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Die
Erfindung betrifft einen Zusatztank an einem Kraftfahrzeug mit einer
Heizungseinheit sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
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Kraftfahrzeuge
mit Verbrennungskraftmaschinen unter anderem für Dieselkraftstoffe,
Normal- oder Superbenzin werden zunehmend mit einem Zusatztank ausgestattet,
in dem ein Additiv wie Harnsäure oder Ammoniak mitgeführt
wird, das als Reduktionsmittel dient. Das Additiv wird dosiert zur
Abgasreinigung zugemischt, um insbesondere die Schadstoff-Emissionswerte
zu verringern.
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Hierzu
sind vor allem bei Lastkraftwagen längliche, im Wesentlichen
quaderförmig ausgebildete Kraftstofftanks bekannt, die
zwei Abteilungen für den eigentlichen Kraftstoff sowie
für das Additiv aufweisen. Dabei sind für beide
Abteilungen jeweils Einfüllstutzen, Füllstandssensoren,
Ablauf- und Rücklaufleitungen, Entlüftungen und
sonstige Komponenten vorhanden. Insbesondere für den Zusatztank wird
eine Heizungseinheit benötigt, da derartige Additive einen
relativ hohen Schmelzpunkt aufweisen und somit besonders in nördlichen
Breiten vor dem Einfrieren bewahrt werden müssen. Aufgrund
der chemischen Aggressivität der Additive dürfen
diese nicht unmittelbar mit Aluminium in Berührung kommen,
das üblicherweise zur Herstellung leichtgewichtiger Kraftstofftanks
verwendet wird. Daher werden häufig Kunststofftanks eingesetzt,
bei denen allerdings das Problem auftritt, dass die Befestigung
einer relativ schwergewichtigen Heizungseinheit, beispielsweise
in Form einer von heißem Wasser durchströmten
Röhre im Inneren des Zusatztanks, erhebliche Festigkeitsprobleme
aufgrund der geringen Wandstärke des Zusatztanks mit sich
bringt.
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Ein
derartiger Tank für ein Fahrzeug ist aus der
DE 197 29 003 A1 bekannt,
wobei eine zusätzliche Erwärmung des Additivs
durch eine separate Heizungseinheit ermöglicht ist.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Zusatztank der Eingangs genannten Art zu schaffen, der bei
geringem Gewicht über ausreichende Stabilität
verfügt.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7 gelöst.
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Ein
Zusatztank, dessen Formgebung im Rahmen der Erfindung an sich beliebig
ist, wird aus Wandungen aus Blechen, insbesondere Aluminiumblechen
zusammengebaut. Um das Aluminium vor dem chemisch aggressiven Additiv
zu schützen, ist zumindest innenseitig eine inerte Kunststoffbeschichtung
auf das Aluminium aufgebracht. Beispielsweise kann eine solche Beschichtung
aus einem Kunststoffmaterial, das mit ausreichenden Haftkräften
auf einer Aluminiumoberfläche haftet, aufgespritzt werden,
bevorzugt wird jedoch wie im Folgenden beschrieben vorgegangen.
Anstelle von Aluminiumblechen, können auch Stahlbleche
verwendet werden.
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Weiterhin
ist vorgeschlagen, dass die Heizungseinheit über Rastnasen
an einer Wandung des Zusatztanks befestigt ist. Beispielsweise wird
eine Heizungseinheit mit einem im Wesentlichen runden Deckel auf
eine korrespondierend ausgebildete Öffnung in der Wandung
des Zusatztanks aufgesetzt, so dass das Heizelement, beispielsweise
die wasserdurchströmten Röhren, in den Innenraum
des Zusatztanks hineinragt. Zur Befestigung können an einem
ring- oder kreisförmigen Trägerelement der Heizungseinheit
korrespondierende Rastausnehmungen vorgesehen sein, so dass ein
passgenauer Sitz der Heizungseinheit an der Wandung erreicht wird.
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Im
Rahmen der Erfindung ist es dabei mit umfasst, dass auch andere
Komponenten bzw. ein gesamter Komponententräger mit einer
Heizungseinheit und weiteren Einrichtungen in gleichartiger Weise
an der Wandung des Zusatztanks befestigbar ist. Beispielsweise kann
ein Füllstandssensor oder ein sonstiger elektrischer Anschluss über
Rastnasen an der Wandung des Zusatztanks festgelegt werden. Ebenso
kann ein herkömmlicher Kraftstofftank entsprechend ausgebildet
sein beziehungsweise hergestellt werden.
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Um
die Dichtheit des Zusatztanks zu gewährleisten ist vorgeschlagen,
dass zwischen der Wandung des Zusatztanks sowie der auf die Wandung
aufgesetzten Heizungseinheit bzw. einer sonstigen Komponente ein
O-Ring als Dichtung angeordnet ist, der aus einem entsprechenden
chemisch resistenten Material besteht. Der O-Ring kann auch in umlaufenden
Nuten zur Gewährleistung des passgenauen Sitzes eingesetzt
sein.
