DE102017110616A1

DE102017110616A1 - Kraftstofftank für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen Kraftstofftanks

Info

Publication number: DE102017110616A1
Application number: DE102017110616.2A
Authority: DE
Inventors: Daniel Erhard; Maik Schulte; Johann Kalter
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Lanxess Deutschland GmbH
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Lanxess Deutschland GmbH
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2018-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofftank (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Aufnahmeraum (2) zum Aufnehmen von Kraftstoff, wobei der Kraftstofftank (1) wenigstens zwei jeweils durch Spritzgießen aus einem Kunststoff gebildete und den Aufnahmeraum (2) jeweils teilweise begrenzende Schalenelemente (2) aufweist, welche an sich separat voneinander ausgebildete Einzelbauteile sind, die miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofftank für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Kraftstofftanks gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 11.
Kraftstofftanks für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Motorräder, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Ein solcher Kraftstofftank weist wenigstens einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen von Kraftstoff, insbesondere von flüssigem Kraftstoff, auf. Mittels des Kraftstoffs kann beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des jeweiligen Kraftfahrzeugs betrieben werden.
Des Weiteren offenbart die US 2016/0052386 A1 ein Verfahren zum Herstellen eines Kraftstofftanks, bei welchem wenigstens ein Aufnahmeraum zum Aufnehmen von Kraftstoff hergestellt wird. Bei der US 2016/0052386 A1 wird der Kraftstofftank beziehungsweise der Aufnahmeraum durch Blasformen hergestellt, indem zunächst ein Formling zwischen zwei Werkzeughälften angeordnet wird. Daran anschließend wird Luft in den Formling eingeblasen, wodurch der Formling aufgeblasen und insbesondere gegen die Werkzeughälften gedrückt wird. Dadurch wird der Formling zu dem Kraftstofftank geformt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftstofftank sowie ein Verfahren zu schaffen, sodass der Kraftstofftank auf besonders vorteilhafte Weise hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kraftstofftank mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Kraftstofftank für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, das heißt für ein einspuriges Kraftfahrzeug. Der Kraftstofftank weist wenigstens einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen von Kraftstoff, insbesondere von flüssigem Kraftstoff, auf. Mittels des Kraftstoffes kann beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs betrieben werden.
Um nun eine besonders vorteilhafte und insbesondere zeit- und kostengünstige Herstellung des Kraftstofftanks realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kraftstofftank wenigstens, insbesondere genau, zwei jeweils durch Spritzgießen aus einem Kunststoff gebildete und den Aufnahmeraum jeweils teilweise begrenzende Schalenelemente aufweist, welche an sich separat voneinander ausgebildete Einzelbauteile sind, die miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten sind die Schalenelemente für sich betrachtet Einzelbauteile, welche nicht etwa einstückig miteinander ausgebildet sind, sondern die Schalenelemente sind zunächst beziehungsweise im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen des Kraftstofftanks voneinander getrennt und werden dann miteinander verbunden. Mit anderen Worten, die Schalenelemente werden jeweils durch Spritzgießen, insbesondere durch Kunststoff-Spritzgießen, hergestellt und dabei aus einem Kunststoff gebildet. Daran anschließend sind die Schalenelemente voneinander getrennt beziehungsweise nicht miteinander verbunden, woraufhin die Schalenelemente miteinander verbunden werden. Hierdurch kann der Kraftstofftank besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden, da insbesondere auch komplexe Geometrien der Schalenelemente auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise bedarfsgerecht hergestellt werden können.
Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, das jeweilige Schalenelement in einem ersten Teilbereich konkav und/oder in einem zweiten Teilbereich konvex auszugestalten, wodurch die Schalenelemente beziehungsweise der Kraftstofftank insgesamt hinsichtlich ihrer Konturen beziehungsweise hinsichtlich seiner Kontur bedarfsgerecht an Bauelemente angepasst werden können, die in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs beispielsweise an den Kraftstofftank angrenzen und ihn gegebenenfalls sogar berühren. Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, den Kraftstofftank in einem dem Fahrer zugewandten Teilbereich mit einer konvexen Außenform und in einem beispielsweise einer Luft- beziehungsweise Airbox des Kraftfahrzeugs zugewandten Teilbereich mit einer konkaven Innenform auf einfache und kostengünstige Weise auszugestalten. Hierdurch ist es in der Folge möglich, die Airbox oberhalb eines Zylinderkopfes zwischen einem Steuerkopf und dem Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs zu platzieren, um vorteilhafte Leistungs- und Geräuschemissionswerte zu realisieren. Dabei kann der auch als Tank bezeichnete Kraftstofftank hinsichtlich seiner Form insbesondere derart ausgestaltet werden, dass der Kraftstofftank in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs die Airbox auf deren linker und rechter Seite zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, umgreift beziehungsweise überdeckt.
Vorzugsweise ist der Kunststoff, aus welchem das jeweilige Schalenelement hergestellt wird beziehungsweise ist, ein Thermoplast beziehungsweise der Kunststoff umfasst wenigstens einen Thermoplasten.
Die jeweiligen Schalenelemente müssen nicht notwendigerweise ideale Schalen beziehungsweise Halbschalen sein, sondern können beispielsweise an Karosseriegeometrien und/oder an Geometrien von umliegenden Bauelementen angepasste Schalen sein. Dabei können die Schalenelemente beispielsweise Aussparungen oder ähnliches aufweisen. Zumindest eines der Schalenelemente oder beide Schalenelemente kann beziehungsweise können vorzugsweise einen offenen Hohlquerschnitt aufweisen. Ferner ist es denkbar, dass wenigstens eines der Schalenelemente zumindest eine Durchgangsöffnung für einen Einfüllstutzen aufweist. Der auch als Tankstutzen bezeichnete Einfüllstutzen ist dabei beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in der Durchgangsöffnung angeordneten und durchdringt diese beispielsweise. Somit kann beispielsweise über den Einfüllstutzen Kraftstoff in den Kraftstofftank eingefüllt werden. Ferner ist es denkbar, dass zumindest eines der Schalenelemente eine Auslassöffnung für den Kraftstoff aufweist, sodass beispielsweise der zunächst im Kraftstofftank aufgenommene Kraftstoff über die Auslassöffnung von dem Kraftstofftank abgeführt und beispielsweise der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eines der Schalenelemente lokal in wenigstens einem Teilbereich mit zumindest einem Verstärkungselement versehen. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass beide Schalenelemente jeweils lokal in wenigstens einem jeweiligen Teilbereich mit zumindest einem Verstärkungselement versehen sind. Mit anderen Worten ist das zumindest eine Schalenelement lokal verstärkt. Unter dieser lokalen Verstärkung beziehungsweise unter dem lokalen Versehen des jeweiligen Schalenelements mit dem Verstärkungselement ist zu verstehen, dass das zumindest eine Schalenelement nicht vollständig, sondern lediglich lokal verstärkt beziehungsweise mit dem Verstärkungselement versehen ist, sodass sich beispielsweise an den Teilbereich, welcher mit dem Verstärkungselement versehen ist, wenigstens ein weiterer Teilbereich anschließt, welcher frei von einem Verstärkungselement beziehungsweise nicht mit einem Verstärkungselement versehen ist. Durch diese lokale Verstärkung können einerseits das Gewicht, die Teileanzahl und die Kosten des Kraftstofftanks besonders gering gehalten werden. Andererseits kann eine hinreichend hohe Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit des Kraftstofftanks realisiert werden, sodass der Kraftstofftank besonders druckbeständig ausgestaltet werden kann.
