CN100394095C - 燃料箱的熔接接头 - Google Patents

Abstract

一种熔接接头，具有作为连接部的筒状部和布置在该筒状部基端部的环形熔焊部，该熔焊部被构造为热熔焊至树脂制燃料箱。该筒状部通过采用树脂合金材料而构成，在该树脂合金材料中，通过引入对乙烯-乙烯醇共聚物的羟基高亲和性的官能团而获得的改性高密度聚乙烯与乙烯-乙烯醇共聚物合金化，并且至少熔焊部包括采用该树脂合金材料的内层和至少采用高密度聚乙烯和改性高密度聚乙烯之一、并在外部覆盖内层的外层。

Description

燃料箱的熔接接头

技术领域

本发明涉及一种用于将配管用管或连接器连接至树脂制燃料箱的树脂制接头，更具体地，涉及一种被熔焊至燃料箱以构成连接部的树脂制熔接接头。

背景技术

安装在汽车上的燃料箱一体地设置有用于连接管子的接头、用于将自注入口注入的燃料导入燃料箱的连接器等。

这里，在例如将燃料自注入口导入燃料箱的管的情况下，迄今已采用了橡胶制管(橡胶软管)。然而，近年来考虑到环境保护，燃料通过该软管到外部的渗透已经受到严格控制。因此，已采用橡胶/树脂复合管作为配管用管，其中橡胶软管进一步包括树脂阻挡层、由具有抗燃料渗透性的氟橡胶制成的橡皮管、或仅由树脂制成的树脂管。

迄今，例如，已采用如图4A和4B所示的连接结构作为用于燃料箱的这种管的连接结构。

参考图4A，附图标记200表示树脂制燃料箱，附图标记202表示类似于树脂制的熔接接头。熔接接头202通过热熔焊被结合到燃料箱200。

熔接接头202包括作为管配合部的筒状部204，并且设置有自筒状部204的外周表面突出的环状法兰部206。

附图标记208表示用于将自注入口注入的燃料导入燃料箱200的树脂管。如图4B所示，树脂管208设置有波纹管部210以提供柔性。

参见图4B和5，附图标记212表示连接器(快速连接器)，树脂管208通过其连接至熔接接头202。

连接器212通过采用树脂制连接器主体214和类似树脂制止动器216构成。

连接器主体214包括在其轴向一侧上的螺纹接口部218，还包括在另一侧上的插孔状止动器保持部230，其保持弹性地插入其中的止动器216。

螺纹接口部218为在其上树脂管208以外部配合状态被压力装配以固定该树脂管的部。该螺纹接口部218形成在其具有防脱落(coming-off)部的外周表面，该防脱落部具有轴向相隔一定距离的多个环状突起232并且其截面为锯齿状。此外，在螺纹接口部218的内周侧上保持多个O-环(密封环)。

另一方面，插孔状止动器保持部230设置有呈圆弧形的凹槽236和呈相应圆弧形的部分环状部238。

止动器216可整体沿其径向弹性变形。该止动器216包括：圆弧形凹槽240，在其中弹性地装配止动器保持部230中的部分环形部238；锥形导向表面242，其用于引导在熔接接头202侧的法兰部206的轴向插入并且弹性地扩大整个止动器216的直径；和圆弧状接合凹槽244，在其内接合法兰部206。

通过这种连接结构，树脂管208的端部被强制地压力装配到连接器主体214的螺纹接口部218上，从而被固定。

在此情况下，树脂管208的端部，由于压力装配到螺纹接口部218上，因此其直径被扩大而变形，如图4B所示，因此通过强张紧力使螺纹接口部218沿连接器主体214的径向张紧。

由于此张紧力和设置在螺纹接口部218的环状突起232的咬合作用，树脂管208的端部被固定到连接器主体214。

止动器216连接到连接器主体214并由该连接器主体214保持，在此状态下，连接器212外配合到熔接接头202的筒状部204上。

在此场合下，由连接器主体214保持的止动器216通过法兰部206随其直径被扩大而弹性变形。当法兰部206已到达接合凹槽244时，止动器216随其直径缩小再次弹性变形，由此法兰部206和接合凹槽244变成接合状态。

