JP6964180B2 - バリア層を有する樹脂製タンクおよびバリア層を有する樹脂製タンクの製造方法 - Google Patents
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Description
また、自動車用燃料タンクなどの大型の閉塞容器を成形する場合に、バリア層を内側面にインサートさせて熱可塑性合成樹脂によりインジェクション成形することが公知である(例えば、特許文献2参照)。特許文献2では、インジェクション成形により複数の開放形状の分割体を成形し、その後、分割体の開口周縁部同士を合体し加圧することにより一体的に接合して、大型の閉塞容器を成形している。
また、特許文献2の様にバリア層を予め成形し、金型内にインサートしてインジェクション成形する場合は、ゲート部は、インサートされるバリア層へ高温高圧の樹脂の流れによる溶損や捲れが発生しない様に配置することも求められる課題であった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、樹脂がバリア層を剥がす方向に回り込むのを防止でき、バリア層と本体樹脂の接合強度が向上したバリア層を有する樹脂製タンクおよびバリア層を有する樹脂製タンクの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、熱可塑性樹脂層(45、46)の内面にバリア層(36a、36b)を有する樹脂製タンクにおいて、前記バリア層(36a、36b)に開口部(80、117)を設け、この開口部(80、117)の位置に面して樹脂注入ゲート部(61、91)を配設し、前記バリア層(36a、36b)の開口部(80、117)の端縁が前記樹脂注入ゲート部(61、91)からの樹脂の流動方向から遠ざかる方向に屈曲した屈曲形状部(81、111)を有することを特徴とする。
自動二輪車1は、車体フレームFにパワーユニットとしてのエンジン10が支持され、前輪2を操舵可能に支持する操舵系11が車体フレームFの前端に操舵可能に支持され、後輪(不図示)を支持するスイングアーム(不図示)が車体フレームFの後部側に設けられる車両である。自動二輪車1は、運転者が跨るようにして着座するシート13が車体フレームFの後部の上方に設けられる鞍乗り型車両である。
シート13は、シートフレーム17,17の上方に配置され、シートフレーム17,17に支持される。
燃料タンク(樹脂製タンク)30は、メインフレーム15,15に沿うようにメインフレーム15,15の上方に配置され、メインフレーム15,15に支持される。燃料タンク30は、車両前後方向では、ヘッドパイプ部14とシート13との間に配置される。シート13の前端部は、燃料タンク30の後部の上面を上方から覆う。
燃料タンク30には、給油口31を周囲から囲うトレイ33が取り付けられる。トレイ33は、タンクキャップ32の下端と燃料タンク30の上面との間に配置される。
トレイ33は、下方に延びるドレン管33aが設けられる。給油時等に零れた燃料はトレイ33によって受けられ、ドレン管33aから下方に排出される。
燃料タンク本体35の前部は、前部取付ステー37に上方から挿通されるタンク固定具39aによって、ヘッドパイプ部14の後部の上面に固定される。
燃料タンク本体35の後部の下部には、下方へ突出する後部取付ステー(取付ステー)38L,38Rが左右一対設けられる。後部取付ステー38L,38Rは、車幅方向外側からそれぞれ挿通されるタンク固定具39b,39bによって、メインフレーム15、15のタンクステー15a,15aに固定される。
燃料タンク30は、樹脂製の燃料タンク本体(タンク本体)35と、燃料タンク本体35の内面の略全体に設けられるバリアシート層(バリア層、バリアシート)36とを備える。
バリアシート層36は、燃料タンク本体35を構成する素材よりも燃料の透過性が小さい素材で構成される。バリアシート層36によって、燃料タンク30内に貯留されるガソリン等の燃料が燃料タンク30を透過して外部に漏れることが抑制される。
筒状注入部40は、燃料タンク本体35を構成する樹脂材料と同一の樹脂材料によって構成されており、燃料タンク本体35と一体に形成される。
筒状注入部40には、図1に示すように、金属製の口金41が取り付けられる。口金41は、上方から挿通される複数の口金固定具(固定具)42によって、燃料タンク本体35の上面に固定される。
また、燃料タンク本体35は、燃料ポンプ(補器、関連部品)43が取り付けられるポンプ取付口(補器挿入開口、関連部品取り付用の開口)44を下面に備える。
燃料タンク30は、1層の樹脂層である燃料タンク本体35と、5層で構成されるバリアシート層36とによって6層で構成される。
