膠合油箱及其製造方法
2023-09-20 20:14:10
專利名稱：膠合油箱及其製造方法
技術領域：
本發明屬於機動車燃料儲存裝置及其製造方法，特別是一種膠合油箱及其製造方法。
背景技術：
在機車製造產業中，用於成形機車油箱的手法幾乎局限於焊接技術。於ADAMS等人所著的『STRUCTURAL ADHESIVE JOINTS IN ENGINEERING』一書的第119～135頁及臺灣專利公告第332161號、名稱為『焊縫包覆方法及裝置』中，均已教示利用氬焊，即業界所熟知的TIG焊、火炬硬焊及縫焊手段成形機車油箱的方法。
此外，臺灣專利公告第310290號、名稱為『以鍍鋁鋼板製造燃料筒的方法以及以雷射焊接鍍鋁鋼板的方法和雷射焊接物』則另揭露採用雷射焊接方法製作鍍鋁鋼板機車油箱的方法。
如圖1、圖2所示，油箱1為利用氬焊製造完成，油箱1具有上箱體11、下箱體12及連接管13。
上、下箱體11、12的外周緣111、121彼此對接焊固，並共同界定出供油液儲置的空間14。
上箱體11具有內環緣112及由內環緣112所界定出連通空間14的入油口113。連接管13可將油液自外界導入空間14中。
當工作人員欲組接連接管13與內環緣112時，僅能自兩者結合處外側進行焊接，而無法針對連接管13與內環緣112接觸的貼合面處加以焊固，對於結合處的結構強度形成莫大的威脅，一但遭遇強大外力或受到撞擊，相當容易地自焊接處直接斷裂，進而造成油液漏失的困擾。
上述製造機車油箱的氬焊、火焰硬焊方式亦對人體及工作環境造成威脅。以氬焊為例，氬焊作業中會產生對眼睛、皮膚刺激性傷害的電弧光，而火焰硬焊所使用的焊藥亦會傷害人體呼吸道，若操作不當，更有引發火災的隱憂。
另論及雷射焊接方式雖然精密性高，總體生產量相較於前述焊接方法更高，惟雷射焊接設備投資成本昂貴，維修成本相對偏高，除非應用於利潤高且產量較大的商業產品，否則少見投資應用雷射焊接設備進行生產。況且焊接方法用於焊接同性質材料的效果雖然理想，卻也面臨異材焊接效果不佳的問題，需依賴特殊設計、表面加工處理或其他製程配套加工，因此異材焊接的困難度甚高，油箱焊接品質也未臻理想。
發明內容
本發明的目的是提供一種生產單純化、減少作業傷害、品質穩定、成本低的膠合油箱及其製造方法。
本發明膠合油箱包括上箱體單元及與上箱體單元相向的下箱體單元；上箱體單元具有上箱體及供油泵設置的油泵固定座；下箱體單元具有與上箱體對接並共同界定出連通進油口儲油空間的下箱體；上箱體包括呈階梯狀且界定出連通儲油空間的安裝口的安裝面；油泵固定座與上箱體安裝面相互合固定；製造方法包括備料步驟選取材料成形出上、下箱體單元；上箱體單元具有上箱體及油泵設置的油泵固定座；上箱體包括呈階梯狀的安裝面；塗布步驟於上箱體安裝面與油泵固定座之間塗布膠合劑，同時對接上、下箱體單元組成油箱半成品；固化步驟將油箱半成品送入加熱爐中，並以150～190℃的加熱溫度進行加熱固化膠合。
其中
膠合劑為結構用膠合劑。
由於本發明膠合油箱包括上箱體單元及與上箱體單元相向的下箱體單元；上箱體單元具有上箱體及供油泵設置的油泵固定座；下箱體單元具有與上箱體對接並共同界定出連通進油口儲油空間的下箱體；上箱體包括呈階梯狀且界定出連通儲油空間的安裝口的安裝面；油泵固定座與上箱體安裝面相互合固定；製造方法包括成形出具有上箱體及油泵設置的油泵固定座的上箱體及成形出箱體單元的備料步驟、於上箱體安裝面與油泵固定座之間塗布膠合劑的塗布步驟及將油箱半成品送入加熱爐中，並以150～190℃的加熱溫度進行加熱固化膠合的固化步驟。本發明以膠合設計取代氬焊、火焰硬焊等接合手段，大幅降低因氬焊產生的電弧光，或者是火焰硬焊焊藥對工作人員眼睛、皮膚、呼吸道造成傷害，並且能夠避免操作不當所造成的火災，因而可提高作業安全性；又本發明採用膠合手段可有效地將油箱的製造方法加以單純化，甚至可以自動化一貫作業，加快製程產量，並間接地降低對於人工作業的依賴性；就製程成本而論，本發明應用膠合技術取代雷射焊接製程，減少對焊接設備的投資成本，並能降低維修成本等支出；本發明以膠合技術替代習用焊接手段，無須考慮異種材料因性質差別造成焊接效果不盡理想的問題，充分解決習知氬焊、火焰硬焊、雷射焊接均面臨異材焊接困難度偏高的問題，更不必事先對上、下箱體進行特殊加工、表面處理或者採取配套製程，因而本發明較習知焊接技術更具備有難以匹敵的優勢。不僅生產單純化、減少作業傷害，而且品質穩定、成本低，從而達到本發明的目的。
