(57)【要約】【解決手段】  本発明は少なくとも１つのシート状の硬化部材を有する熱可塑性樹脂材料製の燃料タンクに関し、該硬化部材はタンク壁に接続され、当該燃料タンクのベース材よりも高弾性係数を有する材料からなり、その外側で当該燃料タンクに噛み合わせて接続され、前記硬化部材は、外側タンク壁のベース材によっては完全に閉じられるものではないことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
該タンク壁に接続され、当該燃料タンクのベース材よりも高弾性係数を有する材料からなり、その外側で当該燃料タンクに噛み合わせて接続され、少なくとも１つのシート状の硬化部材を有し、
前記硬化部材は、繊維合成材料、金属メッシュ、網目プレート、又はこれらの組み合わせからなることを特徴とする熱可塑性樹脂材料製の燃料タンク。
【請求項２】
請求項１記載の燃料タンクであって、前記硬化部材は少なくとも１つの通孔を有し、前記タンク壁のベース材によって貫通され、好ましくは裏側から係合されていることを特徴とする燃料タンク。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料タンクであって、前記硬化部材は熱硬化性高分子母材に繊維材料を有したものとされることを特徴とする燃料タンク。
【請求項４】
請求項３記載の燃料タンクであって、熱養生する樹脂、好ましくはエポキシ系の樹脂が前記熱硬化性樹脂として配されることを特徴とする燃料タンク。
【請求項５】
請求項１又は２記載の燃料タンクであって、前記硬化部材は熱可塑性高分子母材に繊維材料を有したものとされることを特徴とする燃料タンク。
【請求項６】
請求項１又は２記載の燃料タンクであって、拡張された金属メッシュが前記硬化部材として配設されることを特徴とする燃料タンク。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか記載の燃料タンクであって、複数のシート状の硬化部材が、前記タンク壁の引っ張り応力及び／又は曲げ応力のかかる領域の外側タンク壁に配設されることを特徴とする燃料タンク。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか記載の燃料タンクであって、前記硬化部材は外側タンク壁のベース材によっては完全に閉じられるものではないことを特徴とする燃料タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性樹脂製燃料タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の自動車用の樹脂製燃料タンクはポリエチレン（HDPE）系の燃料タンクとして製造されている。これらは通常、炭化水素のバリア層を伴う複数層の壁構造を有している。樹脂製燃料タンクは、金属製燃料タンクよりも空間的に比較的複雑な設計を以て製造でき、十分な形状保持と安定性を有するという利点がある。樹脂製燃料タンクは、給油されたタンクが比較的に低い大気の気温で数メートル落とされるところの標準化された落下試験に耐え得るものとされる。衝突時やこのような落下試験の場合の短い時間の変形は、一般にタンクの外郭の永久的な変化にはつながらない。内部圧力が短い時間上昇したときでさえ、樹脂製の燃料タンクは最大な体積に形状を保ち、少なくとも圧力が低下したときには元の形状に戻るものとされる。
【０００３】
少なくとも圧倒的に内燃機関を備えた自動車に使用されるように設計された燃料タンクは、通常活性炭フィルターにより通気システムを介して周辺部に接続され、燃料タンクは自動車の運転状態の全てで圧力を受けないものとされる。
【０００４】
内燃機関だけではなくバッテリーで動く電気モーターによっても駆動される自動車においては、自動車の内燃機関は比較的に長い時間運転されるものではないため、燃料タンクの圧力のない運転は実行可能なものではない。燃料タンクが周辺部と連通する燃料蒸気フィルターは、自動車の内燃機関が運転時に、エンジンに必要な空気がエンジンの運転段階で燃料蒸気フィルターを介して吸い込まれることから、通常逆流される。燃料蒸気フィルターの吸収容量は相応に設計されている。
【０００５】
一方昨今のハイブリッド車の場合、内燃機関の運転サイクルの数や運転時間は大きく減少する。結果として、燃料蒸気フィルターの可能な逆流サイクルの数や時間は同様に制限される。これは設置空間に起因してしばしば制限される燃料蒸気フィルターの対応する寸法を要求するものとなる。このためハイブリッド車の燃料タンクは、大気に対しておよそプラス４００ｍｂａｒ乃至マイナス１５０ｍｂａｒの圧力変動が燃料タンクに生じ得るようにしばしば大気と閉塞される。この大気に対する差圧はできるだけ長く比較的に長い時間に維持されるようにされている。この関係において、安定性はポリエチレン系の燃料タンクでは特に重要とされる。なぜならばポリエチレンは、持続した圧力や張力が加わると、室温であっても流動してしまい、燃料タンクの、相応した安定する或いは厚い壁の設計によって、そのような場合でも良いようにしなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術では、タンクの大きな面積のタンク壁領域（広い側部）を互いに支持し相互関係にそれらを固定するように支持部材がタンク内に挿入される燃料タンクが知られている。しかし、特に燃料タンクの容量を減らすことを伴うため、このような支持手段は好ましくない。また、状況によっては、それらは例えばサージタンク、給油レベルセンサー、吸入ジェットポンプ、曝気及び通気バルブ又は曝気及び通気ラインなどの必要な内部部品とぶつかるおそれがあるので、このような強化又は支持部材は、タンクの内側で所望の方法で配設できるものではない。
