KR20110116181A - 연료탱크의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

두 개의 공동부 및 하나의 코어가 마련된 몰드를 이용하여 패리슨을 성형함으로써, 하나 이상의 소통용 컴포넌트를 구비한 플라스틱 연료탱크(10)를 제조하는 방법 및 장치이며, 상기 방법은: 패리슨을 공동부에 대해 가압하는 단계와 패리슨 내에 포켓(30)을 형성하는 단계를 포함하고, 소통용 컴포넌트 측벽의 적어도 일부분을 포켓(30) 측벽의 적어도 일부분에 용접함으로써 소통용 컴포넌트를 포켓(30) 내에 체결시킨다.

Description

연료탱크의 제조 방법{PROCESS FOR MANUFACTURING A FUEL TANK}

본 발명은 컴포넌트가 구비된 플라스틱 연료탱크의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

각종 차량 내에 탑재된 연료탱크는 일반적으로 이들 연료탱크가 설계된 용도의 유형과 관련하여 기밀성과 투과성에 대한 규격과, 이들이 만족시켜야 하는 환경적 요구조건을 충족시켜야 한다. 현재 유럽 및 전세계에서는, 대기 및 일반적으로는 환경으로의 오염물질 배출 한도에 관련된 요건을 실질적으로 강화하고 있다.

이러한 배출물을 제한하기 위해, 컴포넌트들(환기라인, 밸브, 배플, 스티프너 등)을 탱크 및/또는 충진 파이프 내부에 위치시키는 것에 특히 주의를 기울였다(구체적으로는 본 출원인 명의의 특허출원 WO 2004/024487 참조). 그러나, 탱크를 성형하고 나서 탱크에 이들 부품을 고정시키는 경우에는, 부품들을 탱크 내부로 도입하고 그 내부에 고정시킬 수 있도록 일반적으로 하나 이상의 개구부를 탱크에 형성할 필요가 있다. 이로 인해, 이러한 개구부 가까이에는 잠재적인 기밀성 및 투과성 문제점들이 생길 수 있다. 부품과 탱크 사이의 기밀성 밀폐는 밀봉재를 압축시킴으로써 보통 달성되지만, 밀봉재는 투과성을 제공하는 주요 원인이다. 또한, 이러한 유형의 밀폐는 일반적으로 생산 라인에서 수작업으로 수행되어, 노동비용이 들고 인간적 오류(human error)로 인해 스크랩(폐기물)이 생성될 수 있다.

그러므로 본 출원인은 몇 년 전에 절개형 패리슨(2 부분으로 절삭됨)을 초기에 성형하는 방법을 개발하여, 탱크를 실제로 성형하는 동안에 컴포넌트들을 패리슨 내로 도입하여 고정시킴으로써 개공(piercing openings)을 피할 수 있도록 하였다(본 출원인 명의의 특허 EP 1 110 697 참조함).

그 후로 이 방법은 이들 부품을 고정시키는 특정 수단을 대상으로 몇몇 개선사항에 대한 주제가 되어 왔다: 구체적으로, 특허출원 WO 2006/008303(리벳 펀칭에 의한 부품 체결 방법), WO 2006/095024(환기라인을 패리슨에 부착하는 동안 연장되는 굴곡부의 존재로 인해서 변형될 수 있는 부분을 가진 환기라인을 고정시키는 방법) 및 WO 2007/000454(사이펀의 형성을 막는 동시에, 구체적으로는 환기라인에 관한 이상적인 구조에 따라 컴포넌트들을 고정하는 방법)를 참조하라.

이러한 개선사항은 코어, 즉 패리슨이 금형에 배치되는 경우에 금형의 공동부 사이에 삽입될 수 있고, 또한 용접되는 패리슨의 에지가 없는 (탱크의 최종 성형작업 이전에 코어를 제거해야 하기 때문이며, 패리슨 부분들의 용접 조작이 수행되는 단계임) 탱크 내부의 부품들을 금형에 고정할 수 있도록 적합한 크기와 형상을 가진 부품을 사용함으로써 가능해졌다. 이러한 부분(코어)에 대해서는, 예를 들어, 특허 GB 1 410 215에 기재되어 있으며, 그 내용이 이 목적을 위해 본 출원에 참조로써 통합된다.

특히, 앞서 언급한 특허출원 WO 2007/000454는 탱크 벽을 통과하도록 되어 있는 컴포넌트의 적어도 일부분을 패리슨에 위치시키는 데 있어서 이러한 코어를 사용하는 방법에 대해 기재하고 있다. 본 출원에 예시된 변형예들서는 결과적으로 수동적인 조립 단계(앞서 언급한 바와 같이 오류 발생 위험과 취급 비용을 수반함)가 요구되거나, 또는 컴포넌트의 일부분이 통과되도록 하는 개공 작업에 의해 패리슨이 변형됨으로써 상기 패리슨을 손상시키는 위험이 있다.

탱크를 제조하는 통상의 공정(트윈-시트 열성형 또는 단일 패리슨의 블로우 성형)에 관한 것인 미국 특허 제6,860,398호는 또한 이러한 공정 도중에 컴포넌트(피팅부)를 고정시키는 방법에 대해 기재하고 있으며, 이때 상기 방법은 실제 두 개의 부품들로 만들어진 상기 피팅부의 외부 및 내부 부품 사이에 시트/패리슨을 개재시키는 것으로 이루어진다. 이러한 공정 역시 상기 시트/패리슨을 손상시킬 수 있고(실제로, EVOH층의 두께가 매우 감소되고, 극심한 경우에서는, 파단되어 필러 넥(filler neck)의 불투과성을 더 이상 보장할 수 없게 된다는 위험이 있음), 두 부품을 고정시켜야 하는데 이 작업은 복잡하고 비용이 많이 든다.

