JP6403753B2 - 燃料タンク又は注入管を製造する方法、及びハイブリッド車におけるそれらの使用 - Google Patents

Description

本発明は、第１に燃料タンクを製造する方法と、この方法で得られたタンクのハイブリッドモーター自動車における使用に関する。

ハイブリッドエンジンは、一般的に燃焼機関と電気モータとの組み合わせに使用される用語である。

ハイブリッドエンジンの一般的な作動原理があり、それは電気モータ若しくは燃焼エンジン、又はモデルによっては両方を同時に作動することを含んでいる。

固有の原理のうちの１つは以下のとおりである。
‐（自動車が移動していない）静止期中には、エンジン及びモータの両方が切られている。
‐始動時には、自動車を高速（２５又は３０Ｋｍ／ｈ）まで作動させるのは電気モータである。
‐高速に達すると、燃焼機関が引き継ぐ。
‐大きな加速の場合には、エンジンとモータとの両方が同時に作動するように引き受け、同じパワーのエンジンに匹敵する、若しくはそれ以上の加速を達成することができる。
‐加速期及び制動期中には、力学的エネルギーがバッテリーを再充電するために使用される（この機能は、市場で現在入手可能なすべてのハイブリッドエンジンで使用可能なわけではない）。

この原理の結果は、燃焼エンジンが連続的に作動するのではなく、その結果、キャニスタ（燃料蒸気が大気中に放出されるのを回避する活性炭フィルタ）をパージする段階を通常のように行うことができないということであり、その理由は、これらパージの段階中には、予備加熱されている可能性のある空気がキャニスタを通じて循環されてキャニスタを再生し（すなわち、その中に吸収された燃料蒸気を分解し）、次いでこの空気が、空気が燃焼しているエンジンへの進入を許可されるからである。さらに、ハイブリッドの自動車は燃料消費と排ガス放出とを削減するために開発されてきており、エンジンの性能を損なうことのないキャニスタからの燃料蒸気の燃焼に対するエンジンマネージメントを、不可能だとは言わないまでも、より複雑にしている。

結果として、これらエンジンの燃料タンクはキャニスタのチャージを制限するために一般的に（典型的には３００〜４００ミリバールのオーダーの圧力まで）加圧されており、これはＦＴＩＶ（燃料タンク遮断弁）と称される通気弁の後に配置された機能構成要素によって達成されている。この構成要素は（タンクの最大使用圧力のために較正された）安全弁と、電気制御システムと、を備え、それによってタンクを充填に先立って大気圧におくことを可能にしている。この結果として、これらタンクは、従来の燃焼機関の燃料タンクに比べて、高い機械強度を、特にプラスティック材料からなるタンクの場合に、有することが必要とされている。

市場における現在の解決法は大きな厚みの金属タンクからなり、それはタンクの重量を著しく増加させ、よって燃料消費と排気ガスの放出を増加させる。

前述の圧力の問題に対する別の知られている解決法は、プラスティックタンクの壁部厚を増加させるか、及び／又は２つの壁部を共に接続する内部補強材（棒、仕切り壁部、等）の使用からなる場合があるが、これら解決法は、一般的に重量に影響を与え、タンクの有用な容積を減少させ、タンクのコストを増加させる。また別の解決法は、タンクにキスポイント（すなわち、底部壁部及び頂部壁部の局所的な溶接部）を設けることである場合があるが、この解決法は、タンクの有用な容積の減少を招く。

また別の解決法は、特許文献１に開示されており、タンクの外壁部に（熱可塑性マトリックスを有さない）補強繊維の織物を固定することからなり、この固定は、押し出し吹き込み成形によるタンクの製造中に前記織物のオーバーモールディングによって行われ、織物は、パリソンの導入に先立って鋳型の中に導入されており、このパリソンが吹き込み成形の後にタンクを生成する。

しかし、この解決法の主な欠点は、パリソンだけからの溶融材料による織物の補強繊維の含浸を達成することが難しいことである。これは、タンクの外壁部への補強材の欠陥のある固定を結果としてもたらす。

特許文献２は、補強繊維の織物を、補強繊維を含有する半仕上げ状態の複合製品で置き換えることからなる代替法を想定する。この完成製品は、パリソンからの溶融材料が通過する孔を有し、それによって機械的固定を達成する。効果的な機械的アンカーを得るために、パリソンの材料が十分な量で孔を通過して、補強材の反対側に何かリベットに似たものを形成することが必要である。従来技術のこの技法は、パリソンの粘度の故に達成することが難しい。最後に、この知られた技法のまた別の欠点は、タンクの厚みを、したがって重量とコストを増加させることが必要であることである。

米国特許第５０２０６８７号明細書 国際特許出願公開第２０１２／０３１７０５号パンフレット 国際特許出願公開第２０１１／０５４７０９号パンフレット 国際特許出願公開第２０１０／１２２０６５号パンフレット 欧州特許第１１１０６９７号明細書

したがって、本発明の目的は、タンクの壁部への繊維補強材の固定のための新規な解決法を提供することであり、この解決法は既知の解決法の欠点を有さない。

また、本発明は注入管の製造にも関する。

注入管はタンク中に液体又はガスが搬送されるのを可能にする導管である。

いくつかの場合では、注入管は車輪によって放り上げられた遊離切片に露出され、追加的な保護スクリーンを必要とする場合がある。この保護スクリーンは、局所的な補強が管に加えられている場合には省略することができる。

本発明によって提案される固定法は、注入管に使用することができる。

さらに、本発明は、すべての仕上げ加工の作業を省略することを可能にするというさらなる利点を提供する。

また、本発明は、労働力の総量を削減し、生産ラインにおけるサイクルタイムを短縮することによって生産コストを削減することを可能にする。

本発明の１つの主題は、タンクと注入管を備える組立体から選択された物を製造する際に繊維補強材を溶着するための方法であり、この物は、熱可塑性材料からなる壁部を備え、繊維補強材は、物の熱可塑性の材料に適合する熱可塑性の材料と、織物であってもなくてもよい短繊維、長繊維、又は連続繊維と、を備え、この溶着方法は、
‐繊維補強材を加熱して溶融状態にするステップと、
‐鋳型中において、少なくとも部分的に溶融した状態の加熱された繊維補強材を、壁部を鋳型に対して膨張させるガスの圧力を使用して、壁部に溶着するステップと、
を備える。

