CN109311386B - 具有加强元件的工作液体容器及用于制造工作液体容器的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆的热塑性塑料制成的工作液体容器(10)，具有以下特征：工作液体容器(10)具有在该工作液体容器(10)的相对的容器壁(11，12)中的两个开口(13，14)，以及穿过两个开口(13，14)延伸的加强元件(20)；和两个加强元件(23，23’)从外侧接合在容器壁(11，12)后面，使得加强元件(20)抵消由工作液体容器(10)的内部压力引起的变形，其中所述工作液体容器(10)的特征在于以下特征：在至少一个加强元件端部(23，23’)和容器壁(11，12)之间布置有稳定元件(30)；稳定元件(30)具有通道开口(31)，加强元件(20)通过该通道开口伸出；稳定元件(30)包括第一和第二热塑性塑料；和稳定元件(30)焊接到所述容器壁(11，12)上。

Description

具有加强元件的工作液体容器及用于制造工作液体容器的 方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的由热塑性塑料制成的工作液体容器。
此外，本发明涉及一种用于制造用于机动车辆的由热塑性塑料制成的工作液体容器的方法。
在本发明的上下文中，由热塑性塑料制成的工作液体容器尤其但排他地是用于机动车辆的燃料容器、用于机动车辆的擦拭水容器、油容器、二次液体容器或添加剂容器。开头所述类型的容器通常通过挤出吹塑生产，其中特别是高密度聚乙烯(HDPE)适用于生产挤出吹塑容器。
背景技术
在具有内燃机的机动车辆的情况下，当工作液体容器，特别是燃料容器受热时，工作液体例如燃料同样受热，使得工作液体的蒸汽压力增加，并且工作液体容器受到相应的内部压力，结果燃料容器变形。
为了使呈燃料容器形式的工作液体容器通风，所述容器与活性炭过滤器流体连接，以滤出燃料蒸汽。在内燃机运行期间，通过进气冲洗活性炭过滤器，使得结合在活性炭中的燃料蒸汽可以供给内燃机。由于使用进气的冲洗过程，活性炭过滤器的吸收能力会受到限制。
在混合动力车的情况下，还存在由内燃机的运行时间减少引起的另一个问题。由于内燃机的运行时间减少，与燃料容器流体连接的活性炭过滤器经受相应较少的冲洗，因此结合在活性炭中的较少的燃料蒸汽能冲洗掉。这继而具有这样的效果：用于混合动力车的活性炭过滤器必须具有更大的尺寸。此外，通过经由活性炭过滤器对燃料容器进行通风，更多的燃料转化为汽相，因此将燃料容器设计得更硬和/或更耐压似乎是有利的。
从现有技术中已知使用燃料容器内的缠绕构造和/或加强元件来加强燃料容器。然而，缠绕的燃料容器的生产复杂，因此成本高。此外，可有效卷绕的几何形状限制了设计中的构造自由度，因此限制了可利用的容积。
为了将加强元件引入工作液体容器中，从现有技术中已知使用“双板吹塑”方法来制造工作液体容器，其中从具有两个挤出喷嘴的挤出头挤出两个板状预制件，或将管状预制件分成两个板状裂片。板状预制件各自通过差压在多件式吹塑工具的吹塑半模中模制。随后，通过位于两个吹塑半模之间的吹塑工具的中间框架，将加强元件定位在工作液体容器的模制的容器壳体之间，其中所述模制的容器壳体仍然位于吹塑半模的空腔中，并且将加强元件连接到容器壳体的至少一个内侧。最后，移除吹塑半模之间的中间框架，并且通过将容器壳放在一起，将加强元件连接到容器壳体的另一内侧，使得加强元件可以抵消压力引起的变形。
燃料容器，特别是用于汽油的燃料容器通常由多层共挤塑料制成。至少一个用于烃的阻挡层嵌入燃料容器的壁中。因此，通过“双板吹塑”方法生产的工作液体容器提供的优点是：在引入加强元件期间不会损坏阻挡层，因此不会形成烃的泄漏。然而，与管状预制件的吹塑成型相比，“双板吹塑”方法耗时且昂贵。
发明内容
本发明所基于的问题是提供一种改进的工作液体容器，其具有增加的压力稳定性，并且其生产更快速和更具成本效益。
