CN103228476A - 车辆用箱和/或者用于这种箱的加注管 - Google Patents

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Abstract

一种车辆用箱和/或者用于这种燃料箱的加注管，该箱和/或者管包括具有拉胀结构的柔性部和/或者设置了螺旋形波纹的柔性部。

Description

车辆用箱和/或者用于这种箱的加注管
本发明涉及车辆用箱和/或者用于这种箱的加注管。
特别是因为塑料的重量较轻（与它们的金属对应物相比）并且更容易模制复杂形状，所以机动车（本发明范围内的陆地车辆）的燃料箱和添加剂箱越来越多地基于塑料。传统上，塑料箱通过挤塑/吹塑模制而制成。该工艺产生壳体，穿过该壳体形成用于容纳包括加注系统的各种功能件的开口。
该加注系统通常包括：
－用于塞住它的加注器盖
－加注头，以及
－加注管。
加注管通常或者由金属或者由塑料制成。优选地，与箱相同，它由塑料制成，并且其一端用于通过焊接操作或者通过简单机械连接（例如利用快速连接件或者借助于套管和2个夹紧环，等等）紧固到箱（该箱的开口，或者为该用途设置的颈部），其另一端通常用于紧固到车辆的底盘（并且特别是，对于燃料箱，紧固到位于燃料箱口盖下面的加注滤杯（filling bowl））。
在某些情况下，箱制造商执行第一操作（将管紧固到箱），车辆的制造商将组件紧固到车辆。为了便于执行所述后一项操作，考虑到不同车辆的接受尺寸公差不同以及在车辆寿命期内观察到的变形和振动，已知提供了一种带柔性部的加注管，该柔性部可以或者可以不与其一体地制成。
因此，已知在两个部之间采用光滑橡胶连接或者波纹橡胶连接，但是这种解决方案昂贵并且增加了泄漏的风险。
还已知使用有波纹部（即，设置了横向并且大致是圆环形的波纹）的管，该波纹部与其一体地制成。例如，在文献WO2001/68397中描述了这种管。的确，这种类型的结构/管可以部分地解决上述问题。
然而，不仅在管的横向的轴上而且在纵向地沿管的轴向的轴上并且还在扭转上具有升高的柔性可以获得迄今没有人想到的益处/优点，即：
－在有冲击（事故）的情况下限制应力，并因此在这种情况下限制了对燃料系统的损害；
－能够使箱/管组件更紧凑（通过使该管变形），并因此，限制了与从箱制造商到机动车制造商的运输相关的物流成本；
－能够与箱一体地模制管，并且能够在脱模并且去除了可能的废料后，改变管相对于箱的相对位置，以限制如上所述的物流成本，并且能够在第二步骤将该组件装配到车辆上的功能位置；
－可以使同一个管款型适合于各种车辆款型。
应当注意，通过对箱的至少一部分赋予类似程度的柔性，可以获得类似的优点，这种变型还具有能够避免在箱与车辆底盘之间的接触点使用泡沫、密封件或者其他吸收件的优点。
因此，本发明涉及包括具有拉胀结构（auxetic structure）的柔性部的车辆用箱和/或者用于这种箱的加注管。具有设置了螺旋形波纹的柔性部的箱/加注管会表现相似的优点，但是具有拉胀结构的变型在柔性方面尤其具有吸引力，并且与具有螺旋形波纹的变型相比，较容易应用于箱。
术语“箱”被理解为指用于存储燃料、添加剂（燃料添加剂（例如，降低保留在柴油发动机的颗粒过滤器上的颗粒的燃烧温度所需的燃料添加剂）、排气添加剂（诸如SCR（选择性催化还原或者NOX还原）系统中的尿素或者氨的其他前体）等）或者陆地（陆用）车辆（小汽车、货车等）的任何其它车载流体的密封室。
表述“加注管”被理解为指使箱的外部与内部连通并且允许流体进入箱内的管。
根据本发明，箱和管由与它们可能处理的每种流体相容的材料制成。对于燃料箱，该材料必须在惯常工作压力和温度下既对挥发性液体碳氢化合物又对重质液体碳氢化合物呈现化学惰性。它可以是塑料或者金属。应当注意，箱和管可以由混合材料制成，即，可以包括金属部和塑料部。
对于本发明，特别是因为重量、机械强度和化学耐性以及容易处理的优点，热塑性塑料提供良好的结果。
特别是，可以使用聚烯烃、聚乙烯基卤化物、热塑性聚酯、聚酮（例如，POM或者聚甲醛）、聚酰胺和它们的共聚物。还可以使用聚合物或共聚物的共混物；类似地，还可以使用聚合物材料与无机、有机和/或者天然填充物的共混物，所述填充物例如但并不局限于：碳、盐和其他无机衍生物、天然纤维、玻璃纤维或者聚合物纤维。还可以采用由接合在一起的叠层构成的多层结构，包括上面描述的聚合物或者共聚物中的至少一种。
聚乙烯基卤化物和聚烯烃通常是优选的。通常采用的一种聚合物是聚乙烯。利用高密度聚乙烯（HDPE）已经获得良好结果。以公知的方式，通过表面处理（氟化、磺化等）和/或者采用阻挡层（例如，基于聚酰胺（PA）或者基于聚乙烯醇[均聚物（PVOH）或者乙烯/乙烯醇共聚物（EVOH）]），可以提高这种塑料对挥发性碳氢化合物的抗渗性。
