JP3677379B2 - ２成分結合エレメント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管を他のユニットに結合するための管状のエレメント、たとえばプラスチック導管を燃料案内系の他の構成要素、たとえばタンクに結合するための管状のエレメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車からの炭化水素放出量の削減に対する要求がますます厳格となりつつある中で、結合エレメントが問題箇所としてますます重視されつつある。
【０００３】
特に導管とプラスチック製燃料タンクとの結合に問題があることが判っている。なぜならば、この場合、互いに異なる材料の不相容性に基づき、導管が、ポリエチレン（ＰＥ）から成る、溶接されたニップルと結合されなければならないからである。しかしながら、この材料は高いクリープ傾向を有している。したがって、たとえば急速着脱結合器を用いて慣用的に実施される、導管とニップルとの結合を使用することはできない。なぜならば、このような結合はＰＥのクリープにより短時間で不密となるからである。
【０００４】
このような不都合は、たしかにエラストマ製チューブを使用することによって避けることができる。しかしこの場合には、ゴムチューブ自体が弱点となる。なぜならば、ゴムチューブは炭化水素に対して非常に高い透過性を有しているからである。遮断性にすぐれたフッ素ゴムは極めて高価である。ゴムチューブを用いてＰＥニップルを、クリープしない接続部材、たとえばガラス繊維強化ポリアミド（ＰＡ）製の接続部材と結合することも、製造が面倒で高価である。しかも、このチューブは依然として好ましくない炭化水素放出源を成している。
【０００５】
たとえばＰＥニップルと、このニップルに被せ嵌められたＰＡ管とを直接に結合することも、やはり短時間後に故障する。なぜならば、ＰＥが管のプレロードもしくは予負荷（Ｖｏｒｓｐａｎｎｕｎｇ）に基づきクリープするからである。これによって、一方では結合部が不密となり、他方では結合部が軸方向で負荷された場合に結合力が、許容し得ないほど低くなる。
【０００６】
さらに、結合範囲における高い温度ならびに燃料成分による膨潤により、浸透の少ない結合を実現することは一層困難にされる。
【０００７】
ニップルをクリープの少ない形で形成しようとすると、このことは次の理由で失敗する。第１に、結合に対する機械的要求に適った適当な強化ＰＥタイプが提供されていない。第２に、繊維充填されたポリマと、充填されていないポリマとの間での溶接結合の強度が十分高くない。
【０００８】
ドイツ連邦共和国特許第４２３９９０９号明細書に基づき公知の結合形式では、これらの問題を解決することが試みられている。この場合、クリープ傾向を有する材料Ａから成る管状の管片が設けられており、この管片の片側を取り囲むように、僅かなクリープ傾向しか有しない第２の材料Ｂが射出成形される。すなわち、両材料の間の接触範囲において、この管状の形成物は層構造ＡＢを有している。しかし、この結合技術は実際の実験において有利ではないことが判った。すなわち、燃料との接触時に材料Ａが著しく膨潤する。一方の側への膨潤は材料Ｂによって阻止されるので、この材料は材料Ｂから離れる、別の方向に向かって膨潤しかつクリープする。その結果、ある程度時間が経つと、一方では力の伝達が、他方では結合のシール性が、それぞれもはや保証されなくなる。このような現象は、管状の管片の機械的な負荷時および／または完全乾燥時に一層増長される。使用される２種類の成形材料の間の付着を実現するために、２種類の材料のうちの一方を改質することも、むしろシール性の悪化を招く。なぜならば、この改質された材料（一般にＰＥ）が一層強力に膨潤するからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、２種類の材料の移行範囲の適当なジオメトリ形成によって上記の問題が回避されるような、相応する結合エレメントを提供することである。特に、２種類の材料のうちの一方の材料の、従来では不都合に作用する膨潤が、シール作用の改善を達成するために付加的に利用されるような手段が求められることが望ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の構成では、互いに異なる高さの膨潤性を有する２種類の材料ＡおよびＢから成る結合エレメントにおいて、膨潤性の高い方の材料Ａから成る部分が、材料Ｂとの結合箇所で環状の接続リップを有しており、該接続リップが、膨潤性の低い方の材料Ｂによって完全に取り囲まれていて、嵌合による係合が達成されているようにした。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、膨潤性を有する材料が膨潤しても乾燥しても、軸方向力の発生により接続リップの外側または内側でシール作用が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１３】
