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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffverteiler zum Zuführen von Kraftstoff zu Einspritzventilen eines Verbrennungsmotors. Solche Kraftstoffverteiler werden auch als „Fuelrail“ bezeichnet und werden in der Kraftfahrzeugtechnik verwendet, um unter Druck stehenden Kraftfahrstoff zu einzelnen Ventilen/Einspritzdüsen eines Verbrennungsmotors zu leiten. Üblicherweise hat ein solcher Kraftstoffverteiler zumindest einen Sitz zum Anschluss einer Kraftstoffdüse und zumindest einen Einlass für die Kraftstoffzufuhr. An einigen bekannten Kraftstoffverteilern sind Kraftstoffdruckregulatoren vorgesehen. Ein solcher Kraftstoffverteiler wird üblicherweise über eine Kraftstoffleitung mit Kraftstoff versorgt.
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Ein Hochdruckkraftstoffverteiler ist beispielsweise aus der
DE 197 16 659 A1 bekannt. Dieser ist ausgelegt, um hohen Innendrücken von zumindest 200bar und mehr oder mehr Stand zu halten. Hierzu weist der aus der
DE 197 16 659 A1 bekannte Kraftstoffverteiler eine Doppelrohrstruktur mit einem Innenrohr mit geringerer Wandstärke und einem das Innenrohr umschließenden Außenrohr mit einer im Vergleich dazu dickeren Wandstärke auf. Beide Rohre sind aus hochfestem Stahl hergestellt. Der aus der
DE 197 16 659 A1 bekannte Kraftstoffverteiler ist komplex herzustellen und dessen Druckfestigkeit nicht ideal.
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Im Lichte des aus der
DE 197 16 659 A1 bekannten Kraftstoffverteilers ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstoffverteiler anzugeben, der einfacher herzustellen ist, weniger komplex und eine gute Druckfestigkeit aufweist.
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Das zuvor beschriebene Problem wird mit einem Kraftstoffverteiler mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Kraftrohrverteiler zeichnet sich dadurch aus, dass dieser eine Faserverbundwerkstoffverstärkung aufweist, welche im Tapelegeverfahren hergestellt ist.
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Eine solche tapegelegte Faserverbundwerkstoffverstärkung ist zumindest in einem Bereich des Kraftstoffverteilers vorgesehen, und bildet dort ein tapegelegtes Faserverbundwerkstoffverstärkungselement aus. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch eine solche Verstärkung eine derartige Ausdehnung aufweisen, dass von diesem im Wesentlichen eine Art Einschalung bzw. ein Gehäuse um das Verteilerrohr bereitgestellt wird.
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Bemerkenswerterweise kann dieses Tapelegeverfahren zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffkomponenten für Kraftstoffverteiler auch bei ebendiesen verhältnismäßig kleinen Baugruppen mit stark gekrümmten Flächen angewandt werden. Durch der Verwendung des Tapelegeverfahrens bei der Herstellung einer Faserverbundwerkstoffverstärkung können schnell und automatisiert eine hohe Anzahl solcher verstärkten Kraftstoffverteiler hergestellt werden.
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Hierbei wird vorteilhafterweise ein Tape bzw. ein längliches Band auf einem Bereich des Verteilerrohres abgelegt und unter Anwendung zumindest eines weiteren Verfahrensschrittes zu der Faserverbundwerkstoffverstärkung umgebildet.
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Das Tape kann insbesondere auf einer Rolle aufgewickelt vorgelegt werden, von welcher es im Zuge der Applikation auf das Verteilerrohr abgelegt wird.
