机动车辆用工作液箱的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种工作液箱（1），尤其是由塑料形成的燃料箱，所述箱具有实质上封闭的由热塑性材料、优选基于聚乙烯形成的箱体，并且具有由多层复合材料形成的、包围所述箱体的至少一部分的护套。
【专利说明】机动车辆用工作液箱
【技术领域】
[0001]本发明涉及机动车辆用工作液箱，尤其是由塑料形成的燃料箱或副流体箱，该箱具有实质上封闭的、由热塑性材料、优选基于聚乙烯形成的箱体。
【背景技术】
[0002]燃料箱，尤其是具有包含烃阻隔层的多层壁结构或通过化学处理(氟化，磺化)而耐受烃。基于HDPE的塑料燃料箱的优点在于能够形成相对复杂的三维形状，并且在非承压时相对尺寸稳定。另外，的箱能够吸收冲击所产生的力。由冲击或坠落导致的燃料箱的短暂变形并不总是导致形状永久变形。
[0003]为了补偿箱内相对于大气压的压力差，基本上已知在燃料箱上安装柱型的内部加固元件的做法。还已知从外部用条带稳定由塑料形成的燃料箱和由金属形成的燃料箱的做法。条带从根本上防止燃料箱因压力差及/或因燃料质量而膨胀。另外，条带也用于将燃料箱固定于车辆上。
[0004]特别是基于聚乙烯的燃料箱，箱的稳定特别重要，因为聚乙烯具有在长期压力或拉应力的作用下、甚至于在室温下就下垂(flowing)的特性，结果箱内支撑元件形式的已知稳定措施不能在所有环境下获得满意的结果。条带的方案也同样没有考虑上述问题。
[0005]随着混合动力车辆的引入，用于由塑料形成的燃料箱的稳定措施变得越来越重要。汽油动力车辆上的燃料箱通过燃料蒸汽过滤器排放，并且在实质上非承压状态下工作。在机动车辆的内燃机工作时，在内燃机的工作阶段内燃机所需空气通过燃料蒸汽过滤器进入的情况下，燃料蒸汽过滤器通过逆流而净化。相应地设计燃料蒸汽过滤器的吸附能力。
[0006]混合动力车辆中，工作周期数和内燃机工作时间大幅减少。所以，可用于燃料蒸汽过滤器的逆流冲洗循环的次数和持续时间也同样受限。这就要求适当地设计燃料蒸汽过滤器的尺寸，并且此通常受安装空间的限制。因此希望不时地对大气关闭混合动力车辆用燃料箱，从而在燃料箱中相对于大气产生大约+400mbar?_150mbar的压力波动。
[0007]这些压力波动极度依赖于箱内形成的气体量。根据蒸汽压力梯度，燃料往往会在更大或更小程度上释放气体。气体释放行为是依赖温度的，并可能因此导致箱内压力增加，尤其是在燃料被加热到相当程度的情况下。
[0008]压力波动在用于从排气中催化清除氧化氮的尿素箱中也会发生，例如表现为液体消融及/或液体冻结。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种克服了上述问题的由塑料形成的箱。
[0010]该目的通过机动车辆用工作液箱、尤其是由塑料形成的燃料箱或副流体箱实现，该箱具有实质上封闭的、由热塑性材料、优选基于聚乙烯形成的箱体，并且具有包围箱体的至少一部分的、由多层复合材料形成的护套。
[0011]根据本发明，这种护套一方面具有稳定效果，另一方面，所述护套能够将箱隔离，除了稳定箱，因为升高的外部温度不会被传递给箱内的燃料，所以还具有将箱内的压力最小化的效果。另外，此类措施能够有助于减少燃料因动态驾驶而产生的晃动声，而在不隔离的情况下晃动声将不衰减地传递到乘客间。
[0012]在本发明的箱的优选变形例中，护套包含至少一个、优选两个自支撑壳体。如果护套或壳体包含至少一个能够相对厚地设计的硬质泡沫塑料层，这是特别有利的。由此，通过应用夹层结构而实现箱体加固，同时以轻质的设计实现了稳定和隔离(insulation)。
[0013]在本发明的箱的优选变形例中，护套或壳体是三层结构，并且包含中央隔离层，尤其是作为硬质泡沫层。该硬质泡沫层可由例如聚氨酯泡沫、PVC泡沫、PP泡沫、PE泡沫、PET泡沫或聚苯乙烯泡沫形成。
[0014]护套/壳体可包含至少一层由热固性塑料或热塑性塑料形成的表面层。该表面层优选为纤维加固。
[0015]另外的表面层或两个表面层都包含隔热材料。
