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CN109070735B - 具有集成的挡板的储箱加强装置 - Google Patents

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CN109070735B CN201780025406.7A CN201780025406A CN109070735B CN 109070735 B CN109070735 B CN 109070735B CN 201780025406 A CN201780025406 A CN 201780025406A CN 109070735 B CN109070735 B CN 109070735B
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Abstract

本发明涉及一种用于塑料车辆储箱的由塑料材料制成的加强结构。所述加强结构包括第一部分，该第一部分包括至少一个弱段和至少一个强段，所述弱段和强段设计为使得当所述第一部分处于机械应力之下时，所述弱段在所述强段之前断裂。所述加强结构还包括至少一个设计为用于降低晃动噪音的第二部分，所述第二部分自所述强段延伸。

Description

具有集成的挡板的储箱加强装置
技术领域
本发明涉及塑料车辆储箱的领域。更确切地说，本发明涉及一种用于这样的塑料车辆储箱的加强结构。本发明还涉及一种集成了这样的加强结构的塑料车辆储箱。
背景技术
用于塑料车辆储箱的加强结构是已知的，它们可在制造储箱期间被定位在储箱内的特定位置处。这样的加强结构设置的目的在于限制具有能够在车辆冲撞期间变形或断裂以避免(在燃料储箱的例子中)导致燃料泄漏的储箱故障的储箱的临界变形，出于明显的原因，需要避免燃料泄漏。
存在众多旨在抵消储箱在撞击期间承受的力的加强结构的形状。在本申请人名下的专利申请WO2012139962中描述了一个加强结构的例子，其中，加强元件是空心柱，该空心柱两端处的横截面和其在一个中间部分处的横截面的直径之间的比例是特定的，以确保方便的断裂。在本申请人名下的专利申请WO2015059249(该专利申请通过引用包括在本文中)中还描述了复杂的加强结构，其中，该结构的中央部分采用具有中央凹部的壁部分的形式，这改善了惯性，但也增大了在储箱内占据的空间。
同时，特别是随着混合动力车辆的出现，车辆储箱还必须设有挡板，以降低液体晃动的噪音，这些挡板也称作“防晃挡板”。实际上，当车辆处于仅使用电发动机的电动模式中时可感觉到这样的液体晃动，这对乘客造成可听见的使人不愉快的噪音污染。
如在本申请人名下的专利申请FR2996175中所述的这样的晃动噪音降低挡板可能是也必须位于储箱内的特定位置处的大体积的元件。
取决于储箱的几何形状，情况经常是这样的：加强元件和挡板所需的所述特定位置是相同的，或彼此非常接近。在这样的情况下，制造商被迫在限制储箱变形与降低晃动这一性能之间做出选择。
为了克服这样的问题，在专利申请WO2014131686中已经提出将一个挡板夹持在锁定到彼此的两个段部之间，所述段部形成分段的加强结构。然而，在这样的提出的系统中，需要固定在两个段部之间的所述挡板几乎沿着该结构的整个高度延伸，这增大了整个结构的刚性。这样的挡板延伸可能会对所述整个结构的机械特性具有不良的影响，这会妨害该结构在撞击期间的适当断裂。而且，这样的提案由于需要多个段部和锁定装置而具有增大所述结构复杂性的缺点。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种加强结构，该加强结构能够降低晃动噪音而不影响该结构的机械特性，该加强结构允许限制储箱变形，并还易于制造和布置在储箱内。
本发明涉及一种用于塑料车辆储箱的由塑料材料制成的加强结构，所述加强结构包括第一部分，该第一部分包括至少一个弱段和至少一个强段，所述弱段和强段设计为使得当所述第一部分处于机械应力之下时，所述弱段在所述强段之前断裂，所述加强结构还包括至少一个设计为用于降低晃动噪音的第二部分，所述第二部分自所述强段延伸。