该目的通过具有权利要求1中所指定的特征的工作液体容器来实现。有利的改进在从属权利要求中描述。
此外，本发明的目的在于提供一种用于制造由热塑性塑料制成的工作液体容器的方法，通过该方法能够快速且经济地生产具有增加的压力稳定性的工作液体容器。
该目的通过具有权利要求9中所指定特征的方法来实现。该方法的有利改进在从属于权利要求9的权利要求中描述。
根据本发明的由热塑性塑料制成的工作液体容器具有两个开口，这两个开口布置在工作液体容器的彼此相对的容器壁中。此外，工作液体容器具有至少一个穿过两个开口伸出的加强元件。两个加强元件端部在此处从外侧接合在容器壁后面，因此加强元件抵消由工作液体容器的内部压力引起的变形。根据本发明的工作液体容器的特征在于，稳定元件布置在至少一个加强元件端部和容器壁之间，其中稳定元件分别具有通道开口，加强元件穿过该通道开口伸出。此外，稳定元件包括第一和第二热塑性塑料，并焊接到容器壁上。
当然，根据本发明的工作液体容器可以具有与加强元件端部的数量相对应的多个稳定元件，每个稳定元件均具有通道开口，该或一加强元件穿过该通道开口伸出。
根据本发明的工作液体容器具有高压稳定性，因为加强元件抵消由内部压力引起的变形，该加强元件例如可以呈加强支柱或加强管的形式。当根据本发明的工作液体容器被加压时，布置在容器壁和加强元件端部之间的稳定元件防止容器壁蠕变。基本上已知的是，通常至少形成工作液体容器的外层的热塑性HDPE在持续的压力负载的情况下再次变成塑性的并且具有蠕变的趋势。通过稳定元件增加了加强元件在容器壁上的有效支撑表面，因此有效地抵消了容器壁的蠕变。此外，由于稳定元件设计为双组分部件，即作为包含两种热塑性塑料的部件，因此抵消了容器壁的蠕变。稳定元件的第一热塑性塑料具有稳定元件可以焊接到容器壁上的效果。稳定元件的另一种热塑性塑料具有增加的刚性(例如聚酰胺)，因此有效地抵消了蠕变。此外，例如，聚酰胺有效地抵消了烃的扩散，因此根据本发明的工作液体容器具有降低的烃渗透性。此外，根据本发明的工作液体容器可以通过挤出和模制管状预制件来生产，因此降低了根据本发明的工作液体容器的生产成本和生产时间。
工作液体容器尤其是呈燃料容器的形式。容器壁中的开口优选地彼此相对地布置。加强元件端部也可以称为加强元件连接部。加强元件端部从外侧接合在开口后面，因此加强元件也称为拉杆。
稳定元件也可以称为插入部分，插入部件，中间元件，中间部件或适配器。稳定元件是呈双组分部件的形式，即由两种塑料，特别是两种热塑性塑料形成的部件。
因此，每个稳定元件以夹心状方式布置在加强元件端部和容器壁之间。由于每个稳定元件分别焊接到容器壁上，因此稳定元件的第一热塑性塑料焊接到容器壁上。因此，第一热塑性塑料在焊接能力方面与工作液体容器的热塑性塑料是相容的。
加强支柱优选地为管状构造。
加强元件端部优选地包括第一和第二热塑性塑料并且分别焊接到一个稳定元件上。
相应形成的工作液体容器具有进一步提高的稳定性，因为除了抵消由正压力引起的拉力之外，加强元件还可以例如抵消由容器壁之间的负压引起的压缩力。此外，相应形成的工作液体容器还具有增加的扭转刚度。此外，以这种方式形成的工作液体容器可以通过很少的方法步骤制造，因此降低了相应形成的工作液体容器的生产成本。
第一和第二热塑性塑料优选是相同的第一和第二热塑性塑料，稳定元件也包括它们。当然，加强元件的热塑性塑料也可以是与稳定元件不同的热塑性塑料。只是必须确保塑料在焊接能力方面的兼容性。
因此，加强元件端部的第一热塑性塑料焊接到稳定元件上。
整个加强元件优选地包括第一和第二热塑性塑料。
此外优选地，稳定元件具有环绕的套环，该套环在容器外侧的方向上成角度，因此稳定元件在容器外侧上形成槽。
通过稳定元件的相应设计，稳定元件和容器壁之间的接触表面增大，因此工作液体容器的稳定性增加。工作液体容器的相应设计还提供了稳定元件可以与容器壁端部齐平的优点。
槽优选为漏斗形。