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Die Verstärkung kann an dem Verteilerrohr vorgesehen sein und/oder an einem weiteren Teil/ Bereich des Kraftstoffverteilers, wie beispielsweise einem Einlass und/ oder Auslassstutzen. Soweit weitere Anbauteile an dem Kraftstoffverteiler vorgesehen sind, wie z.B. eine Druckmesseinrichtung bzw. andere Funktionsteile insbesondere Steuerungselektronikkomponenten können auch diese unmittelbar oder die entsprechenden diese Aufnehmenden Gehäuseelemente mit einer entsprechenden im Tapelegeverfahren hergestellten Verstärkung versehen sein und/oder mittels dieser Verstärkung an dem Kraftstoffverteilergrundkörper verbunden/angebunden sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2, wird die Faserverbundwerkstoffverstärkung aus einem zunächst matrixfreiem Fasertape hergestellt, welches auf einem vorgegebenen Bereich des Kraftstoffverteilers aufgetragen wird und nach Applikation mit einem eine Matrix für die Fasern bildenden Werkstoff (im Folgenden Matrix) die Faserverbundwerkstoffverstärkung bildet. Ein solches matrixfreies Fasertape enthält demnach vorzugsweise in Längsrichtung zueinander ausgerichtete und/oder miteinander verflochtene Fasern, sodass ein aus Faser aufgebautes Band vorliegt. Dieses Band wird auf zumindest einen Bereich des Kraftstoffverteilergrundkörpers, zum Beispiel auf das Kraftstoffverteilerrohr, aufgelegt und gleichzeitig oder nachfolgend mit der Matrix behandelt. Dies kann durch ein Tränken bzw. Einstreichen des Bandes mit einer viskosen bzw. flüssigen Matrixmasse erfolgen oder ein Umwickeln/ Aufkleben eines weiteren Bandes des Matrixwerkstoffes. Nach Erhitzen und/oder Aushärten wird dann aus diesen Komponenten die Faserverbundwerkstoffverstärkung gebildet. Alternativ kann die Matrixmasse auch nach Art eines Spritzgussverfahrens appliziert werden. Hierzu wird das Ensemble aus Grundkörper und darauf aufgetragenem Fasertape z.B. in eine Kavität einer Spritzgussform eingebraucht und hiernach die Matrixmasse in die Kavität eingespritzt. Vorzugsweise können als Fasermaterialien Glasfaser und/oder Kohlenstofffasern (Carbonfasern und/oder Aramidfasern und/oder Basaltfasern) verwendet werden.
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Als Matrix kann eine duromer-(duroplast-) oder thermoplast Matrix verwendet werden. Als Matrix können insbesondere PEEK (Polyetheretherketon), PP (Polypropylen), PA 6 (Polyamid 6), PA 6.6 (Polyamid 6.6), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), PVC (Polyvinylchlorid), PC (Polycarbonat) oder eine Mischung derselben verwendet werden. Diese Matrix kann mit oder Füll-und/oder Verstärkungsstoffe wie z.B. GF (Glasfasern) oder GK (Glaskugeln) versehen sein. Alternativ kann diese Matrix auch Füll und/oder Verstärkungsstofffrei ausgebildet sein.
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Soweit Duroplaste als Matrix verwendet werden können Polyester (PES), Formaldehydharze, Epoxidharze, Polyurethane Verwendung finden. Bei der Verwendung von Duromeren sollte insbesondere ein nachfolgender „Backschritt“ im Autoklaven durchgeführt werden der eine besonders hohe Stabilität und Härte des gebildeten Faserverbundwerkstoffgewebeschlauch gewährleistet.
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Alternativ gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 3, kann auch anstelle des matrixfreien Fasertapes ein matrixbeladenes Fasertape auf den Kraftstoffverteilergrundkörper appliziert werden. Das applizierte Tape bildet nach Erwärmung und/oder Aushärtung die Faserverbundwerkstoffverstärkung aus. Insbesondere kann die Bildung der Faserverbundwerkstoffverstärkung instantan erfolgen, beim Applizieren des Tapes unter Erwärmung der jeweiligen Applikationsstelle während der Applikation. Dies kann mit einem Laser mittels Lasererhitzung des Tapes an der entsprechenden Stelle erfolgen oder durch eine andere Erhitzungs- bzw. Bestrahlungseinrichtung.
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Alternativ, wie in Anspruch 4 angegeben, kann auch ein vorgegebener Bereich des Kraftstoffverteilers, d. h. des Kraftstoffverteilergrundkörpers, mit Fasern eines Faserwerkstoffs versehen werden und mit einem faserfreien Matrixtape belegt werden. Durch Vermischung des Tapematerials mit dem Faserwerkstoff, z.B. durch Erwärmung des Tapematerials, wird die entsprechende Faserverbundwerkstoffverstärkung gebildet.
