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Die Erfindung betrifft einen Kraftstofftank, ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftstofftank und ein Verfahren zum Herstellen eines Kraftstofftanks. Der Kraftstofftank weist ein geformtes Gehäuse auf und, in einem Innenraum des Kraftstofftankes, mindestens eine Versteifungseinrichtung, wobei unter einer Versteifungseinrichtung ein Bauteil verstanden wird, das den Tank gegen einen Innendruck versteift. Eine Verformung des Kraftstofftanks oder ein mechanisches Versagen durch den Innendruck wird reduziert. Die Versteifungseinrichtung kann dabei vorzugsweise als Strebe ausgestaltet sein, die beispielsweise zwischen einer Ober- und einer Unterseite des Kraftstofftankes angeordnet sein kann. Die Versteifungseinrichtung kann hierzu über Verbindungselemente mit der Innenwandung des Kraftstofftankes verbunden sein.
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Ein Innendruck eines Kraftstofftankes oder Kraftstoffbehälters eines Kraftfahrzeugs bedingt eine erhöhte Festigkeitsanforderung für dieses Bauteil. Durch diesen Innendruck werden eine Ober- und Unterseite stark verformt und mechanisches Versagen ist möglich. In derzeitigen Tanksystemen werden Streben zwischen Ober- und Unterseite im Tank eingeschweißt, welche die Deformation reduzieren.
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Eine Geometrie und Position der Streben müssen frühzeitig immer mit Werkzeug des Tanksystems berücksichtigt werden, um beispielsweise einen Einblasformen zu ermöglichen. Eine spätere Optimierung ist meist aufwendig und teuer. Des Weiteren sind Einlasskomponenten generell kostenintensiv und reduzieren den Gestaltungsfreiraum in der Tankblase deutlich.
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Aus der
DE 10 2010 036 683 A1 ist ein Kraftstofftank mit einem Hohlraum bekannt, in welchem eine Verstärkungseinrichtung angeordnet ist, die zur Abstützung dient. Die Verstärkungseinrichtung kann sowohl Druckkräfte als auch Zugkräfte aufnehmen und als zwischen zwei gegenüberliegenden Wandbereichen des Kraftstofftankes ein gespannte Federeinrichtung ausgestaltet sein, wodurch die beiden gegenüberliegenden Wandbereiche des Kraftstofftankes voneinander weg vorgespannt sind. Nachteilig bei einer solchen Federeinrichtung ist jedoch, dass die Strebe keinen Innendruck mehr aushält, weil die Feder nachgeben kann.
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Die
DE 10 2004 035 098 A1 beschreibt ein Bauteil für eine inwändige Anordnung in einem Kraftfahrzeugkraftstofftank, wobei das Bauteil eine ein erstes und zweites Gehäuse gegeneinander sperrende Feder aufweist. Das zweite Gehäuse ist zur Anordnung eines ersten und zweiten Verbindungselements zu einer selektiven Einlassung in den Kraftstofftank relativ zum ersten Gehäuse einstellbar. Zwei Gehäuseteile haben eine röhrenförmige Gestalt, wobei ein Gehäuse das andere Gehäuse teleskopartig aufnimmt. Zwischen den Gehäuseteilen ist die Feder angeordnet. Ein Verbindungselement des Teleskops wird in eine Kuhle der Innenwandung eingesetzt und dann an einem zweiten Verbindungselement an der gegenüberliegenden Wand angelegt. Nachteilig ergibt sich jedoch, dass die Strebe ausfallen kann, sobald sich ein Innendruck aufbaut.
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Die
DE 101 28 308 A1 beschreibt eine Einrichtung zur Verminderung eines Schwappens von Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter mithilfe eines Schwapphemmelement, das von einer Montagestellung, in der es durch eine Montageöffnung des Kraftstoffbehälters montierbar ist, in eine Betriebsstellung, in der es mit der Wandung des Kraftstoffbehälters verrastet ist, beweglich gestaltet ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist das Erhöhen eines Gestaltungsfreiraumes unter Erhalt einer Festigkeitseigenschaft der Versteifungseinrichtung.
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Die gestellte Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Die Erfindung basiert auf der Idee, eine teleskopisch ausfahrbare Versteifungseinrichtung als Montageteil nach dem Formen des Tanks einzusetzen und formschlüssig mit der Innenwand des Kraftstofftanks zu verbinden. Dadurch werden die oben beschriebenen Nachteile reduziert.
