CN109455086A - 一种油箱内置立柱结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油箱内置立柱结构，所以立柱结构包括立柱本体和立柱端部，所述立柱本体和立柱端部分别由两种材料构成，所述立柱端部包裹立柱本体，所述两种材料采用包胶工艺连接，一种材料用于立柱的两端，用于立柱与油箱内壁的连接，选用的材料需要与油箱内壁材料相匹配，选聚乙烯(PE)材料或改性聚乙烯(PE)材料用作立柱两个端面，该材料称为材料一；立柱本体选用聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、改性聚甲醛、聚苯硫醚(PPS)、金属材料中的一种，本发明提供了一种用于燃油箱内部的立柱结构设计方案，该立柱一般用于高压燃油箱内部，用以提高油箱整体强度，改善油箱的机械性能且立柱本身在拉压作用下具有一定的柔性。
Description
技术领域
本发明涉及一种立柱结构，具体涉及一种油箱内置立柱结构，属于燃油箱结构部件技术领域。
背景技术
高压燃油箱由于其特殊的工况，在油箱内部空间封闭且经历较大的温差变化时，由于燃油本身的挥发性，会在油箱内部产生较大范围的压力交变，形成远高于普通燃油箱的正压或负压，如果不加以控制，油箱会产生过度变形甚至破裂。对于传统的塑料燃油箱，难以承受如此大的压力，而在油箱内部加入立柱可以提高油箱强度，从而限制油箱的变形，保证其的正常工作性能。
立柱的使用目的提升油箱强度限制变形，但如果整体结构强度过高，在经历长期疲劳或剧烈冲击时，油箱容易产生破裂，因此在立柱结构设计时，不能单纯的增加杆件强度。
当前的高压燃油箱立柱结构普遍难以兼顾以上两点，且在端部法兰处容易出现应力集中等问题，在立柱的主体结构设计上有较大难度。本领域的技术人员一直尝试新的方案解决该问题，但是该问题一直没有妥善的技术方案。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种油箱内置立柱结构，该技术方案设计巧妙、结构紧凑，该设计采用两种材料制作立柱，端部选用一种材料用于与油箱内表面焊接，主体选用一种材料具有较高强度，限制油箱变形，同时在持续的较大应力或剧烈冲击下，保证杆件断裂从而避免油箱泄露。此外，两种材料采用包胶工艺，中间主体部分的两端采用弧形的结构设计，使得立柱承受巨大拉力时具有一定的韧性，从而保证油箱能承受较长时间的压力交变而避免失效。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种油箱内置立柱结构，其特征在于，所以立柱结构包括立柱本体和立柱端部，所述立柱本体和立柱端部分别由两种材料构成，所述立柱端部包裹立柱本体。构成立柱端部的材料一为易与油箱内壁熔接的材料，构成立柱主体的材料二为具有较高强度的工程塑料或金属。立柱端部包裹立柱主体。如此可以保证立柱与油箱内壁有良好的连接，同时立柱本身具有足够的强度，能够限制油箱的变形。
作为本发明的一种改进，所述两种材料采用包胶工艺连接，一种材料用于立柱的两端，用于立柱与油箱内壁的连接，选用的材料需要与油箱内壁材料相匹配，选聚乙烯(PE)材料或改性聚乙烯(PE)材料用作立柱两个端面，该材料称为材料一；立柱的中间主体部分需要采用强度较高的材料，且在高温、泡油、压力交变下，有较强的抗蠕变性能，从而提升油箱整体强度，限制其在内压下的变形量，选用聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、改性聚甲醛(POM+玻璃纤维)、聚苯硫醚(PPS)、金属材料中的一种，该材料称为材料二。
作为本发明的一种改进，所述立柱端部和立柱主体都是中空贯穿结构，即整个立柱的中心具有一个贯穿的通孔立柱的端部与中间主体部分一样，具有圆形通孔，即与油箱内部的连接面为圆环形，因此整个立柱为上下贯通的结构。立柱中心具有一个贯穿的通孔，即立柱端部和立柱主体都是中空贯穿的，如此有利于立柱在保证良好强度的前提下，较大幅度的减轻重量，如此既可以做东降低最终燃油箱总成的重量又可以降低材料成本。
