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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung betrifft einen Kraftstofftank aus Kunststoff und insbesondere
einen Kraftstofftank aus Kunststoff mit einem Bauteil, welcher in
einem Loch eines Hauptgehäuses
des Tanks durch thermisches Schweißen befestigt ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es
besteht eine zunehmende Tendenz, aus Kunststoff bestehende Kraftstofftanks
zu verwenden, die aus blasgeformtem Kunststoffmaterial hergestellt sind
und dies aufgrund ihrer Einfachheit beim Vermeiden des Rostens und
wegen der Gewichtsreduzierung und gleichzeitig zum Erreichen einer
hohen Produktivität.
Polyäthylen
hoher Dichte (HDPE), welches typischerweise zum Blasformen verwendet wird,
weist eine hohe Permeabilität
für HC
(Kohlenwasserstoff) auf oder hat eine niedrige Sperreigenschaft,
so dass das Material als solches wegen der Möglichkeit der Verschmutzung
der Atmosphäre
für die
Verwendung in Kunststofftanks nicht geeignet ist.
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Es
ist wünschenswert,
ein Material mit hohen Sperreigenschaften, wie beispielsweise Äthylenvinylalkoholcopolymer
(EVOH) zu verwenden, wenn die Durchlässigkeit von HC beachtet werden
muss. Ein derartiges sogenanntes benzinsperrendes Material ist nicht
nur teuer, sondern weist eine vergleichsweise niedrige Schlagfestigkeit
auf. Folglich ist es in Anbetracht der Kosten und der mechanischen
Festigkeit nicht praktisch, den gesamten Kraftstofftank aus einem
benzinsperrenden Material herzustellen.
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Ein
Bauteil, welcher getrennt geformt wird, wie beispielsweise ein Füllstutzen
und eine Lüftungsleitung,
muss typischerweise durch thermisches Schweißen an einem blasgeformten
Kraftstofftank befestigt werden. Ein benzinsperrendes Material ist jedoch
für thermisches
Schweißen
nicht geeignet. Falls der Bauteil aus einem benzinsperrenden Material
hergestellt ist, ist es schwierig, den Bauteil am Hauptgehäuse des
Tanks mit ausreichender Festigkeit zu befestigen.
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Um
ein derartiges Problem zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, das Hauptgehäuse des
Tanks aus einem geschichteten Material zu formen, welches einen
Film aus benzinsperrendem Material zwischen üblichem Kunststoffmaterial,
wie beispielsweise hochdichtem Polyäthylen, geschichtet aufweist und
wobei der Bauteil hauptsächlich
aus benzinsperrendem Material, jedoch durch Koinjektion ebenfalls aus
dem üblichen
Kunststoffmaterial in dem Teil besteht, der geschweißt werden
soll.
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Dieser
Vorschlag kann das mit der Festigkeit der Verbindung verbundene
Problem lösen,
wobei jedoch wegen der Tatsache, dass der verbundene Teil, welcher
aus üblichem
Kunststoffmaterial mit niedrigen Sperreigenschaften hergestellt
ist, direkt der Umgebung innerhalb und außerhalb des Tanks ausgesetzt
ist, das Durchdringen von HC durch einen derartigen verbundenen
Teil ein Problem erzeugen kann.
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Es
ist denkbar, den Bauteil unter Verwendung eines schweißbaren Materials
herzustellen und diesen mit einem benzinsperrenden Material zu überziehen.
Da jedoch die Endoberflächen
des schweißbaren
Materials und des benzinsperrenden Materials an der Schweißfläche für den Kraftstofftank
nahe aneinander liegen, kann die Benzinsperre, die sich nicht mit
dem Kraftstofftank verbinden wird, das thermische Schweißen stören und
eine ausreichende mechanische Festigkeit der Schweißverbindung
für den Bauteil
kann nicht erreicht werden.
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Die
EP-A-0947368 beschreibt einen Kraftstofftank aus Kunststoff mit
einem Hauptgehäuse, welches
eine geschichtete Struktur aufweist, die eine Schicht aus einem
benzinsperrenden Material, eine Außenschicht aus schweißbarem Kunststoffmaterial aufweist
und eine im Hauptgehäuse
ausgebildete Öffnung,
um das Innere und das Äußere des
Hauptgehäuses
des Tanks miteinander zu verbinden, wobei ein Bauteil in die Öffnung eingepasst
ist und der Bauteil einen ersten, aus sich über den Bauteil erstreckenden
benzinsperrendem Material hergestellten Teil einschließt, um dadurch
im Wesentlichen das Innere und das Äußere des Hauptgehäuses des
Tanks voneinander zu trennen sowie einen zweiten Teil, der aus schweißbarem Kunststoffmaterial
hergestellt ist, enthält,
der an einem peripheren Teil des Bauteils vorgesehen ist, an welchem
der Bauteil an einen Teil der Außenschicht des Hauptgehäuses des
Tanks, welches die Öffnung
umgibt, angeschweißt
ist.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Anbetracht
derartiger Probleme nach dem Stand der Technik ist es ein Hauptgegenstand
der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstofftank aus Kunststoff
zu schaffen, welcher sowohl eine ausreichende Verbindungsfestigkeit
und eine Sperrfähigkeit
aufweist, selbst wenn ein Bauteil in einer Öffnung befestigt ist, welche
im Hauptgehäuse
des Tanks vorgesehen ist.
