DE10163882A1

DE10163882A1 - Verfahren zur Herstellung eines permeationsdichten Kraftstoffversorgungssystems an Kraftfahrzeugen und permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem dazu

Info

Publication number: DE10163882A1
Application number: DE2001163882
Authority: DE
Inventors: Claudia Mientkewitz; Uwe Radon
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2003-07-10

Abstract

Die Aufgabe, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines permeationsdichten Kraftstoffversorgungssystems an Kraftfahrzeugen sowie ein permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem dazu anzugeben, wird im Wesentlichen dadurch gelöst, dass das Kraftstoffversorgungssystem in eine oder mehrere Schichten permeationsdichter Folie (9) eingepackt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines permeationsdichten Kraftstoffversorgungssystems an Kraftfahrzeugen und ein permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem dazu nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 11.

Aus der DE 199 29 122 A1 ist ein Vorratsbehälter für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme eines hydraulischen Mediums bekannt, welcher eine den Innenraum desselben vollständig umgebende, flüssigkeitsundurchlässige flexible Schicht aufweist. Durch diese Maßnahme soll das Austreten des hydraulischen Mediums infolge der Beschädigung der Wandung des Vorratsbehälters vermieden werden.

Ferner ist es bekannt, die Wandung von Kraftstoffbehältern für Kraftfahrzeuge aus Kunststoff und zur Minderung von Kohlenwasserstoffemission mehrschichtig auszuführen und/oder aus wenigstens zwei, durch einen Luftspalt voneinander beabstandete Kunststoffschalen zusammenzusetzen, wobei eine Schicht der Wandung bzw. eine Schicht der Kunststoffschalen des Kraftstoffbehälters aus einem Material mit geringen Permeationswerten für Kohlenwasserstoffe, auch als Permeationssperre bezeichnet, gefertigt ist (DE 199 46 530 A1; EP 1 108 589 A2). Als Permeationssperre wird ein Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) vorgeschlagen.

Ebenso ist es bekannt, die vorstehenden Kraftstoffbehälter permeationsdicht mehrschichtig nach dem Blasformverfahren herzustellen (Sonderausgabe von ATZ und MTZ, System Partners 2001, S. 48 ff: Neues Tankkonzept für LEV II und pZEV- Fahrzeuge) oder aus zwei nach dem Spritzgußverfahren hergestellten Wandungshälften zusammenzusetzen, die beispielsweise miteinander verschweißt werden, wobei innerhalb derselben die Permeationssperre in Form einer Folie oder eines Stahl- oder eines Aluminiumbleches angeordnet ist, die gleichfalls aus zwei Wandungshälften besteht (EP 1 036 690 A2).

Mit der WO 00/48859 wird weiterhin ein sogenannter mehrschichtiger Kraftstoffbehälter offenbart, wobei im Bereich der oben liegenden Wandung desselben eine Vielzahl von Komponenten, wie Schläuche, Ventile, Connectoren, Kabel, Aktivkohlefilter etc. angeordnet sind. Über dieser oberen Wandung mit ihren Zusatzkomponenten ist beabstandet eine im Wesentlichen kompakte Abdeckung angeordnet, die sich seitlich über die Seitenwandungen des Kraftstoffbehälters erstreckt und schließlich im unteren Bereich mit denselben verbunden ist. Durch diese zusätzliche Abdeckung ist somit der mehrschichtige Kraftstoffbehälter geschaffen worden, wobei zwischen der Abdeckung und der oberen Wandung und den Seitenwandungen ein Raum ausgebildet ist, in welchem sich Kraftstoffdämpfe ansammeln können, die ihrerseits durch einen Aktivkohlefilter hindurch dem Kraftfahrzeugmotor zugeführt werden können.

