Шумоподавляющая перегородка и пластиковый топливный бак, содержащий такую перегородку

Шумоподавляющая перегородка и пластиковый топливный бак, содержащий такую перегородку

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к шумоподавляющей перегородке и пластиковому топливному баку, содержащему такую перегородку.

Топливные системы на пассажирских транспортных средствах различных типов обычно включают бак для хранения топлива, в основном содержащий по меньшей мере одно внутреннее дополнительное устройство. Один конкретный пример таких дополнительных устройств представляют шумоподавляющие перегородки, назначение которых состоит в подавлении шума («хлюпающего» шума, «плеска»), связанного с волнами, которые образуются внутри бака, когда транспортное средство резко ускоряется, тормозит, поворачивает и т.д. Такие перегородки также известны в автомобильной отрасли как «гасители колебаний топлива».

В основном эти перегородки закрепляют в баке после его изготовления, вставляя их через отверстие в его стенке, например, такое, через которое внутрь бака вводят и закрепляют насосный узел, и которое после этого плотно закрывают фланцем. Проблема главным образом состоит в том, что перегородка имеет размер, который превышает величину одного из отверстий, и/или является слишком длинной, чтобы быть вставленной через указанное отверстие.

Для решения этой проблемы были разработаны так называемые «раздвижные перегородки». Один конкретный вид таких перегородок описан в патенте США 6,408,979 и заявке на патент США 2003/0015537, и включает 2 части: нижний держатель и верхнюю скользящую часть, которая может скользить относительно держателя посредством пружин сжатия, установленных на фиксаторах, образованных на нижней стенке опоры и продолжающихся вверх. Для вставления перегородки в бак эти пружины сжимают (уменьшая размер узла), и они высвобождаются, как только перегородка становится на место, чтобы увеличить ее размер по существу по высоте бака. Для принятия и удержания перегородки на своем месте на нижней и верхней стенках бака выполнены фиксирующие выступы или буртики.

Однако, вследствие по существу раздвижного типа узла перегородки, в некоторых обстоятельствах (например, во время действий с пустым топливным баком перед креплением его внутри транспортного средства; в случае удара, резкого перемещения при значительном количестве топлива в баке, деформаций вследствие изменений внутреннего давления или старения, и т.д.) может случиться так, что эти перегородки начинают выскальзывать и даже выскакивать из своих буртиков.

Кроме того, геометрическая форма и размер этих буртиков такте, что они уменьшают внутренний объем бака и тем самым его реальную емкость.

Еще одна проблема, связанная с описанными в этих патентных документах США перегородками, особенно в случае, где перегородка не занимает все сечение топливного бака (например, как показано на фиг.1 заявки на патент США 2003/0015537), заключается в том, что эти перегородки могут перемещаться внутри своих буртиков и тем самым повреждать стенку бака.

Наконец, при показанной в этих патентных документах форме буртиков, для сборщика, который закрепляет перегородку(-ки) внутри бака, затруднительно убедиться в том, что перегородка установлена правильно на своем месте.

Задачей настоящего изобретения является разрешение этих проблем созданием конструкции перегородки и бака, которая позволяет легко и надежно фиксировать перегородку внутри топливного бака.

В связи с этим настоящее изобретение относится к шумоподавляющей перегородке топливного бака, содержащей нижний держатель и верхнюю скользящую часть, которая может скользить относительно держателя посредством пружин сжатия, установленных на фиксаторах, при этом нижний держатель имеет полое основание, имеющее две вертикальных или наклонных стенки, образующих открытую полость удлиненной формы с продольной осью, причем указанная полость содержит по меньшей мере одно ребро, составляющее угол с продольной осью полости.

Полость в основании этой перегородки предназначена для посадки ее на буртик, отформованный в стенке бака, а ребро внутри этой полости предназначено для вставления в щель соответствующей формы и размера в буртике.

Таким образом, настоящее изобретение также относится к топливному баку, снабженному вышеописанной шумоподавляющей перегородкой, при этом бак включает отформованный в нем буртик с щелью, причем перегородка закреплена ее основанием на буртике и ее ребром внутри щели буртика.

