JP3340997B2 - 熱シールドを組み込んだ燃料タンク - Google Patents

熱シールドを組み込んだ燃料タンク

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、一般に車両用のブロー成形した
燃料タンクに関し、とくに熱シールドを備えた燃料タン
クに関する。また、本発明は、熱シールドを組み込んだ
燃料タンクを製造するためのブロー成形方法に関する。
【０００２】今日では、自動車用燃料タンクは、通常、
低圧法ポリエチレン、すなわち高密度ポリエチレン（Ｈ
ＤＰＥ）を用いたブロー成形によって製造されている。
まさに正確に明細書を忠実に行ないさえすれば、このタ
イプの合成樹脂材料を用いることによって、堅牢で長持
ちし、耐食性もある燃料タンクとなり、簡単に、低価格
で製造することができる。しかしながら、このような材
料で製作された燃料タンクなどは、相対的に低い融点を
有するという欠点を有している。この材料の融点は、た
とえば、低くて、自動車の排気管または排気システムの
熱によって容易にタンクに孔があいたり、タンクに他の
不利な影響を与えるほどである。
【０００３】したがって、この材料で作られ、排気シス
テムまたは排気管の近くに取りつけられた燃料タンクに
は、燃料タンクおよび排気システムのあいだに熱シール
ドを組み込む必要がある。先行技術には、排気システム
の熱から燃料タンクを保護するために、適切な位置また
は適切な場所に、熱シールドを配置する多数の方法が開
示されている。たとえば、燃料タンクに直接接触するこ
となく、車両の底部近くに熱シールドを組み込むこと
が、タンクに対する熱シールドの取りつけとともに記載
されている。このタイプの熱シールドは、典型的にはス
チール、ＳＭＣの成形体もしくはデューロプラスト（du
roplasts）、または耐熱性化合物のプレス部品である。
しかしながら、このような燃料タンクを保護するのに用
いられる熱シールドは、関連するコストの増加に加え
て、より多くの製造時間、付加的な工程および付加的な
材料または部品を必要とする。実際に、このような熱シ
ールドは、消耗、アスファルトや砂利などの破損した道
路表面による影響、およびひどい道路状態や荒い道路表
面による衝撃による車両の寿命のあいだ、引き離しても
よいことを知られている。車両モータの保護としての、
このような熱シールドの例は、米国特許第5,656,353号
明細書、米国特許第4,930,811号明細書および米国特許
第4,909,530号明細書に記載されている。
【０００４】直接燃料タンクに取りつけられている熱シ
ールドの例は、米国特許第5,193,262号明細書に開示さ
れている。直接燃料タンクに取付けられている熱シール
ドの他の例は、３つの特許、第5,188,981号明細書、米
国特許第5,308,571号明細書および米国特許第5,674,603
号明細書に記載されており、ここで熱シールドは、成形
過程でタンクの外側に取付けられ、タンクに組み込まれ
る。組み込まれた熱シールドの他の例は、米国特許第5,
129,544号明細書に開示されており、ここで、たとえば
アルミニウムのきわめて薄い金属ホイルに接着促進剤を
添加し、熱と圧力によって、合成樹脂の外層と合成樹脂
の内層のあいだに結合させる。
【０００５】先行技術には、積層成形品に一緒に結合し
てもよい、およびタンクに組み込まれてもよい熱シール
ドの２つの種類またはタイプが記載されている。当業者
には、たとえば、アルミニウムなどの反射金属が用いら
れる反射タイプおよびたとえばポリマー発泡体や合成樹
脂を用いた絶縁タイプが知られている。
【０００６】先行技術のいくつかの例で、たとえば、前
述した３つの米国特許、米国特許第5,188,981号明細
書、米国特許第5,308,571号明細書および米国特許第5,6
74,603号明細書において、積層成形品は厚さ約１から２
mil（１mil＝25.4μｍ）の金属ホイル、孔のない絶縁材
