CN104191592A - 用于制造装备了内部附件的燃料箱的方法 - Google Patents

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Abstract

用于制造装备有内部附件并且具有从型坯产生的塑料壁的一种燃料箱的方法，所述方法按顺序包括以下步骤：a)将该附件(2)以及熔融的型坯(5)引入一个模具(1)之中从而使该附件(2)被该型坯(5)包绕，所述模具包括装备有至少一个活动部件(4)的多个空腔(1)；b)将一个加压的气体引入该型坯(5)内部以进行所述型坯的一种预吹气模制；c)使用该活动部件(4)将该预吹气模制的型坯(5)局部地压在该附件(2)上，以便使二者牢固地附接而不刺穿该型坯(5)；d)将该模具(1)关闭并且用加压的气体使型坯(5)在这些模具(1)空腔上展平来进行它的最终吹气模制；并且e)将该箱体从该模具(1)中移出。

Description

用于制造装备了内部附件的燃料箱的方法
本发明涉及用于制造装备了一个内部附件(具体地是一个降低噪音的挡板)的一种燃料箱的方法。
在不同类型的车辆上的燃料系统通常包括一个用于储存燃料的箱体，并且这种箱体通常包括至少一个内部部件。从常规上来讲，在通过挤压吹气模制获得的塑料箱体的情况下，这种部件是在该箱体的制造之后通过在该箱体的壁中制成的一个开口而被引入箱体内并且附接到箱体上。然而，穿透箱体的壁必须考虑现行的环境标准(例如LEV II和PZEV)提出的密封要求。为此目的，减少箱体壁上开口的数量和尺寸构成减少蒸发损失的一个有利因素。
这些附件的一个具体的例子是降低噪音的挡板，这些降噪音挡板的目的是吸收与波动关联的噪声(“泼溅”噪声)，当车辆快速加速、制动、转弯等等时，可能在该箱体内部产生这些波动。在本领域的专门术语中，这些挡板也被称为抗泼溅挡板。
为了解决将它们附接到箱体内部而不必在箱体中制作一个开口/切口的问题，已知通过在这种挡板周围挤压一个管状型坯然后通过对该型坯吹气模制并且通过将该挡板附接到这个型坯上来制造该箱体的同时将它们引入该箱体内。
在这样一种方法中，该挡板可以在这个型坯吹气模制之后或之前被附接到型坯上。
在申请EP 103832中描述了根据第一替代方案的一种方法并且该方法包括以下步骤：
-在由一个支承销保持的一个挡板周围挤出一个管状型坯；
-用一个牢固地附接到模具上并且起到一个支承件作用的心轴刺穿该型坯；
-将支承销取出；
-吹气模制型坯；
-使用心轴将挡板附接到吹气模制制成的型坯上；
-将心轴取出并且将箱体脱模。
因此，这种方法具有如下缺陷，即该型坯是在分离线之外被刺穿并因此而具有一个开口，这个开口在该箱体的脱模之后必须以密闭方式重新被密封。
在申请JP6143396中描述的方法使之有可能解决这个问题，这是特别地由于在模具空腔中的活动部件而通过安排将挡板在型坯的吹气模制之前通过焊接而附接到型坯上。然而，该方法具有的缺陷是该箱体的内部体积在挡板的周围是受限制的，因为这个挡板在吹气模制之前被焊接并因此限制了型坯在它附近的膨胀。类似地，该挡板的尺寸受挤出型坯的体积的限制(该体积小于吹气模制制成的箱体的体积)。
本发明的目的是通过提供一种方法来解决这些问题，在这种方法中，进行了挡板(或另一个内部附件)至型坯的附接而无需刺穿孔/切割该型坯、并不必导致限制围绕该挡板的箱体的体积、并且允许插入一个大尺寸的(并因此而更有效的)挡板。
为此目的，本发明涉及用于制造装备有一个内部附件并且具有由型坯产生的一个塑料壁的一种燃料箱的方法，所述方法按顺序包括以下步骤：
a)将该附件以及熔融的型坯引入一个模具之中从而使该附件被该型坯包绕，所述模具包括装备有至少一个活动部件的多个空腔；
b)将一个加压的气体引入该型坯内部以进行所述型坯的一种预吹气模制；
c)使用该活动部件将该预吹气模制的型坯局部地压在该附件上，以便使二者牢固地附接而不刺穿该型坯；
