DE10201652B4

DE10201652B4 - Kraftstoffbehälter mit Deckel

Info

Publication number: DE10201652B4
Application number: DE10201652A
Authority: DE
Inventors: Dr. Pozgainer Günther; Dipl.-Ing. Palvölgyi Sandor
Original assignee: Magna Steyr Fuel Systems GmbH
Current assignee: Magna Steyr Fuel Systems GmbH
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: US7063226B2; AT4938U1; CA2368603C; CA2368603A1; DE10201652A1; US20020096522A1

Abstract

Kraftstoffbehälter (1) mit einer Öffnung (3), auf der ein Deckel (4) mittels Gewinde oder Bajonett abnehmbar angebracht ist, wobei die Öffnung (3) und der Deckel (4) jeweils eine Dichtfläche (12, 19) aufweisen, wobei – zwischen den Dichtflächen (12, 19) zwei Dichtringe (22, 23) angeordnet sind, wobei der innere Dichtring (22) flüssigkeitsdicht ist und der äußere Dichtring (23) aus einem Elastomer mit hohem Permeationswiderstand besteht, – die Dichtflächen (12, 19) innerhalb des äußeren Dichtringes (23) einen engen, bis an den äußeren Dichtring heranführenden Spalt (27) aufweisen, und – der Kraftstoffbehälter (1) eine die Öffnung (3) umgebende Verstärkung (13) aufweist, die ein die Öffnung (3) umgebender Teil ist, der die eine Hälfte des Gewindes oder Bajonettes (16, 17) trägt, dadurch gekennzeichnet, – dass der Rand der Öffnung (3) zur Bildung der einen Dichtfläche (12) einwärts eingebördelt ist, – dass die Verstärkung (13) an der Innenseite der...

