CN103384590A - 用于制备燃料箱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备装配有至少一个组件的塑料燃料箱的方法，该方法利用包括芯件和两个型腔（2,2'）的模具模制型坯来，所述方法包括如下步骤：将型坯引入所述模具型腔（2,2'）内；将芯件引入所述型坯内部，所述芯件具有装配有至少一个组件（1）的移动装置（5）；闭合所述模具，以使得所述型腔（2,2'）与所述芯件形成密封性接触；通过对所述芯件吹气和/或在所述型腔（2,2'）之后施加真空来将所述型坯压到所述型腔（2,2'）上；将所述至少一个组件（1）固定在所述型坯的内壁上；打开所述模具以撤出所述芯件；以及通过吹塑和/或热成型来实现所述型坯的最终模制；根据该方法，为了能够将所述组件（1）固定到所述型坯，由所述移动装置通过旋转运动和线性运动的组合来将所述组件从所述芯件移开。

Description

用于制备燃料箱的方法

技术领域

本发明涉及用于制备装配有组件的塑料燃料箱的方法和装置。

背景技术

各种类型的车载燃料箱通常必须满足密封和渗透性标准,这些标准与其被设计用于的使用类型及其必须满足的环境要求相关。目前，在欧洲和世界各地，对于污染物排放到大气中和一般环境中的限度的要求基本上愈加严格。

为了限制这些排放，特别注意的是，将组件（通风管线、阀门、挡板、加强件等）设置在箱和/或填充管内（具体参见本申请人名下的专利申请WO2004/024487）。然而，当在已模制出箱之后将这些元件固定到箱时，通常必须在箱中制备至少一个开口，以便能够将这些元件引入到箱内并将其固定在箱上。因此，在该开口附近可存在潜在的密封和渗透性问题。元件和箱之间的密封性封闭传统上是借助于密封件的压缩来实现，然而这种密封件为显著的渗透源。此外，这种类型的封闭通常是在生产线上手工实现的，由此产生劳动力成本并且可能因人为差错而生成废品。

因此，本申请人在若干年以前开发出如下方法：首先模制切割型坯（熔融塑料的管状流，所述管状流被切割成两部分，这两部分被平整，即转变成片材），以便能够在箱的实际模制期间将组件引入箱内并固定到箱上，因而能够避免穿孔开口（参见本申请人名下的专利EP1110697）。

此方法从那时起已成为与用于固定这些组件的具体方式相关的若干改进的主题：具体参见专利申请WO2006/008308（通过铆钉冲孔实现的组件紧固）、WO2006/095024（通风管线的紧固，该通风管线具有因存在弯曲而可变形的部分，所述弯曲在这些管线附接到型坯期间受到拉伸）、WO2007/000454（根据理想布局的组件的紧固，并且特别是，就通风管线而言，同时避免虹吸管的形成）、和WO2010/081853（旨在与箱的外部连通的至少一个连通组件的固定）。

这些改进的可能性归因于使用了芯件或中间框架，即一个具有合适尺寸和形状的部件，其能够在型坯的边缘未被焊接的情况下、型坯置于模具的型腔中时插入到模具的型腔之间并且能够将组件固定到箱的内部（因为，该芯件必须在箱的最终模制之前移除，在该步骤期间执行型坯部分的焊接））的使用。此类部件（芯件）例如描述于GB1410215中，该专利的内容因该目的而以引用方式并入本专利申请中。

使用此类芯件的方法通常包括如下步骤：

1.将两个熔融片材置于两个模具半模和与两个模具半模具有相同轮廓的中间框架之间。

2.将模具半模闭合到中间框架上。

3.施加差分压力，以形成箱的轮廓。

4.将组件熔焊或机械锁定到箱的内部。

5.打开模具半模。

6.移除中间框架。

7.闭合模具半模以形成成品部件。

由于在步骤2和3之间将材料与中间框架十分接近，在步骤4插入的组件就必须位于模具的轮廓下面（因此就位于中间框架的表面下面），以避免与熔融片材的过早接触。

对于安装在与模具打开和关闭相同的运动轴线中的组件应用而言，该方法是相当简单的，并且可使用1个运动轴线来实现。实际上，在上文提及的WO2010/081853专利申请中，所描述的用于固定连通组件的运动为基本线性的。