d)将该模具关闭并且用加压的气体使型坯在这些模具空腔上展平来进行它的最终吹气模制；并且
e)将该箱体从该模具中取出。
在本发明的上下文中，术语“附件”被理解为表示一个部件或者多个部件的集合，该部件或部件的集合在箱体中具有积极的作用，如通风、运送燃料到该发动机、测量液位、减少与波动相关的噪声，等等。具体地讲，它是一个降低噪音的挡板，如前所描述。优选地，这种挡板用塑料制成，并且最特别地优选的是，它是基于形成该型坯(并且因此用该型坯模制的箱体)同一种塑料。因此，有利地它是用高密度聚乙烯(HDPE)制成的挡板：见下文。
表述“燃料箱”应理解为是指一种防漏箱体，这种箱体能够在不同的和变化的使用以及环境条件下储存燃料。这种箱体的一个实例是机动车辆所装配的箱体。
根据本发明的燃料箱制成有一个塑料壁，总体上包括在它的凹的部分上一个内表面以及在它的凸起部分上的一个外表面。
术语“塑料”应理解为表示包括至少一种合成的聚合物树脂的任何材料。
任何类型的塑料均可适用。特别适用的塑料属于热塑性塑料的范畴。
术语“热塑性塑料”应理解为表示包括任何热塑性聚合物，这包括热塑性弹性体以及它们的共混物。术语“聚合物”应理解为既表示均聚物也表示共聚物(尤其是二元或三元共聚物)。这些共聚物的实例(非限制性地)是：无规共聚物、直链嵌段共聚物、其他嵌段共聚物以及接枝共聚物。
熔点低于分解温度的任何类型的热塑性聚合物或共聚物都是可适用的。具有分布在至少10摄氏度之内的一个熔融范围的合成热塑性塑料是特别适当的。这些材料的实例包括在它们的分子量上呈现多分散性的材料。
具体地讲，有可能使用聚烯烃类、热塑聚脂类、聚酮类、聚酰胺类以及它们的共聚物。多种聚合物或共聚物的一种共混物也可以被使用，类似地，还有可能使用聚合材料与无机、有机和/或天然填充剂的一种共混物，例如但并不限于：碳、盐类以及其他无机衍生物、天然的或聚合的纤维。还有可能使用多层结构，这些多层结构由包括上述这些聚合物或共聚物中的至少一种的多个堆叠和结合的层构成。
经常使用的一种聚合物是聚乙烯。用高密度聚乙烯(HDPE)已经获得了优异的结果。
优选地，本发明的方法所针对的箱体具有一种多层结构，该多层结构包括至少一个热塑层以及至少一个附加层，有利的是，该附加层可以由一种材料形成，这种材料是液体和/或气体的阻挡层。
优选地，对该阻挡层的性质和厚度进行选择，以使与箱体壁接触的这些液体和气体的渗透性减到最小。优选地，这个层是基于一种阻挡材料，即一种不可渗透燃料的树酯，例如EVOH(一种部分水解的乙烯/乙烯基乙酸酯共聚物)。可替代地，可使该箱体经受表面处理(氟化或磺化)，目的是使之不渗透该燃料。
术语“型坯”应理解为表示一个单独部分的一种预成型件，该预成型件总体上是挤压的并且总体上具有基本上管状的形状，它旨在用于在模制之后形成箱体的箱壁，即，在一个操作之后，该操作在于使用模具将处于熔融物状态中的型坯形成所要求的形状和尺寸，以便于获得一个箱体。
根据本发明的方法优选地使用了一种挤压型坯。这种型坯可以从带有存储头的一个挤出机得到，在这种情况中，该方法总体上使用了一个模具，该模具在每一周期的开始时被固定在打开状态，以接收一个型坯。可代替地，这种方法可以采用连续的挤压，这或者是采用在这个型坯上周期性地关闭的一个活动模具、或者采用朝向该模具而操作型坯。
根据本发明，该型坯和该附件被放置在一个模具中，使该附件被该(优选地已被拉伸的)型坯所围绕。总体上，这是或者通过将该附件插入由一个适当的装置保持分开的型坯来进行，或者通过将该型坯在该附件周围挤出而同时用跟随该型坯离开该挤出机的移动而移动的一个装置将其分开来进行。该后一种变体是优选的，特别是与带有存储头的一个挤出机相结合。
因此，无论采用哪种变体，根据本发明的方法优选地使用一种工具，这种工具使之有可能拉伸该型坯(保持它打开)。这种工具可以由能够夹紧该型坯的边缘并且保持它们分开的多个夹具或夹紧装置组成。优选地，这种工具由一个机械手来操作。
