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CN101326071A - 用于低温燃料的外燃料箱 - Google Patents

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CN101326071A CNA2006800463045A CN200680046304A CN101326071A CN 101326071 A CN101326071 A CN 101326071A CN A2006800463045 A CNA2006800463045 A CN A2006800463045A CN 200680046304 A CN200680046304 A CN 200680046304A CN 101326071 A CN101326071 A CN 101326071A
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Abstract

一种用于位于外燃料箱(2)内部的内燃料箱(3)中的低温燃料的汽车－外燃料箱(2)，其特征在于，为节约空间和重量，该外燃料箱设计为扁平结构，尤其是构造为平行六面体，并且外燃料箱(2)的平的侧壁(13)至少局部地设计为夹层结构或用夹层板(9)加强。

Description

用于低温燃料的外燃料箱
本发明涉及一种用于低温燃料的汽车-外燃料箱，所述低温燃料处在一个位于该外燃料箱内部的内燃料箱之内。
例如由US6347719B1公开了一种用于低温燃料的外燃料箱。这种公知的外燃料箱以轻型结构被设计用于平流层-飞行体。该外燃料箱设计为球状，并且由多层壁形成。与该外燃料箱相隔地在内侧设置一同样是球状的金属壁作为内燃料箱。内侧的壁和多层外壁通过焊接相互连接，更确切的说是在容器的两个对置的子午线上，由此获得复合结构，也就说，外燃料箱不是自支撑的。这种类型的外燃料箱由于其球状结构而体积庞大，并且只能困难地以及在损失大量的使用空间的情况下才能安装在汽车中。这种公知的外燃料箱的另一缺点是加工困难，特别是外燃料箱和内燃料箱仅能一起制造，并且在单个的零件连接在一起之前存在很大的脆性。
DE10163029A1公开了一种圆桶状高压氢气箱，其中内侧的聚乙烯衬里用外缠绕物围绕，该缠绕物应防止隆起效应。此外，衬里的内侧还设置有氢气阻碍位置(Wasserstoffbarrierelage)。这种类型的燃料箱同样受空间问题限制，尤其是在汽车结构中。
对于容易出现胀鼓凹陷的大面积的容器的加强措施大多非常坚固，厚的板壁加强件由于在低温-内燃料箱中使用很多腹板或隔板，既导致耗费的加工技术，也导致耗费的连接技术，并且最终导致高重量。这种为防止由于大气压力引起的外燃料箱的凹陷，通过焊接的腹板的内燃料箱加强措施不能用于低温-外燃料箱容器，因为腹板不允许内燃料箱的放置，并且因为为了隔热必须在内燃料箱和外燃料箱之间具有多层，并从而没有位置用于这种内加强件。此外，在外燃料箱和内燃料箱之间不允许存在热渗透。
本发明所要解决的技术问题是创造一种外燃料箱，该外燃料箱优选自支撑，用于汽车使用的低温燃料，尤其是紧凑的汽车，如轿车，该外燃料箱在限制的位置情况下也能简单地安装。另一重要的观点是，该外燃料箱应可以简单的方式制造，例如也可以自动地借助于机器人装配(焊接)。此外，该外燃料箱应仅具有较小的重量。
按本发明该技术问题由此解决，即，外燃料箱设计为扁平结构，尤其是设计为平行六面体，并且外燃料箱的平的侧面至少局部地设计为夹层结构，或用夹层板加强。
按第一种实施形式，在外燃料箱的平的侧壁上装配有、优选粘结有配设有上部带层(Obergurt)和底部带层(Untergurt)的夹层板。
另一实施形式的特征在于，粘结在外燃料箱的平的侧壁上的夹层板带有上部带层的夹层板，然而没有底部带层，其中，外燃料箱的侧壁用作底部带层，并且是夹层板的一部分。
如果至少夹层板的上部带层，优选上部带层和底部带层均以其边缘与外燃料箱的侧壁通过焊缝连接，则可明显提高燃料箱的刚性。
如果外燃料箱的侧壁在成型过程中，尤其是在冷成型过程中，如在拉深过程中制造，则夹层板优选在边缘侧延伸至一侧壁的一硬化的，尤其是冷作硬化的边缘区域，并且在那与该边缘区域焊接。