バリアシート層36は、バリア本体層55と、バリア本体層55の両面に設けられる接着層56,56と、接着層56,56を介してバリア本体層55の両側に接着される外層57a,57bとを備える。
バリア本体層55は、高密度ポリエチレンよりも燃料を透過させ難い材質で構成される。バリア本体層55は、一例として、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)で構成される。
外層57a,57bは、燃料タンク本体35と同じ材質で構成され、一例として、高密度ポリエチレンで構成される。
バリアシート層36は、外層57bが燃料タンク本体35内に露出して燃料に接する。このため、燃料のバリア本体層55への直接的な接触が防止される。
図4を参照し、押し出し成形用のダイ51に、バリアシート層36を構成する複数の材料が供給され、シート状の成形体50がダイ51から押し出される。
成形体50は、真空成形機52によって、燃料タンク本体35の内面に沿う形状に賦形される。賦形されたバリアシート層36は、トリミング用の金型(不図示)によって、周縁部をトリミングされる。
トリミングされたバリアシート層36は、燃料タンク本体35を成形するインジェクション成形の金型53内にセットされ、燃料タンク本体35のインジェクション成形の際に燃料タンク本体35に一体化される。すなわち、バリアシート層36は、インサート成形によって燃料タンク本体35の内面に結合される。
上側バリアシート層36aは、上半体45のインジェクション成形の際に上半体45に結合され、下側バリアシート層36bは、下半体46のインジェクション成形の際に下半体46に結合される。
その後、上側接合部47の上側接合面47c及び下側接合部48の下側接合面48cが加熱によって溶かされ、上側接合面47cと下側接合面48cとが圧着されることで、上半体45と下半体46とが一体化される。
燃料タンク本体35の上半体45は、金型53Aにより成形される。
金型53Aは、上半体45の上面(外面)45a側に配置されるキャビティ型60と、上半体45の下面(内面)45b側に配置されるコア型70と、を備える。キャビティ型60と、コア型70との間の空間により、樹脂が充填されて上半体45が成形される成形空間45cが形成される。
上側バリアシート層36aは、上半体45の下面45bの形状に応じて予め賦形されている。上側バリアシート層36aは、図2に示すように、下面が開放された容器形状である。上側バリアシート層36aは、上側接合部47に沿って配置される開口状の開口縁部36a1と、給油口31の位置に形成された開口状の給油口部36a2と、ゲート部61の位置に応じて形成された開口部80と、を備える。開口縁部36a1および給油口部36a2は、それぞれ屈曲しており、上半体45の樹脂の内部に埋め込まれた状態で結合される。
開口部80は、円環板状の屈曲形状部81を備える。屈曲形状部81は、樹脂が流動する本流部分から遠ざかるように屈曲している。屈曲形状部81は、上流側の方が深くなるように屈曲している。屈曲形状部81は、コア型70の環状凹部72に収容される。屈曲形状部81は、環状凹部72の底部73に配置される端部82と、環状凹部72の傾斜部74に配置される傾斜部83と、を備える。
窪み部71に流入した樹脂は、窪み部71で滞留して樹脂だまり84を形成する。樹脂だまり84では樹脂が流動する向きや圧力が均される。窪み部71の樹脂は、側面視でV字状のコア型70の壁面にガイドされるなどして、矢印A3で示すように流れ、窪み部71から少しずつ溢れて下流側に移動する。
窪み部71で樹脂だまり84が形成されることにより、ゲート部61から流入する樹脂に含まれる空気を抜きとりつつ、流動方向への整流が促進できる。
上側バリアシート層36aの開口部80には樹脂だまり84が突入しており、屈曲形状部81には、整流後の樹脂が流れ易くなっている。上側バリアシート層36aには、整流後の樹脂が流れて来るため、屈曲形状部81の剥がれを防止できる。
上半体45には、上側バリアシート層36aがインサート結合される。
窪み部71に応じて、固化した樹脂だまり84が形成される。樹脂だまり84は、上側バリアシート層36aの開口部80の内側部分を肉厚にしている。樹脂だまり84により、ゲート部61の開口部61aに対向する位置の肉厚部分を増加でき、上側バリアシート層36aに覆われていない影響を小さくできる。
ゲート部61に応じて樹脂部86が形成される。
キャビティ型60とコア型70と開き、固化した上半体45を取り出し、ゲート部61で固化した樹脂部86が切除され、上半体45の上面45aには図1、図2に示される切除部(除去部)86aが形成される。
以上により、図4に示す溶着される上半体45が形成される。
燃料タンク本体35の下半体46は、金型53Bにより成形される。
