CN107000578A

CN107000578A - 用于机动车辆的系统

Info

Publication number: CN107000578A
Application number: CN201580064976.8A
Authority: CN
Inventors: B·克里尔
Original assignee: Nergy Automotive Systems Research SA
Current assignee: France Quannai Plastic New Energy Co
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-08-01
Anticipated expiration: 2035-12-03
Also published as: WO2016091709A1; CN107000578B; FR3029468B1; FR3029468A1; EP3230108A1; US20170361703A1; EP3230108B1; US11142061B2

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的系统，其包括：‑具有由塑料制成的壁的包含部(2)，和‑密封地固定到包含部的该壁的构件(3)。构件包括设有密纹的至少一个部分(5)，该至少一个部分形成构件与包含部的壁之间的密封区域。

Description

用于机动车辆的系统

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的系统，尤其是容器。

背景技术

已知高压容器。

例如，已知用于车辆的气体(CNG、LPG、氢气、氮气等)高压容器，其壳体通过熔融塑料型坯的吹气或注射来制造。这些壳体(英文为“liners”，衬底)一般被淹没在(例如热固性或热塑性的)树脂或基质中的复合材料丝线包裹。由此，这些类型的高压容器在比金属制高压容器更轻的同时也提供合适的强度。

还已知储压器类型的高压容器。这些高压容器用于以在壳体内部处于囊带内或活塞式室内的压缩气体的压强的形式积蓄能量。能量在需要时被送到容器外部的系统中。

为了使容器壳体内部和外部之间能够连接，在壳体上安置金属构件，其功能在于确保优化密封的同时使金属部件与非金属壳体连接。

对于燃料容器，也会出现相同的连接和密封需求。在该情况下，燃料直接包含在(形成壳体的)容器中。

在本说明书的下文中，“包含部”指容器的由刚性壁组成的、将流体保持在容器内的部分。在上述气体容器的情况下，该包含部可以是壳体，或在燃料容器的情况下，该包含部可以是容器的壁。

由此，无论是对于燃料容器、氢气容器还是更具一般性的气体容器，为了能够充装和清空容器，经常需要将阀门或管路固定到包含部上。还在包含部上固定凸轮闭锁环，以打开或阻闭容器。

然而，这些元件一般由金属制成，或由与包含部的材料不同的材料制成，使得难以将这些元件焊接到由塑料制成的包含部并确保这两种材料之间的密封。因此添加密封件。

在储压器的情况下，安置金属插件意于起到容器外部与位于壳体内的囊或活塞式室之间的界面作用的。已知插件类型是活门(soupapes)或阀门(valves)。这些阀门被固定到由塑料制成的壳体，壳体通过对型坯的吹气形成。也通过在插件与壳体之间插置密封件来实现密封。

然而，在所有情况下，一方面，密封件构成导致特定安装操作的额外零件。尤其是需要在插件上为密封件设置容置部。另一方面，这样的布置产生密封件的不良定位或移动的风险，这会引起密封缺陷。最后，长时间地维持密封是困难的，这是因为可能会最终在密封件被压缩的区域中发生塑料的蠕变。

发明内容

本发明的一个目的在于实现无泄露风险的密封系统。

根据本发明，设置一种用于机动车辆的系统，其包括：

-包括由塑料制成的壁的包含部，和

-密封地固定到包含部的该壁的构件，

在该系统中，构件包括设有密纹(microsillons)的至少一个部分。密纹存在于构件的表面，确保构件与包含部的壁之间的密封。

由此，例如为插件或阀门的、一般由金属制成的构件与由塑料制成的包含部之间的密封通过密纹得到确保。密纹是雕刻在构件上的、小尺寸的条纹。它们是规则的起伏部。包含部的塑料层进入密纹中，由此避免泄露风险。这样还能够避免使用密封件，因此能够不进行安装这样的密封件而必然导致的成本高昂的操作。最后，由此避免由于使用密封件而造成的缺陷，诸如由于塑料蠕变造成的密封件移动。

优选地，所述密纹具有至少一个以下特征：

-密纹的宽度尺寸为从10到100微米；

-密纹的深度尺寸为从50到200微米；

-每条密纹与相邻密纹的间距为100到1000微米；

-密纹具有反脱开形状(forme en contre dépouille)。对于该反脱开形状，其朝向能够增大构件的设有密纹的部分与其上固定该部分的包含部之间的机械维持力的方向。由此，当在构件上施加力矩时，或当施加压缩、拉伸或旋转力时，密纹能够保持整体的机械维持力。

