DE102007042278A1

DE102007042278A1 - Kraftstoffbehälter

Info

Publication number: DE102007042278A1
Application number: DE200710042278
Authority: DE
Inventors: Timo Krämer
Original assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Current assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-09-07
Also published as: DE102007042278B4; US8763646B2; US20090065513A1

Abstract

Funktionsbauteile, die ortsfest in einem Kraftstoffbehälter (1) montiert und über eine Verbindungsleitung (6) miteinander verbunden sind, können durch eine Größen- und Formänderung des Kraftstoffbehälters (1) beschädigt werden. Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter (1), insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff, umfassend wenigstens zwei Funktionsbauteile wie beispielsweise Entlüftungsventile (5), Pumpen, Behälter oder dergleichen, die in einem Kraftstoffbehälter (1) ortsfest angeordnet und über eine Verbindungsleitung (6) miteinander verbunden sind. Um Beschädigungen zu vermeiden, umfasst die Verbindungsleitung (6) erfindungsgemäß wenigstens einen ersten Abschnitt (9) und einen zweiten Abschnitt (10), wobei die Steifigkeit des ersten Abschnitts (9) kleiner ist als die Steifigkeit des zweiten Abschnitts (10) (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff, umfassend wenigstens zwei Funktionsbauteile, wie beispielsweise Entlüftungsventile, Pumpen, Behälter oder dergleichen, die in dem Kraftstoffbehälter ortsfest angeordnet und über wenigstens eine Verbindungsleitung miteinander verbunden sind.
Aus der WO 01/30601 A1 ist ein derartiger Kraftstoffbehälter mit eingebauten Funktionsbauteilen bekannt. In dem dort offenbarten Kraftstoffbehälter sind beispielsweise der Ausgleichsbehälter und sämtliche Ventile zum Entlüften des Kraftstoffbehälters innerhalb des Kraftstoffbehälters eingebaut. Diese Funktionsbauteile sind ortsfest in dem Kraftstoffbehälter angeordnet.
Moderne Kraftstoffbehälter sind im Allgemeinen aus Kunststoff gefertigt, zum Beispiel durch Extrusionsblasformen. Je nach Herstellungsverfahren ist ein Befestigen der Funktionsbauteile und der Verbindungsleitung während der Herstellung der Kraftstoffbehälter nicht möglich, so dass die Funktionsbauteile und die Verbindungsleitungen nachträglich in den Kraftstoffbehälter eingebaut werden müssen. Dies erfolgt zwangsläufig durch eine Öffnung in dem Kraftstoffbehälter, wie beispielsweise einer Revisionsöffnung. Da Öffnungen in Kraftstoffbehältern aus Kunststoff potentielle Leckagepfade für gasförmige Kohlenwasserstoffe bilden, sind diese entweder zu vermeiden oder so klein wie möglich zu halten. Die Montage von Einbauteilen, insbesondere die Montage von Entlüftungsventilen mit bereits außerhalb des Behälters vormontierten Leitungen durch eine enge Öffnung kann problematisch sein.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffbehälter verändern nach ihrer Herstellung ihre Größe und Form in gewissen Grenzen. So schrumpft beispielsweise ein Kraftstoffbehälter aus Kunststoff nach seiner Herstellung um ca. 3%, bedingt durch das Abkühlen nach dem Herstellungsprozess (Schwindung). Weiterhin führen die Erstbetankung und die Befüllung und Entleerung des Kraftstoffbehälters im normalen Betrieb zu einer Größen- und Formänderung des Kraftstoffbehälters. Bei der Erstbetankung von Kraftstoffbehältern aus Kunststoff, die in der Regel aus einem mehrschichtigen Extrudat mit einer Innenschicht aus Polyethylen bestehen, kommt es zu einer Formänderung durch Quellung der Innenschicht in Anwesenheit von Kraftstoff. Schließlich unterliegt der Kraftstoffbehälter bei bestimmungsgemäßem Einsatz im KFZ Beanspruchungen, die zumindest teilweise eine elastische Verformung dessen Wandung bewirken.
Wegen der ortsfesten Anordnung der Funktionsbauteile an der Behälterwandung, diese sind in der Regel mit der Behälterwandung verschweißt oder verrastet, werden bei einer Größen- und Formänderung des Behälters Kräfte auf die Verbindungsleitungen ausgeübt, die auf die Funktionsbauteile übertragen werden. Ein Ausgleich dieser Kräfte durch eine beispielsweise in Schleifen verlegte Verbindungsleitung ist wegen der damit einhergehenden Siphonbildung nicht wünschenswert. Bekanntlich sammelt sich in solchen Siphons kondensierter Kraftstoff, der bei Mitriss in der Entlüftungsleitung die Funktionsweise des Kraftstoffdampffilters beeinträchtigt.