All den vorstehenden Kraftstoffbehältern ist gemein, daß sie bezüglich der Permeationssperre äußerst fertigungs- und demgemäß kostenintensiv sind. Ein Großteil der vorgeschlagenen Permeationssperren bezieht sich im Wesentlichen auf den Kraftstoffbehälter an sich. Zwar ist es auch bekannt, Zusatzkomponenten, die unmittelbar am Kraftstoffbehälter angeordnet sind, mittels einer zusätzlichen kompakten Abdeckung, die sich am Kraftstoffbehälter abstützt, permeationsdicht abzudichten (WO 00/48859). Unbekannt ist jedoch geblieben, Zusatzkomponenten, wie langgestreckte Kraftstoffeinfüllrohre, sonstige Rohre, Schläuche inklusive Ihrer Verbindungselemente, die sich über den unmittelbaren Bereich eines Kraftstofftanks hinaus erstrecken, mit einfachen Mitteln in ein Gesamtkonzept zur Erzielung der gewünschten Abdichtung gegen Kohlenwasserstoffemission einzubinden, welches insbesondere auch im Hinblick auf das gesteigerte Bestreben der Kraftfahrzeughersteller, vormontierte Aggregate bzw. Einrichtungen bei der Endmontage zu verwenden, an Bedeutung gewinnt. Auch ist bisher unbekannt geblieben, wie bereits sich im Betrieb befindliche Kraftstoffbehälter mit einfachen Mitteln permeationsdicht ausgebildet werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines permeationsdichten Kraftstoffversorgungssystems an Kraftfahrzeugen anzugeben, wobei das Kraftstoffversorgungssystem wenigstens aus einem und mit Zusatzkomponenten teilkomplettierten Kraftstoffbehälter aus Metall oder Kunststoff besteht. Insbesondere sollen auch bereits bestehende bzw. herkömmliche Kraftstoffversorgungssysteme im nachhinein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit vertretbarem Aufwand permeationsdicht ausgebildet werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, ein permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem an Kraftfahrzeugen zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 durch ein Verfahren gelöst, wobei das Kraftstoffversorgungssystem in eine oder mehrere Schichten permeationsbeständiger Folie eingepackt wird. Als Folie ist eine permeationsbeständige Kunststoff- und/oder Metallfolie zu verwenden, wobei in einer Ausgestaltung des Verfahrens vorgeschlagen wird, als permeationsbeständige Kunststoffolie eine elastische Folie aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), Polyacrylnitril (PAN) o. ä. und als permeationsbeständige Metallfolie eine Folie aus Aluminium zu verwenden.

In einer Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Kraftstoffversorgungssystem in eine oder mehrere Folienbahnen eingewickelt. Die Folienbahnen können dabei untereinander und/oder mit dem Kraftstoffversorgungssystem verschweißt und/oder verklebt werden.

In einer weiteren Variante wird das Kraftstoffversorgungssystem in einen Folienschlauch eingebracht.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, die permeationsbeständige Folie mittels Unterdruck eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems anzulegen.

Fernerhin kann auch eine Kunststoffolie als kaltgereckte Folie in Form einer Schrumpffolie verwendet werden, die ihrerseits mittels Wärmeeintrag eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems angelegt wird.

Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme sieht vor, Metallfolie derart eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems anzulegen, daß gerade noch eine Wärmeausdehnung des Kraftstoffversorgungssystems ohne Zerstörung der Metallfolie gewährleistet ist.

Das permeationsdichte Kraftstoffversorgungssystem zeichnet sich in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 11 dadurch aus, daß es in eine oder mehrere Schichten permeationsbeständiger Folie eingepackt ist. Als Folie wird eine permeationsbeständige Kunststoff- und/oder Metallfolie vorgeschlagen, wobei die permeationsbeständige Kunststoffolie eine elastische Folie aus Ethylen-Vinylalkohol- Copolymer (EVOH), Polyacrylnitril (PAN) o. ä. sein kann. Die permeationsbeständige Metallfolie kann eine Folie aus Aluminium sein.

In Fortbildung der Erfindung ist das Kraftstoffversorgungssystem in eine oder mehrere Folienbahnen eingewickelt, wobei die Folienbahnen untereinander und/oder mit dem Kraftstoffversorgungssystem verschweißt und/oder verklebt sein können.

Ebenso kann das Kraftstoffversorgungssystem in einen Folienschlauch eingebracht sein.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die permeationsbeständige Folie mittels Unterdruck eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems angelegt.

Gleichermaßen kann eine kaltgereckte Kunststoffolie in Form einer Schrumpffolie mittels Wärmeeintrag eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems angelegt sein.

Schlußendlich wird vorgeschlagen, daß die Metallfolie derart eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems angelegt ist, daß gerade noch eine Wärmeausdehnung des Kraftstoffversorgungssystems ohne Zerstörung der Metallfolie gewährleistet ist.

Das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung eines permeationsdichten Kraftstoffversorgungssystems an Kraftfahrzeugen und das permeationsdichte Kraftstoffversorgungssystem haben im Hinblick auf den Stand der Technik mehrere Vorteile.

Zum einen ist aufgabengemäß eine einfache und kostengünstige Lösung geschaffen worden, um Kraftstoffversorgungssysteme hinsichtlich der Emission von Kohlenwasserstoffen wirkungsvoll abzudichten. Zum anderen beschränkt sich diese Lösung nicht ausschließlich auf den Kraftstoffbehälter, sondern umfaßt ebenfalls mit Zusatzkomponenten komplettierte Kraftstoffbehälter, so daß in einem Arbeitsgang nicht nur der Kraftstoffbehälter an sich mit beispielweise Aktivkohlefilter, Feinfilter etc. sondern auch langgestreckte Zusatzkomponenten, wie Kraftstoffeinfüllrohr, Schlauch- bzw. Rohrführungen, Kraftstoff- und/oder Entlüftungsleitungen etc. einschließlich ihrer Verbindungselemente gegenüber der Außenatmosphäre permeationsdicht abgedichtet werden können.