换句话说，本发明的加强结构的第一部分可分为两个不同的段：弱段和强段，其中，强段拟用于与第二部分接触，并且其中，弱段设计为当储箱经受的撞击对加强结构导致非常显著的机械应力时断裂，以限制储箱变形和避免储箱撕裂。弱段可包括至少一个断裂点，该断裂点对应于在所述结构承受的机械应力过高的情况下在该弱段中正好应当发生断裂的位置。所述弱段，更具体地所述断裂点，需要与强段的第二部分自其延伸的那个位置分隔一最小距离，以保持弱段发生适当断裂所需的合适的机械特性。本发明人已经发现，取决于第一部分的几何形状，断裂点与强段的第二部分自其延伸的最接近的点之间的10mm的最小距离允许保持弱段发生所述适当断裂所需的机械特性。
根据本发明的弱段应理解为是本发明的结构的第一部分的一个部段，该段具有特定的机械特性使得当加强结构上发生机械应力事件时在所述第一部分的强段之前断裂。例如，所述事件可以是其中布置有加强结构的储箱遭受的撞击。由此，能够抵消储箱承受的应力，避免储箱的壁撕裂。这样的特定机械特性源于弱段被设计为具有比所述强段更低的机械强度这一事实。在制造第一部分期间，弱段可例如制造成比强段更薄，以降低其机械强度并保证弱段率先断裂。
“处于机械应力之下”应理解为本发明的结构可能会经受的所有类型的应力，例如但不限于拉伸应力、弯曲应力或剪切应力。
在本发明的一个具体实施例中，根据本发明的加强结构可包括至少两个部分：制成一体的第一部分和第二部分。根据本发明，“制成一体”的部件应解读为一同提供制成一体的单个构件的部件。
加强结构可通过模制塑料的所有已知工艺来获得。这样的工艺的例子有(但不限于)吹气模制工艺、注射模制工艺或热成型工艺。用热塑性材料注射模制获得了特别良好的结果。
术语“热塑性”指包含热塑性弹性体的任何热塑性聚合物及其混合物。术语“聚合物”既指均聚物也指共聚物(尤其是二元或三元共聚物)。这样的共聚物的例子有(但不限于)无规共聚物、线性嵌段共聚物、其它嵌段共聚物和接枝共聚物。经常使用的一种聚合物是聚乙烯。用高密度聚乙烯(HDPE)和纤维增强聚合物已经获得了良好的结果。
在本发明的另一具体实施例中，确保在撞击期间限制储箱变形的第一部分可以是具有任何允许适当的断裂的几何形状的简单的柱子。有利地，所述第一部分是空心柱，该空心柱在强段处的横截面的直径与其在弱段处的横截面的直径之间的比例可以是特定的。
根据本发明的一个有利的方面，第一部分包括一个弱段和两个强段，两个强段每个都设置在所述弱段的一个端部处。这样的布置允许通过将所述至少一个断裂点布置在第一部分的中间位置处来更加精确地控制本发明的结构的断裂行为。
在本发明的另一具体实施例中，第一部分是可包括多于一个简单的柱子的复杂元件。例如，第一部分可以是具有四个连接第一部分的两个端部的简单的柱子的空心圆形结构。四个柱子中的每个都可包括至少一个强段和至少一个弱段，至少一个第二部分自该至少一个强段延伸，该至少一个弱段具有一个或更多个断裂点，这些断裂点与强段的一个第二部分自其延伸的最接近的点间隔一最小距离。这样设计的形成空心圆形体的第一部分可用作储箱的至少一个工作构件的支撑件。术语“工作构件(active component)”指与存在于燃料或SCR系统中的流体互动的构件。根据本发明的工作构件可选自包括以下装置的集合中：泵；过滤器；水平计；加热器；普通传感器(例如温度传感器、质量传感器、压强传感器等)；压强调节器；文丘里管或通风阀门。根据该实施例的加强结构，尤其是第一部分，可集成支撑装置以确保对一个或更多个工作构件的支撑，这意味着在内部储箱体积中节省了显著的空间。本领域技术人员已知的所有工艺都可用于实现将工作构件固定在所述支撑装置上。可替代地，可例如通过将工作构件直接焊接在第一部分的强段上而将工作构件直接固定在加强结构上，而不使用支撑装置。
在本发明的另一具体实施例中，第一部分的两个端部中的一个可集成液体捕获器。有利地，这样的液体捕获器可以与第一部分的所述端部模制成一体。这样的液体捕获器也适于支撑本文提及的工作构件，并具有任何形状的自我封闭的周边。这样的由集成在本发明的加强结构内的液体捕获器来实现的支撑进一步增大了在内部储箱体积中节省的空间。
在另一实施例中，所述加强结构具有回转轴线，并且第二部分自强段起在径向方向上延伸。换句话说，所述加强结构包括形状为具有回转轴线的圆形的第一部分，并且第二部分形成在包含该回转轴线的平面方向上延伸的面板。
在另一具体实施例中，所述第二部分具有允许降低晃动噪音的任何合适形状。有利地，所述第二部分提供至少2500mm2的承载面积。实际上，这样的最小承载面积在降低晃动噪音方面尤其允许获得良好的效果。
