JP6586903B2

JP6586903B2 - 樹脂燃料タンクの製造方法

Info

Publication number: JP6586903B2
Application number: JP2016030277A
Authority: JP
Inventors: 樹木村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2036-02-19
Also published as: JP2017144702A

Description

本発明は、樹脂燃料タンクの製造方法に関する。

従来、自動車用の樹脂燃料タンクを製造する場合には、上型、下型のキャビティに対して賦形された溶融樹脂からなるシート体に対して内蔵部品を取り付けることが行なわれている。この場合、内蔵部品の取付座に形成された孔部にシート体（溶融樹脂）の一部を挿入して押し広げることが行なわれている。取付座の上部に位置する押し広げた部分と取付座の下部に位置するシート体で取付座を挟持することによって、内蔵部品をシート体に取り付けていた（以下、この挟持部分を「カシメ部」という場合がある）。この場合、カシメ部を形成するためにシート体（溶融樹脂）の一部を周囲から集めて取付座の孔部に挿入しているため、シート体（燃料タンク）の肉厚が局部的に変化するおそれがあった。

そこで、シート体をキャビティに賦形させる前に反対方向にプリブローすることによって、シート体に余長部分を確保し、余長部分を確保したシート体をキャビティに賦形した後でキャビティに対して可動部材を突出させ、内蔵部品の取付座の孔部にシート体の一部（余長部分）を挿入し、その後、可動部材を退避させると共に反対側から加圧部材で押圧することで挿入されたシート体の頂部を押し広げ、カシメ部を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように、予めシート体に余長部分を形成しておけば、取付座の孔部にシート体の一部を挿入しても燃料タンクの肉厚の局部的な変化を抑制することができる。

特開２０１５−８５９１６号公報

しかし、上記のように構成した場合には、可動部材や加圧部材を駆動するための駆動機構やヒータが分割金型と中子にそれぞれ必要になり、金型の構成が複雑になると共にコストが高くなるという不都合がある。

本発明は上記事実を考慮し、複雑な機構を要することなく、しかも燃料タンクの肉厚の局部的な変化を抑制した樹脂燃料タンクの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、樹脂燃料タンクに対して内蔵部品を取り付ける樹脂燃料タンクの製造方法であって、分割金型のキャビティの底面の内蔵部品取付位置に凹部が形成され、前記凹部に配設された径方向位置が異なる複数の可動入子がそれぞれ前記底面よりも下方に配置された状態で、前記キャビティに溶融樹脂からなるシート体を賦形する第１工程と、前記第１工程の後で、底面にアンダーカット形状部が突出形成された内蔵部品の取付部を前記凹部上に配置する第２工程と、前記第２工程の後で、前記複数の可動入子のうち、最も径方向外側に配置されている第１可動入子を前記取付部に向かって上昇させ、前記取付部の外周部にシート体を密着させる第３工程と、前記第３工程の後で、前記複数の可動入子のうち、前記第１可動入子の径方向内側に配置された第２可動入子を前記取付部に向かって上昇させ、前記取付部の底面側に意匠面を形成する第４工程と、前記第４工程の後で、前記複数の可動入子のうち、一番径方向内側の第３可動入子を前記取付部に向かって上昇させ、前記底面に突出形成されたアンダーカット形状部に溶融樹脂を充填する第５工程と、を備える。

この構成によれば、キャビティの底面の内蔵部品取付位置には凹部が形成されており、凹部内には径方向位置が異なる複数の可動入子が配置されている。凹部内で底面よりも下方に可動入子が配置された状態でキャビティにシート体が賦形されることにより、シート体はキャビティの底面で凹部内に垂れ下がるように配置される。シート体の凹部内に垂れ下がった部分が余長部分とされる。

この状態で賦形されたシート体の凹部位置上に内蔵部品の取付部を配置する。取付部の底面側には、アンダーカット形状とされたアンダーカット形状部が形成されている。

ここで先ず、複数の可動入子のうち、最も径方向外側に配置されている第１可動入子を内蔵部品の取付部側に上昇させ、凹部内に垂れ下がっていたシート体が取付部の底面の外周部に密着する。これにより、取付部の底面の外周部が溶融樹脂（シート体）でシールされることになる。