【０００７】
また、原則として、どんな場合でもその中に配設すべき機能内部部品、例えばサージタンクやバッフルリングによってタンクを硬化させる方法も知られている。このような安定化手段は、特に樹脂のクリープする傾向に影響を与えるものでないため、全ての状況で満足のいく結果を得るものではないことが経験から示されている。また、システム全体を固くすることは事故関連の衝突の負荷に関し、望ましさに欠ける。
【０００８】
米国特許第５０２０６８７号は、タンクの固さとタンクの耐火性の両方を改善する意図で、タンク壁内に繊維の挿入物が成形される押出ブロー成形による燃料タンクを開示する。固さについての改善は、壁の厚みを減らして重さを減らすことを招くように得られることを意図したものである。使用される多孔質の繊維は、タンクと材料での接着及び／又は内部で絡む結合をなすように意図されたものであり、突出したり又は邪魔な方法では挿入されないようにタンク壁と一体化される。
【０００９】
強化繊維が主には耐火性に寄与するという事実はさておき、それはタンクの内部圧力への抵抗を適度に増強するのみの貢献もある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
それ故、本発明は、比較的に簡単な手段で増大した内部圧に対して効果的に安定する熱可塑性樹脂製の燃料タンクを提供する目的を基礎とするものである。その目的は、該タンク壁に接続され、当該燃料タンクのベース材よりも高弾性係数を有する材料からなり、その外側で当該燃料タンクに噛み合わせて接続され、少なくとも１つのシート状の硬化部材を有し、前記硬化部材は、繊維合成材料、金属メッシュ、網目プレート、又はこれらの組み合わせからなることを特徴とする熱可塑性樹脂材料製の燃料タンクにより達成される。これは、タンク壁に完全に一体化される壁硬化繊維やその他の強化層と比較して、安定化において大きな利得を意味する。
【００１１】
燃料タンクの予見される引っ張り応力及び／又は曲げ応力に依存して、１つ又はそれ以上の強化部材が配設されても良い。本発明の燃料タンクの好ましい変形例においては、硬化部材が少なくとも１つの通孔を有し、前記タンク壁のベース材によって貫通され、好ましくは裏側から係合される。
【００１２】
もし本発明の燃料タンクが押出ブロー成形又は同様なプロセスで生産される場合、プレフォームが成形金型内に導入される前に前記硬化部材は成形金型のキャビティ内に既に配されるようにすることができ、プレフォームが導入された時にタンク壁を形成する熱い溶融した高分子は前記硬化部材の前記通孔又は複数の通孔を通るものとされる。
【００１３】
硬化部材は、好ましくは複数の通孔を有し、タンク壁への硬化部材の個々の固定点がリベット接続の方法で形成されるように前記タンク壁のベース材によって貫通される。同時に、硬化部材は互換性のある材料を用いるか接着剤を用いて、追加的にタンク壁と材料接着をなす。
【００１４】
繊維合成材料として考慮されるのは、例えば、連続ガラス、カーボン、アラミド、熱硬化若しくは自然の繊維を伴う、例えば所謂プリプレグ（pre-preg） 繊維パネルである。"プリプレグ"（予備浸透された繊維）はこれらは言わば未だ養生していない熱硬化性の高分子母材に連続繊維を配したものからなる半完成の製品である。連続繊維は、純粋な一方向性の層、織り込んだ繊維、若しくは配された構造の形式をとることができる。例えば、このようなプリプレグは、織られた繊維の巻き取りのまま金型内に配置され、そこに固定される。次いで、これらは、溶融した熱いプレフォームが金型内に導入された時に所望の方法でプレフォームのベース材料と接着される。
【００１５】
硬化部材は、例えば、熱硬化性樹脂母材に繊維材料を配したものからなるとすることができる。
【００１６】
また、硬化部材は、例えば、熱可塑性樹脂母材に繊維材料を配したものからなるとすることもできる。
【００１７】
熱養生される樹脂は、特に好んで、熱可塑性樹脂より好ましくはエポキシ樹脂系の樹脂として使用される。もし、本発明による樹脂タンクが押出ブロー成形により製造されるならば、このようなプレプリグを、型内に置かれた硬化部材が溶融したプレフォームに接して養生するように熱養生される熱硬化性樹脂の母材と共に使用することが好ましく。養生に必要な熱はプレフォームからの接触による熱伝導で硬化部材に導入される。
【００１８】
或いは、拡張された金属メッシュは、硬化部材として配設される。この場合、硬化部材は、例えば、磁気支持部材或いは対応して形成された延長部材により金型内に固定される。このような、方向的に異なる引っ張り、圧縮、曲げの強さを有する拡張された金属メッシュが使用され、硬化部材若しくは複数の硬化部材の適切な向きはタンク壁の生じそうな負荷に従って配される。