在组件不是沿此方向插入的情况下，问题就变得较为困难，因为在插入组件的最小所需行程之内，插入轴线对将组件凹入到中间框架上的模具轮廓下面贡献甚微。

第一解决方案为使用足够长的致动器（其为倾斜安装的），以确保该组件在回缩位置位于中间框架的轮廓下面。此解决方案是不理想的，因为这样很难在不干扰其他致动器（用于将其他组件插入到主体内部）的空间、以及在不干扰结构构件（用于在通过差分压力形成半模制件期间承受中间框架内压力）的情况下来将此装置插入到中间框架内。

另一个解决方案为产生两个线性运动路径。第一运动用于将组件沿着模具开口的轴线凹入到模具的轮廓下面，第二运动用于沿着不同于该轴线的轴线来插入组件，如在US2009/0308881中所述。在该文献中，用于将组件固定到仍呈熔融状态的型坯内部的装置包括气缸，所述气缸可将线性运动基本上沿着两个垂直方向（x-轴线和z-轴线）施加到该组件（或其部分）。此解决方案也是不理想的，原因如下：

1.需要两个致动系统，并且因此需要两个控制系统和两个致动器。因此，失效的概率增加100%。

2.当第一致动器启动时，其必然产生一个在第一致动器的初始回缩位置和致动器的伸出位置之间的杠杆臂。由于同时存在剪切载荷和轴向载荷，对同一给定支架设计，该杠杆臂将导致可以通过第二致动器施加的载荷降低。

3.如从US'881的附图中可见，致动装置的尺寸使得芯件具有相当大的体积。由于这是一个中空部件（带有必须固定到型坯/箱内的组件的框架类型），则需要相当长的时间向其填充增压气体（吹塑所需要的），使得该方法的循环时间增加。

此方法不仅在经济上是不理想的，而且其延迟模具最终闭合（以及两个预模制壳的焊接）的时间，从而导致不良的焊接质量。

发明目的

本发明的主要目的是提供用于制备燃料箱的方法，其中该方法提供了组件的安装，然而该安装因芯件具有减小的尺寸而是快速的。

此目的是通过根据权利要求1所述的方法来实现的。

发明内容

为此，本发明涉及一种制备装配有至少一个组件的塑料燃料箱的方法，该方法利用包括芯件和两个型腔的模具来模制型坯，所述方法包括如下步骤：

将型坯引入到模具型腔内；

将芯件引入到型坯内部，所述芯件具有装配有至少一个组件的移动装置；

闭合模具，以使得型腔与芯件形成密封性接触；

通过经由芯件吹气和/或在型腔之后施加真空来将型坯压到型腔上；

将至少一个组件固定到型坯的内壁上；

打开模具以撤出芯件；以及

通过吹塑和/或热成型来实现型坯的最终模制；根据该方法，为了能够将组件固定到型坯，由移动装置通过旋转运动和线性运动的组合来将组件从芯件移开。

根据本发明，术语“燃料箱”应理解为指可在不同和变化的环境与使用条件下储存燃料的不可渗透箱。这种箱的例子为机动车辆装配的箱。

根据本发明的燃料箱由塑料制成。

常用的一种聚合物为聚乙烯。高密度聚乙烯（HDPE）的使用已获得了优异的结果。

箱的壁可由一单个热塑性层或由两层组成。有利地，一个或多个其他可能的附加层可由下述层组成，所述层由阻隔液体和/或气体的材料制成。优选地，阻隔层的特性和厚度被选择为使得与箱的内表面接触的液体和气体的渗透性降至最低。优选地，此层基于阻隔树脂，即对燃料不可渗透的树脂，例如，EVOH（部分水解的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物）。作为另外一种选择，可将箱经受表面处理（氟化作用或磺化作用），以使其对燃料不可渗透。

根据本发明的箱优选地包括基于EVOH的阻隔层，其位于基于HDPE的外层之间。

根据本发明，通过模制型坯来制备箱。术语“型坯”应理解为指这样的预成型件：该预成型件通常为挤出成型的并且旨在当模制成所需形状和尺寸之后形成箱的壁。此预成型件并不一定为单件预成型件。

因此，有利的是，型坯实际上由两个单独部件形成，所述两个单独部件可为例如两个片材。然而，这些部件优选地通过切割同一挤出成型的管状型坯来获得，如上述专利申请EP1110697中所述，该专利申请的内容因该目的而以引用方式并入本专利申请中。根据此变型形式，一旦已挤出成型单个型坯，就将此型坯（例如）在其整个长度上沿着两条径向相对的线进行切割，以获得两个单独部件（片材）。

