Structure and method for clamping built-in component in hollow container

本発明は、自動車に搭載される燃料タンク等、樹脂製の中空容器における内蔵部品のクランプ構造およびクランプ方法に関する。

自動車の燃料タンクには、バルブやポンプ、チューブ類等、タンク付随の各種の部品が内蔵される。 これら内蔵部品をタンク本体内に取り付けるにあたっては、組み付け作業の手間等を考えた場合、完成後のタンク本体に後付けする方法よりもタンク本体の製造工程を利用してこの工程内に取り付ける方法を採ることが好ましい。

後者の取り付け方法の一従来例として特許文献１に記載の方法が挙げられる。 同文献には、外型に転写されたパリソン（分割シェル）に空圧シリンダを介して一対の保持部材を取り付け、各保持部材にはコネクタプラグ部分を有した管路を保持させ、外型を閉じたときにコネクタプラグ部分同士を結合させて管路を連通させる技術が記載されている。

特許文献１の技術によれば、管路が正常に連通した場合には、管路は一対の保持部材によりタンク本体に安定して固定されるものと考えられるが、もし結合時に管路の軸ずれが発生していた場合には、コネクタプラグ部分同士が衝突して管路が連通せずに保持部材から脱落するおそれがある。

本発明は、燃料タンク等の中空容器において、管路等の内蔵部品を中空容器に安定して固定できる中空容器における内蔵部品のクランプ構造およびクランプ方法を提供することを目的としている。

前記課題を解決するため、本発明に係る中空容器における内蔵部品のクランプ構造は、一対の成形金型により型締め成形される中空容器において、一方の成形金型により成形される容器壁体の内面に取り付けられ、第１結合部および第１クランプ部を有する第１支持部材と、他方の成形金型により成形される容器壁体の内面に取り付けられ、第２結合部および第２クランプ部を有する第２支持部材と、を備え、前記第１結合部と前記第２結合部とが結合した状態で、内蔵部品が前記第１クランプ部と前記第２クランプ部とによりクランプされることを特徴とする。
また、本発明に係る中空容器における内蔵部品のクランプ方法は、一対の成形金型により型締め成形される中空容器において、一方の成形金型により成形される容器壁体の内面に取り付けられ、第１結合部および第１クランプ部を有する第１支持部材と、他方の成形金型により成形される容器壁体の内面に取り付けられ、第２結合部および第２クランプ部を有する第２支持部材と、を備え、前記第１結合部と前記第２結合部とが結合した状態で、内蔵部品を前記第１クランプ部と前記第２クランプ部とによりクランプすることを特徴とする。

本発明によれば、第１支持部材と第２支持部材との結合を利用して、内蔵部品を第１支持部材および第２支持部材を介し、中空容器に対して安定した姿勢で固定できる。

また、本発明に係る中空容器における内蔵部品のクランプ構造は、前記第１クランプ部および前記第２クランプ部の少なくとも一方と前記内蔵部品との間に、前記内蔵部品の横ずれを防止する横ずれ防止手段を備えることを特徴とする。

第１クランプ部と第２クランプ部とのクランプ力のみでは内蔵部品に横ずれが起きるおそれがあるところ、第１クランプ部および第２クランプ部の少なくとも一方と内蔵部品との間に横ずれ防止手段を設けることにより、内蔵部品の横ずれを防止できる。

また、本発明に係る中空容器における内蔵部品のクランプ方法は、クランプ前の状態において、前記内蔵部品を前記第１クランプ部および第２クランプ部の内のいずれか一方に仮置きしておくことを特徴とする。

クランプ前の状態において、内蔵部品を第１クランプ部および第２クランプ部の内のいずれか一方に仮置きしておくことにより、内蔵部品をクランプするとき、少なくとも内蔵部品とこれを仮置きしたクランプ部との間で生じ得る無理な当接を回避できる。

本発明に係る中空容器における内蔵部品のクランプ構造およびクランプ方法によれば、第１支持部材と第２支持部材との結合を利用して、内蔵部品を第１支持部材および第２支持部材を介し、中空容器に対して安定した姿勢で固定できる。

中空容器の成形工程を示す側面説明図である。

矯正治具を用いた第１支持部材と第２支持部材との結合工程を示す側面説明図である。

第２支持部材の基端面の一構造例を示す図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ側面図、外観斜視図である。