【００１９】
硬化部材は、あるいは網目プレートとして形成しても良く、該網目プレートの１つ又はそれ以上又は全部の孔を介して配設されるべきタンク壁と噛み合わせて接続され得る。
【００２０】
本発明の燃料タンクの好適な実施形態によれば、複数のシート状の硬化部材が、タンク壁の引っ張り及び／又は曲げ応力が及ぶとされる領域の外側タンク壁に配設される。
【００２１】
本発明の燃料タンクの好ましい変形例においては、前記硬化部材は外側タンク壁のベース材によっては完全に閉じられるものではなく、少なくとも或る領域では、硬化部材はタンクの安定化領域でタンク壁の厚みを増加させている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明は図面に示される代表的な実施形態を基礎に以下に説明される。
【００２３】
【図１】ブロー成形金型を介した模式断面図であり、その金型内に硬化部材が配され、プレフォームのタンク壁の硬化部材への接続の直前での分解図としてプレフォームの部分が該ブロー成形金型に導入されてなる。
【図２】図１に対応する図であり、少なくとも部分的に成形された燃料タンクと、未だ金型内のタンク壁に接続される硬化部材とを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
簡単のため、本発明の燃料タンクは図面に示していない。完成した燃料タンクは熱可塑性樹脂材料からの一片で形成されており、好ましくは押出ブロー成形により得られたものとされる。例えば、本発明の燃料タンクは、チューブ状の多層プレフォームを押出することで得ることができ、該プレフォームは全く正反対の点で２つのシート状の半完成製品に分割され、又は巻き取り若しくは帯状の形式の２つの押し出されたシート状のプレフォームを形成するものであって、押出物の最初の熱で、多部分、好ましくは３部分のブロー成形金型内で閉じた中空体に成形される。熱可塑性樹脂材料からの燃料タンクの生産の間では、燃料タンクの必要な機能内部部品は当該燃料タンクの成形の間で一体化される。燃料タンクは全部で６層の、HDPE系で少なくとも１層の炭化水素に対するバリア層を有する熱可塑性樹脂材の共押出物から生産できる。
【００２５】
本発明の目的において、圧力タンクは燃料タンクの意味として理解すべきであり、該燃料タンクは大気とは密閉されて、大気圧について比較的に長い期間で＋４００ｍｂａｒ乃至−１５０ｍｂａｒの内部圧力の圧力変動に対して設計されたものである。
【００２６】
生産は、例えば、巻き取られた２つのシート状の押出物をプレフォームとして、２つの外側金型と１つの中央金型を有する３部分のブロー成形金型に導入し行われ、前記外側金型は完成品を形状付ける金型の構成部品を構成する。
【００２７】
本発明に従う燃料タンクは、１つ若しくはそれ以上の硬化部材１を有しており、該硬化部材１は、説明される代表的な実施形態においては、複数の通孔２を有するシート状の網目プレートとして形成される。
【００２８】
硬化部材１は、材料中の材料歪が大きくなることが燃料タンクの圧力差の結果生じるような全ての場所で、完成した燃料タンクのタンク壁の外側に配される。
【００２９】
示される代表的な実施形態においては、図示の硬化部材は網目のあるアルミニウムの板材とされる。これは通孔２の間のいくつかの材料腹部の領域において突出部３を有し、該突出部３は金型５の対応するように形成された凹部４に挿入できるものとされる。金型５の凹部４は硬化部材１の位置決めの補助として用いられる。凹部４の代替として、例えば、磁石やそれに類似の取り付け要素を配設することもでき、硬化部材１を固定するための目的で対応して磁化された硬化部材１の領域と相互作用するものとすることができる。しかし、硬化部材１の固定は、例えば真空により行うようにすることもできる。
【００３０】
硬化部材１の前記通孔２は、燃料タンクのベース材料を形成する熱溶融した樹脂がより簡単に通過でき、その熱溶融した樹脂の通孔２の透過が助長され、噛み合う投錨による固定の如く硬化部材１の背後への流れ込みが得られるように、それぞれじょうご形状の如く両側が拡げられたものとされる。
【００３１】
比較的に大きな面積の硬化部材１の場合には、例えば図１、図２に示されるように、通孔２は単に硬化部材１の端部や角部に配設することもできる。
【００３２】
図に示すように、初めに硬化部材１が金型５の内部に配される。次いで、熱溶融したプレフォーム６が金型５内に導入され、その金型５内で差圧を与えて当該金型５内に配された硬化部材１に対して成形する。プレフォームの暖かい樹脂材料は硬化部材１の通孔２を貫通し、硬化部材１が部分的に背後に流動されるように該通孔２の背後で係合する。プレフォームの樹脂の養生の間、硬化部材１との噛み合う係合がリベット打ちによる接続の方法での通孔２の領域で確立され、且つ形成される。
【符号の説明】
【００３３】
１  硬化部材
２  通孔
３  突出部
４  凹部
５  金型
６  プレフォーム
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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