CN104470749B - 热塑性材料制成的燃料箱及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的热塑性材料制成的燃料箱(1)，其包括至少一个热塑性材料制成的管线，所述管线至少在燃料箱内的箱壁上的两个固定连接点之间延伸，燃料箱(1)的区别在于，所述管线至少在一个位置处被支撑，或者所述管线被支撑在其连接点之间的至少一个部分上，以克服在装配位置中作用的重力，从而防止松垂，并且所述管线形成和/或延伸和/或悬置成使得管线的长度的增大引起管线的与重力方向成横向的对应补偿运动(图1)。

Description

热塑性材料制成的燃料箱及其生产方法

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的热塑性材料制成的燃料箱，其包括至少一个热塑性材料制成的管线，该管线在燃料箱内的箱壁上的至少两个固定点之间延伸。这样的燃料箱及其生产方法可见于例如WO2006/095024A1。

背景技术

用于机动车辆的燃料箱必须总是被设计成气体和液体密封的系统，其尽可能地不将碳氢化合物排放到大气中。箱中的任何过量压力借助于通气管线进行均衡，通气管线通过一个或多个燃料蒸气过滤器与大气连通，使得仅仅被去除了碳氢化合物的气体进入大气。

现代燃料箱主要由基于HDPE(高密度聚乙烯)的热塑性材料构成，该热塑性材料基本上对碳氢化合物的扩散没有抵抗性，并且在与碳氢化合物接触的情况下具有必然溶胀的趋势。为了确保热塑性材料制成的燃料箱不能够允许任何排放，它们由多层塑料共同挤出物形成，该共同挤出物包括用于碳氢化合物的阻挡层。为了能够在箱壁中提供开口和连接以及引入部分，不可避免地要破坏箱的一个或其它位置处的阻挡层的整体性，从而在这样的位置处必须提供额外的措施来密封该系统以防止碳氢化合物逸出。

为了保持箱上所需的开口和引入部分的数量以及箱上附接位置的数量尽可能地少，已经进行了改变，以便于将“燃料箱”系统运转所需的燃料管线、通气管线和其它功能部件设置在燃料箱中。

这些为蜘蛛形管线形式的通常分支的管线系统可以例如在箱生产之后通过箱中的检查开口被引入，但是已经发生了变化，以便于将这些在箱生产期间已经存在的管线布置在其模制期间在箱内侧附接到界定箱的处于塑性状态的仍然温暖的箱壁。

例如，根据本发明的燃料箱可以这样生产，即通过挤出为腹板或带形式的预成型件，以便在第一步骤中将它们在多部分挤出吹塑模制工具中进行模制，从而形成壳形中间产品。在进一步的步骤中，将插入件、管线布置和类似物引入到仍然温暖的塑性中间产品中。然后，在进一步的方法步骤中，将以这种方式装配的半壳连接在一起，以形成完全封闭的燃料箱。

通气阀、填充液位传感器、一个或多个进给单元以及抽吸喷射泵作为插入件例如设置在箱中。通气管线通常在箱中在位于箱的装配位置中的顶部处的通气点之间延伸，操作通气阀或者再加燃料通气阀可以例如设置在这些通气点处。通气点在燃料箱中的位置由燃料箱的轮廓控制，该轮廓通常包括彼此分级连接的多个部分容积部，轮廓的设计适合于其装配在机动车辆中所处的状态。之后，在再加燃料期间保持在燃料箱中的均衡容积部可以在不同位置处以不同的高度布置在燃料箱的多个部分容积部中的燃料液位上方。借助于蜘蛛形管线或者借助于一个或多个刚性较小的塑料管线而彼此连接的通气管线设置在燃料箱的这些上部区域中。

在通过挤出吹塑模制进行的燃料箱的生产(其中燃料箱在熔化的热塑性材料第一次加热时进行再成形和模制)中，在塑料已经固化且燃料箱已经脱模之后，由于收缩而存在相当的扭曲，大小大约为3％。在填充燃料箱之后，塑料出现一定的溶胀，以部分地补偿该收缩。