第１支持部材と第２支持部材との結合構造および内蔵部品のクランプ構造を示す一実施例の図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ外観斜視図、側面図である。

第１支持部材と第２支持部材との結合構造および内蔵部品のクランプ構造を示す他実施例の図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ外観斜視図、側面図である。

第１支持部材と第２支持部材との結合構造および内蔵部品のクランプ構造を示す他実施例の図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ外観斜視図、側面図である。

（ａ）〜（ｄ）は、内蔵部品または第２支持部材、内蔵部品に関する変形例を示す側面図である。

本発明の対象となる中空容器は例えば自動車の燃料タンク等のブロー成形品である。 図１は燃料タンクＴの成形工程を示しており、燃料タンクＴは一対の成形金型Ｆにより型締め成形される。

本発明に係る中空容器における内蔵部品のクランプ構造は、一方の成形金型Ｆにより成形される容器壁体（燃料タンクＴの壁体）の内面に取り付けられ、第１結合部３および第１クランプ部４を有する第１支持部材１と、他方の成形金型Ｆにより成形される容器壁体の内面に取り付けられ、第２結合部５および第２クランプ部６を有する第２支持部材２と、を備え、第１結合部３と第２結合部５とが結合した状態で、内蔵部品７が第１クランプ部４と第２クランプ部６とによりクランプされることを主な特徴とする。
本発明において内蔵部品７が「クランプされる」とは、内蔵部品７が第１支持部材１と第２支持部材２とにより１８０度反対の２方向から挟持され、少なくとも当該２方向に移動不能となる状態をいう。

図１では第１支持部材１と第２支持部材２とをそれぞれ一対設けた態様を示しており、一方の第１支持部材１Ａと第２支持部材２Ａとが組となって内蔵部品７としてのチューブ７Ａをクランプし、他方の第１支持部材１Ｂと第２支持部材２Ｂとが組となって内蔵部品７としての支軸７Ｂをクランプする。

第１支持部材１、第２支持部材２の材質としては例えばＰＯＭ（ポリアセタール樹脂）が挙げられる。 第１支持部材１、第２支持部材２は例えば円柱形状を呈しており、中空の部材であってもよいし、中実の部材であってもよい。 燃料タンクＴは、燃料の不透過性に優れた材質からなるバリア層を、少なくとも、タンク内面を形成する内側熱可塑性樹脂層とタンク外面を形成する外側熱可塑性樹脂層とで挟んだ多層断面構造からなる。 内側熱可塑性樹脂層および外側熱可塑性樹脂層の材質は、例えば熱溶融性や成形性に優れるＰＥ（高密度ポリエチレン）である。

燃料タンクＴの成形工程を説明すると、図１（ａ）は、一対の成形金型Ｆが開いてその間にセンター型Ｃが位置し、板状を呈した一対のパリソンＰが各成形金型Ｆとセンター型Ｃとの間に垂下した状態を示している。 センター型Ｃは、一方のパリソンＰに対して第１支持部材１Ａ、１Ｂをそれぞれ取り付けるアクチュエータとしてのシリンダ９、１０と、他方のパリソンＰに対して第２支持部材２Ａ、２Ｂおよび燃料ポンプ８をそれぞれ取り付けるアクチュエータとしてのシリンダ１１、１２、１３とを備える。 第１支持部材１Ａ、１Ｂ、第２支持部材２Ａ、２Ｂおよび燃料ポンプ８はそれぞれシリンダ９〜１３の各ロッドの先端に設けられた係脱式の保持機構１４に保持されている。 図１（ａ）の状態ではシリンダ９〜１３の各ロッドは縮退した状態にある。 なお、保持機構１４は把持クランプ等の公知の機構から構成されるものであり、その詳細な説明は本発明の趣旨から外れるので省略する。