このように、本発明は、既知の解決法の欠点を有することのない、新規な固定の解決法を提供する。

さらに、繊維補強材と壁部との間の接続、すなわち溶着は、機械的保持を必要としない（すなわち、別の補完する３次元形状と係合のために必須の３次元形状を有さない）が、壁部と補強材との間に材料の連続性を提供し、それによって接続を、既知の解決法よりも信頼できるものとすると同時に大きくないものとする。

本発明において、壁部は、少なくとも壁部の繊維補強材に溶着されることを意図されている部分が溶融状態にある場合には、溶融状態にあると考えられる。壁部の残りの部分は、したがっていずれの状態にあってもよく、特に溶融状態になくてもよい。

好ましい一実施形態においては、繊維補強材は加熱要素を使用して加熱され、この加熱要素は、補強材の前に配置されて放射又は接触によって繊維補強材を加熱する。

この加熱は鋳型中で行うことができ、その場合には加熱要素は、鋳型の中の補強材の近く、又は鋳型の外側に配置することができる。

好ましい一実施形態において、繊維補強材は鋳型の外側で加熱されて、溶融状態になり、次いで鋳型の中へ加熱された状態で導入される。

好ましい一実施形態において、この方法は、繊維補強材を予備成形するステップを備え、この予備成形は、少なくとも部分的に鋳型の外側及び／又は鋳型の中で行われる。

この補強材の前以ての成形、又は補強材の予備成形は、補強材が加熱された後、かつ鋳型中に移送される前に、予備成形用支持部上で行われる。また、成形は鋳型の中で、補強材が加熱された後に行うことができる。

また、成形は、補強材が鋳型に向かって移動されている間に行うことができる。

代替形態において、繊維補強材を予備成形用支持部上で予備成形するステップは、補強材が加熱された後、かつ鋳型内に移動される前に、鋳型の外側で行われる。

本発明によるタンクのための燃料は、ガソリン、ディーゼル燃料、バイオ燃料を意図されてよく、また０〜１００％のアルコール含有量を有することができる。

本発明によれば、タンク又は管は熱可塑性材料からなる。熱可塑性材料は、熱可塑性エラストマー、及びそれらの混合物を含むいずれかの熱可塑性ポリマーを意味する。用語「ポリマー」は、ホモポリマー及びコポリマー（とりわけ２成分ポリマー又は３成分ポリマー）を含む。そのようなコポリマーの例は、限定するわけではないが、ランダムコポリマー、シーケンシャル又はブロックコポリマー、並びにグラフトコポリマーである。

溶融点が分解温度未満であるポリマー又は熱可塑性コポリマーからなるいずれのタイプもが好適である。少なくとも１０℃以上に広がる融点を有する合成熱可塑性材料が特に好適である。そのような材料の例は、分子量のポリ分散（ｐｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）を有する材料を含む。

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、及びこれらのコポリマーが使用されていてもよい。ポリマーの混合物、又はコポリマーの混合物もまた使用することができ、同様に、限定されるわけではないが、例えば炭素、粘土、塩、及び他の無機物誘導体、天然若しくはポリマー繊維のような、ポリマー材料の無機フィラー、有機フィラー及び／又は天然フィラーを使用することができる。また、上述したポリマー又はコポリマーの少なくとも１つを備える、積み重ねられ、一緒に接合された複数の層から成る多層構造を使用することもできる。

使用されることが多い１つのポリマーはポリエチレンである。優れた結果が、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で得られている。

タンクの壁部又は管の壁部は、単層の熱可塑性材料又は２層の熱可塑性材料から成ってもよい。１つ以上の可能な他の追加的な層は、有利には、液体及び／又はガスに対するバリアとして作用する材料から作られた層から成る。好ましくは、バリア層の特性及び厚みが、タンク又は管の内面に接触する液体及びガスに対する透過性を最小化するように選択される。好ましくは、この層はバリア樹脂、すなわち、例えばＥＶＯＨ（部分的に加水分解されたエチレン‐ビニルアセテートコポリマー）のような燃料に対して不透過性の樹脂に基づいている。代替的に、タンク又は管は、表面処理（フッ化又はスルホン化）を施されてもよく、その目的は、タンク又は管を燃料に対して不透過性にすることである。

