用於將一個輔件緊固到一個塑料空心體上的方法

2023-10-08 19:09:09

專利名稱：用於將一個輔件緊固到一個塑料空心體上的方法
用於將一個輔件緊固到一個塑料空心體上的方法本發明涉及一種用於將一個輔件緊固到空心體的一個壁上的方法，並且具體地由 塑料製成的一個燃料儲箱(FT)的一個壁上的方法。在不同種類的車輛上的燃料儲箱總體上必須滿足與它們被設計用於的用途的類 型相關的密封和滲透標準以及它們必須遵循的環境要求。在歐洲以及世界各地，我們目前 正經歷著對這些要求的相當程度的收緊，這些要求涉及到限制在大氣中以及整體上在環境 中的汙染物排放。為限制這些排放，特別予以注意的是在儲箱內部放置這些輔件(通風管線、閥門、 隔板、加強件、等等)，並且以此限制穿過儲箱壁的開口的數目，本申請人已經開發了初步模 制一個型坯的一種方法，該型坯包括至少一個縫隙，用於在儲箱實際模製的過程中將多個 輔件引入其中(並且緊固到其上)，並且因此避免了鑽出多個開口(具體見申請EP 1 110 697)。本申請人還已經開發了一種特別的用於這種緊固的方法(原位卡扣鉚接，申請WO 2006/008308的主題，其內容為此目的通過引用結合到本申請中)並還開發了多種改進，這 些改進對應地是在本發明人名下的國際申請WO 2007/093573及PCT/EP 2008/059042的主 題，其內容同樣通過引用結合到本申請中。上述申請WO 2007/093573的目的是提供一種方法，該方法允許一個輔件在一個 塑料儲箱通過模製的製造過程中結合到其中，在該儲箱冷卻後當將該輔件緊固到其上時沒 有產生變形。在該方法中，向該輔件在其多個緊固點中的至少一個處提供一個緊固部件，這 樣使得儘管該輔件被緊固到該儲箱的壁上，但它可以相對於該儲箱壁上相對應的緊固點移 動。儘管這種途徑使之可能解決由該輔件和該儲箱在模製後冷卻的過程中的不均勻 收縮產生的這些變形，然而本申請人已經觀察到在該儲箱壁中的一個空心體(當從該儲箱 的外部看時是凹陷或者凹形的凸凹部，當從該內部看時是凸形的凸凹部)的形成並且在該 輔件被禁錮時形成在該位置的右側。此外，取決於該輔件的幾何形狀，本申請人同樣在某些 情況下已經注意到該儲箱壁中輔件的至少一個部分處多個材料陷擾珠粒的出現，這不利地 影響了上述移動性以及該型坯的均勻性(伴隨著從那裡產生洩漏的風險)。因此本發明的目的是提供一種方法，該方法使之可能解決這些問題並且將一個輔 件固定到一個空心體上，同時大大限制其壁的變形。這個目標通過同時關於該儲箱壁的其餘部分(該區域/面積外面)關於該輔件的 其餘部分使(放入凸凹部中)該卡扣鉚接區域升起而實現。為此目的，本發明涉及一種方法，該方法用於將一個輔件緊固到一個空心體上，該 空心體通過模製一個熔融的塑料型坯而獲得，該緊固通過在該型坯的實際模製過程中在一 個工具的幫助下卡口鉚接而發生，根據該方法，在進行該卡口鉚接之前，將該型坯預變形為 通過一個拱頂(或者凸凹部，當從該儲箱的外部看時它是一個凹形，並且從該內部看時凸 形)包圍該卡口鉚接區域，該卡口鉚接區域與該輔件的其餘部分相比較時同樣在凸凹部 (空心體)中。
因此，例如，本申請人已經出人意料地觀察到使用3個卡扣鉚釘緊固一個輔件的 事實，這些卡扣鉚釘具有Icm的直徑每個定位在具有一個約3cm直徑以及Icm高度的拱頂 上，使之可能使在該輔件的右側形成的空心體的深度減少7倍。3個卡扣鉚釘的選擇起因於 為獲得一個具有完美等靜態(isostatism)緊固的事實，理想地需要的是提供3個緊固點， 這些緊固點為部件明確地限定了一個緊固平面，因此避免了一個令人不滿意的緊固。本發明應用到的空心體優選是用於一個機動車輛的旨在裝燃料、一種汙染控制添 加劑或者在該車輛上的任何其他液體的一個儲箱。它可以是一種燃料儲箱(FT)或者一個 脲儲箱(脲是一種添加劑，它用於純化NOx排放氣體)。它特別好地適用於FT。術語「FT」應理解為是指一種不滲透儲箱，這種儲箱能夠在不同的和變化的使用以 及環境條件下儲存燃料。這種儲箱的一個實例是機動車輛裝配的儲箱。術語「塑料」是指包括至少一種合成樹酯聚合物的任何材料。任何類型的塑料都可以是適合的。特別適合的塑料屬於熱塑性塑料的類別。術語「熱塑性塑料」應理解為是指包括任何熱塑性的聚合物，包括熱塑性彈性體， 並且還包括它們的共混物。術語「聚合物」應理解為表示均聚物和共聚物(尤其是二元或 三元的共聚物)二者。這類共聚物的實例有(非限制性地)不規則的共聚物類、直鏈嵌部 分共聚物類、其他嵌部分共聚物類以及接枝共聚物類。熔點在分解溫度之下的任何類型的熱塑性聚合物或共聚物都是適合的。具有在至 少10攝氏溫度上分布的一個熔融範圍的合成的熱塑性塑料是特別適合的。此類材料的實 例包括在它們的分子量中呈現多分散性的那些材料。具體地講，有可能使用聚烯烴類、熱塑性聚脂類、聚酮類、聚醯胺類以及它們的共 聚物類。還可以使用聚合物或共聚物的共混物；類似地還有可能使用帶有無機的、有機的和 /或天然填充劑的聚合體材料的一種共混物，這些填充劑是(例如，但不限於)碳、鹽類以 及其他無機衍生物類、天然的或聚合的纖維類。還有可能使用多層結構，這些多層結構包括 堆疊層和結合層，這些層包括以上所說明的這些聚合物或共聚物中的至少一種。經常使用的一種聚合物是聚乙烯。用高密度聚乙烯(HDPE)已經獲得了優異的結^ ο該儲箱的壁可以包括一個單個的熱塑層、或者包括兩層。有利的是，一個或多個其 他可能的附加層可以由液體和/或氣體的一種阻擋材料製成的多個層來構成。優選地，阻 擋層的性質和厚度被選擇為從而使與該儲箱的內表面接觸的液體和氣體的滲透性最小化。 優選地，這個層是基於一種阻擋樹酯，即不滲透燃料的一種樹酯，如EV0H( —種部分水解的 乙烯/乙烯基乙酸酯共聚物)。可替代地，該儲箱可以經受一種表面處理(氟化作用或磺化 作用)，其目的是使該儲箱不滲透燃料。當根據本發明的儲箱是一個燃料儲箱時，它優選包括一個以基於EVOH的阻擋層， 該阻擋層位於這些基於HDPE的外層之間。 根據本發明，該儲箱是通過模製一個型坯來生產的。術語「型坯」應被理解為是指 一種總體上是熔融塑料擠出的預成型件，該預成型件是旨在於模製成要求的形狀和尺寸之 後形成該儲箱的壁。這個預成形件不必是一種一件式的預成型件。