在本发明的一个具体实施例中，所述第一部分和所述至少一个第二部分是两个独立的部件，它们没有制成一体，并且其中，第一部分和至少一个第二部分可通过所有已知方式设置在一起以形成本发明的加强结构。所述第一部分和至少一个第二部分可以联接，第二部分包括至少一个联接装置，该联接装置可以联接在包含于第一部分的强段中的凹部内。可使用本领域的技术人员已知的任何联接装置(该联接装置可固定在互补凹部中)来获得第二部分与强段之间的联接，只要所述联接不影响弱段的机械特性。作为使用联接装置的替代方案，第二部分也可焊接到强段。这样的替代方案要求第一部分和第二部分两者均由兼容的焊接材料制成。完全可考虑的是，根据本发明的一个加强结构包括数个第二部分，其中，这些第二部分中的某些与固定在强段的互补凹部内的联接装置联接，而其余的则焊接到强段。要注意的是，在第二部分的联接或焊接的所有可能的组合中，都必须满足本文提及的最小距离要求。
本发明还涉及一种组件，该组件由塑料车辆储箱和根据本发明的加强结构组成，该加强结构与该塑料车辆储箱的上基部和下基部中的至少一个接触。在本发明的一个优选实施例中，加强结构焊接到塑料车辆储箱的上基部和下基部中的至少一个，加强结构优选地焊接到两个基部。为此，第一部分的端部中的至少一个包括由与储箱的内壁的材料兼容的可焊接材料制成的焊接区域。可替代地，所述第一部分的端部中的一个包覆模制有与储箱内壁的材料兼容的焊接材料，以确保所述结构与储箱之间实现不影响第一部分的弱段的机械特性的适当焊接。在另一替代方案中，储箱的内壁可设有允许第一部分的至少一个端部与储箱之间联接的装置。
在本发明的一个具体实施例中，塑料车辆储箱是车辆用液体储箱，更优选地是燃料储箱或用于NOx的选择性催化还原的添加剂储箱。
附图说明
通过示出本发明的某些实践方面的附图，将更好地理解本发明。附图仅作为例子示出，不限制本发明的范围。
图1是根据本发明的第一实施例的加强结构；
图2是根据本发明的第二实施例的加强结构；
图3是图2的加强结构的一个替代方案；
图4是根据本发明的组件。
具体实施方式
图1示出根据本发明的第一实施例的加强结构1。这样的加强结构1包括第一部分2和四个第二部分3。第一部分2设计为用于抵消储箱(未在图中示出)在撞击期间承受的力。为此，第一部分2包括四个弱段4(图1中仅可见两个)，所述弱段设计为当第一部分2处于机械应力之下时在强段5之前断裂。在该第一实施例中，弱段4设置在强段5之间，并且弱段4比设置在其周围的强段5更薄，以确保当加强结构1处于机械应力之下时加强结构1在所述弱段4处适当断裂。机械应力的一个例子是回转轴线A上的压缩。设计用于降低晃动噪音的四个第二部分3大致在垂直于加强结构1的回转轴线A的径向方向上延伸，并且每个第二部分3自一个强段5延伸，并与最近的弱段4的断裂点41相距足够的距离，该距离对应于至少最小距离X。至少为10mm的、第二部分3延伸起始的强段5的最接近点51与最近的弱段4的断裂点41之间的所述最小距离X，对于在加强元件1处于机械应力之下时弱段4在强段5断裂之前适当断裂，保持了所述弱段4的合适的机械特性。在该例子中，四个第二部分3具有两种类型的带有一个或两个开孔的用于降低晃动噪音的形状，但所有第二部分都提供至少2500mm2的承载面积。第二部分3的该形状差别源于它们在储箱中的位置和储箱几何形状。
在图1中，所述第一部分2和第二部分3通过塑料材料的注射模制工艺制成一体，所述塑料材料与储箱内壁的材料是焊接兼容的，这方便了这种结构1的制造及其在储箱中的集成。在一个有利的实施例(未示出)中，加强结构1、更特别地第一部分2及其强段5，可用作储箱的工作构件的支撑件，这允许优化本发明的结构所占据的空间。在该实施例中，第一部分2的两个端部21、22中的一个可集成或形成液体捕获器(未示出)，该液体捕获器能够捕获少量液体以将其用于由所述结构支撑或不由所述结构支撑的其它工作构件(例如泵)。
图2是根据本发明的第二实施例的加强结构1。这样的加强结构1包括一个第一部分2和两个第二部分3，该第一部分是具有空竹形状的空心柱。在该实施例中，第一部分2包括一个设置在两个强段5A、5B之间的弱段4。第一部分的端部21的上侧的强段5A是两个第二部分3延伸起始处的那个强段。所述两个第二部分3都自强段5A延伸，弱段4的断裂点41与第二部分3延伸起始处离所述断裂点41最接近的点51之间保持最小距离X，其中X至少等于10mm。
