CN104477027A - 连接油箱内部上下表面的刚性连接装置及油箱的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连接油箱内部上下表面的刚性连接装置，其特征在于，所述连接装置包括连接杆，所述连接杆的上下两侧均设置有连接端面，所述连接端面上设置有过料孔，所述刚性连接装置的外面包覆有高密度聚乙烯。本发明的优点如下：1）该技术方案中刚性连接装置结构设计巧妙、紧凑，外形设计的自由度较高，并且可以承受油箱耐高压的性能要求；2）通过连接杆实现与油箱上下表面的连接，在燃油箱刚性较差的局部区域进行使用，相比KISS-OFF具有更多的有效空间；3）刚性连接杆与燃油接触的是高密度聚乙烯，而不是其他的工程塑料或者金属，能够很好地满足强度和耐腐蚀性的要求。

Description

连接油箱内部上下表面的刚性连接装置及油箱的生产方法

技术领域

本发明涉及一种刚性连接件，具体涉及一种连接油箱内部上下表面的刚性连接件及油箱的生产方法，属于汽车零部件技术领域。

背景技术

汽车塑料燃油箱相对于金属燃油箱具有突出的优势，特别是轻量化，更高的产品外形设计自由度和防腐蚀，防冲击等性能方面。但是塑料油箱常用的HDPE，即高密度聚乙烯片状材质、结构相对于金属材料在抵抗燃油箱耐压变形方面存在不足，所以在耐高压等方面的应用处于劣势，比如在常规的抵抗塑料燃油箱在燃油重力变形和浸润老化的作用下的抵抗变形。以及在某些特殊的工程领域需要保持燃油箱内部高压时需要具有耐高压变形的能力，如插电式混合动力汽车燃油箱。插电式混合动力汽车和增程式电动汽车在一般情况下仅由电动机驱动，发动机长时间不工作。随着一天的昼夜温度的变化与燃油箱内部的热量交换，燃油箱中的燃料，例如汽油、柴油会产较大的温差变化导致产生较高的燃油蒸气压，在某些情况下油箱内会建立起较高的气压，可达40kPa高压以及-20KPa的负压，所以目前方案是采用耐40KPa的压力的燃油箱防止油蒸汽不断排放碳罐造成碳罐饱和避免液态燃油泄漏到外界环境中造成HC排放污染甚至火灾的危险；由于整个行业对油箱的密封性以及安全性要求较高，因此，上述问题一直没有得到很好的解决，现有技术往往采用金属油箱来满足耐高压的性能要求，但是由于金属油箱的耐腐蚀性差、重量重、外形设计自由度小的特点，并不能很好地应用在耐高压的燃油箱的领域；或者现有技术中采用吹塑过程中利用模具将塑料型坯的上下表面局部区域挤压连接，也就是俗称的KISS-OFF结构，该结构连接强度较低，且大量牺牲了油箱的额定容积，经济性较差， 因此，迫切的需要一种新的技术方案解决该技术问题，实现油箱的耐高压性能、密封性能、安全性能等相关技术要求。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种油箱内部上下表面的刚性连接件及油箱的生产方法，该技术方案克服了现有技术中的缺陷，提供一种耐高压的塑料燃油箱。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种连接油箱内部上下表面的刚性连接装置，其特征在于，所述连接装置包括连接杆，所述连接杆的上下两侧均设置有连接端面，所述连接端面上设置有过料孔，便于在之后的注塑包胶过程中实现HDPE与该连接端面的良好连接，防止在拉力的作用下HDPE与连接端面的脱离，所述刚性连接装置的外面包覆有高密度聚乙烯。所述连接杆设置为圆柱体或者长方体或者中间设置有一定弧度的圆柱体，根据油箱的实际情况进行选择，所述连接杆通过焊接或者螺纹连接与连接端面固定在一起，这样设置可以获得最大的连接强度和可靠性，同时又尽量少的占用油箱内部有限的空间；连接杆两侧的连接端面设置有圆形或者四边形或者椭圆形或者其他图形，两侧连接端面可以设置为一样大小，也可以不一样的大小，在实际应用中，一般将先和熔融型坯连接的一侧连接端面的大小适当大一些，优化连接性能；由于连接端面的目的是和熔融的油箱两片型坯相连接，因此，连接端面的形状以及大小需要根据实际情况自行选择。刚性连接装置的外面包覆有高密度聚乙烯，便于和两片型坯实现高强度的连接，整个技术方案结构设计巧妙，成本较低，满足了油箱耐高压强度的要求。