더욱이, 상기 출원에 기재되어 있는 넥에는 클램프칼라(clamp collar)를 이용하여 슬리브가 연결된다. 슬리브의 타단부에는 충전 파이프가 연결된다. 슬리브에 사용되는 재료는 보통 낮은 투과성을 지닌다. 따라서, 필러 넥과 슬리브 간 조립부의 투과성은 필러 넥 내부의 EVOH층과 슬리브 사이의 거리에 의해 특징지어진다. 따라서, EVOH층을 슬리브에 가능한 한 가까이에 위치시키는 것이 유리하다. 그러나, 상기 특허의 주제인 변형예에 의하면, 이러한 거리는 도 6의 부품(22)에 의해 증가된다.

본 발명의 목적은 연료탱크의 제조 방법으로, 컴포넌트의 설치가 빠르고 정확하며, 누출과 스크랩의 위험이 종래기술의 방법에서보다 적은 방법을 제공하고자 함이다. 이러한 목적은 청구범위의 제1항에 따른 방법에 의해 달성된다.

이러한 목적을 위해, 탱크의 외부와 소통하도록 하나 이상의 소통용 컴포넌트를 구비하며 측벽을 지닌 플라스틱 연료탱크를, 두 개의 공동부 및 하나의 코어가 마련된 몰드를 이용하여 패리슨을 성형함으로써, 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은:

- 패리슨을 몰드 공동부에 도입하는 단계와;

- 하나 이상의 컴포넌트가 먼저 장착되어 있는 코어를 패리슨 내부로 도입하는 단계와;

- 공동부가 코어와 기밀한 접촉을 이루도록 몰드를 닫는 단계와;

- 코어를 통한 블로잉 공정을 수행하고/수행하거나 공동부 후방에 진공을 발생시켜 패리슨을 공동부에 대해 가압하는 단계와;

- 상기 하나 이상의 컴포넌트를 패리슨의 내벽에 설치하는 단계와;

- 몰드를 개방하여 코어를 인출하는 단계와;

- 블로우 성형법 및/또는 열성형법에 의해 패리슨을 최종 성형하는 단계와;

- 탱크의 외판(skin)을 절삭하여 소통용 컴포넌트로의 접근을 허용하는 단계를 포함하며, 이에 따라,

- 패리슨을 상기 공동부에 대해 가압할 때 몰드 공동부에 중공이 제공되어, 중공의 형상과 상보적인 형상을 가지며 저부와 측벽을 포함하는, 포켓을 적어도 부분적으로 형성하게 되고;

- 소통용 컴포넌트 측벽의 적어도 일부분을 포켓 측벽의 적어도 일부분에 용접함으로써 소통용 컴포넌트를 포켓 내에 체결시켜 설치하는 것을 포함한다.

본 발명에 따른 방법에 의해, 소통용 컴포넌트를 탱크 내부에 신속하게, 누출의 위험 없이 매우 정확하게 장착시킬 수 있다. 블로우 성형 이후 통상 수동으로 소통용 컴포넌트의 적어도 일부분을 설치하는 작업이 더 이상 필요하지 않게 됨에 따라 오류 발생의 주요 원인이 제거된다. 마찬가지로, 컴포넌트 수용을 위한 포켓이 형성되므로, 개공 조작에 의해 패리슨이 변형되는 위험이 제거된다. 마지막으로, 이러한 포켓 덕분에 컴포넌트의 측벽을 이용하여 패리슨에 컴포넌트를 체결할 수 있게 되고, 특정 경우에서 이는 기계가공(컴포넌트로의 접근을 허용하기 위해 외판을 절삭하는 조작)을 제한/용이하게 한다. 소통용 컴포넌트의 정확하고 재현가능한 설치조작은 제조되는 연료탱크 생산비용의 절감과 품질 상승으로 이어진다. 탱크를 성형한 후에, 탱크의 외판을 절삭하여 소통용 컴포넌트로의 접근을 허용함으로써, 소통용 컴포넌트를 통해, 탱크 내부로 쉽게 접근할 수 있게 된다. 이러한 기계가공은 포켓 및 상기 포켓 내에 컴포넌트를 갖도록 미리 성형된 탱크에 수행해야 하지만, 탱크가 아직 몰드 내에 있는 동안에 이러한 기계가공/절삭 조작을 수행할 수도 있다는 것을 주목해야 한다: 예를 들어 첨부된 도 12 내지 도 15의 도면에 따른 구현예를 참조한다.

"연료탱크"란 용어는 다양하고 가변적인 환경 및 사용 조건 하에 연료를 저장할 수 있는 불투과성 탱크를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 이러한 탱크의 한 예로는 자동차에 장착되는 탱크가 있다.

본 발명에 따른 연료탱크는 플라스틱으로 만들어진다.

종종 사용되는 한 중합체는 폴리에틸렌이다. 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 통해 우수한 결과를 얻었다.

탱크 벽은 단일 열가소성층 또는 두 개의 층으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 다른 가능한 추가 층들을, 유리하게는, 액체 및/또는 기체에 대한 차단벽 역할의 재료로 만들어진 층들로 구성할 수 있다. 바람직하게, 차단층의 성질과 두께는 탱크의 내부면과 접촉하는 액체 및 기체의 투과성을 최소화시키도록 선택된다. 바람직하게, 이러한 층은 차단 수지, 즉, 연료에 대한 불투과성 수지(예를 들어 EVOH(부분적으로 가수분해된 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체))를 기초로 한다. 대안으로는, 탱크가 연료에 대해 불투과성을 갖도록 탱크의 표면을 처리(불소화 또는 술폰화)하여도 된다.