为了均衡由于收缩而导致的扭曲，在WO2006/065024A1中提出以S形、V形或W形的方式形成在两个连接点之间延伸的管线，或者具有在连接点之间的管线环路，并且提出在管线附接到关注的预成型件之前对管线进行预拉伸或预伸展，以便补偿随后在塑料冷却期间的收缩。这防止管线在燃料箱完成之后松垂，由于众所周知的原因，这种松垂是不期望的。在这种情况下，例如可能发生的是，位于燃料箱中的杠杆型传感器被松垂的管线阻挡。

通过将关注的部件铆接或焊接到之前模制在工具中的预成型件，进行例如为阀壳体形式的连接到的附接。

如果管线附接到预成型件，例如焊接或铆接到预成型件，那么虽然处于预伸展的张力下，但是经由管线施加的张力可能传递到连接点，这在焊接期间可能对焊接的连接部产生不利的影响。不言而喻，这也可以应用于必须在载荷下产生的其它类型的连接。

EP1 504 943 A2公开了一种燃料箱，其包括具有封闭盖子的通气管线的冷凝物收集器，其中冷凝物收集器形成具有封闭盖子的结构单元。封闭盖子封闭燃料箱的壁中的开口。冷凝物收集器具有弹簧元件，以用于将弹性通气管线靠着燃料箱的内侧施加预应力，并且通气装置可以通过开口安装在燃料箱中。

US2009/0308881A1涉及生产燃料箱的方法和用于机动车辆的燃料箱。该方法包括：挤出腹板型预成型件，在第一步骤中在多部分模制工具中在挤出物首次加热时成形该预成型件，以形成壳形中间产品，以及在第二步骤中在同一模制工具中形成一体式封闭箱。至少一个燃料箱填充或操作通气装置在第一步骤和第二步骤之间紧固到至少一个中间产品的内壁，使得具有至少一个连接装配件、至少一个通气管线和至少一个功能部件的燃料箱填充或操作通气装置的至少一个预先组装部分在工作循环中通过材料和/或装配接头连接到内壁，中间产品的壁在组装期间被连接装配件刺穿，利用可变长度的至少一个管道区段作为通气管线的一部分。

US2005/0172999A1公开了一种燃料蒸气管道结构，其包括用于在燃料箱内侧传递或切割燃料蒸气的多个切割阀、与切割阀连接以将燃料蒸气与桶连通的管接头、以及用于连接切割阀和管接头的树脂管道。通过使树脂管道的长度比切割阀的连接的连接管道部分和管接头的连接管道部分的长度长，树脂管道弯曲，以便补偿阀的连接点之间的尺寸公差。由于树脂管道的过大的长度，切割阀的连接管道部分布置成用以从连接切割阀的中心和管接头的中心的直线沿水平方向偏移预定的且固定的角度。

德国实用新型公开DE20011883U1公开了一种通气管，其用于机动车辆燃料箱的填充或通气，其端部是波纹状的。

发明内容

本发明的目的在于提供燃料箱及其生产方法，能够均衡由于收缩而导致的燃料箱的扭曲，并且避免在燃料箱的内部通气管线的连接点中引入张力。

这个和其它目的是通过独立权利要求1和5的主题而获得的。从从属权利要求中可以得到有利的实施例。

本发明可以概括来讲，根据本发明，将管线布置成使得由于在塑料固化期间燃料箱的收缩而引起的管线自身的长度变化或连接点之间的距离缩短，而允许管线进行躲避运动，并且提供所关注的管线的偏向屈曲运动的转移。所得的补偿运动可以处于燃料箱内大致水平平面中(相对于其装配位置)；相反，管线不允许进行沿重力方向的补偿运动。

可以看到，根据本发明的技术方案的特定优点在于，甚至在完成燃料箱之后也能够允许管线的长度发生变化，该长度变化是由于在存在燃料的情况下管线的溶胀所引起的。

管线至少借助于至少一个保持元件而被支撑在连接点之间，保持元件附接到箱壁，并且管线被布置成使得其能够相对于保持元件与重力方向大致成横向地移动和/或偏转。在最简单的情况下，保持元件可以形成为托架，管线可移动地引导穿过该托架，该托架防止管线的松垂，但是允许沿管线纵向方向的补偿运动。