作为本发明的一种改进，所述立柱端部的两端面用于与油箱内壁连接，其连接方式是熔接，立柱端面设计成麻点结构，在生产过程中将正常状态的立柱插入热熔态型胚中。或者采用焊接的形式，立柱端面设有多个焊接凸台，在生产过程中采用热板焊接的形式，先将立柱端面加工至熔融状态，在将立柱与油箱料胚进行焊接。
作为本发明的一种改进，所述立柱主体的中间部分采用中空圆柱体的结构，两端设有外扩的弧形结构，使得两种材料的结合处有一个较缓的坡度，相较于直角拐角有效的避免了应力集中。立柱端部对立柱主体的包裹部分完全贴合立柱主体两端外扩弧形结构的外壁；立柱端部的包裹部分的末端有一个外翻的弧形倒角，在立柱受力时，当立柱端部和立柱主体产生对抗，可以减缓两者连接末端的冲击力，避免在两种材料的连接处产生失效。中空立柱主体的两端设计成外扩弧形特征相较于单纯中空圆柱的设计，结构上具有更好的韧性和更大的可变形量。此外结合处的坡度较缓，相对于正常立柱主体包胶法兰的90°拐角，有效的避免了应力集中。
作为本发明的一种改进，所述立柱端部在用于连接的端面在向包裹部分过渡时，具有一个台阶，用以保证端面足够的大小用于与油箱料胚连接。
作为本发明的一种改进，所述立柱端部包裹立柱主体的部分设有加强筋结构，加强筋周向布置在立柱端部四周。在立柱承受拉力时，立柱端部包裹立柱主体的部分与立柱主体的外扩弧形部分相互对抗，在压迫立柱主体的外扩弧形形变，使其具备一定柔性时，立柱端部外侧的加强筋可以限制端部材料一的变形，从而避免在压力较大时立柱被过度拉伸，甚至端部与主体的两种材料发生脱落，从而造成燃油箱的整体失效。
作为本发明的一种改进，所述立柱端部的内圈具有一个台阶，防止立柱主体产生上下窜动，在台阶和立柱主体低端之间存在一个间隙，此间隙使得立柱在受到交变压力时具有一定的柔性，立柱主体3在立柱的轴向方向具有一定的移动空间。
作为本发明的一种改进，所述立柱端面截面积要大于立柱主体部分的截面积。对于主体部分，因为具有外扩特征其弧形顶部的截面积大于主体中间部分的截面积。如此避免在立柱与油箱连接处失效，甚至造成泄露。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案整体结构设计紧凑、巧妙，该方案的立柱设计方案采用两种材料，在与油箱内壁良好连接的同时保证了立柱的强度，2)该方案中，立柱的主体部分两端采用外扩的弧形结构，使得立柱在拉压时具备了一定的柔性。本发明的立柱设计方案使得燃油箱在能承受长期的压力交变的同时具备良好的抗冲击性能；3)该方案中立柱端面截面积要大于立柱主体部分的截面积，对于主体部分，因为具有外扩特征其弧形顶部的截面积大于主体中间部分的截面积，如此避免在立柱与油箱连接处失效，甚至造成泄露；4)该方案中立柱端部包裹立柱主体的部分设有加强筋结构，加强筋周向布置在立柱端部四周，在立柱承受拉力时，立柱端部包裹立柱主体的部分与立柱主体的外扩弧形部分相互对抗，在压迫立柱主体的外扩弧形形变，使其具备一定柔性时，立柱端部外侧的加强筋可以限制端部材料一的变形，从而避免在压力较大时立柱被过度拉伸，甚至端部与主体的两种材料发生脱落，从而造成燃油箱的整体失效。
附图说明
图1为立柱的整体外观示意图；
图2A为立柱的剖面结构示意图，
图2B为立柱端面设计的一种结构示意图；
图3为立柱端面设计的另一种结构示意图；
图4A立柱两种材料结合处具体结构示意图；
图4B为结合处的细节示意图；
图5为立柱在邮箱中的安置结构示意图；
图中：1、立柱，2、立柱端部，3、立柱主体，4、外扩弧形结构，5、通孔，6、包裹部分，7、端面，8、麻点结构，9、凸台,11、坡度，12、弧形倒角，13、台阶，14、加强筋结构，15、间隙，16、油箱，