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Der erfindungsgemäße Kraftstofftank weist ein Gehäuse mit einem Innenraum und einer Öffnung auf, die den Innenraum des Kraftstofftankes mit einer äußeren Umgebung des Kraftstofftankes verbindet. Der Kraftstofftank weist ebenfalls mindestens zwei an einer Innenwandung des Gehäuses montierte Verbindungselemente auf, und mindestens eine in einer Erstreckungsrichtung teleskopartig ausfahrbare Versteifungseinrichtung, die an einem ersten Ende einen ersten Verbindungsbereich und an einem zweiten Ende einen zweiten Verbindungsbereich aufweist, wobei jeder der Verbindungsbereiche in einer formschlüssigen Verbindung zu jeweils einem der Verbindungselemente steht wobei mindestens eines der Verbindungselemente und der entsprechend passförmige Verbindungsbereich dazu ausgestaltet sein, miteinander eine Steck-Dreh-Verbindung einzugehen und einen Bajonettverschluss ausbilden.
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Vorteilhaft bleibt die positive Festigkeitseigenschaft der Versteifungseinrichtung auch bei einem hohen Innendruck des Kraftstofftankes aufgrund der formschlüssigen Verbindung der montierten Verbindungselemente mit der Versteifungseinrichtung erhalten. Dadurch, dass die Verbindungselemente montierte Bauteile sind, kann ein fester Formschluss erreicht und eine Gefahr eines Abrutschens der Versteifungseinrichtung bei einem Crash deutlich reduziert werden. Durch die Ausgestaltung als teleskopartig ausfahrbare Versteifungseinrichtung wird bei einer entgegengesetzten Krafteinwirkung, beispielsweise bei einem Fahrzeugcrash, die Versteifungseinrichtung zusammengedrückt ohne zu brechen. Dadurch bleibt die Versteifungseinrichtung intakt und Risse dem Gehäuse des Kraftstofftankes wird wirksam vorgebeugt.
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Die Versteifungseinrichtung weist mindestens zwei Teleskopelemente auf, wobei eines der mindestens zwei Teleskopelemente entlang der Erstreckungsrichtung ausfahrbar und/oder einfahrbar in einem weiteren der mindestens zwei Teleskopelemente gelagert ist. Hierzu können die Teleskopelemente beispielsweise als Rohre ausgestaltet sein. Mindestens eines der mindestens zwei Teleskopelemente dieser Ausführungsform weist jeweils ein Blockierelement nur zum Blockieren des Ausfahrens des ersten Teleskopelements über eine vorgegebene Gesamtlänge hinweg auf. Mit anderen Worten kann ein Einfahren des einen Teleskopelements bei zum Beispiel einer Krafteinwirkung bei einem Kraftfahrzeugcrash unblockiert erfolgen. Die Versteifungseinrichtung bleibt bei einem Crash flexibel und eine Gefahr eines Brechens der Versteifungseinrichtung wird reduziert.
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Hierdurch wird eine besonders stabile Verbindung zwischen der Versteifungseinrichtung und der Innenwand erreicht.
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Ferner ermöglicht ein solcher Kraftstofftank ein schnelles und unkompliziertes Ein- und Ausbauen der Versteifungseinrichtung und gleichzeitig eine feste Verbindung im montierten Zustand.
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Die oben gestellte Aufgabe wird, unter Erreichen der bereits oben beschriebenen Vorteile, ebenfalls gelöst durch ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstofftankes. Das Kraftfahrzeug kann vorzugsweise als Kraftwagen ausgestaltet sein, beispielsweise als Personenkraftwagen.
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Die oben gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Kraftstofftankes. Dieses umfasst zunächst den Schritt des Bereitstellens eines Gehäuses des Kraftstofftankes mit einer Öffnung, die den Innenraum des Kraftstofftankes mit einer äußeren Umgebung des Kraftstofftankes verbindet. Mit anderen Worten erfolgt ein Bereitstellen eines Gehäuses des Kraftstofftankes, wobei das Gehäuse eine solche Öffnung aufweist. Das Bereitstellen des Gehäuses kann beispielsweise durch Verbinden einer Oberschale und einer Unterschale des Gehäuses erfolgen, oder beispielsweise durch Einblasformen.