本発明によるタンク又は管は、ＨＤＰＥベースの外層間に配置されたＥＶＯＨベースのバリア層を好ましくは備える。

本発明において示されている繊維補強材は多くの形態をとることができ、それは一般的には、熱可塑性材料と、織物であってもなくてもよい短繊維、長繊維、若しくは連続繊維と、の両方を備えるシートである。一般的に、短繊維は数十〜数百ミクロンの最終的な長さを有する。長繊維の場合には、残りの長さは数ミリメータである。使用される繊維の長さが数十センチメータである場合には、これらは連続繊維又は連続フィラメントとして参照される。織られた繊維が好ましい。これら繊維はガラス、炭素、ポリマー（例えばアラミドのような芳香族ポリアミドといったポリアミド）に基づいていてよく、又は大麻若しくはサイザル麻のような天然繊維であって良い。繊維は、好ましくは（Ｅタイプ、Ｓタイプ、若しくはその他の）ガラス繊維である。本発明による繊維補強材の繊維は、好ましくは熱可塑性材料に親和し、したがって、一般的にはポリオレフィンに親和し、特にＨＤＰＥに適合する。この親和性を得るために、繊維はシランのような親和性物質でにじみ止めを塗られ（表面処理され）てもよい。活性ＨＤＰＥタイプの結合剤もまた使用することができる。この明細書において、無水マレイン酸タイプの反応性官能基を有利に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若しくは管の材料と親和性を有する熱可塑性材料、又はタンク若しくは管の材料と同一の材料を備える。親和性は、繊維補強材の熱可塑性材料とタンク又は管の熱可塑性材料とが、それらが溶融状態にある間に互いに接触させられると、ともに溶着され得るということを意味する。燃料タンクの場合には、タンクの材料は通常、ポリエチレン、特にＨＤＰＥである。補強材における繊維含有量は、好ましくは多くて７０％、好ましくは多くて５０％、又は多くて３０％であり、補強材の残りの部分は本質的に熱可塑性材料からなる。言い換えると、補強材の熱可塑性材料濃度は少なくとも３０％、好ましくは５０％、少なくとも７０％である。熱可塑性材料は好ましくは繊維の塊の周り／繊維の塊の中に溶融されて、その表面の少なくとも一部上に熱可塑性材料を有する均質なシート又はプラークを構成して、溶着を容易にする。実際には、補強材はカレンダーすること、圧縮成型、射出成型、吹付け成形、成形アンダー（ｅｖｅｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ｕｎｄｅｒ）によって生産することができる。１つの特定の好ましい代替的形態によれば、補強材は、構成成分が取り付けられる領域（例えば、注入管が取り付けられる注入頸部）の少なくとも一部を含み、かつバリア層を含み、それによって補強機能（この壊れやすい場合が多い領域中の）及び不透過性機能の両方を果たす。この代替的形態において、補強材はバリア層（及び、好ましくはＨＤＰＥからなる２つのシートの間のＥＶＯＨの層を備えるシート）、繊維のマット（好ましくは不規則に分散された連続不織ガラス繊維）、及びＨＤＰＥのシートを含む多層シートの圧縮成形によって有利に得られる。

補強材の厚みは、好ましくは０．１〜２ｍｍである。補強材が機械的に効果的であるために、その弾性率は好ましくは少なくとも５０００ＭＰａ、若しくは少なくとも１００００ＭＰａでさえある。

この補強材は、他の補強技術又は要素、例えばより大きな厚みの壁部の一部分と結合することができるか、及び／又は他の補強技術又は要素、例えばより大きな厚みの壁部の一部分をタンクの底部壁部の一部分と頂部壁部の一部分との間（これは、タンクの底部と屋根部とを構成する壁部部分それぞれを意味する）に備えることができる。これら要素は、例えば、タンクが自動車に取り付けられる際には実質的に垂直であるタンクの内面の一部、ポンプ／ゲージモジュール、キスポイント（又はタンクの底部壁部及び頂部壁部の局所的な溶着）及び、特に本出願中に参照として組み込まれる本出願人による特許文献３に記載されたパッドのうちの１つ、及び／又は本出願人による特許文献４に開示された活性官能基をできる限り組み込み、本出願中に同様に参照によって組み込まれる中空の補強ポストを備える。

本発明によるタンク又は管を製造するために使用することができる鋳型は、タンク又は管にその形状を与えることに貢献するいずれかの種類のものとすることができる。

この鋳型は、予備加熱された補強材に意図された場所に、鋳型十分に高い温度に保持する手段を備え、補強材をシートに溶着した状態になる前に鋳型が冷えてしまわないようにする。

次に、本願による方法は補強材を加熱するステップを備えることができ、そのステップは、補強材が鋳型に導入される時点と、補強材が壁部に溶着される時点との間に実行される。

これは、シートにタンク若しくは管の少なくとも一部の形状を与える吹き込み成形用鋳型、又は既に吹き込み成形用鋳型に形成されたシートが、その圧力の下で冷えるときにその形状を保持することを可能にするポストブロー鋳型とすることができる。ここでシートは、一般的には押し出され、例えば、円柱状の形状及び／又は平坦なパネル、及び／又は円柱の半体の形状を有する溶融した熱可塑性材料のプレフォームを意味する。

好ましくは、タンク若しくは管は、共押し出し‐吹込み成形によって生産される。その場合には、連続的押し出し技法の使用、又は蓄積押し出し技法の使用、又は順次的押し出し技法の使用はすべて同等に可能であり、これらすべての技法は、当業者にはよく知られている。

本発明によれば、一旦、補強材がタンク又は管の壁部に溶着されると、タンク又は管は、好ましくはその壁部の寸法安定性が達成されるような温度まで冷却するに任せられる。一般的に、これは実質的に室温であり、特別な調整は必要とされない（たぶん、冷却を加速するためを除いて）。本発明の１つの注目すべき利点は、補強材のタンク又は管の壁部への溶着が、吹き込み成形によるシートの形成中であろうと、タンク又は管のポストブロー（ｐｏｓｔ−ｂｌｏｗｉｎｇ）中であろうと、タンク又は管の成形と一致して行われ、それによって生産のサイクルタイムの削減を行うことができることである。

本発明によれば、補強材（及び適用可能性によっては、補強材の、タンク又は管に溶着する領域の表面）は、溶着が効果を発揮する前に加熱される。この目的のために、赤外線若しくはレーザの照射、又は高温の空気の流れ、又は鏡面加熱でさえを、それに適用することができる。

加熱温度は、使用される技法に依存する。温度は、熱可塑性材料（例えばＨＤＰＥ）が溶融することを保証するように十分高いことが好ましい。したがって、熱可塑性材料は、好適な温度（ＨＤＰＥの場合には、１３５度を超え、好ましくは１５０度を超えるか、又は１８０℃を超えさえする）まで昇温される必要がある。

本発明の１つの利点は、タンク又は管の製造の方法の結果として、すなわちシートの吹込み成形、又はタンク又は管を冷却するためのタンク又は管のポストブローの結果として、これらステップに続く追加の作業に対する必要なしに、補強材がそれ自身をタンク又は管の壁部に、壁部が依然として熱い間に溶着させるということである。