保持元件可转动地附接到箱壁。管线例如可以在与所述元件的转动点或转动轴相距一定距离处保持在保持元件中，使得由于长度变化或由于连接点之间的距离缩短而导致的管线的任何躲避运动或屈曲运动具有的效果在于，其转换为保持元件的转动。

管线具有至少一个部分，所述至少一个部分相对于保持元件的转动轴至少在半径上延伸一部分，或者相对于保持元件的转动轴关于半径成切向地延伸。

例如，管线可以具有至少一个弧部分，所述至少一个弧部分在与重力方向成横向的平面中延伸，并且至少部分地预先确定了所述管线在该平面中的躲避运动，使得管线发生“屈曲”的定向转移。

根据本发明的燃料箱的一种变型形式，设置有作为保持元件的连接件，该连接件可转动地附接到箱壁。该连接件可以例如采取弯管或歧管的形式，具有至少两个连接接套，管线的端部分别装配到这些连接接套上。在更加复杂和更多分支的管线布置中，这样的连接件还可以具有多于两个的连接接套，并且可以例如形成为十字形或径向歧管。

根据本发明的燃料箱的另一个可选变型形式，管线包括至少一个波纹管部分，所述至少一个波纹管部分绕至少第一空间轴线在弯曲方面是刚性的，并且绕至少第二空间轴线是柔性的，在装配位置中，该第一空间轴线沿重力方向延伸，从而允许管线在与重力方向大致成横向的平面中进行躲避运动或弯曲，但是不允许松垂。

本发明的一个方面涉及一种由热塑性材料生产燃料箱的方法，所述方法包括：生产为腹板形式的预成型件，在第一步骤中使该预成型件再次成形，优选地在挤出之后仍然是熔融的，以形成壳形中间产品，并且在第二步骤中形成一体式封闭箱，在形成箱内壁的侧面上，至少一个管线在至少两个连接点处连接到至少一个壳形塑料中间产品上，管线基本上在没有任何张力的情况下被引导到燃料箱中并进行连接，并且所述管线被固定在其连接点之间的至少一个位置处，以克服在装配位置中作用的重力，从而防止松垂，使得当连接点之间的距离缩短时或者当长度增大时，所述管线经受与重力方向大致成横向的偏转。

本发明所限定的为腹板形式的预成型件的生产可以借助于已知的挤出头来执行，从该挤出头提供为片或腹板形式的多层挤出物。通过切开并展开管状预成型件，或者通过由狭槽模具挤出腹板，可以提供片或腹板。

作为另外一种选择，还可以通过加热或塑化为面板形式的半成品来生产预成型件。

根据本发明的燃料箱优选地由基于HDPE的塑料构成，具有一个或多个用于碳氢化合物的阻挡层，例如为EVOH层的形式。

管线在连接点处的连接可以例如通过铆接和/或焊接来进行，或者通过所谓的就地铆接连接元件来进行，该连接元件具有附接足部，这些附接足部在连接点处压靠壳形中间产品的温暖的塑料壁，使得塑料穿过足部中的通孔并且流动到通孔后方，从而连接点或连接部件进行摩擦接合锚固。再加燃料通气阀、操作通气阀或翻转阀(翻转安全阀)优选地包括塑料阀壳体，管线例如借助于对应形成的销或接套连接到该塑料阀壳体，这些阀可以例如设置在管线的连接点处。

为了本发明的目的，封闭的箱不应当理解为指的是密闭地密封的箱；相反，其可以例如具有检查开口，以用于接纳燃料进给泵或所谓的进给模块。

对于根据本发明的方法，当形成至少一个弧时，管线被引导通过至少一个保持元件，所述至少一个保持元件优选地为保持夹的形式，管线能够相对于所述至少一个保持元件移动或转动。

作为另外一种选择，管线可以在与保持元件的转动轴相距一定距离处附接到可转动保持元件。在开始已经提及，不采用可转动保持元件，用于两个或更多个管线的可转动连接件可以附接到箱壁。