次に、第１可動入子の径方向内側に配設されている第２可動入子を取付部側に上昇させることで、取付部の底面の径方向外側から径方向内側に向かってシート体が密着され、取付部底面側の意匠面が成形される。この際、すでに取付部の外周部にシート体が密着しているため、シート体（溶融樹脂）が一般面等に流出することが防止される。

最後に、一番内側の第３可動入子を取付部側に上昇させることで、取付部の底面に形成されたアンダーカット形状部の裏側までシート体（溶融樹脂）の余長部分が回り込み、溶融樹脂で充填される。この結果、溶融樹脂（シート体）が固化することによって、アンダーカット形状部の両面が樹脂で挟持されることになり、取付部（内蔵部品）が樹脂燃料タンクに固定される。

このように、本発明の内蔵部品の取付方法では、シート体の賦形時にシート体に余長部分を設け、可動入子を上昇させることで内蔵部品に形成されたアンダーカット形状部を含む部分に溶融樹脂を充填して内蔵部品を取り付けているので、燃料タンクの板厚が局部的に変化することを抑制できる。

また、外側から内側に順番に可動入子を内蔵部品の取付部側に上昇させることによって、シート体（溶融樹脂）が取付部の外周部から上側に逃げることなく、取付部のアンダーカット形状部の裏側まで確実に充填することができる。

請求項１記載の発明の樹脂燃料タンクの製造方法は、上記構成としたので、複雑な機構を要することなく、しかも燃料タンクの肉厚の局部的な変化を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る樹脂燃料タンクを示す縦断面図である。本発明の一実施形態に係る樹脂燃料タンクのカシメ部を示す要部斜視断面図である。本発明の一実施形態に係る取付機構を示す要部斜視断面図である。本発明の一実施形態に係る取付機構の要部縦断面図であり、シート体賦形前状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る取付機構の要部縦断面図であり、シート体賦形状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る取付機構の要部縦断面図であり、取付座の外周部にシート体を密着させた状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る取付機構の要部縦断面図であり、取付座のアンダーカット形状部の外側までシート体を密着させた状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る取付機構の要部縦断面図であり、取付座のアンダーカット形状部までシート体を密着させた状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る樹脂燃料タンクのカシメ部を示す縦断面図である。本発明の一実施形態に係る取付機構によるカシメ部の完成状態を示す要部斜視断面図である。

本発明の一実施形態に係る樹脂燃料タンクの製造方法について図１〜図１０を参照して説明する。なお、各図は模式的なものであり、本発明と関連性の低いものは図示を省略している。

先ず、本実施形態に係る樹脂燃料タンク１０（以下、「燃料タンク１０」という）について簡単に構造について説明した後、その製造装置４０について説明する。

燃料タンク１０は、図１及び図２に示すように、底面１２と、底面１２の端部から上方に延在する側面１４と、側面１４の上端から幅方向に延在する上面１６とを備えている。燃料タンク１０の内部には、例えば、底面１２に内蔵部品１８が固定されている。内蔵部品１８は、内蔵部品本体２０と、底面１２に固定される取付座２２と、取付座２２と内蔵部品本体２０とを連結する連結部材２４とを備えている。取付座２２は、図２及び図９に示すように、円板状の取付座本体２６と、取付座本体２６の下面（底面）中央から下方に突出形成されたアンダーカット形状部２８とを備えている。アンダーカット形状部２８は、取付座本体２６の下面中央から下方に突出形成された円柱状の首部３０と、首部３０の下端から径方向に突出形成された取付座本体２６よりも小径の円板状のツバ部３２とを備えている。また、取付座本体２６は、首部３０の周囲の位置で上面と下面を貫通する孔部３４が形成されている。さらに、取付座本体２６の外周部には、中央側（径方向内側）よりも板厚が薄くされたフランジ部３６が形成されている。

なお、アンダーカット形状部２８が底面１２を構成する樹脂体の内部に挿入（係止）された部分をカシメ部３８という。また、内蔵部品１８は、後述するシート体１１０（溶融樹脂）に融着しないように、溶融樹脂よりも融点の高い材料から形成されている。

次に、製造装置４０について説明する。図３に示すように、製造装置４０は、複数の分割金型４２（１つの分割金型の一部のみを図示している。）を備え、分割金型４２はキャビティ（凹部）４４が形成されたキャビティ入子４６を分割金型本体４８に取り付けて構成されている。キャビティ４４の底面４４Ａにおける内蔵部品１８（取付座２２）の取付位置には、底面４４Ａからキャビティ入子４６を貫通し、分割金型本体４８に形成された底面５０まで延在する円筒形の凹部５２が形成されている。後述するシート体１１０（燃料タンク１０）に内蔵部品１８（取付座２２）を取り付けてカシメ部３８を形成する取付機構５３がこの凹部５２に構成されている。