作为本发明的一种改进，所述连接端面上设置有溢料排气孔、固定孔中的至少一个。在连接端面上设置有溢料排气孔，便于包胶后将连接端面与熔融态的型坯连接过程中可以起到排气和溢料的作用，降低与油箱内壁连接的阻力，提高连接性能。同时连接端面上还设置有固定孔，用于在模具上增加一个凸起结构在该零件连接时插入到该固定孔中，实现零件、油箱熔融型坯与模具三者之间的紧密贴合，防止造成刚性连接件的下垂甚至脱落造成连接位置的倾斜甚至连接性能的降低。

作为本发明的一种改进，所述固定孔上方设置有盖板，所述盖板上设置有熔接线，所述盖板的材料为高密度聚乙烯，这样才能保证熔接线与油箱型坯同种材料熔接；该技术方案中将一个盖板结构装配连接覆盖于固定孔结构的上方，在模具凸起挤压型坯至固定孔时，熔融型坯在模具上凸起的挤压下接触盖板的熔接线，实现熔融型坯与盖板上的熔接线的熔接连接，进一步防止造成刚性连接件的下垂甚至脱落，优化连接质量，同时熔融型坯在盖板的挤压下向孔的四周铺开，冷却后形成倒拔结构实现连接强度的进一步提高。

作为本发明的一种改进，所述连接杆上设置有加强筋，加强筋的数量至少是一个，进一步提高连接装置的耐高压性能。

作为本发明的一种改进，所述包胶后的连接装置的端面上设置有高密度聚乙烯麻点凸起结构。包胶后的连接端面为HDPE材料，上面有多个HDPE材质的麻点凸起结构，用于在吹塑过程中将一侧端面麻点在夹持机构的挤压下与一侧模具上的熔融态型坯熔融连接，该连接利用型坯本身的热量就可以实现，并在最后模具闭合的过程中利用模具闭模实现另一侧端面麻点凸起结构与另外一侧模具上的熔融型坯进行熔接；确保了刚性连接装置与两片型坯连接的可靠性。

作为本发明的一种改进，作为本发明的一种改进，所述连接杆为金属连接杆或者高强度工程塑料连接杆或者冲压金属连接杆或者注塑高强度工程塑料连接杆或者注塑高强度增强连接杆。其材质包括HDPR、POM、PA等数值或者工程塑料。

一种设置有刚性连接装置的油箱的生产方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤， 1）两片型坯下料，所述两片型坯下料后分别位于两片模具与预成型模板之间的中间位置；

2）模具半模与预成型模板闭合；

3）内部高压吹塑，进行两片壳体预成型；

4）模具打开，预成型模板退出；

5）组件内置机构移入进行内置组件连接，同时将刚性连接结构一侧的端面连接于预成型好的一侧型坯内壁上；

6）组件内置机构移出；

7）模具二次闭合，利用模具闭合时的挤压实现刚性连接结构的另一端面与另外一侧型坯内部的连接；同时高压吹塑成型中空箱体；

8）模具打开并取出产品。

作为本发明的一种改进，所述步骤5中，将刚性连接结构一侧的端面连接于预成型好的一侧型坯内壁上，具体操作如下，包胶后的连接结构端面上形成多个HDPE的麻点凸起结构，组件内置机构将刚性连接结构一侧的端面连接于预成型好的一侧型坯内壁上；同时模具凸起挤压型坯至连接端面上的固定孔上，熔融型坯在模具凸起的挤压下接触盖板的熔接线，实现熔融型坯与盖板上的熔接线的熔接连接，进一步防止造成刚性连接件的下垂甚至脱落。同时熔融型坯在盖板的挤压下向固定孔的四周铺开，冷却后形成倒拔结构，实现刚性连接结构一侧的端面连接于预成型好的一侧型坯内壁上。

