JP6686511B2

JP6686511B2 - 樹脂燃料タンクの製造方法

Info

Publication number: JP6686511B2
Application number: JP2016030278A
Authority: JP
Inventors: 樹木村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2036-02-19
Also published as: JP2017144703A

Description

本発明は、樹脂燃料タンクの製造方法に関する。

従来、自動車用の樹脂燃料タンクを製造する場合には、分割金型のキャビティに対して賦形された溶融樹脂からなるシート体に対して内蔵部品を取り付けることが行なわれている。この場合、内蔵部品の取付座に形成された孔部にシート体（溶融樹脂）の一部を挿入して押し広げることが行なわれている。取付座の上部に位置する押し広げた部分と取付座の下部に位置するシート体で取付座を挟持することによって、内蔵部品をシート体に取り付けていた（以下、この挟持部分を「カシメ部」という場合がある）。この場合、カシメ部を形成するためにシート体（溶融樹脂）の一部を周囲から集めて取付座の孔部に挿入しているため、シート体（燃料タンク）の肉厚が局部的に変化するおそれがあった。

そこで、シート体をキャビティに賦形させる前に反対方向にプリブローすることによって、シート体に余長部分を確保し、余長部分を確保したシート体をキャビティに賦形した後でキャビティに対して可動部材を突出させ、内蔵部品の取付座の孔部にシート体の一部（余長部分）を挿入し、その後、可動部材を退避させると共に反対側から加圧部材で押圧することで挿入されたシート体の頂部を押し広げ、カシメ部を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように、予めシート体に余長部分を形成しておけば、取付座の孔部にシート体の一部を挿入しても燃料タンクの肉厚の局部的な変化を抑制することができる。

特開２０１５−８５９１６号公報

しかし、上記のように構成した場合には、可動部材や加圧部材を駆動するための駆動機構やヒータが分割金型と中子にそれぞれ必要になり、金型の構成が複雑になると共にコストが高くなるという不都合がある。

本発明は上記事実を考慮し、複雑な機構を要することなく、しかも燃料タンクの肉厚の局部的な変化を抑制した樹脂燃料タンクの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、樹脂燃料タンクに対して内蔵部品を取り付ける樹脂燃料タンクの製造方法であって、分割金型のキャビティの底面の内蔵部品取付位置に射出材料を射出する射出部を備える凹部が形成され、前記キャビティと前記凹部に溶融樹脂からなるシート体を賦形する第１工程と、前記第１工程の後で、底面にアンダーカット形状部が突出形成された内蔵部品の取付部を前記凹部上に配置する第２工程と、前記第２工程の後で、前記射出部から前記凹部内に賦形されたシート体に対して射出材料を射出し、前記シート体を前記アンダーカット形状部の裏側まで回り込ませる第３工程と、を備える。

この構成によれば、キャビティの底面の内蔵部品取付位置には凹部が形成されており、凹部内には射出部が形成されている。シート体がキャビティに賦形される際、凹部にも賦形される。シート体の凹部内に賦形された部分が余長部分となる。

この状態で賦形されたシート体の凹部位置上に内蔵部品の取付部を配置する。取付部の底面側には、アンダーカット形状とされたアンダーカット形状部が形成されている。

ここで、凹部に設けられた射出部から凹部に賦形されたシート体（余長部分）に射出材料が射出される。この射出材料によって、シート体の余長部分が取付部の底面に密着させられると共に、アンダーカット形状部に密着させられる。この際、取付部の底面に形成されたアンダーカット形状部の裏側までシート体の余長部分（溶融樹脂）が回り込み、溶融樹脂で充填される。この結果、アンダーカット形状部の両面が溶融樹脂で挟持されることになり、取付部（内蔵部品）が樹脂燃料タンクに固定される。

このように、本発明の製造方法では、シート体の賦形時にシート体に余長部分を設け、このシート体の余長部分に射出材料を射出することで、内蔵部品に形成されたアンダーカット形状部にシート体の余長部分を密着させて（溶融樹脂を充填して）内蔵部品を取り付けているので、燃料タンクの板厚が局部的に変化することを抑制できる。

