CN116669977A - 用于液体容器的加固元件、用于机动车的具有加固元件的液体容器和具有加固元件的液体容器的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的液体容器的加固元件和一种具有此类加固元件的液体容器，其中该加固元件具有第一连接区域、第二连接区域和中间区域，其中该第一连接区域和该第二连接区域至少间接地通过该中间区域相互连接，并且其中该第一连接区域和该第二连接区域具有不同的连接几何形状。此外，本发明还涉及一种用于生产此类液体容器的方法。

Description

用于液体容器的加固元件、用于机动车的具有加固元件的液 体容器和具有加固元件的液体容器的生产方法

技术领域

本发明涉及一种用于液体容器的加固元件、一种用于机动车的具有此类加固元件的液体容器和一种具有加固元件的液体容器的生产方法。

背景技术

用于液体容器的加固元件用于使液体容器在机动车的静态和动态运行负荷下保持形状并为其加固。特别是在液体容器由两个半壳组成的情况下，加固元件用于在结构上加固容器。在此，一方面，为了保持较低的液体容器整体重量，要求加固元件应构造得尽可能轻。此外，加固元件与容器的通常被实施为多层的内壁之间应有可靠的连接。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术提出一种改进方案或替代方案。

根据本发明的第一方面，该目的通过一种用于机动车的液体容器的加固元件来实现，其中该加固元件具有第一连接区域、第二连接区域和中间区域，其中第一连接区域和第二连接区域至少间接地通过中间区域相互连接，其中第一连接区域和第二连接区域具有不同的连接几何形状并且其中第一连接区域的第一连接面比第二连接区域的第二连接面更大。

对相关术语的说明如下：

首先，需要明确指出的是，在本专利申请范围内，如果对应的上下文中并未明确说明、或者对于本领域技术人员而言显而易见、或者技术上强制要求该处为“刚好一个……”、“刚好两个……”等情况，那么如“一”、“二”等不定冠词和数值数据在通常情况下应理解为“至少”数据，即“至少一个……”、“至少两个……”等。

在本专利申请范围内，“特别是”这个表述始终是指，通过这个表述来引入可选的、优选的特征。该表述不应被理解为“确切而言”或“亦即”。

“加固元件”应理解为一种结构元件，该结构元件设置用于安装在液体容器中并且被指定适配为加固液体容器。特别地，加固元件可传递拉力和压力。优选地，加固元件被适配为在相对于环境的负压或超压下将内部承压的液体容器的相对而置的壁保持在基本上由加固元件的纵向延伸限定的距离上，从而加固液体容器。总之，在液体容器内部存在超压和/或液体容器中存在负压的情况下，加固元件最大程度降低液体容器的变形。

“连接区域”指的是加固元件的一个区域，该区域被适配为与液体容器连接，特别是以材料锁合的方式连接。特别地，加固元件具有第一连接区域和在加固元件的纵向上相对而置的第二连接区域。优选地，第一连接区域和第二连接区域由同一种材料构造而成，该材料在材料方面与液体容器的指定材料兼容，从而使得在这些指定的接触区域进行焊接是可行的。优选地，第一连接区域和第二连接区域由HDPE(High-Density Polyethylene，高密度聚乙烯)实施而成。

“中间区域”应理解为第一连接区域与相对而置的第二连接区域之间的加固元件的区域。

应明确指出的是，中间区域、第一连接区域和第二连接区域表示的是加固元件的区段。在此，中间区域、第一连接区域和第二连接区域可以是不同的部件，但替代性地也可将其构造成相互一体成型的。

“连接几何形状”指的是连接区域的几何形状，其中连接几何形状具有“连接面”，该连接面被指定适配为在连接区域与指定的液体容器之间进行连接，特别是以材料锁合的方式连接。

