用于机动车辆的塑料材料储箱的内部增强元件的制作方法

本发明涉及一种用于机动车辆的塑料材料制成的储箱的内部增强元件。本发明还涉及一种包括内部增强元件的由塑料材料制成的机动车辆的储箱，以及一种用于制造由塑料材料制成的机动车辆的储箱的方法。

背景技术：

1、传统上，机动车辆的燃料储箱被设计成将燃料保持在几乎等于大气压力的压力下。随着混合动力车辆的出现，也称为hev(混合动力电动车辆)，mhev(轻度混合动力电动车辆)或phev(插电式混合动力电动车辆)，换句话说，包括热力发动机和一个或多个电动机的机动车辆，其可能在不使用热力发动机的情况下运行数月，优选地保持燃料储箱中的压力，以减少汽油蒸汽通过活性炭过滤器(也称为碳罐)的逸出。这是通过使用诸如燃料储箱隔离阀(ftiv)将碳罐与燃料储箱隔离开来实现的。

2、因此，这种由塑料材料制成的燃料储箱在其使用寿命期间经受尺寸变化。这种塑料储箱是通过型坯的挤出吹塑获得的，首先，塑料储箱从模具中取出，发生伴随着材料收缩的冷却；而且在其使用期间，特别是由于其内容物的过压或低压，或者由于其在使用寿命期间的热膨胀，或者由于由日循环引起的温度变化，或者由于其老化。

3、通常，用于机动车辆的由塑料材料制成的燃料储箱、更具体地用于混合动力机动车辆的由塑料材料制成的燃料储箱包括支柱形式的内部增强元件，该内部增强元件将燃料储箱的两个相对的内表面连成一体。这种支柱必须经受各种测试，例如长时间老化或1米高度的“搬运掉落”，而不降低燃料储箱的性能。因此，文献wo2012/139962a1公开了一种沙漏形式的圆形支柱，其非常好地耐受由于拉伸/压缩现象以及老化和强度测试而引起的轴向应力。然而，这种支柱对由弯曲和/或扭转现象引起的应力相对敏感。

技术实现思路

1、本发明的目的尤其在于克服现有技术的这些缺点。更确切地说，本发明的一个目的是提供一种用于机动车辆的塑料材料制成的储箱的内部增强元件，该内部增强元件不仅能够抵抗由于拉伸/压缩现象而产生的轴向应力，而且还能够抵抗弯曲和扭转现象，所述内部增强元件还容易地通过注射成型获得。

2、为此，本发明的主题是一种用于机动车辆的由塑料材料制成的储箱的内部增强元件，该内部增强元件被制成单体部件，并且包括：

3、-中心部分，该中心部分具有环形扇区形式的横截面(或直截面)，所述横截面限定增强元件的主轴线并且具有第一面积，所述主轴线穿过环形扇区的旋转中心并垂直于环形扇区，所述中心部分包括相对于主轴线径向延伸的肋的网，所述肋网被称为径向肋网，以及

4、-两个轴向端部，所述两个轴向端部相对于主轴线位于中心部分的两侧，每个轴向端部具有椭圆形且弯曲的端部表面，所述端部表面内接或内切在中心部分的横截面中，所述端部表面具有小于所述第一面积的第二面积。

5、中心部分的弯曲形状及其带肋的结构能够使得传递到内部增强元件的应力在不同方向上更好地分布，并且发明人进行的有限元分析已经能够证明这一点。可以理解的是，这种内部增强元件比现有技术的支柱能更好地抵抗弯曲和扭转现象，现有技术的支柱的特征在于其结构可以被描述为单向的。

6、此外，内部增强元件的弯曲形状允许其更好地克服与其在储箱中的定位相关的约束(限制)。例如，内部增强元件的凹形部分可以用于围绕储箱中的附件设置，使得该凹形部分的体积不会完全损失。现有技术的支柱不允许实现这种类型的布置。