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Ein
zweiter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftstofftank
aus Kunststoff zu schaffen, der einen Bauteil enthält, welcher
in einer Öffnung
befestigt ist, die in dem Hauptgehäuse des Tanks vorgesehen ist,
welcher sowohl eine hohe mechanische Festigkeit als auch eine niedrige
HC-Permeabilität gewährleistet.
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Dritter
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftstofftank
aus Kunststoff zu schaffen, der einen in einem in dem Hauptgehäuse des
Tanks vorgesehenen Öffnung
befestigten Bauteil einschließt,
welcher in wirtschaftlicher Weise herstellbar ist.
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Ein
vierter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftstofftank
aus Kunststoff vorzuschlagen, der einen in einer in dem Hauptgehäuse des
Tanks vorgesehenen Öffnung
befestigten Bauteil aufweist, welcher leicht herstellbar ist.
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Erfindungsgemäß können diese
Gegenstände
dadurch erreicht werden, dass ein Kraftstofftank aus Kunststoff
mit einem Hauptgehäuse
mit einer Schichtstruktur, die eine Schicht aus benzinsperrendem
Material und eine Außenschicht
aus schweißbarem
Kunststoffmaterial enthält,
vorgeschlagen wird, wobei eine Öffnung
in dem Hauptgehäuse
ausgebildet ist, um das Innere und das Äußere des Hauptgehäuses des
Tanks miteinander zu verbinden, wobei ein Bauteil in die Öffnung eingepasst
ist, der Bauteil einen ersten, aus benzinsperrendem, sich über den Bauteil
erstreckenden Material hergestellten Teil einschließt, um im
Wesentlichen das Innere und das Äußere des
Hauptgehäuses
des Tanks voneinander zu trennen, sowie einen zweiten, aus schweißbarem Kunststoffmaterial
hergestellten Teil, der in einem peripheren Teil des Bauteils vorgesehen
ist, an welchem der zweite Teil an einem die Öffnung umgebenden Teil der
Außenschicht
des Hauptgehäuses
des Tanks angeschweißt
ist, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass das aus dem benzinsperrenden Material
hergestellte erste Teil des Bauteils eine Außenschicht oder Innenschicht
des Bauteils einschließt,
welche über
dem zweiten Teil geformt ist und sich zur Schweißoberfläche des Hauptgehäuses des
Tanks erstreckt.
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Da
somit die Teile, an welchen das Hauptgehäuse des Kraftstofftanks und
der Bauteil aneinander geschweißt
sind, aus üblichem
Kunststoffmaterial hergestellt sind, während die Teile, welche direkt
dem HC-Gas oder der Atmosphäre
ausgesetzt sind, durch das benzinsperrende Material bedeckt sind,
können die
hohe Verbindungsfestigkeit und die HC-Impermeabilität gleichzeitig ohne irgendwelche
Kompromisse erreicht werden. Es wurde gefunden, dass die kalifornischen
Dampfemissionsnormen (LEV-II) erfüllt werden können, falls
das benzinsperrende Material des Bauteils einen HC-Permeabilitätskoeffizienten
von 15 g-mm/m2 pro Tag oder weniger bei
40°C aufweist.
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Ein
Dichtungsteil kann zwischen einem peripheren Teil der Öffnung und
einer äußeren Umfangsfläche des
Bauteils angeordnet sein, um den angeschweißten Teil vom Inneren des Hauptgehäuses des
Tanks zu trennen. Dies erlaubt es, den Abschnitt üblichen
Kunststoffmaterials an der inneren Umfangsfläche der Öffnung abzuschirmen, so dass
die Durchlässigkeit
von HC durch den aus üblichem Kunststoffmaterial
hergestellten Teil noch günstiger gesteuert
werden kann.
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Falls
der Bauteil aus zwei Stücken
besteht, wie eine Montagebasis, welche an das Hauptgehäuse des
Tanks angeschweißt
ist, und einen Hauptkörper
des Bauteils, welcher abnehmbar an der Montagebasis angebracht ist,
kann der funktionelle Teil des Bauteils, welcher an dem Kraftstofftank
montiert ist, wiederholt abgenommen werden und die Wartungsarbeit
für den
Bauteil kann erleichtert werden.