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Zur
Befestigung der Heizungseinheit dient ein zusätzlicher
Fixierring, der über zu den Rastnasen korrespondierende
Ausnehmungen bzw. Durchbrüche verfügt, um die
Heizungseinheit mit Hilfe der Rastnasen auf die Wandung des Zusatztanks
zu pressen und zu fixieren.
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Dabei
ist es nicht unbedingt erforderlich, dass eine tatsächliche
Verrastung erfolgt, prinzipiell kann eine Befestigung der Heizungseinheit
bzw. des zusätzlichen Fixierrings auch mit weiteren Befestigungsmitteln
erfolgen. Prinzipiell wäre auch eine Verschraubung oder
dergleichen möglich.
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Zur
Ausgestaltung der Rastnasen ist vorgeschlagen, dass um die vorzugsweise
runde Öffnung in der Wandung des Zusatztanks, die zur Aufnahme der
Heizungseinheit dient, vorzugsweise äquidistant verteilt
Aussparungen oder Durchbrechungen vorgesehen sind. Von innen her
wird ein Rastring mit abragenden Rastnasen derart an der Öffnung
positioniert, dass die Rastnasen die Ausnehmungen nach außen hin
durchgreifen und der Rastring von innen her unmittelbar an der Wandung
des Zusatztanks anliegt. Dort kann er in geeigneter Weise dauerhaft
befestigt werden, beispielsweise angeschweißt, angenietet oder
angeklebt werden.
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In
gleicher Weise können die Rastnasen einstückig
mit der Wandung des Zusatztanks ausgebildet sein. Hierzu können
beim Ausstanzen der Öffnung zusätzlich radial
verlaufende Einschnitte am Rand der Öffnung ausgebildet
werden, so dass der Rand zur Bildung von Rastnasen in einem weiteren Bearbeitungsschritt
abschnittsweise nach oben abgekantet werden kann. Dies bietet den
Vorteil, dass keine zusätzlichen Bauteile und Befestigungsschritte erforderlich
sind, jedoch ist die Festigkeit im Bereich des Rands um die Öffnung
herum durch die Wandstärke des Wandungsmaterials begrenzt.
Eine höhere Stabilität und Festigkeit wird mit
dem vorstehend beschriebenen zusätzlichen Rastring erreicht.
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Zum
Schutz des Aluminiums, das die Wandung des Zusatztanks bildet, ist
das Aluminium mit einer Kunststoffbeschichtung ausgestattet. In
einfacher Weise kann eine solche Beschichtung einrotiert werden.
Hierzu wird zum Einen die Aluminiumwandung erwärmt, beispielsweise
durch das Aufheizen mit Strom, und zum Anderen wird ein Kunststoffpulver
oder ein Kunststoffgranulat in den Innenraum des Zusatztanks eingebracht
und dieser nachfolgend in rotierende und/oder taumelnde Bewegungen
versetzt. Sobald das Kunststoffpulver mit der erhitzten Wandung
des Zusatztanks in Berührung kommt schmilzt dieses auf
und verteilt sich aufgrund der Fliehkräfte im Wesentlichen
gleichmäßig auf der inneren Oberfläche
der Wandung. Dabei kann entweder eine vollständige Innenbeschichtung
des Zusatztanks erfolgen oder in einem ersten Beschichtungsschritt
wird lediglich der Bereich um die Öffnung für die
Heizungseinheit herum beschichtet. Hierzu kann von außen
her und/oder von innen her eine zusätzliche Abdeckung oder
Kappe aufgesetzt werden, um der Kunststoffbeschichtung eine gewünschte
Formgebung zu verleihen. Dabei kann das Kunststoffpulver derart
eingebracht werden, dass es beim Aufschmelzen von innen nach außen
durch die Ausnehmungen in der Wandung des Zusatztanks nach außen
austritt, um auch außenseitig eine ausreichend bemessene
Beschichtung um die Öffnung herum zu erhalten. Hierzu sind
die Ausnehmungen in der Wandung ausreichend dimensioniert, um zum
einerseits die Rastnasen aufnehmen zu können und andererseits
das Hindurchtreten des flüssigen Kunststoffs zu ermöglichen.
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Obwohl
im Vorhergehenden der Zusatztank im Wesentlichen im Zusammenhang
mit einem Kraftfahrzeug beschrieben worden ist, ist es für
den Fachmann ersichtlich, dass ein solcher Zusatztank auch bei allen
anderen Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere stationären,
eingesetzt werden kann.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung können der nachfolgenden
Beschreibung zu dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
sowie den einzelnen Patenansprüchen entnommen werden.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine
Ansicht auf die Öffnung vom Inneren des Zusatztanks,
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2 eine
Wandung des Zusatztanks in Querschnittsdarstellung,
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3 eine
mit einem Fixierring befestigte Heizungseinheit.