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An einer Innenwandung des Gehäuses erfolgt ein Montieren von zwei Verbindungselementen, also ein Montieren von zwei Elementen oder Bauteilen, die zum Verbinden der Innenwandung einem anderen Bauteil ausgestaltet sind. Ein solches Verbindungselement ist als Teil eines Bajonettverschlusses ausgestaltet. Das Montieren der zwei Verbindungselemente kann entweder vor dem Bereitstellen des Gehäuses oder nach dem Bereitstellen des Gehäuses erfolgen, beispielsweise durch Einführen der Verbindungselemente in den Innenraum durch die Öffnung und zum Beispiel Anklipsen oder Anschweißen der Verbindungselemente.
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Nach dem Formen des Gehäuses erfolgt ein Einführen einer in eine Erstreckungsrichtung teleskopartig ausfahrbaren Versteifungseinrichtung in den Innenraum des Gehäuses, wobei die Versteifungseinrichtung an einem ersten Ende einen ersten Verbindungsbereich und an einem zweiten Ende einen zweiten Verbindungsbereich aufweist, und wobei jeder der Verbindungsbereiche eine Passform zu einem der Verbindungselemente der Innenwandung aufweist. Mit anderen Worten weist das erste Ende der Versteifungseinrichtung eine Passform zu einem ersten der zwei Verbindungselemente der Innenwandung auf, und das zweite Ende der Versteifungseinrichtung weist eine Passform zu einem zweiten der zwei Verbindungselemente der Innenwandung auf.
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In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Ausfahren der Versteifungseinrichtung in die Erstreckungseinrichtung, und ein Herstellen einer Steck-Dreh-Verbindung in Form eines Bajonettverschlusses zwischen jeweils einem Verbindungsbereich und einem Verbindungselement. Dabei sind unterschiedliche Reihenfolgen der letzten beiden Verfahrensschritte möglich, beispielsweise kann zunächst der erste Verbindungsbereich der Versteifungseinrichtung mit dem jeweiligen passförmigen Verbindungselement der Innenwandung verbunden werden, danach die Versteifungsrechnung ausgefahren und schließlich der zweite Verbindungsbereich verbunden werden.
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Mit anderen Worten wird die teleskopartig ausfahrbare Versteifungseinrichtung in das gefertigte Gehäuse eingeführt und in dem Innenraum angeordnet. Dadurch ergibt sich besonders vorteilhaft eine Umsetzung der Versteifungseinrichtung als Montageteil, und die positive Festigkeitseigenschaft der Versteifungseinrichtung bleibt erhalten. Es ergeben sich weiterhin die bereits oben genannten Vorteile.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vor dem Ausfahren der Versteifungseinrichtung ein erster der zwei Verbindungsbereiche formschlüssig mit dem entsprechenden Verbindungselement der Innenwandung verbunden, und nach dem Ausfahren der Versteifungseinrichtung kann ein zweiter der zwei Verbindungsbereiche mit dem entsprechenden anderen Verbindungselement der Innenwandung formschlüssig verbunden werden. Hierdurch wird eine besonders schnelle Montage ermöglicht.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Versteifungseinrichtung im Längsschnitt,
- 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kraftstofftanks im Längsschnitt und eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
- 3 bis 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt exemplarisch eine Versteifungseinrichtung 10 im Längsschnitt, die in die Richtungen T ein und ausfahrbar ist. Durch die Haupterstreckungsrichtung erstreckt sich eine Längsachse L der Versteifungseinrichtung 10. Die Versteifungseinrichtung 10 kann zum Beispiel aus einem dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannten Kunststoff bestehen oder einen solchen Kunststoff aufzuweisen, beispielsweise Polyethylen (PE), vorzugsweise Polyoxymethylen (POM) oder Polytetrafluorethylen (PTFE). Die einzelnen Teleskopelemente 14, 16 können beispielsweise in einem Spritzgussverfahren oder in einem ein Blasformverfahren hergestellt werden. Wie die 1 darstellt, kann eines der Teleskopelemente 14, 16 oder beide Teleskopelemente 14, 16 als Rohre ausgestaltet sein. In der Abbildung der 1 ist das Teleskopelemente 14 in dem weiteren Teleskopelemente 16 gelagert und vorzugsweise weisen beide Teleskopelemente 14, 16 jeweils ein Blockierelement 18 auf, dass im Falle des Teleskopelements 16 zum Beispiel als Kragen und im Falle des Teleskopelements 14 beispielsweise als Bereich mit einem breiteren Durchmesser als ein anderer Anteil des Teleskopelements 14 ausgestaltet sein kann. Bei einem Ausfahren des Teleskopelements 14 hält der Kragen den verbreiterten Bereich zurück, sodass das Teleskopelement 14 nur bis eine maximale Gesamtlänge ausfahrbar ist. Hierdurch wird die Festigkeit Versteifungseinrichtung 10 deutlich erhöht.
