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Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kraftstoffbehälters nach dem Patentanspruch 10.
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Solche Kraftstoffbehälter können gängiger Praxis aus einem thermoplastischen Kunststoff zum Beispiel durch Extrusionsblasformen oder durch Verschweißung von aus thermoplastischem Kunststoff spritzgegossenen Halbschalen hergestellt werden. Im Innenraum eines solchen Kraftstoffbehälters können Funktionsbauteile des Kraftstoffsystems aufgenommen sein, wodurch der Bauraumbedarf außerhalb des Kraftstoffbehälters reduziert ist und zudem die Anzahl erforderlicher Behälteröffnungen reduziert ist, was im Hinblick auf Emissionen aus dem Kraftstoffbehälter vorteilhaft ist.
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Aus der
DE 10 2008 027 823 B3 ist ein gattungsgemäßer Kraftstoffbehälter bekannt, der als ein Kunststoffhohlbehälter ausgebildet ist, in dessen Innenraum ein Funktionsbauteil-Träger angeordnet ist. An dem Funktionsbauteil-Träger ist ein Entlüftungsventil mit Entlüftungsleitung befestigt, die aus dem Kraftstoffbehälter nach außen geführt ist und in Verbindung mit zum Beispiel einem Ausperlbehälter ist. Die Entlüftungsleitung weist ein Anschlusselement auf, das durch eine Kraftstoffbehälter-Öffnung nach außen geführt ist.
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In der obigen
DE 10 2008 027 823 B3 erfolgt die Montage des Anschlusselementes während des Blasformprozesses, bei dem ein Kraftstoffbehälter-Vorformling mittels Blasluft sowie unter Wärmebeaufschlagung in einem Blasformwerkzeug in seine endgültige Außenkontur aufgeweitet wird. Die Montage des Anschlusselementes im Kraftstoffbehälter ist daher mit einer fertigungstechnisch aufwendigen Anpassung der Blasformwerkzeuge verbunden. So muss das Anschlusselement mit einer Durchdringungsspitze ausgebildet sein, die durch das warmplastische Kunststoffmaterial des Kraftstoffbehälters in eine Ausnehmung des Blasformwerkzeugs gedrückt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kraftstoffbehälter sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, bei dem die Montage des Anschlusselementes fertigungstechnisch einfach sowie mit hoher Positionsgenauigkeit durchführbar ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist das Anschlusselement zweiteilig aufgebaut, und zwar mit einem, am Funktionsbauteil-Träger ortsfest angebrachten Anschlussstück und mit einem Durchgangsteil. Das Durchgangsteil wird nach erfolgter Fertigstellung des Kraftstoffbehälters von außen in die Kraftstoffbehälter-Öffnung eingeführt und an einer Koppelstelle mit dem Anschlussstück gekoppelt. Das zweiteilige Anschlusselement ist im Vergleich zum obigen Stand der Technik fertigungstechnisch wesentlich einfacher zu montieren, da aufwendige Maßnahmen zur Anpassung des Fertigungswerkzeuges (zum Beispiel Blasformwerkzeuge) wegfallen.
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Die Montage des zweiteiligen Anschlusselementes am Kraftstoffbehälter kann wie folgt durchgeführt werden: So kann in einem Vormontageschritt zunächst der Funktionsbauteil-Träger unter Bildung einer vom Kraftstoffbehälter separaten Vormontageeinheit mit diversen Funktionsbauteilen des Kraftstoffsystems sowie mit dem Anschlussstück bestück werden. Die Vormontageeinheit kann in den Innenraum eines schlauchförmigen Kraftstoffbehälter-Vorformlings aus warmplastischem Kunststoff eingebracht werden. Anschließend erfolgt ein Blasformvorgang, bei dem der Vorformling mittels Blasluft sowie unter Wärmebeaufschlagung in einem Blasformwerkzeug auf seine endgültige Außenkontur aufgeweitet wird. Nach Abschluss des Blasformprozesses, das heißt nach Fertigstellung des Kraftstoffbehälters, wird in einem weiteren Montageschritt das Durchgangsteil von außen durch die Kraftstoffbehälter-Öffnung eingesetzt und mit dem Anschlussstück gekoppelt. Das heißt die Endmontage des Anschlusselementes erfolgt im Unterschied zum obigen Stand der Technik erst nach der Herstellung der Endform des Kraftstoffbehälters.
