の部屋への液体内容物の自由な流れを可能とし、ある種のフラップ弁がポートを介した一方の部屋から他方への液体内容物のサージを防止する。
国際公開第２０１０／０２３２６７（Ａ１）はノイズ低減バッフルを備えた樹脂製燃料タンクを開示し、該バッフルは、タンクの変形を抑制するための燃料タンクの干渉部の間に搭載されている。前記干渉部はその上側と下面からタンク内にそれぞれ内側に突出している。これらの部分の一部は固定装置の一部であり、バッフルをタンク壁に固定させる。
本発明の目的は、その中にバッフル装置を有する、熱可塑性樹脂材料により構成される燃料タンクを提供するものであり、該バッフル装置はタンクの製造の間に簡単に搭載でき、タンク内の特別な流れ条件やタンクの形状も考慮されて、それらはタンク内で狙った経済的な方法でタンク内のどの地点にも理想的なレイアウトで簡単に配列される。これら及ぶその他の目的は添付の請求項に従った燃料タンクにより達成されるものとされる。
前記目的は、熱可塑性樹脂材料製の燃料タンクであって、その中に少なくとも１つのバッフル部材の形式で配設されるバッフル装置を有し、前記バッフル部材は、ほぼ中央及び／又は端部で保持される少なくとも１つの壁部と、保持のために配設される少なくとも１つの固定足部と、少なくとも１つの通孔を備えた基礎部とを有し、前記壁部は燃料の液飛沫動作に起因して前記タンクについて相対的な動作を行うことができ、前記通孔により前記固定足部は前記タンク壁にリベット止め及び／又は融着されることを特徴とする熱可塑性樹脂材料製の燃料タンクにより達成される。
本発明に従う燃料タンクのバッフル部材の壁部は、燃料タンクの高さと幅の一部だけにわたるようにされる。この点で、前記壁部は材料の接続及び／又は能動接続により固定足部を介してタンク壁に接続される。
特に、バッフル部材は、本発明による燃料タンクの内側で"フローブレーキ"として作動することを意図されるものであり、燃料タンク内での可とう性のある挟持はエネルギーを消費する方法で作動する。タンク内での燃料飛沫のエネルギーはバッフル部材の壁部の変形エネルギーに変換され、それは一方若しくは両方端部、又はほぼ中央で挟持され得るものとされる。バッフル部材の壁部は閉じた構造されるが、通孔を有していても良い。関連する壁部は好ましくは可とう性のある羽部の構造とされ、タンク壁への挟持点の領域で固定されて、燃料の飛沫エネルギーは変形エネルギーに変換される。
固定足部の通孔はタンク壁の材料を通すようにすることができる。通孔を通った材料はリベットヘッドを形成し、該リベットヘッドは固定足部を保持する。そこに配設された固定足部と通孔は、成形の間にタンク内にバッフル部材を導入する際、可塑化されたタンク壁は通孔を通り、及び／または固定足部が暖かい樹脂タンク壁に位置している時、タンク壁の材料が通孔に送り込まれ、"その場で"リベットヘッドが形成される。リベットヘッドは、通孔が対応する、利点のある断面形状によって形成できる。しかしながら、前記リベットヘッドは、バッフル部材を燃料タンク内に導入する際に、金型によって形成することもできる。
これは、もし燃料タンクが複数部品金型内で平面の巻き取り状のプレフォームの押出ブロー成形で製造されるならば特に簡素であり、前記プレフォームは、最初の工程でブロー成形金型内で成形されてシェル状の半完成製品を形成し、第２の工程でバッフル装置は金型内で未だ暖かい樹脂のシェルに配設され、第３の工程で挿入部品と共に配されるシェルは一緒に結合され、実質的に閉じた燃料タンクを形成する。
本発明の燃料タンクの代替的な変形例においては、リベットヘッドを一体に形成したリベットピンを通孔に通し、該リベットピンがタンク壁に融着される。これにより、例えば、タンク壁への融着性について互換性のある熱可塑性材料製のリベットピンを固定足部の通孔に導入して、それをタンク壁が未だ暖かい樹脂の状態でタンク壁に融着することができる。これはタンク壁の溶ける熱を利用することで行うことができ、追加の融着エネルギーを導入することでも良い。
本発明の燃料タンクの更なる代替的な実施形態においては、通孔はそこに押し出された追加の融着材料によって通されるようにすることもでき、該材料は、その組成においては、タンク壁の組成に概ね対応する。結果として、融着目的では互換性があるものとなる。好ましくは、固定足部は基礎部と共に配設され、該基礎部が複数の通孔を有する。
本発明の燃料タンクの特に好適な実施形態では、バッフル部材の壁部は弾性変形する羽部の構造を有し、該羽部はその保持の領域で挟持され、この領域で変形性は制限される。
特に好ましくは、燃料タンクの設置位置におけるバッフル部材の壁部は、移動方向に対して概ね横切る方向に延長されており、移動方向で又はその反対方向で燃料の飛沫動作による変形を可能とする。
本発明によるバッフル部材は、例えば、２つの部品の構造を有し、バッフル部材の壁部は固定足部にラッチされる。
もし燃料タンクの内側で、複数のバッフル部材が好ましいレイアウトで配列され、例えば、前記バッフル部材がタンク壁に固定され、互いに数列が互いにオフセットされて配列されれば、利点があるものとされる。
