专利名称：燃料系统部件及制造方法
技术领域：
本发明通常涉及燃料系统，尤其是涉及一种燃料系统部件以及制造此部件的方法。
背景技术：
复合挤压六层型坯吹塑成形的燃料箱包括高密度聚乙烯(HDPE)的内外材料层，一夹在一对粘接层之间的蒸汽阻挡层，并且一布置在一个粘接层和外材料层之间的再磨研材料层，这是公知的。无论蒸汽阻挡层在什么地方被中断，这里存在一潜在通道，通过此通道碳氢化合物能更容易地从燃料箱排出到大气中。蒸汽阻挡层可以例如，在贯穿燃料箱壁开口的面积区域和在型坯关闭以便成型时，在形成的折皱或者缝隙区域中被中断。
该燃料箱中设有一个开口，以便通过一个经由一端的加油管接头而连接到箱体上的加油管将燃料供到该燃料箱中，并且加油管的另一端接到加油或者燃料站泵的加注嘴。传统的加油管接头由单层高密度聚乙烯形成，其能容易连接到燃料箱上，但在减少或抑制碳氢化合物渗透到大气中方面不是很有效。
为了满足由政府机构广泛颁布的日益严格的排放标准，需要形成接触液体燃料或者燃料蒸汽的燃料箱和系统部件，使其能限制燃料蒸汽排放物逃离到大气中去。
发明内容
一基本上不渗透燃料蒸汽的燃料箱具有一个带有一个储存燃料的内腔的壳体，一接收燃料到该内腔中的开口，和一与开口相连通并具有燃料蒸汽阻挡层的加油管接头。该加油管接头确定一通道并固定在壳体上，以至于通道与开口对齐从而允许燃料流过加油管接头并流入该燃料箱的内腔。该加油管接头具有一形成内表面的内材料层，一形成外表面的外材料层，和至少一形成阻挡层的中间材料层。中间材料层的材料在组分上与内材料层和外材料层不同，并且优选能防止碳氢化合物渗透的材料。
在当前的一个优选实施例中，加油管接头具有六层，包括内材料层和外材料层，一布置在两粘接层之间的蒸汽阻挡层，和在外材料层和一个粘接层之间的再磨研层。加油管接头最好通过不同的方法热成形，这些方法包括至少真空，吹塑或者压模或者挤压多层板或者型坯。
本发明的一些目的，特征和优点包括提供一燃料箱的结构，其具有一在燃料箱和加油管接头之间基本上不渗透蒸汽的加油管接头；提供一能方便地固定到燃料箱壳体上的加油管接头；提供一能抵抗脱层的加油管接头；提供一在加油管接头和燃料箱的壳体之间高强度接合点；提供一相对容易和经济的加油管接头的制造方法；并提供了一种结构，此结构能适用于不同的尺寸和形状的加油管接头以适用不同的燃料箱。
需要认识到的是上述列出的仅仅是本发明的一些目的，特征和优点，本领域的技术人员在整体考虑了本发明公开的内容后，应当认识到其它的目的，特征和优点。并且，落在附加的权利要求的精神和范围内的加油管接头可能具有上述优点的全部或一部分或一点都没有。
本发明的这些和其它的目的，特征和优点在下面的优选实施例和最佳实施方式的详细描述，附加的权利要求和附图中将会变得很明显。其中图1是本发明当前的一个优选实施例中具有一加油管接头的燃料箱的透视图。
图2表示大致沿图1中的2-2线剖取的横截面图。
图3表示图2中数字3的圆圈区域的放大图。
图4表示图2中数字4的圆圈区域的放大图。
图5表示采用真空形成多层型坯从而形成加油管接头的半模的示意图。
图6表示根据本发明的当前的另一个优选实施例，用来形成加油管接头的容纳在模具中的型坯的横截面图。
图7表示在图6中表示的在模具中部分膨胀的型坯的横截面图。
图8表示在图6中表示的在模具中更加充分膨胀的型坯的横截面图。
图9表示在加油管接头上的凸缘的成形时型坯和模具的横截面图。
图10表示根据本发明的当前优选方面的形成的并且具有一单向阀组件相连的加油管接头的示意图。
图11表示根据本发明的当前的更进一步的优选方面，用来形成多个加油管接头的半模的示意图。
具体实施例方式