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Je nach beschriebenem Tapelegeferfahren und auch je nach verschiedener Ausrichtung des applizierten Tapes ergeben sich Unterschiede der Materialeigenschaften und der Struktur der Faserverbundwerkstoffverstärkung. Demnach implizieren die Begriffe tapegelegtes Faserverbundwerkstoffelement, mit matrixfreiem Fasertape gelegtes Faserverbundwerkstoffelement, mit Matrixtape gelegtes Faserverbundwerkstoffelement bzw. mit matrixenthaltendem Fasertape gelegtes Faserverbundwerkstoffelement unterschiedliche Eigenschaften der Faserverbundwerkstoffverstärkung.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 kann das die Faserverbundwerkstoffverstärkung bildende Tape in Längsrichtung auf dem Verteilerrohr aufgebracht werden, um entsprechend eine längsgelegte Faserverbundwerkstoffverstärkung bereitzustellen. Insbesondere ist demnach das Verteilerrohr zumindest in Längsrichtung zumindest teilweise mit zumindest einer Bahn des die Faserverbundwerkstoffverstärkung bildenden Tapes versehen, welches nachfolgend zur Faserverbundwerkstoffverstärkung umgebildet wird.
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Es können auch mehrere solcher Tapebahnen unmittelbar nebeneinander mit oder ohne Überlappungsbereich aufgebracht werden. Insbesondere ist auch eine Umwicklung des Verteilerrohrs in Längsrichtung möglich, insbesondere eine vollständige Umwicklung, so dass ein tapgelegtes Faserverbundwerkstoffgehäuse gebildet wird. Es ist jedoch dabei insbesondere darauf zu achten, dass vorteilhafterweise eine Einlassöffnung über welche Kraftstoff in das Verteilerrohr eingelassen wird, bei der längsseitigen Umwicklung, beziehungsweise des längsseitigen Tapelegens, freibleibt. Als Alternative oder zusätzlich zu einem solchen tapegelegten Gehäuse kann auch ein Verstärkungsstreifen gebildet werden, mit einer begrenzten Längenerstreckung. Welcher unmittelbar an dem Gehäuse und oder dem Verteilerrohr angebracht ist. Ein solches Verstärkungselement verstärkt demnach lediglich den entsprechenden Bereich an dem es aufgebracht ist zusätzlich.
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Alternativ oder zusätzlich kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 6, das die Faserverbundwerkstoffverstärkung bildende Tape auch quer zur Längsrichtung des Verteilerrohrs gewickelt um dieses gewickelt sein. Das heißt, das Tape wird im Wesentlichen zumindest teilweise vorteilhafterweise jedoch vollständig um die Umfangsrichtung des Verteilerrohrs auf dieses gelegt und nachfolgend zur Faserverbundwerkstoffverstärkung umgebildet. Soweit nur einige Tapemanschetten vorgesehen sind, z.B. an dem Verteilerrohr und/oder einem davon abgehenden Stutzten sind diese als Faserverbundwerkstoffverstärkungselemente zu sehen.
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Diese Manschettenverstärkungen können beliebig mit den Längsverstärkungsstreifenverstärkungen kombiniert werden
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 kann im Bereich der Abzweigöffnung von dem Verteilerrohr ein Anschlussstutzen zum Anschluss eines Ventils abgehen. Ein solcher Anschlussstutzen kann integral an dem Verteilerrohr oder alternativ als separates Element separat von dem Verteilerrohr vorgesehen sein und mit diesem z.B. über ein tapgelegtes Verstärkungselement im Übergangsbereich, mit dem Verteilerrohr verbunden sein. Ein solcher Anschlussstutzen gewährleistet eine Verbindung zwischen dem Kraftstoffverteiler und dem daran anzuschließenden Ventil des Motors. Insbesondere weist ein solcher Anschlussstutzen demnach einen Sitz für ein Ventil auf. Vorzugsweise sind quer zu dem Verteilerrohr von diesem abgehend mehrere Anschlussstutzen angebracht.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 kann die Faserverbundwerkstoffverstärkung in einem Übergangsbereich vom dem Anschlussstutzen zu dem Verteilerrohr vorgesehen sein. Dies ist deshalb vorteilhaft, da dieser Übergangsbereich oftmals besonders druckempfindlich ist. Somit gewährleistet die Faserverbundwerkstoffverstärkung gerade in diesem Übergangsbereich einen besseren Zusammenhalt von Anschlussstutzen und Verteilerrohr als auch eine gute. Druckfestigkeit.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 kann die Faserverbundwerkstoffverstärkung an dem Verteilerrohr in einem Bereich beidseitig neben dem Anschlussstutzen vorgesehen sein. Diese Vorgehensweise gewährleistet eine besonders gute Verstärkung gerade in diesem Bereich.
