CN101883694A - 模块化燃料箱及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种重型车辆模块化燃料箱(2)，该燃料箱包括具有开口端(5)和底端(4)的多个碗形模块(3、13、23)，所述多个模块在纵向方向(L)上彼此连接成行，且一个模块的开口端面向另一个模块的底端，所述多个模块中的每个具有用于容纳燃料的空间，并且所述空间通过底端内的孔彼此连通。模块化燃料箱具有沿纵向方向变化的横截面，以适应于重型车辆的底盘。模块优选通过模制形成。具有能够组合以配合不同的底盘的多种不同的标准模块当然具有成本效益，并且因此能够在广泛的重型车辆平台上以具有成本效益的方式利用根据本发明的模块化燃料箱。

Description

模块化燃料箱及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种重型车辆模块化燃料箱，该燃料箱包括具有开口端和底端(bowl end)的多个碗形模块，所述模块在纵向方向上彼此连接成行，且一个模块的开口端面向另一个模块的底端，模块中的每个具有用于容纳燃料的空间，并且所述空间通过底端内的孔彼此连通。

背景技术

为保持具有竞争力，在汽车工业中存在减重和节约成本方面的不断追求。随着汽车制造业的整合且随着需支持的车型数量的增加，存在对于协作效果的不断的追求。因此，例如燃料箱的车辆零件应优选可在数个车辆平台间利用，以更具有成本效益。

燃料箱也不例外。目前，在道路上的车辆上广泛利用了更廉价、更轻的塑料燃料箱而作为传统的金属燃料箱的替代而行驶。

然而，用于重型车辆的其体积可能在300至800升或更大的范围内的燃料箱在燃料在燃料箱内前后移动时受到振动和强的力。对于塑料制成的燃料箱，应力风险使材料疲劳，且为避免此情况，可将隔离板添加到燃料箱。

隔离板的使用通常是已知的，且通常这些隔断将以规则间隔沿燃料箱内部插入，且提供有开口，通过所述开口燃料能够仅在有限的体积内流动。除降低燃料波的冲击，隔离板也用于加强燃料箱，且当隔离板固定到燃料箱的车辆安装支架时减小燃料箱的变形。然而，其尺寸适合于重型车辆的塑料燃料箱通常通过旋转模制或吹入模制制造，且使用这些生产技术难于控制材料厚度，同时施加隔离板即使不是不可行也是昂贵且复杂的。

德国专利申请DE 10 2005 050 803描述了一种带有整体空心体的燃料箱，所述空心体由数个相同的罐形元件形成，每个元件带有横向的底表面。底表面形成燃料箱内侧相邻元件之间的横向隔离壁，且包括用于燃料流过的开口。根据DE 10 2005 050 803的模块化燃料箱的长度因此可以随组合的元件的数量而变化。

然而，燃料箱和燃料箱的连接可利用的空间经常因车辆而异。可利用空间的体积和形状能够在底盘之间变化。其结果是用于一个车型的燃料箱可能物理上无法配合在另一个车型的底盘内。虽然在DE 102005 050 803中描述的燃料箱以其理想的罐形元件可以在纵向方向上改变，但这样的燃料箱可能不能在多种底盘之间使用。

因此，存在对于满足严格的汽车要求的燃料箱的需求，该燃料箱容易且成本有效地生产，且能够在广泛的重型车辆底盘间使用。

发明内容

因此，本发明的任务是提供介绍中所述类型的燃料箱，且提供燃料箱的制造方法，其中完全或至少部分地消除以上所述的相关缺点。

根据本发明的第一方面，此目的和其他目的通过重型车辆模块化燃料箱实现，所述燃料箱包括多个碗形模块，所述碗形模块具有开口端和底端，所述模块在纵向方向上彼此连接成行，且一个模块的开口端面向另一个模块的底端，模块的每个具有用于容纳燃料的空间，且通过底端内的孔使空间彼此连通，其中燃料箱沿纵向方向具有变化的外横截面，以适应于在燃料箱安装到重型车辆车架上时可利用的空间。通过提供由模块制造的燃料箱和具有变化横截面的燃料箱，可以使燃料箱适应于特定的重型车辆底盘。这意味着燃料箱能够提供有配合当前车架和/或布置在车架上的部件的形状，且同时能够以有效方式使用可利用的空间。