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In einer technischen Realisierung kann der Funktionsbauteil-Träger eine, die Kraftstoff-Schwallbewegungen reduzierende Schwallwand sein, die sich quer durch den Innenraum des Kraftstoffbehälters erstreckt und diesen in Teilräume aufteilt. Der Funktionsbauteil-Träger kann zudem Stützfüße aufweisen, über die der Träger an gegenüberliegenden Seiten an der Kraftstoffbehälter-Innenwandung abgestützt ist. Die Stützfüße können während des Blasformvorgangs mit der Innenseite des Kraftstoffbehälters verschweißt oder verklebt werden. Entsprechend sind zumindest die Stützfüße des Funktionsbauteilträgers aus einem Kunststoff gefertigt, das mit dem Kunststoffmaterial des Kraftstoffbehälters im Hinblick auf eine Verschweißbarkeit kompatibel ist. Auf diese Weise ist einerseits die ansonsten elastische nachgiebige Kraftstoffbehälter-Wandung formstabilisiert. Andererseits ist der über die Stützfüße abgestützte Funktionsbauteil-Träger bauteilsteif am Kunststoffbehälter angebunden, wodurch eine lagegenaue Positionierung der daran montierten Funktionsbauteile gewährleistet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Koppelstelle zwischen dem Anschlussstück und dem Durchgangsteil bauraumgünstig innerhalb des Kraftstoffbehälters angeordnet sein. In diesem Fall ist die Koppelstelle bevorzugt mit Abstand von der Kraftstoffbehälter-Öffnung im Kraftstoffbehälter-Innenraum angeordnet. Um eine Bauteil-Kollision zu vermeiden, ist es zudem bevorzugt, wenn das am Funktionsbauteil-Träger montierte Anschlussstück in einem freien Abstand von der Kraftstoffbehälter-Innenwand beabstandet ist.
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In einer technischen Umsetzung kann das am Funktionsbauteil-Träger befestigte Anschlussstück als ein hohlzylindrischer Rohrstutzen ausgebildet sein. Dieser kann endseitig an der im Kraftstoffbehälter-Innenraum verlaufenden Leitung angeschlossen sein. Am gegenüberliegenden Ende kann der Rohrstutzen in Steckverbindung mit dem Durchgangsteil bringbar sein.
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Bevorzugt ist es, wenn das Durchgangsteil nach erfolgter Fertigstellung des Kunststoffbauteils werkzeugfrei mit dem Anschlussstück koppelbar ist. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, wenn das Durchgangsteil bei Erreichen der Steckverbindung selbsttätig am Anschlussstück gesichert ist, und zwar bevorzugt mittels einer am Anschlussstück ausgebildeten Rastkontur, in der das Durchgangsteil einrastbar ist. Bevorzugt kann das Anschlussstück zur Bereitstellung der Steckverbindung eine hohlzylindrische Durchgangsteil-Aufnahme aufweisen, in die das Durchgangsteil einsteckbar ist. Die oben erwähnte Rastkontur zur Sicherung der Steckverbindung kann bevorzugt an der, die hohlzylindrische Durchgangsteil-Aufnahme begrenzenden Innenwandung des Anschlussstückes ausgebildet sein. Beispielhaft kann die Rastkontur eine umlaufende Ringnut sein, in der ein dazu korrespondierender, außenumfangsseitig am Durchgangsteil ausgebildeter Ringbund einrastbar ist. Um eine leichtgängige Steckverbindung zu erzielen, kann der Ringnut in der Steckrichtung eine Anlaufschräge vorgelagert sein. Bei der Steck-Montage kann beispielhaft das Durchgangsteil bis in Anlage mit der Anlaufschräge eingeschoben und anschließend unter elastischer Verformung sowie unter Aufbau einer Rückstellkraft entlang der Anlaufschräge im Durchmesser reduziert werden und im weiteren Verlauf der Steckbewegung unter Abbau der Rückstellkraft nach Überwindung einer Nutflanke in die Ringnut einrasten.
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In einer technischen Umsetzung kann das Durchgangsteil ein linear langgestrecktes Rohrstück sein, das mit einem Bewegungsspiel durch die Kraftstoffbehälter-Öffnung geführt ist. Für eine einfache Montage ist es von Vorteil, wenn die Kraftstoffbehälter-Öffnung in der Einsteck-Richtung betrachtet in Flucht mit der Durchgangsteil-Aufnahme des im Kraftstoffbehälter-Innenraum angeordneten Anschlussstücks ausgerichtet ist.
