[发明专利]热塑性材料制成的燃料箱

说明书

技术领域

本发明涉及由热塑性材料制成的燃料箱。

背景技术

已知用于机动车辆的塑料燃料箱被形成为基于聚乙烯（HDPE）的燃料箱。这些燃料箱通常具有带有碳氢化合物阻隔层的多层壁结构。塑料燃料箱相对于金属燃料箱具有如下优点，塑料燃料箱能以空间上较复杂的设计来制造且具有足够的形状保持性和稳定性。塑料箱经受标准化的坠落测试，在坠落测试中被填满的燃料箱在较低的环境温度下从几米的高度落下。在碰撞的情况下或在这种坠落测试的情况下燃料箱的短期变形一般都不导致燃料箱的轮廓的任何永久改变。即使当内部压力在短时间内增大时，由塑料制成的燃料箱在最大范围内保持它们的形状，至少是以便在压力降低时恢复它们原来的形状。

被设计为至少主要是在具有内燃机的机动车辆中使用的燃料箱通常借助活性炭过滤器通过排气系统连接到环境，以便燃料箱在机动车辆的所有运行状态中是无压的。

在机动车辆不仅能通过内燃机而且能通过电池供电的电机来驱动情况下，燃料箱的无压工作是不可能的，因为机动车辆的内燃机没有工作较长的时间。机动车辆的内燃机处于工作中的同时，燃料气过滤器（燃料箱借助其与环境连通）经常被反冲，因为发动机的工作阶段期间发动机所需的空气借助燃料气过滤器被吸入。燃料气过滤器的吸附能力被相应地设计。

另一方面，在现代混合动力车的情况下，工作循环的次数和内燃机的运行时间被大大减小。所以，燃料气过滤器的可能的反冲循环的次数和持续时间同样受到限制。这要求燃料气过滤器具有相应的尺寸（由于安装空间通常受到限制）。出于该原因，混合动力车的燃料箱通常相对于大气密封，以便能在燃料箱中发生相对于大气约为+400mbar至-150mbar的压力波动。希望相对于大气的该压力差能被维持尽可能较长的时间。为此，基于聚乙烯的燃料箱的稳定性具有特殊的重要性。聚乙烯所具有的特征在于，如果受到持续的压力和/或张力，其甚至在室温下流动，因而燃料箱的相应地稳定的/厚壁的设计一定考虑到了这一点。

在现有技术中，存在已知的燃料箱，其中支撑元件被插入燃料箱中，以便它们共同地支撑燃料箱的大面积的箱壁区域（宽度侧）并将它们相对于彼此固定。这种支撑措施是较不希望的，特别因为这伴随着燃料箱的容积的减小。此外，这种加强/支撑元件不能以任何期望的方式设置在燃料箱内侧，因为在一些情况下，它们可能与必须的内部部件碰撞，例如：稳压罐、液位传感器、吸油喷射泵、充气和排气阀或充气和排气管路。

而且，大体已知的措施是通过在任何情况下都必须设置在其中的功能性内部部件（例如稳压罐或挡环）来加强燃料箱。经验表明这种稳定措施在任何情况下都没有达到令人满意的效果，特别是因为它们对塑料的蠕变倾向不起作用。此外，整个系统的加强在偶然性的碰撞负载方面是较不令人满意的。

US5020687公开了具有模制在燃料箱壁内的结构性插入件的挤出吹塑燃料箱，其目的在于改进燃料箱的刚度和耐火性。刚度的改进希望以有助于减小壁厚和降低重量的方式实现。所使用的多孔结构被期望形成与燃料箱的材料结合和/或互锁连接，并以不插入（插入的方式是突出或伸出的方式）燃料箱壁的方式一体地形成在燃料箱壁中。

除了加强结构主要用于防火的事实之外，其只适度地有助于增加燃料箱的内部压力抗力。

发明内容

因此，本发明基于提供由热塑性材料制成的、通过较简单的措施来有效地稳定地抵抗增大的内部压力的燃料箱的目的。该目的通过由热塑性材料制成的具有至少一个板状加强元件的燃料箱而实现，其中板状加强元件被连接至燃料箱壁，并由相比于燃料箱的基材具有更高的弹性模量的材料制成，并且利用在燃料箱外侧上的互锁接合而被连接至燃料箱。加强元件由纤维复合材料、金属网或孔板构成。这意味着相比于与燃料箱壁完全一体的壁加强纤维或其他加强层，在稳定性方面获得了明显的增加。

根据燃料箱中的预期的张力和/或弯曲应力，可提供一个或多个加强元件。在根据本发明的燃料箱的优选变型的情况下，加强元件具有至少一个通孔，该通孔被燃料箱壁的基材穿过且优选在后面被接合。

如果根据本发明的燃料箱通过挤出吹塑或类似的方法制成，那么加强元件可在预制件被引入模具之前已经放置在模具的腔中，因此，当预制件被引入时形成燃料箱壁的热熔聚合物穿过加强元件的通孔或多个通孔。

加强元件有利地具有多个通孔，通孔被燃料箱壁的基材穿过，以便将加强元件固定到燃料箱壁的各固定位置以铆接连接的方式形成。同时，加强元件可通过使用相容的材料或通过使用粘接剂额外地进行与燃料箱壁的材料结合。