因此，有利的是該型坯事實上是由兩個單獨件製成，例如，它們可以是兩個薄片。 然而，這些件優選地如在上述申請EP 1 110 697中所說明的是從同一個擠出的管狀型坯中切割而產生的，為此目的，該申請的內容通過引用結合在本申請之中。根據這個變體，一 旦一個單個的型坯已被擠出，將這個型坯沿在直徑上相對的兩條線經過其整個長度切割， 以獲得兩個單獨的部件(薄片)。與具有恆定厚度的兩個單獨擠出的薄片的模製相比較，這種途徑允許具有一個可 變厚度(即在其長度上不是恆定的一個厚度)的型坯的使用，這通過一個適合的擠出裝置 而獲得(總體上配備有一個模具的一個擠出機，該模具具有一個位置上可調整的心軸)。這 樣一個型坯考慮到由於在模具中該材料的非恆定的變形水平而在模製過程中在該型坯上 的某些點處發生了厚度減少。在一個型坯已經模製成兩件之後，這些件通常對應地形成了該燃料儲箱的下壁和 上壁，這些壁各自具有一個內表面(指向該儲箱的內部)以及一個外表面(指向該儲箱的 外部)。用在根據本發明的這個變體的方法中的模具優選包括一個內芯，即一個具有合適 的尺寸和形狀的部件，它能夠在該型坯被定位在模具中時被插入模具的這些空腔之間、並 且將儲箱內的這些部件緊固到其上而未將型坯的這些邊緣焊接(因為該內芯在最終模製 該儲箱之前必須被拆除，在這一步驟的過程中進行這些型坯部分的焊接)。例如，在專利GB 1 410 215中說明了這樣一個部件(內芯)，其內容為此目的通過引用結合在本申請之中。該模具優選包括兩個空腔，這兩個空腔旨在與該型坯的外表面接觸，該型坯是通 過吹氣制模(使用注入該型坯內部的一種增壓氣體將該型坯壓靠在這些空腔上)和/或通 過熱成形(將這些模具空腔的後面抽成真空)進行模製的。優選地，它是通過吹氣制模來進行的，但優選同時還在這些空腔後面提供了吸氣 (抽出一個真空)以便在型坯未被關閉並增壓時使後者保持在模具中。因此，它優選在該 方法的步驟6之前包括一個排氣步驟，該方法將在以下進行說明。總體上講，為了做到這一 點，首先將該型坯刺穿(例如用針來刺破它)並且然後使流體從該模具中洩出(例如使用 一個閥門)。在根據本發明的方法中，通過卡扣鉚接將該輔件緊固在該型坯的內表面上，優選 地在該型坯已經被預吹氣模製後，即被粘到該模具的空腔上。在以上說明的變體中，根據其 該型坯是處於2個區段並且是使用一個包括多個空腔和一個內芯的模具模製的，這種卡口 鉚接優選使用一個附接到芯部上的裝置來進行，該芯部總體上包括一個抬高。因此，根據本發明方法的一個特別優選的變體包括以下這些步驟1).將該型坯引入這些模具空腔之中；2).將該內芯引入該型坯的內部，所述內芯已經首先裝配了該輔件及其連接件；3).關閉該模具，這樣使得這些空腔與該內芯形成密封的接觸；4).通過經由該內芯吹氣和/或在這些空腔後面施加一個真空來將該型坯壓靠在 這些空腔上；5).使用一個附接在該內芯上的裝置通過卡扣鉚接將該輔件緊固到該型坯上；6).打開該模具取出該內芯；並且7).通過吹氣模製(通過在該型坯的內部注入一種加壓的氣體)和/或熱壓成形 (通過在這些空腔的後面施加一個真空)進行該型坯的最終模製，並且以這種方法，在進行 該卡扣鉚接之前，將該型坯被局部變形為使得通過一個拱頂(或凸凹部，當從該儲箱的外部看時它是凹形，並且當從該內部看時這是凸形)包圍該卡扣鉚接區域，該卡口鉚接區域 與該輔件的其餘部分相比較同樣是在凸凹部(空心體)中。總體上，通過至少2個固定點優選至少3個將該輔件固定到該儲箱壁上，根據本發 明在這些固定點之中至少一個是卡扣鉚釘，該卡扣鉚釘是在原位在該儲箱壁的一個拱頂上 通過一個孔口(開口)以一個比例在該輔件的凸凹部(與其成一件或者固定到其上)中制 造的，所述凸凹部是「空心體」即當與該儲箱壁相接觸的輔件的表面的其餘部分相比較時是 凹形的。