附图说明

以下将根据附图所示的示例性实施例来解释本发明，其中：

图1示出了根据本发明第一示例性实施例的燃料箱的示意性平面图，为了简化表示的目的，燃料箱的面向观察者的壁已经被省略，

图2示出了用于管线的保持元件的示意图，

图3示出了用于管线的保持元件的可供选择的构造的透视图，

图4示出了根据本发明的由本发明另一个变型形式提供的燃料箱的平面图，

图5示出了根据本发明的保持元件的变型形式，该保持元件作为用于多个管线的连接件，

图6示出了与可转动保持元件连接的管线布置的基本视图，以及

图7至9示出了根据本发明的燃料箱的另一个变型形式提供的管线。

具体实施方式

图1示出了热塑性材料制成的燃料箱1，其以已知的方式形成为鞍形箱，并且包括两个部分容积部1a、1b，这两个部分容积部借助于收缩部2彼此连接。3表示进给单元，其插入在燃料箱1中，并且包括已知的调压室和连接的杠杆型传感器4，其中燃料泵布置在该调压室中。进给单元3通过设置在箱壁中的开口插入到燃料箱1中，并且借助于帽螺纹接头5固定到凸缘环(未示出)上。

燃料箱1还以已知的方式连接有填充管，该填充管在图中未示出。

如本发明所限定的，在燃料箱中作为管线布置有分支的通气管线6系统，通气管线6形成蜘蛛形管线，该蜘蛛形管线包括再加燃料通气管线6a和操作通气管线6b。操作通气管线6b相应地在端部处连接到操作通气阀7b，再加燃料通气管线6a在端部处连接到再加燃料通气阀7b并且连接到起泡区段8。起泡区段8、再加燃料通气阀7a和操作通气阀7b形成用于通气管线6在燃料箱1中的固定连接点。

尽管以上仅仅参考了通气管线6，但是以下解释的附接概念也能应用于其它管线，例如电气管线或液压管线/燃料管线。

形成连接点的操作通气阀7b、再加燃料通气阀7a和起泡区段8借助于附接支撑件9利用材料粘接和/或摩擦接合(例如焊接或铆接)而分别连接到箱壁。为此，附接支撑件9可以例如设置有附接开口10，在管线布置连接期间，这些附接开口被箱壁的塑料穿过。

根据本发明，通过挤出或者提供为腹板形式的两个预成型件来生产燃料箱1，这些预成型件在包括中心工具或邻接框架的多部分挤出吹塑模制工具中再次成形，以形成热塑性材料的一体式封闭中空本体。在第一步骤中，预成型件借助于正压和/或真空而抵靠在吹塑模制工具的两个部分腔体中。通过例如将吹塑模具半部靠着中心工具、芯部或部件承载体封闭，可以进行壳形半成品的这种模制。之后，将预成型件拉动或吹到吹塑模具半部中，吹塑模具半部限定了形成燃料箱1的半部壳体的外部轮廓。然后，借助于单独的部件承载体或者借助于中心工具或者借助于芯部，至少前述管线布置，也就是其上定位有为操作通气阀6b、再加燃料通气阀7a、起泡区段8和类似物形式的阀的通气管线6，连接到已经模制成半壳体的仍然温暖的塑料预成型件上。

在进一步的方法步骤中，打开工具，将中心工具或部件承载体从吹塑模制工具中移除，并且将吹塑模制工具的半部靠着彼此闭合，从而半壳体连接在一起或者焊接以形成封闭的燃料箱1。最后一个方法步骤优选地通过在吹塑模制工具形成的腔体内施加正压/吹塑压力而实施。

根据本发明，所提供的是，在吹塑模制工具的腔体中模制半壳体之后，通气管线6作为预先组装的蜘蛛形管线连接到仍然温暖的塑料预成型件的侧面上，该侧面借助于中心工具或部件承载体框架在没有任何张力的情况下形成所关注的燃料箱1的内侧面，其中再加燃料通气阀7b、操作通气阀7a、起泡区段8和可能的其它阀布置在所述蜘蛛形管线上。在这种情况下，这是燃料箱1的面向观察者的侧面，在图1中没有示出。