根据本发明的方法还使用一种模具，该模具包括多个空腔，即类似于空心半壳，这些空腔的外周是相同的并且它们的内表面装备有与箱体的外部形状对应的一个凸凹形状，总体上通过一个吹气销利用注入该型坯内的加压的气体将该型坯压靠在这个表面上来模制该箱体。
根据本发明，这些模具空腔包括至少一个活动部件，它能够将该型坯局部地压靠在附件上以将该附件附接到该型坯上。这种附接可以通过焊接、机械锚定、卡扣铆接等来进行的。优选地，当该附件和型坯的材料(至少在该表面上)可兼容时，通过焊接来进行这种附接。
总体上，当该模具打开时(即当它的这些空腔被分开时)，该活动部件伸入模具内。当它被关闭时，该活动部件推动该型坯并且与该部件相接触；然后它保持在适当的位置，这样它被缩回该模具内部以便使它的末端与模具关闭时空腔上该末端所处的内表面一致，即，使末端与该内表面形成连续表面。
这个活动部件优选地是一种类型的杆，对于这种杆，它的活动以及它在其附接到附件的位置处在该型坯施加压力是可控的。
优选地，存在几个活动部件，它们被分布为以便于以一种平衡的方式(即确保避免操作期间的应力集中)将该附件附接到该箱体上。
在根据本发明的方法中，特别是在通过焊接进行该附件的附接时，优选在将该附件安置在该型坯中之前将该附件预先加热，所述预先加热优选至少在旨在用于该附件附接到型坯上的区域中进行。
在根据本发明的方法中，优选在将该附件安置在该型坯中之前将该附件装载到一个支承件上。总体地，这种装载是自动进行的(通过一个机械手或一个圆盘传送器类型的装置来进行)。这种支承件可以是一个吹气销，该吹气销可以被用于至少在该预吹气模制步骤b)的过程中将加压的气体(优选地是空气)引入型坯内。优选地，用于该挡板的支承件不承担另外的作用，这样它能够在进行箱体的最终吹气模制的模具的关闭之前被撤出。
在步骤b)的过程中，该型坯仅被预吹气模制/膨胀，并且优选并不接触这些模具空腔。因此，该型坯的预吹气模制仅包括所述型坯的膨胀，这样它的“活动的”部分(夹在模具的这些空腔之间并设计用于在吹气模制之后形成该箱体)获得基本上与该箱体相同的尺寸(内部体积)，且该最终吹气模制步骤(d)主要用于对该部分给予其最终的形状/外形。总之，在步骤b)结束时，该型坯的工作部分的内部体积至少等于该箱体的内部体积的70％，优选地至少80％，或甚至90％。
在这个步骤的过程中，该模具不被关闭并且优选该型坯的下端和上端由适当的装置以一种密封的方式被封闭，但并不被关闭(即并不使它们的边缘焊接，但在另一方面，保持分开)，这些装置分别位于该模具的下面和顶上。这些密封装置可以由一个内部块和两个外部活动部件组成，这两个外部活动部件将该型坯夹到该内部块上。这类装置给出良好的结果，特别地对于该下部装置。对该上部装置而言，这可以由该挤压头形成，即，在这个更加有利的变体中，该型坯在该预吹气模制时尚未被切割，而是仍被连接到挤压头上。这个变体使之有可能不用预吹气模制销：这是因为该挤压头装备一个吹气模制装置就已足够。
因此，在这个变体中，用于该附件的支承件可以在步骤c)之后以及步骤d)(该模具的最终关闭和将该预吹气模制制的型坯压靠在模具的这些空腔上以给出它的最终外形)之前被撤出。在这个变体中，为了在步骤d)中进行吹气模制，在关闭该模具的过程中有可能使用至少一个(优选两个)针刺穿该型坯，优选是在随后将进行加工的一个区域中(例如，在用于泵/量具模块的开口处)。
可代替地，在另一个变体中，在步骤d)的过程中，这些模具空腔被彼此相互压靠并且在它们的周边之间并围绕一个吹气销夹紧该型坯(这界定了围绕箱体周边的一个分离线)，该吹气销在步骤a)至d)的过程中对该附件起到一个支承作用而在步骤e)之前被取出。总之，该吹气销经由下侧被插入模具中。
因此，在这个变体中，该模具在步骤b)和d)之间被逐渐地关闭，并且在步骤c)中将该附件附接的、伸入该模具内的这些杆然后保持不动并且优选将一个恒定的压力施加到该(或这些)附着点上，并且被逐渐地退出该模具内部，以在步骤d)中与这些空腔的内部表面一致。