一外容器可由此具有特别好的空间利用率，即，侧壁在圆周区域配设有朝外的边缘卷边或隆起，并且，夹层板至少延伸至该边缘隆起并在那至少以其上部带层与外燃料箱的侧壁焊接，其中，夹层板的上部带层优选与边缘卷边位于同一平面内，也就是其最高的区域。这种边缘卷边可具有特别的优点用于容纳位于外燃料箱和内燃料箱之间的接管，而不必因此增大燃料箱的高度。
按一种优选的实施形式，夹层板一直延伸至一与外燃料箱相邻的侧板，如车身侧板，并且与之固定连接，例如拧紧，由此外燃料箱也有助于加强相邻的车身区域。
作为额外的防止夹层板从外燃料箱的侧壁脱落的保护措施，在外燃料箱用夹层板加强的侧壁上固定有垂直于侧壁延伸的T-螺钉，这些螺钉延伸穿过夹层板，并且该夹层板借助于拧紧T-螺钉固定在外燃料箱上。
为了尽量减少由于焊接造成的翘曲，连接夹层板与外燃料箱的焊缝优选设计为分段的焊缝。
在实践中，按本发明的外燃料箱在大的区域内能最好经受住外部压力。因此，外燃料箱有利地具有高度100至500mm之间，优选在200和350mm之间，并且长度或宽度在500和1400mm之间，优选在700和1000mm之间。
夹层板的厚度优选在5和20mm之间变动。
一种优化适应力矩曲线的实施形式的特征为，夹层板具有一带有相对边缘区域密封的支撑核心，尤其是蜂窝结构状核心的中间区域。
为避免在夹层板的周缘的刚度突变，夹层板在其周缘区域在高度上直至周缘逐渐减小，并且优选在该周缘区域不设置支撑核心。
为保证夹层板与外燃料箱的侧壁完好地粘结，夹层板与外燃料箱的接触面具有排风通道，用于改善粘结硬化和排气，所述排气通道由粘结层中的通道和/或外燃料箱的侧壁上的肋条和/或夹层板中的孔形成。
夹层板优选引导直至一设置在外燃料箱旁边的、用于燃料箱总成(阀等)的辅助系统壳体，并且与该辅助系统壳体固定连接，如螺纹连接，由此，辅助系统壳体对外燃料箱的加固有利。
为节约重量，不仅外燃料箱的侧壁，而且夹层板的上部带层和底部带层均有利地由铝或铝合金形成，其中，支撑核心也优选由铝或铝合金形成。
外燃料箱的边缘区域和窄边区域优选没有夹层加强件。
接下来根据多个在附图中示意示出的实施形式详细说明本发明。
图1示出了一外燃料箱的侧视图，
图2示出了该外燃料箱的俯视图，以及
图3示出了如用于本发明的外燃料箱的夹层板的剖视图，
图4再次示出了外燃料箱的侧壁和夹层板之间的粘结表面的视图；
图5至8示出了夹层板的周缘区域构成的不同变形，以及夹层板与外燃料箱的连接的横截面；
图9再次详细地示出了图6所示的实施形式，
图10示出了类似与图9所示的另一变形。
在图1和2中所示的汽车燃料箱1用于存储低温燃料。该燃料箱由外燃料箱2和一为避免热渗透而不与外燃料箱2直接连接的内燃料箱3形成，该内燃料箱用于容纳低温燃料。
外燃料箱2构造为自支撑，并且由两个出于重量原因优选由铝板，也就是说由铝合金制成的拉深板坯或按其它的方法成型的板坯产生的燃料箱半部2’，2”形成，所述两个燃料箱半部用焊缝4相互连接。外燃料箱2具有长方六面体的形状。高度5位于100和500mm之间，优选在200和350mm之间，宽度6和长度7位于500和1400mm之间，优选在700和1000mm之间。在倒圆的边缘区域8由于拉深工艺产生冷作硬化。
在外燃料箱2的顶侧和底侧，也就是外燃料箱2的最大的侧壁13上分别粘结有一夹层板9，该夹层板优选设计为铝蜂窝结构状夹层板。在蜂窝结构状夹层板中，由蜂窝结构封闭的空气用于隔热，这就改善了耐火性。如图3所示，该夹层板9在中间区域或中央区域10具有一密封的蜂窝结构装置，以便更好地经受住在中间区域10内由于气压增强出现的胀鼓或凹陷负载(Beulbelastung)。由此达到最小化夹层板9的厚度11。
每个夹层板9以其底部带层12直接借助于粘结层14粘结在外燃料箱2的侧壁13上。作为粘结材料，高抗剪强度和抗剥除强度(Schaelfestigkeit)的双组份-粘结剂被证明是有效的。也可以使用粘结膜，因为通过该粘结膜同样可达到高的抗剥除力(Schaelkraeft)。为了保证完好的粘结硬化以及为了从粘结层14排除在此产生的气体，在夹层板上设置有排气通道15。这种通道15也可以通过夹层板9中的孔或通过外燃料箱的侧壁13上的肋状凸起形成。
如图5所示，夹层板9的周缘区域16构造为楔形，也就是说，上部带层13过渡至底部带层12，其中，在该变薄的边缘区域16不存在蜂窝结构，因此，避免或减小从夹层板9至侧壁13(也就是其边缘区域8)的过渡中太大的刚度突变。夹层板9优选具有上部带层和底部带层17，12，所述上部带层和底部带层由铝制成，优选由铝合金制成。
不仅上部带层17，而且底部带层12在外燃料箱2的侧壁13的边缘区域8内与夹层板焊接，其中，焊缝8要么不连续地延伸，要么为减小变形的危险实施为中断的焊缝。