更详细的参见附图，图1表示燃料箱10当前的一个优选实施例，此燃料箱10具有壳体12，壳体的外表面14和内表面16限定一储油腔18。壳体12具有许多开口，如接收各部件或者为各部件提供通道的开口15，各部件例如为但不限制为燃料泵，压力传感器，燃料液面高度传感器，插塞(所有的在图中都未示出)，和接收燃料到腔18中的开口20。在接合点25处，加油管接头22优选固定在燃料箱10的外表面14上并且具有与开口20对准的通道24，从而燃料能通过通道24进入到腔18中。加油管接头22的结构能阻止并且最好是能基本上防止燃料蒸汽的渗透，从而控制和减少燃料箱10中蒸发的排放物。另外，接合点25上能将加油管接头22可靠地固定在壳体12上，并且能抑制裂缝的传播或者阻止加油管接头22和壳体12之间的分离。
如图3所示，燃料箱10的壳体12分别具有内材料层26和外材料层28，此两层被一中间材料层30隔开。该中间材料层30优选通过一对粘接层32与内材料层26及外材料层28相接合，每一粘接层设置在该中间材料层的相对侧。粘接层32在中间材料层30和内材料层26及外材料层28中间提供了一弹性连接，从而阻止了内材料层26，外材料层28与中间材料层30的分离。内材料层26和外材料层28优选由高密度聚乙烯形成，然而中间材料层或阻挡层30通常由基本上不渗透碳氢化合物，例如为但不限制为，次乙基乙稀醇(EVOH)材料形成。在当前的优选实施例中，在外材料层28和邻接的粘接层32之间提设置再磨合(regrind)材料层33。
如图2所示，加油管接头22具有一壳体34，此壳体有外表面36和内表面38。该内表面38限定了在一对通常相对的末端42，44之间延伸的通道24，其中的一末端44构造成固定到壳体12上。末端44较好的是部分包括一局部径向向外延伸的凸缘46。凸缘46代表固定到壳体12上的至少部分内表面38。
如图4中最清楚示出的那样，加油管接头22的壳体34具有一聚合体材料的内材料层48和一聚合体材料的外材料层50，此内外材料层通过一中间材料层或者阻挡层52分隔开。较好的是，粘接层54将阻挡层52连接到内材料层48和外材料层50上。内材料层48和外材料层50优选由高密度聚乙烯构成，而中间材料层52优选由次乙基乙稀醇(EVOH)构成，并且优选地具有与燃料箱10的壳体12相似的分层结构。阻挡层52大体上连续贯穿壳体34，并且设置成与末端42，44相邻，从而提供最佳的密封以限制燃料蒸汽渗透到大气中去。在当前优选的实施例中，再磨合材料层55设置在外材料层50和相邻的粘接层54之间。
加油管接头22的末端42优选构造成与加油管56邻接，并且通常通过一连接器与加油管56相连，此连接器为，例如为但不限制为，一低渗透性的橡胶管58。取决于设计的需要或必要性，加油管接头22的末端42可具有多种结构。同样的，需要认识到的是阻挡层52的定位可采用不同的配置，以最好地适合各自设计的需要。在图2所示的实施例中，除了设定与加油管56相邻外，末端42可设置成能接收快速单向阀组件60，此组件能防止燃料箱10中的燃料通过加油管接头22溢出。
为了形成加油管接头22，优选采用加热成形过程，此过程可以是真空，吹炼或者压缩或者热成形模塑，并如上所述的，优选采用高密度聚乙烯，次乙基乙稀醇(EVOH)材料，粘接层以及再磨合层的多层壁结构。以这种方式成形的加油管接头22，通过粘接层54提供了高密度聚乙烯内材料层48和次乙基乙稀醇(EVOH)外材料层50与阻挡层52之间的粘附力。因此，大大减少了燃料或燃料蒸汽渗透过多层壁的可能性。
在一成形过程中，挤压的多层预成形体能以任意适合的形状，包括通常的平面板形，优选包括前述的六层结构，设置在两个半模之中。型坯放置在两个模具之间，模具能结合到一起并且形成型坯，从而能形成加油管接头22。在将两个模具合在一起时，可形成一分离线，且分离线优选设计成在末端42，44中特定的位置能使得用于修边的阻挡层52暴露。应该认识到加油管接头22可以在处于模具中时进行修边。
采用一可替换的制造过程，此过程采用真空来形成加油管接头22。如图5所示，多层板70优选包括前述的六层，并且形成在一半阳模72和半阴模74之间。半阳模72包括一塞子76，此塞子从半模72的基部78向外延伸并且通常是圆柱形，从而能形成一加油管接头22的通常的圆筒形壁。优选地，环形壁80从基部78延伸，此基部围绕着塞子76并与之隔开。当板70在塞子76上方形成时，环形壁80以及在环形壁80与塞子76之间的空隙便于吸收一些板材料，从而在板70在塞子76上方形成时，能减少或者消除折痕或者折皱的变形。