优选地，根据本发明的箱和加注管是多层结构的，它包括至少一层基于HDPE的层和至少一层基于EVOH的层（表述“基于”指“主要包括”，它被理解为这些层可以少量（按重量计算）包括其他聚合物和/或者添加剂）。应当注意，具有至少一层聚酰胺的箱和管也适用于本发明。
根据本发明，箱和/或者管包括具有拉胀结构的柔性部，并且任选地包括设置了螺旋形波纹的柔性部。
术语“部”被理解为指附加到箱和/或者管上的零件和它们的整体部分，然而，后一变型是优选的。
表述“柔性部”实际上被理解为意味着该部比箱的和/或者管的其余部分柔软，并且在各空间方向获取该柔性。例如，已经验证了，通过在管的底部利用螺旋形横截面代替柱形部，薄壁管的抗扭刚度降低50％。
表述“拉胀结构”被理解为指具有负表观泊松比的结构，即，当该结构在一个方向（例如，竖直方向）被张拉时，它在垂直方向（在该例子中的水平方向）也受到张拉。
术语“具有拉胀结构的部”实际上是指由如下材料制成的部：该材料原本（天生）不是拉胀的但是被处理（成形）为使得其结构（即，形状、几何结构）让它变为拉胀的。
鉴于箱和管必须密封，该结构优选地没有孔。优选地，通过模制箱和/或者管的一部分的内表面和/或者外表面，获得三维结构。由包括同样形状的基本单元和通过外加连接基本单元的各点的表面（例如，金字塔形状的）而变得密封的二维拉胀结构可以获得这种3D拉胀结构（它的一个例子在附图5中示出）。例如，可以在基准（二维）面上具有拉胀结构，并且利用一个或者多个其他平面上的连接，可以堵住其内的开口。已知各种二维拉胀结构，例如三角形结构（请参见附图1）、梯形结构（请参见附图2）、或者正弦波形结构（请参见附图3）。通过外加连接构成拉胀二维基础的基本单元的各点的金字塔形表面，可以使这些结构变得密封。这些金字塔可以是各种高度的，并且可以向着部件的内部和向着部件的外部定向。还可以结合上述结构，也可以不结合上述结构，采用具有拉胀特性的材料。
表述“螺旋形波纹”实际上被理解为指具有螺旋线形状并因此在某种程度上提供了倾斜并且不与制品的轴线（与螺旋线的轴线匹配）垂直的波纹（齿状凸起）的一条凹槽。应当注意，该螺旋线可以是多重螺旋线（特别是，双螺旋线：请参见附图4.1）。柔性部还可以包括螺旋线以顺时针方向旋转的至少一个横截面和螺旋线以逆时针方向旋转的横截面，其优点是，当制品在其轴线（螺旋线的轴线）方向被压缩或者拉长时，阻止制品旋转。
与应用于箱相比，具有螺旋形波纹的变型更容易应用于管。具有带波纹的柔性部的管（无论其形状如何：圆形的、螺旋形的）在本发明范围内始终是有利的，因为它增加了箱/管结构的柔性。
根据本发明的一个有利变型，为了减小压降，管的横截面是渐扩的（divergent）。
分别对厚度均为0.35mm并且均基于HDPE的等同尺寸的渐扩的双螺旋形结构（请参见附图4.1）和渐扩的圆锥（请参见附图4.2）执行了有限元模拟（Abaqus）。附图4.3示出了模拟结果（在管扭转时获得的随变形角度（以度为单位）变化的力矩（Nm））。从圆锥（菱形）到双螺旋形结构（正方形），可以观察到约40％的刚度降低。
在优选实施例中，本发明涉及一种包括柔性部的燃料箱，该柔性部的拉胀结构位于其与加注管的连接区。
一种有利组合是具有螺旋形波纹的管底部（并且优选地被扩口）连接到具有拉胀结构的箱部分。
本发明还涉及一种装备了上述箱和/或者管的车辆，其中，拉胀结构位于箱与车辆之间的接触点并且/或者位于可能受冲击的点并且/或者位于因为其性质或者因为制造方法可能变脆的点，例如接线的附近、焊接处的附近或者金属插件的附近。
本发明还涉及用于一种制造如上所述箱和/或者管的方法，根据该方法，通过模制箱和/或者管的壁，获得拉胀部。一种有利方式是在吹塑模具中产生拉胀结构所需的形状，以使吹塑模制件直接包括这种结构。
通过吹塑模制型坯可以获得包括螺旋形波纹的部，它还可以通过利用具有适当内部起伏的模具（例如专利US3,824,826中所述的，为此在本申请中通过引用包括该专利的内容）使箱和/或者管的平滑管状部逐步变形而获得。最后，它可以通过在型坯中插入包括螺旋体的指状物，然后在含有指状物的型坯上关闭模具以及由此保证在螺旋体处的压塑模制，利用吹塑模制和/或者压塑模制获得。然后，通过旋转和抽取，从部件上卸下指状物。
当箱和管由相同材料制成时，有时在同一个模具中吹塑模制箱和管是有利的。目前对于市售的某些箱和/管，已经是这样。然而，在吹塑模制时它们没有互连（管位于箱下面约十厘米处），并且在完工线上，将这两个部件组装在一起。本发明的一种变型在于，吹塑模制已经功能性地连接（因此，管通向箱中）的这两个部件（其中，管相对于箱的倾斜度适合于限制吹塑模制），并且在去除了废料后，在完工、运输和/或者安装到车辆上时根据需要，调整管的位置（其可行归因于提高了的柔性）。

