本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車輛的塑料材料制成的儲(chǔ)箱的內(nèi)部增強(qiáng)元件。本發(fā)明還涉及一種包括內(nèi)部增強(qiáng)元件的由塑料材料制成的機(jī)動(dòng)車輛的儲(chǔ)箱，以及一種用于制造由塑料材料制成的機(jī)動(dòng)車輛的儲(chǔ)箱的方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)上，機(jī)動(dòng)車輛的燃料儲(chǔ)箱被設(shè)計(jì)成將燃料保持在幾乎等于大氣壓力的壓力下。隨著混合動(dòng)力車輛的出現(xiàn)，也稱為hev(混合動(dòng)力電動(dòng)車輛)，mhev(輕度混合動(dòng)力電動(dòng)車輛)或phev(插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛)，換句話說，包括熱力發(fā)動(dòng)機(jī)和一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車輛，其可能在不使用熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下運(yùn)行數(shù)月，優(yōu)選地保持燃料儲(chǔ)箱中的壓力，以減少汽油蒸汽通過活性炭過濾器(也稱為碳罐)的逸出。這是通過使用諸如燃料儲(chǔ)箱隔離閥(ftiv)將碳罐與燃料儲(chǔ)箱隔離開來實(shí)現(xiàn)的。

2、因此，這種由塑料材料制成的燃料儲(chǔ)箱在其使用壽命期間經(jīng)受尺寸變化。這種塑料儲(chǔ)箱是通過型坯的擠出吹塑獲得的，首先，塑料儲(chǔ)箱從模具中取出，發(fā)生伴隨著材料收縮的冷卻；而且在其使用期間，特別是由于其內(nèi)容物的過壓或低壓，或者由于其在使用壽命期間的熱膨脹，或者由于由日循環(huán)引起的溫度變化，或者由于其老化。

3、通常，用于機(jī)動(dòng)車輛的由塑料材料制成的燃料儲(chǔ)箱、更具體地用于混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車輛的由塑料材料制成的燃料儲(chǔ)箱包括支柱形式的內(nèi)部增強(qiáng)元件，該內(nèi)部增強(qiáng)元件將燃料儲(chǔ)箱的兩個(gè)相對(duì)的內(nèi)表面連成一體。這種支柱必須經(jīng)受各種測(cè)試，例如長時(shí)間老化或1米高度的“搬運(yùn)掉落”，而不降低燃料儲(chǔ)箱的性能。因此，文獻(xiàn)wo2012/139962a1公開了一種沙漏形式的圓形支柱，其非常好地耐受由于拉伸/壓縮現(xiàn)象以及老化和強(qiáng)度測(cè)試而引起的軸向應(yīng)力。然而，這種支柱對(duì)由彎曲和/或扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象引起的應(yīng)力相對(duì)敏感。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的尤其在于克服現(xiàn)有技術(shù)的這些缺點(diǎn)。更確切地說，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于機(jī)動(dòng)車輛的塑料材料制成的儲(chǔ)箱的內(nèi)部增強(qiáng)元件，該內(nèi)部增強(qiáng)元件不僅能夠抵抗由于拉伸/壓縮現(xiàn)象而產(chǎn)生的軸向應(yīng)力，而且還能夠抵抗彎曲和扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，所述內(nèi)部增強(qiáng)元件還容易地通過注射成型獲得。

2、為此，本發(fā)明的主題是一種用于機(jī)動(dòng)車輛的由塑料材料制成的儲(chǔ)箱的內(nèi)部增強(qiáng)元件，該內(nèi)部增強(qiáng)元件被制成單體部件，并且包括：

3、-中心部分，該中心部分具有環(huán)形扇區(qū)形式的橫截面(或直截面)，所述橫截面限定增強(qiáng)元件的主軸線并且具有第一面積，所述主軸線穿過環(huán)形扇區(qū)的旋轉(zhuǎn)中心并垂直于環(huán)形扇區(qū)，所述中心部分包括相對(duì)于主軸線徑向延伸的肋的網(wǎng)，所述肋網(wǎng)被稱為徑向肋網(wǎng)，以及

4、-兩個(gè)軸向端部，所述兩個(gè)軸向端部相對(duì)于主軸線位于中心部分的兩側(cè)，每個(gè)軸向端部具有橢圓形且彎曲的端部表面，所述端部表面內(nèi)接或內(nèi)切在中心部分的橫截面中，所述端部表面具有小于所述第一面積的第二面積。

5、中心部分的彎曲形狀及其帶肋的結(jié)構(gòu)能夠使得傳遞到內(nèi)部增強(qiáng)元件的應(yīng)力在不同方向上更好地分布，并且發(fā)明人進(jìn)行的有限元分析已經(jīng)能夠證明這一點(diǎn)?？梢岳斫獾氖?，這種內(nèi)部增強(qiáng)元件比現(xiàn)有技術(shù)的支柱能更好地抵抗彎曲和扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，現(xiàn)有技術(shù)的支柱的特征在于其結(jié)構(gòu)可以被描述為單向的。

6、此外，內(nèi)部增強(qiáng)元件的彎曲形狀允許其更好地克服與其在儲(chǔ)箱中的定位相關(guān)的約束(限制)。例如，內(nèi)部增強(qiáng)元件的凹形部分可以用于圍繞儲(chǔ)箱中的附件設(shè)置，使得該凹形部分的體積不會(huì)完全損失?，F(xiàn)有技術(shù)的支柱不允許實(shí)現(xiàn)這種類型的布置。

