(57)【要約】  車両用タンク、および/またはこの燃料タンクのための注入パイプであり、タンクおよび/またはパイプは、膨張性構造を有する柔軟な部分、および/または、螺旋状の波形がある柔軟な部分を備えている。
2013545653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張性構造を有する柔軟な部分を備えた、車両用タンクおよび/または前記タンクのための注入パイプ。
【請求項２】
プラスチックから作られていることを特徴とする、請求項1に記載のタンクおよび/またはパイプ。
【請求項３】
主材料をHDPEとする少なくとも1つの層と主材料をEVOHとする少なくとも1つの層とを含む多層構造を基本構造とすること、および/または、主材料をポリアミドとする少なくとも1つの層を備えることを特徴とする、請求項2に記載のタンクおよび/またはパイプ。
【請求項４】
ブロー成形によって得られた3次元(3D)膨張性構造を有する柔軟な部分を備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載のタンクおよび/またはパイプ。
【請求項５】
前記3D膨張性構造は2次元膨張性構造から得られ、前記2次元膨張性構造は、同一形状の基本セルを含んでおり、前記基本セルのさまざまな場所を連結するピラミッド形状の表層部分を加えることによって漏れがないようになっていることを特徴とする、請求項4に記載のタンクおよび/またはパイプ。
【請求項６】
前記基本セルは三角形、台形、または、正弦波形状であることを特徴とする、請求項5に記載のタンクおよび/またはパイプ。
【請求項７】
二重螺旋状の波形を有する柔軟な部分を備えることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のタンクおよび/またはパイプ。
【請求項８】
螺旋状の波形が時計方向に回る断面と、螺旋状の波形が反時計方向に回る断面と、を有する柔軟な部分を備えることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載のタンクおよび/またはパイプ。
【請求項９】
波形がある柔軟な部分を備えることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の注入パイプ。
【請求項１０】
徐々に広がっている断面を有することを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の注入パイプ。
【請求項１１】
前記注入パイプとの連結領域に配置された膨張性構造を有する柔軟な部分を備えることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載のタンク。
【請求項１２】
螺旋状の波形があり、前記タンクの膨張性構造を有する部分に連結された注入パイプ根元(好ましくはじょうご状に広がっている)を備える、請求項11に記載のタンク。
【請求項１３】
前記膨張性構造が前記タンクと前記車両との接触箇所に、および/または、衝撃を受けうる箇所に、および/または、前記タンクおよび/またはパイプの性質に起因して、もしくは製造方法に起因して、脆くなっている可能性がある箇所に配置されている、請求項1から12のいずれか一項に記載のタンクおよび/またはパイプを装備した車両。
【請求項１４】
膨張性構造を有する柔軟な部分を備えた車両用タンクおよび/または前記タンクのための注入パイプを製造するためのプロセスであって、前記膨張性部分がブロー成形によって得られる、プロセス。
【請求項１５】
前記タンクおよび前記パイプの前記ブロー成形が同じ型で1度に行われ、前記タンクおよび前記パイプが前記型に直接取り付けられている、請求項14に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用タンク、および/またはそのようなタンクのための注入パイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車(本発明の枠組みでは陸上車)のための燃料タンクおよび添加剤用タンクは、ますますプラスチックを主材料とするものになっている。これは、とりわけ、プラスチックの重量が(その金属製の対応物に比べて)より軽いからであり、また、複雑な形状を成形するのがより容易だからである。従来、プラスチック製のタンクは、押出成形/ブロー成形によって作られている。この製法では封筒状のものが作製され、この封筒状のものには開口部が通っていて、さまざまな機能部が収められる。さまざまな機能部には、注入システムが含まれる。
【０００３】
この注入システムは、一般に、
-  注入システムに蓋をするための注入口用キャップ
-  注入ヘッド
-  注入パイプ
を備えている。
【０００４】
