JP6412850B2 - 燃料タンクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンクの製造方法に関する。

自動車搭載用の燃料タンクとして、タンク本体を成形後、溶着により溶着部品をタンク本体に取り付ける技術が知られている。例えば特許文献１には、溶着部品としての燃料給油バルブのジョイント部を、熱溶着によりタンク本体の外壁面に取り付けることが記載されている。

特開２００６−２１８９００号公報

しかしながら、特許文献１の技術では次のような問題がある。タンク本体の外壁面に溶着部品を取り付ける場合、一般には、成形型から取り出したタンク本体の溶着箇所を、図６（ａ），（ｂ）に示すように、一旦ヒータ２１で加熱したうえで溶着部品を溶着させる方法がとられている。タンク本体２２の層構成は、少なくとも、燃料の不透過性に優れた材質のバリア層２２Ｃと、バリア層２２Ｃの外側に形成される熱可塑性樹脂層２２Ａと、バリア層２２Ｃの内側に形成される熱可塑性樹脂層２２Ｂとを有しており、溶着部品は外側の熱可塑性樹脂層２２Ａに熱溶着される。

ここで、もしタンク本体２２の層厚みが薄い場合には、ヒータ２１をタンク本体２２に押し付けた際に、図６（ｂ）に示すように、タンク本体２２の開口孔２３周りの壁面がタンク内側に撓み、加熱が不十分になって溶着不良を招くおそれがある。また、熱可塑性樹脂層２２Ａの層厚みが薄い場合には、図６（ｃ）に示すように、バリア層２２Ｃまで溶融するおそれがある。熱可塑性樹脂層２２Ａを厚くすれば、開口孔２３周りの剛性も上がるため撓みを抑制でき、バリア層２２Ｃの溶融も低減できる。しかし、熱可塑性樹脂層２２Ａを厚くすると、それはタンク本体２２の全体に及ぶことから、タンク本体２２の重量増加を招くことになる。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、タンク本体の層厚みを厚くすることなく、溶着箇所の不良発生を防止できる燃料タンクの製造方法を提供することを目的としている。

前記課題を解決するため、本発明は、樹脂製のタンク本体の成形時に、前記タンク本体の外壁面と略同質の樹脂材からなる環状のベースプレートを、前記タンク本体の開口孔周りの外壁面に該タンク本体の熱により熱溶着し、前記タンク本体の成形後に、前記ベースプレートを加熱したうえで、前記ベースプレートと略同質の樹脂材からなり内部に燃料が通過する筒状の溶着部品を前記ベースプレートに熱溶着し、前記ベースプレートの両面の内で前記タンク本体に熱溶着される一面には、環方向に沿って凸部および溝部が複数重に形成され、前記溝部には他面に向けて貫通するエア逃げ孔が形成され、前記エア逃げ孔は、前記溶着部品により塞がれているか、或いは前記溶着部品の内部に臨んでいることを特徴とする。

本発明によれば、ベースプレートの介在によりタンク本体の開口孔周りの剛性が高くなる。これにより、ベースプレートをヒータで加熱するにあたり、ヒータをベースプレートに押し付けた際のタンク本体の開口孔周りの撓みを抑制できる。ベースプレートが介在する分、ヒータとバリア層との距離が大きくなり、ヒータによるバリア層の溶融も生じない。開口孔周りの剛性を確保するにあたり、小型で重量の小さいベースプレートを設けるだけで済むので、タンク本体の層厚みを厚くする必要もなく、タンク本体の重量増加の問題は生じない。また、タンク本体の外壁面とベースプレートと溶着部品とを互いに略同質の樹脂材としたことで、熱溶着を利用して溶着部品を簡単にタンク本体に取り付けることができる。

本発明によれば、タンク本体とベースプレートとの溶着面積を大きくとれるとともに、溝部内に残留したエアをエア逃げ孔から外部に放出して、タンク本体とベースプレートとの密着性を高めることができる。