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参见图1，一种油箱内置立柱结构，所以立柱1包括立柱本体3和立柱端部2，所述立柱本体3和立柱端部2分别由两种材料构成，所述立柱端部2包裹立柱本体3。所述两种材料采用包胶工艺连接，一种材料用于包裹立柱的两端，用于立柱与油箱内壁的连接，选用的材料需要与油箱内壁材料相匹配，选聚乙烯(PE)材料或改性聚乙烯(PE)材料用作立柱两个端面，该材料称为材料一；立柱的中间本体部分需要采用强度较高的材料，且在高温、泡油、压力交变下，有较强的抗蠕变性能，从而提升油箱整体强度，限制其在内压下的变形量，立柱本体选用聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、改性聚甲醛(POM+玻璃纤维)、聚苯硫醚(PPS)、金属材料中的一种，该材料称为材料二；即构成立柱端部1的材料一为易与油箱内壁熔接的材料，构成立柱主体3的材料二为具有较高强度的工程塑料或金属。立柱端部2包裹立柱主体3。如此可以保证立柱1与油箱内壁有良好的连接，同时立柱1本身具有足够的强度，能够限制油箱的变形。
实施例2：参见图2A，作为本发明的一种改进，所述立柱端部2和立柱主体3都是中空贯穿结构，即整个立柱的中心具有一个贯穿的通孔5，立柱的端部与中间主体部分一样，具有圆形通孔，即与油箱内部的连接面为圆环形，因此整个立柱为上下贯通的结构。图2A具体示出了立柱1的剖面结构，可以清楚的看到立柱1中心具有一个贯穿的通孔5，即立柱端部2和立柱主体3都是中空贯穿的，如此有利于立柱1在保证良好强度的前提下，较大幅度的减轻重量，如此既可以做东降低最终燃油箱总成的重量又可以降低材料成本。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例3：参见图2A，立柱主体3的两端具有一个外扩弧形的结构4，立柱端部2对立柱主体3的包裹部分6完全贴合立柱主体3两端外扩弧形结构4的外壁。上述的外扩弧形结构4相对于中间部分在同样壁厚的情况下具有更大的直径，如此立柱主体3的两端在受压时具备了一定的可变形量，提升了立柱1的整体柔性。具体情况是，在油箱承受较高内压时，油箱内壁膨胀会对立柱1产生拉力，拉力通过立柱端部2作用在立柱主体3上，立柱端部2的具有往两侧运动的趋势，其包裹部分6会压迫立柱主体3的外扩弧形结构4，当具备一定柔性时，油箱在受压形变时就避免了因强度过高而产生破坏、导致漏油等安全风险。其余结构和优点与实施例1完全相同。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例4：参见图2B，立柱端部2的端面7用于与油箱内壁连接，图2B示出了端面7的一种具体的结构示例，端面7上按一定密度均布麻点结构8，在立柱1与油箱内壁连接时，两者采用熔接的工艺，将立柱1的端面7冷插入油箱料胚之中，形成连接效果，在油箱冷却定型后连接效果得到强化。具体的，端面7的截面积大于立柱主体3的端部截面积大小，而由于外扩弧形结构4的存在立柱主体3端部的截面积大于立柱主体3中间部分的截面积。
图3示出了端面7的另一种具体结构的示例，端面7上周向均布有凸台9，端面7通过焊接的形式与油箱内壁连接，在生产制造时采用焊接工艺，有限考虑使用热板焊接，即先将凸台9预热至熔融状态，燃油将端面7与油箱料胚压紧，形成连接效果，在油箱冷却定型后连接效果得到强化。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例5：图4A示出了立柱1在两种材料结合处的结构特征细节视图，其中立柱端部2在用于连接的端面7在向包裹部分6过渡时，具有一个台阶，用以保证端面7足够的大小用于与油箱料胚连接。在立柱主体3的两端由于具有外扩弧形结构4，使得两种材料的结合处有一个较缓的坡度11，相较于直角拐角有效的避免了应力集中。