该液体容器例如可为油箱。

该液体容器可为用于储存用于SCR催化器的尿素溶液的容器。

该液体容器可为用于储存例如用于冷却发动机或电池的冷却液的容器。

该液体容器可具有多层的壁结构。因此，液体容器壁的夹层结构或层结构可具有一个层，该层构成了待储存液体的扩散屏障。此类扩散屏障可例如在两侧被至少两个另外的层所包围。

优选地，加固元件与指定的液体容器或其预制件的壁连续连接，其中加固元件的重量有时悬挂在加固元件的连接区域处，特别是第一连接区域处，其中加固元件以其纵向延伸方向为定向，特别是基本上横向于重力方向，从而使得在第一连接点处也有力矩载荷。在这种情况下，可能会导致加固元件倾斜，从而使得加固元件的定向不再与它的理想定向一致。因此，也会导致指定的液体容器和/或其预制件在连接区域内出现不期望的变形。

在此，提出一种经过优化的加固元件，该加固元件在其第一连接区域处比在其第二连接区域处具有更大的连接面并且由此第一连接区域的几何形状总体上与第二连接区域的几何形状不同。

在指定的液体容器的生产过程中，设置为，首先将在此提出的加固元件与具有更大的连接面的第一连接区域连接。较大的连接区域使得连接更不易受到由加固元件的重量带来的力，特别是带来的扭矩的影响，从而使得可减少或防止加固元件倾斜。

第二连接区域被实施得更小，由此也可将其重量实施得更低。因此，也可减少或防止加固元件可能会出现的倾斜。因此，连接区域的不对称设计在减少或避免加固元件倾斜方面具有协同效应。

令人惊喜的是，实验表明，加大的第一连接面也使得简化指定的液体容器的生产过程成为可能，因为加大的第一连接面使得加固元件可更加稳定并且/或者更加简单地与指定的液体容器或其预制件连接，并且也可省去用于第一连接区域的单独的有源加热元件和相关的组装件。因此，中央框架中所需的组件空间更少，从而使较小的液体容器也可配备在此提出的加固元件。

此外，加大的第一连接面也导致可应用具有更大的纵向延伸的加固元件，因为这些加固元件现在不再会超过允许的最大倾斜度，从而使得即使是较大的液体容器，也可利用在此提出的加固元件来加固，并且/或者可增加指定液体容器的潜在填充量，特别是因为可在至少一侧省去花盆(flower pot，用于焊接的壁部凹陷)。

有利地，第一连接面与第二连接面的面积比在介于1.1与3.5之间的范围内，优选地介于1.2与2.9之间的范围内，特别优选地介于1.3与2.5之间的范围内。

对相关术语的说明如下：

“第一连接面与第二连接面的面积比”应理解为第一连接面的面积与第二连接面的面积之比，其中该比例的分子是第一连接面的面积，分母是第二连接面的面积。

优选地，面积比的范围的下限为1.4，优选地1.5，特别优选地为1.6。

优选地，面积比的范围的上限为2.8，优选地2.7，特别优选地为2.6。

应明确指出的是，在不偏离这一方面的主题的情况下，上面列出的各个范围限制可单独或累积地相互关联。

实验表明，上述面积比导致在此提出的加固元件的特别有利的实施方案。

应明确指出的是，面积比的范围限制的上述值不应被理解为严格的限制，而是可在不偏离本发明所述方面的情况下，在工程规模上超过或低于该限制。简而言之，这些值用于为在此提出的面积比的范围大小提供依据。

特别优选地，第一连接面被实施为径向对称的。

实验表明，具有径向对称的第一连接面的加固元件是特别有利的，因为在将第一连接区域与指定的液体容器或其指定的预制件连接之后并且将第二连接区域与指定的液体容器或其指定的预制件连接之前，可特别好地减少或甚至防止加固元件倾斜。因此，主要加固元件的更大的纵向延伸也是可行的，从而使得也可更加简单和更加经济地生产更大的液体容器。