所有稳定元件优选地具有相应形成的套环。
稳定元件优选地具有壁，该壁围绕在其中的通道开口并且形成容纳空间，该容纳空间通向容器外侧并且加强元件端部容纳在该容纳空间中。
在稳定元件的顶视图中，壁围绕其中的通道开口。
壁优选为筒状设计。因此，筒状壁也围绕加强元件端部。
每个稳定元件优选地具有相应的筒状壁。
工作液体容器优选地具有至少一个盖，该盖封闭稳定元件的容纳空间并且朝向容器外侧密封稳定元件的容纳空间。
在相应形成的工作液体容器的情况下，用于例如从工作液体容器中排出烃的排放路径被阻挡。
盖可以由例如聚酰胺(PA)和/或聚甲醛(POM)形成。优选地，盖各自焊接到稳定装置的筒状壁上。由于稳定装置设计为双组分部件，因此盖和稳定装置之间的焊接通过PA/PA或POM/POM焊接进行。
工作液体容器优选地设计成使得加强元件形成为具有第一加强元件部分和第二加强元件部分的两件式。在这种情况下，第一加强元件部分穿过第一容器壁中的第一开口伸出，第二加强元件部分穿过第二容器壁中的第二开口伸出。第一加强元件部分的加强元件端部从外部接合在第一容器壁的后面，并且第二加强元件部分的加强元件端部从外部接合在第二容器壁的后面。第一加强元件部分和第二加强元件部分均具有与其加强元件端部相对的连接装置，该连接装置用于将两个加强元件部分彼此连接。
相应形成的工作液体容器在其生产时间方面得到优化。这是因为加强元件部分从两个彼此相对侧引入到工作液体容器中并且在工作液体容器内彼此连接。
第一连接装置布置在第一加强元件部分的加强元件端部中，并且第二连接装置布置在第二加强元件部分的加强元件端部中。
第一连接装置可包括至少一个卡定插座，并且第二连接装置可包括至少一个卡定舌片。
第一连接装置可包括至少一个卡定钩，并且第二连接装置可包括至少一个卡定齿。
工作液体容器优选地设计成使得在与加强元件端部相对的端部处，相应的加强元件部分具有用于切断容器壁的切割装置。
由于工作液体容器的容器壁中的开口不必在单独的步骤中制造/形成，而是可以通过将加强元件部分插入工作液体容器来形成，因此可以在进一步缩短的循环时间内制造相应形成的工作液体容器。
工作液体容器优选地以这样的方式形成，使得工作液体容器通过吹塑管状预制件来生产。
本发明所基于的目的还通过一种用于制造工作液体容器的方法来实现，该工作液体容器由热塑性塑料制成，具有至少一个加强元件，该加强元件布置在彼此相对的容器壁之间并抵消由工作液体容器的内部压力引起的变形，其中该方法具有以下方法步骤：
-提供至少一个具有通道开口的稳定元件；
-将由热塑性塑料制成的管状预制件引入吹塑工具中，该吹塑工具具有限定工作液体容器轮廓的模腔；
-在模腔内模制预制件，其中预制件在模腔侧围绕稳定元件并焊接到稳定元件上；
-在工作液体容器的彼此相对的容器壁中产生两个开口；
-通过第一开口插入第一加强元件部分和通过第二开口插入第二加强元件部分，使得加强元件部分/多个加强元件部分的至少一个加强元件端部与稳定元件/多个稳定元件直接接触，其中加强元件端部各自接合在容器壁后面；和
-借助于设置在加强元件部分上的连接装置将第一加强元件部分连接到第二加强元件部分。
该方法优选地设计成使得彼此相对的容器壁中的开口借助于加强元件部分的与加强元件端部相对的相应的切割装置，通过将第一加强元件部分推动通过第一容器壁和将第二加强元件部分推动通过第二容器壁，而被引入容器壁中。
相应设计的方法提供的优点是，制造工作液体容器需要较少的方法步骤，因为在工作液体容器的容器壁中产生开口的方法步骤与引入/推动第一加强元件部分穿过第一容器壁、引入/推动第二加强元件部分穿过第二容器壁一起实现。
附图说明
下面从解释的示例性实施例中呈现本发明的其他优点，细节和特征。在图中，详细说明：
图1示出了根据本发明的工作液体容器的示意剖视图；以及
图2至图4示出了加强元件部件彼此连接的各种变型。