Werden die Funktionsbauteile während der Ausformung des Behälters in diesen eingebracht, die Verbindungsleitungen hingegen erst nach Fertigstellung des Behälters montiert, so ist dies problematisch, wenn sich die Lage der Befestigungspunkte, d. h. die Lage der Funktionsbauteile, beispielsweise aufgrund von Schrumpfungsverzug geändert hat. Die Verbindungsleitung muss dann bereits unter Spannung montiert werden. Unabhängig davon können die Funktionsbauteile mit den Verbindungsleitungen während der Herstellung des Behälters in diesen eingebracht worden sein. Dies kann beispielsweise bei Herstellung des Kraftstoffbehälters durch Extrusionsblasformen zweier bahnförmiger Vorformlinge in einem mehrteiligen Formwerkzeug, beispielsweise in einem dreiteiligen Formwerkzeug dadurch erfolgen, dass die Funktionsbauteile bereits mit vormontierten Verbindungsleitungen über einen Manipulator oder dergleichen mit der noch plastischen Innenwandung des halbfertigen Erzeugnisses verschweisst werden. Bei Montage der Funktionsbauteile im Inneren des Behälters nach dessen Fertigstellung können diese beispielsweise mit an der Innenwandung des Behälters vorgesehenen Befestigungsmitteln verrastet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kraftstoffbehälter der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine Größen- und Formänderung des Kraftstoffbehälters nach der Herstellung nicht zu einer Beschädigung der in dem Kraftstoffbehälter angeordneten Funktionsbauteile führt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens eine Verbindungsleitung wenigstens einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, wobei die Steifigkeit des ersten Abschnitts kleiner ist als die Steifigkeit des zweiten Abschnitts. Der erste Abschnitt mit der kleineren Steifigkeit ist so ausgebildet, dass er die bei einer Größen- und Formänderung des Kraftstoffbehälters auftretenden Kräfte kompensieren kann, so dass die von den verhältnismäßig steifen Verbindungsleitungen ausgeübte Kraft nicht auf die Funktionsbauteile übertragen wird. Weiterhin kann die Verbindungsleitung im Bereich des ersten Abschnitts mit der kleineren Steifigkeit ohne eine Beschädigung verformt werden, wodurch ein Einbau der Verbindungsleitung in den Kraftstoffbehälter erleichtert wird, da die Verbindungsleitung einfacher durch die Revisionsöffnung in den Tank eingeführt werden kann.
Unter Verbindungsleitung im Sinne der Erfindung ist eine Leitungsanordnung umfassend mehrere Leitungsabschnitte und/oder Verzweigungen genauso zu verstehen wie ein einziger, zwei Teile miteinander verbindender Leitungsabschnitt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der erste Abschnitt mit der kleineren Steifigkeit aus einem Flüssigsilikon bestehen. Flüssigsilikone haben den Vorteil, dass sie gegen eine Zersetzung durch Kraftstoffe resistent sind.
Der zweite Abschnitt der Verbindungsleitung mit der größeren Steifigkeit kann aus einem thermoplastischen Kunststoff oder aus Metall bestehen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Verbindungsleitung wenigstens einen Abschnitt geringerer Steifigkeit auf, der zwischen zwei Abschnitten mit im Verhältnis hierzu größerer Steifigkeit angeordnet ist (hart-weich-hart).
Der erste Abschnitt der Verbindungsleitung mit der kleineren Steifigkeit ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er eine Shore A Härte ≤ 70 aufweist.
Der zweite Abschnitt der Verbindungsleitung mit der größeren Steifigkeit ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er eine Shore A Härte > 70 aufweist.
Je nach Größe und Form des Kraftstoffbehälters und der zu erwartenden Verformungen ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungsleitung weitere Abschnitte umfasst, deren Steifigkeit kleiner ist als die Steifigkeit des zweiten Abschnitts. Dadurch ist es möglich, an Stellen, an denen Verformungen erwartet werden, gezielt Abschnitte mit einer kleineren Steifigkeit einzufügen. Durch die dämpfende Wirkung dieser Abschnitte werden die Funktionsbauteile in dem Kraftstoffbehälter vor Beschädigungen durch über die Verbindungsleitungen ausgeübte Kräfte geschützt.
