CN1880128A - 用于罐内燃料模块部件的静电控制 - Google Patents

Abstract

一种用于燃料模块的法兰装置，其包括将燃料模块连接至燃料罐的非导电法兰件，所述法兰具有均与导电支承管连接的管柱、与支承管导电接触的导电腹板、腹板导电接触的导电燃料供给端口件。在一个实施例中，腹板与端口件是一体的。在另一实施例中所述腹板和端口件是分离的部件。所述法兰装置由聚合材料制成，腹板和端口件模制在法兰上。

Description

用于罐内燃料模块部件的静电控制

根据Title 35 USC§120的规定，本申请要求享有2005年4月5日提交的美国临时申请No.60/668,313的利益。

技术领域

未决的10/441,213号美国专利申请披露了一种结构，该结构用于提供至位于车辆罐内燃料模块中的各种部件地线的静电排放路径。

本发明也涉及到类似的罐内燃料模块，所述模块中有多个塑料或聚合材料制成的部件。具体地说，本发明涉及到罐内燃料模块的布置，其不仅能防止燃料流动所产生静电荷的积聚，而且能使静电荷安全地释放。

背景技术

用于车辆燃料箱或使用内燃机的装置燃料罐的罐内燃料模块通常包含有多个分散开的部件，如油箱、燃油泵及马达、滤油器及壳体、调压器及壳体、抽吸式喷射泵等等。这些部件或者是用非导电材料制成的，或者含有导电元件；但是这些导电元件与相关的电气回路绝缘以形成一个接地层。例如，导电部件可能被放置或安装在非导电本体上，这样使得该部件的导电性不足以产生释放静电荷的路径。

罐内燃料模块的导电部件和非导电部件都很容易受到静电荷积聚的影响。所以众所周知为了防止静电荷过度积聚而使用将静电荷释放出来的装置。美国专利No.5076920、No.5647330、No.5785032、No.6047685、No.6206035以及No.6435163描述了不同的示例。

发明内容

通过对罐内燃料模块中静电荷积聚过程的研究，发明人对静电保护技术方案作了全面改进，由此产生了本发明。其优点不仅在于对以前没有充分考虑到的区域提供了保护，还提供了多种能全面改进保护供给的结构。

为了控制罐内燃料模块部件上的静电荷积聚，本领域中公知的是将所述部件与车辆的接地层电气连接，通常是连接到确定电气层的电池的负极。

附图说明

图1是说明本发明不同原理的一种罐内燃料模块的正视图，其中有部分被剖开，有部分被去除；

图2是显示本发明一个实施例的细节的另一种罐内燃料模块的正视图，其中有部分被去除；

图3是体现本发明原理的燃料模块中燃料罐法兰的顶部或外部的透视图；

图4是体现本发明原理的燃料罐法兰的底面或内表面的透视图；

图5是体现本发明原理的类似于图3和图4中的燃料罐法兰的顶部透视图，其中部分被去除；

图6是图5中燃料罐法兰的剖视图，其示出了支撑管未插入管柱之前的管柱；

图7是体现本发明原理的一个整体式通道和腹板的顶部透视图；

图8是图5中燃料罐法兰的底部透视图，其包覆模制有图7中的整体式通道和腹板；

图9是对说明本发明原理的图8中燃料罐法兰沿着线9-9的剖视图；

图10是依照本发明原理的分离开的通道和用于容纳所述通道的腹板的顶部透视图；

图11是图5中燃料罐法兰的底部透视图，其模制有象图10中那样组装的通道和腹板；

图12是对说明本发明原理的图11中燃料罐法兰沿着线12-12的剖视图；

图13是体现本发明原理的一个燃料罐法兰的底部透视图；以及

图14是对说明本发明原理的图13中燃料罐法兰沿着线14-14的剖视图。

具体实施方式

在图1的实施例中披露了罐内燃料模块10适于被放置在与内燃机相关联的燃料罐9中。尽管所述布置主要应用于车辆，但本发明还可以应用于其他由内燃机提供动力的设备，如固定动力单元或辅助动力单元、发动机驱动的泵或发电机。