[0016]例如，护套/壳体可在外侧包含铝箔，并在内侧设置HDPE层或LDPE层。如果内表面层包含LDPE层，将促进护套或壳体和箱体外壁间的材料连接。
[0017]如果护套的外表面层或多个壳体中的一个的外表面层由例如铝箔或其他金属箔形成，则将进一步有助于箱的热隔离。这种层将保护箱免受辐射热影响。
[0018]例如护套或壳体的一个或多个表面层还可以由纤维复合材料形成。合适的纤维复合材料的例子为嵌入热固性或热塑性基质的连续纤维。相应的多个壳体可由例如“预浸料坯”(预浸纤维)或有机金属片形成。该连续纤维可为纯粹的单方向层的形式，作为织物或无皱织物。
[0019]优选护套完全包围箱体。根据本发明，“完全”当然是指箱上的任何开口、通过箱的通路、箱上的连接都没有被护套遮挡。
[0020]在本发明的箱的优选变形例中，护套实质上连接到箱体。
[0021]优选护套包含两个壳体，每个壳体具有夹层结构并且预制成匹配成品燃料箱的外部形状。优选地，这些壳体被设计成夹层结构，也就是说它们每个都具有相对薄的外表面层，而由结构疏松泡沫或密封微孔泡沫构成的内层极由于表面层和支撑层的复合材料粘合而有助于壳体的的总强度。该层可为例如具有几毫米到几厘米的厚度的PU硬质泡沫塑料层。中央层、内层或低支撑层的厚度尤其有助于整个体系的强度，因为它们与表面层形成复合结构，结果当施加弯曲应力时，特别是拉伸载荷被表面层吸收。在弯曲应力作用下，支撑层构成中立轴。通过支撑层的厚度，提供复合材料粘合，能够在整个体系内将拉伸应力区/压缩应力区选择性地移动至表面层区，表面层例如能够被纤维加固，并且因此能够有助于给该体系提供高抗弯强度。另外，这类硬质泡沫塑料层还有助于燃料箱的隔热和隔音。
[0022]本发明的目的还在于提供一种由热塑性材料形成的箱的制造方法，该方法包含在至少一个由多层复合材料形成的自支撑刚性壳体之中或之上模塑箱体。
[0023]该箱体能够通过例如挤压吹塑而得到。
[0024]本发明方法的优选实施方式中，所述方法包括在多部件吹塑模中挤压吹塑管状的预制件或多个网形片状预制件，将壳体放置在吹塑模中，并依照壳体将预制件或多个预制件模塑。
[0025]例如，可以以已知手段用机器人将壳体作为插入件放置在模具中。壳体不必完全复制箱的各个半轮廓。在本发明方法的变形例中，优选两个壳体分别预制，每次形成箱的一个半边轮廓。将壳体放在吹塑模的两个互补的腔室内，所述腔室构成模具腔室。箱体由管、分离管或由增塑塑料的多个网形片状预制件而模塑到壳体中，产生包含基于HDPE的优选多层箱体和两个固体壳体的高强度复合体，每个固体壳体在其中都具有自支撑夹层结构。
[0026]壳体可在不同的制造处理、例如通过深拉伸、冷凝模塑或“RM”处理(反应注塑)或通过旋转烧结而得到。
[0027]壳体或护套的多层夹层复合结构可根据需要以多种不同的方式配置。一层能够用于将复合体粘结于箱，一层能够用于隔离目的，另一层能够用于提高机械强度。可用于这些层的材料包括与用于箱壁的材料类似的材料或不类似的材料，例如塑料、纤维复合材料、金属、铝泡沫、有机材料(例如木头或纸板或其他有机纤维)。
[0028]作为夹层复合体的壳体的制造可包括例如剪切适当尺寸的干燥织物网，将织物网插入多部件水平模具，用PU泡沫将织物网润湿和发泡，关闭模具以形成壳体轮廓。该壳体例如能够然后在精加工步骤中被裁切/修剪。
[0029]作为其他方法，壳体可通过在加热情况下压缩独立部件而制造。然而，对于独立部件的复合体，也可通过例如挤压而使独立部件接合热成型来制造。还能通过在加热情况下利用热熔性胶粘剂/LDPE形式的粘结促进剂来实现。这种情况下，也可以将例如裁切/修剪壳体作为精加工步骤。
[0030]根据本发明的一个方面，箱制造方法的特征在于:将至少两个互补的壳体放入吹塑模，形成用于成品箱的完全封闭的护套。加固箱体的多个壳体不必以完全包围的方式连接，它们给系统提供强度，而实质上封闭的箱体确保体系的密封性。因此，箱体可由带烃阻隔层的多层挤出体制造。
[0031]例如，预制件可与至少一层烃阻隔层和至少一层外粘合促进层一同挤出，外粘合促进层与至少一个壳体相连，以这样的方式使壳体与箱体形成材料结合。