Выражение «топливный бак» подразумевает герметичный резервуар, пригодный для хранения топлива при разнообразных и переменных условиях применения и окружающей среды. Примером этого бака является бак, которым оснащают автомобили.

Топливный бак согласно изобретению изготавливают со стенками из пластика, в основном включающими внутреннюю поверхность вогнутой формы и наружную поверхность выпуклой формы.

Термин «пластик» подразумевает любой материал, который включает по меньшей мере одну синтетическую полимерную смолу.

Может быть пригодным любой тип пластика. В особенности пригодные пластики принадлежат к категории термопластических материалов.

Термин «термопластический материал» подразумевает любой термопластический полимер, в том числе термопластические эластомеры, а также их смеси. Термин «полимер» подразумевает как гомополимеры, так и сополимеры (в частности двойные или тройные сополимеры). Примерами таких сополимеров являются статистические сополимеры, линейные блок-сополимеры, другие блок-сополимеры и привитые сополимеры, но не ограничиваются ими.

Пригоден любой тип термопластического полимера или сополимера, который имеет температуру плавления ниже температуры разложения. В частности пригодны синтетические термопластические материалы, имеющие температуру плавления в диапазоне, простирающемся по меньшей мере на 10 градусов Цельсия. Примеры таких материалов включают такие, которые проявляют полидисперсность по своей молекулярной массе.

В частности, возможно применение полиолефинов, термопластических сложных полиэфиров, поликетонов, полиамидов и их сополимеров. Может быть также использована смесь полимеров или сополимеров, и также аналогичным образом возможно применение смеси полимерных материалов с неорганическими, органическими и/или природными наполнителями, например, такими как, но не ограничиваясь: углерод, соли и другие неорганические производные, натуральные или полимерные волокна. Также возможно применение многослойных структур, составленных уложенными друг на друга и соединенными слоями, включающими по меньшей мере один из полимеров или сополимеров, описанных выше.

Одним часто используемым полимером является полиэтилен. Превосходные результаты были получены с полиэтиленом высокой плотности (ПЭВП).

Бак, для которого предназначен способ согласно изобретению, предпочтительно имеет многослойную структуру, включающую по меньшей мере один слой из термопластического материала и по меньшей мере один дополнительный слой, который предпочтительно может быть выполнен из материала, который представляет собой барьер для жидкостей и/или газов.

Тип и толщину барьерного слоя предпочтительно выбирают так, чтобы свести к минимуму проницаемость жидкостей и газов в контакте со стенкой бака. Этот слой предпочтительно основывается на барьерном материале, то есть, непроницаемом для топлива полимере, например, таком как EVOH (частично гидролизованный сополимер этилена и винилацетата). В качестве альтернативы, бак может быть подвергнут поверхностной обработке (фторированию или сульфированию) чтобы сделать его непроницаемым для топлива.

Предпочтительными являются топливные баки, образованные наружными слоями из ПЭВП с внутренним слоем из EVOH.

Термином «перегородка» обозначают часть с общей плоской (пластинчатой) формой, которая может иметь контур с любыми очертаниями, и которая предпочтительно имеет отверстия в ней, чтобы обеспечивать прохождение топлива через нее.

Согласно изобретению, эта перегородка (пластина) содержит нижний держатель, верхнюю скользящую часть и по меньшей мере 2 пружины, которые позволяют (при сжатии) верхней части скользить в сторону держателя для уменьшения размера перегородки и обеспечения возможности введения ее через отверстие в стенке бака, и которые, как только перегородка своим основанием будет установлена на буртике в баке с ребром внутри щели, заставят держатель и верхнюю скользящую часть соответственно упереться в нижнюю и верхнюю поверхность бака.

Держатель и скользящую часть предпочтительно выполняют из пластика, и в особенности наиболее предпочтительно из упругого пластика, имеющего хорошую устойчивость к топливу, такого как полиацеталь, и в особенности ПОМ (полиоксиметилен).

Что касается пружин, то их в основном выполняют из металла, имеющего хорошую устойчивость к топливу, например, такого как нержавеющая сталь. Эти пружины установлены на фиксаторах, которые предпочтительно образованы на нижней стенке держателя и продолжаются от нее вверх. Еще более предпочтительно, они дополнительно установлены на фиксаторах, которые образованы на верхней скользящей части и продолжаются от нее вниз.