因此，在这个变体中，该销在该分离线处(由这些空腔的外周夹紧的部分)在该箱体中留下一个开口。这个开口可以在该箱体脱模之前并且优选在该销被取出之后立即借助该模具中的一个适当装置(类似于夹紧装置)而重新密封。
在根据本发明的方法中，在该脱模步骤e)之前，优选让该模制的型坯冷却，这总体上是通过一个或多个吹气模制针来循环一种冷却气体。然后，这些模具空腔还优选通过在一个管道网络中循环一种流体而被冷却。
在该脱模步骤结束时并且在随后的模制周期之前，可能必要的是要清理(去除毛刺)中间型坯密封装置，这些装置通常包括型坯的“毛刺”或废料，它们在该模具关闭时从该模具中溢出。
根据本发明的方法适合用于将任何附件附接到一个燃料箱的内部。然而，它特别适合于附接多个降低噪音的挡板。
优选地，这些挡板具有一种适当的几何形状以便于一旦在该箱体被模制时能够占据该箱体中的一个最大空间。换言之：它们优选地具有一个可变几何形状，并且在该型坯的吹气模制之前占据的体积小于当该箱体运行时。
最特别优选的是，该可变几何形状通过选择一个挡板来获得：
-该挡板包括多个滑动部分，这些滑动部分的配置在一个随后的最终加工操作过程中进行；或者
-该挡板包括两个分离的部分，这两个部分被并排放置直到该预吹气模制步骤b)结束并且正好在步骤c)之前被分开；或者
-该挡板具有一个可折叠的结构，并且在该型坯的吹气模制之前，该挡板在该型坯中处于一种折起的形式。
因此，在一个第一变体中，该挡板包括多个滑动部分(“多个抽拉件”的类型)，这些滑动部分的配置是在随后的一种最终加工操作过程中进行，这种操作穿过该箱体中的一个/一些开口通过手动或自动进行。
在要求在每一空腔中至少存在一个活动部件的一个第二变体中，该挡板包括两个分离的部分，每个部分由一个保持销承载。当这些挡板被引入该型坯内时(或当该型坯围绕该挡板挤出时)，这些部分被并排放置。用于分离这些挡板的操作在该预吹气模制步骤b)结束时进行并且正好在该挡板的这些部分经由这些空腔的这些活动部件附接到该型坯上(步骤c))之前。这些销优选牢固地被附接到该型坯的下部密封装置上。
并且在一个第三变体中，该挡板具有一个可折叠的结构(例如Z形折叠的类型)，并且在型坯的吹气模制之前在该型坯中处于一种折起的形式。优选地，这个结构通过利用活动部件在它的多个点中的至少2个上的压缩来展开，优选这些点对应于用于该挡板在型坯上的附接点。这种压缩(以及所造成的展开)可以在将该挡板附接到该型坯(步骤c))的步骤过程中和/或在该模具的关闭以进行的该最终的吹气模制(步骤d))过程中进行。在这个变体中，该可折叠的结构可以是使得在它展开的过程中产生用于该附件附接到该型坯的多个新的点。
图1至10的目的是展示本发明的某些具体的方面，而并不希望以任何方式限制其范围。
图1至4的目的是展示根据本发明的一个变体的一种方法的原理；图5和6展示这个方法变体的一个第一亚变体；图7至9是一个第二亚变体；以及最后，图10和11是一个第三亚变体。
这些视图展示了共同的部件，即：
1:一个模具，该模具包括两个空腔；
2:一个降低噪音的挡板；
3:用于该挡板的一个支承件；
4:在这些空腔中移动的部件；
5:一个型坯；
6:用于分离和引导该型坯的一个装置；以及
7和7’:该型坯的一个下部密封装置，包括一个内部块(7)以及两个外部活动部件(7’)。
在图1中，可以看到装置(6)是如何引导型坯(5)以将其引入在挡板(2)周围而同时保持它打开/分开的。挡板(2)事前已经装载到一个支承件(3)上。这种装置由一个机械手进行操作并且如在图2中所示的那样在密封装置(7，7’)下面停止。这些模具空腔具有一个内部表面(1’)，该内部表面对应于有待被模制的箱体的外部表面。