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In 1 ist
eine Ansicht aus dem Inneren eines Zusatztanks durch eine Öffnung 1 nach
außen dargestellt. Eine Wandung 2 des Zusatztanks
ist durch ein Aluminiumblech gebildet, wobei der Zusatztank eine
an sich beliebige Formgebung aufweisen kann. Ebenso kann der Zusatztank
mit einer gemeinsame Trennwand mit dem eigentlichen Kraftstofftank
kombiniert ausgeführt sein. Um die vorzugsweise runde Öffnung 1 herum
sind vorzugsweise äquidistant verteilt mehrere Ausnehmungen 3 ausgebildet,
die bei der Herstellung der Wandung 2 z. B. ausgestanzt
werden. Weiterhin ist ein Rastring 4 aus einem Metall wie
Stahl oder Aluminium vorgesehen, der von innen her an den Rand der Öffnung 1 angesetzt
und dort befestigt wird, beispielsweise mit Schweißpunkten 5,
Nieten oder er wird angeklebt. An dem Rastring 4 sind einstückig
Rastnasen 6 angeformt, die nach außen über
die Wandung 2 des Zusatztanks überstehen.
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Nachdem
der Rastring 4 an der Wandung 2 befestigt ist,
erfolgt eine Beschichtung mit einem hierfür geeigneten
Kunststoffmaterial um die Öffnung 1 herum. Hierzu
können von innen und/oder außen zusätzliche
Abdeckungen oder Kappen angeordnet werden, um der Kunststoffbeschichtung 7 eine
gewünschte Formgebung, wie in 2 beispielhaft
dargestellt, zu verleihen. Die Kunststoffbeschichtung 7 wird
dabei vorzugsweise einrotiert. Hierzu wird ein pulverförmiges
oder granuliertes Kunststoffmaterial von innen her auf die Oberfläche
der Wandung 2 aufgebracht. Die Wandung 2 wird
beispielsweise elektrisch erwärmt oder der Zusatztank selbst
ist in einer weiteren erwärmbaren Form angeordnet. Der
Zusatztank wird dann in taumelnde und/oder rotierende Bewegung versetzt.
Der Wärmeeinfluss führt zum Aufschmelzen des Kunststoffmaterials
und die auftretenden Fliehkräfte sorgen für eine
gewünschte Verteilung der Kunststoffbeschichtung 7.
Dabei durchdringt flüssiges Kunststoffmaterial insbesondere
die Ausnehmungen 2 neben den Rastnasen 6 von innen
nach außen, so dass auch außenseitig die Rastnasen 6 im
Wesentlichen vollständig von der Kunststoffbeschichtung 7 umschlossen
sind. Eine entsprechende Prozesssteuerung zur Erzielung gewünschter
Schichtstärken ist dem Fachmann möglich. Es versteht
sich, dass die mittige Öffnung 1 zum Einsetzen
einer Heizungseinheit 8, wie in 3 dargestellt,
frei bleibt.
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In 3 ist
eine Heizungseinheit 8, wie durch den Pfeil E angedeutet,
in die Öffnung 1 eingesetzt. Zur Fixierung der
Heizungseinheit 8 in der Öffnung 1 dient
ein Fixierring 9, der ebenfalls von oben her in Pfeilrichtung
E auf die Heizungseinheit 8 aufgesetzt wird. Der Fixierring 9 ist
mit weiteren Ausnehmungen 10 ausgestattet, die im fertig
montierten Zustand ebenfalls von den Rastnasen 6 durchgriffen werden.
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Dabei
ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass eine tatsächliche
Verrastung zur Fixierung der Heizungseinheit 8 erfolgt.
Die Fixierung könnte auch über eine Verschraubung
oder nach Art eines Bajonettverschlusses mit Hilfe korrespondierend
ausgebildeter Ausnehmungen 10 und Rastnasen 6 erfolgen.
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Es
versteht sich, dass an der Heizungseinheit 8 auch noch
weitere Komponenten wie Füllstandssensoren und dergleichen
vorgesehen sein können. Prinzipiell können derartige Komponenten aber
auch an eigenen Öffnungen 1 in der Wandung 2 des
Zusatztanks entsprechend befestigt werden.
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Weiterhin
ist es ersichtlich, dass sich die Kunststoffbeschichtung 7 im
fertig montierten Zustand des Zusatztanks über die gesamte
innere Oberfläche der Wandung 2 erstreckt, um
eine Korrosion des Aluminiummaterials der Wandung 2 zu
vermeiden.
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- 1
- Öffnung
- 2
- Wandung
- 3
- Ausnehmung
- 4
- Rastring
- 5
- Schweißpunkt
- 6
- Rastnase
- 7
- Kunststoffbeschichtung
- 8
- Heizungseinheit
- 9
- Fixierring
- 10
- Ausnehmung
- E
- Einführrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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