В основном, предпочтительно иметь возможность контролировать, правильно ли перегородка размещена и закреплена в баке, до того, как указанный бак доставлен изготовителю автомобиля, и/или до того, как он установлен на транспортном средстве. Поэтому в варианте осуществления, в котором перегородка в основном выполнена из пластика, предпочтительно снабжать указанную перегородку по меньшей мере одной металлической частью на ее верхней или нижней части (основании и вершине, соответственно). Металлическую часть (например, типа диска или сложенной полосы) предпочтительно размещают как на основании, так и на вершине, и еще более предпочтительно устанавливают 3 таких металлических части (предпочтительно 2 на основании и одну на вершине), чтобы быть уверенными в правильном позиционировании перегородки в отформованных буртиках.

Согласно изобретению, нижний держатель имеет основание, включающее две вертикальных или наклонных стенки, образующих открытую полость удлиненной формы с продольную осью, причем указанная полость включает по меньшей мере одно ребро, составляющее угол с продольной осью полости. Этот угол предпочтительно составляет по меньшей мере 45°, еще более предпочтительно по меньшей мере 60°, и наиболее предпочтителен около 90° (это означает, что в этом случае ребра перпендикулярны оси). Предпочтительно предусмотрено 2 или более таких ребер (в зависимости от длины полости).

Хотя верхняя часть может скользить внутри держателя, как описано в вышеупомянутом документе уровня техники, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения обе части представляют собой всего лишь плоские пластины, и верхняя часть скользит вдоль одной поверхности нижнего держателя. В этом варианте осуществления обе части имеют 2 рельефных участка, имеющих полое пространство в форме полуцилиндра, причем полуцилиндры одной части обращены к полуцилиндрам на другой части так, что они образуют полость, в которую вставлены пружины сжатия. В этом варианте осуществления нижняя часть каждого полуцилиндрического полого пространства предпочтительно содержит фиксатор для одного конца пружины. Эти фиксаторы могут иметь любую форму; предпочтительно они имеют форму пальца.

Для того чтобы направлять скольжение верхней части вдоль одной поверхности держателя, одна из этих частей предпочтительно имеет щель, в которой может скользить соответствующий штифт на другой части. Этот штифт предпочтительно имеет свободный конец в форме колпачка или крючка, имеющего по меньшей мере одно сечение большего размера, чем ширина щели. Наиболее предпочтительно, щель имеет загнутый протяженный край, по которому может скользить указанный колпачок или крючок. Штифты, несущие крючки, являются предпочтительными по сравнению со штифтами, несущими колпачки, поскольку их легче вставлять, и поскольку они создают меньшее трение, если они выполнены с возможностью скольжения только по одному краю щели.

В этом варианте осуществления перегородка предпочтительно содержит по меньшей мере 2, а более предпочтительно по меньшей мере 3 пары штифт/щель, чтобы скользящее перемещение верхней части на держателе направлялось оптимально. Хотя одна часть может содержать все штифты, а другая все щели, предпочтительно, чтобы каждая часть имела и те, и другие.

Более предпочтительно, каждая часть (нижний держатель и верхняя скользящая часть) включает 3 штифта и 3 щели, чтобы перегородка включала 6 пар штифт/щель.

Согласно предпочтительному дополнительно варианту осуществления, одна пара штифт/щель снабжена рельефными участками, которые могут взаимодействовать для блокирования верхней части относительно нижнего держателя (путем сжатия пружин) так, чтобы сделать вставление перегородки внутрь бака более простым и надежным для сборщика. В этом варианте осуществления штифт на его конце предпочтительно снабжают выступом, который облегчает соединение/разъединение рельефных участков для блокирования/высвобождения «сложенного» состояния перегородки. Конкретный выбор конструкции штифта, улучшающей его гибкость, также облегчает это разъединение/соединение.

В еще одном дополнительном варианте осуществления указанный штифт может скользить по всей щели, которая включает ограничитель, через который должен проходить колпачок или крючок.