図１〜図５には、接続リップ３の種々の実施例が横断面図で例示されている。接続リップ３の横断面は対称的に形成されている（図１〜図４）か、または非対称的に形成されていてもよく（図５）、かつ１つの基本ジオメトリ（図２、図３および図５）から形成されているか、２つ以上の基本ジオメトリ（図１および図４）から形成されていてもよい。すなわち、嵌合による係合を生ぜしめる、接続リップ３の横断面は図１の実施例では菱形として形成されており、図２の実施例では二重菱形として形成されており、図３の実施例では楕円形または円形として形成されており、図４の実施例では二重楕円形もしくは二重円形として形成されており、図５の実施例では図１のジオメトリと図３のジオメトリとの非対称的な組み合わせとして形成されている。
【００１４】
菱形のジオメトリの楔形範囲への移行部ならびに角隅への移行範囲は軽度の丸みを帯びて形成されると有利である。これにより、許容し得ないほど高い切欠き応力もしくはノッチ応力は回避される。
【００１５】
図６は、管状の結合エレメントの１実施例を上から見た断面図を示している。この場合、符号２で示した材料Ｂによって取り囲まれた、符号１で示した材料Ａから成る接続リップは、軸方向に延びる溝によって４カ所でセグメントに分割されており、この場合、貫通個所４には材料Ｂが存在している。これによって、２つの構成要素の互いに相対的な回動の防止が達成される。当然ながら、この目的を達成するためには、４つよりも多い個所または４つよりも少ない個所で接続リップが貫通されていてもよい。溝の深さは接続リップの肉厚さよりも小さいか、または接続リップの肉厚さに等しく形成されていてよい。
【００１６】
また、膨潤性の高い方の構成要素の壁を貫いて半径方向に延びる１つ以上の孔を用いても、やはり嵌合による係合を達成し、ひいては相対回動および／または軸方向負荷による分離の防止を達成することができる。この手段を、図１〜図５に例示した、同じくこの方向で作用する接続リップジオメトリと組み合わせることが有利である。これらの孔の深さは、接続リップの肉厚さよりも小さいか、または接続リップの肉厚さに等しく形成されていてよい。
【００１７】
２種類の材料ＡおよびＢは互いに不混和性（ｉｎｋｏｍｐａｔｉｂｅｌ）、つまり互いに分子不相容性（ｍｏｌｅｋｕｌａｒ ｕｎｖｅｒｔｒａｅｇｌｉｃｈ）であってよい。「不相容性」とは、両材料の間の境界面に相付着が得られないことを意味する。この場合に、軸方向負荷による分離の防止は、単に嵌合による係合によってのみ達成される。しかし、両材料ＡおよびＢが互いに混和性である場合には、軸方向負荷による分離の一層良好な防止と、信頼性の良いシール作用とを達成することができる。このことは、両材料ＡおよびＢが互いに分子相容性であるか、または相境界面における化学反応によって互いに結合される場合に達成される。燃料案内系においては、材料ＡはたとえばＰＥ、特にＨＤＰＥであり、材料Ｂはたとえばポリアミド１２またはその他のポリアミド、たとえばＰＡ１１、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ６１２またはポリケトンまたはポリアセタールである。この例では、公知先行技術によりたとえば無水マレイン酸で官能化されたＨＤＰＥを使用することにより、両材料の混和性化を実現することができる。これにより 、射出成形時にはＰＥとＰＡとの間の境界面において化学的結合が得られる。同様に、公知先行技術に基づき公知の付着助剤を一般的に使用することもできる。
【００１８】
材料Ｂから成る構成要素は、繊維強化成形材料から成っていてよい。たとえばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維または金属繊維を強化剤として使用することができる。特殊な実施例では、材料Ｂが金属から成っている。このような構成要素は、たとえばねじ山付部材またはフランジによって付属のユニットにねじ締結することができる。
【００１９】
本発明による結合エレメントは、２成分射出成形によって特に簡単に製造することができる。その際に、成分Ｂを溶融体として、成分Ａから成る成形部材に被さるように射出成形するか、または逆に成分Ａを溶融体として成分Ｂから成る成形部材に被さるように射出成形することができる。もう１つの製造方法は、成分Ｂを予め射出成形し、次いで成分Ａを成分Ｂの溶融体内へ後射出するか、またはその逆に成分Ａを予め射出成形して、次いで成分Ｂを成分Ａの溶融体内に射出することにある。これらすべての２成分射出成形方法は公知先行技術であり、当業者にはよく知られているので、詳しい説明は省略する。
【００２０】