[0032]作为其他方法，预制件的外层、即预制件的朝向壳体的层由HDPE形成，而壳体的表面层由LDPE形成，LDPE可在制造箱时与预制件的外部HDPE层形成材料结合。
[0033]当然，壳体或护套与箱体的积极结合也是恰当且所希望的。模具可被设计成材料在设置于其中的夹层型半壳体的后部被吹，确保它们以实质上永久的方式连接于箱体。
[0034]在本发明的箱的优选变形例中，将箱固定于车辆的固定装置被设置于包围箱体的护套中。例如，在模塑时将固定凸耳包含于护套中。通过固定凸耳，能够将成品箱固定在机动车辆上的安装位置，从而避免了条带的使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]通过附图中给出的示例性实施方式说明本发明，其中:
[0036]图1给出本发明的由两个半壳体稳定/加固的燃料箱的透视图；
[0037]图2给出穿过多个壳体中的一个的截面的放大图，给出壳体的层结构；
[0038]图3给出燃料箱的护套的结构的示意图；
[0039]图4给出用于制造本发明燃料箱的吹塑模的示意图，其中，两个壳体被放入吹塑模的两个半模的腔室中；
[0040]图5给出与图4对应的图示，其示出挤出由热塑性材料形成的预制件的处理步骤；
[0041]图6给出依照放置在吹塑模内的壳体模塑箱体的对应图；
[0042]图7给出在箱体的最终吹塑期间的封闭吹塑模图。
【具体实施方式】
[0043]图1给出本发明的成品燃料箱I的示意图。在示例性实施方式中，本发明的燃料箱I包含由热塑性材料形成的内箱体2和外护套，该外护套由两个互补的壳体3构成，该壳体3是由多层复合材料形成的。由于简化原因，没有给出模塑在燃料箱上的进料管。
[0044]在所述示例性实施方式中，壳体3整体具有三层结构，包括内表面层4、中央支撑层5和外表面层6。术语“内”和“外”是指壳体3在成品燃料箱I上的安装位置，也就是说，内表面层4面向箱体2的外壁,而外表面层6构成燃料箱I的外侧。
[0045]如上所述，壳体可以在与箱体2的制造分开的工序中作为全成型的成品自支撑元件制造。表面层4和表面层6与壳体3的中央支撑层5形成紧密结合，例如，支撑层5由PU硬质泡沫塑料形成，表面层4和6每个都由织造纤维/无皱纤维材料形成，支撑层5的材料渗入或部分渗入或浸溃在表面层中。此处，支撑层5的厚度大约为表面层4和表面层6的两倍到三倍，不仅仅因为其深度，支撑层5提供壳体3的机械负载承受能力和稳定。
[0046]如图3所示，壳体3可结合到一起而形成箱体2的封闭护套或封闭外壳。
[0047]燃料箱的箱体2以传统方式通过挤压吹塑而制造，箱体的箱壁具有优选的六层层结构，优选包含两个外HDPE层、至少一个再生材料层和内EVOH层，在每种情况下都被嵌入粘合促进层中作为烃的屏障。箱体2的外层优选至少包含占主导地位的HDPE，而粘合促进层由LDPE形成。
[0048]如上所述，箱体2的外层可由LDPE形成，其可在制造燃料箱I时进入到与壳体3粘合的材料中。
[0049]在燃料箱I制造的简单变形例中，能够由管状挤出物制造箱体，将管状预制件插入传统吹塑模的开口部件中。壳体3例如可以事先由机器人放置在铸模的开口部件中或吹塑模的腔室中。然后，吹塑模封闭管的周围，在放置于铸模中的壳体3中吹制预制件。在这个处理中，部分壳体3后有箱体2的塑料流，从而在壳体3和箱体2之间产生积极结合。
[0050]燃料箱I的另一个变形制造的另一个变形例示于图4?图7。
[0051]根据这些实施方式，在吹塑模7中制造本发明的燃料箱，该吹塑模7共有三个部分，包括两个外模8a、8b和中央模9。中央模9例如主要用于密封由外模8a、8b形成的腔室而模塑箱体2的壁。其次,中央模9用于将内嵌件、例如插入件(包括例如壳体3)引入外模8a,8b的腔室10。
[0052]当然也可以使用中央模9使内嵌件定位于箱体2的内壁上。然而，这不是本发明的主题。