本発明によれば、ベースプレートとタンク本体との熱溶着部がエア逃げ孔を通して外気にさらされることを防止できる。

また、本発明は、樹脂製のタンク本体の成形時に、前記タンク本体の外壁面と略同質の樹脂材からなる環状のベースプレートを、前記タンク本体の開口孔周りの外壁面に該タンク本体の熱により熱溶着し、前記タンク本体の成形後に、前記ベースプレートを加熱したうえで、前記ベースプレートと略同質の樹脂材からなり内部に燃料が通過する筒状の溶着部品を前記ベースプレートに熱溶着し、前記ベースプレートの両面の内で前記タンク本体に熱溶着される一面には、環方向に沿って凸部および溝部が複数重に形成され、前記溝部には他面に向けて貫通するエア逃げ孔が形成され、前記凸部に、該凸部を挟んで隣接する溝部の溝底面同士を連ならせるエア逃げ切欠きが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、溝部内に残留したエアをエア逃げ切欠きを通してベースプレートの外周縁または内周縁から外部に放出でき、タンク本体とベースプレートとの密着性を高めることができる。

また、本発明は、前記エア逃げ孔は内径寄りの溝部に形成され、前記エア逃げ孔が形成されていない外径寄りの溝部間の凸部に、該凸部を挟んで隣接する溝部の溝底面同士を連ならせるエア逃げ切欠きが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ベースプレートとタンク本体との熱溶着部が、エア逃げ孔およびエア逃げ切欠きを通して外気に触れることを、簡単な構造で阻止できる。

また、本発明は、前記タンク本体は、ブロー成形或いは真空成形の成形型による成形品であり、前記ベースプレートを前記成形型に保持させ、前記成形型による前記タンク本体の成形時に、前記成形型に保持させた前記ベースプレートを前記タンク本体に熱溶着することを特徴とする。

本発明によれば、タンク本体のパリソンの成形時にベースプレートを取り付けることができるので、燃料タンクの製造サイクルタイムが増えることを抑制できる。

本発明によれば、タンク本体の層厚みを厚くすることなく、溶着箇所の不良発生を防止できる。

本発明にかかる燃料タンクの要部の断面図であり、（ａ）はジョイント部材を取り付ける前の状態、（ｂ）はジョイント部材を取り付けた状態を示す。 ベースプレートの平面図である。 ベースプレートの外観斜視図である。 フィラーパイプが取り付けられた状態の燃料タンクの側面図である。 ベースプレートにヒータを押し付けたときの断面図である。 従来の燃料タンクにおいて、（ａ）は溶着箇所にヒータを押し付ける前の状態、（ｂ）は溶着箇所にヒータを押し付けた状態、（ｃ）はバリア層が溶融した状態を示す断面図である。

図４に示すように、燃料タンク１は、樹脂製のタンク本体２と、一面がタンク本体２の外壁面に熱溶着される樹脂製のベースプレート３と、ベースプレート３の他面に熱溶着される樹脂製のジョイント部材（溶着部品）４と、を備えている。

本実施形態の燃料タンク１は、自動車に搭載される燃料タンクである。タンク本体２の層構成は、少なくともバリア層２Ｃと、バリア層２Ｃの外側に形成される熱可塑性樹脂層２Ａと、バリア層２Ｃの内側に形成される熱可塑性樹脂層２Ｂとを有している。バリア層２Ｃは、燃料の不透過性に優れた材質、例えばＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合体）で形成されている。熱可塑性樹脂層２Ａ，２Ｂは、例えばＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）で形成されている。

ジョイント部材４は、給油用のフィラーパイプ５をタンク本体２に取り付けるための円筒形状を呈した部材であり、一端側がベースプレート３に熱溶着され、他端側がフィラーパイプ５の端部と接続している。ジョイント部材４は、ベースプレート３に熱溶着可能なように、ベースプレート３と略同質の熱可塑性樹脂で形成されている。