바람직하게 본 발명에 따른 탱크는 HDPE계 외부층들 사이에 위치되는 EVOH계 차단층을 포함한다.

탱크가 액체 및/또는 기체에 대한 차단벽으로 역할하는 층을 포함할 때, 본 발명에 따른 방법을 이용하는 것이 특히 유리하다는 것을 주목해야 한다. 컴포넌트를 패리슨에 체결하는 동안 패리슨의 구조는 변경되지 않고 유지되는데, 즉, 다양한 재료층의 어느 것도 체결 조작시 파괴/손상되지 않는다. 그러므로, 액체 및/또는 기체에 대한 차단벽에 해당하는 층이 체결점을 넘어서도 연장됨에 따라, 컴포넌트의 영역에서 탱크의 불투과성을 보증할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 탱크는 패리슨을 성형함으로써 만들어진다. "패리슨"이란 용어는 예비성형체를 의미하는 것으로 이해하면 되며, 이는 일반적으로 압출되고 요구되는 형상과 치수로 성형된 후 탱크의 벽을 형성하는 의도로 사용된다. 이러한 예비성형체는 반드시 일체형 성형체일 필요는 없다.

따라서, 유리하게, 패리슨은 실제로 두 개의 분리된 부분, 예를 들면 두 개의 시트로 구성된다. 그러나, 이들 부분은, 이러한 목적을 위해 참조로써 그 내용을 본원에 통합한 특허출원 EP 1 110 697에 기재되어 있는 바와 같이, 동일한 압출 관형 패리슨을 절삭하여 얻는 것이 바람직하다. 이 변형예에 따르면, 일단 일체형 패리슨을 압출한 후에, 예를 들면 직경방향으로 반대편의 두 선을 따라 전체 길이에 걸쳐 절단하여 두 개의 분리된 부분(시트)을 얻는다.

별개로 압출되고 일정한 두께를 가진 두 개의 시트를 성형하는 것과 비교했을 때, 전술한 방법은, 적절한 압출장치(일반적으로 다이와 펀치를 구비한 압출기로서, 위치조절이 가능함)를 이용하여 다양한 두께(즉, 길이 방향으로 두께가 일정하지 않음)를 가진 패리슨을 사용할 수 있도록 한다. 이러한 패리슨은, 몰드 내 재료의 일정하지 않은 변형 수준의 결과로서 성형작업시 패리슨의 특정 지점에서 발생하는 두께 감소를 감안한다.

패리슨이 두 개의 부분으로 성형되고 나면, 이들 부분은 일반적으로 연료탱크의 하부벽과 상부벽을 각각 형성하게 되며, 각각은 내부면(탱크의 내측을 향함)과 외부면(탱크의 외측을 향함)을 가진다.

본 발명에 따른 방법에 사용되는 몰드는 앞서 정의한 바와 같은 코어와, 패리슨의 외부면과 접촉하도록 구성된 두 개의 공동부를 포함하고 있고, 여기서 패리슨은 (패리슨 내로 주입된 가압기체를 이용하여 패리슨을 이들 공동부에 대해 가압하는) 블로우 성형법 및/또는 (몰드 공동부 후방에 진공을 발생시키는) 열성형법에 의해 성형된다.

소통용 컴포넌트란 표현은 탱크의 내부와 외부 사이가 소통되도록 구성된 컴포넌트를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 이러한 소통용 컴포넌트는 필러 넥, 환기 파이프, OBD 라인, 전기 접속기 또는 장착 플레이트(즉, 보통 플레이트 형태의 인터페이스부로, 바람직하게는 원형이며 (예를 들면 연료를 엔진에 공급하고, 펌프에 전기를 공급하는 등을 위한) 하나 이상의 오리피스를 구비함)를 포함할 수 있다.

소통용 컴포넌트가 장착 플레이트를 포함하는 경우에 장착 플레이트는 복수의 컴포넌트를 포함하는 선조립형 컴포넌트 유닛의 일부가 되는 것이 유리하다.

컴포넌트 유닛의 컴포넌트들은 바람직하게 펌프, 게이지 및 환기 시스템 중에서 선택된다. 유리하게 장착 플레이트는 환기 시스템에 연결되는 환기 통로; 및/또는 펌프에 연결되는 연료 통로; 및/또는 펌프 및/또는 게이지에 연결되는 도전체를 위한 통로를 포함한다.

파이프, 케이블 및 도전체를 장착 플레이트에 통과시킴으로써, 탱크에 추가 개구부를 제공할 필요가 없게 되면서 탱크의 불투과성을 확실히 향상시킨다. 다른 중요한 이점은 블로우-성형 이후의 수동 조립조작이 제거되었다는 것이다. 이들 조작은 종종 "맹목적으로(blind)" 수행되는데 그 이유는 예컨대 "신속 연결" 타입의 연결이 탱크의 컴포넌트와 탱크의 배출구 사이에서 이루어져야 하기 때문이다.

본 발명에 따르면, 패리슨을 공동부에 대해 가압하는 동안에 포켓을 만들고나서, 컴포넌트 측면의 적어도 일부분을 포켓 내부 측면의 적어도 일부분에 용접시켜 소통용 컴포넌트를 설치한다. 바람직하게, 이들 두 측면부는, 본원에 그 내용이 참조로써 통합된 본 출원인 명의의 특허출원 WO 2005/085660에 기재된 바와 같이, 상보적 관계에 있으며 원추형이다. 이는 컴포넌트와 탱크 사이의 누출 경로가 유사한 벌크성(bulkiness)에 대해 연장될 수 있다는 사실 때문에 양호한 불투과성을 보장한다(도 9 및 이와 관련된 본문을 참조함).