在图2中，可以看到内部块(7)如何使之有可能分离该型坯并且避免在挡板与型坯之间的接触，以及外部零件(7’)如何将型坯(5)夹紧到这个块(7)上以使用挤压头(未示出)以一种密封方式来进行的预吹气模制，该型坯依然附接在该挤压头上。
在图3中，能够看出模具(1)处于一个中间关闭位置中，该位置使这些活动部件(4)局部地推动该型坯，以使其处于与挡板(2)的局部接触。一旦产生这些接触(在这个变体中是焊接)点，挡板支承件(3)可以被撤出(在这个图中不再显示)，并且有可能将用于最终模制箱体的模具(1)关闭。在关闭过程中，这些活动部件(4)缩回模具之内(虽然绝对意义上来讲它们是不动的并且将这些焊点保持在压力下)并且变得与这些空腔(1)的表面平齐。
然后，这些吹气模制针(表示为虚线)刺穿型坯以进行吹气模制操作。
该模具在图4中显示为是关闭的，在图4能够看出这些模具空腔在它们的整个周边上是并排放置的。当该组件已冷却时，箱体可以脱模。
在图1至4中展示的挡板是一种“常规的”、体积大并且不可压缩的挡板。
当挡板可压缩时(即在该箱体中使用时具有的尺寸大于它被插入该型坯内时)，可以帮助使用在工作时具有大尺寸的挡板(吹气模制之前减小在该型坯与该挡板之间的接触的风险)。这在图5至10中通过3个亚变体展示出。
在作为图5和6的主题的一个第一亚变体中，挡板2包括多个抽拉件21，这些抽拉件在箱体的整个制造过程中是关闭的(图3)，并且在一个随后的最终加工步骤过程中被打开(手动地或自动地，参照图4)，而且这是通过一个或多个孔口来进行的。这些孔口可以是用于一个或多个泵/量具模块的开口，这些开口在最终加工生产线上被切出，并且它们的位置在图3中由两个实心箭头指出。
在作为图7至9的主题的一个第二亚变体中，挡板2实际上由两个分离的部分22，23组成，这两个分离的部分各自被独立的支承件3’，3”支撑，这些支承件被并排放置，直到该型坯的预吹气模制(见图7)，并且这些支承件在这些挡板22，23的附接之前由这些活动部件4分离(见图9，在该图中，水平箭头示出了这些部件的运动，垂直箭头示出了这些支承件的撤回运动)。
在作为图10和11的主题的一个第三亚变体中，挡板2由一个可折叠的结构组成，在图10中示出了这种结构一个径向视图(穿过垂直于该型坯的轴线的一个平面)。
这个结构包括两个末端区域24，25，这两个末端区域起的作用是在步骤c)过程中或甚至在该模具的随后的关闭的过程中作为模具的这些活动部件4的压缩点。这在图11中由多个中央箭头示出，该图示出了该模制的箱体的一个轴向截面，该箱体的壁用虚线示出。该模具(未示出)的关闭产生了另外的附接点(在图11中由侧箭头示出)。
为了在破裂/掉落试验(并且当然在实际生活中，在碰撞的情况中)过程中避免壳体损伤，优选提供围绕这些焊接区域的至少一个薄弱点(凹口)(即由该模具内的活动部件将挡板和箱体连接的这些点)。根据一个优选的实施方案，这些焊接区域装备有焊脚，并且在所述焊脚与该附件的本体之间提供一个断裂区域(薄弱点)，以便于在掉落/碰撞的情况中，该附件能够被最终从该箱体取出而并不将其损坏。例如，在专利申请US 2003/0201021中披露了这样一个特征，该申请的内容通过引用结合到本申请中。
同样，因为当该附件附接到熔融型坯上时通常是冷的，并且因为所述型坯通常在冷却过程中向后缩回，所以优选为该附件提供一种适合的设计，以便于所述缩回并不将该箱体损坏和/或使前面提到的断裂区域(薄弱点)断裂。在该附件中提供具有一个适当厚度和形状的多个部分以便于它们是柔性的并且能够易于变形，这给出了良好的结果。
图12展示了上面提到的这些特征，即多个焊脚(26)、一个凹口区域(27)以及具有改进的柔性的多个部分(28)。

Claims (13)

1.用于制造装备有一个内部附件并且具有从一个型坯产生的塑料壁的一种燃料箱的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将所述附件以及熔融的型坯引入模具之中从而使所述附件被所述型坯包绕，所述模具包括装备有至少一个活动部件的多个空腔；