ここで、燃料ポンプ８は、燃料タンクＴ内の燃料をタンク外へ送り出すためのものであり、略円柱形状を呈している。 燃料ポンプ８の基端は他方のパリソンＰに取り付けられ、上端は一方のパリソンＰ側に形成される燃料タンクＴの開口部（後工程で開口処理される）Ｔｃに臨む。 燃料ポンプ８の上端には燃料の吐出口（図示せず）が形成されており、この吐出口には例えば後工程において開口部Ｔｃを通って外部に引き回される燃料送出配管（図示せず）が接続される。 燃料ポンプ８の基端寄りの周面には、先端にストレーナ１５を有するチューブ７Ａが取り付けられている。 燃料はストレーナ１５において異物が除去されたうえでチューブ７Ａを通って燃料ポンプ８に吸引され、前記燃料送出配管を介して外部に送出される。 チューブ７Ａは第２支持部材２Ａの第２クランプ部６に仮置きされている。

符号１６は燃料の液面に浮くフロートを示す。 フロート１６は前記した支軸７Ｂの先端に取り付けられている。 支軸７Ｂの基端は第２支持部材２Ｂの第２クランプ部６に回転可能な状態で仮置きされている。 支軸７Ｂは例えば図示しない電気的接点を備えており、燃料の液面レベルに応じたフロート１６の昇降に伴って支軸７Ｂが回動することで、前記電気的接点が第２支持部材２Ｂに設けた電気回路側に摺動し、液面レベルに応じた電気信号が外部回路に出力される。

燃料タンクＴの成形工程の説明に戻り、図１（ａ）の状態から成形金型Ｆがセンター型Ｃを挟み込むように閉じ、パリソンＰが成形金型Ｆの成形面側から真空引きされて成形金型Ｆの成形面に転写される（図１（ｂ）の状態）。 次いで図１（ｃ）に示すように、シリンダ９〜１３の各ロッドが所定長さだけ水平に前進し、第１支持部材１Ａ、１Ｂ、第２支持部材２Ａ、２Ｂおよび燃料ポンプ８の各基端がパリソンＰに押し付けられて所定の深さだけ埋設される。 次いで保持機構１４による保持が解かれた後、シリンダ９〜１３の各ロッドが縮退したうえで成形金型Ｆが開いてセンター型Ｃが成形金型Ｆの間から退避する（図１（ｄ）の状態）。

次いで、図１（ｅ１）または図１（ｅ２）に示すように、成形金型Ｆが再度閉じ、内部にエアがブローされてパリソンＰが燃料タンクＴとして成形される。 一方のパリソンＰは燃料タンクＴの上面部Ｔａを構成し、他方のパリソンＰは燃料タンクＴの下面部Ｔｂを構成する。 図１（ｅ１）は、成形金型Ｆの型締め時に、第１支持部材１Ａ、１Ｂの各第１結合部３と第２支持部材２Ａ、２Ｂの各第２結合部５とが結合する態様を示している。 このとき、第２支持部材２Ａの第２クランプ部６に仮置きされていたチューブ７Ａは、第２支持部材２Ａの第２クランプ部６と第１支持部材１Ａの第１クランプ部４とによりクランプされ、第２支持部材２Ｂの第２クランプ部６に仮置きされていた支軸７Ｂは、第２支持部材２Ｂの第２クランプ部６と第１支持部材１Ｂの第１クランプ部４とによりクランプされる。

仮にチューブ７Ａを第２支持部材２Ａの第２クランプ部６に仮置きしておくことなく、第２クランプ部６と第１クランプ部４とで同時にチューブ７Ａをクランプする方法をとった場合、もしチューブ７Ａ側とクランプ部側との間に位置ずれが生じていたときには、両者間に無理な当接が生ずるおそれがある。 これに対して、クランプ前の状態において、チューブ７Ａを一方のクランプ部に仮置きしておくことで、少なくともチューブ７Ａとこれを仮置きした第２クランプ部６との間で生じ得る無理な当接を回避できる。
同様に、クランプ前の状態において、支軸７Ｂを一方のクランプ部に仮置きしておくことで、少なくとも支軸７Ｂとこれを仮置きした第２クランプ部６との間で生じ得る無理な当接を回避できる。

一方、図１（ｅ２）は、成形金型Ｆの型締め時に、第１支持部材１Ａ、１Ｂの各第１結合部３と第２支持部材２Ａ、２Ｂの各第２結合部５とが未結合のままとなる態様を示している。 したがって、チューブ７Ａは第１支持部材１Ａの第１クランプ部４と第２支持部材２Ａの第２クランプ部６とにより未だクランプされておらず、支軸７Ｂも第１支持部材１Ｂの第１クランプ部４と第２支持部材２Ｂの第２クランプ部６とにより未だクランプされていない。