Однако проблема, которая обнаружена в таком дополнительном варианте исполнения, состоит в том, что в некоторых обстоятельствах, если на бак действует давление (например, если бак падает (его роняют), или когда бак прижимают к нижней части кузова транспортного средства во время крепления его металлическими защелками), перегородка может внезапно опять сложиться, и штифт может вновь заблокироваться в ограничителе щели так, что перегородка останется в сложенном состоянии и упадет внутрь бака.

Соответственно, в более предпочтительном дополнительном варианте осуществления штифт может скользить в щели только тогда, когда рельефный участок (выступ) на его верхнем конце был смешен в боковом направлении (перпендикулярно перегородке) так, чтобы проходить под верхним краем щели. В этом варианте осуществления, чтобы обеспечить гибкость, достаточную для деформации штифта (для возможности бокового перемещения рельефного участка), в то же время позволяя сдвигаться 2 частям перегородки (верхней части и держателю) друг относительно друга, указанный штифт предпочтительно имеет форму удлиненного язычка, вырезанного в части перегородки, где он размещен заподлицо с ее поверхностью, причем указанный язычок несет указанный рельефный участок.

Чтобы способствовать закреплению конца язычка, на котором расположен выступ, при его перемещении, как описано выше, другая сторона конца язычка (противоположная концу, на котором расположен выступ), может включать рельефный участок, действующий в качестве ручки.

В этом варианте осуществления перегородка остается в основном блокированной в ее сложенном состоянии, поскольку выступ на язычке примыкает к верхнему краю щели и не может отсоединиться, пока не сдвинется вбок (в сторону от поверхности перегородки). Аналогичным образом, перегородка может быть установлена в свое блокированное положение при условии, что ее выступ перемещен в боковом направлении. Такие боковые перемещения должны быть выполнены вручную и не могут произойти случайно в вышеописанных ситуациях.

Следует отметить, что указанные щели внутри держателя и/или скользящей части позволяют топливу проходить через перегородку, что также является предпочтительным. Обеспечение возможности протекания топлива через перегородку эффективно максимизирует рассеивание энергии (силы вязкого сопротивления) по сравнению с плоской пластиной. Это также позволяет поместить внутри топливного бака дополнительное количество используемого топлива тем, что не создает областей, в которые топливо не может поступить или откуда не может выйти.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления, который может быть скомбинирован с предшествующими вариантами, по меньшей мере одна боковая сторона либо скользящей части, либо держателя, может быть снабжена загнутым краем, в который может быть вставлена боковая сторона другой части, чтобы опять же направлять скользящее перемещение. Предпочтительно, такой загнутый край имеют обе боковые стороны одной части, причем указанная часть предпочтительно представляет собой верхнюю скользящую часть.

Чтобы уменьшить вес перегородки, предпочтительно выполнять держатель и верхнюю часть настолько тонкими, насколько возможно, но чтобы сохранять общую жесткость перегородки, предпочтительно выполнять обе части с выемками и/или ребрами с надлежащей формой, размером и в требуемом месте. Это представляет собой часть базового проектирования/конструирования перегородки и может быть без труда оптимизировано, например, с использованием методов автоматизированного проектирования (САПР).

Верхняя скользящая часть перегородки согласно изобретению предпочтительно включает вершинную (противоположную основанию держателя), которая также может иметь такую форму, что взаимодействует с рельефным участком на верхней стенке бака для фиксирования также в верхней части перегородки в баке. Эта форма может быть подобной форме основания (то есть, вершина может включать полую удлиненную полость с ребром). Однако, поскольку перегородка уже прочно зафиксирована в баке своим основанием, может быть достаточным выполнение вершины только с выступом, который может быть вставлен в отформованные буртики, аналогичные буртикам в вышеприведенном документе уровня техники. В зависимости от геометрической формы герметизирующей крышки бака, в котором размещают перегородку, указанная вершина могла бы быть даже «плоской», то есть соответствующей указанной геометрической форме без какого-либо выступа.

Назначение фиг.1-7 состоит в иллюстрировании определенных конкретных аспектов изобретения, без намерения ограничить его область каким бы то ни было образом.