b)将所述型坯的下端和上端以密封的方式封闭，然后将加压的气体引入所述型坯内部以对所述型坯进行预吹气模制；
c)用所述活动部件将预吹气模制的所述型坯压在所述附件上，以使二者牢固地附接而不刺穿所述型坯；
d)将所述模具关闭并且用加压的气体使型坯在模具空腔上展平来进行它的最终吹气模制；
e)将箱体从该模具中取出；
其中当所述模具打开时，所述活动部件伸入所述模具之中，而当模具被关闭时，所述活动部件不移动，这样它被缩回该模具内部以便使它的末端与模具关闭时空腔上该末端所处的内表面形成连续表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述型坯围绕所述附件挤出的同时使用一个装置引导该型坯并使其保持打开，该装置跟随该型坯离开挤出机的移动而移动。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述挤出机包括一个存储头。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述型坯的下端由适当的装置以密封的方式封闭，但并不焊接，所述装置分别位于所述模具的下面和顶上。
5.根据权利要求1所述方法，其中，在所述预吹气模制步骤b)的过程中，所述型坯的下端和上端通过分别位于所述模具下面以及顶上的合适的装置以密封的方式被封闭，但并不焊接。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤d)的过程中，所述模具空腔被彼此相互压迫并且围绕一个吹气销夹紧所述型坯，所述吹气销在步骤a)至d)的过程中对所述附件起支持作用而在步骤d)结束时被撤出，并且当所述销被撤出时，它在所述型坯中留下一个开口，该开口在步骤e)之前被该模具上的一个适当的装置重新密封。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述附件被一个支承件保持在所述型坯中，所述支承件在步骤c)之后并且在步骤d)之前被撤出。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述附件是降低噪音的挡板。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述挡板具有可变的几何形状，并且与箱体在工作时相比，所述挡板在所述型坯的吹气模制之前占据一个更小的体积。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述可变的几何形状是通过选择一个挡板而获得的：
-所述挡板包括多个滑动部分，该挡板的配置在一个随后的最终加工操作过程中进行；或
-所述挡板包括两个分离的部分，这两个分离的部分被并排放置直到预吹气模制步骤b)结束时并且正好在步骤c)之前被分离开；或
-所述挡板具有可折叠的结构并且所述挡板在所述型坯中在后者的吹气模制之前是处于一种折起的形式。
11.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤b)结束的时候，所述型坯的工作部分的内部体积至少等于箱体的内部体积的70％。
12.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤b)结束的时候，所述型坯的工作部分的内部体积至少等于箱体的内部体积的80％。
13.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤b)结束的时候，所述型坯的工作部分的内部体积至少等于箱体的内部体积的90％。
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