圖1、為習知的利用氬焊方式製成的油箱結構示意立體圖。
圖2、為習知的油箱連接管與上箱體結合處結構示意剖視圖。
圖3、為本發明膠合油箱製造方法流程圖。
圖4、為本發明膠合油箱分解結構示意立體圖。
圖5、為本發明膠合油箱的連接管與上箱單元結合處結構示意剖視圖。
圖6、為本發明膠合油箱的油泵固定座與上箱單元結合處結構示意剖視圖。
圖7、為本發明膠合油箱的連接管與上箱單元結合處結構示意剖視圖(連接管插置於外凸緣內)。
圖8、為本發明膠合油箱的連接管與上箱單元結合處結構示意剖視圖(外凸緣與上箱體交接處套設有環狀補強片)。
圖9、為本發明膠合油箱的連接管與上箱單元結合處結構示意剖視圖(外凸緣與上箱體交接處套設有L型截面的補強片)。
圖10、為本發明膠合油箱的連接管與上箱單元結合處結構示意剖視圖(外凸緣與上箱體交接處套設有具有固定部的補強片)。
具體實施例方式
如圖3所示，本發明膠合油箱的製造方法包括如下步驟備料步驟21如圖4所示，於備料步驟21中選取材料，如SPCEN鋼板成形出上、下箱體單元31、32及連接管33。
上箱體單元31具有上箱體311、形成於上箱體311的進油口312、自上箱體311環繞進油口312周緣往外突伸的外凸緣313及中空環狀油泵固定座314。
如圖4、圖6所示，上箱體311包括呈階梯狀的安裝面315及形成外周的直立部310、平面部310′。
階梯狀的安裝面315界定出往外呈現漸寬形態的安裝口317。
直立部310與平面部310′是彼此相連且不相平行，其中直立部310呈直立狀；平面部310′呈水平狀。
外凸緣313的外周面與上箱體31間結合處呈弧狀。
下箱體單元32具有下箱體321。下箱體321具有接合面322及承接面322′。接合面322、承接面322′位於下箱體321的頂端且分別對應於上箱體311的直立部310、平面部310′。
連接管33形成徑向突伸的環圈331。
塗布步驟22如圖4、圖5、圖6所示，分別於上、下箱體311、321的直立部310、平面部310′、接合面322、承接面322′塗布膠合劑，使上、下箱體311、321可彼此對接並界定出連通進油口312、安裝口317供油液儲置的的儲油空間34。於連接管33的內周面332及外凸緣313的外周面318塗覆膠合劑，使連接管33以內周面332與外凸緣313的外周面318相膠合，並使連接管33的環圈331鄰近於外凸緣313。
此外，油泵固定座314與安裝面315之間亦塗布膠合劑。膠合劑為結構性膠合劑。
當上、下箱體311、321彼此對接，且其他元件亦完成塗布作業，便形成油箱半成品3。
膠合步驟22中，可視產品需求，單獨進行上、下箱體311、321的膠合固定，或單獨進行連接管33與上箱體311的外凸緣313間膠合固定，亦或者是單獨進行油泵固定座314與上箱體311的安裝面315間膠合固定。
固化步驟23當上、下箱體311、321彼此對接，且其他元件亦完成塗布作業，便形成油箱半成品3。
油箱半成品3被送入加熱爐中，並以150～190℃的加熱溫度進行加熱固化膠合。固化加熱固化膠合進行時間長短視油箱選用材料及膠合劑種類不同而有所彈性調整。當完成固化後即可得到本發明的膠合油箱。
並於固化步驟23結束後更可以進行靜電塗裝、烤漆步驟。
本發明膠合油箱3包括上箱體單元31、下箱體單元32及連接管33。
上箱體單元31具有上箱體311、形成於上箱體311的進油口312、自上箱體311環繞進油口312周緣往外突伸的外凸緣313及中空環狀油泵固定座314。