半阴模74相对于半阳模72是互补的形状。半阴模74包括一适合于容纳阳塞子76且通常为圆筒形的腔82，并且在塞子76和腔82之间有一板70，一环形腔84围绕着园筒形腔82并与之隔开，并且在板70在环形腔84和壁80之间时，环形腔84适合于容纳壁80。
为形成加油管接头22，通过在板70和半阳模72之间产生一个预成形的真空，一加热多层板70预成形在塞子76上方的半阳模72上。然后，半阴模74设置在预成形板70和半阳模72之上。当在板70和半阳模72上充分容纳半阴模74时，预成形的真空关闭，并且完善的真空在半阴模74和预成形板70之间产生。为了更容易的成形，板70的温度优选维持在大约210℃-230℃之间。优选地，成形的加油管接头22上适合的最小壁厚，例如，保持在2-4毫米左右，从而在使用时，加油管接头22具有足够的强度来防止裂痕的产生。然后从成形板70中得到的加油管接头22被修边，所有的废料都优选保存起来，以便在随后的板70，燃料箱或者其它的燃料系统部件的再磨合层中使用。
在形成加油管接头22后，加油管接头22被固定到燃料箱10的外表面上。优选的，热板被用来焊接或者砂磨凸缘46的内材料层48到壳体12的外表面14上。通常来说，加油管接头22的内表面38和壳体12的外表面14都被加热到大约200℃-250℃。通过加热这些表面，具有与燃料箱10的开口20相对准的通道20的加油管接头22相对于燃料箱10的壳体12挤压，从而能将加油管接头22固定或者粘接到壳体12的外表面14上。作用到壳体12的外表面14和加油管接头22的内表面38的热量典型地产生了从内表面28向外表面14延伸的一熔融区域，其所达到的深度大约为1到1.5毫米。
加油管接头22固定在壳体12上，单向阀60和加油管56优选装配到加油管接头22上。连接器58优选固定到与加油管接头22的末端42相邻的加油管56上，并且优选布置一对软管夹62用来夹紧连接器58到加油管接头22以及加油管56上，这一点是公知的。
需要认识到的是燃料箱10和加油管接头22可用不同的材料和材料组合物构成，例如为但不限制为，如图2所示，外材料层可包括碳黑，以便容易焊接一罩66到凸缘部分46的外表面36上以及燃料箱10上。该碳黑能促进使用直接传播红外线(TTIR)焊接的方法来将罩66接合到加油管接头22的外表面36和燃料箱10的表面28上。罩66能进一步防止燃料蒸汽进入到大气中。罩66优选由含有蒸汽阻挡层的相类似的多层结构形成。罩66优选覆盖在加油管接头22和燃料箱10之间的焊接区域上。
如图6-9所示，加油管接头100的一个可替换的实施例优选通过吹模法成形，且其包括一蒸汽阻挡层。加油管接头100优选由一复合挤压的多层型坯形成，此型坯具有与加油管接头22大致相同的结构，此加油管22具有聚合体材料内材料层102和外材料层104，中间阻挡层106和将阻挡层106接合到内材料层102和外材料层104上的一个或者更多的粘接层108，110。如果需要的话，加油管接头100可以由与燃料箱一样的材料构造成，加油管接头100将被粘接，固定或者其它的联接或者相连到燃料箱上。如果需要的话，加油管接头100具有同样的膨胀和延伸特征，并且能稳定的焊接或者其它方式连接到燃料箱上。一个或更多的层，如内材料层102和外材料层104可以由充碳(carbonfilled)聚乙烯或者相似的材料形成，从而使加油管接头100是导电的，以便于燃料箱的静电放电。此外，加油管接头100的多层复合挤压结构提供了在相邻层之间所需的粘接，并且避免了层与层之间或者加油管接头和其它装置之间的分离，这种分离可能会发生在部件层之间不充分粘附或结合的过度模压(overmolded)多层部件之中。
