[发明专利]具有提高的变形稳定性的塑料燃料储箱

说明书

本发明涉及一种具有提高的变形稳定性的塑料燃料储箱。

最近，一种既利用电力又利用内燃机推进其自身的新型车辆已经被引入市场。这些车辆被称为“混合动力”车辆。尽管这些车辆仅构成全球自动车市场的一小部分，但是其市场份额每年都在提高。混合动力的一种新衍生品仅在给定旅行的前40至60英里使用电力，假设该车辆在旅行之前被插入电源经过一段预定的时间。这些车辆被认为是“插入式混合动力”的。

通常，因为燃料压力和温度变化，燃料储箱内产生燃料蒸气，并且燃料蒸气被存储在碳罐内，以防止碳氢化合物的蒸发排放物进入到大气中。这些蒸气被周期性地从罐中清除并输送到发动机，这些蒸汽在此处在正常燃烧过程中被消耗掉。在标准汽油发动机车辆上，这可以出现在任何可能的时间以防罐被充满并且将碳氢化合物泄漏到环境中。通常，在混合动力车辆上，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，根本不发生清除。“插入式混合动力”车辆可能经过许多行驶循环，而没有使用汽油发动机。因此，需要通过使系统保持密封并处于压力下以限制燃料蒸发，从而使燃料系统长期含有蒸气。

存在多种解决方案来限制碳罐的蒸气装载。其中的一种解决方案是将储箱密封。这会使得储箱加压，因为蒸汽的产生与燃料储箱内的压力显著相关。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燃料蒸汽装载。

当前使用的塑料燃料储箱通常不会设计为在10kPa以上的内部压力下也不表现出显著的变形。然而，储箱壁变形要满足的技术规范非常窄，因此，重要的是避免增加变形。

用于提高中空塑料体的变形稳定性的一种熟知的技术是使用所谓接合点（kiss point）或者缝合点（tack-off point）的技术，如US 2002/0100759所述。该技术的原理是通过焊点/焊区，局部地将储箱的上壁和下壁相连接。该技术的主要缺陷是，由于为了限制中空本体有效容积的损失，接合点的尺寸小，它们将导致在辅助接合点处的机械应力集中，而这样可以导致断裂或随时间而来的其他损坏。

另一方面，燃料储箱必须满足的要求之一是，即使在诸如爬上、当储箱几乎要空时转弯等恶劣行驶条件下，仍对发动机供给燃料。现在，在这些条件下，即使储箱只有少量燃料，也必须有规律地对燃料泵供给燃料。

为了满足这种要求，已知可以使用燃料储备容器（或者防涡流罐（swirl pot））以获得和保持燃料，来防止泵不启动和保证在车辆用尽燃料后泵会启动（prime）。这些防涡流罐可以与储箱壁模制为一件，也可以是单独部件。第二种的一个缺点是必须形成开口，以将防涡流罐插入储箱，这可能导致泄漏，另一个缺点是该开口的尺寸限制了防涡流罐的尺寸。

US 2009/0134175公开了将接合点和防涡流罐组合在储箱内同一个位置的想法。为此，通过仅使储箱的上壁变形并将它焊接到下壁以形成接合点，焊接方式实现防涡流罐，其被上壁的变形部和封闭板（法兰）所限定。这种方法的优点是，不必在储箱壁上形成孔，并且接合点的“损失”容积被有效利用。然而，由于上壁的变形非常大，所以将发生局部变薄，这样将降低该区域的机械强度。并且，这样变薄限制了防涡流罐的尺寸和泵模块的尺寸/形状的选择。

因此，本发明的目的之一是提供一种提高了变形稳定性并且体积损失极小的塑料燃料储箱，使具有大容量防涡流罐的设计成为可能。

因此，本发明涉及一种塑料燃料储箱，其包括上壁、下壁、通过将上壁和下壁的多个接触点焊接在一起而形成的至少一个接合点以及附件，其特征在于：

-储箱的上壁和下壁均在所述接合点区呈现凹形槽，以使接合点的焊接处位于上壁和下壁各自定义的平面之间；

-上凹形槽的底部基本上延伸到接合点的焊接处之外，而下凹形槽的底部不延伸到接合点的焊接处之外；

-附件至少部分地位于上凹形槽的底部的延伸部之下。

因为这种几何结构，局部变薄减少，同时仍允许为附件（例如泵和/或者防涡流罐）留有间隙，并且获得的组件刚性很好又机械耐久。

根据本发明的燃料储箱由塑料制成（即，其壁主要由塑料制成）。

术语“塑料”是指包括至少一种合成树脂聚合物的的材料。

任何种类的塑料都是适合的。属于热塑性类型的塑料尤其适合。