如圖4、圖6所示，上箱體311包括呈階梯狀的安裝面315及形成外周的直立部310、平面部310′。
階梯狀的安裝面315界定出往外呈現漸寬形態的安裝口317。
直立部310與平面部310′是彼此相連且不相平行，其中直立部310呈直立狀；平面部310′呈水平狀。
外凸緣313的外周面與上箱體311間結合處呈弧狀。
下箱體單元32具有下箱體321。下箱體321具有接合面322及承接面322′。接合面322、承接面322′位於下箱體321的頂端且分別對應於上箱體311的直立部310、平面部310′。
下箱體321頂端的接合面322及承接面322′與上箱體直立部310及平面部310′以膠合劑膠合固定。
連接管33形成徑向突伸的環圈331。
結合時，如圖4、圖5、圖6所示，分別於上、下箱體311、321的直立部310、平面部310′、接合面322、承接面322′塗布膠合劑，使上、下箱體311、321可彼此對接並界定出連通進油口312、安裝口317供油液儲置的的儲油空間34。於連接管33的內周面332及外凸緣313的外周面318塗覆膠合劑，使連接管33以內周面332與外凸緣313的外周面318相膠合，並使連接管33的環圈331鄰近於該外凸緣313。並於油泵固定座314與安裝面315之間亦塗布膠合劑。膠合劑為結構性膠合劑。
當上、下箱體311、321彼此對接，且其他元件亦完成塗布作業，便形成油箱半成品3。
然後，將油箱半成品3送入加熱爐中，並以150～190℃的加熱溫度進行加熱固化膠合。固化加熱固化膠合進行時間長短視油箱選用材料及膠合劑種類不同而有所彈性調整。當完成固化後即可得到本發明的膠合油箱。並於固化步驟23結束後更可以進行靜電塗裝、烤漆步驟。
本發明膠合油箱膠合時可視產品需求，單獨進行上、下箱體311、321的膠合固定，或單獨進行連接管33與上箱體311的外凸緣313間膠合固定，亦或者是單獨進行油泵固定座314與上箱體311的安裝面315間膠合固定。
使用時，可將油泵(圖中未繪出)安裝接設於本發明膠合油箱上箱單元31上箱體311的油泵固定座314上，以將油液自油箱的儲油空間34中輸出供作燃燒。
如附件一所示，本發明首先就多個膠合鋼板進行抗剪測試，所有膠合鋼板的抗剪強度均達400kg/cm2以上，而膠合鋼板III、IV的斷裂處更發生鋼板上而非膠合處，即可證明本發明的膠合技術可行性。
如附件二、附件三、附件四、附件五所示，本發明的膠合油箱於儲油空間34中盛滿自來水進行實品衝擊試驗，測定油泵固定座314及連接管33膠合構造的耐衝擊能量，以不漏水為通過標準。
附件二、附件三所顯示為膠合油箱經衝擊試驗後，油泵固定座314未產生漏水現象而通過試驗的結果，以時速53.4km/h為例，油泵固定座314的耐衝擊能量達681.2J。
而另如附件四、附件五所示為膠合油箱經衝擊試驗後，連接管33未形成漏水而順利通過測試，以時速28.5km/h為例，連接管33的耐衝擊能量為194.6J，與焊接手段比較後可知，本發明膠合油箱的耐衝擊性仍可維持在理想狀態內，而不致於令油泵固定座314或連接管33自膠合處發生斷裂。同時，膠合油箱亦通過-40℃～70℃的熱循環試驗及其後的衝擊試驗。
由前述測試結果可知，不論是安裝面315與油泵固定座314間，或者是連接管33與外凸緣313間的膠合黏著點，在不同的實體測試條件下均能符合耐衝擊的不漏水標準，且與習知焊接技術比較，因現有油箱1的上箱體11形成內環緣112，僅能自外側接合處進行焊固作業，無法確切地將進行接合的連接管13與內環緣112完全固著定位。
反觀本發明利用上箱體311形成外凸緣313的外周面318緊密地貼覆膠合於連接管33的內周面332，連接管33的環圈331又與外凸緣313頂部相抵掣，顯見本發明膠合油箱及其製造方法確實能夠提供品質穩定、結構強度亦符合理想的油箱產品。