また、シート体を内蔵部品の取付部に密着させるのに、射出部から射出材料を射出するだけで良いので、分割金型や中子にアクチュエータで駆動される入子を設ける必要がなく、装置構成が簡略化される。

請求項１記載の発明の樹脂燃料タンクの製造方法は、上記構成としたので、複雑な機構を要することなく、しかも燃料タンクの肉厚の局部的な変化を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る樹脂燃料タンクを示す縦断面図である。本発明の一実施形態に係る樹脂燃料タンクのカシメ部を示す要部斜視断面図である。本発明の一実施形態に係る取付機構の要部縦断面図であり、シート体賦形前状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る取付機構の要部縦断面図であり、シート体賦形状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る取付機構の要部縦断面図であり、内蔵部品のセット状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る取付機構の要部縦断面図であり、射出樹脂の射出状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る樹脂燃料タンクのカシメ部を示す縦断面図である。本発明の他の例に係る樹脂燃料タンクのカシメ部の射出樹脂取り外し状態を示す縦断面図である。本発明の他の例に係る樹脂燃料タンクのカシメ部の溶融樹脂と射出樹脂の融着状態を示す縦断面図である。本発明の他の例に係る溶融樹脂と溶融樹脂と異なる射出材料によって形成された樹脂燃料タンクのカシメ部を示す縦断面図である。

本発明の一実施形態に係る樹脂燃料タンクの製造方法について図１〜図１０を参照して説明する。なお、各図は模式的なものであり、本発明と関連性の低いものは図示を省略している。

先ず、本実施形態に係る樹脂燃料タンク１０（以下、「燃料タンク１０」という）について簡単に構造について説明した後、その製造装置４０について説明する。

燃料タンク１０は、図１及び図２に示すように、底面１２と、底面１２の端部から上方に延在する側面１４と、側面１４の上端から幅方向に延在する上面１６とを備えている。燃料タンク１０の内部には、例えば、底面１２に内蔵部品１８が固定されている。内蔵部品１８は、内蔵部品本体２０と、底面１２に固定される取付座２２と、取付座２２と内蔵部品本体２０とを連結する連結部材２４とを備えている。取付座２２は、図２及び図７に示すように、円板状の取付座本体２６と、取付座本体２６の下面（底面）中央から下方に突出形成されたアンダーカット形状部２８とを備えている。アンダーカット形状部２８は、取付座本体２６の下面中央から下方に突出形成された円柱状の首部３０と、首部３０の下端から径方向に突出形成された取付座本体２６よりも小径の円板状のツバ部３２とを備えている。また、取付座本体２６は、首部３０の周囲の位置で上面と下面を貫通する孔部３４が形成されている。さらに、取付座本体２６の外周部には、中央側（径方向内側）よりも板厚が薄くされたフランジ部３６が形成されている。

なお、アンダーカット形状部２８が底面１２を構成する樹脂体の内部に挿入（係止）された部分をカシメ部３８という。また、内蔵部品１８は、後述するシート体１００（溶融樹脂）に融着しないように、溶融樹脂よりも融点の高い材料から形成されている。

次に、製造装置４０について説明する。図３に示すように、製造装置４０は、複数の分割金型４２（１つの分割金型の一部のみを図示している。）を備え、分割金型４２にはキャビティ（凹部）４４が形成されている。キャビティ４４の底面４４Ａにおける内蔵部品１８（取付座２２）の取付位置には、底面４４Ａから一段低く形成された平面視円形の凹部４６が形成されている。凹部４６は、最も外径側の第１テーパ面４８と、第１テーパ面４８の内周側で第１テーパ面４８よりも傾斜が大きい第２テーパ面５０と、第２テーパ面５０の内周側で底面４４Ａと平行とされた第１底面５２と、第１底面５２の中央で前記第１底面５２から一段下がった第２底面５４とを備えている。

分割金型４２において、凹部４６の下部には、本発明の射出部に相当する射出ユニット５６が配設されている。射出ユニット５６は、分割金型４２の凹部４６の下方に形成された孔部５８に設置されている。なお、孔部５８の先端側は縮径しており、孔部６０によって凹部４６（第２底面５４）と連通している。