为了本申请的目的，没有任何张力意味着，当管线布置被引入到或连接到之前模制成半壳体的预成型件上时，在管线布置被布置在下方表面上以使得其不受力的影响并能自由地移动的情况下，布置在再加燃料通气管线7a和操作通气管线6b的端部处的各个插入件(它们形成管线的连接点)彼此保持将由各部分呈现的一定距离。

再加燃料通气管线6a和操作通气管线6b由塑料构成，该塑料具有一定的固有刚度，使得管线具有并保持图1所示的轮廓或者在那里所示的形状。

如图1所示，再加燃料通气管线6a和操作通气管线6b具有的形状适合于燃料箱1的几何形状，并且可以根据燃料箱而变化。

如在开头已经提及的，在热塑性材料冷却期间，燃料箱1经受一定的收缩，大小大约为3％。这意味着，例如，为例如操作通气阀7b形式的两个连接点彼此之间的距离在箱冷却之后被显著缩短，这将不可避免地导致布置在它们之间的操作通气管线6b进行躲避运动。操作通气管线6b沿重力方向或者沿重量方向(在图1中为进入到图的平面中的方向)的松垂可能导致例如操作通气管线6b与杠杆型传感器4接触，这是绝对不期望的。

此外，操作通气管线7b可能发生虹吸作用，这同样是不期望的，原因在于在这里收集的燃料接下来可能削弱燃料箱1的通气功能。

因此，根据本发明，燃料箱1的通气管线6被设置成使得在连接点之间的距离缩短的情况下，允许在与重力方向大致成横向的平面中(在图1中，在图的平面中)进行躲避运动。

为此，根据本发明的示例性实施例(图1)，例如可以想到借助于保持元件来支撑再加燃料通气管线6a，该保持元件形成为保持夹11。为了本申请的目的，支撑并不意味着完全从下方接合通气管线，而是保持夹11在箱侧面上开口，使得例如通气管线6能够随后被压到已经连接到箱壁上的保持夹11中。同样连接到箱壁上的保持夹11以图2所示的方式形成，使得其允许通气管线6具有进一步的两个运动自由度，具体为通气管线沿其纵向方向的移动和在保持夹11中的转动。通过保持夹11的保持臂13的侧向斜引导面12而使得通气管线能够进行转动。

图3中示出了保持夹11的可供选择的构造。根据这个变型形式的保持夹11包括保持臂13，这些保持臂接合在通气管线6的后方或下方，并且它们彼此之间的距离设定成使得通气管线不能够在保持夹11中转动。保持臂13彼此之间的距离设置成与通气管线6的直径匹配，使得通气管线6能够在保持夹11中沿其纵向方向自由地运动。为了允许通气管线6进行偏向屈曲运动或躲避运动，保持夹11可转动地布置在支撑件14上，使得整个通气管线6能够绕由此限定的转动轴运动，从而精确地处于与重力方向成横向地延伸的平面中。这样的转动由被引导穿过保持夹11的为弧形式的通气管线6预先确定，从而通过管线的弧半径的变化来进行长度补偿。

在这个阶段应当再次提到的是，不仅通气管线6的连接点之间的距离由于燃料箱的收缩而存在变化，而且通气管线6还在存在燃料的情况下经受溶胀，在燃料箱1操作期间后期发生该溶胀。溶胀导致通气管线6的长度变化，该长度变化同样以这种方式进行补偿。

在图4和5中例如示出了根据本发明的燃料箱1的另一个变型形式。作为保持元件被布置在燃料箱1的箱壁内侧上的是可转动连接件15，该可转动连接件总共具有用于通气管线6的四个部分的四个连接接套16。

连接件15可转动地布置在支撑件14上，例如卡扣配合到该支撑件上，并且形成为用于通气管线的大致十字形管连接器。相邻的连接接套16分别相对于彼此以90度的角度延伸，连接接套16分别形成大致方形的连接件15的角部，使得由此形成的管线延续部以十字形方式布置，并且各自从转动轴17延伸一定距离。因此，连接件15形成为十字形或径向连接器，其能够绕转动轴17转动，使得与连接件15连接且分别以弧形式设置的所有四个通气管线6能够进行由管线的弧预先确定的躲避运动，该躲避运动转换为连接件15的转动，结果所关注的管线弧的半径发生变化。连接件15形成为管线的部件。