图6以及图9详细示出了一中尤其优选的实施形式。按这种变形，外燃料箱2的侧壁13具有一朝外的边缘卷边19(Randsicke)或拱形结构。在此，夹层板9的底部带层12和上部带层17与外燃料箱2的侧壁13焊接，更确切的说是在冷作硬化的边缘区域8。通过边缘卷边19在外燃料箱2的内部，也就是在外燃料箱2和内燃料箱3之间构造为真空空间的内部为管20(Verrohrung)创造一位置。可用的燃料箱高度5不会由于该边缘卷边19增大，尤其是由于在侧壁13圆周延伸的边缘卷边19在所述侧壁13上形成凹陷，该凹陷用于容纳夹层板9。在此，夹层板9的边缘区域16也可设计为没有蜂窝结构，因此避免或减小边缘区域中的刚度突变。
边缘卷边19的其它优点在于，即，由于边缘卷边获得了外燃料箱2的两个拉深部分2’，2”的更好的形状和尺寸稳定性。
按图7所示的实施形式是一燃料箱总成，如阀，用于容纳燃料箱1的辅助系统壳体21，该辅助系统壳体自身设计为硬的壳体，并且与外燃料箱2相邻地设置，并例如通过螺纹连接22与夹层板9地端部区域连接，由此，辅助系统壳体21也有利于外燃料箱2地加强。
外燃料箱2在图8所示的变形中设计为一车身区域的加强件，其中，车身钢板23与伸出于外燃料箱2的边缘区域8的夹层板9的边缘区域连接，例如通过螺纹连接22。
由图8可知T-螺栓24，该T-螺栓固定在外燃料箱2的侧壁13上，并且通过凹槽25伸入夹层板9。夹层板9借助于拧紧在该T-螺栓24上的螺母26加垫圈固定在外燃料箱2的侧壁13上，因此可靠地防止夹层板9从侧壁13上剥落并造成侧壁13的凹陷。
图10示出了一种变形，其中，夹层板9仅具有上部带层17。在这种情况下，蜂窝结构直接地，也就是说没有底部带层12，粘结在侧壁13上，由此实现，平衡由于拉深等产生的、外燃料箱2的侧壁13的制造精度，如不平度。在这种情况下，侧壁13本身形成底部带层，因此侧壁13集成在夹层板9内，也就是侧壁本身可以看作是夹层板。由图可知，不仅在按图9的变形中，而且在按图10的变形中，上部带层17几乎水平地连接在边缘卷边19上。
图10所示的变形的另一优点在于，可以通过设计有小孔的蜂窝结构排气。此外就是特定重量的弯曲-阻力-力矩更大，因为蜂窝结构的高度可以测量的更大(增大值为底部带层17的厚度值)。此外，由此还实现了节约重量(因为没有底部带层)。仅在上部带层17和外燃料箱2的边缘区域8之间的焊缝18的制造也比两快板时(也就是夹层板9的上部带层和底部带层必须同时与边缘区域8焊接)更简单。
在要加强的侧壁13上涂敷粘结材料以及将剪裁好的夹层板9处理并压紧在侧壁13的容易出现胀鼓或凹陷表面上，可同时如在大批量车身生产中涂敷粘结材料那样进行，也就是全自动地借助于机器人或用粘结膜进行。同样，夹层板9与外燃料箱2的侧壁13的焊接也可以借助于机器人进行。
本发明不仅限于附图所示的各种实施形式，而是可以在各方面修改，并用来解决本发明所要解决的技术问题。外燃料箱的也可以具有圆柱形状，然而其高度远小于直径，其中，圆面用一夹层板覆盖，或如图10所示，设计为夹层板。由此同样获得一扁平结构。

Claims (18)

1.一种用于低温燃料的汽车-外燃料箱(2)，该低温燃料处在一位于该外燃料箱(2)内部的内燃料箱(3)中，其特征在于，所述外燃料箱(2)设计为扁平结构，尤其是构造为平行六面体，并且所述外燃料箱(2)的平的侧壁(13)至少局部地设计为夹层结构或者用夹层板(9)加强。
2.按权利要求1所述的外燃料箱(2)，其特征在于，在所述外燃料箱(2)的平的侧壁(13)上装配有，尤其是粘结有配设有上部带层(17)和底部带层(12)的夹层板。
3.按权利要求1或2所述的外燃料箱(2)，其特征在于，在所述外燃料箱(2)的平的侧壁(13)上粘结有带有上部带层(17)、  然而没有底部带层的夹层板(9)，其中，所述外燃料箱(2)的侧壁(13)用作底部带层并且是所述夹层板(9)的一部分。
4.按权利要求1至3之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，至少所述夹层板(9)的上部带层(17)，优选上部带层(17)和底部带层(12)均以其边缘与所述外燃料箱(2)的侧壁(13)通过一焊缝(18)连接。