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Öffnungen mit Deckel solcher Kraftstoffbehälter können verschiedenen Zwecken dienen, etwa dem Befüllen des Kraftstoffbehälters, insbesondere aber der Wartung im Inneren des Kraftstoffbehälters befindlicher Komponenten, etwa Flüssigkeitsstandgeber oder Treibstoffpumpen.
Der Deckel soll die Öffnung auch nach langer Betriebszeit noch zuverlässig dicht abschließen und leicht abnehmbar sein. Unabhängig davon, ob der Kraftstoffbehälter aus Metall oder aus Kunststoff besteht, ist er relativ dünnwandig, sodass eine Verformung des Randes durch die Schließkraft droht. Das führt zu Undichtigkeit. Die Abdichtung ist bei derartigen Verschlüssen überhaupt ein Problem, weil leichtflüssige Kraftstoffe flüchtig sind und als Dampf auch durch feste Körper, etwa Dichtringe hindurch diffundieren können. Auch ist die zur Verfügung stehende Bauhöhe begrenzt.
Aus den nachveröffentlichten Druckschriften DE 100 42 640 A1 und DE 199 57 253 A1 , die als Stand der Technik nach §3 (2) PatG gelten, ist jeweils ein Kraftstoffbehälter mit einer Öffnung bekannt, auf der ein Deckel mittels Gewinde oder Bajonett abnehmbar angebracht ist, wobei die Öffnung und der Deckel jeweils eine Dichtfläche aufweisen. Zwischen den Dichtflächen sind zwei Dichtringe angeordnet sind, von denen der innere flüssigkeitsdicht ist und der äußere aus einem Elastomer mit hohem Permeationswiderstand besteht. Die Dichtflächen weisen innerhalb des äußeren Dichtringes einen engen, bis an den äußeren Dichtring heranführenden Spalt auf. Außerdem weist der Kraftstoffbehälter eine die Öffnung umgebende Verstärkung auf, die ein die Öffnung umgebender Teil ist, der die eine Hälfte des Gewindes oder Bajonettes trägt.
Aus der EP 0 838 360 A1 ist eine Haltevorrichtung für einen in einer Öffnung eines Kraftfahrzeugtanks einsetzbaren Bauteil bekannt, das einen am Kraftfahrzeugtank festgelegten Haltering und einen mit dem Haltering zusammenwirkenden Schließring umfasst, der mit radialen Rastsegmenten nach Art eines Bajonettverschlusses mit radial nach innen vorstehenden, starren Haltelaschen des Halteringes zusammenwirkt und dabei einen die Öffnung des Tanks übergreifenden Flansch des Bauteiles gegen die Tankoberfläche drückt. Zwischen dem einzusetzenden Bauteil und der Öffnungsbegrenzungwand ist ein elastischer Dichtungsring in dem vertikalen Ringspalt vorgesehen. Zwischen der Tankoberfläche und dem Flansch des zu haltenden Bauteiles ist ein weiterer elastischer Dichtring eingesetzt. Die beiden Dichtungen sind zu einem einzigen einstückigen Dichtring mit im Querschnitt L-förmiger Gestalt zusammengefasst, wobei der lange Schenkel mit abstehenden Dichtlippen versehen ist und zur Abdichtung des Vertikalspaltes dient und der kurze Schenkel zur Abdichtung zwischen dem Flansch des Bauteils und der Tankoberfläche dient. Der Bauteil ist beispielsweise ein Verschlussflansch für einen Vorratsgeber einer Förderpumpe für Kraftstoff.
In der DE 43 05 985 A1 ist ein Kraftstoffbehälter offenbart, der eine Öffnung aufweist, die von einem sich nach oben erstreckenden Stutzen umgeben wird, auf den ein Kraftstofffiltergehäuse aus Kunststoff aufgesetzt ist, wobei eine Dichtung zwischen Kraftstofffiltergehäuse und Stutzen vorgesehen ist.
Die Erfindung soll diese Nachteile vermeiden und einen unter allen Bedingungen auch langanhaltend dichten Verschluss eines Kraftstoffbehälter schaffen.
Erfindungsgemäß wird das durch einen Kraftstoffbehälter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälters sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 4.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälter wird die Flüssigkeitsabdichtung vom inneren Dichtring übernommen, der äußere besorgt die Dampfsperre. Dazu ist er nicht nur aus einem geeigneten Werkstoff, sondern hat wegen des engen und bis an ihn heranführenden Spalt eine kleine Berührungsoberfläche mit dem an seiner Innenseite wartenden Dampf. Da die Permeation an der Oberfläche des Dichtringes beginnt, bedeutet die kleine Berührungsoberfläche eine weitere Reduktion der Permeation. Die Verstärkung gewährleistet, dass sich die Dichtflächen durch die Schließkräfte nicht verformen und auf diese Weise undicht werden.
Die Verstärkung ist ein an der Wand des Kraftstoffbehälters angeschweißter, die Öffnung umgebender Teil, der die eine Hälfte des Gewindes bzw. Bajonettes trägt. So werden die Schließkräfte ohne den Umweg über die Kraftstoffbehälterwand direkt von der Verstärkung aufgenommen. Die dadurch in der Umgebung der Öffnung erzielte Steifigkeit kommt der Dichtheit zugute.
Die Verstärkung ist an der Innenseite der Wand des Kraftstoffbehälters angeschweißt und der Rand der Öffnung ist als die eine Dichtfläche ausgebildet. Dadurch ist die Dichtheit nicht von der Art der Verbindung zwischen Verstärkung und Kraftstoffbehälterwand abhängig. Es bestehen günstig Kraftverhältnisse, weil der Rand der Öffnung zur Bildung der Dichtfläche einwärts gebördelt ist und die Verstärkung eine den eingebördelten Rand der Öffnung unterstützende umlaufende Schulter bildet, vor allem wenn dann auch noch bevorzugt die Verstärkung nach innen an die umlaufende Schulter anschließend die Hälfte des Gewindes oder Bajonettverschlusses bildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Dichtflächen im Wesentlichen konisch einwärts und die Dichtfläche des Deckels weist Nuten für die Dichtringe auf. Die konische Form verleiht ausreichende Dichtkräfte bei geringen Spannkräften und ist platzsparend, weil der Konus ins Innere des Kraftstoffbehälters ragen kann.