相对于现有技术，本发明的优点如下：1）该技术方案中刚性连接装置结构设计巧妙、紧凑，外形设计的自由度较高，并且可以承受油箱耐高压的性能要求；2）通过连接杆实现与油箱上下表面的连接，在燃油箱刚性较差的局部区域进行使用，相比KISS-OFF具有更多的有效空间；3）刚性连接杆与燃油接触的是高密度聚乙烯，而不是其他的工程塑料或者金属，能够很好地满足强度和耐腐蚀性的要求；4）采用两片式型坯的连接方法将刚性连接杆利用熔接的方式实现与油箱内壁的连接，充分利用了型坯自身的热量，充分合理的节约能源；4）该技术方案具有良好的经济性和制造可行性，同时满足高刚性油箱的要求；5）该技术方案除了能够解决防止油箱内部40KPa正压变形的要求该刚性连接装置还能够很好地满足耐-20KPa的负压的要求，应用范围比较广泛；6）该技术方案合理的降低了成本，便于大规模的推广应用。

附图说明

图1为本发明金属或高强度工程塑料刚性连接装置结构示意图；

图2为本发明金属或高强度工程塑料加强端面结构示意图；

图3为本发明金属或高强度工程塑料注塑包胶HDPE后的端面结构示意图；

图4为本发明金属或高强度工程塑料注塑包胶HDPE后的整体结构示意图；

图4-1为图4局部放大图；

图5为装配至固定孔上方的盖板结构结构示意图；

图6为本发明冲压金属或注塑高强度工程塑料刚性连接装置结构示意图；

图7为本发明冲压金属或注塑高强度工程塑料连接装置注塑包胶结构示意图；

图8为本发明内部注塑高强度增强件整体结构示意图；

图9为本发明内部注塑高强度增强件注塑包胶结构示意图；

图10为两片型坯下料状态示意图；

图11为两个模具半模第一次闭合状态示意图；

图12为预成型模板退出状态示意图；

图13为组件内置以及刚性连接结构连接于其中一侧型坯上的状态图；

图14为模具半模再次闭合状态示意图；

图15为生成的油箱结构示意图；

其中：1、连接杆，2、连接端面，3、过料孔，4、固定孔，5、溢料排气孔，6、HDPE麻点结构；7、加强筋，8、熔接线，9、盖板，10、模具半模，11、预成型模板，12、油箱，13、工装夹具，14、组件内置机构，15、盖板卡槽，16、盖板装配孔，17、内部注塑高强度增强件，21、注塑包胶后的连接端面。

具体实施方式

  为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作出进一步的介绍。

实施例1：

参见图1—图4，一种连接油箱内部上下表面的刚性连接装置，所述连接装置包括连接杆1，所述连接杆的上下两侧均设置有连接端面2，所述连接端面2上设置有过料孔3，便于在之后的注塑包胶过程中实现HDPE与该连接端面的良好连接，防止在拉力的作用下HDPE与连接端面的脱离，所述刚性连接装置的外面包覆有高密度聚乙烯，简称HDPE。其中连接杆1设置为圆柱体或者长方体或者中间设置有一定弧度的圆柱体，根据油箱的实际情况进行选择，所述连接杆通过焊接或者螺纹连接与连接端面2固定在一起，这样设置可以获得最大的连接强度和可靠性，同时又尽量少的占用油箱内部有限的空间；连接杆1两侧的连接端面2设置有圆形或者四边形或者椭圆形或者其他图形，两侧的连接端面2可以设置为一样大小，也可以不一样的大小，在实际应用中，一般将先和熔融型坯连接的一侧连接端面的大小适当大一些，优化连接性能；由于连接端面的目的是和熔融的油箱两片型坯相连接，因此，连接端面的形状以及大小需要根据实际情况自行选择。刚性连接装置的外面包覆有高密度聚乙烯，便于和两片型坯实现高强度的连接，整个技术方案结构设计巧妙，成本较低，满足了油箱耐高压强度的要求。