同时，筒状部204位于相对于法兰部206的远端侧的部分变成配合到连接器主体214的内周侧上的O-环234中，由此在筒状部204与连接器主体部214之间建立密封。

同时，与上述连接结构不同，已设想直接配合并连接树脂管208到熔接接头202的筒状部204上，而无需插入连接器212。

这种用于连接连接器(快速连接器)或用于直接连接燃料配管用管的熔接接头通过上述热熔焊被一体连接至燃料箱。在管的连接部通过采用这种熔接接头构成时，将出现如下所述问题。

迄今，HDPE(高密度聚乙烯)树脂已被用作燃料箱的外层材料。因此，要求与燃料箱结合的熔接接头可熔焊至该燃料箱。

据此，为了熔焊，包括筒状部的整个熔接接头通过采用相同材料的HDPE树脂构成。然而，尽管HDPE树脂具有与燃料箱的优良可熔焊性，但它也显示出抗燃料渗透性不足，从而发生燃料从熔接接头渗出的问题。

为解决抗燃料渗透性的问题，JP-A-2002-2 54938公开了通过沿熔接接头径向堆叠具有与燃料箱的可熔焊性的第一部分和由具有抗燃料渗透性(阻挡性能)的树脂材料制成的第二部分构成熔接接头。

图6示出该熔接接头的例子。

参考图6，附图标记246表示树脂制燃料箱，其通过将由HDPE树脂制成的外层246-1和内层246-3，以及由抗燃料渗透性优良的EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)树脂制成的阻挡层246-2堆叠在一起构成。

附图标记248表示熔焊并结合到燃料箱246的树脂制熔接接头。该熔接接头248包括用作管258的连接部(配合部)的筒状部252，和在该熔接接头基端部的熔焊部250，并且它使熔焊部250通过热熔焊固定到燃料箱246。

筒状部252包括通过采用不同树脂材料制成的外层254和内层256。更具体地，外层254通过采用与熔焊部250的材料相同的树脂材料制成，且内层256通过采用阻挡材料如PA(聚酰胺)树脂制成，该阻挡材料具有比外层254的树脂材料更优异的抗燃料渗透性。

顺便提及，附图标记260表示在配合状态下夹住管258的软管夹。

在该结构的熔接接头中，当筒状部252中的外层254和熔焊部250通过采用对燃料箱246高可熔焊的相同材料的HDPE树脂制成时，该HDPE树脂显示出不足的抗燃料渗透性(因此，筒状部252的内层256通过采用图6所示的熔接接头248中的阻挡材料制成)。因此，即使对于筒状部252可确保抗燃料渗透性，通过采用HDPE树脂制成的熔焊部250也可以说处于“裸露状态”，因此燃料箱246内的燃料通过熔焊部250渗出的问题是固有的。

同时，JP-A-2002-241546公开了将EVOH共聚物与聚烯烃树脂合金化，并且通过采用这种树脂合金材料构成燃料处理构件，该构件具有海-岛结构的树脂相分离结构，其中海-岛结构的连续相(海)为EVOH、分离相(岛)为聚烯烃。

据此，在熔接接头248中，熔焊部250通过采用JP-A-2002-241546公开的树脂合金材料制成。

因此，可预期赋予熔焊部250 HDPE的优良可熔焊性和基于EVOH的高抗燃料渗透性。

然而，EVOH不总是充分防水。当长时间暴露于湿气中时，EVOH吸收水分，导致抗燃料渗透性和强度都降低的问题。在熔接接头248中的熔焊部250是可能暴露于湿气中的部分。当整个熔焊部250通过采用这种树脂合金材料制成时，担心抗燃料渗透性和强度随时间推移而降低。

发明内容

本发明以上述情况作为其背景，并且其目的是提供一种燃料箱的熔接接头，该燃料箱的熔接接头在燃料箱的熔焊部可长时间保持良好的可熔焊性和抗燃料渗透性，而不受湿气的不利影响，并且其中即使筒状部也表现出良好的抗燃料渗透性。