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Gemäße einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 kann das die Faserverbundwerkstoffverstärkung bildende Tape in Kreuzwicklung derart um das um das Verteilerrohr gewickelt sein, dass ein Kreuzungsbereich im Wesentlichen in Verlängerung des Anschlussstutzens vorgesehen ist und/oder der Anschlussstutzen zwischen zwei sich kreuzenden Tape-Wicklungen vorgesehen ist.
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Eine solche Kreuzwicklung des Tapes appliziert eine besondere Festigkeit, da sich die jeweils für sich unidirektional ausgerichteten Tapelagen kreuzen und somit in unterschiedlichen sich kreuzenden Richtungen eine Druckfestigkeitsverbesserung bereitgestellt wird. Insbesondere wird hierdurch ein gekreuztes Faserverbundwerkstoffverstärkungselement bereitgestellt, mit zwei sich kreuzenden Armbereichen, welche zwischen sich den Anschlussstutzen aufnehmen.
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Zusätzlich oder alternativ kann das die Faserverbundwerkstoffverstärkung bildende Tape gemäß Anspruch 11 auch in Querrichtung um den Anschlussstutzen gewickelt sein, vorzugsweise nach Art einer Manschette, welche die Außenumfangswandung des entsprechenden Anschlussstutzens umgibt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 12 können die zuvor beschriebenen Wicklungsmuster des die Faserverbundwerkstoffverstärkung bildenden Tapes in einer beliebigen Kombination miteinander vorliegen, sodass verschiedene Verstärkungsbereiche mit unterschiedlichen Verstärkungseigenschaften bereitgestellt werden. Soweit auf Verstärkungselemente abgestellt wird, können auch separate voneinander getrennte und/oder sich überlappende Einheiten von tapegewickelten Verstärken vorgesehen sein. Hierbei ist das ursprüngliche Wicklungsmuster bzw. die Richtung des gelegten Tapes auch später noch in der Faserverbundwerkstoffverstärkung zu bestimmen.
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Da die Zug- und Druckfestigkeit in Richtung quer zu der Richtung des Tapes üblicherweise niedriger ist als in Längsrichtung des Tapes, kann durch entsprechende Bereitstellung verschiedenartiger Verstärkungsbereiche/ -elemente, z.B. durch Kreuzwicklung, Längswicklung und/oder Querwicklung, die entsprechenden Belastungseigenschaften der Faserverbundwerkstoffverstärkung eingestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 13 kann zusätzlich zu der durch das Tapewickelverfahren gebildeten Faserverbundwerkstoffverstärkung zwischen dieser und dem Verteilerrohr ein Gehäuseelement vorgesehen sein, und alternativ oder zusätzlich ein solches Gehäuseelement diese Faserverbundwerkstoffverstärkung nach außen hin zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig umschließen.