有利地，密纹全都彼此平行。

优选地，存在至少两种类型的密纹，这些类型的不同之处例如在于密纹的方向。

有利地，设有密纹的部分包括其中容置有密封件的容置部。替代地，这样的容置部可以位于设有密纹的部分的附近。

由此，相对于现有技术来说，没有消除密封件，但是改善了构件与包含部之间的密封的持久性。由于例如由温度造成或由存储在包含部中的流体膨胀造成的尺寸变化，密封可能会随时间推移而变差。因此，有利的是，在包含部与构件之间设置尺寸和定位稳定性，尤其是在密封件的压缩区域中或该区域附近。在该情况下，在密封件的该压缩区域的附近集成至少一个密纹区域。

优选地，将粘附材料设置于设有密纹的部分上。

所用的粘附材料可以是官能团化的聚合物，例如马来酸酐聚乙烯。

由此，可以组合密纹和密封件和/或粘附材料的存在，以增强构件与包含部之间的密封。

有利地，构件与设有密纹的部分形成单一整体。

由此，设有密纹的部分构成构件的组成部分。换句话说，不破坏至少所述部分或构件，就不能够使所述部分和构件分离。

优选地，构件和设有密纹的部分是组装在一起的两个零件。

由此，将设有密纹的部分集成到传统构件。构件和部分因此是可分离的两个元件。

有利地，设有密纹的部分包括金属。

优选地，构件构成能够使包含部连接到包含部外部的系统的插件。

由此，构件允许使例如包含部的囊、活塞室与包含部外部之连接。构件也可以构成燃料容器或CNG或氢气类型的气体容器上的阀门。

有利地，构件构成容器的内部和外部之间的界面板。

由此，构件例如允许在容器制造期间覆盖开孔，而该开孔是使容器内部的元件通过的开孔。而且，如果要将外部零件固定到容器，构件可以用作容器与外部之间的界面。

优选地，包含部能够包含液体和/或气体。

还设置了一种用于制造包括机动车辆容器的包含部和包括至少一个设有密纹的部分的构件的组件的方法，该方法包括实施以下步骤：

-挤出用于成为包含部的熔融塑料型坯；

-使型坯与构件的所述部分相接触；

-对型坯吹气，以形成包含部。

由此，使熔融塑料型坯与所述部分接触允许型坯在组件制造期间进入所述部分的密纹。由此产生未来的包含部与固定在其上的构件之间的密封。

优选地，实行以下步骤：

-预先将构件置于模具的两个半模(cavités)之间；

-在所述挤出之后，使模具闭合；

-在发生所述接触时，将型坯压缩在密纹上，该压缩由模具的闭合产生。

-用能够与构成包含部的材料焊接的材料包覆模制构件的所述部分；

-将塑料型坯置于模具的两个半模之间；

-使模具闭合，并在型坯与构件的包覆模制的部分之间产生接触；

-将型坯焊接到构件的包覆模制的部分；

-对型坯吹气，以形成包含部。

优选地，所述部分的密纹是通过使用光纤激光(laser à fibres)获得的。激光束的特征能够为构件的金属与包含部的塑料之间的界面获得优化的形状。

有利地，根据本发明的方法由此还包括实施以下步骤：

-预先地，将没有密纹的构件置于包括光纤激光的工作站中；

-用激光在构件的一部分上雕刻密纹；

-将包括设有密纹的部分的构件置于吹气成型工作站中。

还设置了一种用于制造包括机动车辆容器的包含部和每个都包括至少一个设有密纹的部分的两个构件的组件的方法，在该方法中，实施以下步骤：

-将没有密纹的两个构件置于包括光纤激光的工作站中；

-用激光在每个构件的一部分上雕刻密纹；

-将包括设有密纹的部分的两个构件置于吹气成型工作站中；

-挤出用于成为包含部的熔融塑料型坯；

-使型坯与两个构件的所述部分接触；

-对型坯吹气，以形成包含部。

有利地，根据本发明的方法中的所述接触是通过压力或压缩实行的。

优选地，根据本发明的方法中的所述接触是通过吹气实施的。