본 발명에 따르면, 포켓 형성은 몰드의 공동부 중 하나에 패리슨을 가압함으로써 적어도 부분적으로 수행되며, 이 목적을 위해 몰드에는 포켓의 형상에 상보적인 형상을 갖는 중공이 제공된다.

본 발명의 한 변형예에 따르면, 소통용 컴포넌트 자체의 도움으로 포켓을 형성하고나서, 일반적으로는 앞서 언급한 중공 내부에 밀어 넣고 그 위치에 패리슨을 가압한다. 이 변형예에서, 공동부에 대해 패리슨을 가압하는 단계는, 따라서, 소통용 컴포넌트 주위의 탱크 외부면에 연결부를 가압하여 형성하는 것을 포함한다. 이러한 연결부는 앞서 언급한 중공의 기저부에 보통 위치되는 공동부의 하나 이상의 이동부재 도움을 받아 형성될 수 있으며, 이는 중공 내 존재하는 물질이 중공의 형상과 그 기저부에서의 상기 이동부재의 형상을 갖도록 한다(고정/제어된 치수를 지닌 부분을 얻음으로써 고정/제어된 치수를 지닌 다른 부재에 연결하는 일을 용이하게 하는 장점이 있음). 공동부에 대해 패리슨을 가압한 후, 공동부의 이동부재를 교체함으로써 연결부의 탈형(demoulding)을 용이하게 할 수 있다. 탈형 작업이 끝나면, 일반적으로 이 연결부의 단부를 기계가공시켜, 탱크의 외부와 연결되어 있는 컴포넌트의 연결상태를 자유롭게 한다. 이 변형예는 상기 컴포넌트가 필러 넥일 때 특히 적합하다.

이 변형예에서, 캐비티는 바람직하게 측방향 이동부재를 또한 포함함으로써 넥의 헤드부에서 외부 릴리프를 성형하는 한편 여전히 탈형되도록 할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 이러한 릴리프는 넥과 충전 파이프 사이의 실링 커넥터(sealing connector)의 연결을 용이하게 하는데 사용될 수 있다. 따라서 환형의 릴리프가 바람직하며, 본 출원의 나머지 부분에서 실링 링(sealing ring)으로도 지칭된다.

이러한 변형예의 한가지 대안은 (실링 릴리프가 없는) "직선형" 연결부를 성형하고, 이러한 릴리프를 포함하는 부품의 외측으로 컴포넌트의 연결부(이러한 연결부가 기계가공에 의해 자유롭게 되는 즉시) 내부/주위에 위치시키는 것으로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 컴포넌트는 저부 및 측벽들을 포함하는 포켓 내에 설치되며, 포켓의 횡단면은 바람직하게 포켓의 저부 방향으로 폭이 좁아지면서 원추형의 측벽을 형성하고, 바람직하게 소통용 컴포넌트는 포켓의 측벽과 상보적이 되도록 경사진 측면을 포함한다.

소통용 컴포넌트가 장착 플레이트인 경우에는, 장착 플레이트를 유리하게는 포켓의 저부로부터 일정 거리 이격된 곳에 배치함으로써, 장착 플레이트가 포켓의 저부에 부착되어 기계가공을 어렵게 만들지 않도록 한다.

일 구현예에 의하면, 본 발명에 따른 방법은 하기 단계들을 포함한다:

- 소통용 컴포넌트를 전술한 바와 같이 패리슨의 제1 내벽에 설치하는 단계와;

- 보조 컴포넌트를 패리슨의 제2 내벽에 설치하는 단계와;

- 최종 성형시, 소통용 컴포넌트를 보조 컴포넌트에 연결시키는 단계.

본원과 관련하여, 소통용 컴포넌트 및/또는 보조 컴포넌트는 컴포넌트 유닛의 일부가 될 수 있으며, 따라서 최종 성형시 다수의 컴포넌트가 서로 연결될 수 있다는 점을 주목해야 한다. 바람직하게는, 보조 컴포넌트의 적어도 한 표면을 패리슨의 재질과 호환가능한 재료로 제조함으로써, 용접을 통해 보조 컴포넌트를 패리슨(내)에 설치(체결)한다. 특히, 보조 컴포넌트가 탱크의 재질과 호환되지 않는 재료에 기초하는 경우에는, 리벳 펀칭을 통해 보조 컴포넌트를 패리슨에 체결하여도 된다.

소통용 컴포넌트와 유사하게, 탱크의 표면부와 호환가능한(용접가능한) 표면부는 컴포넌트의 나머지와 단일 부품(따라서 탱크와 완전히 호환가능함)이거나, 또는 컴포넌트의 나머지에 (예를 들면, 오버몰딩, 본딩 등을 통해) 추가될 수 있다. 이러한 추가 표면은 첨부된 도면에서 바인더로 지칭되는 것으로, 그 목적은 본 발명의 범주를 축소하지 않으면서 본 발명의 특정 변형예들을 기술하고자 함이다.

일반적으로, 패리슨의 내벽에 컴포넌트를 설치하는 작업은 코어에 단단히 부착되어 있는 하나 이상의 장치를 이용하여 수행된다: 이러한 목적을 위해 그 내용이 본 출원에 참조로써 통합된 본 출원인 명의의 앞서 언급한 특허출원들을 참조한다.