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Ein solches Gehäuse kann mittels des in der Gebrauchsmusteranmeldung mit der Anmeldenummer
DE 202015102888.1 beschriebenen Verfahrens, z.B. aus zumindest zwei miteinander verbördelten Faserverbundwerkstoffhalbschalen, aufgebaut sein. Soweit es sich um ein Gehäuse mit zumindest zwei Gehäuseschalen handelt können diese Gehäuseschalen indes Verbindungsflansche aufweisen, die miteinander verbördelt sind. Das zuvor beschriebene Verfahren und ein solches Gehäuse ist hiermit durch Bezugnahme auf die zuvor genannte Gebrauchsmusteranmeldung in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung mit aufgenommen. Andere Gehäusematerialien und Formen sind indes auch denkbar. Ein solches Gehäuse kann aus einem Faserverbundwerkstoff, Metall, Kunststoff oder unterschiedlichen Komponenten der zuvor genannten Materialien gebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 14 kann das Gehäuseelement aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sein welches in einem anderen Verfahren als die Faserverbundwerkstoffverstärkung hergestellt wurde. Beispiele solcher Verfahren sind nachfolgend erläutert.
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Das sogenannte Handlaminieren ist das einfachste Verfahren zur Herstellung von Faserverbundteilen. Die Fadenhalbzeuge werden zumeist als Rohmatten oder Gewebe abgelegt und von Hand mit einer Rolle oder einem Pinsel getränkt. Es kommen dabei fast ausschließlich duroplastische Kunststoffe als Materialwerkstoffe zur Anwendung, die anfangs in dünnflüssiger Form und aufgrund ihrer Viskosität eine sehr gute Durchtränkung bzw. Einbettung der Fasern ermöglichen. Faserablage und Benetzung der Fasern mit dem Matrixwerkstoff erfolgen nie gleichzeitig und mit dem Formgebungsverfahren in einer Form. Nach anschließender Aushärtung der Matrix können Bauteile entformt bzw. nachgearbeitet werden. Die so geformten Faserverbundwerkstoffschalenelemente werden vorzugsweise miteinander verfalzt bzw. verbördelt.
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Das zuvor beschriebene Verfahren der Handlaminierung kann auch maschinell und insbesondere automatisiert durchgeführt werden.
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Als Alternative zur Handtränkung mit dem Matrixwerkstoff ist auch eine sogenannte Prepregverarbeitung bekannt. Diese ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung des Matrixwerkstoffes, dadurch dass die Fasern bzw. die Faserhalbzeuge vor der Ablage in der Form maschinell vorgetränkt werden. Solche vorgetränkten Halbzeuge werden als Prepregs bezeichnet. Dabei werden zum Beispiel Gewebe oder Gelege maschinell getränkt und anschließend mit Zwischenlage einer Schutzfolie wieder aufgerollt. Man unterscheidet dabei zwischen Systemen die unmittelbar nach der Prepregherstellung weiterverarbeitet werden und Systeme die gekühlt, gelagert und später weiterverarbeitet werden. Bei wärmehärtenden Systemen die erst bei höheren Temperaturen aushärten wie z.B. bei manchen Duromer-/Harz-Systemen, ist eine Weiterverarbeitung innerhalb mehrerer Wochen oder sogar bis 12 Monate oder sogar nach einen noch längeren Zeitraum möglich. Allerdings müssen die Systeme in der Zwischenzeit gekühlt werden, damit ein Beginn des Vernetzungsprozesses unterdrückt wird.
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Bei der Bauteilherstellung werden diese Prepregs zunächst erwärmt, um eine Verformbarkeit zu ermöglichen. Daran anschließend kann die Ablage in eine Formhälfte von Hand oder auch maschinell erfolgen. Sowohl kann ein sogenanntes Prepreg in Form eines Tapes in die Formhälfte zur Herstellung des entsprechenden Faserverbundwerkstoffschalenelementes gelegt werden, als auch als komplette Matte bzw. Organoblech.
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Als spezielle Ausführungsform der Prepregverarbeitung ist das sogenannte Resin-Transfer-Molding Verfahren (RTM) zu nennen. Bei diesem Verfahren werden zunächst vorgetränkte Endlosfasern als mehrschichtiges Gelege angeordnet, aufgeheizt und in die spätere Bauteilform gebracht. Diese sogenannten Preforms werden anschließend in das Formwerkzeug der RTM-Presse eingelegt, in die dann das Harz mit weiteren Reaktionsprodukten eingespritzt wird. Das Reaktionsgemisch durchsetzt das Gewebe und härtet dann zu einer Matrix aus. Um diesen Vorgang zu beschleunigen, kann das Harz mit hohem Druck eingespritzt und die Presse zusätzlich evakuiert werden. Soweit das sogenannte RTM-Verfahren verwendet wird, kann bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffverteilerrohr, als auch bei dem Kraftfahrzeugbauteil sowohl der Falzschritt bei der Preform und vor der Einspritzung des Harzes geschehen, als auch gleichzeitig oder nach Einspritzung des Harzes.