凹部５２の底面５０は、図３及び図４に示すように、分割金型本体４８の上面４８Ａよりも一段低いリング状の第１底面５４と、第１底面５４の径方向内側に形成され第１底面５４よりも一段低いリング状の第２底面５６とを備える。第２底面５６の中央には、後述する第３可動入子９０が挿通される孔部５８が形成されている。

円筒形の凹部５２の側面（外周面）は、後述する第１可動入子６６を上下方向に案内する案内部６０と、案内部６０の上下方向中央に形成され案内部６０よりも径が大きい拡径部６２とからなる。また、拡径部６２の下端には、拡径部６２から径方向内側に突出して第１可動入子６６の下方への移動量を規制する規制部材６４が配設されている。

なお、以下の説明において、上下方向とは凹部５２の軸方向のことであり、上方向がキャビティ４４側であり、下方向が底面５０側のことである。

凹部５２の外周面側には、円筒形状の第１可動入子６６が配設されている。第１可動入子６６の外周面は、上部で凹部５２の案内部６０の内径に対応する外径とされた摺動部６７と、摺動部６７の下方で径方向外側に突出して拡径部６２の内径に対応する外径とされた膨出部６８と、膨出部６８の下方で規制部材６４と干渉しないように縮径した縮径部６９とを備えている。膨出部６８の上下方向高さは、拡径部６２の上下方向高さよりも短い。したがって、膨出部６８が拡径部６２に配置されることにより、第１可動入子６６の上下方向移動量が規制される。

第１可動入子６６の内周面は、上部の小径部７０と、小径部７０の下方で小径部７０よりも拡径された大径部７２とからなる。大径部７２の下端部には、後述する第２可動入子７６の下方向の移動量を規制する規制部材７４が大径部７２よりも径方向内側に突出するように配設されている。

第１可動入子６６の小径部７０、大径部７２の内側には、円筒形の第２可動入子７６が配設されている。第２可動入子７６の外周面は、上部側が第１可動入子６６の小径部７０の内径に対応する外径とされた摺動部７８と、摺動部７８の下方に摺動部７８よりも径方向外側に突出形成された膨出部８０と、膨出部８０の下方で規制部材７４と干渉しないように縮径した縮径部８１とを備えている。膨出部８０の外径は、第１可動入子６６の大径部７２の内径に対応するものである。膨出部８０の上下方向高さは、大径部７２の上下方向高さよりも短く、第１可動入子６６の小径部７０の下端（大径部７２の上端）と膨出部８０の上端との間には、コイルスプリング８２が配設されている。

第２可動入子７６の内周面は、後述する第３可動入子９０を挿通可能な上部の小径部８４と小径部８４よりも内径が大きい大径部８６とを備えている。大径部８６の下端部には、第３可動入子９０の下方向への移動量を規制する規制部材８８が大径部８６から径方向内側に突出して配設されている。

第２可動入子７６の小径部８４、大径部８６には、円柱形の第３可動入子９０が挿通されている。第３可動入子９０は、円柱形の円柱部９２と、円柱部９２の上下方向中央で径方向外側に突出形成された膨出部９４とを備えている。膨出部９４は、第２可動入子７６の大径部８６の内径に対応する外径とされたものであり、上下方向高さが大径部８６よりも短い。第２可動入子７６の小径部８４の下端（大径部８６の上端）と膨出部９４の上端との間には、コイルスプリング９６が配設されている。また、円柱部９２の下端の穴部９８には、アクチュエータ１００の軸体１０２が嵌合されている。したがって、アクチュエータ１００の駆動により、軸体１０２と共に第３可動入子９０が上下方向に移動する構成である。

続いて、このように構成された金型を用いて内蔵部品１８を燃料タンク１０に取り付ける樹脂燃料タンクの製造方法について説明する。

先ず、アクチュエータ１００を駆動して軸体１０２を下限位置まで下げることにより、膨出部９４が規制部材８８に当接する位置まで第３可動入子９０を下降させる。これにより、コイルスプリング９６を介して第３可動入子９０に支持されている第２可動入子７６も膨出部８０が規制部材７４に当接する位置まで下降する。さらに、コイルスプリング８２を介して第２可動入子７６に支持されている第１可動入子６６も膨出部６８が規制部材６４に当接する位置まで下降する。この結果、図３及び図４に示すように、キャビティ４４の底面４４Ａよりも第１可動入子６６の上面、第１可動入子６６の上面よりも第２可動入子７６の上面、第２可動入子７６の上面よりも第３可動入子９０の上面が低い位置となるようにすり鉢状に配置される。

次に、分割金型４２に供給された溶融樹脂からなるシート体１１０を、負圧によりキャビティ４４の底面４４Ａ等に密着（真空賦形）させる。この際、図５に示すように、キャビティ４４の底面４４Ａに形成された凹部５２では、第１可動入子６６〜第３可動入子９０が底面４４Ａよりも低い位置に後退しているため、賦形されたシート体１１０が凹部５２の内部に垂れ下がり、カシメ部３８を形成するための余長部分１１２が形成される。

続いて、内蔵部品１８をキャビティ４４の底面４４Ａに賦形されたシート体１１０の所定位置に設置する。この際、図６に示すように、内蔵部品１８の取付座２２を凹部５２上（のシート体１１０上）に設置する。なお、取付座本体２６の外周部には、中央側よりも板厚が薄いフランジ部３６が形成されているため、取付座２２の位置決めが容易となる。

このように内蔵部品１８の設置が終了した後、アクチュエータ１００が駆動され、軸体１０２を上昇させることにより、第３可動入子９０が上昇させられる。この結果、第３可動入子９０の膨出部９４と第２可動入子７６の小径部８４との間に配設されたコイルスプリング９６が圧縮される。これにより、第２可動入子７６が上方に付勢され、上昇させられる。

この結果、第２可動入子７６の膨出部８０と第１可動入子６６の小径部７０との間に配設されたコイルスプリング８２が圧縮される。これにより、第１可動入子６６が上方に付勢され、上昇させられる。

このように、アクチュエータ１００を駆動して軸体１０２を上昇させることにより、図６に示すように、第１可動入子６６〜第３可動入子９０が上方に移動する。この結果、先ず、最も上方に位置した第１可動入子６６が取付座本体２６の下面の外周部にシート体１１０を押し付ける。

この際、取付座本体２６の外径は、凹部５２の内径よりも大きい。また、第１可動入子６６は、膨出部６８の上端が案内部６０の下端部（拡径部６２の上端部）に当接することにより、上方への移動が規制される。したがって、第１可動入子６６が上方に移動することにより、溶融樹脂が取付座本体２６の下面側から一般面上に流出したり、燃料タンク１０の肉厚が局部的に過剰に薄くなることを防止できる。

さらに、アクチュエータ１００を駆動することにより、図７に示すように、軸体１０２と共に第３可動入子９０が上昇させられる。これにより、第３可動入子９０の上昇によって圧縮させられたコイルスプリング９６による上方への付勢力が圧縮されているコイルスプリング８２による下方への付勢力に優り、第２可動入子７６を上方に移動させる。

この結果、第２可動入子７６は、図７に示すように、シート体１１０を取付座本体２６下方に押し付ける。すなわち、すでに取付座本体２６の下面の外周部に押し付けられていたシート体１１０を径方向内側（アンダーカット形状部２８近傍）まで下面に押し付ける。このように外周部側から連続的にシート体１１０を取付座本体２６の下面に押し付けていくため、シート体１１０の余長部分１１２は、第３可動入子９０の上方（アンダーカット形状部２８の下方）に位置することになる（図７参照）。

この状態で、図８及び図１０に示すように、アクチュエータ１００を駆動して軸体１０２をさらに上方に移動させることにより、コイルスプリング９６による下方向への付勢力に抗して第３可動入子９０が上方に移動する。この結果、取付座本体２６の下面に突出形成されたアンダーカット形状部２８にシート体１１０の余長部分１１２が押し付けられる。この際、シート体１１０は、取付座本体２６の下面においてアンダーカット形状部２８以外の部分にすでに密着しているため、シート体１１０の余長部分１１２を構成する溶融樹脂はツバ部３２の下側から上側に回り込み、首部３０の周囲を充填する。

なお、取付座本体２６の首部３０の周囲には、上下に貫通する孔部３４が形成されているため、溶融樹脂が充填されてきたとき、空気を孔部３４から上面側に排出することにより、首部３０の周囲に溶融樹脂を隙間なく充填することができる。