本発明のまた別の主題は、燃料タンクからなる、及び注入管を備える組立体から選択される物を、熱可塑性材料のシートを少なくとも部分的に溶融状態で吹き込み成形用鋳型の中に導入するステップと、このシートを、吹き込み成形ガスを使用する吹き込み成形によって鋳型のキャビティに成形するステップと、シートを鋳型から取り出すステップと、を行うことによって製造する方法であり、この物は、熱可塑性材料の壁部を備え、この壁部はシートから形成され、シートの材料に適合する熱可塑性材料と、織物であってもなくてもよい短繊維若しくは長繊維若しくは連続繊維と、の両方を備える繊維補強材によって局所的に補強されており、この方法は、シートに繊維補強材を溶着するための上述された方法のステップを備え、溶着方法の鋳型は吹き込み成形鋳型であり、溶着中に鋳型に対して壁部を膨張させるガスの圧力は、吹き込み成形用ガスの圧力であることを特徴としている。

本発明によって、タンク又は管の製造方法は、繊維補強材をタンク又は管の壁部に、別の溶着作業を提供する必要なく、溶着するステップを組み込む。吹き込み成形作業は、知られているようなシートの形成のためだけでなく、タンク又は管の壁部への補強材の溶着のために使用される。タンク又は管の壁部への溶着による補強材の固定は、機械的取り付け手段との比較によって既に述べられた利点をさらに提供する。

この方法の有利な代替形態では、繊維補強材は、この繊維補強材を鋳型の内面に対向するシートの面に対して押圧するように、鋳型の中に導入される。言い換えると、補強材は、タンク又は管の未来の内側に向かって面するシートの面に位置している。

別の代替形態では、繊維補強材は、繊維補強材を鋳型の内面に対して押圧するように鋳型の中に導入される。この場合、補強材は、タンク又は管の未来の外側に向かって面するシートの面に位置している。

タンクを製造する方法の特定の一実施形態では、熱可塑性の材料の２つのシートが少なくとも部分的に溶融した状態で、２つの鋳型半体と、これら２つの鋳型半体を分離するコアと、からなる吹き込み成形用鋳型の中に導入され、１つのシートが第１の鋳型半体とコアとの間に導入され、この方法は、２つのシートを、それらが形作られた後に一緒に接着するステップと、鋳型を開けることによって、２つの鋳型半体の間からコアを取り出すステップと、これら２つの鋳型半体を互いに対して元の位置に戻すステップと、をさらに備える。

当業者にとっては、２つの鋳型半体のそれぞれを「キャビティ」と呼ぶことは一般的ことである。「シェル」との用語もまた使用されている。

この方法は、出願人の特許文献５に開示されており、多くの構成要素がタンクの中に、タンクが吹き込み成形によって形成されるとすぐに組み込まれることを可能にするという利点を明白に提供する。本発明によって、この利点は、タンクの壁部への繊維補強材の、吹き込み成形ガスの圧力を使用することによる組み込みによって、タンクの製造ラインから離れた作業無しに補完される。

したがって、コアは、鋳型の内壁部の近くに補強材を位置づける可動式手段を備え、補強材をシートに対して押圧するのを可能にしている。したがって、補強材は、シートのタンクの内面を構成することを意図されるシートの面に対して押圧される。

また別の準代替的形態では、補強材をシートに対して押圧するよりむしろ、補強材は、依然としてコアを使用しながら、鋳型半体の１方の内面に対して押圧される。予備加熱された補強材と、シートとの間の溶着は、したがって、鋳型半体の内面と、シートと、の間の補強材の圧縮の結果として、吹き込み成形ガスの圧力の結果の下で生じる。

また、本発明は、燃料タンクおよび注入管を備える組立体から選ばれた物を、シートを少なくとも部分的に溶融した状態で、シートが形作られる吹き込み成形用鋳型から取り外すステップと、シートをポストブロー鋳型中に導入するステップと、ポストブローのガスを使用してポストブロー鋳型の壁部に対してシートを膨張させるステップと、を実行することによって製造する方法に関し、この物は、シートによって形成され、シートの材料に適合する熱可塑性材料と、織物であってもなくてもよい短繊維若しくは長繊維若しくは連続繊維と、の両方を備える繊維補強材で局所的に補強された熱可塑性材料からなる壁部を備え、この方法は、繊維補強材をシートに溶着するための方法のステップを備えることを特徴とし、この方法は、上述に記載されており、溶着鋳型はポストブロー鋳型であり、鋳型に対して壁部を膨張させるガスの圧力は、ポストブローの圧力である。

本発明のこの実施形態では、依然として溶融状態にある繊維補強材をタンクの壁部若しくはパイプの壁部に繊維補強材を溶着するために、ポストブローガスの圧力を使用する。作業は、タンク又は管へのさらなる作業なしに、依然としてオンラインでその生産ラインから離れて行われる。

本発明のこれら実施形態によれば、溶着領域に対して補強材に適用する圧力は、したがって、一般的には圧縮空気である、吹き込み成形ガス若しくはポストブローガスを使用する機械的な接触（接触圧力）によってかけられる。

シートによって形成され、そのような繊維補強材で局所的に強化された熱可塑性材料の壁部を備える燃料タンク又は注入管の製造のために、補強材は、熱可塑性材料と、織物であってもなくてもよい短繊維、若しくは長繊維、若しくは連続繊維と、の両方を備える繊維補強材のグリッパを使用して鋳型の中に位置させることができ、前記壁部の熱可塑性材料は、前記シートの熱可塑性材料に適合し、前記グリッパは、ロボットによって、又は前記鋳型のコアに固定されたアクチュエータによって、必要に応じて鋳型の中の繊維補強材の配置のために移動するように意図されているとともに、例えば吸引カップのような、好ましくは金属製の保持手段を設けられており、かつ前記補強材を加熱するための手段を有する。

鋳型の中に配置された補強材は、保持手段、例えば鋳型の壁部を貫通する吸引手段によって所定の位置に保持することができる。

本発明の特定の一実施形態では、シートには、補強材の溶着領域に少なくとも部分的に備えられる少なくとも１つの耐圧縮領域が設けられ、これの目的は、溶着時に適用される圧力に関連する力に耐得るためである。