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Die Versteifungseinrichtung 10 weist ebenfalls zwei Verbindungsbereiche 20 auf, an denen die Versteifungseinrichtung 10 im Kraftstofftank 22 montiert werden kann.
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Die 2 zeigt exemplarisch ein Ausführungsbeispiel eines Kraftstofftanks 22, der beispielsweise als Tankblase ausgestaltet sein kann. Zu sehen ist dabei ein Querschnitt eines Gehäuses 24 des Kraftstofftanks 22 mit einem Innenraum I des Gehäuses 24 und einer Versteifungseinrichtung 10, die sich beispielsweise an einer Oberseite des Gehäuses 24 und an eine Unterseite des Gehäuses 24 befestigt sein kann.
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Der Kraftstofftank 22 kann beispielsweise ein Kraftstofftank 22 eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 12 sein, das beispielsweise als Personenkraftwagen ausgestaltet sein kann. Die Versteifungseinrichtung 10 kann sich dabei in dem fertig verbauten Kraftstofftank 22 zum Beispiel entlang einer Kraftfahrzeughochachse erstrecken.
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Bei der Versteifungseinrichtung 10 in der 2 kann es sich beispielhaft um eine Versteifungseinrichtung 10 handeln, die bereits in der 1 erklärt wurde. um eine Übersichtlichkeit der Figur zu erhöhen, sind zu der Versteifungseinrichtung 10 in der 2 nicht alle Bezugszeichen dargestellt.
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Die 2 zeigt ebenfalls zwei Verbindungselemente 26, die jeweils fest an einer Innenwandung 28 des Gehäuses 24 montiert sind. Jedes der Verbindungselemente 26 kann zum Beispiel ein Sockelelement 30 und/oder ein Aufnahmeelement 32 aufweisen. Das jeweilige Sockelelement 30 kann dabei vorzugsweise einen größeren Durchmesser haben als das Aufnahmeelement 32, und das Aufnahmeelement 32 kann beispielsweise als zentrische Aufnahme ausgestaltet sein. Die beispielhaften zentrische Aufnahmeelemente 32 können beispielsweise eingeblasen sein und beispielsweise als Rohrabschnitt oder als Stift zum Eingriff mit einem als Ausnehmung ausgestalteten Verbindungsbereich 20 der Versteifungseinrichtung 10 ausgestaltet sein.
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Ist beispielsweise jedes der Teleskopelemente 14, 16 als Rohr ausgestaltet, kann zum Beispiel der Verbindungsbereich jeweils als Hohlkörper oder Ausnehmung ausgestaltet sein und auf das jeweilige Aufnahmeelement 32 aufgesteckt werden. Idealerweise kann dabei das Aufnahmeelement 32 für den Verbindungsbereich 20 des weiten Teleskopelements 16 einen größeren Durchmesser haben als das zentrische Aufnahmeelement 32, das in der 2 an der oberen Innenwandung 28 des Gehäuses 24 angeordnet ist, und das zum Aufnehmen des Verbindungsbereichs 20 des schmalen Teleskopelements 14 ausgestaltet ist.
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Die Verbindungsbereiche 20 gehen jeweils mit dem entsprechenden Verbindungselemente 26 eine formschlüssige Verbindung ein.
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Vorzugsweise kann das Verbindungselement 26 und/oder der Verbindungsbereich 20 derart ausgestaltet sein, dass der Verbindungsbereich 20 und das Verbindungselement 26 eine Steck-Dreh-Verbindung eingehen können, also beispielsweise als Bajonettverschluss ausgestaltet sein können.