図１（ｅ２）の態様の場合には、図２に例示した矯正治具１７による支持部材結合工程を別途に設ける。 この支持部材結合工程は、成形金型Ｆ（図１）から取り出した燃料タンクＴの冷却時に、燃料タンクＴの外面を押圧して燃料タンクＴの変位により第１支持部材１と第２支持部材２とを結合状態にする工程である。 なお、図２では燃料タンクＴのピンチオフ部は省略している。

図１の成形金型Ｆから取り出された燃料タンクＴは、図２に示す矯正治具１７に搬入される。 成形金型Ｆから矯正治具１７への搬入形態は、ロボットやコンベア等により全自動化されたものでもよいし、人手が介在したものでもよい。 成形金型Ｆから取り出された成形間もない燃料タンクＴの表面温度は概ね８０〜１２０度の範囲であり、人手が介在する搬入形態の場合、作業者は軍手等を着用して燃料タンクＴを取り扱う。

矯正治具１７は、燃料タンクＴの外面を押圧して第１支持部材１と第２支持部材２とを結合できる機能を有していればその構造は限定されるものではない。 図２の矯正治具１７は、昇降する可動構造の上治具１８と固定構造の下治具１９とから構成される。 下治具１９は、固定基体２０と、この固定基体２０上に設けられ燃料タンクＴの下面部Ｔｂを載置する押圧載置台２１とを備える。 押圧載置台２１は複数に分割形成されており、その内の２つの押圧載置台２１には、下面部Ｔｂの内で第２支持部材２Ａ、２Ｂが取り付けられている座面周りが載置される。 固定基体２０には、上治具１８の最下降位置を位置決めするストッパ２２が設けられる。

上治具１８は、図示しないシリンダ等のアクチュエータにより昇降する可動基体２３と、この可動基体２３の下面に取り付けられ可動基体２３が下降したときに上面部Ｔａを押圧する押圧部２４とを備える。 押圧部２４は複数形成されており、その内の２つの押圧部２４は上面部Ｔａの内で第１支持部材１Ａ、１Ｂが取り付けられている座面周りを押圧する。 可動基体２３には、前記ストッパ２２と当接するストッパ２５が設けられる。

以上の矯正治具１７を用いた支持部材結合工程の一例を説明すると、成形金型Ｆ（図１）から取り出されて表面温度が概ね８０〜１２０度の範囲にある燃料タンクＴは、図２（ａ）に示すように上治具１８が上昇した状態での下治具１９の押圧載置台２１に載置される。 この状態では第１支持部材１Ａ、１Ｂと第２支持部材２Ａ、２Ｂとは間隔を空けた未結合状態にある。 そして、図２（ｂ）に示すようにストッパ２２とストッパ２５が突き当たるまで上治具１８が下降して、押圧部２４が上面部Ｔａの内で第１支持部材１Ａ、１Ｂが取り付けられた座面周りを押圧し、押圧載置台２１が下面部Ｔｂの内で第２支持部材２Ａ、２Ｂが取り付けられた座面周りを押圧する。 これにより各座面周りが矯正変形され、第１支持部材１Ａ、１Ｂと第２支持部材２Ａ、２Ｂとが結合状態となる。 このとき、チューブ７Ａは第１支持部材１Ａの第１クランプ部４と第２支持部材２Ａの第２クランプ部６とによりクランプされ、支軸７Ｂは第１支持部材１Ｂの第１クランプ部４と第２支持部材２Ｂの第２クランプ部６とによりクランプされる。

支持部材結合工程における冷却は例えば大気雰囲気で行う自然冷却であり、結合処理中の燃料タンクＴの表面温度は未だ概ね８０〜１２０度を保っているため、熱可塑性樹脂材料からなる燃料タンクＴの外郭形状の矯正変形は十分に可能である。 上治具１８の最下降位置での停止時間、すなわち押圧部２４および押圧載置台２１が燃料タンクＴを押圧し続ける時間は、押圧している座面周りにいわゆるスプリングバックが生じない程度まで矯正変形が完了し、第１支持部材１Ａ、１Ｂと第２支持部材２Ａ、２Ｂとの結合状態が強固に維持される状態となるように適宜に設定される。 なお、場合により燃料タンクＴに冷却風を吹き付ける等の処理を行ってもよい。 上治具１８の最下降位置での停止時間の経過後、図２（ｃ）に示すように上治具１８が上昇し、燃料タンクＴは押圧載置台２１から取り出されて次工程に搬入される。