模块10包含一连接模块和燃料罐9的法兰11。模块还包含一燃料箱13、燃料泵及马达18、一其中布置有燃料过滤器19的燃料过滤器壳体20、一燃料调压器16以及一抽吸式喷射泵21。这些部件通过多根软管23或25相连接。模块通过泵及马达18将主燃料罐9中的燃料经过滤器壳体20由出口连接器27送到车辆发动机。

电插座12由法兰11支承。它接受来自与发动机相联的电气系统的电能。所述电气系统包含有插在插座12上的导线8a和8b。其中一条导线8a，代表电气系统中电池的负极侧，其被视为系统接地层的代表。

燃料泵及马达18支承在燃料箱13中。通过连接至电插座12的电线17a和17b给马达提供驱动能量。电线17a连接到负极电线8a，从而连接到了车辆的接地层。电线17lb通过电线8b连接到电池的正极侧，其被视为“火线”或电力线。

所述法兰11和燃料箱13之间通过可相对滑动的连接件连接，这样能调节模块的总体竖直程度。所述的可相对滑动连接件没有在图1中示出，但在本领域是公知的技术。这样允许燃料箱13能向着或者远离法兰11的方向移动而使模块与燃料罐具有不同的竖向高度。

在所示的模块中，过滤器壳体20和所容纳的过滤器19连接到法兰11上。在其他设置中，过滤器壳体可以连接到燃料箱13。

如图1所示，过滤器19支承在燃料过滤器壳体20上。烯料从连接到燃料泵和马达18的软管23进入过滤器壳体20。加压后的燃料通过过滤器19流出，经出口连接器27送到发动机。

为了防止静电荷的积聚和释放静电荷，过滤器壳体20的下部20a由诸如含有填充物的缩醛(聚甲醛或POM)这样的导电聚合材料制成。壳体20的导电部20a通过绝缘金属线(未显示)以公知的方式在电线17a处连接到车辆的接地层。当然，导电部20a还可以通过其他可接受的方式与电气回路的接地层连接。

供给燃料泵及马达18的燃料由燃料箱13保持在一定的水平。在燃料箱的底部有一个由滤网确定的入口15，入口和燃料罐底部相间隔。通常燃料罐9中的燃料所产生的压头使燃料从燃料罐9进入入口15。当燃料罐中的燃料水平低时，抽吸式喷射泵21就将燃料从燃料罐9泵入燃料箱13。

燃料流过过滤器19后，经过软管25流出壳体20进入调压器16。调压器控制通过出口连接器27进入发动机的燃料的压力，当压力超过某个设定值时调压器就使部分燃料返回燃料箱13。这里描述的是供给侧的喷射泵系统。本发明也同样适用于返回侧的喷射泵系统。

抽吸喷射泵21包含有一中空的主体29，该主体29限定了限制孔或缩喉管。所述主体还在燃料箱入口15处限定了与燃料罐9中的燃料联通的入口31及与燃料箱13联通的出口33。

软管25中的高压燃料通过另一根软管35送到喷射口32，该喷射口将燃料以高流速导向缩喉管，该缩喉管与进入入口19的燃料路径成90度。流动的燃料将燃料罐9中的燃料抽出送入主体29的入口31。该燃料通过出口33送到燃料箱13。

抽吸式喷射泵21由导电聚合材料制成，如含有碳原纤维或其他导电填充物或带有适当导电填充物的尼龙的缩醛。这些导电材料用于制造含有缩喉管的主体29和形成入口31和出口33的主体部分。所述抽吸式喷射泵21以任何适当的方式如用绝缘金属导线连接到接地层。或者，也可以用导电聚合材料模制整个油箱13和其他模块部件，以提供由于燃料在抽吸式喷射泵21中流动所产生的静电荷的释放路径。

图2示出了含有若干个分散部件的另一种形式的罐内燃料模块。燃料模块110包括燃料量感应装置114、燃料调压器116、燃料泵和马达118及容纳燃料过滤器(未显示)的过滤器壳体120。