与模制两个分别挤出成型、具有固定厚度的片材相比，此方法可以使用厚度变化（也就是说，其中厚度沿其长度为非恒定的）的型坯，其通过合适的挤出成型装置（通常是装配有冲模和冲头的挤出成型机，其位置为可调节的）获得。这种型坯可以顾及模制期间在型坯上的某些点处因模具中的材料的非恒定变形水平而产生的厚度减小。

将型坯模制成两个部件之后，这些部件通常分别形成燃料箱的上壁和下壁，每个壁均具有内表面（指向箱的内部）和外表面（指向箱的外部）。

用于根据本发明的方法中的模具包括如此前所定义的芯件，以及旨在接触型坯的外表面的两个型腔，所述型坯是通过吹塑（使用注入到型坯内的增压气体来将型坯压到这些型腔上）和/或热成型（在模具型腔后抽真空）来模制的。

根据本发明的“移动装置”通常包括至少一个致动器（电磁式、液压式、气动式等等）并且其能够对组件施加旋转运动和线性运动的组合。这可通过旋转致动器和线性致动器的组合，或通过与至少一个机械部件相互作用的单个线性致动器来实现以改变致动器的线性行程。此机械部件可为凸轮、具有两个枢转点的两个臂等等。

根据本发明，“组合”是指旋转运动和线性运动可同时发生或它们可相继地发生。在这种情况下，旋转在线性运动之前发生。优选地，为了实现精确的固定，运动的末段优选为基本线性的并且垂直于箱壁中必须固定组件的部分。

在实施过程中给出优异结果的装置为旋转式圆柱形气动装置。此装置易于从FESTO公司商购获得。

通过本发明实现的至少一个结果是，能够将额外的致动器和组件组装到给定的中间框架内，而这是利用现有技术解决方案不可能实现的。这是一个重要的优点，尤其在燃料系统市场中，有趋势在储箱内安装大型的、减噪挡板，这种挡板占据了中间框架内的大量空间。更具体地讲，其允许发明人恰当地实施上述专利申请WO2010/081853的发明中所描述的解决方案。

本发明的主要优点为：

1.减小了用于安装组件的致动器所占用的空间量。

2.在安装过程中将机构上的力矩臂降至最低。

3.能够紧邻该设备来组装其它组件，因为该设备的组件仅在插入过程中临时性地占据中间框架内的空间。

附图说明

本发明的其它特定方面和特征将从下文参照附图以图示方式示出的若干有利实施例的描述中变得显而易见，其中：

图1：用于按照本发明的第一实施例的方法来模制燃料箱的模具的示意性剖视图；

图2：根据现有技术的第一实施例的移动装置的示意图；

图3：根据现有技术的第二实施例的移动装置的示意图；

图4：根据本发明的第一实施例的移动装置的示意图；

图5：根据本发明的第二实施例的移动装置的示意图；

图6：根据本发明的第三实施例的移动装置的示意图。

具体实施方式

根据本发明的方法的基本循环可见于例如专利申请EP1110697中，该专利的内容因该目的而以引用方式并入本专利申请中。

图1简要地示出了在上述段落中描述的模制方法中所涉及的主要组件。为了形成具有固定到内壁的组件的中空主体，将两个模具型腔（2-2'）闭合到中间框架（3）之上，以限制两个平坦的熔融塑料片材，并使它们形成储箱的上半部和下半部。在形成之后，即刻使用致动器（5）来将组件（1）插入到例如箱壳的壁内并且通过机械锁或熔焊来将其固定到箱壁上，致动器（5）优选为液压式、气动式、或电动式。在一个实施例中，此组件（1）与模具中的匹配型腔（4）相配合。此型腔的深度是可影响适当行程长度的变量中的一个。

图2描述了现有技术中用于将组件（1）插入到所述储箱内部的第一实施例。在此实施例中，将致动器固定在中间框架（3）的壁之内。需要特定的行程长度（由7和7'之间的距离所定义），以确保在形成储箱之前使组件（1）凹在中间框架（3）的壁下面，由此来确保熔融塑料和组件之间不存在过早的接触。在此设计中，由于致动器（5）为完全固定的，则行程长度需要为显著较大的，这很可能干扰其它可能通过中间框架（3）设置的内部组件。