金型53Bは、下半体46の下面(外面)46a側に配置されるキャビティ型90と、下半体46の上面(内面)46b側に配置されるコア型100と、を備える。キャビティ型90と、コア型100との間の空間により、樹脂が充填されて下半体46が成形される成形空間46cが形成される。
保持部95の上流側には、成形空間46c側に型面が膨出した形状の絞り部(抵抗部)96が設けられている。絞り部96は、樹脂の流れに対して抵抗となり、樹脂の流速を下げる。
樹脂はガイド型面部102により、キャビティ型90側にガイドされる。キャビティ型90側にガイドされた樹脂は、インサートプレート119の面119aに圧力を与え易くなっている。
下側バリアシート層36bは、下半体46の上面46bの形状に応じて予め賦形されている。下側バリアシート層36bは、図2に示すように、上面が開放された容器形状である。下側バリアシート層36bは、下側接合部48に沿って配置される開口状の開口縁部36b1と、ゲート部91の位置に応じて形成された開口部110と、を備える。開口縁部36b1は、屈曲しており、下半体46の樹脂の内部に埋め込まれた状態で結合される。
開口部110は、円環板状の屈曲形状部111を備える。屈曲形状部111は、樹脂が流動する本流部分から遠ざかるように屈曲している。屈曲形状部111は、コア型100のガイド型面部102の型面形状に応じた屈曲形状をしている。屈曲形状部111は、下流側に進むに連れて、キャビティ型90側に膨出した傾斜形状をしている。屈曲形状部111の端部112は、上方に屈曲しており、コア型100の環状凹部103に収容される。
ゲート部91に注入された樹脂は、ゲート部91に沿って、矢印B1、B2で示すように流れる。樹脂は、ゲート部91から成形空間46cに流入すると、矢印B3で示すように、その流れの向きを変え、キャビティ型90の平面部92と、コア型100の平面部101とで挟まれた成形空間46cを流れる。平面部92と平面部101とで挟まれた空間を通過する際に、ゲート部91から流入した直後の高温、高圧の樹脂は、整流され易くなっている。
下半体46には、下側バリアシート層36bがインサート結合される。
下半体46には、インサートプレート119およびウエルドボルト118がインサート結合される。
環状凹部103に応じて環状凸部114が形成される。環状凸部114には、下側バリアシート層36bの開口部110の端部112が収容された状態で結合されている。
段差部94に応じて段差部113が形成され、横壁94aと縦壁94bとテーパ壁94cとに応じて、横壁113aと縦壁(壁面)113bとテーパ壁113cとが形成される。
ガイド型面部102に応じて、徐変肉厚部(樹脂層)115が形成される。徐変肉厚部115は、コア型100のガイド型面部102とキャビティ型90の平面部92との間の位置で形成された上流側流入部115aを備える。また、徐変肉厚部115には、絞り部96に応じて凹み115bが形成される。
ゲート部91と、平面部92と平面部101の間に応じて、切除部分120が形成される。
図6、図7を参照して、下半体46は、環状凸部114と段差部113との間に設定された切断位置92aで円形状に切断される。これにより、ゲート部91の樹脂を有する切除部分120が除去される。
下半体46には開口状に切断された面状の切除部(除去部)116が形成される。
下側バリアシート層36bには、屈曲形状部111の端部112側の部分が切り落とされて、開口部110よりも大きい開口状に切断された面状の切除部(開口部)117が形成される。切除部116と切除部117とは面一状に形成されており、ポンプ取付口(補器取付用開口、関連部品取り付用の開口)44を構成する。
本実施の形態では、下側バリアシート層36bの開口部110は、切除される切除部分120内に配置して成形する。そして、下側バリアシート層36bの開口部110の端部112から下流側に離間した捲れ発生のない切断位置92aで切除するので、下側バリアシート層36bの結合品質が向上している。また、ポンプ取付口44を形成するための切除加工と同時にゲート部91の樹脂も除去されるので加工が簡略化できる。
以上のように、図4に示す溶着される下半体46が形成される。
燃料ポンプ43は、溶着後の燃料タンク30の下半体46に取り付けられる。
燃料ポンプ43は、円筒状のポンプ本体部43aと、ポンプ本体部43aの下部に設けられたフランジ部121と、を備える。フランジ部121には固定孔(不図示)が4つ形成されており、固定孔(不図示)には、各ウエルドボルト118が挿通される。
ポンプ本体部43aはポンプ取付口44に挿入され、フランジ部121が下半体46の下面46aに当接される。
本実施の形態では、バリアシート層36の変形や捲れが抑制されると共に、インサートプレート119の位置ずれなどが抑制された樹脂製の燃料タンク30が形成される。
下半体46の形成時に開口部110に突入する樹脂だまりを形成して、樹脂だまりと共に切除しても良い。