料の層、および多孔性の絶縁材料の層からなる。これら
積層成形品の層は、化学的に連結される。米国特許第5,
567,296号明細書および米国特許第5,547,096号明細書に
おいて、反射する外側の層は電気化学的に適用された金
属である。
【０００７】たとえば、前記米国特許第5,188,981号明
細書、米国特許第5,308,571号明細書および米国特許第
5,674,603号明細書においてのように、熱シールドの組
み込まれた燃料タンクは、最良の解決であるように思わ
れるが、実際には、このような燃料タンクの熱シールド
の積層は、熱、化学物質および／または振動による摩損
によって、剥離するか裂ける傾向にあるか、時間ととも
に完全にはがれることが知られていた。とくに、内側の
絶縁層へ外側の金属ホイルを結合することは困難である
ことが知られていた。このことから、米国特許第5,674,
603号明細書は、当該技術にもっとも近いと考えられ、
当該クラスの基盤となっている独立クレームのプレアン
ブルを明確に述べるために用いられている。
【０００８】電気化学的に適用された金属が用いられる
先行技術の例示的な実施態様において、経済的な価格
で、充分な厚さを備えた層を得ることもまた困難であ
る。実際にはそのような方法で製造された層は摩耗して
失う傾向にある。
【０００９】結果として、ダメージを受けることなく自
動車の排気システムに近づけて配置することができ、経
済的で、容易に製造され、容易に成形され、そして耐久
性があるかまたは堅牢な燃料タンクが必要である。
【００１０】本発明のさらなる目的は、熱シールドを組
み込んだ燃料タンクを作り出すことである。とくにタン
クから剥離せず、裂けず、または完全にはがれない、そ
して、タンクに永続的に組み込まれ、タンクに完成した
方法で固定的に結合された熱フィールドを組み込まれた
燃料タンクが作り出されるべきである。
【００１１】また、本発明の他の目的は、熱フィールド
を組み込んだ燃料タンクを経済的に、簡単に、かつ短時
間で製造することができる方法を作り出すことである。
とくに素早く、安価な手段で燃料タンクに熱シールドを
永続的に、かつきわめて効果的に達成する方法が作り出
されるべきものである。
【００１２】本発明は燃焼タンクの製造においてブロー
成形の利点を利用し、前記先行技術の欠点を除去する方
法を提供するとともに、長持ちがし、または耐磨耗性を
有するように組み込むことができ、用途が広く、容易に
位置付けられ、容易に製造することができる熱シールド
を提供する。本発明はまた、ブロー成形した燃料タンク
の組み込み構成要素として、相対的に厚く、金属性の熱
シールドを使用することにかかわる利点を用いる。さら
に本発明は、直接、燃料タンクの壁の任意の所望の位置
へ配した金属性の熱シールドにかかわる利点を利用して
いる。
【００１３】本発明による燃料タンクの好ましい製造方
法において、相対的に厚い金属シートが、爪またはかえ
しの形をした複数の突出／突破が作られるような方法で
孔があけられ、この金属シートは所望の外形または形に
なる。
【００１４】新しい形態になった金属シートおよび原型
は、ついでブロー成形に適している開いた型に置かれ
る。後に詳述するような方法で、型を閉じたあとに、成
形チャンバを加熱し、加圧した流体を原型に導入し、型
の内側の壁に接するようになり、配置され、孔があき、
形づけられた金属シートが原型の壁へ押しつけられる。
ついで型が開けられ、完成した燃料タンクは、埋め込ま
れた熱シールドとともに型から取り除かれる。本発明の
燃料タンクは孔があき、形づけられた金属シートで、突
出がタンクの壁に直接型取られ、金属シートが、たとえ
ば、タンクが設置された場合、排気システムの構成要素
などの熱源の近くに位置付けられている。
【００１５】本発明のさらなる利点は、熱シールドが永
続的にしっかりとタンクの壁の外側に結合していること
である。このことは、追加の組み立てや、追加または後