注入パイプは、一般に、金属またはプラスチックから作られる。注入パイプは、タンクと同様に、プラスチックから作られることが好ましく、また、注入パイプの端部の一方は、溶接作業によって、または、例えばクイックコネクト(quick connect)といった簡単な機械的結合によって、または、スリーブと2つのクランプカラーという手段その他によってタンクに(このタンクの開口部に、または、この目的のために設けられた首部に)固定するためのものである。注入パイプのもう一方の端部は、一般に、車両のシャーシに(特に、燃料タンクの場合には、燃料タンクフラップ(fuel tank flap)の下に配置されたフィリングボール(filling bowl)に)固定するためのものである。
【０００５】
一定の場合には、最初の作業(パイプをタンクに固定すること)をタンク製造業者が行い、その組立品は車両の製造業者が車両に固定する。後者の作業を容易にするために、さまざまな車両で許容されている寸法公差、ならびに、車両の耐用期間に受ける振動および変形を考慮して、注入パイプに柔軟な部分を設けることが知られている。この柔軟な部分は、注入パイプと一体であってもよいし、一体でなくてもよい。
【０００６】
よって、2つの部品の間に滑らかな、または、波形を付けたゴム製の連結部を使用することが知られているが、このような解決手段は高価であり、かつ、漏れの危険性が増す。
【０００７】
パイプと一体に作られた波形を付けた部分(即ち、パイプを横断する、略円環状の波形を設けた部分)を有するパイプを使用することも知られている。このようなパイプは、例えば、国際公開第2001/68397号パンフレットという文書に記載されている。実際、この種の構造/パイプで前述した問題の一部を解決することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第2001/68397号パンフレット
【特許文献２】米国特許第3,824,826号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、パイプを横断する両方の軸だけでなく、パイプの軸方向に沿った長手方向にも、さらにはねじり方向にも柔軟性が増しているという事実により、今日まで誰も予期しなかった利得/利益、すなわち、
-  衝撃(事故)があったときの応力を制限し、したがって、この場合に燃料システムが受ける損傷を制限するという事実、
-  タンク/パイプの組立品を(このパイプを変形させることで)より小型にすることができ、したがって、タンク製造業者から自動車製造業者までの輸送に関連した物流コストを制限できるという事実、
-  一部品からパイプをタンクとともに成形でき、型から取り出し、生じている破片を取り除いた後、上述したように物流コストを制限するために、また、第2の段階で、組立品を車両に機能する位置で納めることができるように、タンクに対するパイプの相対的な位置を変えられるという事実、
-  1つの同じモデルのパイプをさまざまなモデルの車両に適用する可能性、
を得ることが可能になるであろう。
【００１０】
同様の利点を同程度の柔軟性をタンクの少なくとも一部に与えることで得ることができること、この変形形態(variant)には、発泡体、シールまたは他の吸収要素をタンクと車両のシャーシとが接触する場所で使用することが避けられるという利点もあることに留意すべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって、本発明は、車両用タンクおよび/またはこのタンクのための注入パイプに関し、膨張性構造(auxetic structure)を有する柔軟な部分を備えている。螺旋状の波形が設けられている柔軟な部分を有するタンク/注入パイプは、同様の利益を示しうるが、膨張性構造がある変形形態は、柔軟性の点では特に魅力的であり、また、螺旋状の波形がある変形形態よりもタンクに利用しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】2次元膨張性構造を示し三角構造のものを示す。
【図２】2次元膨張性構造を示し台形構造のものを示す。
【図３】2次元膨張性構造を示し正弦波構造のものを示す。
【図４．１】徐々に広がる二重螺旋構造を示す。
【図４．２】図4.1に示す二重螺旋構造と同等の寸法の徐々に広がる錐体を示す。
【図４．３】二重螺旋構造と錐体のシミュレーションの結果を示す。
【図５】3次元膨張性構造の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
「タンク」という用語は、燃料、添加剤((例えばディーゼルエンジンの粒子フィルターに保持されている粒子の燃焼温度を下げるために必要なもののような)燃料添加剤)、(尿素またはSCR(選択的触媒還元またはNOX削減)システムにおけるアンモニアの他の前駆体その他のような)排気ガス添加剤、または、陸上(地上)車(乗用車、大型トラック、その他)に搭載された、他の任意の流体を貯蔵するための、漏れのない、仕切られた空間を意味すると解される。
【００１４】
「注入パイプ」という表現は、外部をタンク内部と連通し、流体をタンクに導入可能にするパイプを意味すると解される。
【００１５】