根据本发明的第二方面，此目的和其他目的通过重型车辆模块化燃料箱制造方法实现，所述方法包括如下步骤：形成多个具有开口端和底端的碗形模块，所述底端具有孔；在纵向方向上将模块彼此连接成行，且一个模块的开口端面向另一个模块的底端，模块的每个具有用于容纳燃料的空间，且通过底端内的孔使空间彼此连通。形成多个碗形模块的步骤包括：形成模块使得燃料箱的外横截面沿纵向方向变化，以使燃料箱适应于在燃料箱安装到重型车辆车架上时可利用的空间。

根据本发明，燃料箱的横截面因此能够在纵向方向上变化，因此实现了燃料箱的形状的进一步的灵活性。模块的横截面例如可以对于模块的部分是渐缩的，以允许燃料箱与多种设备配合，例如与电缆或其他安装在车架上的部件配合。

根据本发明，变化的横截面意图为燃料箱提供灵活的形状。这不应与例如涉及两个部分之间的接头而提供的凸缘或翻边的微小变化混淆。

横截面内的变化可以以多种方式实现。

根据一个实施例，横截面变化导致横截面面积的变化。在此情况中，燃料箱的最小横截面面积典型地比最大横截面面积的至少小百分之十。如果需要，则最小横截面面积和最大横截面面积之间的差异能够更大，例如30％或以上。

对于具有旋转对称性的模块，不同的横截面面积可以通过在燃料箱的不同部分处的不同的横截面直径实现。

替代地，燃料箱具有沿所述纵向方向的不同的横截面形状。在此情况中，横截面面积不必需受到影响。

虽然不限制于此，但燃料箱的横截面在纵向方向上优选基本是圆形、D形或矩形之一。将燃料箱形成为具有这些优选的形状的任一个实现用于已知燃料箱的模具的再次使用。

根据本发明的燃料箱可以另外包括碗形端模块，所述端模块以其面向前方模块的开口端的开口端连接。端模块因此布置为相对于形成模块化燃料的多个模块形成封闭端。

根据一个实施例，所述模块的至少一个具有沿纵向方向变化的横截面。通过允许每个模块的几何形状改变，实现了对于适合于特定几何形状的燃料箱设计的更大的自由。

在燃料箱由塑料模块制成的情况中，优选使用一些类型的模制以提供带有变化的横截面的形式。虽然在现有技术中已知用于重型车辆的模块化塑料燃料箱，但这样的模块通常由旋转模制或吹入模制制造。使用这些生产技术，难于控制材料的厚度，且例如具有变化横截面的形状的复杂形状是不可行的。相反，注射模制使用内模具部分和外模具部分，且模块的形状灵活性增加。适合于特定区的模块因此能够容易地制造。与通常用于制造大型塑料燃料箱的旋转模制或吹入模制相比，通过注塑的制造进一步改进了在整个模块中对于材料厚度的控制，且也给出了为底端内侧添加强化结构的可能性(在下文中进一步论述)。

为最大化模块组合的能力，每个模块的开口端和底端可以具有匹配的横截面，因此使得任何模块的开口端能够与任何其他模块的完全配合。因此，将不同地成形的模块组合的能力增加，且也随之提供了更灵活的模块化燃料箱。

优选地，提供了燃料箱模块“族”，使得一组“标准”模块在族内可利用，在设计用于特定底盘的燃料箱时从所述“标准”模块中进行选择。当然，具有成本效益的是具有能够组合以与不同底盘配合的多种不同的标准模块，且因此能够在广泛的重型车辆平台间以具有成本效益的方式使用根据本发明的此实施例的模块化燃料箱。