根据本发明的第一方面，提供了一种熔接接头，其包括：筒状部，其作为配管用管或连接器的连接部；和环形熔焊部，其布置在筒状部的基端部。该熔焊部被构造为热熔焊至树脂制燃料箱开口的外周边缘部，由此与燃料箱一体化。筒状部通过采用树脂合金材料构成，在该树脂合金材料中，通过引入对EVOH的羟基高亲和性的官能团获得的改性HDPE与EVOH单独或与HDPE一起合金化，并且至少熔焊部由堆叠结构构成，该堆叠结构包括采用树脂合金材料的内层和采用HDPE和/或改性HDPE、并在外部覆盖内层的外层。

根据本发明的第二方面，外层延伸至达到以外配合状态装配在筒状部上的管的远端的位置，并且从熔焊部延伸至达到管的远端的位置的一部分筒状部包括内层和外层。

根据本发明的第三方面，熔接接头进一步包括防水密封环，其布置在装配到管内的筒状部外层的一部分上，该防水密封环密封筒状部的外周表面和管的内周表面之间的间隙。

如上所述，熔接接头的筒状部通过采用树脂合金材料构成，在该树脂合金材料中，通过引入对EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)的羟基高亲和性的官能团获得的改性HDPE(高密度聚乙烯)与EVOH单独或与无此官能团的HDPE一起合金化。至少熔接接头的熔焊部通过采用堆叠结构构成，该堆叠结构包括采用该合金材料的内层，和在外部覆盖该内层并采用对燃料箱高可熔焊性的HDPE树脂和/或改性HDPE树脂的外层。

如上所述，迄今已知EVOH为具有优良气体阻挡性能的材料。其中将该改性HDPE与这种EVOH合金化的树脂合金材料，由于该合金材料中所含的HDPE，具有与燃料箱的优良可熔焊性，并且其还具有基于EVOH的高抗燃料渗透性(阻挡性能)。因此，根据本发明，熔接接头的筒状部可被赋予优良的抗燃料渗透性，并且熔焊部可被赋予优良的抗燃料渗透性和良好的可熔焊性。

因此，根据本发明，与图6所示的熔接接头不同，可顺利地防止燃料气体自熔焊部渗透。

本发明的特征在于，通过采用树脂合金材料制成的熔焊部的内层从外部被采用HDPE和/或改性HDPE树脂(以下将它们简称为“HDPE树脂”)的外层覆盖。

如上所述，EVOH不总是充分防水，并且当长时间暴露于湿气中时，它吸收水分导致抗燃料渗透性和强度都降低。

特别地，被熔焊至燃料箱的熔焊部是可能暴露于湿气中的部分。

在这点上，在本发明中，采用树脂合金材料的内层被采用具有高耐湿气的HDPE树脂的外层从外部覆盖。因此，根据本发明，可通过采用HDPE树脂的外层，将至少熔焊部中的内层阻断并防止外部湿气，由此可在长时间内稳定保持熔焊部的优良抗燃料渗出性和熔焊强度。

根据本发明的第二方面，在管通过压力装配直接装配到筒状部的情况下，形成熔焊部中的外层，以在筒状部一侧延伸至达到管的远端的位置，并且延伸至达到管远端的位置的一部分筒状部形成堆叠结构，该结构包括采用树脂合金材料的内层，和从外部覆盖内层并采用HDPE树脂的外层。根据本发明，即使在外部不被管覆盖的筒状部的暴露部分处，即在自熔焊部延伸至达到管远端位置的部分处，位于内侧并采用树脂合金材料的内层通过位于外侧并通过采用HDPE树脂制成的外层可被阻断并防止湿气。因此，即使在筒状部，可在长时间内稳定地保持良好的抗燃料渗透性。

根据本发明的第三方面，将防水密封环安装在对应于管的远端部的位置处的筒状部外层上，以通过该防水密封环密封筒状部外周表面和管内周表面之间的间隙。从而可通过防水密封环防止湿气侵入在远端侧部分的管内周表面与筒状部外周表面之间。因此，即使在从外部被管覆盖的筒状部远端侧部分通过采用单一树脂合金材料制成的情况下，也不担心筒状部远端侧部分的抗燃料渗透性因湿气而下降，并且即使在该部分也可在长时间内稳定保持优良的抗燃料渗透性。