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Das als Rohrstück ausgeführte Durchgangsteil kann an seiner, abgewandten Seite einen radial ausgeweiteten, stirnseitigen Anschlussflansch aufweisen. Der Anschlussflansch kann radial innerhalb des Öffnungsrands der Kraftstoffbehälter-Öffnung angeordnet sein. Zudem kann der Anschlussflansch des Rohrstückes in der Axialrichtung mit dem Öffnungsrand der Kraftstoffbehälter-Öffnung im Wesentlichen flächenbündig abschließen oder mit einem Überstand nach außen vorragen.
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Das Durchgangsteil ist bevorzugt aus einem thermoplastischen schweißfähigen Kunststoff gefertigt und kann nach erfolgter Montage am Kraftstoffbehälter mit einer weiterführenden Leitung verbunden werden, die zu einem außerhalb des Kraftstoffbehälters vorgesehenen Kraftstoffsystem führt. Hierzu kann der Anschlussflansch des Durchgangsteils sowie der radial äußere Öffnungsrand der Kraftstoffbehälter-Öffnung mit einer Anschlusskontur der weiterführenden Leitung verschweißt, und zwar insbesondere durch Spiegelschweißen. Entsprechend ist zumindest auch das Durchgangsteil aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt, der mit dem Kunststoff des Kraftstoffbehälters sowie der weiterführenden Leitung im Hinblick auf eine Verschweißbarkeit kompatibel ist.
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Für eine einfache werkzeugfreie Bestückung ist es von Vorteil, wenn das Anschlussstück mit einem korrespondierenden Halteelement des Funktionsbauteil-Trägers in Rast- oder Klemmverbindung bringbar ist.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Es zeigen:
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1 in einer perspektivischen Darstellung einen Kunststoff-Kraftstoffbehälter, in dessen Innenraum eine als Funktionsbauteil-Träger wirkende Schwallwand angeordnet ist;
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2 in einer vergrößerten Schnittdarstellung ein durch eine Kraftstoffbehälter-Öffnung geführtes Anschlusselement einer im Kraftstoffbehälter-Innenraum angeordneten Entlüftungsleitung;
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3 und 4 jeweils Ansichten, die die Montage eines Durchgangsteils des Anschlusselementes veranschaulichen;
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5 und 6 jeweils Ansichten, die die Anbindung einer zu einem Ausperlbehälter weiterführenden Leitung am Anschlussteil der Entlüftungsleitung veranschaulichen.
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In der 1 ist in einer perspektivischen Darstellung ein aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigter Kraftstoffbehälter gezeigt, der als ein blasgeformter Kunststoffhohlkörper ausgebildet ist. Im Innenraum des Kraftstoffbehälters ist eine langgestreckte Schwallwand 1 angeordnet, die den Behälterinnenraum aufteilt. Die Schwallwand 1 ist ebenfalls aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, etwa in einem Spritzgießverfahren, gefertigt. In der 1 sind in der Schwallwand 1 insgesamt drei voneinander beabstandete vertikale, säulenartige Strebenanordnungen 3 integriert, die in der Vertikalrichtung zwischen der oberen und der unteren Kraftstoffbehälter-Innenseite abgestützt sind. Jede der Strebenanordnungen 3 der Schwallwand 1 weist hierzu untere Stützfüße 4 und obere Stützfüße 5 auf, die an der jeweiligen Kraftstoffbehälter-Innenseite bauteilsteif abgestützt sind.
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Die Schwallwand 1 ist als ein Funktionsbauteil-Träger verwendet, in dem Funktionsbauteile, etwa eine Kraftstoffpumpe oder Entlüftungsventile 8, 9, angebunden sind. Die Entlüftungsventile 8, 9 sind an eine Be- und Entlüftungsleitung 11 angeschlossen, die über einen Behälterstutzen 15 nach außen führbar ist. Hierzu ist die Entlüftungsleitung 11 endseitig an einem, in den 2 bis 6 gezeigten Anschlusselement 17 angeschlossen, das durch eine vom Behälterstutzen 15 begrenzte Kraftstoffbehälter-Öffnung 19 nach außen geführt ist.