例如，特定的模块能够容易地形成有配合受限制的底盘区的横截面(例如，为车架或靠近模块布置的其他安装在车辆上的部件或其支架让位)，同时优选来自燃料箱模块族中的其他模块用于形成模块化燃料箱的剩余部分。

模块可以通过如下之一彼此连接：钎焊、卡扣配合、焊接、螺纹连接或粘合。在将模块卡扣配合在一起的情况中，在市场上已可获得的用于插入隔离板的工具可再次使用。为便于卡扣配合过程模块可以预热，且用于改进附接，O型圈的使用可以是具有优点的。如果认为必需，则能够执行另外的焊接操作，且补充地或替代地，重叠部分可以提供以安装条带，以从燃料箱外侧施加外部压力，以更进一步有助于如果燃料箱暴露于强振动则将模块保持彼此固定。此外，条带能够围绕燃料箱在其纵向方向上缠绕，以再进一步有助于将所有模块保持为紧密地配合在一起。

例如，为能够将燃料箱填充以燃料，测量燃料高度或将燃料从燃料箱排放，该方法还可以包括形成附加的功能部件或其连接件。因此，模块的至少一个可以形成为包括例如填充器颈状物、排放塞，燃料传感器和/或止回阀。替代地或补充地，连接件可以形成为在模块形成过程之后添加以上所述部件。

此外，如果任务必需，则模块的至少一个可以包括附加的强化结构以用于加强燃料箱。作为形成过程的部分提供或随后提供的附加的结构可以由塑料材料或类似地由金属材料制成，且它们用于进一步加强根据本发明的模块化塑料燃料箱。所述强化结构能够优选地形成为肋。

本发明的其他方面、益处和有利特征将从如下描述和权利要求中显见。

附图说明

本发明将从由非限制性示例提供的附图更加清楚示例。

图1示出了安装有根据本发明的第一实施例的塑料模块化燃料箱的重型车辆；

图2示出了图1中示出的模块化塑料燃料箱的分解视图；

图3示出了用于制造图2中示出的模块化塑料燃料箱的步骤的流程图；

图4A至图4E示出了彼此连接两个模块的多种选择。

具体实施方式

在如下详细描述中，将描述本发明的优选实施例。然而，应理解的是不同实施例的特征在实施例间可交换，且可以以不同方式组合，除非有时特别地另外指出。也可以指出的是，为清晰起见，在附图中图示的一定部件的尺寸可以与本发明的实际实施中的相应尺寸不同。

图1示出了重型车辆1，根据本发明的第一实施例的模块化塑料燃料箱2安装到所述重型车辆1的底盘上。燃料箱2相对于底盘的位置和燃料箱安装到底盘的方式仅是典型的。表述“底盘”在此指车架和任何安装在车架上的部件。典型地，底盘包括至少车架、车轮和转向悬架、车轮和轮胎。

燃料箱2包括用作前模块的第一模块3、分别用作中间模块的第二模块13和第三模块23、和封闭燃料箱2的端模块33。虽然在此示例中，中间模块13、23的个数为二，但本发明不限制于此。组合的中间模块13、23的数量考虑到燃料箱2计划配合到其内的底盘来合适地确定。

模块3、13、23、33彼此重叠，使得重叠部分6形成在两个相继的模块3、13、23、33之间。然而，注意到虽然模块3、13、23、33在此示例中彼此连接时形成重叠部分6，但模块3、13、23、33可以类似地无重叠地连接。

图2在分解视图中图示了图1的模块化塑料燃料箱2。碗形模块3、13、23、33的每个分别具有底端(bowl end)4、开口端5和用于容纳燃料的空间。在一个模块的开口端5重叠另一个模块的底端4的情况下，前三个模块3、13、23布置为在纵向方向L上彼此重叠。封闭燃料箱2的模块即碗形端模块33布置为使其开口端5重叠前方模块23、即最后的中间模块23的开口端5。