有利地，根据本发明的方法中的所述接触是通过注射实施的。

替代地，不挤出型坯，而是采用文献EP-1110697-A2中所述的方法来挤出片材。

附图说明

阅读以下仅示例性地提供并参照附图做出的说明，将更好地理解本发明，在附图中：

-图1以中位纵向剖视图示出了容器的壳体；

-图2以更大的比例尺示出了该壳体的一个细节；

-图3至图6示出了壳体的制造方法；

-图7至图11示意性地示出了多种类型的密纹；

-图12至图13以横向视图示出了两种类型的密纹；

-图14示出了根据符合本发明的一种实施方式的组装；

-图15至图16示出了根据另一实施方式的组装；

-图17示出了根据另一实施方式的壳体的一个细节。

具体实施方式

图1示出了机动车辆容器10。该容器能够盛装受压液体和/或受压气体。该容器包括由热塑性材料制成的壳体2，以及围绕整个壳体2的环氧树脂光纤卷绕1，该壳体2构成本发明意义上的包含部。该容器还包括开口4，通过该开口，容器能够连接到外部构件。例如，用作储压器的容器可以连接到气体管道或油管道。燃料、CNG气体或氢气容器则会通过该开口连接到发动机系统。为了确保壳体2与容器10的外部之间的连接，使用金属构件3。该构件可以是插件、阀门，或能够实现壳体内部与壳体外部之间的连接的任何类型的界面。壳体2由塑料(例如HDPE)构成，密封性由位于金属插件表面的竖直区域5中的密纹来确保。图2中也示意性地示出了区域5，其构成根据本发明的设有密纹的部分，该图示出了容器10的在开口4处的更大比例尺的视图。光纤在将插件安装到壳体2内部之前，预先通过光纤激光来雕刻密纹。

在图17示出的本发明的另一实施方式中，将密封件32安置在构件3与壳体2之间。在密封件32的两侧，构件3具有分别在距离d和e上延伸的密纹区域31。这些距离可以相同或不相同。由此组合密纹和密封件的使用，以改善密封。特别地，位于密封件32两侧的密纹31能够避免密封件32在应力(诸如存储在壳体中的流体膨胀)的作用下移动。

参照图3至图6，用于车辆的高压容器由此可如下地被制造：

-借助于位于光纤激光工作站中的激光，在构件表面产生密纹7，在该例子中，构件是金属插件8；

-将插件固定到囊9；

-挤出型坯11；

-将熔融塑料型坯11置于打开的模具12中；

-如图5所示，使模具12闭合，并且在闭合时刻，使型坯11抵靠接触插件8的金属表面，以使得型坯的塑料进入密纹7的至少一些中；

-对型坯11吹气，以形成壳体13；

-打开模具12，以取出包括金属插件的壳体。

替代地，也可以在使型坯与插件的包括密纹的部分接触之前吹气成型壳体。

插件的密纹与熔融塑料型坯之间的接触可以以不同的方式实现：

-借助于对型坯的吹气，其使得该型坯压抵构件的设有密纹的部分；

-借助于推顶件施加在型坯11上的压强，以使得型坯尽可能地进入密纹7；

-借助于推顶件施加在金属构件上的压强(该金属构件在该例子中为插件8)，以使得型坯11尽可能地进入插件8的密纹7。这样的推顶件可以例如存在于位于模具内的芯部上。所述接触的效果在于用壳体的塑料填充密纹。

也可以以该方式制造包括两个金属构件的壳体。除了上述适用于一个构件的描述将适用于两个构件，该方法是完全相同的。

上述说明用金属构件(在例子中为插件)作为例子，但本发明也可以用非金属的构件来实施。

如图7至图11示意性地示出，密纹可以具有不同的形状。密纹尤其可以相互平行，又或者采用不同的方向。对于其在构件表面内部的形状，图12和图13示出了非限制性的两个可行性。密纹25可以是垂直的，如图12所示，或是略微倾斜的，像图13的密纹26那样。密纹也可以具有反脱开形状。倾斜或反脱开形状能够维持壳体与具有密纹的构件之间的良好机械维持力，尤其是当在壳体或构件上施加应力的时候。