7、此外，模拟测试使得可以确定，如果端部表面不是椭圆形的，即如果端部表面具有突出(凸出)的角(角度)，则在这些角处观察到应力集中，从而形成内部增强元件的脆弱区域。发明人已经发现，通过用圆形边缘(倒圆角)代替这些突出角，从而形成椭圆形的形状，观察到应力在整个内部增强元件上的更好分布，而应力不会集中在这些圆形边缘上。由于从中心部分到轴向端部的过渡(延伸)中的横截面变窄，这种模拟试验也使得能够观察到类似的结果。

8、有利地，内部增强元件整个地由高密度聚乙烯(pehd)或用玻璃纤维增强的高密度聚乙烯制成。

9、因此，内部增强元件由易于注射和焊接的廉价材料制成。高密度聚乙烯可以用玻璃纤维增强，例如至多10重量％，以便进一步改善内部增强元件的机械性能。

10、有利地，端部表面每个包括轴向突起的网络。

11、轴向突起使得可以促进内部增强元件与储箱的壁的焊接。特别地，它们使得可以在不预热的情况下进行焊接。

12、优选地，端部表面每个包括一组开孔(穿孔，设置有孔隙)的轴向肋，所述一组开孔的轴向肋围绕轴向突起的网络布置。

13、也用于焊接到储箱的壁上的轴向肋通过允许空气在焊接期间排出来改善内部增强元件与储箱的壁的焊接的强度。换句话说，轴向肋防止空气被困在轴向端部表面和储箱壁之间，这将导致削弱内部增强元件和储箱之间的连接。

14、有利地，径向肋网包括垂直于或平行于主轴线延伸的直肋和圆柱形肋，所述直肋在它们之间限定大致长方形六面体形状的壳体，所述圆柱形肋在它们之间限定大致圆柱形形状的壳体。

15、因此，径向肋网在内部增强元件的中心部分中形成盲孔的网，从而赋予中心部分大体华夫饼的形状。这种网络能够改善内部增强元件的刚度。此外，径向肋网以与蛋箱的声学特性相似的方式赋予内部增强元件抗噪声效果。

16、有利地，径向肋形成不对称的网。

17、因此，径向肋网具有防错功能，也由日文术语“poka yoke”表示，分别表示“无意错误”和“防止”，这使得能够赋予内部增强元件在储箱中的位置和取向，并因此通过防止内部增强元件在储箱中的安装错误来降低机动车辆的塑料材料制成的储箱的制造中的废品率。

18、有利地，内部增强元件包括位于中心部分的侧壁上的夹持装置。

19、因此，内部增强元件设置有能够使其适应不同模制技术的装置，这有助于使本发明易于实施。

20、有利地，端部表面具有与环形扇区的位似相对应的形状，其比率k小于或等于1，在该形状中，其四个角中的每一个被圆形边缘替代。换句话说，端部表面具有环形扇区的形状，并在角扇区和半径上延伸，所述角扇区和半径分别对应于角扇区和中心部分的环形扇区的半径乘以小于1的比率k，其中四个角被圆角边缘替代。

21、端部表面除了易于制造之外，还具有与中心部分的横截面的形状接近的形状。这确保了中心部分和端部部分之间的几何过渡不具有导致应力集中的形状，所述应力可能削弱内部增强元件。

22、根据本发明的一个特定实施例，中心部分的横截面的环形扇区形状具有无限大的半径，并且每个轴向端部的端部表面的椭圆形且弯曲的形状也具有无限大的半径。换言之，增强元件具有线性形状而不是弯曲的形状。

23、尽管线性形状的增强元件不像弯曲形状的增强元件能提供那么多的优点，但是线性形状的增强元件仍然受益于与椭圆形形状和从中心部分到轴向端部的过渡中横截面变窄相关的上述优点。

24、根据本发明，还提供了一种用于机动车辆的由塑料材料制成的储箱，该储箱包括如上文所述的内部增强元件。

25、根据本发明，还提供了一种用于制造机动车辆的由塑料材料制成的储箱的方法，其中，将如上述的内部增强元件焊接到储箱的两个相对的内壁上。