加油管接头100包括一中央的，轴向延伸通道112和径向向外延伸的凸缘114，以便将加油管接头100装配到燃料箱上。凸缘114优选设置在加油管接头100的相对的末端116，118之间。加油管接头的一末端118构造和安排得至少部分处于燃料箱中，并且可容纳一进口单向阀装置120，如上所述。加油管接头100的另一末端116至少部分延伸出燃料箱，并且优选包括一个或者更多的倒钩122，凸缘或者肋条，从而适合容纳一加油管或者一挠性软管，当燃料被加入到燃料箱时燃料能通过这些管。倒钩122能促进设置在其上的软管一端的压配合或者摩擦连接(friction retention)，或者由螺纹连接或者其它连接方式，从而能容纳一能联接一加油管到加油管接头100上的快速连接装置。
为了提高凸缘114的强度和对碳氢化合物渗透的抵抗力，凸缘114可由双层厚度的材料形成，以至于凸缘包括两个加油管接头材料层102-110。如果需要的话，在加油管接头100固定到燃料箱上时，在凸缘114之中和覆盖在燃料箱上提供了两个蒸汽阻挡层106。如果需要的话，蒸汽阻挡层106至少充分连续贯穿加油管接头100，从而能提高对碳氢化合物渗透的抵抗力。
为形成加油管接头100，一复合挤压成的通常为圆筒形的型坯130放置与模具134的腔132中，然后膨胀或者吹塑成形以与腔132的形状一致。在凸缘114的区域中，理想的是，可加入额外的材料或者增加型坯130的厚度，从而能提供充分的材料，以便在模具腔132的区域内增加材料的拉伸或者膨胀性能。因此，控制型坯130是必要的，这样就能提供额外的材料到凸缘114形成的区域中。在当前的一个优选实施例中，使型坯130膨胀或者吹塑以达到通常如图8和图9所示的模具腔132的形状，其中图8表示吹塑过程的初始阶段，图9表示在模具腔132中通常完全膨胀的型坯130。在模具腔132中的型坯130完全膨胀后，一环形中空区域或者空间在凸缘114将要形成的区域中形成。在此区域中，型坯130具有一对径向向外延伸壁136，此壁和型坯的轴向延伸部分138相连并且在横截面中提供了一通常为U形的凸缘。然后，移动由模具134携带的一个或者更多的滑片140，从而能与壁136中的至少一个接合，并且能一起压缩凸缘114的壁136。这样，凸缘114可由型坯130的两个壁部分形成，并且如上所述具有型坯130结构的两个层。如果需要的话，凸缘114可以采用通常的任意尺寸和形状，以便于固定加油管接头100到燃料箱上。
如图10最清楚示出的那样，根据当前另一个优选实施例，许多加油管接头100可同时在模具134’中形成。并且在此实施例中，模具134’包括许多模具腔132，并且每个模具腔132优选与相邻的模具腔132轴向对齐，从而使得持续的或者单独拉伸的型坯130’能布置在模具134’中，并且型坯130的一部分在每个模具腔132中。当模具134’关闭，进行吹模型坯130时，型坯130通常在每个模具腔132之间分离，或者在模具134’关闭前型坯130分隔成不连续的部分，或者成形的加油管接头100初始相接，在吹塑过程后分隔开。导杆142设置在模具中，用来引导或者控制相对于每个模具腔132的滑片140的移动。滑片140可以单个驱动，或者连在一起以便同时移动，从而形成如上所述的每个加油管接头100的凸缘114。滑块140包括通常为U形的头部144，每个头部与一导杆142相连，并设置为有选择性的与凸缘114圆周的一半相接合。一U形头部144可布置在每个腔132中凸缘114的一侧，从而在滑块移动时，头部144能与它们相应的凸缘114接合，并且压缩凸缘一相对的模具部分。
本发明的许多修改和变动对于本领域技术人员来说都是显而易见的。因此，应该理解的是，在附加的权利要求的范围内，本发明除所述的具体说明之外还可以用其它方式实施。本发明通过所附的各权利要求来限定。
权利要求