根据一种特别适宜的实施方式，第一连接区域具有焊针。

对相关术语的说明如下：

“焊针”应理解为连接区域的针状的突起区域。优选地，焊针的直径介于1.0mm与3.5mm之间，优选地直径介于1.5mm与3.0mm之间，特别优选地直径介于1.9mm与2.6mm之间。优选地，焊针具有多角的基面，特别是矩形基面和/或方形基面或多边形形式的基面。优选地，焊针的横向延伸介于0.5mm至3.0mm之间，优选地横向延伸介于0.8mm与2.4mm之间，特别优选地横向延伸介于1.2mm与1.8mm之间。优选地，焊针的纵向延伸大于等于焊针直径或横向延伸的0.7倍且小于等于1.5倍，优选地，纵向延伸大于等于焊针直径或横向延伸的0.8倍且小于等于1.35倍，特别优选地，纵向延伸大于等于焊针直径或横向延伸的0.9倍且小于等于1.1倍。优选地，焊针与其他焊针有规律地布置在连接区域上。这些焊针被适配为加大连接区域的表面积，由此一方面可实现更大的表面积以便在指定的接合对象，特别是液体容器的壁，与连接区域之间实现粘合连接，从而使得可在实现力锁合连接之后，在连接区域与指定的接合对象之间传递更大的力。另一方面，连接区域表面积的加大再加之焊针表面积与焊针体积的相对较大的比例，使得连接区域，特别是一个或几个焊针可更加容易地由于指定的接合对象的第一热量而软化，并且因此可实现连接区域与指定的接合对象之间的材料锁合连接。换句话说，焊针被适配为支持连接区域与指定的接合对象之间的力锁合和/或材料锁合连接，从而使得在冷却之后可在连接区域与指定的接合对象之间传递更大的力。

在此提出一种加固元件，该加固元件被如此实施，使得为了与指定的液体容器连接，特别是为了以材料锁合的方式连接，不必在两个连接区域处主动加热该加固元件。特别地，通过第一连接区域处的在此提出的焊针，可实现可仅通过指定的液体容器的壁或用于生产指定液体容器的预制件的第一被动热量来将这些焊针与指定的液体容器或预制件连接，特别是焊接。换句话说，可省去对第一连接区域的主动加热，从而也可省去对应的加热元件和为此所需的机械装置，并且从而可整体上减小中央框架中用于安置加固元件的空间需求。因此，即使是较小的液体容器也能够焊接配备这类加固元件。

此外，由于第一连接区域的第一连接面比第二连接面更大，可相比于与较小的主动加热的连接面，特别是第二连接区域的第二连接面的材料锁合连接，保持所需的连接强度。

可选地，第二连接面具有两个对称轴，其中第二连接区域沿着第一对称轴延伸的长度大于沿着第二对称轴延伸的长度。

实验表明，第二连接区域构造得特别有利的是，该第二连接区域具有两个对称轴，特别是具有正方形基本形状、长方形基本形状、椭圆形基本形状、圆形基本形状或至少两种上述基本形状的混合形状。

因此，第二连接区域可特别有利地适应指定的液体容器中出现的指定运行负荷，从而可减轻加固元件的重量。

根据一种优选的实施方式，第二连接面具有带底部切口的凹陷部。

第二连接面内的凹陷部，特别是与凹陷部的底部切口相结合，允许可在第二连接区域与指定的液体容器或其预制件之间形成力锁合和/或形锁合连接，特别是由于部件的相互贯穿。因此可选地，可支持材料锁合连接。

根据一种有利的实施方式，第一连接区域由第一连接件提供，第二连接区域由第二连接件提供，并且中间区域由中间件提供，其中中间件以力锁合和/或形锁合的方式与第一连接件和第二连接件连接。

对相关术语的说明如下：

“连接件”应理解为加固元件的部件，该部件具有连接区域。在此，第一连接件被适配为与加固元件的“中间件”连接，特别是以力锁合和/或形锁合的方式连接，而第二连接件被适配为与第一连接件的对侧的中间件连接，特别是以力锁合和/或形锁合的方式连接。优选地，中间件与两个连接件共同形成加固元件。优选地，中间件具有一个或几个支柱。优选地，中间件构造为板状的和/或具有加固横肋。

在此提出的多组件设计允许使用不同的材料来制造连接件和中间件。因此，连接件在材料方面可适应与指定的液体容器或其预制件的材料锁合连接，而中间件可由具有较高抗拉强度的材料实施而成，从而可减轻加固元件的重量，以确保相对于指定的运行负荷的抗断裂性，特别是在中间件区域内。

因此可实现加固元件的区段性优化。

优选地，中间件由PA(聚酰胺)、PAI(聚酰胺酰亚胺)、PEEK(聚醚醚酮)、PPA(聚苯酰胺)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、POM(聚甲醛)或PPS(聚苯硫醚)制成。