本発明によれば、タンクおよびパイプは、取り扱う可能性のある流体の各々に対して化学反応を起こさない材料から作られている。燃料タンクの場合、この材料は、揮発性液体炭化水素(volatile liquid hydrocarbons)および重液体炭化水素(heavy liquid hydrocarbons)の両方に対して、通例の作動圧力および温度で化学的に不活性でなければならない。この材料はプラスチックであってもよいし、金属であってもよい。タンクおよびパイプは、混合された材料から作られてもよく、つまり、金属部分およびプラスチック部分を備えていてもよいことに留意すべきである。
【００１６】
熱可塑性物質では、本発明との関係でよい結果が得られるが、これは、とりわけ重量、機械的強度、および、化学的耐性で有利であること、ならびに、加工が簡単であることによる。
【００１７】
具体的には、ポリオレフィン、ポリビニルハロゲン化合物、熱可塑性ポリエステル、(例えばPOM、すなわちポリオキシメチレンのような)ポリケトン、ポリアミド、および、これらの共重合体を使用することが可能である。重合体または共重合体を混合したものを使用してもよい。同様に、ポリマー材料を無機、有機および/または天然の充填材、例えば、限定はしないが、炭素、塩および他の無機誘導体、天然繊維、ガラス繊維または高分子繊維などと混合したものを使用することも可能である。積み重ねた層を接着して合わせたものからなり、上述した重合体または共重合体の少なくとも1つを備える多層構造を使用することも可能である。
【００１８】
ポリビニルハロゲン化合物およびポリオレフィンが一般的に好まれる。よく採用される重合体の1つはポリエチレンである。優れた成果が高密度ポリエチレン(HDPE)で得られている。公知の方法では、このプラスチックの揮発性炭化水素に対する不透過性は、表面処理(フッ素化、スルホン化、その他)によって、および/または、(例えば、ポリアミド(PA)、または、ポリビニルアルコール[ホモポリマー(PVOH)、もしくは、エチレン/ビニルアルコール共重合体(EVOH)]を主材料とする)遮断層を使うことによって改善できる。
【００１９】
本発明によるタンクおよび注入パイプは多層構造であり、HDPEを主材料とする少なくとも1つの層と、EVOHを主材料とする少なくとも1つの層とを含むことが好ましい(「主材料とする」という表現は、「から主になる」を意味し、これらの層は、他の重合体および/または添加剤を(重量で)少量含んでいてもよいと解される)。少なくとも1つの、ポリアミドの層を有するタンクおよびパイプもまた本発明に適することに留意すべきである。
【００２０】
本発明によれば、タンクおよび/またはパイプは、膨張性構造を有する柔軟な部分を備え、また、オプションとして、螺旋状の波形が設けられた柔軟な部分を備える。
【００２１】
「部分」という用語は、タンクおよび/またはパイプに付属する部品と、タンクおよび/またはパイプと一体の部分との両方を意味すると解される。ただし、後者の変形形態が好まれる。
【００２２】
「柔軟な部分」という表現は、要するに、問題の部分がタンクおよび/またはパイプの他の部分よりも柔軟であること、および、この柔軟性がさまざまな空間方向において取得されていることを意味すると解される。例えば、薄肉パイプのねじり剛性が、パイプの根元において円筒部分の代わりに螺旋状断面を採用することによって50%下がることが実証されている。
【００２３】
「膨張性構造」という表現は、負の見かけ上のポアソン比を有する構造、つまり、一方の方向(例えば上下方向)に引き伸ばされると、垂直方向(例えば左右方向)にも引き伸ばされるということを意味すると解される。
【００２４】
「膨張性構造を有する部分」という用語は、要するに、それ自体に(本来)膨張性はないが、その構造(つまり、形状、幾何学形状)により膨張性となるような方法で処理(成形)されている材料から作られた部分を示す。
【００２５】
タンクおよびパイプに漏れがあってはならないことを考慮すると、この構造には孔がないことが好ましい。タンクおよび/またはパイプの一部分の内面および/または外面を成形することによって得られた3次元(3D)構造であることが好ましい。このような3次元膨張性構造(一例が添付した図5に示されている)は、2次元膨張性構造から得ることができ、この2次元膨張性構造は同じ形状の(複数の)基本セルを備え、(例えばピラミッド形状からなる)表層部分(surface)を加えて基本セルのさまざまな場所を連結することによって漏れないようになっている。例えば、基準(2D)表層部分に膨張性構造を有し、基準表層部分にある開口部を1つまたは複数の他の平面にある連結部によって塞ぐことも可能である。さまざまな2次元膨張性構造が公知であり、例えば、三角構造(添付した図1参照)、台形構造(添付した図2参照)または正弦波構造(添付した図3参照)などがある。これらの構造を漏れがないようにすることは、ピラミッド形状の表層部分を加えて、膨張性の2次元の基部を構成する基本セルのさまざまな場所を連結することによって行うことができる。これらのピラミッドは、高さがさまざまであってもよいし、構成要素の内側および外側のどちらへ向けられていてもよい。膨張特性を有する材料を上述した構造と組み合わせて使用してもよいし、組み合わせずに使用してもよい。
【００２６】