본 발명의 다른 특정의 양상들 및 특징들은, 첨부된 도면들을 참조로, 예시를 위해 하기에 제공된 일부 유리한 구현예들의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 방법에 의한, 절삭 단계 이전의 연료탱크의 개략 횡단면도이다.
도 2는 절삭 단계 이후, 도 1의 탱크의 개략 횡단면도이다.
도 3은 도 2의 컴포넌트들 중 장착 플레이트의 개략 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 구현예에 따른 방법에 의한, 절삭 단계 이전의 연료탱크의 개략 횡단면도이다.
도 5는 절삭 단계 이후, 도 4의 탱크의 개략 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 필러 넥의 개략 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따른 환기라인의 개략 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 변형예에 따른 탱크 제조 방법으로, 필러 넥의 체결 조작을 포함하는 특정 단계들의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 변형예로서, 이때 컴포넌트는 경사진 측면 에지를 가진 장착 플레이트인 경우를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 변형예에 따른 방법에 의해 체결된 필러 넥의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 다른 변형예에 따른 방법 중 두 단계에 대한 개략도이다.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 다른 변형예에 따른 방법 중 네 단계에 대한 개략도이다.

본 발명에 따른 방법의 기본 사이클이 예를 들면 특허출원 EP 1 110 697에 기재되어 있으며, 이러한 목적을 위해 그 내용을 본 출원에 참조로써 통합하였다. 도 1은 본 발명에 따른 방법에 의해 패리슨을 최종 성형한 이후의 연료탱크(10)를 나타낸다. 연료탱크(10)는 탱크의 외판(12), 및 탱크(10) 내부에 마련된 컴포넌트 유닛(14)을 포함하며, 이때 컴포넌트 유닛은 본 발명에 따라 미리 조립되며 하나 이상의 장착 플레이트(16)를 비롯한 복수의 컴포넌트를 포함한다. 장착 플레이트(16)는 연료탱크(10)의 내부와 외부 사이에 소통을 허용하기 위한 소통용 컴포넌트를 구성한다. 도 1에 예시된 컴포넌트 유닛(14)은 또한 두 개의 환기밸브(18, 18'), 펌프(20) 및 게이지(22)를 포함한다. 두 개의 환기밸브(18, 18')는 환기라인(24, 24')에 의해 장착 플레이트(16)에 연결된다. 엔진(미도시됨)에 연료를 공급하는 파이프(26)는 펌프(20)를 장착 플레이트(16)에 연결하고, 도전체(28)들은 펌프(20) 및 게이지(22)를 장착 플레이트(16)에 연결한다. 연료탱크(10)에는 장착 플레이트(16)를 수용하기 위한 포켓(30)이 형성되어 있다. 포켓(30)은 저부(32) 및 측벽(34)들을 포함한다. 포켓(30)의 횡단면은 포켓(30)의 저부(32) 방향으로 폭이 좁아지면서 원추형 측벽(34)들을 형성한다. 장착 플레이트(16)는 외부면(36), 내부면(38), 및 포켓(30)의 측벽(34)들과 상보적이도록 경사진 측부(40)들을 포함한다. 또한, 장착 플레이트(16)는 포켓(30)의 저부(32)로부터 일정 거리 이격되어 배치됨에 따라 포켓 상부의 기계가공이 용이하게 되며, 그 결과가 도 2에 도시되어 있다.

도 2는 사실 도 1의 연료탱크(10)를 보여 주는 것으로, 포켓(30)에서 탱크의 외판(12)을 절삭한 후의 모습이다. 이러한 절삭 조작은 장착 플레이트(16)의 외부면(36)을 노출시킬 수 있도록 하여, 장착 플레이트(16)의 연결부에 대한 접근을 제공한다. 장착 플레이트(16)에서의 탱크의 확대도를 도 3에 예시하였다. 포켓(30)의 원추형 측벽(34)들 및 장착 플레이트(16)의 경사진 측부(40)들은 연장된 형태의 누출 경로를 형성하며, 이로써 탱크의 외판(12)과 장착 플레이트(16) 사이의 계면에서 누출 가능성을 최소화하는 한편 조립체의 벌크성을 제한한다: 동일한 누출 경로와 동일한 장착 플레이트 작업직경에 대해, "평편한" 용접 에지와 비교하여 원추형 용접 에지에서 벌크성의 증가를 예시하는 도 9를 참조한다. 도 9에서, (1)은 장착 플레이트, (2)는 탱크의 벽, (3)은 탱크의 벽과 호환가능한 장착 플레이트의 바인더 또는 표면부(장착 플레이트의 나머지는 호환가능하지 않음)를 표시한다.

여기에 도시된 탱크의 외판(12)은 열가소성 재료(예를 들면 HDPE)로 된 하나의 층과, 액체 및/또는 기체에 대한 차단재로 만들어져 탱크의 내부면과 접촉되는 액체 및 기체의 투과성을 최대한 많이 제한시키는 하나의 보조층으로 구성된다. 장착 플레이트(16)는 또한 액체 및 기체에 불투과성인 재료(예를 들면, 폴리아미드(PA) 또는 폴리옥시메틸렌(POM))로 만들어진다.

일 구현예에 따르면, 펌프(20) 및 게이지(22)는 환기밸브들(18, 18') 및 장착 플레이트(16)와 따로 설치된다. 특히, 환기밸브들(18, 18') 및 장착 플레이트(16)는 컴포넌트 유닛(14)을 형성하며, 이는 패리슨의 상부 제1 내벽에 설치된다. 펌프(20) 및 게이지(22)는 펌핑 모듈(42)을 형성하며, 이는 패리슨의 하부 제2 내벽에 설치된다. 컴포넌트 유닛(14) 및 펌핑 모듈(42)은 탱크의 최종 성형시 펌핑 모듈(42)이 컴포넌트 유닛(14)에, 예를 들면 커넥터(미도시됨)를 통해, 연결되도록 배치 및 구성된다. 두 부품은 예를 들어 서로 내부에서 슬라이드 가능하고/하거나 "신속 연결"로서 알려진 것을 형성하기도 한다. 이들 부품 중 하나는 원추형 부분을 포함함으로써 탱크의 최종 성형시 연결 작업을 용이하게 할 수 있다.