In der Folge ist es beispielsweise möglich, den Kraftstofftank insbesondere in solchen Teilbereichen, welche nicht mit dem Verstärkungselement versehen beziehungsweise frei von Verstärkungselementen sind, besonders dünnwandig auszugestalten, sodass der Bauraumbedarf und das Gewicht des Kraftstofftanks besonders gering gehalten werden können. Dieser Ausführungsform liegt insbesondere folgende Erkenntnis zugrunde: Üblicherweise werden Kraftstofftanks für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Motorräder, aus Metall oder Kunststoff gefertigt. Ein Kraftstofftank aus Kunststoff ist dabei wesentlich kosten- und gewichtsgünstiger als ein Kraftstofftank aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise Stahl und wesentlich kostengünstiger als ein Kraftstofftank aus Aluminium. Ein Kraftstofftank aus Kunststoff wird üblicherweise blasgeformt. Dabei wurde gefunden, dass sich durch Spritzgießen auch komplexe Geometrien wesentlich einfacher oder überhaupt erst herstellen lassen. Ferner sollte der Werkstoff, aus welchem der Kraftstofftank gebildet ist, eine entsprechende Vorgabe beziehungsweise Anforderung erfüllen, insbesondere an die Zähigkeit und das Dehnvermögen des Werkstoffes, was eine verstärkende Füllung durch Fasern oder ähnlichem ausschließt. Mit anderen Worten ist es nicht möglich, einen Kraftstofftank ausschließlich aus einem faserverstärkten Kunststoff zu bilden, da dann hohe Anforderungen an Zähigkeit und Dehnvermögen nicht erfüllt werden können.
Dennoch ist es wünschenswert, den Kraftstofftank aus einem Kunststoff herzustellen, um den Kraftstofftank gewichts- und kostengünstig herstellen zu können. Der Kunststoff ist ein Material, welches eine begrenzte Steifigkeit aufweist, die durch Konditionierung unter Gebrauchs- und Umgebungsmedien wie Wasser, das beispielsweise in der Luft vorhanden ist, Kraftstoffe und in den Kraftstoffen enthaltene Ethanole beeinträchtig werden kann. Dabei ist jedoch eine hinreichende Druckbeständigkeit des Kraftstofftanks bei einer definierten Temperatur erforderlich, sodass der Kraftstofftank einen Überdruck bei einer definierten Temperatur über eine definierte Zeit halten sollte. Falls keine hinreichende Steifigkeit beziehungsweise Festigkeit des Kraftstofftanks realisiert ist, kann es zu einer unerwünschten bleibenden Verformung, insbesondere zu einem Ausbeulen, des Kraftstofftanks kommen.
Durch den Einsatz des zumindest einen Verstärkungselements ist es nun möglich, auf einfache, gewichts- und bauraumgünstige Weise sowie besonders kostengünstig eine hinreichende Steifigkeit beziehungsweise Festigkeit des Kraftstofftanks realisieren zu können, sodass einerseits hohe Anforderungen an Zähigkeit und Dehnvermögen und andererseits hohe Anforderungen an eine Druckbeständigkeit des Kraftstofftanks realisiert werden können. Das Verstärkungselement wirkt als lokale Verstärkung, welche unerwünschtes Ausbeulen und somit bleibende Verformungen des Kraftstofftanks infolge von Über- oder Unterdruck vermeidet. Insbesondere ist es durch den Einsatz des Verstärkungselements möglich, dass der Kraftstofftank einem Überdruck von 30 Kilopascal bei 53 Grad Celsius über 5 Stunden standhält, ohne dass es zu unerwünschten Verformungen des Kraftstofftanks kommt. Ferner kann der Kraftstofftank besonders vorteilhaft Überdrücken standhalten, die aus Fehlfunktionen von Be- und Entlüftung resultieren können. Im Gegensatz zu konventionellen Verstärkungsmethoden wie Rippen, Sicken oder sogenannten Kissing Points benötigt das Verstärkungselement, wenn es beispielsweise als Einleger beziehungsweise Einlegeteil ausgebildet ist, einen nur sehr geringen Bauraum, wodurch ein besonders großes nutzbares Volumen des Aufnahmeraums realisiert werden kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verstärkungselement zumindest teilweise in den Kunststoff des zumindest einen Schalenelements eingebettet ist. Somit umgibt der Kunststoff des zumindest einen Schalenelements das Verstärkungselement zumindest teilweise auf zwei voneinander unterschiedlichen Seiten. Hierdurch kann der Bauraumbedarf des Kraftfahrzeugs besonders gering gehalten werden, wobei gleichzeitig eine besonders vorteilhafte Verstärkung dargestellt werden kann.