射出ユニット５６は、射出樹脂６４が充填されるシリンダ６２と、シリンダ６２からの射出樹脂６４の射出量を制御するロッド６６とを備えている。シリンダ６２は、先端側に縮径した射出部６８が形成されており、射出部６８には樹脂射出用の孔部７０が形成されている。シリンダ６２内をロッド６６が進退することによって、孔部７０が閉塞又は開放される構成であり、孔部７０が開放されることによってシリンダ６２から射出樹脂６４が射出される構成である。

なお、キャビティ４４の底面４４Ａ及び凹部４６には、シート体１００を賦形するために負圧を供給する真空通路７２が形成されている。

このように構成された凹部４６と射出ユニット５６及び真空通路７２から内蔵部品１８の取付機構７４が構成されている。

続いて、このように構成された金型を用いた樹脂燃料タンクの製造方法について説明する。
図３に示すように、射出ユニット５６は、初期状態において、孔部７０をロッド６６が閉塞している。

次に、図４に示すように、真空通路７２からキャビティ４４と凹部４６に負圧を供給することにより分割金型４２に供給された溶融樹脂からなるシート体１００を、キャビティ４４の底面４４Ａ等に密着（真空賦形）させる。この際、図４に示すように、キャビティ４４の底面４４Ａに形成された凹部４６（第１テーパ面４８、第２テーパ面５０、第１底面５２、第２底面５４）に沿ってシート体１００が密着する（真空賦形される）。すなわち、シート体１００に、燃料タンク１０のカシメ部３８を形成するための余長部分１０２が形成される。

続いて、内蔵部品１８をキャビティ４４の底面４４Ａに賦形されたシート体１００の所定位置に設置する。この際、図５に示すように、内蔵部品１８の取付座２２を凹部４６上（のシート体１００上）に設置する。なお、取付座本体２６の外周部には、中央側よりも板厚が薄いフランジ部３６が形成されているため、凹部４６の第１テーパ面４８上に密着して傾斜したシート体１００上にフランジ部３６を配置することが容易になる。すなわち、取付座２２の位置決めが容易となる。

また、取付座本体２６の下面には、アンダーカット形状部２８が突出形成されているが、凹部４６に密着されたシート体１００は、キャビティ４４の底面４４Ａから下側に窪んでいる（底面４４Ａよりも低く形成されている）ので、アンダーカット形状部２８がシート体１００と干渉することはない。

このように内蔵部品１８の設置が終了した後、図６に示すように、射出ユニット５６のロッド６６が駆動されて孔部７０から退避（下降）させられる。この結果、シリンダ６２内の射出樹脂６４が射出部６８から取付座２２側に射出される。これにより、凹部４６に密着していたシート体１００（余長部分１０２）は、射出樹脂６４に押圧されて取付座本体２６の下面に押し付けられる。この結果、シート体１００は、取付座本体２６の下面に密着させられると共に、下面から突出形成されていたアンダーカット形状部２８に密着される。この際、アンダーカット形状部２８を構成するツバ部３２の裏面側まで溶融樹脂（シート体１００）が回り込み、首部３０の周囲まで充填される。

この場合、アンダーカット形状部２８において首部３０の周囲まで溶融樹脂が充填されても、シート体１００に形成された余長部分１０２（溶融樹脂）が用いられるため、燃料タンク１０（カシメ部３８）の板厚が局部的に変化することが防止又は抑制される。

なお、取付座本体２６の首部３０の周囲には、上下に貫通する孔部３４が形成されているため、首部３０の周囲に最後に溶融樹脂が充填されてきたとき、孔部３４から上面側に空気が排出される。したがって、首部３０の周囲に溶融樹脂を隙間なく確実に充填することができる。

このように内蔵部品１８がシート体１００に取り付けられた状態で、分割金型４２を型閉じし、賦形されたシート体同士を接合することで、燃料タンク１０が成形される。また、内蔵部品１８は、図７に示すように、取付座本体２６の下部に形成されたアンダーカット形状部２８（ツバ部３２）の上側と下側に溶融樹脂が充填され、ツバ部３２を挟持した状態で溶融樹脂が固化されてカシメ部３８が形成されるため、燃料タンク１０に内蔵部品１８を簡単に固定することができる。