図１ないし図３を参照して、ベースプレート３は、環状を呈した板状部材であり、一面がタンク本体２に形成された開口孔６周りの外壁面に熱溶着される。ベースプレート３は、タンク本体２の外側の熱可塑性樹脂層２Ａに熱溶着可能なように、熱可塑性樹脂層２Ａと略同質の熱可塑性樹脂で形成されている。ベースプレート３の一面には、タンク本体２との溶着面積を大きくとるために、環方向に沿って凸部７および溝部８が複数重に形成されている。凸部７の高さは、バリア層２Ｃに影響を与えない程度の高さである。本実施形態では、ベースプレート３の内周縁に凸部７が位置し外周縁に溝部８が位置するレイアウトで、合計で４つの凸部７と４つの溝部８とが交互に形成されている。ここで、内径側から順に、凸部７には７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ、溝部８には８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄの符号を付す。

溝部８には、他面に向けて貫通する断面円形のエア逃げ孔９が形成されている。エア逃げ孔９は、熱溶着時においてベースプレート３がタンク本体２に押し付けられた際に、溝部８内に残留し得るエアを逃がす機能を有する。エア逃げ孔９は、内径寄りの溝である溝部８Ａ，８Ｂに形成されており、外径寄りの溝である溝部８Ｃ，８Ｄには形成されていない。エア逃げ孔９は、溝部８Ａ，８Ｂにおいてそれぞれ、円周方向に間隔をおいて複数形成されている。図２は、エア逃げ孔９を、溝部８Ａ，８Ｂにおいてそれぞれ９０度間隔で４つ形成した場合を示している。なお、溝部８Ａのエア逃げ孔９と溝部８Ｂのエア逃げ孔９とは９０度位相がずれるように形成されている。図１（ｂ）に示すように、溝部８Ｂの各エア逃げ孔９はジョイント部材４の一端により塞がれ、溝部８Ａの各エア逃げ孔９はジョイント部材４の内部に臨む。

凸部７には、該凸部７を挟んで隣接する溝部８の溝底面同士を面一に連ならせるエア逃げ切欠き１０が形成されている。本実施形態では、エア逃げ切欠き１０は、エア逃げ孔９が形成されていない外径寄りの溝部８Ｃ，８Ｄ間の凸部７Ｄに形成されている。エア逃げ切欠き１０は、熱溶着時においてベースプレート３がタンク本体２に押し付けられた際に、溝部８Ｃ内に残留し得るエアを溝部８Ｄを通して外径側に逃がす機能を有する。エア逃げ切欠き１０は、凸部７Ｄにおいて円周方向に間隔をおいて複数形成されている。図２は、エア逃げ切欠き１０を９０度間隔で４つ形成した場合を示している。

「ベースプレート３の取付方法」
タンク本体２がブロー成形の成形型（図示せず）で成形される場合、ベースプレート３を成形型の成形面に保持させておく。これにより、タンク本体２を構成するパリソンが成形面に転写された際、ベースプレート３がパリソン（タンク本体２）の外壁面すなわち熱可塑性樹脂層２Ａに押し付けられ、成形型の熱とパリソン（タンク本体２）の熱とにより熱溶着される。凸部７および溝部８による大きな溶着面積により、大きな溶着強度が確保される。仮に溝部８Ａ，８Ｂにエアが残った場合にはエア逃げ孔９から外部に放出され、溝部８Ｃにエアが残った場合にはエア逃げ切欠き１０から外部に放出される。

「ジョイント部材４の取付方法」
次いで、成形型からタンク本体２を取り出し、開口孔６を穿設したうえでジョイント部材４を取り付ける。成形型から取り出したタンク本体２は水冷および／または空気により冷却された状態となるので、図５に示すように、ベースプレート３の他面側にヒータ２１を押し付けてベースプレート３を加熱する。このとき、ベースプレート３が介在している分、開口孔６周りのタンク本体２の剛性は高くなっているので、ヒータ２１に強く押し付けられたとしても、開口孔６周りのタンク本体２がタンク内側に大きく撓むことはない。したがって、ベースプレート３の他面がヒータ２１に対して正常な姿勢で押し付けられることとなり、加熱のムラが生じない。そして、ベースプレート３が存在する分、ヒータ２１とバリア層２Ｃとの距離が大きくなるので、ヒータ２１によるバリア層２Ｃの溶融も生じない。