本発明による結合エレメントは、ユニットへの結合のための結合技術により材料Ａが必要とされ、管路への結合のために材料Ｂが必要とされるすべての事例において使用され得る。この結合エレメントは、たとえばタンク、特にプラスチック製燃料タンクと管路との間の接続エレメントとして使用することができる。このためには、結合エレメントがプラスチック製燃料タンクの開口部に、たとえば回転溶接によって溶接される。
【００２１】
他方の側、つまり管路の側では、本発明による結合エレメントを公知先行技術のあらゆる方法を用いて結合することができる。たとえば、導管を心棒成形材（Ｄｏｒｎｐｒｏｆｉｌ）に被せ嵌めることによって管路の結合を実現することができる。別の方法は、急速着脱結合器、溶接またはねじ締結を用いた結合である。あらゆる種類の液体または蒸気を案内する系におけるバルブ、フィルタまたはその他の構成要素を結合するための結合も考えられる。
【００２２】
したがって、本発明による結合エレメントを用いると、構成部分と管との間の永続的に固い結合を得ることができると同時に、環境汚染を招く放出量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】接続リップの横断面の１実施例を示す横断面図である。
【図２】接続リップの横断面の別の実施例を示す横断面図である。
【図３】接続リップの横断面のさらに別の実施例を示す横断面図である。
【図４】接続リップの横断面のさらに別の実施例を示す横断面図である。
【図５】接続リップの横断面のさらに別の実施例を示す横断面図である。
【図６】結合エレメントを上から見た断面図である。
【符号の説明】
１ 材料Ａ、 ２ 材料Ｂ、 ３ 接続リップ、 ４ 貫通個所

Claims (14)

1. 燃料案内系で使用するための、互いに異なる膨潤性を有する２種類の材料ＡおよびＢから成る管状の結合エレメントにおいて、膨潤性の高い方の材料Ａから成る部分が、材料Ｂとの結合箇所で、軸方向に配置された環状の接続リップを有しており、該接続リップが、膨潤性の低い方の材料Ｂによって完全に取り囲まれていて、嵌合による係合が達成されており、材料Ａが熱可塑性プラスチックまたはエラストマであり、材料Ｂが熱可塑性プラスチックあることを特徴とする２成分結合エレメント。
2. 前記接続リップが、軸方向に延びる溝によりセグメントに分割されている、請求項１記載の２成分結合エレメント。
3. 前記接続リップが、半径方向に延びる１つ以上の孔を備えている、請求項１または２記載の２成分結合エレメント。
4. 膨潤性の高い方の材料がポリエチレンである、請求項１から３のいずれか１項記載の２成分結合エレメント。
5. 前記両材料ＡおよびＢが互いに混和性を有している、請求項１から４のいずれか１項記載の２成分結合エレメント。
6. 材料Ａと材料Ｂとを結合するために、付着助剤が使用されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の２成分結合エレメント。
7. 当該２成分結合エレメントが２成分射出成形または２段式の射出成形プロセスによって製造されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の２成分結合エレメント。
8. 当該２成分結合エレメントが、成分Ｂを溶融体として、成分Ａから成る成形部材に被さるように射出成形することにより製造されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の２成分結合エレメント。
9. 当該２成分結合エレメントが、成分Ａを溶融体として、成分Ｂから成る成形部材に被さるように射出成形することにより製造されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の２成分結合エレメント。
10. 当該２成分結合エレメントが、成分Ｂを予め射出成形し、次いで成分Ａを成分Ｂの溶融体内へ後射出することにより製造されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の２成分結合エレメント。
11. 当該２成分結合エレメントが、成分Ａを予め射出成形し、次いで成分Ｂを成分Ａの溶融体内へ後射出することにより製造されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の２成分結合エレメント。
12. 当該２成分結合エレメントが、ユニットと管路とを結合するために使用される、請求項１から１１までのいずれか１項記載の２成分結合エレメント。
13. 前記ユニットがタンク、バルブまたはフィルタである、請求項１２記載の２成分結合エレメント。
14. 前記ユニットがプラスチック製燃料タンクである、請求項１２記載の２成分結合エレメント。

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