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Um
es zu ermöglichen,
dass die beiden Teile beide aus schweißbarem Material hergestellt
werden können,
um aneinander in einer derartigen Weise verschweißt zu werden,
dass eine ausreichende Verbindungsfestigkeit erreicht wird, ohne
dass die benzinsperrende Schicht stört, kann das Verfahren zur Herstellung
des Kraftstofftanks aus Kunststoff die folgenden Schritte umfassen:
Herstellen eines Bauteils mit einem peripheren Teil, der geeignet
ist, an dem die Öffnung
umgebenden Teil anzuliegen, wobei der periphere Teil eine ringförmige Anlagefläche begrenzt,
welche durch das erste und zweite Teil, die zueinander konzentrisch
angeordnet sind, begrenzt ist, wobei das zweite Teil an der Anlagefläche geringfügig über das
erste Teil an der Anlagefläche
des Bauteils zu dem die Öffnung
umgebenden Teil in einem derartigen Maße vorsteht, dass der erste
Teil an der Anlagefläche
mindestens eine unmittelbare Nachbarschaft des die Öffnung umgebenden
Teils als Resultat der Erweichung oder des Schmelzens des zweiten
Teils an der Anlagefläche
erreicht.
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Somit
kann die Endfläche
der aus benzinsperrendem Material hergestellten Außenschicht
im Wesentlichen an der Außenfläche des
Kraftstofftanks anliegen, um ein optimales Ergebnis der Abdichtung zu
erreichen, wenn die Abmessung des schweißbaren Materials als Ergebnis
der Erweichung oder des Schmelzens während des Schweißprozesses
des schweißbaren
Materials an den Kraftstofftank verringert ist. Der zweite, über den
ersten Teil der Anlagefläche
vorstehenden Teil kann eine konvexe Oberfläche oder eine geneigte flache
Oberfläche
bilden, welche auf einer Seite nahe dem ersten Teil zurückgezogen
ist. Insbesondere, falls die Abmessung der Stufe derart festgelegt
wird, dass sie der Verringerung der Abmessung des verschweißten Teils
des schweißbaren
Materials entspricht, so dass die Endoberfläche der Außenschicht des benzinsperrenden
Materials an der Außenfläche des
Kraftstofftanks anliegt, wenn das schweißbare Material an den Kraftstofftank
angeschweißt
ist, kann ein vorteilhaftes Ergebnis erreicht werden, indem die
Festigkeit der Schweißung und
die benzinsperrende Fähigkeit
beide in zufriedenstellender Weise erzielt werden.
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Alternativ
kann anstelle, dass der zweite Teil der Anlagefläche geringfügig über den ersten Teil der Anlagefläche vorsteht,
der zweite Teil der Anlagefläche
eine konzentrische ringförmige
Ausnehmung definieren, um das gleiche Ziel zu erreichen. Die ringförmige Ausnehmung
verhindert, dass das thermisch erweichte benzinsperrende Material
in Richtung des schweißbaren
Materials fließt,
so dass das benzinsperrende Material nicht in die Schweißzwischenfläche zwischen
den beiden, aus schweißbarem
Material hergestellten Teilen fließt und somit eine ausreichende
Verbindungsfestigkeit erreichbar ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
teilweise Schnittansicht in Längsrichtung
eines wesentlichen Teils einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
Ansicht ähnlich 1,
welche einen für
sich nicht in der vorliegenden Erfindung beanspruchten Brennstofftank
zeigt;
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3 eine
Ansicht ähnlich 1,
welche einen dritten Brennstofftank zeigt, der für sich nicht in der vorliegenden
Erfindung beansprucht wird;
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4 eine
Schnittansicht in Längsrichtung, welche
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 bis 8 Schnittansichten
in vergrößertem Maßstab, welche
verschiedene Abwandlungen der Endflächen der Bauteile, vorbereitet
für thermisches
Schweißen,
zeigen und
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9 eine
Schnittansicht in Längsrichtung, die
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine Schnittansicht in Längsrichtung
eines wesentlichen Teils eines Brennstofftanks nach vorliegender
Erfindung. Unter Bezugnahme auf 1 ist das
Hauptgehäuse 1 des
Tanks durch eine geschichtete Struktur geformt, welche eine Sperrschicht 1c enthält, die
aus einem benzinsperrenden Material, wie beispielsweise EVOH, besteht
und die zwischen einem Paar von Hauptmaterialschichten 1a und 1b geschichtet
und mit diesen verbunden ist, welche aus einem üblichen Kunststoffmaterial,
wie HDPE bestehen, welches zum Schweißen zweckdienlich ist. Eine Öffnung 3 ist
in einem zweckdienlichen Teil des Hauptgehäuses 1 des Tanks vorgesehen,
um einen getrennten Bauteil 2, wie beispielsweise einen
Füllstutzen
oder eine Lüftungsleitung,
anzubringen.