の作業工程も要求されないということを意味している。
また、熱シールドは正確かつ精密に位置付けることがで
きる。ブロー成形に適した型を用いた場合、付加的な時
間は要求されず、組み込んだ熱シールドなしで、適切な
燃料タンクを製造する場合、いわゆる「インモールド
（in-mold）」時間だけが要求されるということが有利
である。ほかの利点は、すでに形づけられた熱シールド
が、三次元的なタンク本体のブロー成形の間に任意の外
形に熱シールド自体を適合させるように形成され得る。
【００１６】本発明の具体的な実施態様によれば、コン
テナと熱シールドからなるブロー成形された燃料タンク
が作り出される。該コンテナは少なくとも１つの壁を有
し、ブロー成形に適している熱成形ポリマーの合成樹脂
でできている。前記熱シールドは、第１の面と第２の
面、および複数の孔を有する三次元的本体として構成さ
れている。孔の密度は、通常、約１０ｃｍ2あたり５０
孔である。これら孔はすべて同じ面から作られ、すべて
の爪は熱シールドの該面に形成される。完成した燃料タ
ンクにおいて、コンテナと同じ合成樹脂からなる栓は、
それぞれの孔を通って伸張する。爪は熱シールドがコン
テナに組み込まれた熱シールドのようにコンテナの壁に
埋め込まれている。
【００１７】本発明の好ましい態様において、コンテナ
と熱シールドを備えた燃料タンクの製造方法が作り出さ
れる。ここでコンテナとは、少なくとも１つの壁で定義
され、該壁は内側と外側を有する。熱シールドは壁の外
側へ埋め込まれている。前記方法の第１の工程におい
て、厚さが０．１ｍｍと０．３ｍｍの間である金属シー
トを提供し、同じ側から金属シートに複数の孔を形成
し、同様に、突出のような爪を金属シートのもう一方の
側に形成する。金属シートは３次元的な形態として構成
されており、また、内壁を備えたブロー成形のチャンバ
へ配置される。ここで前記内壁によってブロー成形され
る燃料タンクの外側の形が決まる。金属シートの爪がブ
ロー成形のチャンバへ伸張するように金属シートが配置
される。ついで、内側のチャンバを備えた原型は、ブロ
ー成形のチャンバの中へ配置される。加圧した流体が、
原型の内側のチャンバに導入される。合成樹脂自体を孔
の爪の周りに配され、そして、とくに突出から突き出す
のと同じ方法で、前記流体は原型が、ブロー成形のチャ
ンバと接するように、かつ金属シートおよびその爪と接
するようにするため、充分な圧力がかけられる。このよ
うな方法において、金属シートはタンク本体の合成樹脂
に相互にしっかりと固定される。伸張または拡張した原
型は、ついで硬化し、製造されたブロー成形の燃料タン
クは組み込まれた金属熱シールドとともにブロー成形の
チャンバから取り除かれる。
【００１８】ブロー成形された燃料タンクは、自然にい
くつかの層からなり得る。
【００１９】以下に、本発明を図面を参照して、さらに
詳細に説明する。図中、同一の部品は、同じ参照符号で
示した。
【００２０】以下に、図１から図３を引用する。図１は
壁１２および内側のチャンバ１４を備えた、ブロー成形
された燃料タンク１０の断面図である。壁１２の形状
は、ブロー成形の段階で用いられた型により決定され
る。タンク１０は、たとえばポリプロピレンまたはポリ
エチレンまたはそれらの誘導体の１つなどの標準的な熱
成形合成樹脂から作られる。図１は、たとえばガソリン
などの液体燃料１６を保持しているところを示してい
る。
【００２１】タンクの壁１２は、好ましくは多層の絶縁
体および熱シールドからなる積層成形品である（図示せ
ず）。
【００２２】図１に示すように、自動車の排気システム
の一部である排気管１８は、タンク１０の左に位置して
いる。排気ガスが高温であるため、排気管１８はきわめ
て熱くなり、タンク１０の合成樹脂が融けるかまたは傷
む可能性がある。
【００２３】排気システムにより発生する熱に対して保
護するために、熱シールド２０は壁１２の外側に取りつ