そして、ヒータ２１を退避させ、加熱されたベースプレート３にジョイント部材４を同心状に押し付けて熱溶着する。前記したように、ベースプレート３が介在している分、開口孔６周りのタンク本体２の剛性は高くなっているので、ジョイント部材４をベースプレート３に強く押し付けたとしても、開口孔６周りのタンク本体２がタンク内側に大きく撓むことはない。したがって、ジョイント部材４がベースプレート３に対して正常な姿勢で押し付けられて熱溶着される。図１（ｂ）に示すように、溝部８Ｂのエア逃げ孔９はジョイント部材４により塞がれた状態となり、溝部８Ａのエア逃げ孔９は燃料の通過空間であるジョイント部材４の内部に臨む。

以上のように、樹脂製のタンク本体２の成形時に、タンク本体２の外壁面と略同質の樹脂材からなる環状のベースプレート３を、タンク本体２の開口孔６周りの外壁面にタンク本体２の熱により熱溶着し、タンク本体２の成形後に、ベースプレート３を加熱したうえで、ベースプレート３と略同質の樹脂材からなり内部に燃料が通過する筒状の溶着部品（ジョイント部材４）をベースプレート３に熱溶着する製造方法とすれば、開口孔６周りの剛性を確保するにあたり、小型で重量の小さいベースプレート３を設けるだけで済むので、タンク本体２の層厚みを厚くする必要もなく、タンク本体２の重量増加の問題は生じない。タンク本体２の外壁面とベースプレート３と溶着部品（ジョイント部材４）とを互いに略同質の樹脂材としたことで、熱溶着を利用して溶着部品（ジョイント部材４）を簡単にタンク本体２に取り付けることができる。

ベースプレート３の両面の内でタンク本体２に熱溶着される一面に、環方向に沿って凸部７および溝部８を複数重に形成すれば、タンク本体２とベースプレート３との溶着面積を大きくとれる。そして、溝部８に、他面に向けて貫通するエア逃げ孔９を形成すれば、溝部８内に残留したエアをエア逃げ孔９から外部に放出し、タンク本体２とベースプレート３との密着性を高めることができる。

エア逃げ孔９を、溶着部品（ジョイント部材４）により塞ぐか、或いは溶着部品（ジョイント部材４）の内部に臨ませれば、ベースプレート３とタンク本体２との熱溶着部がエア逃げ孔９を通して常に外気にさらされることを防止できる。

凸部７に、該凸部７を挟んで隣接する溝部８の溝底面同士を連ならせるエア逃げ切欠き１０を形成すれば、溝部８内に残留したエアをエア逃げ切欠き１０を通してベースプレート３の外周縁または内周縁から外部に放出でき、タンク本体２とベースプレート３との密着性を高めることができる。