タンク又は管への補強材の溶着は、その全表面に亘って行われることは必ずしも必要ではない。例えば、端縁と少しの中央領域だけを溶着することが可能である。しかし、有利には、溶着は実質的に全表面に亘って、すなわち少なくともその９０％、又は理想的には１００％で行われる

本発明のまた別の主題は、繊維補強材を形成するためのツールであり、このツールは、補強材を溶融状態にするのに十分な温度へ加熱するためのオーブンと、補強材を溶融状態で所定の３次元形状に形作るためのキャビティと、を備える。

特定の一実施形態では、成形ツールのキャビティは、補強材を挿入するために分離することができ、補強材を形作るために一緒に綴じることができる２つの顎部を備え、これら２つの顎部のうちの一方は、所定の方向（直線である必要な無く、例えば円状の経路）に移動することができ、形成された補強材を把持する手段を設けられている。

好ましくは、把持手段には空気吸引システムが設けられている。

代替的な一実施形態では、形成ツールの２つの顎部は動くことができるが、一方だけに把持手段が設けられている。

また別の実施形態では、補強材を溶融状態で形成するためのキャビティは、例えばメッシュのような、所定の３次元形状の支持体であり、その上に補強材がそれ自身の重量の下で静止する。

特定の一実施形態では、形成ツールのキャビティの２つの顎部のうちの一方は、２つの顎部がともに閉止する方向に対して垂直に配置され、キャビティの顎部の他方に面する、補強材を形成するための層を形成する端部を有する平行な平面の集合体（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅｓ）からなる。この層は、補強材が成形後に有する最終的な形状に類似している。

そのようなキャビティは、オーブン及び形成ツールを分離させることができ、補強材を一方からメッシュによって支持された他方へ移送することができるという利点を提供し、そのラングは平行な平面間にフィットして、平行な平面の端部によって形成された層上に補強材を堆積させる。

特定の一実施形態では、オーブンは補強材のその両面で加熱することを可能にする手段を備える。

本発明のまた別の主題は、上記したような鋳型であり、そのすべての代替的な形態では、特に２つの鋳型半体と、この２つの鋳型半体を分離するコアとからなる吹き込み成形の鋳型である。

本発明のまた別の主題は、そのような鋳型のコアであり、補強材を鋳型の内面近傍に位置付ける、可動式手段を備える。

また、本発明は、上述したような方法によって得ることができるタンク又は管に関し、このタンク又は管は、熱可塑性材料の壁部と、その外面の少なくとも一部に亘って溶着された繊維強化材とを備え、この繊維強化材は、タンク又は管の外面のプラスティック材料と同種、又はそれに適合するプラスティック材料と、織られた連続的な繊維と、を備える。これらは、好ましくは上述されたようなガラス繊維である。本発明による方法の説明に上述された好ましい代替的な形態は、本発明によるタンク又は管に適用される。

また、本発明はハイブリッド自動車用の燃料タンクとして上述したような、（方法によって得られる）タンクの使用にも関する。また、このタンクは従来の自動車にも使用することができ、得られる補強効果を良好に使用して、タンクが自動車の躯体の底部に固定されるときに、タンクの下部壁部がたるむのを回避する。また、補強材の存在は、タンクの厚みを減少させることを可能にすることができ、重量の削減及び使用可能な容積の増加をもたらす。管の場合には、補強材の存在は、落下する可能性のある欠けに対して保護するためのスクリーンの追加を避けることを可能にする。

また、本発明の主題によって得られる補強効果を、上述された、ストラップ、キスポイント、内部補強材（ロッド、仕切り壁部）、オーバーモールドされた織物、等のような既知の別の補強材、及び内部及び外部の両方の別のタイプの補強材の使用と組み合わせることができることに注意すべきである（特に、第１のタイプは、耐圧縮性領域を得る方向に貢献することを可能にするので）。本発明のこれら既知の技法との組み合わせ、特に特許文献３及び特許文献４から知られた技法との組み合わせは、キスポイント、内部補強材（ロッド、仕切り壁部）、オーバーモールドされる織物、等の大きさ及び／又は数を減少させる。したがって、最終的な解決策は最小化されるとともに、タンクの使用容積は最大化される。

本発明のまた別の主題は、燃料タンクおよび注入管を備える組立体から選択された物を、熱可塑性材料のシートを少なくとも部分的に溶融した状態で、吹き込み成形鋳型中に導入するステップと、吹き込み成形ガスを使用する吹き込み成形によって、このシートを鋳型のキャビティに対して形作るステップと、このシートを型から外すステップと、を行うことによって製造する方法であり、物は熱可塑性材料の壁部を備え、この壁部は前記シートから形成されているとともに、シートの熱可塑性材料に適合する熱可塑性材料と、織られていてもなくても良い短繊維若しくは長繊維若しくは連続繊維と、の両方を備える繊維補強材によって局所的に補強されており、この方法は、
‐繊維補強材を吹き込み成形鋳型中に導入するステップと、
‐繊維補強材を加熱して、溶融状態にするステップであって、上記導入するステップの前、間、又は後に行われる、ステップと、
‐鋳型に導入された、加熱された繊維補強材を、シートの鋳型キャビティに対して反対側の面に当てるステップと、
‐吹き込み成形鋳型中において、繊維補強材を少なくとも部分的に溶融した状態のシートに溶着するステップと、
からなるステップを備えることを特徴とする。

特定の一実施形態では、繊維補強材の、シートの鋳型キャビティに対して反対側の面への押し当ては、鋳型の外側のロボットによって支持された移動可能な要素を使用して、又は（吹き込み成形鋳型が２つのシェルと、２つの鋳型半体を分離するコアと、から成る場合には）鋳型のコアによって行われる。

本発明は、添付の図面において限定することなく図示される。

２つのシェルから成る鋳型を開放位置において示す断面図である。 シートの吹込み成形前の同じ鋳型を閉止位置において示す断面図である。 シートの吹込み成形後の同じ鋳型を閉止位置において示す断面図である。 繊維強化材を形成するためのステーションの上面図である。 図４の設備のオーブンの上面図である。 図４の設備のオーブンの上面図である。 図４の形成ツールのＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 図４の形成ツールのＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 補強材の移送及び鋳型中への配置中の図７及び図８の形成ツールの一部分を示す図である。 移動可能な要素を使用する、繊維補強材を位置付けし溶着するステップ中の２つのシェルから成る鋳型の断面図である。