けられている。図１に示すように、自動車の排気管が適
切に組み込まれ位置づけることができるように、壁１２
は排気管１８の領域に押込み（indentation）２２を有
する。熱シールド２０は、このように排気管が押込み２
２に適合するように設計され、形成された。
【００２４】好ましい態様において、熱シールド２０
は、たとえば、金属などの強い熱反射し、硬い材料から
なる。適切な金属は、アルミニウム、ステンレス鋼およ
び被覆し研磨した低炭素鋼からなる。熱シールド２０
は、好ましくは、約０．１ｍｍから０．３ｍｍの厚さの
金属の薄板からなり、多角形、とくに長方形の孔２４を
有する（図３参照）。孔２４は、標準の穿孔ローラ（図
示せず）によって形成される。該穿孔ローラは、チップ
とちょうどチップの上から始まる、鑿のような角断面を
有する複数のホールパンチャーまたはパンチングダイを
備えている。ホールパンチャーが金属シートを貫通した
結果、複数の爪２６（一般的には２つ）が、図２に示す
ように、熱シールド２０の一側面だけに形成される。好
ましい孔は長さが約２ｍｍで、幅が約１ｍｍであって、
１０ｃｍ2あたり約５０孔の密度で適用される。その結
果、爪２６の長さは約１ｍｍである。本発明の方法によ
れば、タンクの壁の材料は、突出に浸透し、栓２８を形
成する。一方で、ブロー成形のあいだ、きわめて軟らか
い合成樹脂材料がきわめて良好に浸透できることの組み
合わせ、および一方で、爪２６の設計によって、タンク
１０での熱シールド２０のきわめて良好な機械的付着が
得られる。
【００２５】図２は本発明の爪２６の設計または形状
が、栓２８、およびしたがってタンクの壁１２が爪２６
のまわりに理想的に到達することができ、このように、
熱シールドと壁のあいだのポジティブで適当な結合をつ
くり出すことができる。
【００２６】図４から図７は、燃料タンク１０を製造す
る方法を記載するために引用されるべきである。はじめ
に、明瞭さの理由から、熱シールドの突出が実寸大の図
面で示されるであろうよりも、大きく、そして多く示さ
れていることに注意すべきである。型４０は図４におい
て、開いた位置で示されており、第１の内壁４３を備え
た第１の半型（halbform）および第２の内壁４５を備え
た第２の半型からなる。半型４２および４４は閉じた場
合、内壁４３および４５はチャンバを形成する。図５
は、押出機４６が半型４２および４４が閉じた場合、内
壁４３および４５はチャンバを形成する。図５は、押出
機４６が半型４２および４４の縁部であって、かつ型４
０の分割面の延長に配置され、該押出機によって中空の
原型４８が押出されているところを示している。第２の
半型４４の湾曲５０によって完成したタンク１０に押込
み２２が作られる。
【００２７】金属の熱シールド２０は孔があけられ、部
分的または全く完全に、その最終形状が成形された後
に、熱シールド２０が湾曲５０に配置される。たとえ
ば、湾曲５０のドリル穴の助けにより、吸引をすること
によって、または熱によって接着効果を失う接着によっ
て（図示せず）、または、金属バンド（図示せず）、ま
たは、接着効果が容易に逆転することができる任意の他
の一般的な手段によって、熱シールド２０は、所望の位
置に保持され得る。
【００２８】図５は閉じた状態の型４０を示している。
型を閉じることによって、原型(Vorformling)４８の底
部または床が一体に加圧され、または半型４２および４
４の下端で圧縮され、したがって、しっかりと閉じられ
る。図６において加圧された流体５２は、原型４８に当
業者によく知られた方法で送りこまれる。流体５２は、
通常、加熱された気体である。圧縮気体が原型４８の内
側のチャンバへ導入されると、原型は伸張される。半型
４２および４４の内壁４３および４５に向けて加圧さ
れ、爪のような突出２６を備えた熱シールドの側面に到
達する。原型４８の材料は個々の孔を通って拡張し、そ
れぞれの孔で栓(Zapfen)２８が形成される。