次に、第１支持部材１および第２支持部材２の基端面の一構造例を説明する。 図３は第２支持部材２Ｂの基端面の一構造例を示す。 第２支持部材２Ｂの基端面には、狭小の間口となる樹脂流入溝２６を形成するように、爪先端を互いに対向させた一対の鉤爪部２７が形成されている。 図３では、互いに対向する一対の鉤爪部２７を直線状の定断面となるように形成して、これを４セット平行に並設した、つまり樹脂流入溝２６を４本形成した例を示している。 図１に示した燃料タンクＴの成形工程において、第２支持部材２Ｂの基端がパリソンＰに押し付けられると、パリソンＰの一部が各樹脂流入溝２６に流入し、一対の鉤爪部２７の機械的結合力が発揮されて第２支持部材２ＢがパリソンＰ（すなわち下面部Ｔｂ）に強固に固定され、パリソンＰの流動性の高い成形工程中にあっても姿勢が崩れることはない。 これら樹脂流入溝２６、鉤爪部２７は、他の第１支持部材１Ａ、１Ｂおよび第２支持部材２Ａの基端面にも形成されており、それぞれパリソンＰに強固に固定される。 また、樹脂流入溝２６、鉤爪部２７は燃料ポンプ８の基端面にも形成されており、比較的重量のある燃料ポンプ８でも成形工程中に姿勢が崩れることはない。

次に、第１支持部材１と第２支持部材２との結合構造および内蔵部品７のクランプ構造の具体例について説明する。 図４は内蔵部品７をチューブ７Ａとした場合を示しており、第１支持部材１と第２支持部材２の各先端面には、チューブ７Ａの上周面、下周面にそれぞれ嵌り込むように断面半円形を呈した互いに平行な溝２８、２９が径方向に貫通形成されている。 第１支持部材１の先端面には溝２８を挟んで一対の結合突起３０が突設され、第２支持部材２の先端面には溝２９を挟んで前記結合突起３０が嵌り込む一対の結合孔３１が形成されている。 結合突起３０、結合孔３１はそれぞれ第１結合部３、第２結合部５を構成し、溝２８、２９はそれぞれ第１クランプ部４、第２クランプ部６を構成する。 なお、結合突起３０を第２支持部材２側に突設し、結合孔３１を第１支持部材１側に形成する態様にしても差し支えない。

以上により、結合突起３０が結合孔３１に嵌り込んで第１支持部材１と第２支持部材２の各先端面が突き合うことで第１支持部材１と第２支持部材２とが結合状態となり、このときチューブ７Ａの外周面が溝２８、２９によってクランプされる。 これによりチューブ７Ａは、少なくともチューブ７Ａの延設方向と直交する面方向に移動不能として第１支持部材１と第２支持部材２とに挟持される。 第１支持部材１および第２支持部材２は結合することにより１本の剛体の支柱として図１に示す燃料タンクＴの上面部Ｔａと下面部Ｔｂとを支え、上面部Ｔａ−下面部Ｔｂ間方向の燃料タンクＴの圧縮変形を抑制する。

また、図４では、溝２８および溝２９の少なくとも一方とチューブ７Ａとの間に、チューブ７Ａの横滑りを防止する横ずれ防止手段３２を設けた例を示している。 つまり、チューブ７Ａは横ずれ防止手段３２によって延設方向の横ずれが防止される。 横ずれ防止手段３２として、チューブ７Ａの外周面にはマグネット３３が環状に固設され、溝２８、２９の溝面にはマグネット３３と吸着する極性のマグネット３４が層状に固設されている。 これによりチューブ７Ａはマグネット３３、３４の磁力により延設方向に位置決めされる。 マグネット３４は溝２８、２９のどちらか一方のみに設けてもよい。
また、クランプ前の状態において、チューブ７Ａを一方の支持部材２（例えば第２支持部材２Ａの第２クランプ部６）に仮置きする際には横ずれ防止手段３２を利用して仮置きすればよく、図４の例では、マグネット３３、３４の磁力によりチューブ７Ａを一方の支持部材２に仮置きしておくこととなる。