這總體上意味著這個(這些)拱頂(在該儲箱壁中)以及該輔件中的這些「孔」(其 中發生了卡口鉚接)是具有小於該輔件的尺寸。在實際中，所述一個或多個拱頂可以藉助於在該模具的這些空腔中的一個凸臺進 行生產，即具有互補形狀的一個凸凹部。該拱頂的這些尺寸和形狀總體上取決於該儲箱和該輔件的幾何形狀，具體地講在 該卡扣鉚接孔口的區域中。總體上，該拱頂具有基本上圓形的截面，該拱頂具有幾釐米例如 從2至5cm的直徑以及範圍從1至15mm、優選從2至8mm的高度。該卡扣鉚接孔口本身優 選具有大於Icm甚至至少等於2cm的直徑。在本發明的背景中，術語「輔件」被理解為是指 任何功能性的物體或裝置，該物體或裝置總體上是與在其正常使用或工作的模 式中的燃料儲箱相關聯、並且它與燃料儲箱合作以便完成某些有用的功能；或者用於一個或多個這樣裝置的一個支架。此類裝置的非限制性的實例是液體泵、液面計、輸送管、在該燃料儲箱內部的儲 存區或隔板、通風裝置(閥門、管道、等)、電子單元以及多個加固條。根據實施依照本發明的方法的一個有利的方式，該輔件事實上是一種預先組裝的 結構，該結構包括一個支架以及通過任何適合的緊固手段被緊固到其上的一個或多個相同 的或不同的裝置。這些手段的實例是夾子緊固、螺釘緊固、焊接、等等。同樣有利的是使該預 先組裝的結構支承允許有待連接的額外裝置的手段，這些額外裝置將有可能隨後被緊固。 這些手段同樣是夾子緊固裝置、有蓋的孔或圓形形狀的用於螺釘緊固的有螺紋的突起、可 以焊接的表面區域、等等。在相同的概念中，該輔件可以由一個簡單的支架構成，該支架包 括用於隨後緊固一個或多個裝置的適當手段。換言之，該輔件優選地包括一個支架，該支架 有用於該燃料儲箱的一個或多個功能性裝置(並且它可以是該輔件的蓋子)的緊固手段， 或者直接支承一個或多個這樣的裝置。根據本發明，該輔件包括至少一個孔口，該孔口使得能夠進行卡扣鉚接(冶金學 領域中通常的方法，這包括由熔融的材料在原位模製一個鉚釘，已經使該熔融的材料經過 有待被緊固的部件中的一個孔口溢出並且然後留在那裡以便凝固，優選地是在將溢流的部 分已在一定程度上弄平之後，以便給予它一個鉚釘的形狀)。根據本發明的一個有利的變體，在上述申請PCT/EP 2008/059042中說明的，該或 這些卡扣鉚接孔口由一個凹形的凸凹部包圍。術語「凹形」事實上理解為是指沒有蓋的一 種空心形狀，該形狀的底部是由圍繞該孔口或這些孔口的輔件的一部分形成的。這個凸凹 部可以由一個基本上圓柱形的壁構成，該壁基本上垂直於儲箱的壁。它可以具有一個連續 或不連續的側壁。它優選是不連續的，或在任何情況中配備有多個開口，這些開口在該凸凹部上給予一定的活動性(可變形性)和/或允許這些卡扣鉚釘的一種視覺檢查(例如， 在一臺攝影機的幫助下見下文)。該凸凹部可以包括一個舌形件或隆起物，其目的是要確保夾緊該部件(即，將它 緊固到內芯上，例如使用頂起該舌形件的一個小活塞)。使該部件保持(夾緊)非常接近其 緊固接片的事實使之有可能確保這個接片完全由該工具控制，並因此與其相對被定位在一 個良好的位置中。如果這種夾緊是在距該緊固接片非常遠的地方進行，則在該接片與該夾 緊點之間的材料的變形之後使該部件的接片不能附接到一個良好的位置上。在該孔口位於一個緊固接片的(或該輔件的任何其他部分的)一個末端上的情況 中，該凹形起伏能夠產生在這個接片/部分的壁的一個簡單的延伸中。