【００２９】熱と圧力の結果、原型の合成樹脂を固め、
半型４２および４４の内壁４３および４５の形によって
決定される形を有する外側の壁５４を備えた堅いタンク
１０を形成する。このように内側へ突き出した爪２６
は、合成樹脂によって囲われて、タンクの壁５４への積
極的な付着が組み込まれている。
【００３０】燃料タンクおよび燃料タンクの製造のため
のブロー成形方法を、本発明の好ましい例示的な実施態
様にしたがって記載した。燃料タンクは、たとえば自動
車の排気システムの、タンク付近に位置する熱または熱
源からタンクを保護するための組み込まれた熱シールド
を有する。熱シールドは、複数の孔を備えた金属層から
なる。該複数の孔は、それぞれ穿孔プロセスの結果であ
る複数の爪によってあけられている。これら孔のすべて
は熱シールドの同じ側に配されている。熱シールドは、
燃料タンクの合成樹脂の壁へ、タンクのブロー成形と同
時に組み込まれ、このようにして、熱シールドはタンク
へと完全に組み込まれる。低コスト、信頼性の向上、お
よび製造時間の短縮に加えて、本発明は、きわめて多様
に、かつ選択的に形成された輪郭を有してもよい。組み
込まれた熱シールドを備えた燃料タンクを作り出すこと
の利点を有している。このことにより、本発明による燃
料タンクを簡便な方法で、車やトラックで、また、水用
車両（Wasserfahrzeuge）またはモーターバイクにも用
いることができるように改変することができる。
【００３１】本明細書は、本発明の好ましい例示的な実
施態様を記載しているが、記載された例示的な実施態様
の変更および改変が本発明の本質および目的を逸脱する
ことなしに行ない得ることは、本発明の分野における当
業者にとって明白である。当然、当業者にとって、本発
明の熱シールドのような絶縁層および反射層を備えた既
知の多層システムを用いるのに、さらなる発明活動は必
要ではない。本発明による爪を作り出すことにともなう
このような改変が既知の方法によって達成され得る。 ［図面の簡単な説明］
【図１】図１は、本発明による燃料タンクの断面図を示
し、該燃料タンクは車両の排気システムの排気管の近く
に位置付けられている。
【図２】図２は、孔のあけられた本発明の金属熱シール
ドの断面の拡大図であって、該金属熱シールドはブロー
成形された燃料タンクの壁に埋め込まれている（熱シー
ルドにおける孔は実寸の図面のにおいて見られるよりも
多かったり少なかったりする）。
【図３】図３は、方形の孔の拡大した概略透視図であ
り、ここでは孔をあけるプロセスで作られる４つの爪の
１つだけを示している（さらなる詳細と部品は、明瞭性
の理由から示していない）。
【図４】図４は、挿入された原型と本発明の孔をあけら
れた熱シールドとを備えた、ブロー成形に適した開口し
た型の概略断面図であり、該熱シールドは型の部分的な
ところに配置されている。
【図５】図５は、原型に加圧された流体を導入する前
の、閉じた位置にある図４のブロー成形に適した型の概
略断面図である。
【図６】図６は、加圧された流体が導入された後の、図
５のブロー成形に適した型の概略断面図である。
【図７】図７は、ブロー成形のプロセスが完了した後の
ブロー成形に適した図６の開口している型の概略断面図
であり、埋め込まれた熱シールドを備えた、完成した燃
料タンクが製造された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−24453（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−8045（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−74437（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5308571（ＵＳ，Ａ) 米国特許5656353（ＵＳ，Ａ) 米国特許5567296（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60K 15/03 B29C 49/20