在本发明的未示出的另一实施方式中，预先用能够焊接到容器的塑料壳体的塑料包覆模制金属构件。实际上，该包覆模制允许更容易地将金属构件焊接到壳体。在该情况下，在包覆模制之前，在构件的金属表面产生密纹。实际上，密纹能够确保构件的金属表面与包覆模制材料之间的密封。除了是预先包覆模制插件以使得包覆模制插件的塑料嵌到位于插件的金属表面上的密纹的至少某些中，包括例如包覆模制的插件的容器的制造方法与前述方法是相同的。在壳体吹气成型期间，将壳体焊接到插件的包覆模制部。

图14示出了符合本发明的另一实施方式的组装。容器的壳体15具有固定到壳体的金属构件16。该构件可以是管路、阀门、或任何连接插件。该容器可以例如是燃料容器。壳体15与容器外部之间的连接借助于构件16实现。实际上，外部管道14被固定到构件16内。该外部管道可以通过任何方式(夹固、螺固)固定。除了存在于构件表面的密纹19以外，还设置能够增强密封性的密封件17和18。密封件17由此置于插件16和管道14之间。在插件16与壳体15之间置有另一密封件18。由此，组合密纹19和密封件17和18的效果，以优化组件的密封性。

在图15和图16示出的另一实施方式中，使用具有设有密纹的部分22的金属构件21作为燃料容器23的阻闭器。实际上，在制造燃料容器23期间，该容器包括开口24以允许使得容器23内部的元件进入容器。一旦完成这些元件的安装，就必须阻闭开口24。因此，通过使部分22的密纹与容器的壁(其在此构成本发明意义上的包含部)接触，将容器外部的金属构件23焊接到容器，以确保容器23的密封性。该焊接在容器吹气成型期间发生。由此，仍然软的型坯能够深入金属构件21的部分22的密纹中。

图16示出一个变型，其中金属零件被固定到容器内。

可以通过使用在文献EP-1110697-A2中所述的“TSBM”(“twin-sheet blow-moulding”，双片吹气模制)类型的工艺来制造根据本发明的容器。由此，不挤出熔融塑料型坯，而是替代地挤出两个熔融塑料片材，其一个压在另一个上。

同样地，可以使用注射和热成型步骤以形成容器。

如前所述，根据本发明的构件可以由金属制成，但也可以由与构成容器包含部的塑料不同的塑料制成。该构件也可以包括金属和塑料的组合。

当然，可以在不超出本发明范围的同时对本发明进行诸多改动。

Claims

1.一种用于机动车辆的系统，其包括：

-具有由塑料制成的壁的包含部(2；13；15)，和

-密封地固定到所述包含部(2)的壁的构件(3；8；16)，

该系统的特征在于，所述构件(3)包括设有密纹的至少一个部分(5；22；31)，并在于，所述密纹存在于所述构件的表面，并确保所述构件(3)与所述包含部(2)的壁之间的密封。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述密纹具有至少一个以下特征：

-所述密纹的宽度尺寸为从10到100微米；

-所述密纹的深度尺寸为从50到200微米；

-每条所述密纹(7；19)与相邻密纹的间距为100到1000微米；

-所述密纹具有反脱开形状。

3.如上述权利要求中任一项所述的系统，其中，设有密纹的所述部分(5；22；31)包括其中容置有密封件(18；32)的容置部。

4.如上述权利要求中任一项所述的系统，其中，有粘附材料设置于设有密纹的所述部分(5；22；31)上。

5.如上述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述构件(3)与所述部分(5；22；31)形成单一整体。

6.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述构件(3)和所述部分(5；22；31)是组装在一起的两个零件。

7.如上述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述部分(5；22；31)包括金属。

8.如上述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述包含部(2)能够包含液体和/或气体。

9.一种用于制造包括机动车辆容器的包含部(2；15)和包括至少一个设有密纹的部分(5；22；31)的构件(3；16)的组件的方法，该方法的特征在于以下步骤的实施：

-挤出用于成为所述包含部(13)的熔融塑料型坯(11)；

-使所述型坯(11)与所述构件的设有密纹的部分(7)接触，所述密纹存在于所述构件的表面；

-对所述型坯(11)吹气，以形成所述包含部(13)，并产生所述构件与所述包含部之间的密封。

10.如权利要求9所述的制造方法，其中，所述接触通过压力或压缩实行。

11.如权利要求10所述的制造方法，其中，所述接触通过吹气实施。

12.如权利要求11所述的制造方法，其中，所述接触通过注射实施。