在這個實施方案中， 該輔件中的「孔」(用於卡扣鉚接的凹形的凹陷總體上與該儲箱壁上的拱頂互補)通過使該 接片的自由末端相對於該輔件較低的表面升起而獲得(那將與該卡扣鉚接區域外部的儲 箱壁相接觸)。在本發明的背景之中，儘管該輔件被緊固到儲箱壁上至少一個點處(在這種情況 下通過卡扣鉚接)，優選的是它可以相對於該儲箱壁上其緊固點活動。這種活動性可以通過不同方式來獲得。在該輔件包括至少一個緊固接片的情況 中，它足以確保這是處於一個柔性的舌形件的形式，即一個扁平的(但是它可以被彎曲、折 疊、等等)部分具有一個厚度、一個形狀和/或一種構成材料，它們在輔件被緊固到該儲箱 的壁上時相對於該儲箱的壁給予該輔件一個相對的活動性。優選地，輔件被緊固到儲箱上 的這些點中的每一個配備有這樣一個柔性的舌形件。為了大批的和/或大尺寸的目的，根據本發明的一個有利的變體，既通過卡扣鉚 接又通過焊接將該輔件緊固到該型坯上。最特別優選地，該焊接憑藉一個附接的部件或者 包括多個焊接平臺的連接件發生。有利的是，這些焊接平臺具有一個彎曲雙唇的形狀。該 連接件的這些焊接平臺必須位於一個位置並且具有多個尺寸為使得在該卡口鉚接過程中 它們至少部分地熔化並且使該連接件的焊接能夠進行。附

圖1至3非限制性地展示了本發明。圖1和圖2展示了同一個輔件的兩個不同 視圖，該輔件旨在用於根據本發明的一個變體的方法，並且圖3展示了一個儲箱底的示意 圖，其中固定了另一個輔件。圖1和圖2中所表示的輔件是用於一個燃料儲箱的量規支架，該量規支架包括一 個卡扣鉚接孔口 5以及定位在一個停止表面7上的多個凸凹部或者多個焊接平臺6，該停止 表面的目的是限制該輔件穿透進入該熔融的塑料中。如該圖中可見的，圍繞該孔口 5的卡 扣鉚接區域是由相對於停止表面7後退了 1mm，這樣使得該卡扣鉚接可以與該焊接同時進 行，儘管焊接經過該型坯凸凹部(拱頂)中的一個區域發生的事實。在該區域的右側，該模 具的這些空腔(未示出)具有一個凸臺，即具有互補形狀的凸凹部中的一個區域。圖1和圖2中所展示的量規支架被用於支撐一個量規，該量規旨在用於一個鞍狀 儲箱的一個第二儲袋。由此，它裝備有一個文氏管12，該文氏管旨在通過一個過濾器13吸 收該口袋底部中的燃料，該過濾器裝備有多個齒並且它是由一個部件與其一起模製的(優 選通過注塑模製)。這種幾何形狀的優點是這些齒的高度可以容易地與該口袋的底部的幾 何形狀相適配，該量規和該文氏管旨在用於該口袋。為此，給該注塑模製模具裝備一個移動 的和/或可互換的部件是足夠的。
圖3中所表示的輔件8是一個渦旋罐，該渦旋罐包括一個泵-量規模塊(未示出)。 使用多個卡扣鉚釘9將該輔件固定在一個FT 10的底壁上，這些卡扣鉚釘是由實際的壁10 形成的鉚釘並且這是在多個拱頂10』的右側，這些拱頂已經在一個凸臺的幫助下模製成了， 該凸臺存在於該模具的空腔中，該模具被用於從一個熔融的塑料型坯模製FT。這些孔口位於柔性緊固接片11上，通過這些孔口形成了這些卡扣鉚釘9。
權利要求
1.用於將一個輔件緊固在一個空心體中的方法，該空心體通過模製一個熔融的塑料型 坯而獲得，這種緊固通過在該型坯的實際模製過程中在一個工具的幫助下進行卡口鉚接而 發生，根據該方法在進行該卡口鉚接之前，將該型坯局部變形為使得通過一個拱頂(或凸 凹部，當從該儲箱的外部看時這是凹形的，並且當從該內部看時這是凸形的)包圍該卡口 鉚接區域，該卡口鉚接區域與該輔件的其餘部分相比較同樣是在凸凹部(空心體)中。