「螺旋状の波形」という表現は、要するに、螺旋形状をした単一溝を意味し、また、それ故に、ある意味で物品の軸(螺旋の軸に一致する)に対して斜めであり、垂直ではない波形(くぼんだ起伏)を与えるという意味に解される。螺旋は、多重螺旋(具体的には二重螺旋、添付した図4.1参照)でもよいことに留意しなければならない。柔軟な部分はまた、螺旋が時計方向に回る少なくとも1つの断面と、螺旋が反時計方向に回る断面とを備えていてもよい。これには、物品の軸(螺旋の軸)の方向に圧縮または引き伸ばされたときに物品の回転を阻止するという利点がある。
【００２７】
螺旋状の波形がある変形形態は、タンクよりもパイプに利用しやすい。波形がある柔軟な部分を有するパイプは、(その波形の形状が円形、螺旋形等、何であろうと)常に本発明の枠組み内で有益である。これは、このパイプによってタンク/パイプ構造の柔軟性が増すからである。
【００２８】
本発明の有利な一変形形態によれば、パイプの断面は、圧力降下を減らすために徐々に広がっている。
【００２９】
有限要素法によるシミュレーション(アバクス)を徐々に広がる二重螺旋構造(添付した図4.1参照)、および、同等の寸法の徐々に広がる錐体(添付した図4.2参照)のそれぞれについて行った。どちらも厚さが0.35mmであり、どちらも主材料がHDPEであった。シミュレーションの結果(パイプをねじったときに得られた変形の角度(単位、度)の関数としてモーメント(単位、Nm))を添付した図4.3に図示した。錐体(菱形でプロット)から二重螺旋構造(正方形でプロット)へ剛性がおよそ40%減っていることが見られる。
【００３０】
好ましい実施形態において、本発明は、柔軟な部分を備えた燃料タンクに関し、この柔軟な部分は、注入パイプとの連結領域に配置された膨張性構造を有する。
【００３１】
有益な組合せは、螺旋状の波形があるパイプ根元(じょうご状に開いていることが好ましい)がタンクの膨張性構造を有する部分に連結されている、というものである。
【００３２】
本発明はまた、上述したようなタンクおよび/またはパイプを装備した車両に関し、膨張性構造がタンクおよび車両が接触する場所に、および/または、衝撃を受けるかもしれない場所に、および/または、その性質のために、もしくは、製造方法のために脆くなりうる場所、例えば、継ぎ目の近傍、溶接部の近傍、または、金属インサートの近傍などに配置されるものに関する。
【００３３】
本発明はまた、上述したようなタンクおよび/またはパイプを製造するプロセスに関するものであり、このプロセスによれば、膨張性部分がタンクおよび/またはパイプの壁部を成形することによって得られる。有益な一方法は、膨張性構造に必要な形状をブロー成形用の型の中で生産し、この結果、ブロー成形された部品がこの構造を直接備えるというものである。
【００３４】
螺旋状の波形を備える部分は、パリソンをブロー成形することによって得てもよい。螺旋状の波形を備えた部分はまた、タンクおよび/またはパイプの滑らかな管状部分を、内部に適当な起伏がある押し出し型に通し、徐々に変形させることによって得てもよい。押し出し型は、例えば、米国特許第3,824,826号のようなものである。米国特許第3,824,826号の内容は、この目的のために、参照により本願に組み込まれる。最後に、螺旋状の波形を備えた部分は、ブロー成形および/または圧縮成形によって得てもよいし、螺旋を備えた指状突起をパリソン内部に挿入し、次に型を指状突起が入っているパリソンの上で閉じ、これにより、螺旋で圧縮成型が確実に行われるようにして得てもよい。指状突起は、その後、回転させ、引き抜くことによって、その部品から外される。
【００３５】
タンクおよびパイプが同じ材料から作られている場合、タンクおよびパイプを１度に同じ型でブロー成形することが好都合である場合がある。大量生産される一定のタンク/およびパイプについては、今日、既にそのようになっている。もっとも、タンクとパイプは、ブロー成型時には互いに連結されておらず(パイプはタンクの約10センチメートル下に置かれる)、そして、2つの部品は仕上げラインで組み立てられる。本発明の1つの変形形態は、2つの部品をブロー成形するが、この2つの部品が既に機能的に取り付けられており(したがって、パイプがタンク内へと開口している)、パイプがタンクに対して傾いていて、この傾きがブロー成形の制約に適したものであり、破片を取り除いた後、仕上げ、輸送および/または車両への取り付けのときに、必要に応じてパイプの位置を調整する(これは、柔軟性が増したために可能である)というものになる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４．１】
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【図４．２】
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【図４．３】
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【図５】
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【国際調査報告】
2013545653.tif 000010
2013545653.tif 000011
2013545653.tif 000012