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Das Anschlusselement 17 ist in den Figuren zweiteilig aufgebaut, und zwar mit einem Anschlussstück 21 sowie einem Durchgangsteil 23. Das Anschlussstück 21 ist in den Figuren ein hohlzylindrischer Rohrstutzen, der an, an der Schwallwand 1 angeformten Halteelementen 25 verrastet ist. Der Rohrstutzen 21 ist endseitig an der Entlüftungsleitung 11 angeschlossen. An seiner, der Entlüftungsleitung 11 in Axialrichtung gegenüberliegenden Seite weist der Rohrstutzen 21 eine hohlzylindrische Durchgangsteil-Aufnahme 27 auf, in die das Durchgangsteil 23 einsteckbar ist, das in den Figuren ein langgestrecktes Rohrstück ist. Eine Koppelstelle K (2) zwischen dem Anschlussstück 21 und dem Durchgangsteil 23 ist in der 2 mit einen Abstand a von der Kraftstoffbehälter-Öffnung 19 im Innenraum des Kraftstoffbehälters angeordnet. Das heißt, dass bei noch demontiertem Durchgangsteil 23 das Anschlussstück 21 in einem freien Abstand von der Kraftstoffbehälter-Innenwand beabstandet ist. In der 2 ist das an der Schwallwand 1 befestigte Anschlussstück 21 bei noch demontiertem Durchgangsteil 23 gezeigt. Zur Sicherung der Steckverbindung zwischen dem Anschlussstück 21 und dem Durchgangsteil 23 ist an der, die hohlzylindrische Durchgangsteil-Aufnahme begrenzenden Innenwand des Anschlussstückes 21 eine umlaufende Ringnut 29 auf, mit der ein korrespondierender radial äußerer Ringbund 31 des Durchgangsteils 23 in Rastverbindung ist, um die Steckverbindung zwischen dem Anschlussstück 21 und dem Durchgangsteil 23 zu sichern.
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In der 2 ist das Durchgangsteil 23 mit einem geringfügigen Bewegungsspiel durch die Kraftstoffbehälter-Öffnung 19 geführt. Um eine leichtgängige Einführbewegung zu gewährleisten, sind am Außenumfang des Durchgangsteils 23 Zentrierrippen 33 (3) vorgesehen, die das Durchgangsteil 23 in Flucht mit der hohlzylindrischen Durchgangsteil-Aufnahme 27 ausrichten. In der 2 oder 4 ist das Durchgangsteil 23 im montierten Zustand gezeigt. Demzufolge ist ein radial ausgeweiteter stirnseitiger Anschlussflansch 35 des Durchgangsteils 23 radial innerhalb des Öffnungsrands 37 der Kraftstoffbehälter-Öffnung 19 angeordnet. In der Axialrichtung betrachtet ragt der Anschlussflansch 35 mit einem geringen Überstand ∆x (2) vom Öffnungsrand 37 der Kraftstoffbehälter-Öffnung 19 vor.
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Bei dem in der 3 veranschaulichten Einsteckvorgang E wird das Durchgangsteil 23 zunächst leichtgängig in den Montagestutzen 15 eingefahren, bis ein außenumfangsseitig ausgebildeter Ringbund 31 des Durchgangsteils 23 in Anlage mit Anlaufschrägen 41 (2) in der Durchgangsteil-Aufnahme 27 des Anschlussstückes 21 kommt. Im weiteren Verlauf der Einsteckbewegung wird unter Aufbau einer Rückstellkraft sowie unter elastischer Verformung des Durchgangsteils 23 die Anlaufschräge 41 überwunden und verrastet der Ringbund 31 in der umlaufende Ringnut 29.
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Durch den Rastvorgang wird ein in der 4 sternförmig angedeutete Klick-Geräusch erzeugt, das als eine akustische Rückmeldung eine einwandfreie Anbindung des Durchgangspfeils 23 am Anschlussteil 21 bestätigt. Alternativ dazu kann gemäß der 2 eine Sensoreinheit 43 bereitgestellt sein, mit der die Anbindung des Durchgangsteils 23 überprüfbar ist, und zwar beispielhaft im Rahmen einer in der 2 angedeuteten Tiefenmessung.
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In der 5 ist sowohl das Durchgangsteil 23 der Entlüftungsleitung 11 als auch ein weiterer Rohrstutzen 45 für ein Einfüllrohr 47 gezeigt. In einem weiteren Fertigungsschritt werden der Rohrstutzen 45 mit dem Einfüllrohr 47 sowie das Durchgangsteil 23 mit einer zu einem Ausperlbehälter führenden Leitung 49 verbunden. Die Anbindung erfolgt im Rahmen eines Schweißvorgangs (das heißt Spiegelschweißung), bei dem eine Anschlusskontur 51 der Leitung 49 mit dem Öffnungsrand 37 der Kraftstoffbehälter-Öffnung 19 und dem Anschlussflansch 35 des Durchgangsteils 23 verschweißt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008027823 B3 [0003, 0004]