図１は、タンクの製造のための開放された鋳型の２つの対向するシェル１、１’を、垂直断面図で示している。

シェル１、１’それぞれは、ここで単純な形状を有し、隅肉によって接続された平坦な垂直方向の壁部を有しているが、中空な形状が可能である。

知られているように、成形工具６に取り付けられた押し出しダイス５は、シート又は筒状パリソン４が鋳型の直上にて作られるのを可能とし、一方で２つのシェル１、１’は互いから離間している。筒状のパリソンの代わりに、例えば特許文献５に開示されている方法による２つの平面状又はシート状のパリソンを使用することも勿論可能である。

用語「平面状」及び「筒状」はここでは、その形状がそれぞれ略全体的に平面状又は筒状の形状であるものに言及する。シートの押し出しの実際の条件は、シートが必然的に形状の不規則性を有するようであり、形状の不規則性は意図された幾何学的形状に厳格に一致することを防止する。

２つの補強材３、３’が予備加熱され、鋳型の中に導入され、そのうちの１つをシェルのうちの１方１’の内面の隅肉上に配置し、他方３’を他方のシェル１の内面の平面部分上に配置する。平面でない領域上への補強材３の配置は、この補強材のシェイピング（ｓｈａｐｉｎｇ）を必要とする。このシェイピングは、補強材をシェルの内壁部に対して正確に、このシェルの適当な点においてプレスすることによって、あらかじめシェイピング工具中で行っておくことができるか、若しくは鋳型中で行っておくことができる。

また、補強材３のシェイピングのために使用される方法が何であれ、補強材それぞれが位置付けられる領域を取り巻くシェルの部分の温度を維持する手段２が、補強材が鋳型と接触した際に過度に迅速に冷却されないように設けられている。これは、溶着が、溶融状態にある補強材３（それぞれ３’）と、これもまた溶融状態にあるパリソン４と、の間で行われる本発明によれば重要だからである。補強材の早すぎる冷却は、この溶着から生じない。この速すぎる冷却は、多くの方法で、例えばそのような温度維持手段２を設けることによって、又は補強材が加熱される温度を上げて、溶着の時に補強材が依然として溶融状態にあるようにすることによって、又は代替的に、溶着が行われる前に補強材が鋳型中で待機する時間を短縮することによって、回避することができる。また別の解決法は、鋳型中の補強材の近くに加熱要素を配置して、補強材を、溶着作業に先立って輻射によって、又は接触によって加熱することである。

また、補強材それぞれをシェルの壁部に対して所定の位置に保持するための維持手段も提供される。この（図示されていない）手段は、この目的のためにシェル内に設けられたダクトを通じた空気の吸引、又は外側端部又は補強材媒体の（例えば、貫通していても、していなくてもよいグリップ又はロッドを使用する）機械的保持とすることができる。

また、鋳型の高さに相当するパリソン４の長さは、補強材の位置付け中、又はその前、又はその後に短くされている。

鋳型は次に、図２に見ることができるように、鋳型の２つのシェル１、１’を一緒に合わせることによって閉止される。パリソンは、その下端部で２つのシェルの間、かつ２つのシェルと成形工具６との間の押し出しヘッドからの出口において閉じ込められる（ｔｒａｐｐｅｄ）。

次いで、パリソンの吹込み成形が、その中に空気を鋳型の寸法に応じて５バールから１０バールへ変化する圧力で吹き込むことによって行われる。

空気の圧力はパリソンをシェル１及び１’の壁部に対して押し当て、パリソンを、製造のプロセス中にあるタンクの形状にする。

空気の圧力のさらなる効果は、溶融状態にあるパリソンを鋳型中に保持された溶融状態にある補強材に対して押し付けることである。これによって、補強材がパリソンに溶着するようになる。

補強材を予備成形するために使用することができる加熱ステーション、及び、真空グリッパを使用する補強材を取り扱うための方法が、図４〜９を参照して以下に記載される。

この方法におけるステップは以下のようである。

図４：補強材３が操作部材１２によってメッシュ１０の上に装填される。このメッシュは１つの方向だけに平行である一連の金属ラング１０Ａを備える。メッシュは（図示されない）レール上に取り付けられ、補強材を装填された後に、オーブン１４に向かって自動的に前進する。

メッシュのラングは、補強材３を下から上昇させることができる必要がある。このために、ラングは、補強材が溶融状態になった時でさえ、補強材に適切な指示を提供するのに好適な間隔を有する必要がある。

図５：補強材はオーブン１４中で加熱される。好ましくは、補強材の２つの面は同時に加熱され、それによってサイクルタイムを減少させる。

オーブンに関して：
‐オーブンの加熱要素として赤外線を放射する金属ストリップの加熱の使用は、良好な結果をもたらす。この使用は限定的なものではない。さらに、これら加熱要素は振動に対して鈍感であり、想定される用途、すなわちタンクの製造に適合する寿命（製造による最適な使用で８０００ｈを推定）を有する。
‐必要に応じて、加熱出力を調整することができ（制御ループを有するパイロメータ）、それによって、作業場の温度（ドラフト等）の変化に対する加熱の感度を減少させることができる。

図６：一旦加熱が収容すると、補強材が載置されているメッシュはオーブンから出て、３次元シェイピング工具１６のキャビティ中に配置されて、溶融状態にある補強材を所定の３次元形状にシェイピングする。成形工具のシェルは予備成形の支持部材を構成し、２つの顎部、すなわち、図７に示されるような、垂直方向に移動することができる下部顎部１８Ａ及び上部顎部１８Ｂを備える。