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Der
Bauteil 2 besteht aus einem Hauptteil 2a aus üblichem
Kunststoffmaterial, welches schweißbar ist oder zum Schweißen zweckdienlich
ist, wobei eine Außenschicht 2b direkt
der Umgebung des Äußeren des
Tanks ausgesetzt ist und aus einem benzinsperrenden Material hergestellt
ist sowie einem Flansch 5, welcher an einem axial zwischenliegenden
Teil des Bauteils 2 ausgebildet ist und geeignet ist, dicht
mit einem Teil der Außenfläche des
Hauptgehäuses 1 des
Tanks in Eingriff zu ge langen, welcher aus üblichem Kunststoffmaterial
hergestellt ist und die Öffnung 3 umgibt.
Der Hauptteil 2a und die Außenschicht 2b des
Bauteils 2 können
einstückig durch
Koinjektion geformt sein oder auf andere Weise permanent miteinander
verbunden sein.
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Der
Flansch 5 ist mit einer ringförmigen Endfläche versehen,
die, wie aus 1 ersichtlich, axial in Abwärtsrichtung
gerichtet ist. Die Außenfläche des Hauptgehäuses 1 des
Tanks und die untere Endfläche
des Flansches 5 werden einstückig miteinander durch an sich
bekanntes thermisches Schweißen verbunden
(siehe japanische Patentanmeldung Nr. 11-126639).
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Indem
so die Außenfläche des
Bauteils 2, welche direkt der Umgebung außerhalb
des Hauptgehäuses
des Tanks ausgesetzt ist, mit einer Außenschicht 2b bedeckt
wird, die aus einem benzinsperrenden Material hergestellt ist, kann
die Sperrfähigkeit
(Fähigkeit
zur Steuerung des Durchdringens von HC), die für den Bauteil erforderlich
ist, erreicht werden. Da der Hauptteil 2a aus üblichem
Kunststoffmaterial hergestellt ist, besteht die Oberfläche, welche thermisch
geschweißt
werden soll, aus dem üblichen Kunststoffmaterial
und die erforderliche Verbindungsstärke kann gewährleistet
werden. Ferner erstreckt sich der Teil des Bauteils 2,
der aus benzinsperrendem Material besteht, zur Verbindungsfläche zum
Hauptgehäuse 1 des
Tanks, so dass die Sperrfähigkeit
des Bauteils 2 erreichbar ist.
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Lediglich
die Außenschicht 2b des
Bauteils 2, welche der Atmosphäre ausgesetzt ist, wurde aus benzinsperrendem
Material bei der oben stehenden Ausführungsform hergestellt, wobei
jedoch die Sperrschicht ebenso auf der Innenfläche des Bauteils 2, welche
dem Inneren des Hauptgehäuses
des Tanks ausgesetzt ist, ausgebildet werden oder als Zwischenschicht
hergestellt werden kann.
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2 zeigt
einen zweiten Kraftstofftank, der als solcher im Rahmen der vorliegenden
Erfindung nicht beansprucht wird. Da das Hauptgehäuse 1 des Tanks
sich nicht von dem der ersten Ausführungsform unterscheidet, werden
die Teile, die denen der ersten Ausführungsform entsprechen, mit
gleichen Bezugszeichen versehen, ohne die Beschreibung dieser Teile
zu wiederholen. Der Bauteil 12 dieser Ausführungsform
besteht aus einem ersten Teil 12b, welcher direkt das Innere
und das Äußere des
Hauptgehäuses
des Tanks voneinander trennt, einem zweiten Teil 12a, welcher
direkt den Teil des Hauptgehäuses 1 des
Tanks an der unteren Oberfläche
des äußeren peripheren
Teils des ersten Teils 12b berührt und einem dritten Teil 12c,
welcher im Wesentlichen innerhalb des Hauptgehäuses 1 des Tanks angeordnet
ist, wobei die ersten bis dritten Teile 12b, 12a und 12c durch
Koinjektion einstückig
hergestellt sind.
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Auch
in diesem Falle wird die Benzinsperrfähigkeit erzielt, da der erste
Teil 12b, welcher das Innere und Äußere des Hauptgehäuses 1 des
Tanks voneinander trennt, aus benzinsperrendem Material hergestellt
ist. Da der zweite Teil 12a direkt in Eingriff mit der
Außenfläche des
Hauptgehäuses 1 des
Tanks steht und dort thermisch angeschweißt ist, und aus üblichem
schweißbarem
Kunststoffmaterial hergestellt ist, kann die erforderliche Verbindungsfestigkeit gewährleistet
werden. Auch in diesem Falle kann die Sperrfähigkeit des Bauteils 12 erreicht
werden, da der erste Teil 12b, der aus benzinsperrendem
Material hergestellt ist, sich zur Verbindungsoberfläche zum
Hauptgehäuse 1 des
Tanks längs
des Außenumfangs
des zweiten Teils 12a erstreckt. Der dritte Teil kann aus
irgendeinem Material bestehen, welches bevorzugt gegen Brennstoff widerstandsfähig ist
und kann aus nicht benzinsperrendem Material hergestellt werden.