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Die Gehäuseelemente können auch durch ein sogenanntes Webeverfahren hergestellt werden. Hierbei wird zum Beispiel zunächst ein Faserwerkstoffschlauch durch Flechten eines Faserwerkstoffes hergestellt. Dieser Grundkörper wird vorzugsweise mittels eines maschinellen Flechtverfahrens, in welchem ein Fasermaterial zu einem schlauchartigen Gebilde geflochten wird, hergestellt. Hiernach wird die Matrix appliziert, und ein Faserverbundwerkstuffgewebegehäuse bzw. Gehäuseelement gebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 15 bzw. 16 kann die Faserverbundwerkstoffverstärkung Bereiche mit unterschiedlicher Verstärkungscharakteristik aufweisen.
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Dies kann es insbesondere dadurch erreicht werden, wenn unterschiedliche Bereiche an dem Kraftstoffverteiler mit einer unterschiedlichen Lagenzahl Tape, insbesondere von 1 bis 14 Lagen und jedem beliebige Zwischenwert, belegt werden und/oder durch unterschiedliche Tapeausrichtung. Insbesondere kann in Bereichen des Grundkörpers, in denen nicht eine so hohe Druckfestigkeit benötigt wird, beispielsweise lediglich eine Tapelage vorgesehen sein. In Bereichen, in denen höhere Festigkeit benötigt wird, können auch mehrlagige Wicklungen, insbesondere drei oder vier bis zu zehnlagigen Wicklungen vorgesehen sein. Insbesondere kann über die Anzahl der Lagen die Zug- bzw. Durckfestigkeit eingestellt werden. Insbesondere wenn in unterschiedlichen Regionen unterschiedliche Zug bzw. Durckfestigkeiten eingestellt werden sollen, kann die Anzahl der Lagen entsprechend variiert werden.
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Zudem betrifft die Erfindung auch das entsprechendes zuvor beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffverteilers unter Verwendung eines Gewebeschlauches, auch wenn in der vorhergehenden Beschreibung lediglich auf den Kraftstoffverteiler selber abgestellt wird.
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Insbesondere wird zunächst ein Tape auf einen entsprechenden Bereich des Kraftstoffverteilergrundkörpers gelegt, mit oder ohne Zwischenlage eines Gehäuseteils, und während des Tapelegens oder nach dem Tapelegen in einem entsprechenden Schritt, beispielsweise Erhitzungsschritt die Faserverbundwerkstoffverstärkung hergestellt.
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Der erfindungsgemäße Kraftstoffverteiler kann zusätzliche auch mit einer Kunststoffumspritzung welche unter Umständen auch für sich zumindest einen Faserwerkstoff enthält, versehen sein. Diese kann in einzelnen Bereichen vorgesehen sein, und so z.B. um Funktionselemente einkapseln oder im Wesentlichen auch den Gesamten Kraftstofffverteiler in sich aufnehmen. Hierzu wird der erfindungsgemäße Kraftstoffverteiler in eine Kavität einer Spritzgussform eingebraucht und hiernach der entsprechende Kunststoff in die Kavität eingespritzt.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:
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1a eine schematische Ansicht schräg von unten auf einen Kraftstoffverteiler;
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1b ein Längsschnitt des in 1a dargestellten Kraftstoffverteilers;
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2a–2f einen schematischen Abschnitt eines Kraftstoffverteilers mit einem Anschlussstutzen, wobei der Kraftstoffverteilergrundkörper mit verschiedenen Tapelegearten versehen ist.