实施例2：

参见图1—图4，作为本发明的一种改进，所述连接端面上设置有溢料排气孔5、固定孔4中的至少一个。参见图2，在连接端面2上设置有溢料排气孔5，包胶后的结构如图3中所示，包胶后的溢料排气孔5，便于包胶后将连接端面与熔融态的型坯连接过程中可以起到排气和溢料的作用，降低与油箱内壁连接的阻力，提高连接性能，同时连接端面上还设置有固定孔4，用于在模具上增加一个凸起结构在该零件连接时插入到该固定孔4中，包胶后的结构图图3所示，图3中为包胶后的固定孔4，实现零件、油箱熔融型坯与模具三者之间的紧密贴合，防止造成刚性连接件的下垂甚至脱落造成连接位置的倾斜甚至连接性能的降低。图3为包胶后连接端面结构示意图，其中包胶后连接端面上形成HDPE麻点结构，连接端面上可以看到包胶后的溢料排气孔5以及包胶后的固定孔4。

实施例3：

参见图4、图4-1以及图5，作为本发明的一种改进，所述固定孔4上方设置有盖板9，所述盖板9上设置有熔接线8，盖板9一侧可采用“T”型结构装配到盖板装配孔16中，同时盖板卡槽15用于固定盖板的两侧，保证盖板在刚性连接装置上的固定。该技术方案中将一个盖板9结构装配连接覆盖于固定孔4结构的上方，在模具凸起挤压型坯至固定孔时，熔融型坯在模具上凸起的挤压下接触盖板的熔接线，实现熔融型坯与盖板上的熔接线的熔接连接，进一步防止造成刚性连接件的下垂甚至脱落，优化连接质量，同时熔融型坯在盖板的挤压下向孔的四周铺开，冷却后形成倒拔结构实现连接强度的进一步提高。

实施例4：

参见图4，作为本发明的一种改进，所述连接杆2上设置有加强筋7，加强筋7的数量至少是一个，用于将连接杆所承受的力均匀地施加到连接端面上，防止连接端面局部受力过大造成的失效，进一步提高连接装置的耐高压性能。

实施例5：

参见图3，作为本发明的一种改进，所述包胶后的连接装置的端面上设置有高密度聚乙烯麻点凸起结构6，简称HDPE麻点结构。包胶后的连接端面为HDPE材料，上面有多个HDPE材质的麻点凸起结构，用于在吹塑过程中将一侧端面麻点在夹持机构的挤压下与一侧模具上的熔融态型坯熔融连接，该连接利用型坯本身的热量就可以实现，并在最后模具闭合的过程中利用模具闭模实现另一侧端面麻点凸起结构与另外一侧模具上的熔融型坯进行熔接；确保了刚性连接装置与两片型坯连接的可靠性。

实施例6：

作为本发明的一种改进，参见图1、图2，所述连接杆为金属连接杆或者高强度工程塑料连接杆；参见图6、图7，所述连接杆为冲压金属连接杆或者注塑高强度工程塑料连接杆；参见图8、图9，所述连接杆为注塑高强度增强件，其材质包括HDPR、POM、PA等数值或者工程塑料。

实施例7：

参见图10—图15，一种设置有刚性连接装置的油箱的生产方法，所述方法包括以下步骤， 1）两片型坯下料，所述两片型坯下料后分别位于两片模具半模10与预成型模板11之间的中间位置，参见图10；

2）参见图11，模具半模10与预成型模板11闭合；该步骤中两边的模具半模同时向中间的预成型模板移动；

3）内部高压吹塑，进行两片壳体预成型；该步骤中，两片熔融的型坯分别紧贴模具半模的型腔；实现油箱内壁结构的预成型；

4）参见图12，模具半模10打开，预成型模板11退出；

5）参见图13，组件内置机构移入进行内置组件连接，将油箱中所需要的内置零件通过机械手臂固定在型腔内壁上；同时将刚性连接结构一侧的端面连接于预成型好的一侧型坯内壁上；该步骤中，完成将内置组件进行固定，并且完成连接装置一侧的连接端面与其中一侧的型坯固定。