一电插头或插座112被用于连接车辆的电气系统。其包括至少一个正极和一个负极。正极线117a和负极线117b连接到泵马达118。接地线117a先和车辆接地部分或底盘电气连接，接着再通过电线108a连接到电池的负极。电线117b通过电线108b连接到电路的正极。

图2所示罐内燃料模块110的实施例中含有一个图1中所示的用于将模块安装到燃料箱上的法兰111。法兰连接到燃料箱的顶壁，通过一个被法兰111封闭的进入孔将模块110悬于燃料箱内。在前面的实施例中，法兰111和支承其他模块部件的燃料箱113被设计成通过可滑动连接件连接，以调节模块的总体竖直程度。所述的可滑动连接件包括一对管状竖直支承管140，图2中示出了其中一个，其可滑动地容纳在燃料箱113上的支柱123的竖直孔中。每一个管140上缠绕着金属丝压缩螺旋弹簧142，螺旋弹簧迫使法兰111和燃料箱113朝向全延伸或延长状态。例如，当任何设置中的燃料模块110的燃料箱113部分接触到相关的燃料罐底部时，螺旋弹簧142就被压缩以使法兰111向其与燃料罐顶壁的密封连接处移动。

法兰111通常用缩醛这样的非导电聚合材料模制而成。支承管140用金属或导电聚合材料制成，具有导电性。螺旋弹簧142当然是可导电的。因此，螺旋弹簧和支承管是潜在静电荷积聚地。

图3和图4示出了一种释放支承管140和金属压缩螺旋弹簧142所产生的静电荷的结构。

图中显示了法兰111。图3显示法兰111处于燃料罐外部的顶部144。图4显示了当模块安装在燃料罐上时面向下或处于罐内的底侧或底面146。

参考图4，法兰111的底面146包含有一对模制在法兰上的管柱148。每个管柱包括内筒形表面150，该内筒形表面150限定了容纳支承管140的孔。支承管140的外径要使得支承管有摩擦地紧密结合在管柱148之一的筒形表面150。

法兰111支承一个带有内套筒154的燃料供给端口件152。其通过燃料罐内的柔性软管接收来自模块110的燃料。图2中的115就表示这样的软管。软管通常用填充了导电材料的聚合材料制成，具有导电性。在燃料罐外面的端口件152通过它的套管153连接到燃料输送软管，该端口件也是导电的。与套管153连接的软管将燃料输送到相关的燃料消耗件。软管通常由导电的聚合材料制成，或者是带有与套管153相接触的导电聚合材料层。

法兰111还含有模制的聚合材料条形式的导电腹板156。所述腹板或者条156有多个暴露在管柱148的内筒形表面150内的端部158，以及和燃料供给端口件152相接触的分支160。所述端部158与支承管140的外表面接触，并限定了与螺旋弹簧142相接触的座151。如图所示，端部158还包括位于由筒形表面148限定的孔内的中心销149。每个销149的外表面都和支承管140的内孔相接触，以提供一个从所述管到腹板156的额外导电路径。

腹板156提供了从管柱148到供给端口件152的导电路径。它的端部与金属支承管140接触并将支承管140和金属螺旋弹簧142连接到导电的供给端口件152。这样就提供了一个释放静电荷的导电路径，否则静电荷将积聚在支承管140上或螺旋弹簧142到端口件152的位置上，以及从螺旋弹簧142到形成燃料模块部件的相关导电软管115这些地方。

腹板156是由导电聚合材料包覆模制成的部件，优选使用与非导电法兰111材质相同的聚合物。图3中能清楚地看到，腹板包括若干个在法兰111的注模模具内将腹板支承在合适位置的直立脚或“柱”157。在注模过程中固定好腹板的位置是尤为重要的。因为腹板使用的是和法兰111一样的聚合材料，所以在模制过程中腹板156和法兰111的材料形成了一种液密(fluid tight)关系。