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ブロー成形され、タンク（１０）が容器
    と熱シールド（２０）とからなり、該容器に、ブロー成
    形に適した熱成形性のあるポリマー合成樹脂から製造さ
    れた壁（１２）が設けられ、該熱シールド（２０）が該
    壁（１２）の外側に設けられた、自動車用の燃料タンク
    であって、 前記熱シールド（２０）が、複数の孔（２４）が設けら
    れるように予め成形されており、 当該複数の孔（２４）が、前記容器の壁（１２）と対向
    する側に爪状の突起（２６）を有し、前記容器の壁（１
    ２）を形成している材料からなる栓（２８）が該爪のあ
    いだに延び、 前記栓（２８）が当該爪状の突起（２６）の回りに達し
    ており、 当該爪状の突起が、積極的な繋留が前記熱シールド（２
    ０）と容器とのあいだで惹起されるように当該材料中に
    埋め込まれてなる ことを特徴とする燃料タンク。
  2. 【請求項２】 前記熱シールド（２０）が、１０ｃｍ2
    あたり約５０の孔を備えていることを特徴とする請求項
    １記載のブロー成形された燃料タンク。
  3. 【請求項３】 前記孔（２４）が、多角形、とくに長方
    形であることを特徴とする請求項１または２記載のブロ
    ー成形された燃料タンク。
  4. 【請求項４】 前記孔（２４）が、長さが約１ｍｍから
    ３ｍｍで、幅が約０．５ｍｍから１．５ｍｍであること
    を特徴とする請求項１、２または３記載のブロー成形さ
    れた燃料タンク。
  5. 【請求項５】 前記爪状の突起（２６）が、長さが約
    ０．５ｍｍから１．５ｍｍであることを特徴とする請求
    項１、２、３または４記載のブロー成形された燃料タン
    ク。
  6. 【請求項６】 前記熱シールド（２０）が、アルミニウ
    ム、ステンレス鋼または低炭素鋼の少なくとも１つの金
    属シートからなることを特徴とする請求項１、２、３、
    ４または５記載のブロー成形された燃料タンク。
  7. 【請求項７】 前記金属シートが、厚さが０．１ｍｍか
    ら０．３ｍｍあることを特徴とする請求項６記載のブロ
    ー成形された燃料タンク。
  8. 【請求項８】 多層構造を有することを特徴とする請求
    項１、２、３、４、５、６または７記載のブロー成形さ
    れた燃料タンク。
  9. 【請求項９】 容器と、該容器に接続された熱シールド
    （２０）とを備え、当該熱シールド（２０）を予め成形
    して、前記熱シールドをブローモールド（４０）の半型
    （４２、４４）の中に設け、該ブローモールドを閉じ、
    熱シールドが燃料タンク（１０）の容器に連結されるよ
    うに原型（４８）から容器をブロー成形する燃料タンク
    の製法であって、 前記熱シールドの一方の側に複数の突起が設けられ、積
    極的な繋留が、前記熱シールドと燃料タンク（１０）の
    容器とのあいだに惹起されるように、ブロー成形中、前
    記熱シールド（２０）の突起（２６）が合成樹脂の中に
    埋め込まれるように、前記ブローモールド（４０）の半
    型（４２、４４）内に前記熱シールドを載置してなる ことを特徴とする燃料タンクの製法。
  10. 【請求項１０】 前記ブローモールド（４０）の半型
    （４２、４４）の中に載置された前記熱シールド（２
    ０）が、吸引によってブローモールド内に維持されるこ
    とを特徴とする請求項９記載の方法。
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