На фиг.1 показано 2 вида в перспективе (по одному с каждой из противоположных сторон) перегородки, включающей некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения. На фиг.2 показаны 2 вида в перспективе нижней стороны нижнего держателя указанной перегородки. На фиг.3 показан нижний держатель указанной перегородки, зафиксированный в нижней части топливного бака. На фиг.4 показана верхняя скользящая часть указанной перегородки, закрепленная в верхней части топливного бака. На фиг.5 и 6 показан трехмерные виды (по одному с каждой из противоположных сторон) перегородки, включающей другие предпочтительные варианты осуществления изобретения, и на фиг.7 показано ее сечение согласно пунктирным линиям на фиг.5 и 6.

На этих чертежах идентичными ссылочными позициями обозначены идентичные или аналогичные конструктивные элементы.

Показанная в них перегородка содержит нижний держатель (1) и верхнюю скользящую часть (2), имеющую загнутые края (2') на своих боковых сторонах, которые могут скользить по боковым сторонам держателя (1). Обе части выполнены из ПОМ, и они содержат металлические части (3), которые позволяют контролировать положение перегородки снаружи (с использованием металлодетектора, рентгеновских лучей.).

Обе части (1, 2) содержат 2 рельефных участка (4), имеющих полое пространство в форме полуцилиндра, причем 2 полуцилиндра одной части обращены к таковым другой части так, что они образуют 2 цилиндрических полости, в которые вставлены пружины (5) сжатия, которые закреплены на фиксаторах (6), имеющих форму пальцев.

Нижний держатель (1) имеет щели (7) и штифты (8), которые взаимодействуют соответственно со штифтами (8') и щелями (7') в верхней части (2), чтобы направлять скользящее перемещение указанной верхней части (2) на держателе (1) (или по меньшей мере помогать загнутым краям (2') на ней). Все штифты (8, 8') имеют свободный конец в форме крючка, скользящего по загнутому протяженному краю щелей (7); за исключением одного (9), который имеет форму рычага и который взаимодействует со сопрягаемым рельефным участком (10) в щели (7) для создания блокирующего механизма, удерживающего пружины (5) в сжатом состоянии, чтобы надежно вставить перегородку в бак. Этот штифт (9) выполнен с выступом (9') на его свободном конце, чтобы упростить приведение в действие указанного механизма.

Чтобы снизить вес перегородки, в то же время сохраняя ее механическую устойчивость, обе части (1, 2) включают углубления (11) и ребра (12) с надлежащими формой, размером и в требуемом местоположении.

Как видеть на фиг.2, полое основание (13) нижнего держателя (1) включает две наклонных стенки (13', 13''), образующих открытую полость удлиненной формы, имеющую продольную ось и 2 ребра (14), которые перпендикулярны продольной оси полости.

На фиг.3 показана нижняя часть топливного бака, предназначенного для установки 2 перегородок, и в котором на левой стороне закреплен один нижний держатель (1), а на правой стороне открыто для обозрения место для крепления другого нижнего держателя. Как видно на этом чертеже, полость основания (13) предназначена для введения в нее буртика (15), отформованного в стенке бака, а ребра (14) предназначены для вставления в щели (16) с соответствующими формой и размером в буртике (15).

На фиг.4 показана другая (верхняя) часть того же бака с верхней скользящей частью, закрепленной слева (плюс небольшая часть нижнего держателя, через которую выполнен разрез), и отформованные буртики (17) для фиксирования верхней скользящей части другой перегородки справа.

На этом чертеже также показано отверстие (18), через которое перегородки вставляют в бак.

На фиг.5-7 показаны обе стороны перегородки, включающей предпочтительную конструкцию блокирующей пары штифт/щель, которая уже была описана выше, и согласно которой штифт (9) имеет форму удлиненного язычка, имеющего:

- выступ (9'), который необходимо ввести под верхний край (10') щели (7), чтобы заблокировать перегородку в ее сложенном состоянии (не показано на чертежах, где перегородка находится в раздвинутом состоянии); и

- на стороне, противоположной той стороне, которая имеет выступ: ручку (9''), которая способствует перемещению верхней части язычка (9) в поперечном направлении, чтобы помочь ему проходить под/над верхним краем (10') щели в нижнем держателе для соответствующего удержания перегородки в ее сложенном/раздвинутом положении.