图3是图2的加强结构1的一个替代方案，其中，两个额外的第二部分3自强段5B其延伸，并具有对于图2的第二部分3A的延伸所述的相同的最小距离要求。在图2和图3中，第二部分3A和3B具有相同的形状，但本发明也有这样的实施例：其中，取决于储箱的几何形状和加强结构1在储箱内的位置，所述第二部分3A和3B具有不同的形状。
图4是一个组件，该组件尤其由塑料车辆储箱10和两个根据本发明的加强结构1组成。所述两个加强结构1每个都包括一个第一部分2和四个第二部分3，所述一个第一部分2和四个第二部分3由塑料材料制成一体。这样的塑料材料与储箱10的内壁11的材料是焊接兼容的。所述加强结构借助于第一部分2的端部21、22焊接到储箱10的内壁11的上部部分12和下部部分13。两个加强结构1布置在储箱10内的特定位置处，这些位置处有关于储箱变形限制和晃动减少这两者的性能要求。因此，根据本发明的这样的加强结构允许抵消储箱10承受的应力、避免储箱壁撕裂、降低晃动噪音，并节省储箱10内的空间。
此外，根据本发明的两个加强结构1和没有第二部分3的其它两个加强元件可相对于彼此布置，以一同形成包容体积。这样的包容体积可用于与工作构件(例如泵)有关的操作。
本发明不限于上述实施例，存在其它实施例，这些其它实施例对于本领域技术人员会是明显的。

Claims (15)

1.一种用于塑料车辆储箱(10)的由塑料材料制成的加强结构(1)，所述加强结构(1)包括：
第一部分(2)，该第一部分包括至少一个弱段(4)和至少一个强段(5)，所述弱段和强段设计为使得当所述第一部分(2)处于机械应力之下时，所述弱段在所述强段之前断裂；以及
至少一个设计为用于降低晃动噪音的第二部分(3)，所述第二部分(3)自所述强段(5)延伸，
其中，所述第一部分(2)和所述第二部分(3)制成一体，
其中，所述加强结构(1)设计为用于焊接到所述塑料车辆储箱(1)的上基部(12)和下基部(13)，
其中，所述弱段(4)比所述强段(5)薄。
2.如权利要求1所述的加强结构(1)，其中，所述第一部分(2)和所述第二部分(3)通过注射模制工艺制成一体。
3.如权利要求1或2所述的加强结构(1)，其中，所述弱段(4)包括至少一个断裂点(41)，该断裂点与所述强段(5)的所述第二部分(3)延伸起始处的最接近点间隔最小距离。
4.如权利要求3所述的加强结构(1)，其中，所述最小距离最小为10mm。
5.如权利要求1或2所述的加强结构(1)，其中，所述加强结构(1)具有回转轴线(A)，并且其中，所述第二部分(3)自所述强段(5)在径向方向上延伸。
6.如权利要求1或2所述的加强结构(1)，其中，所述第二部分(3)提供至少为2500mm2的承载面积。
7.如权利要求1或2所述的加强结构(1)，其中，所述第二部分(3)包括至少一个联接装置，所述至少一个联接装置联接在所述强段(5)所包含的凹部内。
8.如权利要求1或2所述的加强结构(1)，其中，所有所述加强结构(1)由热塑性材料制成。
9.如权利要求8所述的加强结构(1)，其中，所有所述加强结构(1)由热塑性聚合物制成。
10.如权利要求9所述的加强结构(1)，其中，所述热塑性聚合物包括聚乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)或纤维增强聚合物。
11.如权利要求1或2所述的加强结构(1)，其中，所述第一部分(2)包括支撑装置以确保对至少一个工作构件的支撑。
12.如权利要求1或2所述的加强结构(1)，其中，至少一个工作构件焊接在所述第一部分(2)的所述强段(5)上。
13.一种组件，该组件由塑料车辆储箱(10)和如权利要求1至12中任一项所述的加强结构(1)组成，其中，所述加强结构(1)焊接到所述塑料车辆储箱(10)的上基部(12)和下基部(13)。
14.如权利要求13所述的组件，其中，所述塑料车辆储箱(10)是车辆用液体储箱。
15.如权利要求14所述的组件，其中，所述塑料车辆储箱(10)是燃料储箱或用于NOx的选择性催化还原的添加剂储箱。
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