有利地，因此可实现中间件的抗拉强度与密度之间的特别出色的比。

特别适宜地，加固元件具有大于或等于100mm的纵向延伸。

优选地，加固元件具有大于或等于90mm、优选地大于或等于110mm、特别优选地大于或等于120mm的纵向延伸。

优选地，加固元件具有大于或等于140mm、优选地大于或等于160mm、特别优选地大于或等于180mm的纵向延伸。进一步优选地，加固元件具有大于或等于190mm、优选地大于或等于200mm、特别优选地大于或等于220mm的纵向延伸。

应明确指出的是，加固元件的纵向延伸的上述值不应被理解为严格的限制，而是可在不偏离本发明所述方面的情况下，在工程规模上超过或低于该限制。简而言之，这些值用于为在此提出的加固元件的纵向延伸的大小提供依据。

根据一种优选的实施方式，中间区域和/或中间件具有设定的断裂点。

对相关术语的说明如下：

“设定的断裂点”应理解为限定点的一种特殊设计方式，该点被适配为能够预测地在限定的载荷下断裂。

因此，可实现加固元件在过载时受控地失灵。以这种方式，可避免指定的液体容器在导致设定的断裂点失灵的较小负荷下发生泄漏。

可选地，中间区域和/或中间件具有至少一个通孔。

对相关术语的说明如下：

“通孔”应理解为加固元件内的材料凹口。优选地，通孔被适配为作为设定的断裂点发挥作用和/或被指定的液体容器中的指定液体流过和/或用作与能够安置在加固元件处的附件的连接手段。

因此，加固元件可被指定的液体容器中的指定液体流过，从而可降低对于加固元件的指定运行负荷。

此外，通孔使得能够以简单的方式方法将附件安置在加固元件处，例如安置隔音壁，从而使得可实现加固元件的功能整合。

适宜地，中间件与第一连接件之间的拔出力以及中间件与第二连接件之间的拔出力大于或等于7kN。

对相关术语的说明如下：

“拔出力”应理解为这样的牵引力，即该牵引力必须被施加来使两个部件，特别是连接件和中间件，相互松开，特别是借助牵引机，该牵引机优选地具有50mm/min至100mm/min的牵引速度。在这种情况下，一方面可通过断裂，另一方面可通过松开力锁合和/或形锁合连接来实现松开。

优选地，该拔出力大于或等于8kN，优选地大于或等于9kN，特别优选地大于或等于10kN。

优选地，该拔出力大于或等于12kN，优选地大于或等于15kN，特别优选地大于或等于18kN。

有利地，可因此实现可遵照加固元件的负荷能力规定。

应明确指出的是，不应将针对拔出力的上述值理解为严格的限制，确切言之，在不偏离本发明所描述的方面的情况下，可在工程尺度上超出或者低于这些值。简而言之，这些值用于为在此提出的拔出力的大小提供依据。

特别优选地，中间件的抗拉强度比第一连接件和/或第二连接件的抗拉强度高3倍或更少，其中抗拉强度可根据DIN EN ISO 527标准确定。

优选地，中间件的抗拉强度比第一连接件和/或第二连接件的抗拉强度高2.8倍或更少，优选地高2.6倍或更少，特别优选地高3.2倍或更少。

因此，可有利地实现即使有不同的材料特性，也能遵照安全连接中间件和连接件的对应规范。

应明确指出的是，抗拉强度比的上述值不应被理解为严格的限制，而是可在不偏离本发明所述方面的情况下，在工程规模上超过或低于该限制。简而言之，这些值应该为在此提出的抗拉强度比的范围大小提供依据。