このように内蔵部品１８がシート体１１０に取り付けられた状態で、分割金型４２を型閉じし、賦形されたシート体同士を接合することで、樹脂燃料タンクが成形される。また、内蔵部品１８は、図９に示すように、取付座本体２６の下部に形成されたアンダーカット形状部２８（ツバ部３２）の上側と下側に溶融樹脂が充填され、ツバ部３２を挟持した状態で溶融樹脂が固化されてカシメ部３８が形成されるため、燃料タンク１０に内蔵部品１８を簡単に固定することができる。

また、シート体１１０を変形させてアンダーカット形状部を形成するのではなく、内蔵部品１８（取付座２２）にアンダーカット形状部２８を形成し、アンダーカット形状部２８にシート体１１０の余長部分１１２の溶融樹脂を充填することによって、カシメ部３８を形成しているため、燃料タンク１０の肉厚が局部的に大きく変化することを防止又は抑制できる。

特に、シート体１１０がキャビティ４４に賦形される際、凹部５２内で第１可動入子６６〜第３可動入子９０は凹部５２内に下降させるだけで、シート体１１０に簡単に余長部分１１２を形成することができる。

また、取付座本体２６の外径は、凹部５２の内径（断面積）よりも大きく、また、第１可動入子６６〜第３可動入子９０の順で、取付座本体２６の外周側からシート体１１０を押し付けていくので、余長部分１１２を構成する溶融樹脂が取付座本体２６の外周部から一般面に流入する（取付座本体２６の下側から上側に回り込む）ことが防止される。すなわち、余長部分１１２によってアンダーカット形状部２８に溶融樹脂を確実に充填することができる。

また、カシメ部３８を形成するための取付機構５３は、キャビティ４４の底面４４Ａに形成された凹部５２に、１つのアクチュエータ１００で駆動される第１可動入子６６〜第３可動入子９０を設ける構成だけなので、分割金型間の中子にカシメ部３８形成用の入子等を設ける必要がなく、装置構成が簡略化される。

なお、本実施形態では、取付座本体２６を円形に形成したが、これに限定されるものではない。ただし、シート体１１０（溶融樹脂）の伸展性において、取付座本体２６を円板状にすることが好ましい。

また、取付機構５３は、第１可動入子６６から第３可動入子９０の三つの可動入子から形成されたが、これに限定されるものではない。しかし、少なくとも三つの可動入子から形成することにより、取付座本体２６の外周側からシート体１１０を密着させることができるため、好ましい。

さらに、本実施形態では、取付座本体２６に孔部３４を設けたが、必須ではない。

また、本実施形態では、取付座２２にアンダーカット形状部２８を設けたが、内蔵部品本体２０の底面にアンダーカット形状部を設けても良い。

１０樹脂燃料タンク
１８内蔵部品
２２取付座
２８アンダーカット形状部
４２分割金型
４４キャビティ
４４Ａ底面
５２凹部
６６第１可動入子
７６第２可動入子
９０第３可動入子
１１０シート体

Claims

樹脂燃料タンクに対して内蔵部品を取り付ける樹脂燃料タンクの製造方法であって、
分割金型のキャビティの底面の内蔵部品取付位置に凹部が形成され、前記凹部に配設された径方向位置が異なる複数の可動入子がそれぞれ前記底面よりも下方に配置された状態で、前記キャビティに溶融樹脂からなるシート体を賦形する第１工程と、
前記第１工程の後で、底面にアンダーカット形状部が突出形成された内蔵部品の取付部を前記凹部上に配置する第２工程と、
前記第２工程の後で、前記複数の可動入子のうち、最も径方向外側に配置されている第１可動入子を前記取付部に向かって上昇させ、前記取付部の外周部にシート体を密着させる第３工程と、
前記第３工程の後で、前記複数の可動入子のうち、前記第１可動入子の径方向内側に配置された第２可動入子を前記取付部に向かって上昇させ、前記取付部の底面側に意匠面を形成する第４工程と、
前記第４工程の後で、前記複数の可動入子のうち、一番径方向内側の第３可動入子を前記取付部に向かって上昇させ、前記底面に突出形成されたアンダーカット形状部に溶融樹脂を充填する第５工程と、
を備える樹脂燃料タンクの製造方法。