立柱端部2的包裹部分6的末端有一个外翻的弧形倒角12，在立柱1受力时，当立柱端部2和立柱主体3产生对抗，可以减缓两者连接末端的冲击力，避免在两种材料的连接处产生失效。在立柱端部2的外部周向布置有加强筋结构14，用以提升立柱端部包裹部分6的强度，当立柱在油箱内部受力时，直接受力部分是立柱端部2，在油箱产生形变立柱端部2受拉时，立柱端部的包裹部分6与立柱主体的外扩弧形结构4相互挤压对抗，利用加强筋结构14可以使得只有外扩弧形结构4产生部分形变，防止两者同时形变而产生脱落，引起失效。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例6：图4B示出了立柱端部2的内圈具有一个台阶13，防止立柱主体3产生上下窜动，而在台阶13和立柱主体3低端之间存在一个间隙15，此间隙15使得立柱在受到交变压力时具有一定的柔性，立柱主体3在立柱的轴向方向具有一定的移动空间。其余结构和优点与实施例1完全相同。
图5示出了立柱1在油箱16中的布置简图，图示仅是为了表示立柱1在油箱16内部的布置形式，即立柱1的上下面分别与油箱16的上下内表面连接。而立柱1的具体尺寸规格以及立柱1的布置位置，根据油箱16的具体形状和结构特点确定。
本发明还可以将实施例子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，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
Claims (9)
1.一种油箱内置立柱结构，其特征在于，所以立柱结构包括立柱本体和立柱端部，所述立柱本体和立柱端部分别由两种材料构成，所述立柱端部包裹立柱本体。
2.根据权利要求1所述的油箱内置立柱结构，其特征在于，所述两种材料采用包胶工艺连接，一种材料用于立柱的两端，用于立柱与油箱内壁的连接，选用的材料需要与油箱内壁材料相匹配，选聚乙烯(PE)材料或改性聚乙烯(PE)材料用作立柱两个端面，该材料称为材料一；立柱本体选用聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、改性聚甲醛、聚苯硫醚(PPS)、金属材料中的一种，该材料称为材料二。
3.根据权利要求1所述的油箱内置立柱结构，其特征在于，所述立柱端部和立柱主体都是中空贯穿结构，即整个立柱的中心具有一个贯穿的通孔，即立柱的端部与中间主体部分一样，具有圆形通孔，油箱内部的连接面为圆环形，整个立柱设置为上下贯通的结构。
4.根据权利要求3所述的油箱内置立柱结构，其特征在于，所述立柱端部的两端面用于与油箱内壁连接，其连接方式是熔接，立柱端面设计成麻点结构，或者采用焊接的形式，立柱端面设有多个焊接凸台。
5.根据权利要求1所述的油箱内置立柱结构，其特征在于，所述立柱主体的中间部分采用中空圆柱体的结构，两端设有外扩的弧形结构，使得两种材料的结合处有一个较缓的坡度，立柱端部对立柱主体的包裹部分完全贴合立柱主体两端外扩弧形结构的外壁；立柱端部的包裹部分的末端有一个外翻的弧形倒角。
6.根据权利要求5所述的油箱内置立柱结构，其特征在于，所述立柱端部在用于连接的端面在向包裹部分过渡时，具有一个台阶，用以保证端面足够的大小用于与油箱料胚连接。
7.根据权利要求6所述的油箱内置立柱结构，其特征在于，所述立柱端部包裹立柱主体的部分设有加强筋结构，加强筋周向布置在立柱端部四周。
8.根据权利要求7所述的油箱内置立柱结构，其特征在于，所述立柱端部的内圈具有一个台阶，防止立柱主体产生上下窜动，在台阶和立柱主体低端之间存在一个间隙。
9.根据权利要求1或5或6或7所述的油箱内置立柱结构，其特征在于，所述立柱端面截面积要大于立柱主体部分的截面积。
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