当组装时，模块3、13、23的底端4有助于燃料箱2的坚固性，即用于加强燃料箱2，以更好地满足重型车辆1的严格的汽车要求例如振动，且当燃料箱通过例如燃料箱支架和安装条带固定到车辆时减小燃料箱2的变形。

优选地，但不限制于此，前模块3和中间模块13、23的开口端5和底端4具有匹配的横截面，如在图2中示出，因此使得模块3、13、23的任一个的开口端5能与任何其他模块3、13、23的底端4配合。模块3、13、23因此能够无论其形状而在其两个重叠部分6之间重叠任何在其两个重叠部分6之间具有不同形成的其他模块3、13、23。另外，端模块33优选使其开口端5匹配前三个模块3、13、23的横截面，使得端模块33的开口端5能够与任何前方模块3、13、23的开口端5配合。

中间模块13、23的底端4形成隔离壁，从而改进了燃料箱的结构强度。同时，底端每个提供有开口，因此使得邻近的模块13、23能够彼此连通。壁内的开口形成为允许燃料在模块间在有限的体积内流动，因此降低了燃料波的冲击。也称为“多坑壁”的这样的减波壁有助于避免塑料材料的疲劳。

模块3、13、23、33的长度可以变化，且因此其彼此形状可以变化。例如，一个模块3、13、23、33可以在其纵向方向L上是圆形，而另一个可以是D形，如果此组合是希望的。在图2的示例中，模块3、13、23、33具有基本上矩形的横截面，但本发明不限制于此。

此外，根据本发明的燃料箱2具有沿其纵向方向L上变化的横截面8A、8B，以使燃料箱2适合于重型车辆底盘。因此，一个模块的横截面8A可以与另一个模块的横截面8B不同。然而，优选地，模块3、13、23、33的至少一个在其两个重叠部分6之间在纵向方向L上具有变化的横截面，且因此第三模块，即中间模块23在图2中在其重叠部分6之间具有变化的横截面形状。模块23的横截面形状已适合于配合在图1中示出的底盘内，其中不存在对于燃料箱2的空间力修改以避免与例如其他安装在车辆上的部件的干涉。

最小横截面8A可以典型地至少比最大横截面8B小10％，且可以小30％以上。安装到车架的要求降低燃料箱横截面的部件的示例包括：弹簧锚固定件(减小大约5％至10％)、空气箱支架(25％至35％)、空气箱(大约15％)和燃料箱透气填充器(5％至10％)。

哪个模块3、13、23、33需要具有修改的横截面取决于模块化燃料箱2所安装到的底盘。例如，如果模块3、13、23、33具有旋转对称性，则横截面的调整可以包括改变特定模块3、13、23、33的两个重叠部分之间的模块横截面直径。

在图2中，模块3包括附加的强化结构12，优选为肋，用于加强燃料箱2。然而，如果认为必需，强化结构12可以包括在模块3、13、23、33的全部中或选择中。

此外，模块3、13、23、33的至少一个优选包括附加的功能部件。因此，为处理燃料，图2的燃料箱2包括填充器颈状物17，燃料传感器14和排放塞15。这些部件为第二模块提供，即为中间模块13提供。填充器颈状物17允许燃料被填充到燃料箱2内，排放塞15允许将燃料从燃料箱2内排放，且燃料传感器15允许测量燃料高度水平。另外，模块13可以包括止回阀，用于防止燃料在两个方向上流动，但在此示例中未示出。由燃料箱2的设计者决定哪个模块3、13、23、33或是否有模块应包括附加的功能部件14、15、17。

在图2中示出的模块化塑料燃料箱2将在下文中结合其制造步骤更详细地描述，所述制造步骤在图3的流程图中描述。

首先，在步骤301中，注射模制多个碗形模块3、13、23、33。虽然注射模制是优选的，但本发明不限制于此。类似地，注射模制3、13、23、33可以使用常规技术形成，例如模制。通过利用注射模制，与以例如旋转模制或吹入模制的常规技术可实现的情况相比，设计者可更自由地形成模块。对于注射模制，为每个单独的模块设计方案设计单独的模具。在单独的模块3、13、23、33的生产期间，以形成模块的塑料材料供应相应的模具，且在塑料加热期间，模块根据模具的设计形成。