特に本実施形態のように、内径寄りの溝部８Ａ，８Ｂにエア逃げ孔９を形成するとともに、エア逃げ孔９が形成されていない外径寄りの溝部８Ｃ，８Ｄ間の凸部７Ｄに、該凸部７Ｄを挟んで隣接する溝部８Ｃ，８Ｄの溝底面同士を連ならせるエア逃げ切欠き１０を形成すれば、次のような作用、効果が奏される。エア逃げ孔９に関しては、前記したように、溶着部品（ジョイント部材４）により塞ぐか、或いは溶着部品（ジョイント部材４）の内部に臨ませることで、ベースプレート３とタンク本体２との熱溶着部がエア逃げ孔９を通して常に外気にさらされることを防止できる。一方、エア逃げ切欠き１０に関しては、熱溶着時に、溝部８Ｃ内のエアは、エア逃げ切欠き１０から溝部８Ｄへ逃げてベースプレート３の外周縁から外部に放出される。熱溶着後、エア逃げ切欠き１０は外部に露出することがないので、エア逃げ孔９のように溶着部品（ジョイント部材４）で塞ぐ等の措置も要しない。このように、本発明によれば、熱溶着時においては、溝部８Ａ〜８Ｄに溜まり得るエアを全てエア逃げ孔９およびエア逃げ切欠き１０から外部に放出でき、熱溶着後においては、ベースプレート３とタンク本体２との熱溶着部が、エア逃げ孔９およびエア逃げ切欠き１０を通して外気に触れることを簡単に阻止できる。

また、タンク本体２がブロー成形或いは真空成形の成形型による成形品である場合、ベースプレート３を成形型に保持させ、成形型によるタンク本体２の成形時に、成形型に保持させたベースプレート３をタンク本体２の外壁面に熱溶着する製造方法とすれば、タンク本体２のパリソンの成形時にベースプレート３を取り付けることができるので、燃料タンク１の製造サイクルタイムが増えることを抑制できる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明した。溶着部品としては、フィラーパイプ５を接続するジョイント部材４に限られず、燃料カットバルブ等の各種バルブの筺体等であってもよい。

１ 燃料タンク
２ タンク本体
３ ベースプレート
４ ジョイント部材（溶着部品）
６ 開口孔
７ 凸部
８ 溝部
９ エア逃げ孔
１０ エア逃げ切欠き

Claims (4)

1. 樹脂製のタンク本体の成形時に、前記タンク本体の外壁面と略同質の樹脂材からなる環状のベースプレートを、前記タンク本体の開口孔周りの外壁面に該タンク本体の熱により熱溶着し、
   前記タンク本体の成形後に、前記ベースプレートを加熱したうえで、前記ベースプレートと略同質の樹脂材からなり内部に燃料が通過する筒状の溶着部品を前記ベースプレートに熱溶着し、
   前記ベースプレートの両面の内で前記タンク本体に熱溶着される一面には、環方向に沿って凸部および溝部が複数重に形成され、
   前記溝部には他面に向けて貫通するエア逃げ孔が形成され、
   前記エア逃げ孔は、前記溶着部品により塞がれているか、或いは前記溶着部品の内部に臨んでいることを特徴とする燃料タンクの製造方法。
2. 樹脂製のタンク本体の成形時に、前記タンク本体の外壁面と略同質の樹脂材からなる環状のベースプレートを、前記タンク本体の開口孔周りの外壁面に該タンク本体の熱により熱溶着し、
   前記タンク本体の成形後に、前記ベースプレートを加熱したうえで、前記ベースプレートと略同質の樹脂材からなり内部に燃料が通過する筒状の溶着部品を前記ベースプレートに熱溶着し、
   前記ベースプレートの両面の内で前記タンク本体に熱溶着される一面には、環方向に沿って凸部および溝部が複数重に形成され、
   前記溝部には他面に向けて貫通するエア逃げ孔が形成され、
   前記凸部に、該凸部を挟んで隣接する溝部の溝底面同士を連ならせるエア逃げ切欠きが形成されていることを特徴とする燃料タンクの製造方法。
3. 前記エア逃げ孔は内径寄りの溝部に形成され、
   前記エア逃げ孔が形成されていない外径寄りの溝部間の凸部に、該凸部を挟んで隣接する溝部の溝底面同士を連ならせるエア逃げ切欠きが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料タンクの製造方法。
4. 前記タンク本体は、ブロー成形或いは真空成形の成形型による成形品であり、
   前記ベースプレートを前記成形型に保持させ、
   前記成形型による前記タンク本体の成形時に、前記成形型に保持させた前記ベースプレートを前記タンク本体に熱溶着することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の燃料タンクの製造方法。

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