インサートプレート119が配置される部分の段差部113は、横壁113aと、横壁113aに直交する縦壁113b、テーパ壁113cとを備える構成を説明した。しかし、縦壁113bが省略され、横壁113aと横壁113aに対して傾斜するテーパ壁113cとを備えた段差部113にインサートプレート119がオフセットして配置される構成でも良い。
横壁113aは水平方向に対して傾斜して良く、縦壁113bは鉛直方向に対して傾斜して良い。
36b 下側バリアシート層(バリア層)
44 ポンプ取付口(関連部品取り付用の開口)
45 上半体(熱可塑性樹脂層)
46 下半体(熱可塑性樹脂層)
61、91 ゲート部(樹脂注入ゲート部)
71 窪み部(壁面)
72、103 環状凹部
80、110 開口部
81、111 屈曲形状部
82、112 端部
84 樹脂だまり
85、114 環状凸部
86a、116 切除部(除去部)
117 切除部(開口部)
120 切除部分
Claims (9)
- 熱可塑性樹脂層(45、46)の内面にバリア層(36a、36b)を有する樹脂製タンクにおいて、前記バリア層(36a、36b)に開口部(80、117)を設け、この開口部(80、117)の位置に面して樹脂注入ゲート部(61、91)を配設し、前記バリア層(36a、36b)の開口部(80、117)の端縁が前記樹脂注入ゲート部(61、91)からの樹脂の流動方向から遠ざかる方向に屈曲した屈曲形状部(81、111)を有することを特徴とするバリア層を有する樹脂製タンク。
- 熱可塑性樹脂層(45、46)の内面にバリア層(36a、36b)を有する樹脂製タンクにおいて、前記バリア層(36a、36b)の面内に開口部(80、117)を設け、この開口部(80、117)に対向する位置に、樹脂注入ゲート部(61、91)の樹脂が除去された除去部(86a、116)を備え、前記開口部(80、117)の端縁には前記除去部(86a、116)から前記熱可塑性樹脂層(45、46)の内面側に屈曲した屈曲形状部(81、111)が設けられていることを特徴とするバリア層を有する樹脂製タンク。
- 前記樹脂注入ゲート部(61)の対向位置に樹脂だまり(84)を有し、前記樹脂だまり(84)は、前記バリア層(36a)の開口部(80)内に突入すると共に、前記樹脂注入ゲート部(61)と対向する壁面をV字状に突出させた形状であることを特徴とする請求項1または2に記載のバリア層を有する樹脂製タンク。
- 前記樹脂製タンクは関連部品取り付用の開口(44)として切断除去された切除部分(120)を有し、前記切除部分(120)に前記バリア層(36b)の開口部(117)を臨ませたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のバリア層を有する樹脂製タンク。
- 前記バリア層(36a)の前記屈曲形状部(81)の端部(82)は、熱可塑性樹脂層(45)に形成した環状凸部(85)内に挿入されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のバリア層を有する樹脂製タンク。
- 熱可塑性樹脂層(45、46)の内面にバリア層(36a、36b)を有する樹脂製タンクの製造方法において、前記バリア層(36a、36b)の開口部(80、110)内に樹脂注入ゲート部(61、91)を配設し、前記開口部(80、110)の端縁が前記樹脂注入ゲート部(61、91)からの樹脂の流動方向から遠ざかる方向に屈曲した屈曲形状部(81、111)を有し、前記屈曲形状部(81、111)に前記樹脂注入ゲート部(61、91)からの樹脂を流動させる、ことを特徴とするバリア層を有する樹脂製タンクの製造方法。
- 前記樹脂注入ゲート部(61)と対向する壁面(71)をV字状に突出させて、前記バリア層(36a)の開口部(80)内に突入する樹脂だまり(84)を形成することを特徴とする請求項6に記載のバリア層を有する樹脂製タンクの製造方法。
- 前記バリア層(36b)の開口部(110)よりも大きな開口形状で、前記バリア層(36b)と前記熱可塑性樹脂層(46)とを切除して、関連部品取り付用の開口(44)を形成することを特徴とする請求項6または7に記載のバリア層を有する樹脂製タンクの製造方法。
- 前記樹脂注入ゲート部(61、91)の下流側に設けられた環状凹部(72、103)に、前記バリア層(36a、36b)の前記屈曲形状部(81、111)の端部(82、112)を配置し、前記屈曲形状部(81、111)に前記樹脂注入ゲート部(61、91)からの樹脂を流動させる、ことを特徴とする請求項6ないし8のいずれか一項に記載のバリア層を有する樹脂製タンクの製造方法。
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