图5、6、8和11示出了一个燃料罐法兰211，类似于图3和图4中的燃料罐法兰111，其具有包覆模制的导电腹板256。法兰211用缩醛这样的非导电聚合材料模制而成。参考图6、8和11，法兰211的底面246包括模制在法兰上的一对管柱248。每一个管柱都包含具有内筒形表面250的管状壁247，内筒形表面250限定有容纳支承管240的孔251。支承管240的外径被形成为使得支承管摩擦结合在管柱248中的一个的内筒形表面250中。支承管240由金属或导电聚合材料制成。每一个支承管240上缠绕着金属丝压缩螺旋弹簧242，螺旋弹簧242迫使法兰211和燃料箱(未示出)朝向全延伸或延长状态。

法兰211支承延伸穿过法兰的燃料供给端口件252。端口件252通过腹板256安装在法兰211上。端口件252优选地采用导电聚合物制成。制造端口件252的导电聚合物可以是一种聚合材料和导电填充添加剂的混合物。制造端口件252的导电聚合物中的聚合材料优选缩醛。端口件252包括适于连接到燃料罐外的燃料软管的外套管253和适于连接到燃料罐内燃料软管的内套管254。内套管或外套管可以是图中所示的直管，也可以是图3和图4中所示的直角弯管。

腹板256和端口件252限定了一条自支承管240的导电路径。腹板256包括侧向延伸的支腿274，支腿274限定有端部258，每一个端部都与管柱248内的相对应的支承管240相接触，以提供一条从支承管240到燃料供给端口件252的导电路径。在支承管240或螺旋弹簧242上积聚的静电荷通过该路径释放。

从图6中可以清楚地看到，每个管柱248都是围绕支腿274的一部分包覆模制而成以使支腿的端部258暴露在于管柱248中限定的孔251内。支腿274所在的位置原本是由管柱的部分管状壁247所占据的。将支腿端部258暴露在孔251内能使支腿274在支承管240插入孔251后与支承管240相接触。从图9和12能清楚地看到支腿274的端部258和支承管240的接触关系。

腹板256优选地用导电聚合材料制成。制造腹板256的聚合物可以是一种聚合材料和导电填充添加剂的混合物。优选地，制造腹板256的导电聚合物中的聚合材料采用与法兰211相同的聚合材料。使用相同的聚合材料来制造腹板256和法兰211能保证在模制过程中法兰与腹板粘合而形成液密关系。可备选地，制造腹板256的导电聚合物中的聚合材料也可以不同于形成法兰211的聚合材料，但是两种聚合材料要能够相互胶着以形成液密关系。采用能相互胶着的聚合材料来制造腹板256和法兰211同样可以保证在模制过程中法兰与腹板胶着而形成液密关系。

用来制造端口件252和/或腹板256的导电聚合物中的导电填充添加剂可以是碳原纤维、碳化纤维、金属颗粒、或者其他能使导电聚合物形成释放静电荷路径的导电材料。

导电腹板256可与端口件252一体形成，或者是导电腹板256和端口件252形成各自分离的部件，然后再组装起来。图7-9中示出了一体化的腹板和端口部件。该部件252包括适于连接到燃料罐外的燃料软管的内套管253、适于连接到燃料罐内的燃料软管的外套管254、直径增大的圆柱基座270以及两条从基座270向外延伸的支腿274。如图8和图9所示，法兰211围绕着一体化腹板和端口部件252模制。部件252的每个支腿274限定有一个端部258。每个端部258与所对应的支承管240相接触，以提供一条从支承管240到燃料供给端口件252的导电路径，使积聚在支承管240或螺旋弹簧242上的静电荷得以释放。

图10-12示出了在模制法兰211之前，将导电腹板256和分离的快速扣合端口件252连接在一起。端口件252包括适于连接到燃料罐外的燃料软管的内套管253、适于能连接到燃料罐内的燃料软管的外套管254和腹板连接部分272。腹板连接部分272包括一环状支承件276和多个从支承件276轴向延伸的指状件278。在指状件278之间形成若干个切口280，使得指状件能径向向内弯曲。指状件278位于从支撑件276的径向最外表面径向向内的位置上，从而在支承件的下侧形成了从指状件径向向外的环状表面282。每个指状件278包括一带有斜面286和凸缘288的钩件284。在支撑件276的环状表面286和钩件284的凸缘288之间形成一沟槽290。

腹板256包括一环状中心体292和两个从中心体向外延伸的支腿274。每个支腿274形成有端部258。中心体292具有环状上表面294和环状下表面296。中心体上限定有从上表面294至下表面296延伸穿过中心体292的中心孔298。导电腹板256的中心孔298容纳快速扣合端口件252。

腹板256和端口件252通过将端口件252的内套管254插入在中心体292上限定的孔298而连接，直到指状件278的斜面286与中心体292相接触为止。进一步将端口件252插入孔298能使中心体292产生一径向向内的力作用在斜面286上而强迫指状件278向内弯曲。一旦钩件284的凸缘288越过中心体292，指状件278就会径向向外卡扣，这样中心体292就处于在腹板保持部272上限定的沟槽290中。在中心体292位于沟槽290中的情况下，中心体292的上表面294与支承件276的环状表面282处于贴靠关系，中心体292的下表面296与指状件278的凸缘288处于贴靠关系，所以就能防止端口件252相对腹板256发生轴向移动。

在腹板256和端口件252组成一个整体组件的情况下，法兰211就绕着该整体组件包覆模制，类似于前面图7-9中所描述的实施例，腹板252的支腿274的每个端部258都与对应的支承管240相接触以提供一条从支承管240到燃料供给端口件的252的导电路径，使积聚在支承管240和螺旋弹簧242上的静电荷得以释放。

虽然实施例中描述的是在腹板256和端口件252装配好之后再绕着该腹板256和端口件252的整体组件模制法兰211。但先绕着与腹板252类似的腹板模制法兰，然后再用前面所述的将端口件插入腹板上的孔的方式装配端口和腹板也是本发明的内容。

图13和14表示的是类似于图5、6、8和11中燃料罐法兰211的燃料罐法兰311，所不同的是在法兰311模制以后将法兰311形成为容纳类似腹板256那样的导电腹板，而不是在法兰上形成腹板后再包覆模制。法兰311用诸如缩醛那样的非导电聚合物模制成。法兰311包括一对模制在法兰上的管柱348。每个管柱348都包括具有内圆筒形表面350的管状壁347，内圆筒形表面350限定了容纳支承管的孔351。限定所述孔351的筒形表面350的尺寸设定为使得支承管摩擦结合在圆筒形表面350内。每个管柱348的壁347进一步限定了从管柱外表面延伸到孔351的切口或者空穴355。每个切口355适于容纳导电腹板支腿的一部分。支腿的一部分插入切口355而将支腿的端部暴露至孔351，这样在将支承管插入所述孔时可使支腿的端部与支承管相接触。

虽然参考前面的实施例对本发明的各个特征进行了描述，但是本领域技术人员应该明了在不脱离本发明核心思想和范围的情况下，还可以对本发明进行改进。

Claims (35)

