具有改进的断裂效应的连接元件的塑料车辆储箱制造技术

本发明专利技术涉及一种限定内空间的塑料车辆储箱，所述内空间被配置成容纳液体并包括：a.上壁；b.下壁；c.至少一个连接塑料车辆储箱的上壁和下壁的连接元件，所述至少一个连接元件位于被配置成容纳液体的内空间中，并包括由嵌在基体中的连续纤维制成的结构。

Plastic Vehicle Storage Tank with Improved Fracture Effect Connecting Elements

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的断裂效应的连接元件的塑料车辆储箱
本专利技术涉及塑料车辆储箱。
技术介绍
根据本专利技术的塑料车辆储箱，可以是燃料储箱，液体尿素储箱(所述尿素用于选择性催化还原排放气体中的氮氧化合物)，或更一般性地，例如其它用于储存操作流体的储箱。现有技术中已知的塑料车辆储箱，连接元件设置在储箱内部用以加强储箱，其中连接元件连接储箱的上壁和下壁。连接元件与相应的储箱壁实质性地连接，例如通过黏接或焊接。然而，通过铆接、螺纹连接或通过卡口接合的装置进行的正连接(positiveconnection)也是可能的。现有技术中已知的大部分的这种连接元件包括断裂点，当塑料车辆储箱受到冲击载荷时，连接元件在断裂点处遭受结构损坏，以保证塑料车辆储箱的壁完整无缺。存在各种连接元件的形状以抵偿储箱老化时遭受的力，例如应力。专利申请WO2012139962(A1)公开了一种包括空心柱的连接元件，所述空心柱末端的横截面直径和中段的横截面直径有特殊的比例，以确保方便的断裂。专利申请WO2015059249(A1)公开了一种连接元件，包括：第一部分，所述第一部分由可焊接到储箱的塑料材料的第一材料制成；和由第二材料制成的第二部分，所述第二材料的断裂拉伸应力是第一材料的屈服拉伸应力的三到九倍。第二部分包括至少一个通孔，并且第一材料在所述的至少一个通孔中延申并在所述第二部分的与所述至少一个通孔相邻的相对两侧延伸，两个部分由不同的材料制成以改进对可能发生在储箱内的持久应力的抵抗性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种包括连接元件的塑料车辆储箱，所述连接元件有改进的断裂效应。该目的由一种限定了内空间的塑料车辆储箱实现，所述内空间被配置成容纳液体，并且所述储箱包括：-上壁；-第二下壁；和-至少一个连接所述塑料车辆储箱的所述上壁和所述下壁的连接元件，所述至少一个连接元件位于所述被配置成容纳液体的内空间中，并包括由嵌在基体内的连续纤维制成的结构。根据本专利技术的塑料车辆储箱包括至少一个连接元件，所述连接元件被设置在塑料车辆储箱两壁之间，并在塑料车辆储箱的内空间中连接储箱壁。根据本专利技术的塑料车辆储箱限定了内空间，所述内空间内储存液体，如燃料、水或液体尿素溶液，优选地储存燃料。连接元件位于储存流体的内空间中。因此，取决于液位水平，所述至少一个连接元件可能会与储存在塑料车辆储箱中的液体接触。根据本专利技术的塑料车辆储箱使得储箱壁通过所述至少一个连接元件相互连接，所述连接元件包括由嵌有连续纤维的基体制成的结构。所述连接元件的优点是没有预定的断裂点，但是当塑料车辆储箱受到冲击载荷或应力时，有承受变形或断裂的结构。因此，所述连续纤维可以通过生产工艺很容易被掺入基体中，所述生产工艺为例如注塑、包覆成型或焊接等。在优选的实施例中，所述结构的基体为热塑性材料。因此，在生产工艺过程中，基体的成型变得便利，因为热塑性材料在高温下的性质能使材料变形，并能做几种形式或设计的造型。而且，在热塑性材料的成型后，冷却可以轻而易举地保持所需的设计或形式。根据本专利技术优选的实施例，连续纤维为玻璃纤维。玻璃纤维是生产所述至少一种连接元件和所述塑料车辆储箱具有成本效益的一种纤维。本专利技术适用于碳、聚合物纤维或任何可构成连续纤维的材料。根据本专利技术的结构包括连续纤维，所述连续纤维在基体中单向地取向，也就是说在基体中的单一方向上，或在基体中沿至少第一方向和第二方向取向。连接元件的端面由与塑料车辆储箱相容的材料制成。所述端面确保连接元件与所述储箱的附着(adhesion)。“相容的材料”表达的意思是两种材料可以物理地和/或化学地结合。根据本专利技术的实施例，所述结构的连续纤维在基体中单向地取向。当所述连续纤维在单一方向上取向时，所述结构在纤维取向上有更高的刚度。然而，在纤维取向的横向方向上所述结构不会增强。因此，相比于横向方向上的应力，所述结构能抵抗更多在纤维取向上的应力。在特定的实施例中，纤维沿垂直于塑料车辆储箱上壁和第二下壁的方向取向。根据本专利技术的一个实施例，所述结构的连续纤维在至少第一方向和第二方向上取向。所述第一和第二方向分开的角度在30°至90°之间。在优选的实施例中，所述至少第一和第二方向之间的角度在45°至90°之间。根据本专利技术另一个实施例，在基体中沿第一方向取向的连续纤维与沿第二方向取向的连续纤维具有相同的化学成分。根据本专利技术的另一个实施例，在基体中沿第一方向取向的连续纤维与在基体中沿第二方向取向的连续纤维有相同的性质。