図７：上部顎部１８Ｂは第２の機能を行う：それはグリッパである。このグリッパ１８Ｂは、それ自身を補強材上に位置させる。

図８：下部顎部１８Ａは、補強材の下面に対して押圧し、グリッパ１８Ｂに対し鋳て補強材を圧縮する。この作業は、補強材を望ましい３次元形状に形作る。

下部顎部１８Ａは垂直平板１８Ｃからなり、この垂直平板は、補強材３が載置されているメッシュのラング１０Ａ間を滑動する。これら平板は、所定の層（仮想上の層であり、図７中において破線２０によって示されている）を形成する頂部端縁を有し、この所定の層は、３次元形状と一致し、望ましくは補強材に付与される。

好ましくは、保持ロッド（図示されていない）はアクチュエータ（図示されていない）にとりつけられ、補強材を、顎部が閉止される際に、この閉止中に所定の位置に保持されることによって滑らないように防止する。補強材が計測値３４０ｍｍ×１０９ｍｍである場合に、直径３ｍｍの２つのアクチュエータが位置付けを維持するのに十分である。アクチュエータのストロークは、十分な圧力が補強材に、補強材を損傷することなく加えられるように調整される。この保持は好ましくは、顎部の閉止中の最初の接触の領域に配置される。

図９：２次元形状に形成された補強材は、部分的な真空の下で、グリッパ１８Ｂを担持するロボット２２によって取り出される。

真空は好ましくはベンチューリタイプのシステムを使用して得られる。真空のレベルは、補強材の過剰な変形を引き起こさないように調整される。発明者らは、〜２６６ｍｂａｒの真空が、補強材のグリッパ上での効果的な保持を提供することを見い出した。

真空を作るために、好ましくは複数のオリフィス２４が使用される。これは、ただ一つのオリフィスの使用が、このオリフィスの近傍にある補強材を冷却してしまう空気の流れを引き起こすからである。

グリッパは、補強材の最終的な形状に従う端部を有することができる。この端部は、数ミリメータの幅の平坦面によって具現化することができる。

この端部は、ＰＴＦＥ（又は他の付着の無いコーティング）で被覆されて、その幾らかが長期間にわたって生じる場合がある、溶融材料が堆積されるのを防止する。

さらに、グリッパの温度を調節することは、吹き込み成形用鋳型への移送中の、補強材の過度に迅速な冷却を回避することを可能にする。特に、水ベース（又は油ベース）の制御システム、又はグリッパの金属要素上に設置された電気加熱器を含むシステムは、繊維補強材の温度が効果的に維持されるのを確実にすることができる。

反対に、制御システムは、溶融状態にある補強材に繰り返し接触することの結果としてグリッパの温度が上昇するのを回避できることが必要とされる。１つの代替方法は、待機段階中にグリッパを加熱又は冷却ステーションに置くことである。しかし、その場合には温度調節はあまり直接的ではない。

図１〜３を参照して既に説明したように、補強材に接触している鋳型の表面には、図示されていない（ベントタイプの）吸引システムを設けることができる。

これらベントの大きさは、鋳型に対するパリソンの吹込み成形中にかけられる高圧の結果として補強材がベントに進入するのを防止するのに十分小さいことが必要である。

好ましくは、収縮可能なロッドが、補強材と接触している鋳型の表面に配置さあれる。これらロッドは、補強材が鋳型の表面と合うときに補強材を貫通し、それによってグリッパと鋳型との間の補強材の移送を支援する。

好ましくは、（鋳型の平均温度より高い）特定の温度への調節は、補強材の過度に迅速な冷却を避けることを可能にする（例えば、その領域を６０℃とし、一方で鋳型のその他の領域を１１℃とする）。

このように、ロボットは補強材を吹き込み成形用鋳型の表面に配置する。

（示されていない）次のステップ中には、タンクが吹き込み成形され、補強材を溶融パリソンとの接触及び圧力によるオーバーモールドされた状態にする。

図１０の実施形態では、前述と同様に、２つの同一のシェル１、１’が、シート又は筒状のパリソン４を生成する押し出しヘッド５の下に、離間して図示されている。

２つのシェル１、１’は、燃料タンクを製造する方法を行うように使用される。

この方法によれば、熱可塑性材料から成るシート４は、少なくとも部分的に溶融した状態で押し出しヘッド５から離れる。シート４は２つのシェル１、１’の間に入り、すなわち、これら２つのシェルと場合によってはコア（図示されていない）とから成る吹き込み成形用鋳型に入る。

シート４は、吹き込み成形用鋳型の中（２つのシェルが一緒にされたとき）で、吹き込みガスを使用する吹き込み成形によって吹き込み成形されることを意図されている。

図１０に示されているステップでは、この吹き込み成形はまだ行われていない。

シート４の熱可塑性材料と適合する熱可塑性材料と、織られていても、織られていなくてもよい短繊維、又は長繊維、又は連続繊維と、を備える繊維補強材３は、移動可能な要素３０を使用して吹き込み成形用鋳型の中に導入され、この移動可能な要素は、鋳型の外側のロボット（図示されていない）によって、又は鋳型のコア（図示されていない）によって、支持することができる。移動可能な要素は、例えば、コアに固定されたアクチュエータとすることができる。移動可能な要素３０は形状３２で終端し、この形状はこの例では平板状であるが、より一般的には、シェル１の内面の一部分に合うように適合されており、このシェル１に対してシート４が、前記形状３２の圧力の下で押し当てられる。

移動可能な要素は、繊維補強材をグリップする手段を備え、この手段はここに詳細には説明されない。

この例では、繊維補強材は溶融した状態で鋳型の中に入れられる前に加熱されている。しかし、この加熱は、補強材３が移動可能な要素によって搬送される間に、若しくはこの搬送に先立って行うことができる。任意的な手段２が、繊維補強材３の近くのシェル１の領域の温度を維持ずる。

図１０に見ることができるように、移動可能な要素３０は、補強材３を、シェル１の内面とは反対のシートの面に対して押し当てる機能を有している。

この押し当て中には、繊維補強材３は、少なくとも部分的に溶融状態にあるシート４に溶着されるようになる。

溶着は、作業のこの段階からすぐに完成させることができる。代替として、溶着は、シート４が２つのシェルに対して吹き込み成形によって形成されるときに、シート４への吹込み成形ガスの圧力をかけることによって完全となる。