도 3 역시 장착 플레이트(16)의 연결부들을 보여주고 있다. 이에 따라, 환기라인들(24,24')에 연결된 환기라인(44)은 장착 플레이트(16)의 내부면(38)으로부터 외부면(36)으로 통과한다. 펌프(20)에 연결되어 있으며 엔진에 연료를 공급하는 파이프(26) 또한 장착 플레이트(16)를 통과한다. 마지막으로, 장착 플레이트(16)는 또한 펌프(20) 및 게이지(22) 및/또는 이들 컴포넌트 및 외부제어유닛(미도시됨) 사이에 신호가 통과될 수 있게 하는 케이블을 공급하는 도전체(28)들을 위한 통로를 포함한다. 장착 플레이트(16)의 외부면(36)은 케이블과 파이프를 장착 플레이트(16)의 각 단자에 접속시킬 수 있도록 구성되어 있으며 이러한 수단을 포함한다.

도 4 및 도 5에 예시된 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 펌핑 모듈(42)에는 필러 튜브(46)가 연결되어 있다. 필러 튜브(46)는 탱크(10)의 내벽까지 연장된다. 탱크(10)에는 필러 튜브(46)의 일 단부를 수용하기 위한 필러 넥(50)을 포함하는 제2 포켓(48)이 형성되어 있다. 도 5는 제2 포켓(48)에서 탱크의 외판(12)을 절삭한 후의 탱크(10)를 보여주고 있다. 이러한 절삭 조작 덕분에 필러 넥(50)의 단부를 노출시킬 수 있게 되고, 이로써 탱크(10)에 개구를 형성되어 탱크가 충전 노즐(미도시됨)을 통해 충전될 수 있게 된다. 도 6에 확대된 크기로 도시되어 있는 필러 넥(50)은 고밀도 폴리에틸렌으로 제조된 제1 부분(52)과, 저투과성 재료로 제조된 제2 부분(54)을 포함한다. 투과성 경로를 연장하고 이로 인한 탱크의 외판(12) 및 필러 튜브(46)의 단부 사이로 탄화수소의 방출을 감소시키기 위해, 제1 부분(52)을 탱크의 내벽(바람직하게는 원추형 부분)에 연결시킨다. 제1 부분(52)은 또한 필러 튜브(46)의 개구를 폐쇄가능하게 하는 밀폐 부재(56)를 포함한다. 이러한 밀폐 부재는 보통 당해기술 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있는 ICV(흡입 체크 밸브) 유형의 밸브이다. 도 6에 있는 화살표(58)들은 탱크 외판(12)의 절삭 위치로서, 필러 넥(50) 단부의 제2 부분(54)을 노출시키는 위치를 표시한다.

도 6의 필러 넥(50)은 본 발명의 정의 내에서 소통용 컴포넌트를 구성하며, 이러한 소통용 컴포넌트는 연료탱크(10)의 내부 및 외부 사이의 소통을 허용하고자 함이다. 필러 넥은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 컴포넌트 유닛(42)에 연결될 수 있다. 그러나 필러 넥(50)은 연료탱크의 다른 컴포넌트에 직접 연결되지 않고 독립된 부품으로서 설치될 수도 있다.

도 7은 제3 포켓(62)(도 1 내지 도 5에서는 볼 수 없음)에 설치된 환기라인(60)을 도시한다. 탱크 외판(12)의 내부면과 환기라인(60)의 외부면 사이에 바인더(64)가 위치한다. 도 7에 있는 화살표(66)는 탱크 외판(12)의 절삭 위치로서, 환기라인(60)의 한 연결 단부(68)를 노출시키는 위치를 표시한다.

도 8은 필러 넥(50)을 탱크에 체결하는 동안에 수행되는 본 발명의 일 변형예에 따른 방법의 다섯 단계를 예시하고 있으며, 상기 넥은 하나 이상의 표면, 탱크의 외판(12)의 재질과 호환가능한 재료, 및 충전 개구 맞은편인 자신의 단부에 마련되는 전술한 바와 같은 ICV(56)를 포함한다. 도 6에 예시된 변형예와 비교하여, 본 변형예는 넥이 전적으로 HDPE에 기초한다는 사실을 장점으로 제공한다.

상기 방법의 제1 단계(미도시됨)에서는, 탱크의 외판(12)을 이동부재들(72, 73)이 있는 캐비티(71)를 포함한 몰드(70)의 공동부에 대해 가압함으로써, 상기 캐비티(71) 내에 포켓(30)을 형성한다.

상기 방법의 제2 단계에서는(도 8a), 코어(80)에 단단히 부착된 지지체(81)가 넥(50)을 포켓(30) 내로 끼워 넣고 용접에 의해 넥을 포켓에 체결하며, 여기서 코어는 지지체에 대해 (예를 들어, 유압 엑츄에이터(미도시됨)를 통해) 이동가능하고 넥을 지지한다.

제3 단계(도 8b)에서는, 이동부재(72)가 외판(12) 재료를 넥(50)의 단부에 대해 가압시켜, 고정/제어된 치수를 갖는 연결부를 넥의 단부에 가압 조작으로 성형한다.

제4 단계(도 8c)에서는, (미도시된 단계에서, 몰드를 밀폐한 후) 탱크를 최종 블로우-성형할 수 있게 이동부재들(72, 73 및 81)을 후퇴시키고 코어(80)를 몰드로부터 취출한다.

성형이 끝나고 적어도 부분적으로 냉각된 탱크를 탈형시킨다.