Um der Verbindungsleitung eine gewisse Steifigkeit zu verleihen, ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungsleitung weitere Abschnitte umfasst, deren Steifigkeit größer ist als die Steifigkeit des ersten Abschnitts.
Umfasst die Verbindungsleitung mehr als drei Abschnitte, so ist es vorteilhaft, wenn sich Abschnitte mit größerer und kleinerer Steifigkeit abwechseln, so dass ein Abschnitt mit kleinerer Steifigkeit immer zwischen zwei Abschnitten mit größerer Steifigkeit vorgesehen ist. Somit kann der Abschnitt mit der kleineren Steifigkeit eine mögliche Bewegung zwischen den zwei Abschnitten größerer Steifigkeit dämpfen.
Andererseits kann es auch vorteilhaft sein, wenn sich der erste Abschnitt mit der kleineren Steifigkeit an einem Ende der Verbindungsleitung befindet. Dadurch werden die durch die Größen- und Formänderung des Kraftstoffbehälters verursachten Kräfte kompensiert. Wird solch eine Verbindungsleitung nachträglich innerhalb des Kraftstoffbehälters an dem Funktionsbauteil angeschlossen, so kann der erste Abschnitt mit der kleineren Steifigkeit dies erleichtern. Beim Anschließen der Verbindungsleitung an das Funktionsbauteil muss die Verbindungsleitung beispielsweise auf einen Anschlussnippel geschoben werden. Dies ist leichter, wenn der Abschnitt, der auf den Anschlussnippel geschoben werden muss, eine geringere Steifigkeit aufweist.
Damit in dem Kraftstoffbehälter mehr als zwei Funktionsbauteile über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden werden können, kann der Kraftstoffbehälter ein als Verteilerstück ausgebildetes Verbindungsstück in der Verbindungsleitung umfassen.
Bei einer Größen- und Formänderung des Kraftstoffbehälters wird über die Verbindungsleitung zwischen dem Verbindungsstück und dem Funktionsbauteil eine Kraft ausgeübt. Um dies zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich zwischen dem Verbindungsstück und dem Funktionsbauteil Abschnitte mit unterschiedlicher Steifigkeit befinden. Vorteilhaft daran ist, dass die auftretende Kraft direkt zwischen Funktionsbauteil und Verbindungsstück kompensiert werden kann und nicht erst über das Verbindungsstück zu einem Abschnitt kleinerer Steifigkeit übertragen werden muss.
Zweckmäßig ist die Verbindungsleitung jeweils endseitig an Entlüftungsventile als Funktionsbauteile angeschlossen.
Der erste Abschnitt, mit der kleineren Steifigkeit, wird zweckmäßigerweise durch Flüssigsilikon-Spritzgießen hergestellt. Andererseits ist es auch möglich, die Verbindungsleitung mit Abschnitten unterschiedlicher Steifigkeit einstückig durch Extrusionsblasformen oder 3D Saugblasformen (Hart-Weich-Hart) herzustellen.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine Ansicht von oben auf einen erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälter mit einer andeutungsweise dargestellten, eingebauten Entlüftungsanordnung,
2 eine Querschnittsansicht des Kraftstoffbehälters aus 1, mit eingebauter Entlüftungsanordnung,
3 die Entlüftungsanordnung des Kraftstoffbehälters aus 1, umfassend vier Entlüftungsventile, ein Verbindungsstück und eine Entlüftungsleitung, und
4 das Verbindungsstück der Entlüftungsanordnung aus 3.
1 zeigt einen Kraftstoffbehälter 1, mit einer darin eingebauten Entlüftungsanordnung 2, einem innerhalb oder außerhalb des Kraftstoffbehälters angeordneten Kraftstoffdampffilter 3 und einem Einfüllstutzen 4. Die Entlüftungsanordnung 2 besteht aus vier Entlüftungsventilen 5, einer Verbindungsleitung 6 und einem Verbindungsstück 7. Das Verbindungsstück 7 ist über eine Entlüftungsleitung 8 mit dem Kraftstoffdampffilter 3 verbunden, das üblicherweise als Aktivkohlefilter ausgebildet ist.