在下面的描述中，相同的附图标记表示相同的部件或相同的特征，因此关于部件的描述以及参考附图进行的描述也适用于其他附图，从而避免重复的描述。此外，已经结合一个实施例描述的各个特征也可以在其他实施例中单独使用。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的工作液体容器10的示意性剖视图。工作液体容器10通常由热塑性塑料制成。在所示的示例性实施例中，工作液体容器10呈燃料容器10的形式，但是工作液体容器10也可以设计用于接收尿素溶液或擦拭水或油等。
从图1中显而易见的是，第一开口13布置在工作液体容器10的第一容器壁11中。与第一开口13相对布置的第二开口14设置在工作液体容器10的第二容器壁12中。工作液体容器10还包括加强元件20，该加强元件20穿过两个开口13、14伸出并且呈拉杆20的形式。加强元件20形成为两部分并且包括第一加强元件部分21和第二加强元件部分22。两个加强元件部分21、22彼此连接。关于加强元件部分21、22的连接方式，下面进一步参考关于图2至图4的陈述。
第一加强元件部分21穿过第一开口13伸出，该第一开口13布置在第一容器壁11中，并且第二加强元件部分22穿过第二开口14伸出，该第二开口14布置在第二容器壁12中。第一加强元件部分21的一个加强元件端部23从外部接合在容器壁11的后面，并且第二加强元件部分22的一个加强元件端部23’从外部接合在第二容器壁12的后面，因此加强元件20抵消由工作液体容器10的内部压力引起的变形。
从图1中还可以看出，所示的示例性实施例中的工作液体容器10包括两个稳定元件30。一个稳定元件30布置在第一加强元件部分21的加强元件端部23和第一容器壁11之间。另一个稳定元件30布置在第二加强元件部分22的加强元件端部23’和第二容器壁12之间。
稳定元件30均包括第一和第二热塑性塑料，其中至少一个第一热塑性塑料在焊接能力方面与构成容器壁11、12的热塑性塑料相容地形成。因此，图1中上部所示的稳定元件30焊接到第一容器壁11上，并且图1中底部所示的稳定元件30焊接到第二容器壁12。图1中以绘图方式表示稳定元件30，该稳定元件30包括由第一热塑性塑料(例如HDPE)构成并且与容器壁11、12直接接触的层，以及由第二热塑性塑料(例如聚酰胺)构成并且与加强元件端部23、23’直接接触的层。
稳定元件的第二热塑性塑料可以由例如PA或POM形成，其具有比例如HDPE更大的硬度。因此，在加强元件20的拉伸应力期间，稳定元件30将不会变薄。此外，通过以下事实：经由加强元件20施加在第一容器壁11和第二容器壁12上的力在更大的表面，即在稳定装置30和容器壁11、12之间的相应接触表面上传递，第一容器壁11和第二容器壁12的变薄被抵消。因此，在根据本发明的工作液体容器10的情况下，第一容器壁11和第二容器壁12在因加强元件20而发生加压时具有较小的蠕变倾向。
第一加强元件部分21和第二加强元件部分22的加强元件端部23、23’也包括第一和第二热塑性塑料，因此加强元件端部23、23’也相应地焊接至相应的稳定装置30。因此，由工作液体容器10中的负压引起的拉力也可以通过加强元件20传递到第一容器壁11和第二容器壁12。此外，扭转力可以通过加强元件20传递到第一容器壁11和第二容器壁12。
从图1中还可以看出，每个稳定元件30具有环绕的套环32，套环32在容器外侧16的方向上成角度，使得稳定元件30各自在容器外侧16上形成槽33。通过稳定元件30的相应设计可以实现的效果在于稳定元件30的端部与工作液体容器10的容器壁11、12齐平，因此不会伸出容器壁11、12的外表面。
每个稳定元件30包括壁34，壁34围绕在其中的通道开口31，加强元件20通过壁34伸出，并且在所示的示例性实施例中设计为筒状壁34。筒状壁34形成通向容器外侧16的容纳空间35。第一加强元件部分21的加强元件端部23容纳在图1顶部所示的稳定元件30的容纳空间35中。第二加强元件部分22的加强元件端部23’容纳在图1底部所示的稳定元件30的容纳空间35中。