[0053]所述中央模9被设置于可在附图的平面内彼此相向和相对移动的外铸模8a、8b之间，该中央模9能够相对于外模8a、8b的移动横向地移动，即向附图的平面内和平面外移动。中央模9包含组件载具11，该组件载具能够通过汽缸12从由中央模9形成的框架开始在外部铸模8a、8b的方向上移进和移出。在图4所示的处理步骤中，组件载具11被固定于壳体3。壳体3被首先放入外铸模8a、8b并放置在那里的腔室10中。它们能够通过例如真空而被固定于此。在进一步的处理步骤中，网或切片(section)形式的片状预制件13从挤出头以立位、例如在重力方向被连续挤出。如上所述，预制件13被设计成具有EVOH阻隔层的基于HDPE的六层共挤出体。在进一步的处理步骤中，外模8a、8b围绕中央模9封闭，在每种情况下外模8a、8b都将预制件13夹紧在中央模9。
[0054]然后从挤出头下移出吹塑模7以免阻挡连续挤出的预制件13的上升。
[0055]然后通过施加不同的压力、例如通过撤掉腔室10或通过使用吹气将它们推到腔室10的内壁上，将预制件13从壳体3中取出。在熔融温度下通过接触而从预制件13传递热量或者通过壳体3上的孔而能够在后部流动，从而在壳体3和箱体2之间形成紧密连接。
[0056]在进一步的处理步骤中，例如内嵌部件能够通过中央模9引入仍处于熔融温度的半壳体中。为此同样可使用例如上述组件载具。最后，中央模9从外模8a、8b之间移出，外铸模8a、8b彼此封闭，每个模塑成一个半壳体的预制件13被一起焊接到四周的夹紧边缘14的区域以提供成品燃料箱I。壳体3在四周的夹紧边缘区域或壳体3的结合区域的彼此连接不是必须的。
[0057]符号说明
[0058]I工作液箱
[0059]2箱体
[0060]3壳体
[0061]4内表面层
[0062]5中央支撑层
`[0063]6外表面层
[0064]7吹塑模
[0065]8a、8b 外模
[0066]9中央模
[0067]10腔室
[0068]11组件载具
[0069]12汽缸
[0070]13预制件
[0071]14夹紧边缘
[0072]PE聚乙烯
[0073]HDPE 高密度聚乙烯
[0074]LDPE 低密度聚乙烯
[0075]EVOH 乙烯-乙烯醇共聚物
【权利要求】
1.一种机动车辆用工作液箱(1)，尤其是由塑料形成的燃料箱或副流体箱，所述箱具有实质上封闭的、由热塑性材料、优选基于聚乙烯形成的箱体(2)，并且具有由多层复合材料形成的、包围所述箱体的至少一部分的护套。
2.如权利要求1所述的工作液箱，其特征在于，所述护套包括至少一个、优选两个自支撑壳体(3)。
3.如权利要求1或2中的一项所述的工作液箱，其特征在于，所述护套包括至少一层硬质泡沫层。
4.如权利要求1?3中的一项所述的工作液箱，其特征在于，所述护套是至少两层结构，优选三层结构，并且包括中央支撑层(5)作为隔离层，尤其是作为硬质泡沫层。
5.如权利要求1?4中的一项所述的工作液箱，其特征在于，所述护套包括由纤维复合材料形成的至少一个表面层(4，6 )。
6.如权利要求1?5中的一项所述的工作液箱，其特征在于，所述护套完全包围所述箱体。
7.如权利要求1?6中的一项所述的工作液箱，其特征在于，所述护套被实质连接到所述箱体。
8.一种机动车辆用工作液箱、尤其是由热塑性材料形成的燃料箱或副流体箱的制造方法，其中，该方法包括在由多层复合材料形成的至少一个自支撑刚性壳体之上或之中模塑箱体。
9.如权利要求8所述的方法，其中，包括在多部件吹塑模内挤压吹塑管状的预制件或多个网形片状预制件，将所述壳体放置在所述吹塑模中，并且依照所述壳体将所述预制件或多个预制件模塑。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，至少两个互补的壳体被放入所述模具，形成用于所述成品箱的完全封闭的护套。
11.如权利要求8?10中的一项所述的方法，其特征在于，所述多个预制件与至少一层烃阻隔层和至少一层外粘合促进层一同挤出，所述外粘合促进层与至少一个壳体相连。
【文档编号】B60K15/03GK103813895SQ201280045722
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年8月30日 优先权日:2011年9月21日
【发明者】马库斯·哈特泽恩, 乌尔里克·卡尔施, 塞巴斯蒂安·斯皮策 申请人:考特克斯·特克斯罗恩有限公司及两合公司