横ずれ防止手段３２としては面ファスナを用いることもでき、チューブ７Ａの外周面に例えば雄の面ファスナ３５を環状に固設し、溝２８、２９の溝面に雌の面ファスナ３６を固設する。 これによりチューブ７Ａは面ファスナ３５、３６の接合により延設方向に位置決めされる。 面ファスナ３６は溝２８、２９のどちらか一方のみに設けてもよい。
この場合も、面ファスナ３５、３６の接合によりチューブ７Ａを一方の支持部材２に仮置きしておくができる。

図５は横ずれ防止手段３２として、チューブ７Ａの外周面に係合突起３７を突設し、溝２９の溝面には係合突起３７が嵌り込む係合孔３８を形成した態様を示している。 これによりチューブ７Ａは係合突起３７と係合孔３８との係合により延設方向に位置決めされる。 なお、係合孔３８は溝２８側に形成してもよい。 また、係合突起３７を一対突設し、溝２８、２９の両方に係合孔３８を形成してもよい。
この場合も、係合突起３７と係合孔３８との係合によりチューブ７Ａを一方の支持部材２に仮置きしておくができる。

図６は内蔵部品７と溝面２８、２９との間に軸受３９を介設した態様を示している。 内蔵部品７としては、例えば図１に示した支軸７Ｂ等の回転する部材が挙げられる。 環状を呈する軸受３９は一対として設けられ、その内面側が支軸７Ｂの外周面に対して回転可能となるように支軸７Ｂに外嵌されている。 溝２８、２９には軸受３９のケースを嵌め込むための軸受固定用凹部４０が形成されている。 これにより支軸７Ｂは、軸受３９のケースが軸受固定用凹部４０に嵌め込まれることで軸方向に位置決めされ、かつ軸受３９により軸回りに回転可能に保持される。 つまり、図６の場合、横ずれ防止手段３２は軸受３９のケースと軸受固定用凹部４０とにより構成される。

次に図７を参照して内蔵部品７または第１支持部材１、第２支持部材２の変形例について説明する。 図７（ａ）は、クランプ対象の内蔵部品７を、バルブ４１と連通するバルブ用チューブ７Ｃとした場合を示す。 バルブ４１は例えば燃料カットバルブである。 バルブ用チューブ７Ｃはその一端がバルブ４１に接続し、他端は開口部Ｔｃを通って外部に引き回される。

図７（ｂ）は、クランプ対象の内蔵部品７を、２つのキャニスタ４２を連通させるキャニスタ用チューブ７Ｄとした場合を示す。 一方のキャニスタ４２は例えば図示しない配管により開口部Ｔｃを介して外部大気と連通する。

図７（ｃ）は、クランプ対象の内蔵部品７を、２つの波消し板４３を連結する連結軸７Ｅとした場合を示す。 波消し板４３は燃料タンクＴ内での燃料液面の波立ちを抑制する機能を担う。

図７（ｄ）は、第１支持部材１、第２支持部材２の内部に燃料ポンプ４４、ストレーナ４５等が予め組み込まれている例を示す。 クランプ対象の内蔵部品７は、例えば図１で示した支軸７Ｂ等である。

以上、本発明の好適な実施形態について説明した。 本発明は図面に記載したものに限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な設計変更が可能である。 中空容器としても、一対の成形金型により型締め成形されるものであれば燃料タンクに限られずに実施可能である。

１（１Ａ、１Ｂ） 第１支持部材 ２（２Ａ、２Ｂ） 第２支持部材 ３ 第１結合部 ４ 第１クランプ部 ５ 第２結合部 ６ 第２クランプ部 ７（７Ａ〜７Ｅ） 内蔵部品 ８ 燃料ポンプ１７ 矯正治具３２ 横ずれ防止手段 Ｃ センター型 Ｆ 成形金型 Ｐ パリソン Ｔ 燃料タンク（中空容器）