根据本发明的第二方面，该目的通过一种用于机动车的液体容器来实现，该液体容器具有根据本发明第一方面所述的加固元件，其中该加固元件布置在液体容器的内部空间中。

不言而喻，根据本发明的第一方面的用于液体容器的加固元件的前述优点，直接适用于具有根据本发明第一方面所述的加固元件的液体容器。

应当明确指出的是，第二方面的主题可以有利地与本发明的上述方面的主题组合，可以单独地或以任何组合累积。

根据本发明的第三方面，该目的通过一种用于生产机动车的液体容器的方法来实现，该液体容器具有根据本发明的第一方面所述的加固元件，该方法具有以下步骤：

-使预制件成型；

-将预制件装入成型的已打开的空腔中；

-装入加固元件；

-将加固元件的第一连接区域以材料锁合的方式与预制件连接，其中通过预制件的第一热量实现材料锁合连接；

-利用加热元件加热加固元件的第二连接区域；

-以材料锁合的方式连接预制件，特别是通过关闭成型空腔，以及使连接的预制件成型为液体容器；

-将第二连接区域以材料锁合的方式与预制件或液体容器连接。

对相关术语的说明如下：

“预制件”应理解为在上游工作步骤中通过注塑成型生产的坯体，该坯体被适配为在吹塑成型工艺期间成型为液体容器。预制件可具有不同的几何形状，如两个相互平行定向的平面几何形状、两个基本相互平行定向的I型几何形状或C型几何形状。

“第一热量”应理解为热能，该热能是预制件在被装入成型空腔中所具有的。特别地，预制件由于其所提供的第一热量而仍有足够的温度，使得其尚未结晶。特别地，第一热量是指减去由于热辐射和/或对流而产生的工艺损耗的热量，借助该热量，注塑机使预制件成型。

“加热元件”应理解为下述每种设备，即借助该设备，可向预制件和/或加固元件，特别是第二连接区域输送热量。特别地，加热元件为红外线辐射器。特别地，加热元件为在运行期间有电流流过的电阻。

在此，提出一种生产方法，该方法利用根据本发明的第一方面所述的加固元件所产生的优点，并且因此可提供进一步的优点。

应明确指出的是，提出的方法步骤也可按照其他顺序来执行，只要对于专业人士而言是有意义的，或者也可部分同时实施，而不偏离本发明的在此提出的方面。

优选地，借助中央框架将加固元件装入指定的油箱的预制件之间。

优选地，预制件的材料锁合连接和/或预制件成型为液体容器以及第二连接区域与指定液体容器或其预制件的材料锁合连接同时进行。

不言而喻，根据本发明的第一方面的用于液体容器的加固元件的前述优点，直接适用于用以生产具有根据本发明的第一方面所述的加固元件的液体容器的方法。

需要指出的是，第三方面的主题可以单独或以任意组合累加地与本发明的前述方面的主题有利地相结合。

附图说明

本发明的更多优点、细节和特征可从下文所阐述的实施例中获得。其中，具体地：

图1示出了一种加固元件的立体图；并且

图2示意性地示出了一种加固元件，该加固元件与部分示出的液体容器连接。

具体实施方式

在接下来的说明中，相同的附图标记表示相同的构件或相同的特征，因此，参照一个附图针对一个构件所做的说明也适用于其他附图，以避免重复说明。此外，结合一个实施方式所描述的各项特征也可以在其他实施方式中单独使用。

图1中用于机动车的液体容器(12)的加固元件(10)基本上由第一连接区域(20)、第二连接区域(30)和中间区域(40)组成，其中第一连接区域(20)和第二连接区域(30)至少间接地通过中间区域(40)相互连接，其中第一连接区域(20)和第二连接区域(30)具有不同的连接几何形状并且其中第一连接区域(20)的第一连接面(22)比第二连接区域(30)的第二连接面(32)更大。

图1中的加固元件(10)借助几个组件设计而成，其中第一连接区域(20)由第一连接件(24)提供，其中第二连接区域(30)由第二连接件(34)提供，并且其中中间区域(40)由中间件(44)提供，其中中间件(44)以力锁合和/或形锁合的方式与第一连接件(24)和第二连接件(34)连接。

中间件44具有两个设定的断裂点46，它们被适配为实现加固元件10的受控失灵。

中间件44具有多个通孔(未标明)，指定液体容器12内的指定液体可流过这些通孔(图2)，从而有助于降低加固元件10的运行负荷。

此外，这些通孔以简单的方式方法允许可将附件(未示出)安置在加固元件10处。

第一连接件24具有横向延伸的横向肋条(未标明)，这些横向肋条提高了连接件24的刚性，同时额外增加的重量较低。

图2中的加固元件10已装入其指定的液体容器12中，该液体容器示意性地通过液体容器12的与连接件24、34邻接的区域示出。

第一连接件24以材料锁合的方式与液体容器12连接。第二连接件34以材料锁合的方式与液体容器12连接。

附图标记的说明

10 加固元件

12 液体容器

20 第一连接区域

22 第一连接面

24 第一连接件

30 第二连接区域

32 第二连接面

34 第二连接件

40 中间区域

44 中间件

46 设定的断裂点

Claims (15)