7、此外，模擬測(cè)試使得可以確定，如果端部表面不是橢圓形的，即如果端部表面具有突出(凸出)的角(角度)，則在這些角處觀察到應(yīng)力集中，從而形成內(nèi)部增強(qiáng)元件的脆弱區(qū)域。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過用圓形邊緣(倒圓角)代替這些突出角，從而形成橢圓形的形狀，觀察到應(yīng)力在整個(gè)內(nèi)部增強(qiáng)元件上的更好分布，而應(yīng)力不會(huì)集中在這些圓形邊緣上。由于從中心部分到軸向端部的過渡(延伸)中的橫截面變窄，這種模擬試驗(yàn)也使得能夠觀察到類似的結(jié)果。

8、有利地，內(nèi)部增強(qiáng)元件整個(gè)地由高密度聚乙烯(pehd)或用玻璃纖維增強(qiáng)的高密度聚乙烯制成。

9、因此，內(nèi)部增強(qiáng)元件由易于注射和焊接的廉價(jià)材料制成。高密度聚乙烯可以用玻璃纖維增強(qiáng)，例如至多10重量％，以便進(jìn)一步改善內(nèi)部增強(qiáng)元件的機(jī)械性能。

10、有利地，端部表面每個(gè)包括軸向突起的網(wǎng)絡(luò)。

11、軸向突起使得可以促進(jìn)內(nèi)部增強(qiáng)元件與儲(chǔ)箱的壁的焊接。特別地，它們使得可以在不預(yù)熱的情況下進(jìn)行焊接。

12、優(yōu)選地，端部表面每個(gè)包括一組開孔(穿孔，設(shè)置有孔隙)的軸向肋，所述一組開孔的軸向肋圍繞軸向突起的網(wǎng)絡(luò)布置。

13、也用于焊接到儲(chǔ)箱的壁上的軸向肋通過允許空氣在焊接期間排出來改善內(nèi)部增強(qiáng)元件與儲(chǔ)箱的壁的焊接的強(qiáng)度。換句話說，軸向肋防止空氣被困在軸向端部表面和儲(chǔ)箱壁之間，這將導(dǎo)致削弱內(nèi)部增強(qiáng)元件和儲(chǔ)箱之間的連接。

14、有利地，徑向肋網(wǎng)包括垂直于或平行于主軸線延伸的直肋和圓柱形肋，所述直肋在它們之間限定大致長方形六面體形狀的殼體，所述圓柱形肋在它們之間限定大致圓柱形形狀的殼體。

15、因此，徑向肋網(wǎng)在內(nèi)部增強(qiáng)元件的中心部分中形成盲孔的網(wǎng)，從而賦予中心部分大體華夫餅的形狀。這種網(wǎng)絡(luò)能夠改善內(nèi)部增強(qiáng)元件的剛度。此外，徑向肋網(wǎng)以與蛋箱的聲學(xué)特性相似的方式賦予內(nèi)部增強(qiáng)元件抗噪聲效果。

16、有利地，徑向肋形成不對(duì)稱的網(wǎng)。

17、因此，徑向肋網(wǎng)具有防錯(cuò)功能，也由日文術(shù)語“poka?yoke”表示，分別表示“無意錯(cuò)誤”和“防止”，這使得能夠賦予內(nèi)部增強(qiáng)元件在儲(chǔ)箱中的位置和取向，并因此通過防止內(nèi)部增強(qiáng)元件在儲(chǔ)箱中的安裝錯(cuò)誤來降低機(jī)動(dòng)車輛的塑料材料制成的儲(chǔ)箱的制造中的廢品率。

18、有利地，內(nèi)部增強(qiáng)元件包括位于中心部分的側(cè)壁上的夾持裝置。

19、因此，內(nèi)部增強(qiáng)元件設(shè)置有能夠使其適應(yīng)不同模制技術(shù)的裝置，這有助于使本發(fā)明易于實(shí)施。

20、有利地，端部表面具有與環(huán)形扇區(qū)的位似相對(duì)應(yīng)的形狀，其比率k小于或等于1，在該形狀中，其四個(gè)角中的每一個(gè)被圓形邊緣替代。換句話說，端部表面具有環(huán)形扇區(qū)的形狀，并在角扇區(qū)和半徑上延伸，所述角扇區(qū)和半徑分別對(duì)應(yīng)于角扇區(qū)和中心部分的環(huán)形扇區(qū)的半徑乘以小于1的比率k，其中四個(gè)角被圓角邊緣替代。

21、端部表面除了易于制造之外，還具有與中心部分的橫截面的形狀接近的形狀。這確保了中心部分和端部部分之間的幾何過渡不具有導(dǎo)致應(yīng)力集中的形狀，所述應(yīng)力可能削弱內(nèi)部增強(qiáng)元件。

22、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例，中心部分的橫截面的環(huán)形扇區(qū)形狀具有無限大的半徑，并且每個(gè)軸向端部的端部表面的橢圓形且彎曲的形狀也具有無限大的半徑。換言之，增強(qiáng)元件具有線性形狀而不是彎曲的形狀。

23、盡管線性形狀的增強(qiáng)元件不像彎曲形狀的增強(qiáng)元件能提供那么多的優(yōu)點(diǎn)，但是線性形狀的增強(qiáng)元件仍然受益于與橢圓形形狀和從中心部分到軸向端部的過渡中橫截面變窄相關(guān)的上述優(yōu)點(diǎn)。

24、根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種用于機(jī)動(dòng)車輛的由塑料材料制成的儲(chǔ)箱，該儲(chǔ)箱包括如上文所述的內(nèi)部增強(qiáng)元件。

25、根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種用于制造機(jī)動(dòng)車輛的由塑料材料制成的儲(chǔ)箱的方法，其中，將如上述的內(nèi)部增強(qiáng)元件焊接到儲(chǔ)箱的兩個(gè)相對(duì)的內(nèi)壁上。