5.按权利要求1至4之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，所述外燃料箱(2)的侧壁(13)在成型过程中，尤其是在冷成型过程，如拉深过程中制成，并且所述夹层板(9)在边缘侧一直突伸至所述侧壁(13)的、硬化的、尤其是冷作硬化的边缘区域(8)，并且在此与该边缘区域焊接。
6.按权利要求1至5之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，侧壁(13)在圆周区域设置有朝外的边缘卷边(19)或隆起，并且所述夹层板(9)至少延伸至所述边缘卷边(19)，并且在此至少以其上部带层(17)与所述外燃料箱(2)的所述侧壁(13)焊接，其中，所述夹层板(9)的上部带层(17)优选与所述边缘卷边(19)，也就是与该边缘卷边(19)的最高区域在同一平面上。
7.按权利要求1至6之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，所述夹层板(9)一直延伸至相邻于所述外燃料箱的车身侧板，如车身钢板(23)，并且与该车身侧板固定连接，例如螺纹连接。
8.按权利要求1至7之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，在所述外燃料箱(2)用所述夹层板(9)加强的侧壁(13)上固定有垂直于所述侧壁(13)延伸的T-螺栓(24)，所述T-螺栓延伸穿过所述夹层板(9)，并且所述夹层板(9)借助于所述T-螺栓(24)上的螺纹连接(26)固定在所述外燃料箱(2)上。
9.按权利要求1至8之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，连接所述夹层板(9)和所述外燃料箱(2)的所述焊缝(1 8)设计为分段的焊缝。
10.按权利要求1至9之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，所述外燃料箱(2)具有100和500mm之间的高度(5)，优选在200和350mm之间，并且长度(7)或宽度(6)在500和1400mm之间，优选在700和1000mm之间。
11.按权利要求1至10之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，所述夹层板(9)具有5和20mm之间的厚度(11)。
12.按权利要求1至11之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，所述夹层板(9)具有一带有相对边缘区域密封的支撑核心、尤其是蜂窝状核心的中间区域(10)。
13.按权利要求1至12之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，所述夹层板(9)在其周缘区域(16)在高度上直至周缘逐渐减小，并且优选在该周缘区域(16)不设置支撑核心。
14.按权利要求1至13之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，所述夹层板(9)与所述外燃料箱(2)的侧壁(13)的接触面具有用于改善粘结硬化和排气的排气通道(15)，所述排气通道由粘结层(14)中的通道(15)和/或所述外燃料箱(2)的侧壁(13)上的肋条和/或所述夹层板(9)中的孔形成。
15.按权利要求1至14之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，所述夹层板(9)一直被引导至设置在所述外燃料箱旁边的、用于燃料箱配件的辅助系统壳体(21)，并与该辅助系统壳体(21)固定连接，例如螺纹连接。
16.按权利要求1至15之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，不仅所述外燃料箱(2)的侧壁(13)，而且所述夹层板(9)的上部带层和底部带层(17，12)均由铝或铝合金形成。
17.按权利要求1至16之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，所述外燃料箱(2)的边缘区域和窄边区域(8)不具有夹层加强件。
18.按权利要求1至17之一所述的外燃料箱(2)，其特征在于，所述外燃料箱(2)是自支撑的，也就是说所述内燃料箱(3)不承受作用在所述外燃料箱(2)上的空气压力。
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