1.一种用于机动车的液体容器(12)的加固元件(10)，其中所述加固元件(10)具有第一连接区域(20)、第二连接区域(30)和中间区域(40)，其中所述第一连接区域(20)和所述第二连接区域(30)至少间接地通过所述中间区域(40)相互连接，

其特征在于，

所述第一连接区域(20)和所述第二连接区域(30)具有不同的连接几何形状并且其中所述第一连接区域(20)的第一连接面(22)比所述第二连接区域(30)的第二连接面(32)更大。

2.根据权利要求1所述的加固元件(10)，其特征在于，所述第一连接面(22)与所述第二连接面(32)的面积比在介于1.1与3.5之间的范围内，优选地介于1.2与2.9之间的范围内，特别优选地介于1.3与2.5之间的范围内。

3.根据权利要求1或2中的一项所述的加固元件(10)，其特征在于，所述第一连接面(22)被实施为径向对称的。

4.根据前述权利要求中的一项所述的加固元件(10)，其特征在于，所述第一连接区域(20)具有焊针。

5.根据前述权利要求中的一项所述的加固元件(10)，其特征在于，所述第二连接面(32)具有两个对称轴，其中所述第二连接区域(30)沿着第一对称轴延伸的长度大于沿着第二对称轴延伸的长度。

6.根据前述权利要求中的一项所述的加固元件(10)，其特征在于，所述第二连接面(32)具有带底部切口的凹陷部。

7.根据前述权利要求中的一项所述的加固元件(10)，其特征在于，所述第一连接区域(20)由第一连接件(24)提供，所述第二连接区域(30)由第二连接件(34)提供，并且所述中间区域(40)由中间件(44)提供，其中所述中间件(44)以力锁合和/或形锁合的方式与所述第一连接件(24)和所述第二连接件(34)连接。

8.根据权利要求7所述的加固元件(10)，其特征在于，所述中间件(44)由PA、PAI、PEEK、PPA、PBT、POM或PPS制成。

9.根据前述权利要求中的一项所述的加固元件(10)，其特征在于，所述加固元件具有大于或等于100mm的纵向延伸。

10.根据前述权利要求中的一项所述的加固元件(10)，其特征在于，所述中间区域(40)和/或所述中间件(44)具有设定的断裂点(46)。

11.根据前述权利要求中的一项所述的加固元件(10)，其特征在于，所述中间区域(40)和/或所述中间件(44)具有至少一个通孔。

12.根据权利要求7至11中的一项所述的加固元件(10)，其特征在于，所述中间件(44)与所述第一连接件(24)之间的拔出力以及所述中间件(44)与所述第二连接件(34)之间的拔出力大于或等于7kN。

13.根据权利要求7至11中的一项所述的加固元件(10)，其特征在于，所述中间件(44)的抗拉强度比所述第一连接件(24)和/或所述第二连接件(34)的抗拉强度高3倍或更少。

14.一种用于机动车的液体容器(12)，所述液体容器具有根据前述权利要求中的一项所述的加固元件(10)，其中所述加固元件(10)布置在所述液体容器(12)的内部空间中。

15.一种用于生产机动车的液体容器(12)的方法，所述液体容器具有根据权利要求1至12中的一项所述的加固元件(10)，所述方法具有以下步骤：

-使预制件成型；

-将所述预制件装入成型的已打开的空腔中；

-装入所述加固元件(10)；

-将所述加固元件(10)的所述第一连接区域(20)以材料锁合的方式与所述预制件连接，其中通过所述预制件的第一热量实现材料锁合连接；

-利用加热元件加热所述加固元件(10)的所述第二连接区域(30)；

-以材料锁合的方式连接所述预制件，特别是通过关闭所述成型空腔，以及使连接的所述预制件成型为所述液体容器(12)；

-将所述第二连接区域(30)以材料锁合的方式与所述预制件或所述液体容器(12)连接。