Um das Eindringen von Feuchtigkeit oder Schmutz, und damit Korrosion zu vermeiden, kann der Deckel an seinem äußeren Rand auch noch mit einer Lippendichtung versehen sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:
1 Einen üblichen Kraftstoffbehälter mit einer Öffnung,
2 Einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung, Detail A, vergrößert,
3 Einen Vertikalschnitt durch eine zweite, nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsform, Detail B, vergrößert.
In 1 ist ein Kraftstoffbehälter summarisch mit 1 bezeichnet. Er besitzt einen Füllstützen 2 und in seiner oberen Wand 5 eine Öffnung 3, welche mit einem Deckel 4 verschlossen ist. Der Deckel 4 kann in seinem Inneren Mess- oder Pumporgane tragen, und ist für Reparatur- oder Wartungszwecke abnehmbar. In Draufsicht ist der Deckel 4 symmetrisch, insbesondere kreisförmig, was strichpunktiert als Symmetrieachse oder Drehachse 6 angedeutet ist.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform weist die obere Wand 5 des Kraftstoffbehälters 1, die Öffnung 3 umgebend, einen erhabenen Teil 10 auf, der weiter nach innen im wesentlichen konisch einwärts gebördelt ist und so den Rand der Öffnung 3 darstellt. Die der Mittellinie 6 zugekehrte Oberfläche des konisch einwärts gebördelten Teiles 11 bildet die erste Dichtfläche 12. Eine die Öffnung 3 ebenfalls umgebende Verstärkung 13 ist mit ihrem ebenen Teil 14 mit der Wand 5 verschweißt. Dazu kann jedes geeignete Schweißverfahren eingesetzt werden, beispielsweise Widerstandsschweißen, Punktschweißen. Nach innen an den ebenen Teil 14 anschließend bildet die Verstärkung 13 eine Schulter 15, die den konisch einwärts gebördelten Teil 11 der Wand 5 gegen die auf sie wirkenden Dichtkräfte unterstützen kann. Noch weiter nach innen ist die Verstärkung 13 zu einem Kragen 16 einwärts gebördelt, der die erste Hälfte eines Bajonettverschlusses bildet.
Der Deckel 4 besitzt einen Umfangsteil 18, der in seinem unteren Teil die zweite Hälfte 17 des Bajonettverschlusses bildet und mit dessen erster Hälfte 16 zusammenwirkt. Weiters bildet der Umfangsteil 18 eine konische zweite Dichtfläche 19. Dabei kann unter konisch sowohl konisch im geometrisch exakten Sinn als auch allgemein als einwärts-abwärts verlaufende Verengung gesehen werden. In dieser zweiten Dichtfläche 19 ist eine erste Nut 20 mit einem ersten Dichtring 22 und eine zweite Nut 21 mit einem zweiten Dichtring 23 vorgesehen. Diese Dichtringe 22, 23 legen sich bei geschlossenem Deckel 4 an die erste Dichtfläche 12 des konisch einwärts gebördelten Teiles 11 dichtend an.
Der erste Dichtring 22 übernimmt die Flüssigkeitsdichtung und der zweite Dichtring 23, der in Strömungsrichtung stromabwärts des ersten Dichtringes 22 angeordnet ist, die Abdichtung gegen Permeation von Kraftstoffdämpfen. Er besteht aus einem Elastomer mit hohem Permeationswiderstand. Ausserdem bildet der Umfangsteil 18 des Deckels 4 zwischen den beiden Nuten 20, 21 mit dem konisch einwärts gebördelten Teil 11 einen engen Dichtspalt 27. Die Enge dieses Dichtspaltes 27 bewirkt, dass Kraftstoffdämpfe nur mit einer sehr kleinen Fläche des zweiten Dichtringes 23 in Berührung kommen und so die Permeations-Eintrittsfläche sehr klein ist, wodurch der Permeationswiderstand des zweiten Dichtringes 23 weiter erhöht wird. Schließlich ist am oberen Rand des Umfangsteiles 18 noch eine Lippendichtung 25 vorgesehen, die sich auf den erhabenen Teil 10 der Wand 5 legt und so das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit verhindern.
In der Ausführungsform der 3 bildet die Wand 5 einen die Öffnung 3 umgebenden eingebördelten Rand 30, auf den aussen eine Verstärkung 31 aufgesetzt und verschweißt ist. Die Verstärkung 31 ist ein um die Mittellinie 6 umlaufendes im wesentlichen rechteckiges Profil mit einer inneren vertikalen Fläche 32, die mit dem Bördelrand 30 dicht verschweißt ist und einer äußeren vertikalen Fläche 33, die ebenfalls zylindrisch ist und in einem ausgebördelten Rand mit Schweißbuckeln 34 endet, die ebenfalls mit der Wand 5 verschweißt sind. Das ungefähr rechteckige Profil der Verstärkung 31 bildet oben einen Anschlagwulst 35 und, innen daran anschließend eine erste Dichtfläche 36, die im wesentlichen achsnormal ist, aber auch leicht konisch sein kann. In dieser ersten Dichtfläche 36 ist wieder eine erste Nut 37 für einen ersten Dichtring 39 und eine zweite Nut 38 für einen zweiten Dichtring 40 vorgesehen.
Ein Deckel 41 ist an seinen dem Radius der ersten Dichtfläche 36 entsprechenden Radius zu einer zweiten Dichtfläche 42 abwärts gezogen.
Diese zweite Dichtfläche 42 bildet mit der ersten Dichtfläche 36 wieder einen engen Spalt 49, wie zur vorhergehenden Ausführungsform beschrieben. Der Deckel 41 ist weiters mit einem Deckelflansch 43 verschweißt und bildet über der zweiten Dichtfläche 42 eine Verstärkungsrippe 44. Diese bilden somit gemeinsam ein geschlossenes Profil, das dem Deckel 41 die für ein genaues Aufeinanderpassen der Dichtflächen nötige Steifigkeit verleiht. Der Deckelflansch 43 setzt sich abwärts in einem Gewindeteil 45 fort, von dem nur ein Gewindegang eingezeichnet ist.
Mit diesem wird der Deckel 41 auf den zweiten Gewindeteil 46 in der äußeren vertikalen Fläche 33 der Verstärkung 31 aufgeschraubt.