6）参见图13，当完成内置组件固定以及刚性连接装置固定在其中一侧的型坯上后，组件内置机构移出；

7）模具二次闭合，利用模具闭合时的挤压实现刚性连接结构的另一端面与另外一侧型坯内部的连接；同时高压吹塑成型中空箱体；

8）模具打开并取出产品。

作为本发明的一种改进，所述步骤5中，将刚性连接结构一侧的端面连接于预成型好的一侧型坯内壁上，具体操作如下，包胶后的连接结构端面21上形成多个HDPE的麻点凸起结构，组件内置机构将刚性连接结构一侧的端面连接于预成型好的一侧型坯内壁上；同时模具凸起挤压型坯至连接端面上的固定孔4上，熔融型坯在模具凸起的挤压下接触盖板9的熔接线8，实现熔融型坯与盖板上的熔接线的熔接连接，进一步防止造成刚性连接件的下垂甚至脱落。同时熔融型坯在盖板的挤压下向固定孔的四周铺开，冷却后形成倒拔结构，实现刚性连接结构一侧的端面连接于预成型好的一侧型坯内壁上。

本发明还可以将实施例2、3、4、5、6所述技术特征中的至少一个与实施例1组合，形成新的实施方式。

需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上作出的等同替换或者替代，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种连接油箱内部上下表面的刚性连接装置，其特征在于，所述连接装置包括连接杆，所述连接杆的上下两侧均设置有连接端面，所述连接端面上设置有过料孔，所述刚性连接装置的外面包覆有高密度聚乙烯。

2.根据权利要求1所述的一种连接油箱内部上下表面的刚性连接装置，其特征在于，所述连接端面上设置有溢料排气孔、固定孔中的至少一个。

3.根据权利要求2所述的一种连接油箱内部上下表面的刚性连接装置，其特征在于，所述固定孔上方设置有盖板，所述盖板上设置有熔接线，所述盖板的材料为高密度聚乙烯。

4.根据权利要求3所述的一种连接油箱内部上下表面的刚性连接装置，其特征在于，所述连接杆上设置有加强筋。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种连接油箱内部上下表面的刚性连接装置，其特征在于，所述包胶后的连接装置的端面上设置有高密度聚乙烯麻点凸起结构。

6.根据权利要求5所述的一种连接油箱内部上下表面的刚性连接装置，其特征在于，所述连接端面设置为圆形、四边形、椭圆形、不规则图形中的一种。

7.根据权利要求6所述的一种连接油箱内部上下表面的刚性连接装置，其特征在于，所述连接杆为金属连接杆或者高强度工程塑料连接杆或者冲压金属连接杆或者注塑高强度工程塑料连接杆或者注塑高强度增强连接杆。

8.根据权利要求5或6所述的一种连接油箱内部上下表面的刚性连接装置，其特征在于，所述连接杆通过焊接或者螺纹连接与连接端面固定在一起。

9.采用权利要求1-8任一项权利要求所述设置有刚性连接装置的油箱的生产方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤， 1）两片型坯下料，所述两片型坯下料后分别位于两片模具与预成型模板之间的中间位置；

2）模具半模与预成型模板闭合；

3）内部高压吹塑，进行两片壳体预成型；

4）模具打开，预成型模板退出；

5）组件内置机构移入进行内置组件连接，同时将刚性连接结构一侧的端面连接于预成型好的一侧型坯内壁上；

6）组件内置机构移出；

7）模具二次闭合，利用模具闭合时的挤压实现刚性连接结构的另一端面与另外一侧型坯内部的连接；同时高压吹塑成型中空箱体；

8）模具打开并取出产品。

10.根据权利要求9所述的设置有刚性连接装置的油箱生产方法，其特征在于，所述步骤5中，将刚性连接结构一侧的端面连接于预成型好的一侧型坯内壁上，具体操作如下，

包胶后的连接结构端面上形成多个HDPE的麻点凸起结构，组件内置机构将刚性连接结构一侧的端面连接于预成型好的一侧型坯内壁上；同时模具凸起挤压型坯至连接端面上的固定孔上，熔融型坯在模具凸起的挤压下接触盖板的熔接线，实现熔融型坯与盖板上的熔接线的熔接连接，进一步防止造成刚性连接件的下垂甚至脱落；同时熔融型坯在盖板的挤压下向固定孔的四周铺开，冷却后形成倒拔结构，实现刚性连接结构一侧的端面连接于预成型好的一侧型坯内壁上。