图3描述了根据现有技术的第二实施例，其中致动器（5）作为整体沿一不同于行程长度（7-7'）连线的轴线进行操作。该操作优选地通过第二致动器（9）来执行，其行程长度和轴线由10和10'定义。当延伸致动器（9）并随后延伸致动器（5）时，由组件（1）和储箱的内壁之间的干扰形成的合成力将产生围绕第二致动器（9）的安装点（8）的不良力矩。因此，需要额外的增强件以控制这个增加的荷载，这样导致空间非优化的机构，并且很可能干扰中间框架内部的其它组件。

图4描述了本发明的第一优选实施例。在图4中，定义为7-7'的行程的轨迹经由安装到致动器（5）的移动端的凸轮（11）而被改变，所述凸轮（11）与固定到中间框架的辊（12）相配合。应该指出的是，尽管未示出，但相反构型也是可能的实施例。当致动器从回缩位置（7）伸展到伸出位置（7'）时，固定辊（12）使得致动器因凸轮（11）的轮廓而围绕轴线（6）枢转。在某一时刻，由致动器（5）保持的组件（1）完全位于中间框架（3）的壁的上方。在行程（7至7'）的此点处，凸轮不再迫使致动器围绕轴线（6）枢转，因此产生线性运动，所述线性运动有利于将组件插入到箱壳的内壁内。与图3中的实施例不同，仅需要一个致动器，并且不会因组件（1）的插入力而在机构上产生力矩臂。

图5描述了对于图3所述的实施例的改进。在图5中，使用辅助致动器（15）来迫使致动器（5）围绕轴线（6）旋转，以改变由7-7'限定的轴线的轨迹，由此允许组件（1）越过（clear）中间框架（3）的壁。这导致致动器（5）具有极短的行程（7-7'），这样使得中间框架内所需的空间量降至最低，同时确保组件（1）插入到箱壁内的力直接施加到轴线（6）上。

图6描述了本发明的另一个实施例，其中运动路径的组合是由围绕轴线17枢转的臂16、以及在臂16内滑动枢转且围绕致动器杆（22）末端枢转的臂18产生的。当致动器杆（22）的端点在回缩极点（7）和伸出极点（7'）之间移行时，产生了一个复杂的运动路径。因此，当致动器接近伸出位置（7'）时，组件（1）的轨迹变为基本线性的，并且致动器（5）和组件（1）的移动轴线变为接近平行的，导致对于臂（16）产生降低的力矩，由此比较不需要向臂（16）添加材料，从而使得致动器的组装具有紧凑性。此设计的一个额外的优点是：当致动器处于回缩位置（7）时，在致动器（5）的左侧和臂（16）的下方存在自由空间。这相比于类似设计为优点，是因为组件可藏匿在此空间中，而在致动器（5）已将该机构部分地操作到回缩位置（7）和伸出位置（7'）之间后，该组件仍能插入到箱壁内。

根据图2至6显然易见的是，中间框架内由致动器和组件占据的空间在图2中是最大的，在图3中已减小（但具有上述的力矩的缺点），在图4和图5更小并且为大约相同的，并且在图6为最小的。

Claims (6)

1.一种制备装配有至少一个组件的塑料燃料箱的方法，该方法利用包括芯件和两个型腔的模具来模制型坯，所述方法包括如下步骤：

·将型坯引入所述模具型腔内；

·将芯件引入所述型坯内部，所述芯件具有装配有所述至少一个组件的移动装置；

·闭合所述模具，以使得所述型腔与所述芯件形成密封性接触；

·通过经由所述芯件吹气和/或在所述型腔之后施加真空来将所述型坯压到所述型腔上；

·将所述至少一个组件固定在所述型坯的内壁上；

·打开所述模具，以撤出所述芯件；以及

·通过吹塑和/或热成型来实现所述型坯的最终模制；

根据该方法，为了能够将所述组件固定到所述型坯，由所述移动装置通过旋转运动和线性运动的组合来将所述组件从所述芯件移开。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述组件为旨在与所述箱的外部连通的连通组件。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述型坯由两个单独部件构成，通过将同一挤出成型的管状型坯在其整个长度上沿着两条径向相对的线进行切割以获得所述两个单独部件（片材）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使用旋转致动器和线性致动器的组合，或者与至少一个机械部件相互作用的单个线性致动器以改变所述致动器的线性行程。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述机械部件包括凸轮或具有两个枢转点的两个臂。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述运动的末段是基本线性的并且垂直于所述箱壁中必须固定所述组件的部分。