Als weiterer Vorteil wird gesehen, daß nunmehr auch die Möglichkeit gegeben ist, herkömmliche, gegebenenfalls bereits installierte Kraftstoffversorgungssysteme im Nachhinein mit einfachen Mitteln, kostengünstig und wirkungsvoll gegen Kohlenwasserstoffemissionen abzudichten. Weiterhin ist eine problemlose Reparatur der verwendeten Folien infolge von Beschädigung durch Steinschlag oder ähnlichem sowie ein Entfernen derselben vom Kraftstoffversorgungssystem mit anschließendem Recycling gegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in einer einzigen Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftstoffversorgungssystems näher erläutert.
Die Figur zeigt im Wesentlichen einen Kraftstoffbehälter 1, der vorliegend aus einem thermoplastischem Kunststoff und im an sich bekannten Blasformverfahren hergestellt ist. Selbstverständlich kann der Kraftstoffbehälter 1 auch im Spritzgußverfahren oder nach einem anderem geeigneten Verfahren hergestellt und bekanntermaßen auch aus einer bestimmten Anzahl von Schalen, vorzugsweise einer Ober- und einer Unterschale, zusammengesetzt sein.
Dem Kraftstoffbehälter 1 sind an sich bekannte Zusatzkomponenten zugeordnet; gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel die Kraftstoffleitungen 2, die ihrerseits an eine Fördergebereinheit 3 des Kraftstoffbehälters 1 mit innenliegender Kraftstoffpumpe angeschlossen sind sowie ein Entlüftungsventil 4, welches über ein Ausperlrohr 5 mit dem Kraftstoffeinfüllrohr 6 verbunden ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf vorstehende Zusatzkomponenten beschränkt, sondern kann auch nur einen Teil derselben oder weitere, gegebenenfalls sich noch anschließende Komponenten beinhalten.
In der Gesamtbetrachtung des Kraftstoffbehälters 1 mit seinen jeweils ausgewählten Zusatzkomponenten ist ein Kraftstoffversorgungssystem geschaffen, welches dem Bestreben der Kraftfahrzeughersteller, vormontierte Aggregate bzw. Einrichtungen bei der Endmontage zu verwenden, gerecht wird.
Sämtliche Komponenten sind untereinander bzw. mit dem Kraftstoffbehälter 1 unter Verwendung von an sich bekannten und nicht näher betrachteten Dichtungs- und Verbindungselementen 7, wie z. B. sogenannten Quick-Connectoren, fest, jedoch lösbar verbunden.
Wie bereits oben dargetan, besteht nunmehr das Problem, daß neben der Kunststoff- Wandung 8 des Kraftstoffbehälters 1, sofern sie nicht wie vorstehend mit aufwendigen Mitteln permeationsdicht ausgebildet wurde, sowohl die Wandungen der Zusatzkomponenten als auch die Dichtungs- und Verbindungselemente 7 bzw. Verbindungsstellen nicht den steigenden Anforderungen hinsichtlich der Vermeidung von Kohlenwasserstoffemission genügen.
Um diesem Mißstand zu begegnen und gleichzeitig dem Bestreben der Kraftfahrzeughersteller nach vormontierten Aggregaten bzw. Einrichtungen zu entsprechen, wird das Kraftstoffversorgungssystem in Form des wenigstens teilkomplettierten Kraftstoffbehälter 1 erfindungsgemäß in eine oder mehrere Schichten, vorliegend eine Schicht permeationsbeständige Folie 9 eingepackt. Als Folie 9 bietet sich in einer bevorzugten Ausführungsform eine elastische permeationsbeständige Kunststoffolie aus beispielsweise Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), Polyacrylnitril (PAN) o. ä. an. Gemäß einer anderen denkbaren Ausführungsform wird vorgeschlagen, Metallfolie, beispielsweise Aluminiumfolie zu verwenden.
Das Kraftstoffversorgungssystem kann dabei in eine oder mehrere Folienbahnen eingewickelt oder in einen Folienschlauch eingebracht werden, wobei es auch angezeigt sein kann, insbesondere bei der Verwendung von Folienbahnen, dieselben untereinander und/oder mit dem Kraftstoffversorgungssystem zu verschweißen und/oder zu verkleben.
In umfangreichen Versuchen wurde gefunden und ist als besonders vorteilhaft herauszustellen, die Folie 8 in Form einer elastischen Kunststoffolie als gewickelte Bahnen oder als Folienschlauch mittels Unterdruck, also per Vakuum eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems anzulegen, respektive anzusaugen. Durch diese Maßnahme wird beispielsweise wesentlich die Beschädigungsgefahr derselben während der Montage des Kraftstoffversorgungssystems oder des Betreibens des Fahrzeugs im Straßenverkehr erheblich gemindert. Ebenso kann auch kaltgereckte Kunststoffolie in Form einer sogenannten Schrumpffolie Verwendung finden, wodurch gleiche Ergebnisse erzielbar sind, indem dieselbe mittels Wärmeeintrag eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems angelegt wird.
Was die Metallfolie anbelangt, ist vorstehende Maßnahme des Anlegens derselben mittels Unterdruck in Grenzen selbstverständlich auch möglich. Jedoch ist es angezeigt dieselbe nur derart eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems anzulegen, daß gerade noch eine Wärmeausdehnung des Kraftstoffversorgungssystems ohne Zerstörung der Metallfolie gewährleistet ist.
Wie dem Ausführungsbeispiel weiter entnehmbar ist, verfügt das Kraftstoffversorgungssystem über zwei Systemöffnungen 10, nämlich im Bereich der Kraftstoffleitungen 2 und des Kraftstoffeinfüllrohres 6. Um den gewünschten Dichtheitsgrad dauerhaft zu gewährleisten, ist die Folie 9 in die bestehenden Kraftstoffübergabepunkte der Kraftstoffleitungen 2 (Kraftstoffvor- und -rücklauf), welches die an sich bekannten und nicht näher dargestellten Quick-Connectoren sein können, zu integrieren. Gleiches trifft für den Übergabepunkt Kraftstoffeinfüllrohr 6 zu, wobei die Folie 9 am Einfüllstutzen 11 desselben in das Dichtungssystem, bestehend aus Verschlußkappe 12 und nicht näher dargestelltem Gewindering, integriert wird.
Es versteht sich für den Fachmann von selbst, daß neben der Nutzung einer Mehrzahl von Schichten gleichartiger permeationsbeständiger Folie 9 auch eine Kombination von ungleichartiger Folie 9, nämlich Kunststoff- und Metallfolie, insbesondere im Hinblick auf die Beanspruchung derselben im Straßenverkehr, sich als vorteilhaft erweisen kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines permeationsdichten Kraftstoffversorgungssystems an Kraftfahrzeugen, wobei das Kraftstoffversorgungssystem wenigstens aus einem und mit Zusatzkomponenten teilkomplettierten Kraftstoffbehälter aus Metall oder Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffversorgungssystem in eine oder mehrere Schichten permeationsbeständiger Folie (9) eingepackt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Folie (9) eine permeationsbeständige Kunststoff- und/oder Metallfolie verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als permeationsbeständige Kunststoffolie eine elastische Folie aus Ethylen- Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), Polyacrylnitril (PAN) o. ä. verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als permeationsbeständige Metallfolie eine Folie aus Aluminium verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffversorgungssystem in eine oder mehrere Folienbahnen eingewickelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienbahnen untereinander und/oder mit dem Kraftstoffversorgungssystem verschweißt und/oder verklebt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffversorgungssystem in einen Folienschlauch eingebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die permeationsbeständige Folie (9) mittels Unterdruck eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems angelegt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffolie eine kaltgereckte Folie in Form einer Schrumpffolie verwendet wird, die ihrerseits mittels Wärmeeintrag eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems angelegt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie derart eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems angelegt wird, daß gerade noch eine Wärmeausdehnung des Kraftstoffversorgungssystems ohne Zerstörung der Metallfolie gewährleistet ist.

11. Permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem an Kraftfahrzeugen, wobei das Kraftstoffversorgungssystem wenigstens aus einem und mit Zusatzkomponenten teilkomplettierten Kraftstoffbehälter aus Metall oder Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffversorgungssystem in eine oder mehrere Schichten permeationsbeständiger Folie (9) eingepackt ist.

12. Permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (9) eine permeationsbeständige Kunststoff- und/oder Metallfolie ist.

13. Permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die permeationsbeständige Kunststoffolie eine elastische Folie aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), Polyacrylnitril (PAN) o. ä. ist.

14. Permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die permeationsbeständige Metallfolie eine Folie aus Aluminium ist.

15. Permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffversorgungssystem in eine oder mehrere Folienbahnen eingewickelt ist.

16. Permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienbahnen untereinander und/oder mit dem Kraftstoffversorgungssystem verschweißt und/oder verklebt sind.

17. Permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffversorgungssystem in einen Folienschlauch eingebracht ist.

18. Permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die permeationsbeständige Folie (9) mittels Unterdruck eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems angelegt ist.

19. Permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie eine kaltgereckte Folie in Form einer Schrumpffolie ist, die ihrerseits mittels Wärmeeintrag eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems angelegt ist.

20. Permeationsdichtes Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie derart eng an die Außenkontur des Kraftstoffversorgungssystems angelegt ist, daß gerade noch eine Wärmeausdehnung des Kraftstoffversorgungssystems ohne Zerstörung der Metallfolie gewährleistet ist.