先の例と適応するまた別の代替形態では、繊維補強材３は、シート４の吹込み成形のステップの後に、シート４に対して押し当てられる。

１，１’ 鋳型
３、３’ 繊維補強材
４ 壁部、シート
１４ 加熱要素
１６ 予備成形支持部材
１８Ｂ グリッパ

Claims (16)

1. タンク及び注入管を備える組立体から選択された物を製造するときに、繊維補強材（３、３’）を溶着する方法であって、
   前記物は熱可塑性材料の壁部（４）を備え、
   前記繊維補強材（３、３’）は、前記物の熱可塑性材料に適合する熱可塑性材料と、織られていても織られていなくてもよい短繊維、又は長繊維、又は連続繊維と、の両方を備え、
   前記方法が、
   ‐前記繊維補強材（３、３’）を加熱して、溶融状態にするステップと、
   ‐鋳型（１，１’）の中で、前記加熱された繊維補強材（３、３’）を少なくとも部分的に溶融した状態で、前記壁部（４）を前記鋳型（１，１’）に対して膨張させるガスの圧力を使用して、前記壁部（４）に溶着するステップと、
   を備える、方法。
2. 前記物は、燃料タンクであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記物は、注入管であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記繊維補強材（３、３’）は加熱要素（１４）を使用して加熱され、前記加熱要素（１４）は前記補強材の前に配置されて、前記補強材を放射によって、対流によって、又は接触によって加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記繊維補強材（３、３’）は前記鋳型の外側で加熱されて溶融状態にされ、次いで鋳型の中に加熱された状態で導入されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記繊維補強材（３、３’）を予備成形することから成るステップを備え、この予備成形が、少なくとも部分的に前記鋳型（１、１’）の外側及び／又は前記鋳型（１、１’）内で行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記繊維補強材（３、３’）を予備成形支持部材（１６）上で予備成形することからなるステップが、前記補強材（３、３’）が加熱された後、かつ前記補強材（３、３’）が前記鋳型（１、１’）の中に搬送される前に前記鋳型の外側で行われ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. 前記補強材（３、３’）の熱可塑性材料含有量が、少なくとも３０％であ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. 前記補強材（３、３’）の熱可塑性材料含有量が、少なくとも５０％であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記補強材（３、３’）の熱可塑性材料含有量が、少なくとも７０％であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記鋳型（１、１’）中の、前記加熱された補強材（３、３’）が設けられる場所に、前記補強材がシートに溶着されるようになる前に前記補強材が冷却されることを防止するのに十分高い温度に前記鋳型を保持するための手段（２）が設けられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. タンク及び注入管を備える組立体から選択された物を、
    熱可塑性材料から成るシート（４）を少なくとも部分的に溶融した状態で、吹き込み成形用鋳型（１、１’）内に導入するステップと、
    前記シート（４）を前記鋳型（１、１’）のキャビティに対して、吹き込み成形ガスを使用して吹き込み成形することによってシェイピングするステップと、
    前記シート（４）を型から外すステップと、
    を実行することによって製造する方法であって、
    前記物は、前記シート（４）によって形成され、前記シートの熱可塑性材料に適合する熱可塑性材料と、織られていても織られていなくてもよい短繊維、又は長繊維、連続繊維と、の両方を備える繊維補強材（３、３’）によって局所的に強化された熱可塑性材料の壁部（４）を備え、
    前記方法が、前記繊維補強材（３、３’）を前記シート（４）に溶着するための請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法のステップを備え、
    前記溶着する方法の前記鋳型（１、１’）が前記吹き込み成形用鋳型（１、１’）であり、溶着中に前記壁部（４）を前記鋳型（１、１’）に対して膨張させるガスの圧力が、前記吹き込み成形用ガスの圧力である、方法。
13. 前記繊維補強材（３、３’）が前記鋳型（１、１’）中に導入されて、前記繊維補強材を、シート（４）の前記鋳型の内面に面する面とは反対側の面に対して押し当てる、請求項１０に記載の方法。
14. 前記繊維補強材（３、３’）が前記鋳型中に導入されて、前記繊維補強材を、前記鋳型（１、１’）の内面に対して押し当てる、請求項１２に記載の方法。
15. 少なくとも部分的に溶融した状態にある熱可塑性材料の２つのシートが、２つの鋳型半体と、前記２つの鋳型半体を離間させているコアと、を備える吹き込み成形用鋳型の中に導入され、一方のシートが第１の鋳型半体と、前記コアと、の間に導入され、他方のシートが第２の鋳型半体と、前記コアと、の間に導入され、
    前記方法は、
    前記２つのシートがシェイピングされた後に前記２つのシートを共に接合するステップと、
    前記鋳型を開けることによって、前記コアを前記２つの鋳型半体間から取り出すステップと、
    前記２つの鋳型半体を互いに対して元に戻すステップと、
    をさらに備える、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 燃料タンク及び注入管を備える組立体から選択された物を、シートを少なくとも部分的に溶融した状態で、前記シートがシェイピングされた吹き込み成形用鋳型から取り外すステップと、
    前記シートをポストブロー鋳型の中に導入するステップと、
    前記シートを前記ポストブロー鋳型の内面に対してポストブローガスを使用して膨張させるステップと、
    を実行することによって製造する方法であって、
    前記物は、前記シートによって形成され、シートの熱可塑性材料と、織られていても、織られていなくてもよい短繊維、又は長繊維、又は連続繊維と、の両方を備える熱可塑性材料から成る壁部を備え、
    前記方法は、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシートに前記繊維補強材を溶着するための方法のステップを備え、
    前記溶着鋳型はポストブロー鋳型であり、前記壁部を前記鋳型に対して膨張させるガスの圧力は、前記ポストブローガスの圧力であることを特徴とする方法。

Images