根据本发明的第三方面，也获得下述效果。

HDPE树脂抗流挂性不足，并且当该HDPE树脂承受来自管的强张紧力时，它易于塑性变形和永久应变，并且担心管的防脱落力或密封性能随时间推移而降低。然而，根据本发明的第三方面，遭受可归因于管的张紧力的筒状部的该远端部分由抗流挂性高的树脂合金材料制成。因此，可顺利地解决筒状部的远端侧部分当遭受可归因于管的张紧力时发生弹性变形引起永久应变，和随时间推移管的防脱落力和密封性能下降的问题。

附图说明

图1为示出根据本发明实施例的熔接接头的视图；

图2A和2B为示出图1中的基本部分的透视图；

图3A为示出该实施例中采用的树脂合金材料的EVOH存在形状的例子的模型图，图3B示出比较例；

图4A和4B为示出用于燃料箱的树脂管的现有技术的连接方式的说明图；

图5为示出图4中的连接结构的单独分解构件的视图；以及

图6为示出熔接接头的传统例子的构造图。

具体实施方式

现在，将结合附图详细描述本发明的实施例。

参考图1，附图标记10表示树脂制燃料箱。这里，燃料箱10包括通过采用HDPE树脂制成的外层10-1和内层10-2，并且其具有其中薄阻挡层10-3夹在外层与内层之间的截面结构。

在此情况下，阻挡层10-3相对于外层10-1也形成内层。

附图标记12表示树脂制熔接接头，其包括用作配管用管(以下将该术语简称为“管”)14连接部的筒状部16，和位于该熔接接头基端部的熔焊部18。

管14以外配合状态通过压力装配固定到筒状部16上，并且它通过该熔接接头12连接到燃料箱10。

筒状部16包括当被插入管14中时在该筒状部的远端侧的配合部16-1，和在燃料箱10侧上的底部16-2。在远端侧的配合部16-1的外周表面设置有防脱落部22，该防脱落部22具有轴向相隔一定距离的多个环状突起20。防脱落部22的截面形状为锯齿状。

此外，筒状部16的外周表面在该筒状部轴向的中间位置处和接近其远端的位置处形成有环形凹槽24，并且作为防水密封环的O-环26被容纳并保持在环形凹槽24内。

该O-环26起到在筒状部16的外周表面与管14的内周表面之间建立密封的作用。这里，至少一个(较低的一个)O-环26布置在筒状部16的外层34上，该外层34将在稍后说明。这样，即使在筒状部16的远端侧部分通过采用单一的树脂合金材料制成的情况下，也不用担心筒状部远端侧部分的抗燃料渗透性由于湿气而下降，并且即使在该部分可在长时间内稳定保持优良的抗燃料渗透性。

防脱落部22，以其远端限定锐角的各环状突起20咬合入管14内表面的方式，起到防止管14脱落的作用。

同样如图2A和2B(图2A和2B示出熔焊前熔接接头12的状态)所示，熔焊部18包括自筒状部16向外径向延伸的大直径盘状法兰部18-1，和自法兰部18-1的外周端部向燃料箱10下垂的下垂部18-2，并且该下垂部18-2限定围绕燃料箱10的开口28的环形物。在下垂部18-2的端面，熔焊部18通过热熔焊一体化到燃料箱10的开口28的周边缘部，具体地，一体化至外层10-2。

熔接接头12还设置有环状突起部30，其与筒状部16相反地，即向开口28的内部突起。

突起部30用于与布置在燃料箱10内的阀门等的树脂制套管连接。

熔焊部18整体上形成通过采用内层32和外层34组成的堆叠结构，并且相应层的端面都通过热熔焊熔焊至燃料箱10。

这里内层32和外层34通过双色注射模塑成形一体地模塑。

此外，熔焊部18中的外层34延伸至达到管14远端部内侧的位置。筒状部16中的底部16-2形成堆叠结构，该结构由与熔焊部18中的内层32的材料相同的材料制成的内层32，和与熔焊部18中的外层34的材料相同的材料制成的外层34组成。

在本实施例中，筒状部16中的远端侧的整个配合部16-1、底部16-2中的内层32和突出部30以及熔焊部18中的内层32通过采用树脂合金材料构成。该树脂合金材料的产生方式为：其中引入对EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)的羟基高亲和性的官能团的改性HDPE(高密度聚乙烯)，与EVOH单独或与普通HDPE一起合金化。