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1a zeigt einen mit Bezugszeichen 1 versehenen Kraftstoffverteiler. Dieser weist ein als Faserverbundwerkstoffverstärkung dienendes Gehäuse 2 aus einem Faserverbundwerkstoff auf welches im Tapelegeverfahren hergestellt ist. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein in 1b schematisch dargestelltes Verteilerrohr 3 vorgesehen von welchem senkrecht und in Längsrichtung hintereinander angeordnete Anschlussstutzen 4 zum Anschluss an entsprechende Anschlussventile abgehen. Das Verteilerrohr 3 weist in Längsrichtung an beiden Enden rundliche Schulterbereiche 5, 5‘ auf. An einem der beiden Schulterbereiche ist ein Einlassstutzen 6 vorgesehen über welchen unter Druck stehender Kraftstoff in einen Innenraum des Verteilerrohrs 2 geleitet wird und von dort über Rohrbereiche im Inneren der Anschlussstutzen 4 zu nicht dargestellten Ventilen des Motors. Das Verteilerrohr 3 ist vollständig an einer an einem als Faserverbundwerkstoff verstärkenden Gehäuse 2 umgeben. Das Gehäuse ist derart im Tapelegeverfahren hergestellt dass dieses das auf das Verteilerrohr 2 in Längsrichtung umlaufend ein matrixbeladenes Fasertape appliziert wurde und zusätzlich auch in Querrichtung vollständig um das Verteilerrohr ein eben solches matrixbeladenes Fasertape gewickelt wurde welches in einem nachfolgenden Verfahrensschritt zu dem Faserverbundwerkstoffgehäuse umgewandelt wurde.
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Die Faserverbundwerkstoffverstärkung 2 kann beispielsweise durch Laserbestrahlung während der Applikation eines entsprechenden Tapes instantan hergestellt werden. Alternativ kann auch ein zunächst matrixfreies Fasertape um das Verteilerrohr 3 gewickelt werden und danach eine Matrix appliziert werden und entsprechend behandelt werden um die Faserverbundwerkstoffverstärkung bereitzustellen. Alternativ kann auch in das Verteilerrohr 3 einem Faserwerkstoff belegt werden, welcher dann mit einem entsprechenden Matrixmaterialtape umwickelt wird, um die Faserverbundwerkstoffverstärkung bereitzustellen.
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In 2a bis 2e sind verschiedene Wicklungsarten des die Faserverbundwerkstoffverstärkung bildenden Tapes dargestellt. In 2a ist ein schematischer Ausschnitt im Bereich eines Anschlussstutzens 4 des Kraftstoffverteilers dargestellt. Der Anschlussstutzen weist einen Fußbereich 7 auf durch welchen der Anschlussstutzen 4 in die Umfangswandung des Verteilerrohrs 3 übergeht. An deren von dem Verteilerrohr 3 abgewandten Ende weist der Anschlussstutzen einen Flansch 9 auf an welchem entsprechend ein Ventil angeschlossen werden kann.
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Ein solcher in 2a bis 2c dargestellter Anschlussstutzen 4 kann alternativ auch als separates Element separat vom Verteilerrohr 3 ausgebildet sein.
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In 2a ist lediglich der Anschlussstutzen in seinem Umfangsbereich vollständig von einem die Faserverbundwerkstoffverstärkung bildenden Tape umwickelt und bildet ein Verstärkungselement, in diesem Fall eine Einlassstutzenverstärkermanschette.