图6中以简化的形式示出了基本的原理。

最后，图7、8和9中示出了燃料箱1的另一个变型形式。

图7和9中仅仅示出了通气管线6的一部分，该部分形成为波纹管部分18，波纹片部分18设计成使得通气管线6能够在与重力方向成横向的平面中弯曲，但是沿重力方向是刚性的。如图8中的横截面图所示，这是通过连续加强肋19实现的，该加强肋分别设置在通气管线的在装配位置中在重力方向上沿直径相对的0°和180°位置处。

除了前述保持元件之外，这种“单向波纹管”可以例如设置在通气管线6的一个或其它部分中。作为另外一种选择，可以不采用对应的保持元件，而提供具有波纹管部分18的通气管线6结构。

不言而喻，在根据本发明的燃料箱1上，以上所述的所有附接概念可以单独地实现或者组合地实现。

附图标记列表：

1 燃料箱

1a、1b 部分容积部

2 收缩部

3 进给单元

4 杠杆型传感器

5 帽螺纹接头

6 通气管线

6a 再加燃料通气管线

6b 操作通气管线

7b 操作通气阀

7a 再加燃料通气阀

8 起泡区段

9 附接支撑件

10 附接开口

11 保持夹

12 引导面

13 保持臂

14 支撑件

15 连接件

16 连接接套

17 转动轴

18 波纹管部分

19 加强肋

Claims (5)

1.一种用于机动车辆的热塑性材料制成的燃料箱(1)，其包括至少一个热塑性材料制成的管线，所述管线至少在燃料箱内的箱壁上的两个固定连接点之间延伸，所述管线至少在其连接点之间的一个位置处被支撑，以克服在装配位置中作用的重力，从而防止松垂，其中所述管线至少借助于至少一个保持元件而被支撑在连接点之间，所述保持元件附接到箱壁，并且所述管线被布置成使得其能够相对于保持元件与重力方向大致成横向地移动和/或偏转，其特征在于，保持元件可转动地附接到箱壁，并且所述管线具有至少一个部分，所述至少一个部分相对于保持元件的转动轴(17)至少在半径上延伸一部分，或者相对于保持元件的转动轴(17)关于半径成切向地延伸，从而所述管线形成为使得连接点之间的距离的缩短和/或管线的长度的增大引起与重力方向成横向的对应补偿运动。

2.根据权利要求1所述的燃料箱，其特征在于，所述管线具有至少一个弧部分，所述至少一个弧部分在与重力方向成横向的平面中延伸，并且至少部分地预先确定了所述管线在该平面中的躲避运动。

3.根据权利要求1或2所述的燃料箱，其特征在于，所述管线包括至少一个波纹管部分(18)，所述至少一个波纹管部分绕至少第一空间轴线在弯曲方面是刚性的，并且绕至少第二空间轴线是柔性的，在装配位置中，该第一空间轴线沿重力方向延伸。

4.一种由热塑性材料生产燃料箱(1)的方法，其包括：生产为腹板形式的预成型件，在第一步骤中使该预成型件再次成形以形成壳形中间产品，并且在第二步骤中形成一体式封闭箱，在形成箱内壁的侧面上，至少一个管线在至少两个连接点处连接到至少一个中间产品上，并且所述管线被固定在其连接点之间的至少一个位置处，以克服在装配位置中作用的重力，从而防止松垂，其特征在于，所述管线基本上在没有任何张力的情况下被引导到燃料箱中，所述管线被固定成使得当连接点之间的距离缩短时或者当管线的长度增大时，所述管线经受与重力方向大致成横向的偏转，并且所述管线在与保持元件的转动轴(17)相距一定距离处附接到可转动保持元件。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当形成至少一个弧时，所述管线被引导通过至少一个保持元件，所述至少一个保持元件为保持夹(11)的形式，所述管线能够相对于所述至少一个保持元件移动和/或转动。