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3 zeigt
einen dritten Brennstofftank, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung
für sich
nicht beansprucht wird. In diesem Falle ist der Bauteil 22 im
Wesentlichen vollständig
aus benzinsperrendem Material hergestellt und lediglich ein ringförmiger Abschnitt 22a auf
der unteren Oberfläche
eines äußeren peripheren
Teils des Flanschabschnitts 25 ist aus üblichem Kunststoffmaterial
hergestellt. Die beiden Teile sind einstückig durch Koinjektion geformt.
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Das
Hauptgehäuse 21 des
Tanks weist eine zweischichtige Struktur einschließlich einer
Sperrschicht 21a, die auf einer Innenfläche desselben ausgebildet ist,
auf. Ein Dichtungsteil 6, der aus benzinsperrendem Material
hergestellt ist, ist zwischen der inneren Umfangsfläche einer Öffnung 23 des
Hauptgehäuses 21 des
Tanks und der äußeren Umfangsfläche des
in die Öffnung 23 eingepassten
Bauteils 22 angeordnet.
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In
diesem Falle kann die Sperrfähigkeit
erreicht werden, da der Bauteil 22, der das Innere und das Äußere des
Hauptgehäuses 21 des
Tanks voneinander trennt, vollständig
aus benzinsperrendem Material hergestellt ist. Da übliches
Kunststoffmaterial für
den ringförmigen
Abschnitt 22a verwendet ist, welcher mit der Außenfläche des
Hauptgehäuses 21 in
Eingriff steht, welches aus dem üblichen
Kunststoffmaterial hergestellt ist und daran thermisch angeschweißt ist,
kann die erforderliche Verbindungsfestigkeit erreicht werden. Ferner,
da der aus benzinsperrendem Material bestehende Dichtungsteil 6 zwischen
dem Hauptgehäuse 21 des
Tanks und dem entsprechenden Teil des Bauteils angeordnet ist, kann
das Durchdringen von HC durch den aus üblichem Kunststoffmaterial
hergestellten und an der Wandungsoberfläche der Öffnung 21 freiliegenden Teil
des Hauptgehäuses 21 des
Tanks im Wesentlichen vollständig
vermieden werden. Der Dichtungsteil 6 ist bevorzugt zwischen
der inneren Umfangsfläche
der Öffnung 23 und
des gegenüberliegenden Teils
des Bauteils 22 angeordnet, kann jedoch auch zwischen einem
Flansch des Bauteils und der gegenüberliegenden Oberfläche des
Hauptgehäuses
des Tanks angeordnet werden, welche entweder eine innere oder äußere Oberfläche desselben
ist. Im Falle der veranschaulichten Ausführungsform ist der Dichtungsteil 6 zwischen
dem Flansch 25 und der Außenfläche des Hauptgehäuses 21 des
Tanks wie auch zwischen der inneren Umfangsfläche der Öffnung 23 und dem
gegenüberliegenden
Teil des Bauteils 22 angeordnet.
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Die
Emissionsnormen bei Verdampfung des Staates Kalifornien (LEV-II)
erfordern, dass die Gesamtdurchdringung von Brennstoff durch eines
an einem Benzintank montierten Bauteils nicht größer als 37,5 mg/Tag (Messung
auf Grundlage der MIN SHED – Sealed
Housing for Evaporative Determination) ist. Die Brennstoffdurchdringung
eines Bauteils, dessen Außenfläche, wie
in 1 dargestellt, mit einer Sperrschicht bedeckt
ist, wurde gemessen. Im Falle eines Bauteils unter Verwendung von
EVOH mit einem Brennstoffdurchdringungskoeffizienten von 0,014 g-mm/m2 pro Tag bei 40°C betrug die Brennstoffdurchdringung
des Bauteils 0,04 mg/Tag. Im Falle eines Bauteils unter Verwendung
von PA12 mit einem Brennstoffdurchdringungskoeffizienten von 5,6 g-mm/m2 pro Tag bei 40°C betrug die Brennstoffdurchdringung
des Bauteils 14 mg/Tag. Diese Untersuchungen wurden mehrfach unter
jeweiliger Änderung
des Außenmaterials
wiederholt. Nach diesen Untersuchungen wurde gefunden, dass die LEV-II-Bestimmungen
erfüllt
werden können,
wenn die Sperrschicht aus einem Material hergestellt wird, welches
einen Brennstoffdurchdringungskoeffizienten von 15 g-mm/m2 pro
Tag oder weniger aufweist. Der HC-Durchdringungs koeffizient wurde
durch das im Folgenden beschriebene Becherverfahren gemessen.