此外，熔焊部18中的外层34和筒状部16中的底部16-2的外层34由对燃料箱10，更具体地，对燃料箱10的外层10-1具有高可熔焊性的HDPE树脂构成(顺便提及，上述改性HDPE树脂，或由普通HDPE树脂和改性HDPE树脂组成的混合材料也可用于外层34)。

在如上所述的实施例中，熔接接头12的筒状部16可以被赋予优良的抗燃料渗透性。此外，熔焊部18可以被赋予优良的抗燃料渗透性和对燃料箱10良好的可熔焊性。

因此，与图6所示的已知熔接接头不同，熔接接头12可顺利地防止燃料气体自熔焊部18渗透。

此外，在本实施例中，将通过采用具有低耐湿气性的树脂合金材料制成的内层32从外部用通过采用具有高耐湿气性的HDPE树脂制成的外层34覆盖，换言之，内层32通过外层34被阻断并防止外部湿气。因此，可在长时间内稳定保持熔焊部18中的优良抗燃料渗透性和熔焊强度。

此外，在本实施例中，形成熔焊部18中的外层34使其延伸至筒状部16一侧，并将筒状部16的底部16-2构成为堆叠结构，该结构通过采用树脂合金材料制成的内层32和从外部覆盖该内层的HDPE树脂的外层34组成。因此，即使在暴露于外部的筒状部16的部分，也可在长时间内保持优良的抗燃料渗透性。

另一方面，在筒状部16中的远端侧的配合部16-1仅通过采用树脂合金材料制成，但是通过O-环26阻止湿气侵入配合部16-1与管14之间的间隙。因此，不担心配合部16-1因湿气而使抗燃料渗透性下降，并且即使在该部16-1中仍可长时间稳定保持优良的抗燃料渗透性。

此外，HDPE树脂抗流挂性不足，并且当该HDPE树脂承受来自管14的强张紧力时，它趋于塑性变形和永久应变，并且担心管14的防脱落力或密封性能随时间推移而下降。然而，在本实施例中，在其上装配管14的、承受可归因于管14的张紧力的筒状部16的配合部16-1通过采用抗流挂性高的树脂合金材料制成。因此，不管可归因于管14的张紧力，可在长时间内保持管14的防脱落力和密封性能。

在本实施例中，与普通HDPE不同，将改性HDPE用作与EVOH合金化的材料，这是出于以下原因：

普通HDPE缺乏与EVOH的亲和性。因此，当打算将普通HDPE与EVOH合金化时，由于它们之间的非亲和性，EVOH和HDPE在部分局部状态变为大块。

例如，在如图3B所示的类似模型方式中，EVOH变为呈不均匀地分布在HDPE的基体B内的状态的大块A。

在此情况下，尽管EVOH本身抗燃料渗透性优良，但其大块A彼此分离并局限在HDPE的基体B内，从而燃料气体容易在EVOH的块A之间通过并渗出。

这种情形可归因于EVOH和HDPE为相不溶性材料的组合的事实，这样即使当这两种树脂被物理混合时，它们也引起相分离并形成低亲和性的界面。

结果，所混合的材料(所掺合的材料)变为其中包含好像为外来物的EVOH大块的状态。在该状态下，混合材料强度变低(易碎)，并且在两种树脂之间的界面处易于发生脱落。

相反，在本实施例中，将其中引入对EVOH的羟基具有化学反应性(主要是氢键合和共价键合)的官能团的改性HDPE树脂用作与EVOH合金化的材料。因此，EVOH和HDPE均匀混合并分散，并且这两种树脂变为熔化在一起的状态。

因此，良好的可熔焊性(熔焊部18中的可熔焊性)和抗燃料渗透性(阻挡性能)都被实现。

如上所述，EVOH和HDPE均匀混合并分散形成它们熔化在一起的均匀相。其原因在于，由于基于引入官能团的改性，HDPE显示出与EVOH的高亲和性。

此外，由于EVOH和改性HDPE这两种树脂均匀混合并分散形成均匀相，其中EVOH和改性HDPE合金化的树脂合金材料增强了材料的抗冲击性和强度。

这里，改性基团，即引入HDPE中的官能团的例子是羧基、碳酸酯-酸酐残基、环氧基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙酸乙烯酯基和氨基。