稳定元件30的容纳空间35各自通过盖36封闭并朝向容器外侧16密封。盖36优选地焊接到相应稳定元件30的筒状壁34的端侧。通过的相应设计，减少了例如烃从容器内侧15向容器外侧16的扩散。
通过图2至图4中的指示示出，加强元件部分21、22可以以各种方式在其穿透区域中彼此卡定。或者，所述加强元件部分也可以通过旋转卡定连接(卡口接头)，螺纹连接或卡口式连接彼此连接。
图2示出了卡定连接的示意图，该卡定连接包括卡定插座24和相对于其适配的卡定舌片26。例如，可以在第一加强元件部分21的筒状部分的外侧上设置多个卡定插座24，所述卡定插座彼此隔开一定距离布置，采用卡定通道的形式，并且周向固定到插入件的卡定舌片26接合于其中。为此目的，卡定舌片26可设置有卡定弹簧27，卡定弹簧27弹入卡定插座24的相应设计的卡定凹空部25中，如图2A所示。图2A示出了通过该卡定装置的纵向截面。
图3示出了第一加强元件部分21与第二加强元件部分22的卡定连接的替代变型。这里提供的是，第一加强元件部分21的筒状部分分别在整个圆周上卡定到第二加强元件部分22的筒状部分，其中卡定齿28环绕在第一加强元件部分21的筒状部分的内侧上设置，并且在第二加强元件部分22的筒状部分的外圆周上设置有周向形成的卡定钩29。本领域技术人员清楚的是，代替周边卡定齿28，还可以提供离散地分布在第一加强元件部分21的筒状部分和第二加强元件部分22的筒状部分的圆周上的卡定装置。
最后，图4以高度简化的形式示出了一种卡口接头，通过该卡口接头，第一加强元件部分21的筒状部分和第二加强元件部分22的筒状部分可以形状配合的方式彼此锁定。
附图标记列表
10 工作液体容器/燃料容器
11 (工作液体容器的)第一容器壁
12 (工作液体容器)第二容器壁
13 (工作液体容器的)第一开口
14 (工作液体容器的)第二开口
15 容器内侧
16 容器外侧
20 加强元件
21 第一加强元件部分
22 第二加强元件部分
23、23’ 加强元件的加强元件端部/连接部
24 连接装置/卡定插座
25 连接装置/卡定凹部
26 连接装置/卡定舌片
27 连接装置/卡定弹簧
28 连接装置/卡定齿
29 连接装置/卡定钩
30 稳定元件
31 (稳定元件的)通道开口/通过开口
32 (稳定元件的)套环
33 (稳定元件的)槽
34 (稳定元件的)筒状壁
35 (稳定元件的)容纳空间
36 盖

Claims (11)

1.一种用于机动车辆的热塑性塑料制成的工作液体容器(10)，包括以下特征：
-所述工作液体容器(10)具有在该工作液体容器(10)的彼此相对的容器壁(11，12)中的两个开口(13，14)，以及穿过所述两个开口(13，14)伸出的加强元件(20)；和
-两个加强元件端部(23，23’)从外侧接合在所述容器壁(11，12)后面，因此所述加强元件(20)抵消由所述工作液体容器(10)的内部压力引起的变形，
其中所述工作液体容器(10)的特征在于以下特征：
-在至少一个加强元件端部(23，23’)和容器壁(11，12)之间布置有稳定元件(30)；
-所述稳定元件(30)具有通道开口(31)，所述加强元件(20)通过该通道开口伸出；
-所述稳定元件(30)包括第一和第二热塑性塑料；和
-所述稳定元件(30)焊接到容器壁(11，12)上。
2.根据权利要求1所述的工作液体容器(10)，其特征在于，所述加强元件端部(23，23’)包括第一和第二热塑性塑料，并且各自焊接到一个稳定元件(30)上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的工作液体容器(10)，其特征在于，所述稳定元件(30)具有环绕的套环(32)，所述套环在容器外侧(16)的方向上成角度，使得所述稳定元件(30)在所述容器外侧形成槽(33)。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的工作液体容器(10)，其特征在于，所述稳定元件(30)具有壁(34)，所述壁围绕在其中的所述通道开口(31)并形成容纳空间(35)，所述容纳空间通向所述容器外侧(16)并且所述加强元件端部(23，23’)容纳在所述容纳空间中。