既に述べたように、１つ若しくはそれ以上のバッフル部材は、タンク容量の内側高さの一部だけと内側幅の一部だけにわたるような構造とすることができる。
好ましくは、燃料タンクの成形の間に１つの作業でバッフル部材がタンク壁に融着され及び／又はリベット打ちされる。
固定足部とバッフル部材の壁部は熱可塑性樹脂材料で構成でき、固定足部の材料は、好ましくは壁部の材料よりも大きな曲げ硬さを有している。
固定足部と壁部の両方とも、HDPE(高密度ポリエチレン)により構成でき、例えば、該HDPEはHDPE系のタンク壁に融着できる。しかしながら本発明の範囲内で、特に足部材は大きな曲げ硬さを有する異なる樹脂材料或いは金属でさえも構成され得る。
本発明は、図面に示す例示的な実施形態への参照を以て以下に説明される。
本発明に従う燃料タンクの断面図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 バッフル部材の側面図である。 図３に示すバッフル部材を９０度傾けた平面図である。 図３に示すバッフル部材の正面の図である。 図３で隠されたバッフル部材の側部を図３に対応して示す図である。 固定部材と固定される壁部の分解図である。 固定部材と固定される壁部の分解図である。 固定足部のタンク壁への固定を図示する模式図である。 固定足部のタンク壁への固定を図示する模式図である。
図１に示す燃料タンク１は、例えば、給油状態センサー、脱気バルブ、通気バルブ、燃料ポンプを備えた送りユニットなどの燃料タンクを作動させるための従来の機能部品を有している。前記燃料タンクは簡素化のために図示していない給油パイプとその他のタンクインターフェースも有している。燃料タンク１では、バッフル部材２の形状のバッフル装置が配設されており、設置位置で材料及び／又は能動的な接続により下側タンク壁３に接続されている。本発明の範囲内においては、設置位置においてバッフル部材２は上側タンク壁にも接続されている。
バッフル部材２は、図２に示すように、例えば燃料タンク１の内側で、互いにオフセットした数個の列に配列される。前記バッフル部材は燃料タンク１の成形の間及び／又は直後にタンク内に導入される。その位置や構造は燃料タンク１の監視窓に拘わらず任意に選択できる。
本発明に従う燃料タンク１の生産は、巻き取り状又はシート状のプレフォームの押出ブロー成形によって行われ、該プレフォームは、押し出されたチューブを切り離したり、シートダイを介して熱可塑性樹脂材料を押し出すことで得られたものである。押出物そしてまた多層の燃料タンク１のタンク壁３は、HDPE系の６層の共押出物であり、少なくとも１つの炭化水素のバリア層を伴う。
巻き取り状又はシート状のプレフォームは、樹脂製の中空体を形成するための、それぞれキャビティを有する２つの外側金型と、中央金型とを有する３部品の成形金型の内側で成形される。この場合、初めに巻き取り状のプレフォームは、多部品の開いた金型内に、すなわち外側金型とその間に配設された中央金型の間に送られる。それぞれの場合、外側金型は製品の外郭の部分を形成するものであり、一緒に閉じた型キャビティを形成する。当初、外側金型はプレフォームを挿入させて中央金型に対して閉じられており、次いでプレフォームは差圧を与えることでブロー成形金型のキャビティに対して配置される。例えば部品キャリアやその他の装置を有していても良い中央金型を介して、挿入部品例えば前述のバッフル部材２は、好ましくは未だ熱く溶けた材料の押出熱及び／又はタンク壁の溶融熱を利用して、キャビティ内で成形されたタンク壁に固定される。
この生産方法の利点は、特に本発明のバッフル部材２との組み合わせに結果をもたらす。この生産方法は、以下に詳述するように、バッフル部材２の少なくとも１つのタンク壁への固定をどのような好適なレイアウトでも可能とする。
この点で、バッフル部材２は自然に対向するタンク壁３にも配設されることを述べるべきであり、前記バッフル部材は上からと底からタンク容積部に交互に突出してなる。
それぞれのバッフル部材２は実質的にフレキシブルな壁部４と固定足部５を有し、それぞれ例えばHDPEの如き熱可塑性樹脂材料により構成される。
示した例示的な実施形態においては、固定足部５は壁部４に概ね中央にラッチされ、設置位置で前記壁部はバッフル部材の中央の挟持を行う。固定足部５は好ましくは熱可塑性樹脂材料で構成され、該材料は壁部４よりも大きな曲げ硬さを有する。以下に詳述するように、壁部４は可とう性のあるパドルを形成する。固定足部５の大きな曲げ硬さは、材料のタイプによりもたらされるか、或いは材料の厚みからもたらされる。
固定足部５は基礎部６を有し、該基礎部６は通孔７と共に配設される。これらの通孔７のいくつかは漏斗形状の孔７ａとして構成され、他の通孔は矩形状開口部７ｂとして構成される。