中间模块13、23的底端4在注射模制步骤301期间形成有开口即孔，燃料能够通过所述开口流过。

此外，对于图2中示出的燃料箱2，模块23在其纵向方向L上在重叠部分6之间形成有变化的横截面8A。

模块中的至少一个优选是端部模块33。如果对于燃料箱2适合于包括端模块33，则端模块33的横截面可以类似地在纵向方向L上变化。

可选地，模块3、13、23、33的至少一个进一步在注射模制步骤301期间形成为具有附加的功能部件，例如以上所述的部件14、15、17，或具有用于安装这样的部件的连接件。

为加强燃料箱2，模块3、13、23、33的至少一个可以如在步骤305中示出可选地进一步提供有用于加强燃料箱2的附加的强化结构12，优选为肋。优选由塑料或金属材料制成的强化结构12在图2的示例中在注射模制过程中添加到前模块3，但替代地，强化结构12可以类似地随后提供到模块3。

前模块3和中间模块13、23在步骤306中在纵向方向L上彼此连接，使得模块3、13、23的开口端5在重叠部分6中重叠另一个模块的底端4。另外，端模块33布置为使其开口端5重叠前方模块23，从而将两个模块23、33彼此连接。

在图4A至图4E中示出了将模块3、13、23、33彼此连接的多种选择，所述连接通过如下中至少一个：钎焊、卡扣配合、焊接、螺纹连接或粘合。

两个模块，在示例中为中间模块13、23可以例如通过使用粘合或钎焊密封，如在图4A中示出。

替代地或补充地，模块13、23可以彼此卡扣配合，如在图4B至图4E中示出。

在图4B中示出的两个模块13、23例如每个具有凸出部18和凹陷部19。模块的一个的凹陷部19对应于另一个的凸出部18，且反之亦然，因此实现模块13、23在组装时的卡扣配合。

图4C示出了彼此卡扣配合的两个模块13、23的另一个示例，模块的一个的凹陷部19对应于另一个的凸出部18，且反之亦然。在此示例中，燃料箱壁的厚度在重叠部分6内恒定。

此外，图4D中示出的模块13、23的卡扣配合使用插入在模块13、23的凸出部18和凹陷部19之间的附加的密封元件16实现，例如O型圈。密封元件16优选但非必需地在重叠部分6中插入，以有助于改进两个模块13、23之间的附接。

图4E中示出了包括O型圈16的卡扣配合的另一个示例。密封元件16在此布置在模块23的一个的第二凹陷部20内。

为便于卡扣配合过程，模块13、23可以在彼此配合前被加热。如果认为必需，则除卡扣配合外，模块可以另外地彼此焊接，以进一步有助于将模块彼此保持固定。

返回图3，如果优选，则重叠部分6在步骤307中覆盖有安装条带，从而施加外部压力，以更进一步改进模块3、13、23、33彼此间的附接。替代地，用于将燃料箱附接到车辆的燃料箱支架和安装条带(未示出)能够用于在重叠部分6上施加外部压力。

作为选择且如在步骤308中示出，条带可以另外地围绕燃料箱2在纵向方向L上缠绕，以再进一步力图保证将模块3、13、23、33彼此附接。

现在，本发明已相对于不同实施例论述。然而，本领域一般技术人员应认识到的是数个另外的替代方案是可以的。例如，以上所述的不同实施例的特征当然可以以许多其他方式组合。

进一步可以将本发明用于与重型车辆不同的其他类型的环境。

本领域一般技术人员将认识到，可使用类似于以上所述的数个这样的替代方案而不偏离本发明的精神，且所有这样的修改应视作如附属权利要求中限定的本发明的一部分。

Claims (22)