本發明以膠合設計取代氬焊、火焰硬焊等接合手段，大幅降低因氬焊產生的電弧光，或者是火焰硬焊焊藥對工作人員眼睛、皮膚、呼吸道造成傷害，並且能夠避免操作不當所造成的火災，因而可提高作業安全性；又本發明採用膠合手段可有效地將油箱的製造方法加以單純化，甚至可以自動化一貫作業，加快製程產量，並間接地降低對於人工作業的依賴性。
再就製程成本而論，有別於雷射焊接的設備投資成本偏高，又維修成本所費不貲，雖然產品精密性及良率較為理想，但除大型企業外，一般中小企業均難以負擔此龐大開銷。
發明應用膠合技術取代雷射焊接製程，減少對焊接設備的投資成本，並能降低維修成本等支出。
另一方面，本發明以膠合技術替代習用焊接手段，無須考慮異種材料因性質差別造成焊接效果不盡理想的問題，充分解決習知氬焊、火焰硬焊、雷射焊接均面臨異材焊接困難度偏高的問題，更不必事先對上、下箱體311、321進行特殊加工、表面處理或者採取配套製程，因而本發明較習知焊接技術更具備有難以匹敵的優勢。
如圖7所示，本發明膠合油箱的連接管33為以外周面333與上箱體單元31外凸緣313的內周面319相互膠合。連接管33亦可為以內周面與上箱體單元31外凸緣313外周面相互膠合。
如圖8所示，本發明膠合油箱上箱體單元31還包含環狀中空補強片35。於塗布步驟22中，連接管33與外凸緣313塗布膠合劑並相套接，補強片35套設於外凸緣313及上箱體311的交接處間，並與上箱體311相膠合。
如圖9所示，補強片35a呈非直角彎折的L型。
如圖10所示，補強片35b包括環繞外凸緣313的主體部351及自主體部351外周緣緊貼於上箱體311延伸的固定部352。固定部352與上箱體311間亦使用結構性膠合劑加以固著。
如圖8、圖9、圖10所示，本發明膠合油箱更可透過補強片35(35a、35b)強化連接管33、外凸緣313接合處的結構強度，與膠合劑搭配形成雙重固著效果，確保接合處不易產生斷裂、滲漏的情形。
歸納上述，本發明膠合油箱及其製造方法採用膠合技術取代焊接技術，除降低製程複雜度、因焊接作業所造成的生產安全隱患外，同時本發明能廣泛地應用於異種材質的接合，更具備足以耐受衝撞的結構強度，確實能達到本發明目的。
權利要求
1.一種膠合油箱，它包括上箱體單元及與上箱體單元相向的下箱體單元；上箱體單元具有上箱體及供油泵設置的油泵固定座；下箱體單元具有與上箱體對接並共同界定出連通進油口儲油空間的下箱體；其特徵在於所述的上箱體包括呈階梯狀且界定出連通儲油空間的安裝口的安裝面；油泵固定座與上箱體安裝面相互合固定。
2.一種膠合油箱的製造方法，其特徵在於它包括備料步驟選取材料成形出上、下箱體單元；上箱體單元具有上箱體及油泵設置的油泵固定座；上箱體包括呈階梯狀的安裝面；塗布步驟於上箱體安裝面與油泵固定座之間塗布膠合劑，同時對接上、下箱體單元組成油箱半成品；固化步驟將油箱半成品送入加熱爐中，並以150～190℃的加熱溫度進行加熱固化膠合。
3.根據權利要求2所述的膠合油箱的製造方法，其特徵在於所述的膠合劑為結構用膠合劑。
全文摘要
一種膠合油箱及其製造方法。為提供一種生產單純化、減少作業傷害、品質穩定、成本低的機動車燃料儲存裝置及其製造方法，提出本發明，膠合油箱包括上箱體單元及與上箱體單元相向的下箱體單元；上箱體單元具有上箱體及供油泵設置的油泵固定座；下箱體單元具有與上箱體對接並共同界定出連通進油口儲油空間的下箱體；上箱體包括呈階梯狀且界定出連通儲油空間的安裝口的安裝面；油泵固定座與上箱體安裝面相互合固定；製造方法包括成形出具有上箱體及油泵設置的油泵固定座的上箱體及成形出箱體單元的備料步驟、於上箱體安裝面與油泵固定座之間塗布膠合劑的塗布步驟及將油箱半成品送入加熱爐中，並以150～190℃的加熱溫度進行加熱固化膠合的固化步驟。
文檔編號F02M37/00GK1971024SQ20061013937
公開日2007年5月30日 申請日期2004年4月12日 優先權日2004年4月12日
發明者姜志華, 薛英斌, 王俊傑, 廖英彥 申請人:財團法人金屬工業研究發展中心, 光陽工業股份有限公司