끝으로, 최종 단계(도 8d)는 화살표로 표시된 부분을 절삭하여, 연료 통로용 개구가 비워지도록 한다. 이 개구는 이전에 정의된 바와 같이 실링 링(12')으로 둘러싸여 있으며 측방향 이동부재(73)에 의해 성형되었음을 주목해야 한다.

단순 스윙 플레이트를 밀폐 부재로서 구비하는 ICV의 경우에 역시 적합하고 비용면에서 더 유리한 일 변형예를 도 10a에 개략적으로 도시하였다. 도 10a에서, 넥(50)은 기저부를 포함하고 있지 않으며 맨드럴을 이용하여 코어에 단단히 부착시켜 설치되고, 코어는 상기 넥(50)이 그 위에서 미끄러지게 되어 있고(도 8에서 부재(81)의 대안, 미도시됨) 일단 용접이 수행되면 취출된다. 더 적은 재료를 기계가공 해야 한다는 장점을 가진 본 변형예는, 그러나, 맨드럴의 통로를 허용하기 위해 밀폐 부재가 이탈될 수 없는 ICV(예를 들어, "토피도"(torpedo) ICV)에 관해서는 적합하지 않다. 본 변형예와 도 8의 변형예 간의 비교를 쉽게 하기 위해, 도 8의 변형예에 대한 유사한 개략도를 도 10b에 나타내었다.

도 8 및 도 10에 도시된 변형예들은 실링 링이 파팅 라인(parting line)(즉, 몰드 공동부들의 접합 위치에서의 돌기)을 포함한다는 사실과 관련하여 한 가지 단점을 가진다. 이러한 돌기는 통상의 성형 공차를 이용하여 일반적으로 최소화시킬 수 있다. 이러한 방법이 허용되지 않는 경우에는, 돌기를 바람직하게는 기계가공시킴으로써, 실링 커넥터(또는 다른 부품)가 그 지점에 체결될 때 밀봉 문제점을 방지하도록 한다.

이러한 기계가공을 피하기 위해, 도 11에 도시된 한 변형예는, (도 11a에서 선들로 표시한 바와 같이) 기계가공시킨 후에, 실링 링을 성형하는 것이 아닌(이동부재(73)를 생략할 수 있으므로 몰드가 단순화됨) 부가부품(53)(도 11b에서 볼 수 있음) 클리핑하는 것으로 이루어지는데, 이때 부가부품은 이러한 링을 포함하고 예를 들면 사출성형되며 파팅 라인을 포함하지 않는다. 이 변형예는 또한 압축성형부의 길이가 단축될 수 있으므로(동일한 기하학적 구조를 지님) 상기 압축성형부의 두께가 증가되고 성형조작이 더 수월해진다는 사실을 장점으로 가진다. 그러나, 비용 및 추가 조립조작을 발생시키는 부가부품을 사용한다는 단점을 가진다.

도 11b에 관해, 하기 사항들을 주목해야 한다:

- 넥이 아랫방향으로 연장된다는 의미에서 도 11a에 해당하는 예를 반드시 나타내는 것은 아니며, 일반적으로 이는 ICV를 실제로는 넥 안에 수용할 수 있도록 하기 위한 경우에 해당되고;

- 부가부품(55)이 실제로는 중공이며, 굵고 진하게 표시된 부분은 실제로 공극을 가리킨다.

도 12 내지 도 15에 도시된 변형예는 전술된 예로서, 소통용 컴포넌트 자체의 도움으로 포켓을 형성하고나서 일반적으로는 앞서 언급한 중공 내부에 밀어 넣고 그 위치에 패리슨을 가압한다.

도 12에서는 포켓을 구성하기 위해 탱크벽(2)이 어떤 식으로 몰드(1)의 공동부 내에 존재하는 릴리프를 일부 수용하는지 볼 수 있으며, 포켓에는 필러 넥(3)이 도입되고, 이때 필러 넥에는 ICV(흡입 체크 밸브) 또는 넥(3) 단부의 주변에 마련된 밀봉재(seal)(미도시됨)에 대해, 기본으로(by default), 스프링에 의해 가압되는 스윙 밀폐 부재(4)를 구비하는 밸브가 포함된다. 코어(미도시됨)에 단단히 부착되어 있고 블레이드(2)를 포함하는 이동 지지체(5)를 이용하여, 넥(3)을 포켓 내에 끼운다.

도 13에서는 조립체(넥(3), 밀폐 부재(4) 및 지지체(5))가 어떤 식으로 포켓의 (압축에 의한) 성형조작을 돕는 동시에 넥(3)을 포켓에 체결하는지 볼 수 있다.

도 14는 후속 단계로서, 블레이드(2)를 앞으로 진행시켜 넥(3)의 헤드는 물론 헤드에 의해 커버된 패리슨의 일부분을 절삭하는 단계를 보여준다.

마지막으로, 도 15에서는 지지체(5) 및 그의 블레이드(2)를 취출하고, 또한 컷오프 재료(6)를 취출하는 것을 보여준다. 조립체를 본 발명에 따른 방법에 재사용하기 위해서 상기 물질은 지지체/블레이드로부터 제거되어야만 한다.

본 변형예에 있어서, 탱크의 최종 블로우-성형시(몰드의 제2 밀폐부재), 블레이드에 의해 생성된 오리피스가 충전되어 있지 않다면 블로우-성형 공기가 몰드(1) 및 패리슨의 외부면 사이에 침투할 수 있다는 점에 주목한다. 따라서, 유리한 일 하위변형예에 따르면, 몰드는 포켓 앞에서 이동가능한 부분을 포함하며, 이 부분의 형상 및 치수는 넥의 헤드에 끼워져서 밀봉효과를 얻을 수 있도록 정해진다. 본 변형예의 다른 장점은 절삭용 블레이드를 탱크 형상에 대해 정확하게 위치시킬 필요없이 (수동 또는 기계로) 인열(tearing) 조작을 통해 넥의 엔드캡(end cap)을 제거가능하다는 것이다. 후자 조작을 더 수월하게 하기 위해 제거 대상 부분의 특정 모양을 미리 볼 수도 있다.