例えば図８及び図９から見えるように、燃料タンク１へのバッフル部材２導入時の固定足部５の基礎部６は、タンク壁３の未だ熱い溶融した材料の上に圧力によって与えられ、タンク壁３の内側層８は通孔７ａ、７ｂを介して推されて、少なくとも孔７ａの領域ではリベットヘッドの方法で拡げられることになる。孔７ａが背後から係合されるような当該材料の膨脹は、従来のリベット接続の生産と類似して、孔７ａの輪郭によって助長されるか、或いは生産の間に金型により形成されるものとされる。このように形成されたリベットの材料は、タンク壁３の内側層８から完全に推されたものである。既に述べたように、このような、その場のリベット打ちの代わりに、熱可塑性樹脂材料で形成された予備構成されたリベットを用いてリベット打ちを行うこともできる。
特に図３及び図４と図７の組み合わせから導かれるように、バッフル部材２は２つの部品から構成され、可とう性のある壁部４は、ラッチ接続部１０を介して、基礎部６に概ね直交する方向に延長された固定足部５の支持面１１にラッチされ及び／又は係合される。この設置位置で、固定足部５は可とう性のある壁部４の中央での挟持を行い、その自由端１２は、固定して配設された固定足部５に関し、図２の矢印によって示されるように飛沫した燃料の動きからそらされることができる。バッフル部材２と固定足部５は自然に一体に又は１つの部材として構成することもできる。
本発明の意味において"可とう性"は、バッフル部材２の壁部４の材料の長さ、壁の厚み、特性が、壁部４の自由端１２が飛沫する燃料のエネルギーでそらされるように寸法取りされるものであり、燃料の飛沫動作は壁部４の変形エネルギーに変換される。
１ 燃料タンク
２ バッフル部材
３ タンク壁
４ 壁部
５ 固定足部
６ 基礎部
７ 通孔
７ａ 孔
７ｂ 開口部
８ 内側層
９ リベット
１０ ラッチ接続
１１ 支持面
１２ 端

Claims (9)

  1. 燃料タンクであって、その中に少なくとも１つのバッフル部材の形式で配設されるバッフル装置を有し、前記バッフル部材は、ほぼ中央及び／又は端部で保持される少なくとも１つの壁部と、保持のために配設される少なくとも１つの固定足部と、少なくとも１つの通孔を備えた基礎部とを有し、
    前記壁部は燃料の液飛沫動作に起因して前記タンクについて相対的な動作を行うことができ、前記通孔により前記固定足部は前記タンク壁にリベット止め及び／又は融着され,
    当該燃料タンクは熱可塑性樹脂材料製とされ、前記バッフル部材の前記壁部は保持された領域で変形が制限されるように、該保持された領域で把持される弾性変形可能な羽部で構成され、
    前記バッフル部材は、タンク容量の内側高さの一部だけと内側幅の一部だけにわたって延長されることを特徴とする燃料タンク。
  2. 請求項１記載の燃料タンクであって、前記通孔は前記タンク壁の材料が通されるものとされ、前記通孔を通った材料はリベットヘッドを構成して前記固定足部を保持することを特徴とする燃料タンク。
  3. 請求項１記載の燃料タンクであって、前記通孔はリベットヘッドが一体形成されたリベットピンが通るものとされ、該リベットピンは前記タンク壁に融着されることを特徴とする燃料タンク。
  4. 請求項１記載の燃料タンクであって、前記通孔はそこに押出された追加の融着材料が通るものとされ、その材料の組成は前記タンク壁の組成に概ね対応することを特徴とする燃料タンク。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の燃料タンクであって、当該燃料タンクの設置位置での前記バッフル部材の前記壁部は移動方向に対して概ね横切る方向に延長されており、移動方向又は反移動方向への燃料の液飛沫動作に起因する変形を許容することを特徴とする燃料タンク。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の燃料タンクであって、前記バッフル部材の前記壁部は前記固定足部にラッチされることを特徴とする燃料タンク。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の燃料タンクであって、複数の前記バッフル部材が幾つかの列に配設され、好ましくは互いにずれた位置に配されることを特徴とする燃料タンク。
  8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の燃料タンクであって、前記燃料タンクの成形の間及び／又は直後に前記バッフル部材は、１つの作業で前記タンク壁に融着及び／又はリベット止めされることを特徴とする燃料タンク。
  9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の燃料タンクであって、前記固定足部と前記バッフル部材の前記壁部は熱可塑性樹脂材料からなり、前記固定足部の材料は前記壁部のそれよりも大きな曲げ硬さを有していることを特徴とする燃料タンク。
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