また、シート体１００を変形させてアンダーカット形状部を形成するのではなく、内蔵部品１８（取付座２２）にアンダーカット形状部２８を形成し、アンダーカット形状部２８にシート体１００の余長部分１０２の溶融樹脂を充填することによって、カシメ部３８を形成しているため、燃料タンク１０の肉厚が局部的に大きく変化することを防止又は抑制できる。

特に、シート体１００がキャビティ４４に賦形される際、キャビティ４４の底面４４Ａに形成された凹部４６にも賦形させるため、シート体１００に余長部分１０２を簡単に形成することができる。

さらに、取付座本体２６の外径は、凹部４６の内径に対応した大きさとされているため、取付座本体２６の下面が射出樹脂６４の射出圧力を十分に受け止めることができると共に、取付座本体２６の外周部(フランジ部３６)が第１テーパ面４８上のシート体１００に当接してシールしているため、射出樹脂６４が取付座本体２６と凹部４６との間からキャビティ４４（一般面）側に流出し、シート体１００の形状(意匠面)が崩れることが防止される。

また、カシメ部３８を形成するための取付機構５３は、キャビティ４４の底面４４Ａに形成された凹部４６に、射出ユニット５６を設ける構成だけなので、分割金型間の中子にカシメ部３８形成用の入子等を設ける必要がなく、装置構成が簡略化される。

なお、図８に示すように、射出樹脂６４を溶融樹脂（シート体１００）と相溶しない樹脂を使用することで、成形後にカシメ部３８から射出樹脂６４を取り外すことができる。

また、図９に示すように、射出樹脂６４を溶融樹脂（シート体１００）と同一の材料を使用することで、シート体１００と全面的に融着させて一体化することができる。この場合には、カシメ部３８を補強することができる。

さらに、図１０に示すように、本実施形態と比較して、アンダーカット形状部２８の首部３０の長さとツバ部３２の大きさを大きくすることにより、溶融樹脂（シート体１００）のみならず、射出樹脂６４もツバ部３２の裏面側に回り込むことが可能となる。このように、溶融樹脂のみならず、射出樹脂６４もツバ部３２を挟持できるため、燃料タンク１０のカシメ部３８の剛性が一層向上する。

なお、射出樹脂６４に換えて樹脂と異なる材料を射出すれば、射出材料が溶融樹脂(シート体１００)と接合しないため、燃料タンク１０（カシメ部３８）に外力が作用した場合に、射出材料から燃料タンク１０の壁部に対して伝達される荷重を低減することができる。例えば、射出材料にゴムを採用すれば、外部から加えられた衝撃のほとんどをゴムが吸収し、燃料タンク１０の壁部に伝達される衝撃を大幅に低減することができる。

なお、本実施形態では、取付座本体２６を円形に形成したが、これに限定されるものではない。ただし、シート体１００（溶融樹脂）の伸展性において、取付座本体２６を円板状にすることが好ましい。

また、本実施形態では、取付座２２にアンダーカット形状部２８を設けたが、内蔵部品本体２０の底面にアンダーカット形状部を設けても良い。

１０樹脂燃料タンク
１８内蔵部品
２２取付座（取付部）
２８アンダーカット形状部
４２分割金型
４４キャビティ
４４Ａ底面
４６凹部
５６射出ユニット（射出部）
１００シート体

Claims

樹脂燃料タンクに対して内蔵部品を取り付ける樹脂燃料タンクの製造方法であって、
分割金型のキャビティの底面の内蔵部品取付位置に射出材料を射出する射出部を備える凹部が形成され、前記キャビティと前記凹部に溶融樹脂からなるシート体を賦形する第１工程と、
前記第１工程の後で、底面にアンダーカット形状部が突出形成された内蔵部品の取付部を前記凹部上に配置する第２工程と、
前記第２工程の後で、前記射出部から前記凹部内に賦形されたシート体に対して射出材料を射出し、前記シート体を前記アンダーカット形状部の裏側まで回り込ませる第３工程と、
を備える樹脂燃料タンクの製造方法。