Claims

Kraftstoffbehälter (1) mit einer Öffnung (3), auf der ein Deckel (4) mittels Gewinde oder Bajonett abnehmbar angebracht ist, wobei die Öffnung (3) und der Deckel (4) jeweils eine Dichtfläche (12, 19) aufweisen, wobei – zwischen den Dichtflächen (12, 19) zwei Dichtringe (22, 23) angeordnet sind, wobei der innere Dichtring (22) flüssigkeitsdicht ist und der äußere Dichtring (23) aus einem Elastomer mit hohem Permeationswiderstand besteht, – die Dichtflächen (12, 19) innerhalb des äußeren Dichtringes (23) einen engen, bis an den äußeren Dichtring heranführenden Spalt (27) aufweisen, und – der Kraftstoffbehälter (1) eine die Öffnung (3) umgebende Verstärkung (13) aufweist, die ein die Öffnung (3) umgebender Teil ist, der die eine Hälfte des Gewindes oder Bajonettes (16, 17) trägt, dadurch gekennzeichnet, – dass der Rand der Öffnung (3) zur Bildung der einen Dichtfläche (12) einwärts eingebördelt ist, – dass die Verstärkung (13) an der Innenseite der Wand (5) des Kraftstoffbehälters (1) angeschweißt ist, und – dass die Verstärkung (13) eine den eingebördelten Rand der Öffnung (3) unterstützende umlaufende Schulter (15) bildet.
Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (12, 19) im Wesentlichen konisch einwärts verlaufen und die Dichtfläche (19) des Deckels (4) Nuten (20, 21) für die Dichtringe (22, 23) aufweist.
Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (13) nach innen an die umlaufende Schulter (15) anschließend die Hälfte (16) des Gewindes oder Bajonettverschlusses bildet.
Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (4) an seinem äußeren Rand eine Lippendichtung (25) trägt.