Der Kraftstoffbehälter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist als extrusionsblasgeformter Kunststoffbehälter ausgebildet. Dieser besitzt eine mehrschichtige Behälterwand mit wenigstens einer in diese eingebetteten Barriereschicht für Kohlenwasserstoffe. Der Kraftstoffbehälter umschließt die üblichen Funktionsbauteile wie beispielsweise Entlüftungsventile, Pumpen, Ausgleichsbehälter, Schwallbehälter oder dergleichen.
Eine ordnungsgemäß funktionierende Entlüftungsanordnung 2 gewährleistet im Normalbetrieb und bei der Betankung des Kraftstoffbehälters 1 über den Einfüllstutzen 4, dass das in dem Kraftstoffbehälter 1 enthaltene Gasgemisch über die Entlüftungsventile 5, die Verbindungsleitung 6, das Verbindungsstück 7 und die Entlüftungsleitung 8 zu dem Kraftstoffdampffilter 3 geleitet wird. Der flüssige Kraftstoff geht bedingt durch die Fahrdynamik und durch Temperaturänderungen in die Gasphase über. Bei einem zu hohen Druck in dem Kraftstoffbehälter 1 und bei der Betankung, bei welcher die Flüssigkeit das Gasgemisch verdrängt, muss das Gasgemisch aus dem Kraftstoffbehälter 1 abgeleitet werden. Das abgeleitete Gasgemisch wird von einem Kraftstoffdampffilter 3 gefiltert und so gereinigt, dass es an die Umwelt abgegeben werden kann.
Die Entlüftungsanordnung 2 wird entweder während der Herstellung des Kraftstoffbehälters 1 in diesen eingebaut oder nachträglich durch eine nicht dargestellte Revisionsöffnung in den Kraftstoffbehälter 1 eingebaut. Bei einem nachträglichen Einbau der Entlüftungsanordnung 2 in den Kraftstoffbehälter 1 wird im Allgemeinen die vormontierte Entlüftungsanordnung durch die Revisionsöffnung in den Kraftstoffbehälter 1 eingebaut. Dies ist aufgrund der Größe und Steifigkeit der Entlüftungsanordnung 2 problematisch. Da die Entlüftungsanordnung 2 für die Nominalgröße des Kraftstoffbehälters 1 ausgelegt ist, dieser jedoch wie zuvor erwähnt, seine Größe und Form ändern kann, ist die Passgenauigkeit der Entlüftungsanordnung 2 beim Einbau in den Kraftstoffbehälter 1 nicht gewährleistet, was ebenfalls zu Problemen führen kann.
Die Verbindungsleitung 6 zwischen jedem Entlüftungsventil 5 und dem Verbindungsstück 7 besteht jeweils aus Abschnitten mit unterschiedlicher Steifigkeit. Jede Verbindungsleitung umfasst erste Abschnitte 9 mit kleinerer Steifigkeit und zweite Abschnitte 10 mit größerer Steifigkeit. Die Abschnitte kleinerer Steifigkeiten 9 können sich mit Abschnitten größerer Steifigkeit 10 abwechseln, beispielsweise in der Reihenfolge hart-weich-hart. Der erste Abschnitt 9 mit kleinerer Steifigkeit ist aus einem Flüssigsilikon hergestellt. Die erhältlichen Standardtypen von Flüssigsilikonen weisen eine Shore A Härte zwischen 20 und 70 auf. Der Abschnitt 10 ist aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt und weist eine größere Steifigkeit auf.
Die Entlüftungsanordnung 2 umfassend die vier Entlüftungsventile 5, die Verbindungsleitung 6, das Verbindungsstück 7 und die Entlüftungsleitung 8, ist selbsttragend ausgebildet. Das heißt, die Abschnitte 9 mit kleinerer Steifigkeit beeinflussen die Steifigkeit der gesamten Entlüftungsanordnung 2 nur geringfügig.
Um eine Beschädigung der Entlüftungsventile 5 durch die bei einer Größen- und Formänderung auftretenden Kräfte zu verhindern, umfasst die Verbindungsleitung 6 Abschnitte mit einer kleineren Steifigkeit 9, die die Größenänderung des Kraftstoffbehälters 1 kompensieren können.
2 zeigt den Kraftstoffbehälter 1 aus 1 in einer Querschnittsansicht. In der Querschnittsansicht ist zu erkennen, dass die Entlüftungsanordnung 2 in Einbaulage des Kraftstoffbehälters im oberen Bereich des Kraftstoffbehälters 1 angeordnet ist. Dieses Ausgleichsvolumen ist im vollbetankten Zustand des Kraftstoffbehälters 1 nicht mit Kraftstoff gefüllt.