Как видно на фиг.7, которая представляет сечение по плоскости, обозначенной пунктирной линией на фиг.5 и 6, при вытягивании за ручку (9'') для перемещения ее в правую сторону можно деформировать язычок, и если совместно приложить давление к верхней скользящей части, чтобы сжать пружины (5), то выступ (9') будет смещаться вниз (поскольку он выполнен в виде единой детали с верхней скользящей частью (2)), и если его удерживать справа во время этого перемещения, он может высвободиться обратно влево в конце указанного перемещения (чтобы язычок опять выпрямился) и заблокироваться под верхним краем (10') щели в нижнем держателе (1).

1. Шумоподавляющая перегородка топливного бака, содержащая нижний держатель и верхнюю скользящую часть, которая может скользить относительно держателя посредством пружин сжатия, установленных на фиксаторах, при этом нижний держатель имеет полое основание, имеющее две вертикальных или наклонных стенки, образующих открытую полость удлиненной формы с продольной осью, причем указанная полость содержит по меньшей мере одно ребро, составляющее угол с продольной осью полости.

2. Перегородка по п.1, в которой держатель и скользящая часть выполнены из ПОМ (полиоксиметилена).

3. Перегородка по п.1 или 2, в которой пружины установлены на фиксаторах, образованных соответственно на нижней стенке держателя и продолжающихся от нее вверх, и на фиксаторах, образованных на верхней скользящей части и продолжающихся от нее вниз.

4. Перегородка по п.1, в которой перегородка в основном выполнена из пластика и снабжена по меньшей мере одной металлической частью на ее верхней скользящей части или на ее нижнем держателе.

5. Перегородка по п.4, содержащая 3 металлических части: 2 на нижнем держателе и одну на верхней скользящей части.

6. Перегородка по п.1, в которой верхняя скользящая часть и нижний держатель представляют собой плоские пластины, которые обе содержат 2 рельефных участка, имеющих полое пространство в форме полуцилиндра, причем полуцилиндры одной части обращены к полуцилиндрам другой части так, что они образуют полости, в которых установлены пружины сжатия, причем нижняя часть каждого полуцилиндрического полого пространства содержит фиксатор для одного конца пружины.

7. Перегородка по п.1, в которой верхняя скользящая часть скользит вдоль одной поверхности нижнего держателя, причем по меньшей мере одна из этих частей содержит щель, в которой может скользить соответствующий штифт на другой части.

8. Перегородка по п.7, в которой она содержит несколько пар штифтов/щелей, причем одна пара штифт/щель («блокирующая пара») снабжена рельефными участками, которые взаимодействуют для блокирования верхней части относительно нижнего держателя (при сжатии пружин), и выступом на ее конце, который облегчает соединение/разъединение рельефных участков для блокирования/высвобождения «сложенного» состояния перегородки.

9. Перегородка по п.8, в которой штифт блокирующей пары имеет свободный конец, снабженный колпачком или крючком, при этом штифт может скользить по всей щели, которая имеет ограничитель, через который проходит участок, имеющий форму колпачка или крючка.

10. Перегородка по п.8, в которой штифт блокирующей пары может скользить в щели только тогда, когда рельефный участок (выступ) на его верхнем конце был перемещен в боковом направлении (перпендикулярно перегородке) так, чтобы проходить под верхним краем щели.

11. Перегородка по п.10, в которой штифт блокирующей пары имеет форму удлиненного язычка, вырезанного в части перегородки, где он расположен заподлицо с ее поверхностью, причем указанный язычок имеет ручку на его конце, на стороне, противоположной стороне, имеющей выступ.

12. Перегородка по п.1, в которой обе боковых стороны верхней скользящей части выполнены с загнутыми краями, в каждом из которых расположена боковая сторона нижнего держателя.

13. Перегородка по п.1, в которой держатель и верхняя скользящая часть выполнены с углублениями и/или ребрами.

14. Перегородка по п.1, в которой верхняя скользящая часть включает вершину (противоположную основанию держателя).

15. Топливный бак, снабженный шумоподавляющей перегородкой по любому из пп.1-14, при этом указанный бак включает отформованный в нем буртик со щелью, причем перегородка закреплена в баке ее основанием на буртике и ее ребром внутри щели буртика.