미도시된 다른 변형예에 따르면, 블레이드(2)는 도 14의 단계에서 일부만 패리슨 내에 끼워짐으로써 단지 프리컷(precut)을 수행하고, (넥을 개공하기 위한) 최종 절삭은 탱크를 탈형시킨 후에 마무리 단계에서 수행한다. 이 변형예의 장점은 밀봉효과를 얻기 위해 전술한 바와 같이 이동부재를 사용할 필요가 없다는 것이다.

그러나, 최종 성형을 위해 지지체(5)를 취출하면, 밀폐 부재가 기본으로 폐쇄되자마자 "밀폐된" 캐비티가 넥의 내부에 형성된다. 그 결과 블로우-성형시 압력차가 발생하게 되고, 이는 밀봉재를 변형(눌러 뭉갬)시키거나 심지어는 손상을 입히게 된다.

그러므로, 특히 유리한 일 변형예에 따르면, 이를 피할 수 있도록 넥을 설계하며, 예를 들면, 밀봉재를 수용하고 밀봉재의 변형을 제한시키는 높이를 갖는 홈(groove)으로서 설계한다. 물론 임의 기타 종류의 기계적 멈추개 또한 적합하다.

Claims (15)

1. 탱크의 외부와 소통하도록 하나 이상의 소통용 컴포넌트를 구비하며 측벽을 지닌 플라스틱 연료탱크를, 두 개의 공동부 및 하나의 코어가 마련된 몰드를 이용하여 패리슨을 성형함으로써, 제조하는 방법이며, 상기 방법은:
   - 패리슨을 몰드 공동부에 도입하는 단계와;
   - 하나 이상의 컴포넌트가 먼저 장착되어 있는 코어를 패리슨 내부로 도입하는 단계와;
   - 공동부가 코어와 기밀한 접촉을 이루도록 몰드를 닫는 단계와;
   - 코어를 통한 블로잉 공정을 수행하고/수행하거나 공동부 후방에 진공을 발생시켜 패리슨을 공동부에 대해 가압하는 단계와;
   - 상기 하나 이상의 컴포넌트를 패리슨의 내벽에 설치하는 단계와;
   - 몰드를 개방하여 코어를 인출하는 단계와;
   - 블로우 성형법 및/또는 열성형법에 의해 패리슨을 최종 성형하는 단계와;
   - 탱크의 외판(skin)을 절삭하여 소통용 컴포넌트로의 접근을 허용하는 단계를 포함하며, 이에 따라,
   - 패리슨을 상기 공동부에 대해 가압할 때 몰드 공동부에 중공이 제공되어, 중공의 형상과 상보적인 형상을 가지며 저부와 측벽을 포함하는, 포켓을 적어도 부분적으로 형성하게 되고;
   - 소통용 컴포넌트 측벽의 적어도 일부분을 포켓 측벽의 적어도 일부분에 용접함으로써 소통용 컴포넌트를 포켓 내에 체결시켜 설치하는 것을 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 소통용 컴포넌트는 필러 넥, 환기 파이프, OBD 라인, 도전체 또는 장착 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 소통용 컴포넌트가 장착 플레이트를 포함하는 경우, 장착 플레이트는 복수의 컴포넌트를 포함하는 선조립형 컴포넌트 유닛의 일부인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 컴포넌트 유닛의 컴포넌트들은 펌프, 게이지 및 환기 시스템 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 장착 플레이트는:
   - 환기 시스템에 연결되는 환기 통로; 및/또는
   - 펌프에 연결되는 연료 통로; 및/또는
   - 펌프 및/또는 게이지에 연결되는 도전체를 위한 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 컴포넌트의 측면부 및 포켓의 측면부가 상보적이며 원추형인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 공동부에 대해 패리슨을 가압하는 단계는, 소통용 컴포넌트 주위의 탱크 외부면에, 컴포넌트의 도움으로 몰드의 중공 내에 재료를 가압함으로써, 연결부를 형성하는 작업을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 가압에 의한 연결부 형성은 공동부의 하나 이상의 이동부재 도움을 받는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 방법에 따라 연결부에는 실링 링이 제공되며, 이때 실링 링은 캐비티 내의 측방향 이동부재에 의해 연결부와 단일부품으로 성형되거나, 또는 연결부가 자유롭게 되는 경우에 컴포넌트의 연결부 내/주위에 위치되는 별개 부품의 일부인 것인 방법.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 컴포넌트는 필러 넥이고, 탱크 외부와 컴포넌트의 연결을 해제하기 위해 연결부의 단부를 기계가공/절삭하며, 이러한 기계가공/절삭 조작은 결과적으로 필러 넥을 설치하는 동안에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 소통용 컴포넌트는 장착 플레이트이며 포켓 저부로부터 일정 거리 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 소통용 컴포넌트를 패리슨의 제1 내벽에 설치하는 단계와;
    - 보조 컴포넌트를 패리슨의 제2 내벽에 설치하는 단계와;
    - 최종 성형시, 소통용 컴포넌트를 보조 컴포넌트에 연결시키는 단계를 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 보조 컴포넌트는 용접 또는 리벳 펀칭에 의해 설치(체결)하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 컴포넌트는 바인더를 이용하여 용접하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 컴포넌트는 코어에 단단히 부착되어 있는 하나 이상의 장치를 이용하여 패리슨의 내벽에 설치하는 것을 특징으로 하는 방법.

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