此外，熔焊强度可通过提高HDPE的比例来增强，而抗燃料渗透性可通过提高EVOH的比例来增强。熔焊强度和抗燃料渗透性二者任一可通过按此方式调节比例来处理。对于该比例，EVOH/改性HDPE的比例可以设定为重量比80/20-15/85。

此外，由于在混合中不包含任何相溶剂，因此该树脂合金材料抗燃料渗透性优良。然而，若需要，也可将相溶剂、无机填料等混合到该树脂合金材料中。在此情况下，当过量添加相溶剂时，基体材料的结晶度降低，以提高了燃料渗透性能(降低阻挡性能)，所以要在确保所需的阻挡性能范围内添加相溶剂。

此外，除改性HDPE单独与EVOH形成合金之外，普通HDPE和改性HDPE都可与EVOH形成合金。

在本实施例中，树脂合金材料可为海-岛结构，其中EVOH和改性HDPE二者任一形成海，而另一形成岛，特别是在其中EVOH形成岛而HDPE形成海的海-岛结构的情况下，EVOH的存在形状可为具有扁平形状的岛a-1，并沿与图3A所示的相同方向取向。在此情况下，可更有效地增强抗燃料渗透性。

此外，在本实施例中，筒状部16中的底部16-2和熔焊部18由内层32和外层34组成的堆叠结构构成，但是本发明不限于这里所说明的。例如，仅熔焊部18可由内层32和外层34组成的堆叠结构构成。

即使在此情况下，也可获得通过从外部覆盖内层32的外层34顺利地防止因熔焊部18中的内层32吸收湿气导致的抗燃料渗透性或强度降低的优点。

尽管本发明的实施例已在上面详细描述，但其是作为例证的，并且可在不脱离本发明目的的范围内对本发明进行各方面的改变。

Claims (4)

1.一种熔接接头，其包括：

筒状部，其作为连接部；和

环形熔焊部，其布置在所述筒状部的基端部，所述熔焊部被构造为热熔焊至树脂制燃料箱；

所述筒状部通过采用树脂合金材料而构成，在所述树脂合金材料中，通过引入对乙烯-乙烯醇共聚物的羟基高亲和性的官能团而获得的改性高密度聚乙烯与乙烯-乙烯醇共聚物合金化，并且至少所述熔焊部包括采用所述树脂合金材料的内层和采用至少所述高密度聚乙烯和所述改性高密度聚乙烯之一、并在外部覆盖内层的外层，

所述外层延伸至达到以外配合状态装配到所述筒状部的管的远端的位置，并且从所述熔焊部延伸至达到所述管的所述远端位置的一部分筒状部包括所述内层和所述外层，

该熔接接头还进一步包括防水密封环，其布置在被装配到所述管内的所述筒状部的所述外层，所述防水密封环密封在所述筒状部的外周表面与所述管的内周表面之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的熔接接头，所述筒状部的外周表面在所述筒状部轴向的中间位置处和接近所述筒状部远端的位置处形成有环形凹槽。

3.一种熔接接头，其包括：

筒状部，其作为连接部；和

环形熔焊部，其布置在所述筒状部的基端部，所述熔焊部被构造为热熔焊至树脂制燃料箱；

所述筒状部通过采用树脂合金材料而构成，在所述树脂合金材料中，通过引入对乙烯-乙烯醇共聚物的羟基高亲和性的官能团而获得的改性高密度聚乙烯和高密度聚乙烯一起与乙烯-乙烯醇共聚物合金化，并且至少所述熔焊部包括采用所述树脂合金材料的内层和采用至少高密度聚乙烯和改性高密度聚乙烯之一、并在外部覆盖内层的外层，

所述外层延伸至达到以外配合状态装配到所述筒状部的管的远端的位置，并且从所述熔焊部延伸至达到所述管的所述远端位置的一部分筒状部包括所述内层和所述外层，

该熔接接头还进一步包括防水密封环，其布置在被装配到所述管内的所述筒状部的所述外层，所述防水密封环密封在所述筒状部的外周表面与所述管的内周表面之间的间隙。

4.根据权利要求3所述的熔接接头，所述筒状部的外周表面在所述筒状部轴向的中间位置处和接近所述筒状部远端的位置处形成有环形凹槽。

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