1.一种重型车辆模块化燃料箱(2)，包括具有开口端(5)和底端(4)的多个碗形模块(3、13、23)，所述多个模块在纵向方向(L)上彼此连接成行，且一个模块的开口端面向另一个模块的底端，所述多个模块中的每个模块具有用于容纳燃料的空间，并且所述空间通过所述底端内的孔彼此连通，

其特征在于，

所述模块化燃料箱具有沿所述纵向方向的变化的外横截面，以适应于将所述燃料箱安装在重型车辆车架上时可利用的空间。

2.根据权利要求1所述的模块化燃料箱，其中所述燃料箱的最小横截面(8A)面积比所述燃料箱的最大横截面(8B)面积小至少百分之十。

3.根据权利要求1或2所述的模块化燃料箱，其中所述燃料箱是旋转对称的，且具有沿所述纵向方向的变化的横截面直径。

4.根据前述权利要求中任一项所述的模块化燃料箱，其中所述燃料箱具有沿所述纵向方向的变化的横截面形状。

5.根据前述权利要求中任一项所述的模块化燃料箱，还包括碗形的端模块(33)，所述碗形的端模块(33)连接到前方模块，且所述端模块的开口端面向所述前方模块的开口端。

6.根据前述权利要求中任一项所述的模块化燃料箱，其中所述模块中的至少一个具有沿所述纵向方向的变化的横截面。

7.根据前述权利要求中任一项所述的模块化燃料箱，其中每个模块的所述开口端和所述底端具有匹配的横截面，从而使得任何模块的开口端能与任何其他模块的底端配合。

8.根据前述权利要求中任一项所述的模块化燃料箱，其中每个模块以塑性材料形成。

9.根据前述权利要求中任一项所述的模块化燃料箱，其中所述模块通过钎焊、卡扣配合、焊接、螺纹连接或粘合中的至少一种彼此附接。

10.根据前述权利要求中任一项所述的模块化燃料箱，其中所述模块的至少一个还包括用于加强所述燃料箱的附加的强化结构(12)。

11.一种制造重型车辆模块化燃料箱的方法，包括如下步骤：

形成具有开口端和底端的多个碗形模块，所述底端具有孔，以及

在纵向方向上将所述多个模块彼此连接成行(306)，且一个模块的开口端面向另一个模块的底端，所述多个模块中的每个模块具有用于容纳燃料的空间，并且所述空间通过所述底端内的所述孔彼此连通，

其特征在于，

所述形成多个碗形模块的步骤包括：将所述模块形成为使得所述燃料箱的横截面沿所述纵向方向变化，以使所述燃料箱适应于将所述燃料箱安装到重型车辆车架上时可利用的空间。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述燃料箱的最小横截面面积比所述燃料箱的最大横截面面积小至少百分之十。

13.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，其中所述形成多个碗形模块的步骤包括模制所述多个模块(301)。

14.根据权利要求13中任一项所述的方法，其中所述形成多个碗形模块的步骤包括注射模制所述多个模块(301)。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，还包括如下步骤：

将碗形的端模块连接到前方模块，且所述端模块的开口端面向所述前方模块的开口端。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中对于具有旋转对称性的燃料箱，所述燃料箱具有沿所述纵向方向的变化的横截面直径。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其中所述燃料箱具有沿所述纵向方向的变化的横截面形状。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，包括将所述多个模块中的至少一个模块形成为使得所述横截面沿所述纵向方向沿所述模块变化。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，其中每个模块的所述开口端和底端具有匹配的横截面，从而使得任何模块的开口端能够与任何其他模块的底端配合。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，其中所述连接所述多个模块的步骤包括通过钎焊、卡扣配合、焊接、螺纹连接或粘合中的至少一种彼此附接所述模块。

21.根据权利要求11至20中任一项所述的方法，还包括如下步骤：

形成附加的功能部件(14、15、17)或用于功能部件的连接件。

22.根据权利要求11至21中任一项所述的方法，还包括如下步骤：

增加用于加强所述燃料箱的强化结构(305)。

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