In 3 ist die Entlüftungsanordnung 2 aus den 1 und 2 in einer Detailansicht dargestellt. Die Entlüftungsanordnung 2 umfasst, wie bereits oben erwähnt, die Entlüftungsventile 5, die Verbindungsleitung 6, das Verbindungsstück 7 und die Entlüftungsleitung 8, die die Entlüftungsanordnung 2 mit dem Kraftstoffdampffilter 3 verbindet.
Die Verbindungsleitung 6 und die Entlüftungsleitung 8 umfassen jeweils einen Abschnitt mit kleinerer Steifigkeit 9, der so ausgebildet ist, dass er Größen- und Formänderungen des Kraftstoffbehälters 1 kompensieren kann. Dazu sind die Abschnitte mit kleinerer Steifigkeit 9 jeweils zwischen dem Verbindungsstück 7 und dem Entlüftungsventil 5 oder dem Kraftstoffdampffilter 3 eingefügt, und zwar in der Nähe des Verbindungsstücks 7. Dadurch wird gewährleistet, dass die bei einer Größen- und Formänderung auftretenden Kräfte kompensiert werden können, unabhängig davon, wo sie entstehen. Wenn zwischen jedem Entlüftungsventil 5 und dem Verbindungsstück 7 ein Abschnitt mit kleinerer Steifigkeit 9 angeordnet ist, kann sichergestellt werden, dass die bei einer örtlichen Größen- und Formänderung des Kraftstoffbehälters 1 auftretenden Kräfte kompensiert werden können.
4 zeigt eine Detailansicht des Verbindungsstücks 7 und der damit verbundenen Verbindungsleitung 6 und Entlüftungsleitung 8 in einer Detailansicht. Die Verbindungsleitung 6 sowie die Entlüftungsleitung 8 beinhalten jeweils einen Abschnitt mit kleinerer Steifigkeit 9.

1: Kraftstoffbehälter
2: Entlüftungsanordnung
3: Kraftstoffdampffilter
4: Einfüllstutzen
5: Entlüftungsventile
6: Verbindungsleitung
7: Verbindungsstück
8: Entlüftungsleitung
9: Abschnitt mit kleinerer Steifigkeit
10: Abschnitt mit größerer Steifigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 01/30601 A1 [0002]

Claims

Kraftstoffbehälter (1), insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff, umfassend wenigstens zwei Funktionsbauteile wie beispielsweise Entlüftungsventile (5), Pumpen, Behälter oder dergleichen, die in dem Kraftstoffbehälter (1) ortsfest angeordnet und über wenigstens eine Verbindungsleitung (6) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verbindungsleitung (6) wenigstens einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, wobei die Steifigkeit des ersten Abschnitts kleiner ist als die Steifigkeit des zweiten Abschnitts.
Kraftstoffbehälter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt der Verbindungsleitung (6) aus einem Flüssigsilikon besteht.
Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt der Verbindungsleitung (6) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (6) wenigstens einen Abschnitt geringer Steifigkeit aufweist, der zwischen zwei Abschnitten mit im Verhältnis hierzu größerer Steifigkeit angeordnet ist.
Kraftstoffbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt eine Shore A Härte kleiner gleich 70 aufweist.
Kraftstoffbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt eine Shore A Härte größer 70 aufweist.
Kraftstoffbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (6) weitere Abschnitte umfasst, deren Steifigkeit kleiner ist als die Steifigkeit des zweiten Abschnitts.
Kraftstoffbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (6) weitere Abschnitte umfasst, deren Steifigkeit größer ist als die Steifigkeit des ersten Abschnitts.
Kraftstoffbehälter (1) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt mit einer kleineren Steifigkeit zwischen zwei Abschnitten mit größerer Steifigkeit vorgesehen ist.
Kraftstoffbehälter (1) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Abschnitt an einem Ende der Verbindungsleitung (6) befindet.
Kraftstoffbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Funktionsbauteile über ein als Verteilerstück ausgebildetes Verbindungsstück (7) in der Verbindungsleitung (6) miteinander verbunden sind.
Kraftstoffbehälter (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem Verbindungsstück (7) und dem Funktionsbauteil Abschnitte mit unterschiedlicher Steifigkeit befinden.
Kraftstoffbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (6) jeweils endseitig an Entlüftungsventile (5) als Funktionsbauteile angeschlossen ist.
Kraftstoffbehälter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt durch ein Flüssigsilikonspritzgießverfahren hergestellt wurde.