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Eine
vorgeschriebene Menge von Brennstoff wird in einem mit Flansch versehenen
zylindrischen Becher gefüllt,
welcher aus undurchlässigem
metallischem Material besteht und eine aus dem zu untersuchenden
Material bestehende Tafel wird über
der Mündung
des Bechers angeordnet. Eine mit einer Öffnung vorgeschriebener Größe wird über der
Tafel angeordnet und an dem Becher befestigt. Der Becher wird einem
Halteversuch bei Raumtemperatur bis 80°C (zur Unterstützung der
Durchdringung des Testbrennstoffs) ausgesetzt. Das Gewicht der Probe
in diesem geschlossenen Zustand wird mit einer Genauigkeit von 1
mmg gemessen und anschließend
in regulären
Abständen
wiederum mit der Genauigkeit von 1 mmg bei Raumtemperatur bis 80°C gemessen. Die
Durchdringung der Brennstoffprobe wird als Gewichtsreduktionsrate
(Durchdringungskoeffizient) an dem Zeitpunkt angegeben, wenn ein
Sättigungspunkt
erreicht wurde oder wenn die Gewichtsreduktionsrate konstant wurde.
Die Sperrfähigkeit
wird entsprechend dem Durchdringungskoeffizienten ermittelt.
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4 zeigt
eine Anordnung zur Montage eines Entlüftungsventils 31 an
einem Hauptgehäuse 1 eines
Brennstofftanks als weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Das Hauptgehäuse 1 des Brennstofftanks
ist durch Blasformen hergestellt und weist mindestens eine Oberflächenschicht
auf, die aus schweißbarem
Material, beispielsweise HDPE, besteht und eine Benzinsperrmaterialschicht
und seine obere Wandung ist mit einer Montageöffnung für das Entlüftungsventil 31 versehen.
Das Hauptgehäuse 1 des
Kraftstofftanks kann sich von den vorstehenden Ausführungsformen
nicht unterscheiden.
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Das
Entlüftungsventil 31 ist
normalerweise offen, um Dämpfe
im Raum oberhalb der Brennstoffoberfläche in einen äußeren, in
den Zeichnungen nicht dargestellten Kanister freizulassen, schließt jedoch,
wenn das Brennstoffniveau durch Schwappen ein vorbestimmtes Niveau
erreicht hat, um zu verhindern, dass Brennstoff in den zu dem Kanister
führenden
Durchlass fließt.
Das Entlüftungsventil 31 ist
an der Oberwandung des Hauptgehäuses
des Kraftstofftanks befestigt, wobei ein Teil des Entlüftungsventils
innerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist. Da dieses Entlüftungsventil
sich nicht von an sich bekannten Entlüftungsventilen unterscheidet,
wird bei dieser Beschreibung eine detaillierte Erläuterung weggelassen.
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Das
Entlüftungsventil
umfasst einen Ventilfunktionsteil 33, der aus einem gegen
Kraftstoff resistentem Material, wie beispielsweise Polyacetal,
hergestellt ist und eine Tragbasis 32, die aus schweißbarem Material,
beispielsweise HDPE, hergestellt ist, welches mit der Oberflächenschicht
des Hauptgehäuses 1 des
Brennstofftanks verschweißt
werden kann. Ein oberer Teil des Funktionsteils 33 des
Ventils ist mit einem Flansch 38 versehen, welcher an der Außenfläche der
Oberwandung des Hauptgehäuses 1 des
Brennstofftanks anliegt.
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Die
Tragbasis 32 ist scheibenförmig und liegt an der Außenfläche der
Oberwandung des Hauptgehäuses
des Brennstofftanks an. Ein Schlauchanschluss 37 ist in
dem oberen Teil desselben zur Verbindung mit einem Kanister vorgesehen.
Die Tragbasis 32 ist einstückig mit einer Außenschicht 35 aus Benzinsperrmaterial,
wie beispielsweise EVOH, auf seiner Gesamtoberfläche versehen, welche direkt der
Umgebung außerhalb
des Kraftstofftanks ausgesetzt ist, wobei dies beispielsweise durch
Koinjektion geschehen ist. Die Oberfläche der Tragbasis 32 gegenüber dem
Hauptgehäuse 1 des
Kraftstofftanks ist mit einer Ausnehmung 36 zur engen Aufnahme
des Teils des Ventil funktionsteils, der oberhalb des Flansches 38 angeordnet
ist, versehen, und es ist beabsichtigt, den äußeren peripheren Teil 34 der
Ausnehmung 36 mit der Außenfläche des Hauptgehäuses 1 des
Kraftstofftanks zu verschweißen.
