[发明专利]具有改善的机械耐受性的燃料储箱

说明书

技术领域

本发明涉及具有改善的机械耐受性的燃料储箱。

背景技术

用于机动车辆的塑料燃料储箱必须满足规定其下部表皮上的挠曲的最大可允许幅度的规范。通常必须在老化测试期间满足这些规范中规定的挠曲，在所述老化测试中，储箱在给定时间段(通常几星期)内和在给定温度(通常40℃)下容纳一定量的燃料。这些规范的目的在于确保车辆保持其离地间隙，并防止储箱的表皮接触车辆的热区。

传统上，客车中的燃料系统被设计为在与环境压强基本上相同的压强下来保持特定量的液体燃料。在引入混合动力车并且更具体而言插电式混合动力车(被设计成使其可能在不使用燃料的情况下运转数月)时，系统设计人员所关注的是保持燃料储箱内的压强，以限制可能因昼夜循环而渗出活性炭罐的排放物。此外，保持压强确保燃料的组成在储存期间保持不变。然而，必须使得储箱耐受此内部压强。因此，如本申请人名义下的专利申请WO 2010/122065中所述，可通过使用内部支柱将两个相对的储箱表面彼此联结来实现储箱加强。然而，此类加强需要通过下列3个相当矛盾的测试：

●压强下的长期老化变形，其需要非常强健的支柱。

●对于系统功能没有任何劣化的在1m处和环境温度下的搬运跌落。

●在冲击期间对于储箱表皮没有任何损坏的高速抗冲击性；其通常表征为在-40℃下的6m跌落测试或SLED测试。

尽管直支柱因其允许基于相当高的横截面来减小支柱内部的应力而成为了最为显著的设计，但在比如跌落或SLED测试(即，模拟典型撞击速度和减速的测试)等高速冲击测试期间无法获得良好的结果。在第二步中，在支柱的内部添加了小刻痕，目的是在比如跌落或SLED测试等高速冲击测试期间引起支柱断裂。然而这对测试结果并未产生积极影响。

在上文提及的专利申请WO 2010/122065中，指出支柱优选为建筑学意义上的支柱，即末端具有较大横截面并且中心具有较小横截面(换句话讲：横截面从末端到中心减小)的圆柱形结构。

发明内容

现已发现，令人惊讶地是，末端与中心的横截面直径之比为至少1.8(优选地，至少2)的支柱可满足上文提及的3个要求(测试)。根据制造支柱的材料，此比率可甚至为5或更大。

因此，本发明涉及如下燃料储箱，所述燃料储箱具有两个相对的壁部分和连接这两个壁部分的至少一个加强件，其中所述加强件包括空心支柱，所述空心支柱在末端处的横截面直径与其在至少一个中间点处的横截面直径之间的比率至少为1.8。

术语“燃料储箱”应当理解为是指可在不同且变化的环境和使用条件下储存燃料的不渗透储箱。此类储箱的示例是机动车辆装配的储箱。

根据本发明的燃料储箱优选地由塑料制成，也就是说，由包含至少一种合成树脂聚合物的材料制成。

所有类型的塑料都可能合适。属于热塑性塑料类别的塑料尤其合适。

术语“热塑性塑料”应当理解为是指任何热塑性聚合物，包括热塑性弹性体及其混合物。术语“聚合物”应当理解为既指均聚物和共聚物(尤其是二元共聚物或三元共聚物)。此类共聚物的示例为：无规共聚物、直链嵌段共聚物、其它嵌段共聚物和接枝共聚物。

一种经常使用的聚合物为聚乙烯。利用高密度聚乙烯(HDPE)已获得了优异的结果。优选地，储箱还包括燃料不可渗透树脂层，例如EVOH(部分水解的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物)。作为另外一种选择，为了使储箱不渗透燃料，可以使其经受表面处理(氟化或磺化)。

包括位于两个HDPE层之间的EVOH层的多层燃料储箱成功地用于本发明的框架中。

根据本发明的储箱包括连接两个相对的壁部分(即，其壁的两个彼此相对的部分)的加强件。优选地，这两个相对的壁部分为下壁部分(在车辆内安装时朝下并且在燃料的重量下可能蠕变的部分)和上壁部分(安装时朝上并且在使用期间经受极少的蠕变或不经受蠕变的部分)。

此加强件被定义为刚性的，即，在储箱的整个寿命内，其变形不超过几毫米，理想的是其变形小于1毫米。“变形”实际上是指从其将加大这两个箱壁部分的间距这一角度而言的扩张。

根据本发明，此元件具有空心支柱的形状，即大体圆柱形形状的空心主体(限定未填充有其构成材料的内部空间的壁)，所述空心主体具有随其长度变化的横截面，且其壁厚度占其总体积的百分比可忽略不计(通常为0.2％至0.5％)。