2.根據前一項權利要求所述的方法，其特徵在於該型坯是由兩個單獨的件構成的，這 兩個單獨的件起源於同一個擠出的管狀型坯，該管狀型坯被沿著直徑上相對的兩條線經過 其整個長度而切割。
3.根據前一權利要求所述的方法，其特徵在於該型坯是使用一種模具來模製的，該模 具包括多個空腔以及一個內芯，並且在於它包括以下這些步驟1)將該型坯引入這些模具空腔中；2)將該內芯引入該型坯的內部，所述內芯首先已經裝配了該輔件及其連接件；3)關閉該模具，這樣使得這些空腔與該內芯形成密封接觸；4)通過經由該內芯吹氣和/或在這些空腔後面施加一個真空將該型坯壓靠這些空腔上；5)使用一個附接在該內芯上的裝置通過卡扣鉚接將該輔件緊固到該型坯上；6)打開該模具取回該內芯；並且7)通過吹氣模製(通過在該型坯的內部注入一種加壓的氣體)和/或熱壓成形(通過 在這些空腔的後面施加一個真空)進行該型坯的最終模製，並且因為在進行該卡扣鉚接之前，該型坯被局部變形為使得通過一個拱頂(或一個凸 凹部，當從該儲箱的外部看時這是凹形的，並且當從該內部看時這是凸形的)包圍該卡扣 鉚接區域，該卡口鉚接區域與該輔件的其餘部分相比較同樣是在凸凹部(空心體)中。
4.根據前一項權利要求所述的方法，其中該拱頂是在該模具的這些空腔中的一個凸臺 的幫助下生產的。
5.根據以上權利要求中的任一項所述的方法，其中該拱頂具有一個基本上圓形的截 面，該拱頂具有2至5cm的直徑以及1至15mm的高度。
6.根據以上權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於該輔件包括至少一個孔口， 該孔口使該卡扣鉚接成為可能並且根據該方法這個孔口由一個凹形的凸凹部包圍。
7.根據以上權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於該輔件可以相對於其在該儲 箱上相對應的緊固點來移動。
8.根據以上權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於將該輔件既通過卡扣鉚接又 通過焊接緊固到該型坯上。
9.根據前一項權利要求所述的方法，其特徵在於該焊接憑藉一個附接的部件或者包括 多個焊接平臺的連接件發生。
10.根據前一項權利要求所述的方法，其特徵在於這些焊接平臺具有一個彎曲雙唇的 形狀。
全文摘要
用於將一個輔件緊固到一個空心體中的方法，該空心體通過模製一個熔融的塑料型坯獲得，這種緊固在該型坯的實際模製過程中在一個工具的幫助下通過卡口鉚接而發生，根據該方法在進行該卡口鉚接之前，該型坯局部變形為使得通過一個拱頂(或凸凹部，當從該儲箱的外部看時這是凹形的，並且當從該內部看時這是凸形的)包圍該卡口鉚接區域，該卡口鉚接區域與該輔件的其餘部分相比較同樣是在凸凹部(空心體)中的。
文檔編號B29C51/12GK102105288SQ200980129443
公開日2011年6月22日 申請日期2009年8月6日 優先權日2008年8月7日
發明者弗雷德裡克·雅諾, 拉爾夫·波爾曼, 比約恩·克裡埃爾, 皮埃爾-弗朗索瓦·塔迪 申請人:因勒紀汽車系統研究公司