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Die
Tragbasis 32 wird an das Hauptgehäuse 1 des Kraftstofftanks
angeschweißt,
so dass der Ventilfunktionsteil 33 an dem Hauptgehäuse 1 des
Kraftstofftanks über
die Tragbasis 32 befestigt ist. Das Schweißen kann
durchgeführt
werden, indem ein bekanntes thermisches Schweißverfahren angewandt wird,
welches aus dem thermischen Erweichen der vorstehenden Unterfläche des äußeren peripheren Teils 34 der
Ausnehmung 36 und dem Andrücken gegen das Hauptgehäuse 1 des
Brennstofftanks bestehen kann, wobei der Flansch 38 des
Ventilfunktionsteils 33 zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen der
Tragbasis 32 und der Oberwand des Hauptgehäuses 1 des
Kraftstofftanks angeordnet ist.
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Eine
Stufe, die durch die Abmessung A in 5 bezeichnet
ist, ist zwischen der unteren Endfläche des äußeren peripheren Teils 34 der
Tragbasis 32 und der unteren Endfläche der Außenschicht 35 vor
dem Schweißen
der Tragbasis 32 an das Hauptgehäuse 1 des Kraftstofftanks
definiert. Das Maß A der
Stufe wird so bestimmt, dass es der Verringerung der Abmessung der
Unterfläche
des äußeren peripheren
Teils 34 entspricht, wenn diese durch Verwendung eines
Heizgerätes
H erwärmt
und gegen das Hauptgehäuse 1 des
Kraftstofftanks gedrückt
wird.
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Falls
die Abmessung A der Stufe zu groß ist, wird, obwohl die Verbindungsfestigkeit
des geschweißten
Teils gewährleistet
werden kann, die Benzinsperrfähigkeit
wegen des resultierenden Spalts zwischen der unteren Endfläche der
Außenschicht 35 und
der Außenoberfläche des
Hauptgehäuses 1 des
Kraftstoff tanks gefährdet.
Falls eine derartige Stufe nicht in der Endfläche des peripheren Teils 34 vorgesehen
ist, kann die aus benzinsperrendem Material bestehende Außenschicht,
die durch das Heizgerät
H erwärmt
wurde, in die Schweißfläche zwischen
dem peripheren Teil 34 und der gegenüberliegenden Oberfläche des
Hauptgehäuses
des Kraftstofftanks fließen
und dies kann erheblich die Qualität der Schweißung zwischen
diesen Teilen verschlechtern.
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Es
ist daher ausgesprochen bevorzugt, die Abmessung A derart festzulegen,
dass die untere Endfläche
der Außenschicht 35 nur
gerade die Außenfläche des
Hauptgehäuses
des Kraftstofftanks berührt,
wenn der äußere periphere
Teil 9 aus dem schweißbaren
Kunststoffmaterial letztlich an die Außenfläche des Hauptgehäuses 1 des
Kraftstofftanks angeschweißt
ist. Anbetracht unvermeidlicher Herstellungsfehler und Variationen
bei der Dimensionsverringerung des peripheren Teils 24 als
Resultat des Schweißens
ist es schwierig, in genauer Weise sowohl das Schweißen des äußeren peripheren
Teils 9 als auch den Eingriff der Endfläche der Außenschicht 35 zu erreichen.
Es wurde jedoch durch Versuche festgestellt, dass die Störung der
Außenschicht 35 mit
der Schweißfläche in einem
Maße vermieden werden
kann, welches notwendig ist, eine vernünftige mechanische Festigkeit
des geschweißten
Teils zu gewährleisten,
indem einfach die Stufe in einer derartigen Weise vorgesehen wird,
dass es möglich ist,
dass der äußere periphere
Teil das Heizgerät
H geringfügig
früher
berührt,
ehe dies die Unterfläche der
Außenschicht 35 tut.
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Der äußere periphere
Teil 34 kann in jeglicher Weise derart hergestellt werden,
dass er über die
Endfläche
der Außenschicht 35 vorsteht,
solange wie der äußere periphere
Teil 34 das Heizgerät
H früher
berührt
als dies die Außenschicht 35 tut,
wenn die Tragbasis 32 unmittelbar vor dem Schweißen dem Heizgerät H ausgesetzt
wird. Beispielsweise kann die Endfläche des äußeren peripheren Teils 34 eine abgerundete
konvexe Form, wie in 6 gezeigt, oder eine abgeschrägte flache
Oberfläche
haben, welche auf der an die Außenschicht 35 angrenzenden
Seite zurückgezogen
ist, wie dies in 7 gezeigt ist.