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Die 3 bis 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Kraftstofftanks 22, wobei der Kraftstofftank 22 für jede Versteifungseinrichtung 10 zwei Verbindungselemente 26 aufweisen kann, wie sie bereits zur 2 beschrieben wurden, und wobei in den Verfahren beispielsweise eine Versteifungseinrichtung 10 in dem Innenraum I des Gehäuses 24 angeordnet wird, die bereits zur 1 und zur 2 beschrieben wurde. Aus Gründen der besseren Übersicht sind in den 3 bis 5 nicht alle Bezugszeichen der Verbindungselemente 26 und der Versteifungseinrichtung 10 gezeigt.
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In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird das Gehäuse 24 in das Kraftstofftanks 22 bereitgestellt, beispielsweise durch Einblasformen durch ein Spritzgussverfahren. Geeignete Materialien sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Das Gehäuse 24 weist dabei eine Öffnung 34 auf, die den Innenraum I einer äußeren Umgebung des Gehäuses 24 verbindet. Ein Montieren der Verbindungselemente 26 (S2) kann zum Beispiel vor dem Bereitstellen des Gehäuses 24 (S1) erfolgen, beispielsweise durch Montieren der Verbindungselemente 26 auf einer Tankoberschale und einer Tankunterschale. Alternativ können die Verbindungselemente 26 nach dem Bereitstellen des Gehäuses 24 (S1) durch die Öffnung 34 in den Innenraum I eingeführt werden und dann beispielsweise an die Innenwandung 28 eingeschweißt oder beispielsweise mithilfe von Schrauben montiert werden (S2).
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Nach dem Bereitstellen des Gehäuses 24 (S1) und dem Montieren der Verbindungselemente 26 (S2) wird die Versteifungseinrichtung 10 durch die Öffnung 34 in den Innenraum I eingeführt (S3) und an den Verbindungselementen 26 befestigt.
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Vorzugsweise wird dabei, wie in der 4 gezeigt, zuerst einer der Verbindungsbereiche 20 an einem der Verbindungselemente 26 formschlüssig verbunden (S4), vorzugsweise während die Versteifungseinrichtung 10 noch nicht teleskopisch ausgefahren ist, d.h. während eines der Teleskopelemente 14, 16 noch in das andere der Teleskopelemente 14, 16 eingefahren ist.
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Im Verfahrensschritt S5 wird die Versteifungseinrichtung 10, bzw. das eingefahrene Teleskopelement 14, ausgefahren und der weitere Verbindungsbereich 20 mit dem anderen Verbindungselement 26 formschlüssig verbunden (S4), beispielsweise eingeklipst oder eingesetzt.
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Die 5 zeigt die fertig eingesetzte Versteifungseinrichtung 10, deren Verbindungsbereiche 20 jeweils formschlüssig mit einem Verbindungselement 26 verbunden sind.
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Insgesamt zeigen die Ausführungsbeispiele, wie durch die Erfindung eine Festigkeitsoptimierung von einem Kraftstofftank, beispielsweise einer Tankblase, durch mindestens eine montierbare Versteifungseinrichtung 10 ermöglicht wird. Die Versteifungseinrichtung 10 kann somit als Montageteil umgesetzt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Versteifungseinrichtung 10 zum Beispiel analog zu anderen Tankkomponenten, wie zum Beispiel einer Förderpumpe, über eine zentrale Öffnung 34 in den als Tankblase ausgestalteten Kraftstofftank 22 eingeführt werden (S3) und anschließend mit geringem Sichtkontakt montiert werden (S4). Dabei wird die positive Festigkeitseigenschaft der Versteifungseinrichtung 10 erhalten.
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Jeweils ein Verbindungselement 26, das beispielsweise als Verbindungsstück ausgestaltet sein kann, wird zum Beispiel auf einer Ober-und Unterschale als Intankkomponente montiert (S2), beispielsweise eingeschweißt oder verschraubt. Diese sind leicht technisch umzusetzen, dass sie nicht beide Schalen verbinden. Die Verbindungselemente 26 können eine formschlüssige Verbindung haben, wie zum Beispiel einen Bajonettverschluss sowie eine zentrische Aufnahme als Aufnahmeelement 32.
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Die Versteifungseinrichtung 10, die beispielsweise als Strebe ausgestaltet sein kann, ist als Teleskop ausgeführt, und kann von zum Beispiel einem Werker zum Beispiel am unteren Verbindungselement 26 montiert werden (S4). Anschließend kann das Teleskop ausgezogen (S5) und am oberen Verbindungselement 26 montiert werden (S4).