根据本专利技术的另一个实施例，在基体中沿第一方向取向的连续纤维与在基体中沿第二方向取向的连续纤维有不同的化学成分。根据本专利技术的又一个实施例，在基体中沿第一方向取向的连续纤维与在基体中沿第二方向取向的连续纤维有不同的性质。因此，取决于方向，该结构能够具有不同的机械性能。例如，一种具有沿第一方向取向的连续碳纤维和沿第二方向取向的等量连续玻璃纤维的结构，由于碳的机械性能，在第一方向上具有更高的拉伸杨氏模量。根据优选的实施例，所述至少一个连接元件的结构在至少第一方向上的拉伸杨氏和/或弯曲模量是所述结构在至少第二方向上的拉伸杨氏和/或弯曲模量的1.1-5倍。因此，由连续纤维制成的结构具有各向异性的机械性能。“各向异性的机械性能”是指断裂应力、断裂应变或弯曲模量。在至少第一方向上取向的纤维的量可以与在至少第二方向上取向的纤维的量不同。根据本专利技术的实施例，所述连续纤维是织造的。在优选的实施例中，纤维的织造是不平衡的。因此，与连续纤维量更少的另外一个方向相比，所述结构在纤维量更多的方向上具有更高的刚度且更能抵抗冲击或应力。所述结构因此具有各向异性的性能。换句话说，所述结构会更容易地在纤维量更少的方向上变形或断裂。有更少的连续纤维的方向就是在冲击或应力期间所述结构预期发生变形或断裂的方向。相反地，有更多的连续纤维的方向就是在冲击或应力期间所述结构经历更少变形或断裂的方向。因此，所述结构的强度是由嵌入在该结构的基体中的连续纤维的取向和量来控制。而且，织造的连续纤维很容易大量并廉价地生产。根据另一个实施例，所述结构由至少两层连续纤维制成，所述至少两层连续纤维在基体中沿至少一个方向叠置。因此，连续纤维的叠置比连续纤维的织造更容易实现。而且，可以容易地制造成不同的方向和角度。因此，本专利技术能够在几个和/或横向方向上控制所述结构的拉伸杨氏模量。所述至少一个连接元件可以要么是通过连续纤维的织造结构，要么是通过连续纤维的取向而具有各向异性的机械性能。例如，大部分连续纤维沿单一方向取向的连接元件将对这些纤维方向上的载荷具有高的抵抗性，而对垂直于这些纤维的方向上的载荷具有低抵抗性。根据一个实施例，所述结构的基体由与塑料车辆储箱相同的材料制成。因此，通过生产工艺就能确保将所述至少一个连接元件并入塑料车辆储箱中。例如，可以把所述至少一个连接元件焊接在塑料车辆储箱中，因为所述至少一个连接元件的材料与塑料车辆储箱的材料是相同的，因此也是相容的。在一个优选的实施例中，塑料车辆储箱和所述至少一个连接元件是HDPE(高密度聚乙烯)。嵌有连续纤维的基体可以是多种形式的；它通常是包括连续纤维的片材，其中所述连续纤维可以是织造或非织造的。当所用纤维的长度为几十毫米时，这些纤维被称为连续纤维或连续长丝。上述的连续纤维可以基于玻璃、碳、聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种限定了内空间的塑料车辆储箱，所述内空间被配置成容纳液体，所述塑料车辆储箱包括；a.上壁；b.下壁；c.至少一个连接所述塑料车辆储箱的所述上壁和所述下壁的连接元件，所述至少一个连接元件位于所述被配置成容纳液体的内空间中，并包括由嵌在基体内的连续纤维制成的结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.23 EP 16306812.51.一种限定了内空间的塑料车辆储箱，所述内空间被配置成容纳液体，所述塑料车辆储箱包括；a.上壁；b.下壁；c.至少一个连接所述塑料车辆储箱的所述上壁和所述下壁的连接元件，所述至少一个连接元件位于所述被配置成容纳液体的内空间中，并包括由嵌在基体内的连续纤维制成的结构。2.根据权利要求1所述的塑料车辆储箱，其中，所述结构的基体为热塑性材料。3.根据前述的任何一个权利要求所述的塑料车辆储箱，其中，所述连续纤维为玻璃纤维。4.根据前述的任何一个权利要求所述的塑料车辆储箱，其中，所述结构的连续纤维在所述基体中沿单一方向取向。5.根据权利要求1-3任一项所述的塑料车辆储箱，其中，所述结构的连续纤维在所述基体中至少沿第一方向和第二方向取向。6.根据权利要求5所述的塑料车辆储箱，其中，在所述基体中沿第一方向取向的连续纤维与所述基体中沿第二方向取向的连续纤维性质相同。7.根据权利要求5所述的塑料车辆储箱，其中，在所述基体中沿第一方向取向的连续纤维与所述基体中沿第二方向取向的连续纤维性质不同。8.根据前述的任何一个权利要求所述的塑料车辆储箱，其中，所述至少一个连接元件的所述结构在至少第一方向上的拉伸杨氏和/或弯曲模量是所述结构在至少第二方向上的拉伸杨氏和/或弯曲模量的1.1至5倍。9.根据前述的任何一个权利要求所述的塑料车辆储箱，其中所述连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：让弗朗索瓦·库瓦，菲利普·库万，洛朗·迪埃，皮埃尔·德凯泽，
申请(专利权)人：全耐塑料高级创新研究公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE