[发明专利]具有改进的变形稳定性的塑料燃料储箱

说明书

本申请要求对于在2009年11月6日提交的美国临时申请号No.61/258703以及在2009年11月6日提交的欧洲申请号09175263.4的优先权，为了所有目的，这些申请的每一篇的全部内容都通过引用结合在此。

技术领域

本发明涉及一种具有增加的变形稳定性的塑料燃料储箱。

背景技术

旨在用于机动车辆的塑料燃料储箱必须满足多种规范，这些规范规定了其上部外皮和下部外皮上的最大可允许的变形幅度。在老化测试过程中通常必须满足这些规范中规定的变形，这种测试中，在一段给定的时间(典型的是数周)上并且在一个给定的温度下(通常是40℃)储箱内含有一定量的燃料。这些规范的目的是确保车辆保持其离地高度并且防止储箱外皮与车辆的热点并且与底盘发生接触。

当前，塑料燃料储箱一般是通过最终由金属条带支撑的多个塑料支腿而固定到车辆的底盘上的。可预见到有少数额外的接触点与车辆的底盘相接触。后者具体被使用在较大的储箱上，在这种情况下满足最大可允许的变形会更加困难。然而，因为这些条带涉及一个额外的附装步骤并且因此并不是非常经济的。

最近，一种新的类型的车辆被引入到市场中，它使用电力和内燃机来推动其自身。这种车辆被称作″混合动力″车辆。尽管这些车辆仅占据全球汽车市场的一小部分，但其市场份额却是逐年增加的。这种混合动力的一种新的衍生品仅在一个给定旅程的前40至60英里使用电力，假设该车辆已在旅行前被插入电源经过一段预设的时间的话。这些车辆被认为是″插入式混合动力″的。

典型地，因为燃料的压力和温度变化而在燃料储箱内产生燃料蒸汽，并且这些燃料蒸汽被存储在碳罐中以防烃类的蒸发排放物进入到大气中。这些蒸汽被周期性地从这个罐中清除并输送到发动机，这些蒸汽在此处在正常的燃烧过程中被消耗掉。在规范的汽油发动机车辆上，这可以出现在任何可能的时间以防罐被充满并且将烃类物质泄漏到环境中。通常混合动力车辆上这些清除周期以及相关的清除量是受限的，并且当车辆运行在电力模式时根本不会出现清除。″插入式混合动力″车辆可能经过多次驾驶循环而没有使用汽油发动机。因此，出现了一种需要来通过使燃料系统保持密封并且处于压力下以便限制燃料蒸发从而使得燃料系统长期含有蒸汽。

存在多种解决方案来限制碳罐的蒸汽装载。其中的一种解决方案是将储箱密封。这会使得储箱加压因为蒸汽的产生是与燃料储箱内的压力高度相关的。蒸汽的形成导致压力积累直至上升到某一个平衡点，在这个平衡点处基本上不会形成更多的蒸汽。通常假定的是在积累到30至45kPa的压强后就不会产生更多的蒸汽。因此，储箱加压到从约20kPa至约50kPa的压强会显著地降低碳罐的蒸汽装载。

当前使用的塑料燃料储箱总体上不是为了在10kPa以上的内部压力下也不表现出显著的变形而设计的。然而，储箱壁变形需要满足的规范非常窄，因此重要的是避免增加变形。

改进中空塑料体的变形稳定性的一种熟知的技术是使用一种所谓接合点(kiss point)或缝合点(tack-off point)的技术，如US 2002/0100759中所述。这种技术的原理是通过多个焊接点/区域，局部地将这种储箱的上壁与下壁相连接。这种方法的主要缺点是，由于为了限制中空本体有用体积的损失这些接合点具有小的尺寸，它们导致了在辅助接合点处的机械应力集中，而这可以导致断裂或随时间而来的其他损坏。

现有技术中已经提出了加强燃料储箱的机械强度的多种解决方案。

因此，在美国专利3,919,373和4,891,000中已经提出在从一种圆柱形的预先使用件(peruse)来吹气模制储箱时将一个插入件固定到储箱中。然而，使用这种技术准确地定位该插入件并不容易，这使得吹气模塑过程更加困难、成本更高并且更耗时。

美国专利5,398,839披露了一种燃料储箱，该燃料储箱具有一个外壳以及一个内壳，其中该内壳被内壳内侧的多个相交的内壁分隔开。这些相交的壁是整体地模制有多个凹切的壁开口，这些开口允许液体和蒸汽在多个舱室之间流通。在模制过程中，这些内壁必须通过一种适合的焊接技术而固定到储箱的上壁和下壁上。这要求模制过程的非常复杂的设计并且基本不可能通过吹气模制来生产这种产品。

另一种增加燃料储箱的变形稳定性的技术是在这种储箱周围使用争夺装置(means of contention)。如果该装置是金属的那么燃料系统的重量就会显著增加而如果该装置是由较轻的结构制成的那么这种结构本身会占据大量空间并且因此减少了燃料储箱中有用的体积。

发明内容