1.一种制造燃料箱的加油管接头的方法，包括以下步骤提供一多层材料的预成形件，其包括一内材料层，一中间材料层和一外材料层，该中间材料层具有与内材料层和外材料层不同的组分，并且适合于防止碳氢化合物燃料蒸汽的渗透；使预成形件成型，形成具有一外表面和内表面的环状体，该环状体限定在壳体的一对通常相对端之间延伸的一通道，内材料层限定环状体的内表面，外材料层限定环状体的外表面，中间材料层形成了对燃料蒸汽的阻挡层。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述的成型步骤包括提供一具有圆筒形塞子的半阳模，和具有一适合容纳塞子的圆筒形腔的半阴模，预成形件放置在它们之间，加热预成形件，并且使半模一起闭合从而在塞子周围形成加热过的预成形件。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述的成型步骤进一步包括在各半模一起闭合的步骤之前，将预成形件放置在半阳模之上，并且在半阳模和预成形件之间提供一真空，从而在半阳模上形成该预成形件的步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述的成型步骤进一步包括在各半模一起闭合的步骤之后，中断在半阳模和预成形件之间的真空，并且在半阴模和预成形件之间提供一真空，从而形成加油管接头的步骤。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述的半阳模包括一围绕着塞子并与之隔开的环形壁，半阴模包括一互补的环形腔，并且在各半模一起闭合的时，所述的型坯也在环形壁之上形成。
6.一种形成加油管接头的方法，包括下面步骤提供一具有至少一个模具腔的模具，模具腔的形状适合于限定所需的加油管接头的形状，该管接头包括一向外延伸的部分，以在加油管接头上限定一向外延伸的凸缘，和至少一个相对模具腔可移动的滑片；在一模具腔中设置一圆筒形型坯；使在模具腔中的型坯膨胀，使得型坯与模具腔中的轮廓一致；相对模具腔移动滑片并且使滑片进行压缩，并形成加油管接头的一凸缘部分。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述的膨胀步骤包括通过使型坯的一部分膨胀到模具腔的向外延伸部分中，形成一对隔开的向外延伸的型坯壁。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述的移动步骤包括移动滑片使型坯的一对向外延伸的壁压紧在一起，从而限定加油管接头的凸缘。
9.如权利要求7所述的方法，其中的型坯由许多材料层形成，并且每对向外延伸壁包括各自的所述的许多材料层。
10.如权利要求6所述的方法，其中所述的模具包括，许多模具腔，并且所述设置步骤包括，使所述型坯的至少部分设置在每个模具腔中，从而形成多个加油管接头。
11.燃料箱的一加油管接头，其包括具有一外表面和一限定一燃料可流过的通道的内表面的一壳体，该内表面由内材料层所限定，外表面由外材料层所限定，并且一蒸汽阻挡层设置在内材料层和外材料层之间，其中壳体包括一向外延伸的由两个层结构形成的凸缘。
12.如权利要求11所述的加油管接头，其中凸缘构造成覆盖并固定在燃料箱上，在凸缘的区域内，两蒸汽阻挡层设置在燃料箱的一部分之上。
全文摘要
一基本上不渗透燃料蒸汽的燃料箱具有一储存燃料的的内腔壳体，一接收燃料到该内腔中的开口，和一具有阻挡层的加油管接头。加油管接头具有一外表面和一限定在一对加油管接头的通常相对末端之间延伸的通道的内表面。其中的一末端固定在壳体上，并使得通道与开口对齐，从而允许燃料流过通道并流入燃料箱的内部。加油管接头具有一形成内表面的内材料层，一形成外表面的外材料层，和至少一形成阻挡层的中间材料层。该中间材料层由与该内材料层和外材料层组分不同的材料形成。
文档编号B60K15/00GK1628963SQ20041010472
公开日2005年6月22日 申请日期2004年12月2日 优先权日2003年12月2日
发明者B·W·布兰德纳, V·弗拉尼奥, K·D·凯西, H·克吕佩尔, T·J·拉托夫, J·R·奥斯博恩 申请人:Ti集团自动推进系统有限责任公司