5.根据权利要求4所述的工作液体容器(10)，其特征在于，所述工作液体容器(10)具有至少一个盖(36)，所述盖封闭所述稳定元件(30)的所述容纳空间(35)并朝向所述容器外侧(16)密封所述容纳空间(35)。
6.根据权利要求1至2中的一项所述的工作液体容器(10)，其特征在于：
-所述加强元件(20)形成为两件式，具有第一加强元件部分(21)和第二加强元件部分(22)；
-所述第一加强元件部分(21)穿过第一容器壁(11)中的第一开口(13)伸出，并且所述第二加强元件部分(22)穿过第二容器壁(12)中的第二开口(14)伸出；
-所述第一加强元件部分(21)的所述加强元件端部(23)从外侧接合在所述第一容器壁(11)后面，并且所述第二加强元件部分(22)的所述加强元件端部(23’)从外侧接合在所述第二容器壁(12)后面；和
-所述第一加强元件部分(21)和所述第二加强元件部分(22)各自具有与其加强元件端部(23，23’)相对的连接装置(24-29)，该连接装置用于将两个加强元件部分(21、22)彼此连接。
7.根据权利要求6所述的工作液体容器(10)，其特征在于，在与所述加强元件端部(23，23’)相对的端部处，相应的加强元件部分(21、22)具有用于切断所述容器壁(11，12)的切割装置。
8.根据权利要求1至2中的一项所述的工作液体容器(10)，其特征在于，所述工作液体容器(10)通过吹塑管状预制件而制成。
9.一种用于制造工作液体容器(10)的方法，所述工作液体容器(10)由热塑性塑料制成、具有至少一个加强元件(20)，所述加强元件(20)布置在彼此相对的容器壁(11，12)之间并且抵消由所述工作液体容器(10)的内部压力引起的变形，该方法具有以下方法步骤：
-提供至少一个具有通道开口(31)的稳定元件(30)；
-将由热塑性塑料制成的管状预制件引入吹塑工具中，该吹塑工具具有限定所述工作液体容器(10)的轮廓的模腔；
-在所述模腔内模制所述预制件，其中所述预制件在所述模腔侧围绕所述稳定元件(30)并焊接到所述稳定元件(30)；
-在所述工作液体容器(10)的彼此相对的容器壁(11，12)中制造两个开口(13，14)；
-穿过第一开口(13)插入第一加强元件部分(21)和穿过第二开口(14)插入第二加强元件部分(22)，使得所述加强元件部分(21、22)的至少一个加强元件端部(23，23’)与所述稳定元件(30)/多个所述稳定元件(30)直接接触，其中所述加强元件端部(23，23’)各自接合在所述容器壁(11，12)后面；以及
-通过设置在所述加强元件部分(21，42)上的连接装置(24-29)将所述第一加强元件部分(21)连接到所述第二加强元件部分(22)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，借助于所述加强元件部分(21、22)的与所述加强元件端部(23，23’)相对的相应切割装置，通过将所述第一加强元件部分(21)推动穿过第一容器壁(11)并且将所述第二加强元件部分(22)推动穿过第二容器壁(12)，将在彼此相对的容器壁(11，12)中的所述开口(13，14)引入到所述容器壁(11，12)中。
11.根据权利要求9和10中任一项所述的方法，其特征在于，所述加强元件端部(23，23’)包括第一和第二热塑性塑料，并且各焊接到一个稳定元件(30)上。
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