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Die Manschette kann einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein. Zusätzlich zu dem in 2a schematisch dargestellten Faserverbundwerkstoffverstärkungselement in Form einer Manschette ist in 2b ein weiteres Faserverbundwerkstoffverstärkungselement vorgesehen welches durch eine Kreuzwicklung des die Faserverbundwerkstoffverstärkung bildenden Tapes generiert wird. Dieses kreuzförmige Faserverbundwerkstoffverstärkungselement, weist zwei sich kreuzende Armbereiche auf, welche zwischen sich den Anschlussstutzen 4 aufnehmen. In diesem Fall ist das die Faserverbundwerkstoffverstärkung bildende Tape derart um das Verteilerrohr 2 gewickelt, dass ein Kreuzungsbereich 10 im Wesentlichen in Verlängerung des Anschlussstutzens 4 vorgesehen ist und gleichzeitig, so dass auch der Anschlussstutzen 4 zwischen zwei sich kreuzenden Tape-Wicklungen vorgesehen ist, die sich im Wesentlichen in einem Winkel von 35° bis ca. 90°, vorzugsweise in einem Winkelbereich zwischen 60° und 90°, insbesondere in einem Winkel von ca. 90° zueinander kreuzen. Im Vorliegenden Fall nach 2b ist die Kreuzwicklung derart nah an dem Anschlussstutzen 4 vorgesehen, dass der Übergangsbereich zwischen Anschlussstutzen 4 und dem Verteilerrohr 3 vollständig von der Tape-Wicklung bedeckt ist.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist demnach eine Einlassstutzenverstärkermanschette und ein kreuzförmige Faserverbundwerkstoffverstärkungselement einander überlappend vorgesehen.
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Zusätzlich zu dem in 2a dargestellten manschettenförmigen Faserverbundwerkstoffverstärkungselement und dem in 2b dargestellten kreuzförmigen Faserverbundwerkstoffelement ist in 2c ein streifenförmiges Längsfaserverbundverstärkungselement vorgesehen welches durch eine einzige Tapelage die in Längsrichtung des Verteilerrohrs läuft gebildet wird. In diesem Ausführungsbeispiel nach 2c ist demnach eine Einlassstutzenverstärkermanschette, ein kreuzförmige Faserverbundwerkstoffverstärkungselement einander überlappend vorgesehen sowie ein streifenförmiges Längsfaserverbundverstärkungselement einander überlappend vorgesehen.
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Zusätzlich zu den genannten einander überlappenden Verstärkungselementen ist in dem in 2d gezeigten Ausführungsbeispiel ein in Querrichtung des Verteilerrohrs vorgesehen Tape-Wicklung dargestellt. In dieser Figur sind demnach 4 verschiedene Wicklungsarten gezeigt.
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Bei den zuvor genannten Faserverbundwerkstoffverstärkungen werden vorzugsweise Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern (Carbonfaseren und/oder Aramidfasern und/oder Basaltfasern) verwendet. Auch weitere üblich verwendete Fasermaterialen können verwendet werden. In Abhängigkeit der Anforderungen an die Faserverbundwerkstoffverstärkung kann zwischen den verschiedenen Faserarten oder einer Mischung derselben gewählt werden.
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In 2e ist lediglich ein kreuzförmige Faserverbundwerkstoffverstärkungselement als Verstärkung des Anschlussbereiches des Anschlussstutzens 4 ausgebildet.
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In 2f dem kreuzförmigen Faserverbundwerkstoffverstärkungselement aus 2e jeweils links und rechts das Anschlussstutzens 4 an dem Verteilerrohr 3 eine tapegelegte Verteilerrohrmanschette überlappend überlagert.
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Als Matrix kann eine duromer und/oder thermoplastisch Matrix verwendet werden. Als Matrix kann insbesondere PEEK (Polyetheretherketon), PP (Polypropylen), PA 6 (Polyamid 6), PA 6.6 (Polyamid 6.6), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), PVC (Polyvinylchlorid), PC (Polycarbonat) oder eine Mischung derselben verwendet werden. Diese Matrix kann mit oder Füll- und/oder Verstärkungsstoffe wie z.B. GF (Glasfasern) oder GK (Glaskugeln) versehen sein. Alternativ kann diese Matrix auch Füll und/oder Verstärkungsstofffrei ausgebildet sein.
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Soweit Duroplasten als Matrix verwendet werden können Polyester (PES), Formaldehydharze, Epoxidharze, Polyurethane Verwendung finden. Bei der Verwendung von Duromeren sollte insbesondere ein nachfolgender „Backschritt“ im Autoklaven durchgeführt werden der eine besonders hohe Stabilität und Härte des gebildeten Faserverbundwerkstoffgewebeschlauch gewährleistet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19716659 A1 [0002, 0002, 0002, 0003]
- DE 202015102888 U [0030]