Claims (15)

1.一种车辆用箱和/或者用于这种箱的加注管，所述箱和/或者所述管包括具有拉胀结构的柔性部。
2.根据权利要求1所述的箱和/或者管，其特征在于，所述箱和/或者所述管由塑料制成。
3.根据权利要求2所述的箱和/或者管，其特征在于，所述箱和/或者所述管基于多层结构，该多层结构包括至少一层基于HDPE的层和至少一层基于EVOH的层，并且/或者其特征在于，所述箱和/或者所述管包括至少一层基于聚酰胺的层。
4.根据上述权利要求中的任何一项所述的箱和/或者管，其特征在于，所述箱和/或者所述管包括具有通过吹塑模制获得的三维（3D）拉胀结构的柔性部。
5.根据权利要求4所述的箱和/或者管，其特征在于，所述3D拉胀结构由二维拉胀结构获得，该二维拉胀结构包括相同形状的基本单元并且通过外加用于连接所述基本单元的各点的金字塔形状的表面而具有密封性。
6.根据权利要求5所述的箱和/或者管，其特征在于，所述基本单元是三角形的、梯形的或者正弦波形的。
7.根据上述权利要求中的任何一项所述的箱和/或者管，其特征在于，所述箱和/或者所述管包括具有双螺旋形波纹的柔性部。
8.根据上述权利要求中的任何一项所述的箱和/或者管，其特征在于，所述箱和/或者所述管包括具有螺旋形波纹以顺时针方向旋转的横截面和螺旋形波纹以逆时针方向旋转的横截面的柔性部。
9.一种根据上述权利要求中的任何一项所述的加注管，其特征在于，所述加注管包括具有波纹的柔性部。
10.根据上述权利要求中的任何一项所述的加注管，其特征在于，所述加注管具有渐扩的横截面。
11.根据权利要求1至8中的任何一项所述的箱，其特征在于，所述箱包括具有拉胀结构的柔性部，所述拉胀结构位于其与所述加注管的连接区内。
12.根据权利要求11所述的箱，包括具有螺旋形波纹的加注管底部（优选地被扩口），所述螺旋形波纹连接到所述箱的具有拉胀结构的部分。
13.一种配备有根据上述权利要求中的任何一项所述的箱和/或者管的车辆，其中，所述拉胀结构位于所述箱与所述车辆之间接触的点和/或者位于可能受冲击的点和/或者位于因为其性质或者因为制造方法而会变脆的点。
14.一种用于制造包括具有拉胀结构的柔性部的车辆用箱和/或者用于该箱的加注管的方法，根据该方法，通过吹塑模制获得所述拉胀部。
15.根据权利要求14所述的方法，根据该方法，在同一个模具中吹塑模制所述箱和所述管，并且根据该方法，在该模具中直接连接所述箱和所述管。
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