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Indem
somit die in der Tragbasis 32 vorgesehene Außenschicht 35 aus
benzinsperrendem Material hergestellt wird, und die Außenschicht 35 in
einem derartigen Maße
zurückgezogen
wird, dass sie das Schweißen
des äußeren peripheren
Teils 34 nicht stört,
kann die erforderliche Verbindungsfestigkeit gewährleistet werden, und die Benzinsperrfähigkeit
(Fähigkeit,
das Durchdringen von HC zu verhindern), die für den Bauteil erforderlich
ist, kann gleichzeitig erreicht werden, da der aus dem benzinsperrenden
Material bestehende Teil im Wesentlichen die Außenfläche des Hauptgehäuses 1 des
Kraftstofftanks erreicht und der schweißbare Teil der Tragbasis 32 daran
gehindert wird, in Berührung
mit der Umgebung außerhalb
des Kraftstofftanks zu gelangen.
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8 zeigt
noch eine weitere Abwandlung der in 5 dargestellten
Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform
ist eine ringförmige
Ausnehmung 39 in einem Teil der Oberfläche des äußeren peripheren Teils 34 der
Tragbasis aus schweißbarem Material
ausgebildet und geeignet, in Eingriff mit dem Heizgerät H nahe
der Außenschicht 35 zu
gelangen, damit das geschmolzene schweißbare Material in die ringförmige Ausnehmung 39 fließen kann.
Die Abmessung der effektiven Schweißungsbreite B des äußeren peripheren
Teils 34 wird derart festgelegt, dass eine ausreichende
Festigkeit der Schweißung
erreicht werden kann.
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Bei
dieser Anordnung wird, wenn die Tragbasis 32 gegen das
Hauptgehäuse 1 des
Kraftstofftanks gedrückt
wird, während
die Außenschicht 35 als
Resultat einer Berührung
mit dem Heizgerät
H erweicht wird, der Tendenz, dass die erweichte Außenschicht 35 in
die Zwischenfläche
zwischen dem schweißbaren
Material und dem Hauptgehäuse
des Kraftstofftanks fließt,
durch den Druck des geschmolzenen schweißbaren Materials, welches in
die ringförmige Ausnehmung 39 fließt, entgegengewirkt.
Als Resultat kann die Störung
der benzinsperrenden Materialschicht beim Schweißen der schweißbaren Materialschicht
an dem Hauptgehäuse
des Kraftstofftanks vermieden werden.
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9 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform enthält der Bauteil
einen Funktionsteil 33, welcher in der Montageöffnung 3 des
Hauptgehäuses des
Kraftstofftanks aufgenommen wird und welcher mit einem radialen
Flansch 38 außerhalb
des Hauptgebäuses 1 des
Kraftstofftanks und einer ringförmigen
Tragbasis 42 versehen ist, die zwischen dem Flansch 38 und
der Außenfläche des
Hauptgehäuses 1 des
Tanks angeordnet ist. Die ringförmige
Tragbasis 42 ist direkt an das Hauptgehäuse 1 des Kraftstofftanks
um die Öffnung 3 herum
angeschweißt
und die Muttern 40 werden längs eines gemeinsamen Kreises
darin einsatzgegossen. Die innere Umfangsfläche der Tragbasis 42 ist
mit einer aus einem benzinsperrenden Material hergestellten Außenschicht 35 versehen.
Auch in diesem Fall kann die Schweißoberfläche der Tragbasis 42 an
das Hauptgehäuse 1 des
Kraftstofftanks mit einer Stufe versehen sein, wie sie in den 5 bis 7 veranschaulicht
ist, oder einer ringförmigen
Ausnehmung, wie sie in 8 dargestellt ist, so dass verhindert
wird, dass die Festigkeit des geschweißten Teils der Tragbasis 42 verschlechtert
wird.
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Der
Ventilfunktionsteil 33 ist aus benzinsperrendem Material
hergestellt und ist an der Tragbasis 42 befestigt, indem
Gewindebolzen 14 durch den Flansch 38 hindurchgeführt werden
und in die eingesetzten Muttern 40 hineingeschraubt werden,
so dass der Ventilfunktionsteil 33 abnehmbar an dem Hauptgehäuse 1 des
Kraftstofftanks montiert werden kann.
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Da
die Außenschicht 32 lediglich
verhindern muss, dass Benzindämpfe
in die Atmosphäre
entlassen werden, kann diese lediglich auf der Seite vorgesehen
sein, die der Atmosphäre
ausgesetzt ist, wie dies in 4 veranschaulicht
ist, oder auf der Seite, die der Umgebung innerhalb des Kraftstofftanks
ausgesetzt ist, wie dies in 9 veranschaulicht
ist. Kurz gesagt kann sie auf einer der beiden Seiten vorgesehen
sein, welche eine optimale Benzinsperreigenschaft in Abhängigkeit
von der Form des Bauteils gewährleistet.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf deren bevorzugte
Ausführungsformen beschrieben
wurde, ist es dem Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich, dass
verschiedene Abwandlungen und Änderungen
möglich
sind, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, welcher
in den folgenden Patentansprüchen
erläutert
ist.