1.一种燃料模块，其包含有：

适于将所述燃料模块与燃料罐连接起来的法兰，所述法兰由聚合材料制成；

安装在所述法兰上的导电性燃料供给端口件；

安装在所述法兰上的导电的支承管；及

与所述燃料供给端口件和所述支承管导电接触的导电腹板。

2.如权利要求1所述的燃料模块，其特征在于，所述导电腹板由导电的聚合物制成。

3.如权利要求1所述的燃料模块，其特征在于，用于制造法兰的所述聚合材料是缩醛。

4.如权利要求2所述的燃料模块，其特征在于，用于制造法兰的所述聚合材料是缩醛。

5.如权利要求1所述的燃料模块，其特征在于，所述法兰绕着所述腹板包覆模制而成。

6.如权利要求2所述的燃料模块，其特征在于，用于制造腹板的导电聚合物是混合了导电填充物的聚合材料。

7.如权利要求6所述的燃料模块，其特征在于，用于制造腹板的导电聚合物的聚合材料是缩醛。

8.如权利要求6所述的燃料模块，其特征在于，用于制造腹板的导电聚合物的聚合材料与制造法兰的聚合材料相同。

9.如权利要求6所述的燃料模块，其特征在于，用于制造腹板的导电聚合物中的导电填充添加物是碳化纤维。

10.如权利要求6所述的燃料模块，其特征在于，用于制造腹板的导电聚合物中的导电填充添加物是碳原纤维。

11.如权利要求1所述的燃料模块，其特征在于，所述导电的支承管由金属制成。

12.如权利要求1所述的燃料模块，其特征在于，所述导电支承管由导电的聚合物制成。

13.如权利要求1所述的燃料模块，其特征在于，还包括缠绕在支承管上的金属螺旋弹簧，所述导电腹板与所述金属螺旋弹簧导电接触。

14.如权利要求1所述的燃料模块，其特征在于，还包括连接到所述法兰的第二导电支承管。

15.如权利要求14所述的燃料模块，其特征在于，所述第二导电支承管由金属制成。

16.如权利要求14所述的燃料模块，其特征在于，所述第二导电支承管由导电聚合物制成。

17.如权利要求14所述的燃料模块，其特征在于，还包括缠绕在第二支承管上的金属螺旋弹簧，所述导电腹板与该金属螺旋弹簧导电接触。

18.如权利要求1所述的燃料模块，其特征在于，所述燃料供给端口件由导电聚合物制成。

19.如权利要求1所述的燃料模块，其特征在于，所述导电腹板和所述端口件一体成型。

20.如权利要求19所述的燃料模块，其特征在于，所述端口件包括圆柱基座和从所述圆柱基座向外延伸的两个支腿。

21.如权利要求1所述的燃料模块，其特征在于，所述导电腹板和所述端口件分开成型。

22.如权利要求21所述的燃料模块，其特征在于，所述导电腹板上形成有容纳所述端口件的孔。

23.如权利要求21所述的燃料模块，其特征在于，所述导电腹板包括中心体，用于容纳端口件的所述孔形成在所述中心体上。

24.如权利要求23所述的燃料模块，其特征在于，所述中心体是环状的。

25.如权利要求23所述的燃料模块，其特征在于，所述导电腹板还包括从所述中心体向外延伸的两个支腿。

26.如权利要求22所述的燃料模块，其特征在于，所述端口件包括多个适于将所述端口件固定到所述腹板的指状件。

27.如权利要求22所述的燃料模块，其特征在于，所述端口件能快速扣合在形成于所述导电腹板上的孔中。

28.如权利要求1所述的燃料模块，其特征在于，所述法兰包括管柱，管柱上形成有孔，所述导电支承管插入所述管柱上的所述孔中。

29.如权利要求28所述的燃料模块，其特征在于，所述腹板限定有至少一个端部，所述腹板的所述至少一个端部暴露于所述管柱的所述孔中以与插入所述管柱的所述孔中的导电支承管相接触。

30.如权利要求29所述的燃料模块，其特征在于，所述管柱包括有壁，该壁具有限定所述孔的内圆筒形表面。

31.如权利要求30所述的燃料模块，其特征在于，所述壁是管状壁。

32.如权利要求30所述的燃料模块，其特征在于，所述腹板的所述至少一个端部延伸穿过所述管柱的壁。

33.如权利要求30所述的燃料模块，其特征在于，所述壁绕着所述腹板延伸穿过所述壁的那部分包覆模制而成。

34.如权利要求33所述的燃料模块，其特征在于，所述壁形成有延伸穿过其中的切口以用于容纳所述腹板。

35.如权利要求29所述的燃料模块，其特征在于，所述法兰包括限定有孔的第二管柱，一第二导电支承管插入所述第二管柱的所述孔中，所述腹板限定有第二端部，所述腹板的第二端部暴露在所述第二管柱的所述孔中以与插入所述第二管柱的所述孔中的第二导电支承管相接触。

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