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Kunststoff des zumindest einen Schalenelements an das Verstärkungselement angespritzt ist. Bei dieser Ausführungsform haben das Herstellen der Schalenelemente durch Spritzgießen und der Einsatz des Verstärkungselements einen synergetischen Effekt, da das zumindest eine Schalenelement durch das Spritzgießen besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig dadurch mit dem Verstärkungselement versehen sowie besonders vorteilhaft verstärkt beziehungsweise ausgesteift wird, dass das Schalenelement bei dessen Herstellung, das heißt beim Spritzgießen, an das Verstärkungselement angespritzt wird. Hierdurch kann beispielsweise das Verstärkungselement zumindest nahezu kostenneutral in das zumindest eine Schalenelement integriert werden.
Um beispielsweise das zumindest eine Schalenelement beziehungsweise dessen Kunststoff an das Verstärkungselement anzuspritzen, wird das Verstärkungselement, insbesondere in seinem hergestellten Zustand, in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt, mittels welchem das Spritzgießen durchgeführt wird. Daran anschließend wird mittels des Spritzgießwerkzeugs das Spritzgießen durchgeführt, in dessen Rahmen der Kunststoff, aus welchem das zumindest eine Schalenelement hergestellt wird, an das in das Spritzgießwerkzeug eingelegte Verstärkungselement angespritzt wird. Das Spritzgießen ist ein Urformen beziehungsweise ein Urformverfahren, wobei das Verstärkungselement bereits während des Urformverfahrens in das zumindest eine Schalenelement integriert wird. Hierdurch kann das Verstärkungselement eine besonders innige Verbindung mit dem zumindest einen Schalenelement eingehen, sodass dieses besonders vorteilhaft verstärkt ist.
Um eine besonders vorteilhafte Verstärkung beziehungsweise Aussteifung des zumindest einen Schalenelements zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Verstärkungselement vollumfänglich von dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements umgeben ist. Hierbei ist beispielsweise das Verstärkungselement vollständig in dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements eingebettet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Verstärkungselement wenigstens einen von dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements unterschiedlichen Werkstoff auf, wodurch das zumindest eine Schalenelemente beziehungsweise der Kraftstofftank insgesamt besonders vorteilhaft verstärkt werden können. Bei dem von dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements unterschiedlichen Werkstoff handelt es sich beispielsweise um einen von dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements unterschiedlichen, weiteren Kunststoff oder um einen metallischen Werkstoff.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Verstärkungselement aus einem metallischen Werkstoff und/oder aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus einem Organoblech, gebildet ist. Beispielsweise ist das Verstärkungselement als ein Verstärkungsblech ausgebildet. Die Ausgestaltung des Verstärkungselements aus einem faserverstärkten Kunststoff ist insbesondere insofern vorteilhaft, als eine besonders vorteilhafte Verstärkung des zumindest einen Schalenelements realisiert werden kann. Ferner kann das Verstärkungselement eine besonders innige Verbindung mit dem zumindest einen Schalenelement eingehen, da beispielsweise der faserverstärkte Kunststoff kompatibel mit dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements ist beziehungsweise dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements entspricht. Der faserverstärkte Kunststoff umfasst Verstärkungsfasern und eine Kunststoffmatrix, welche vorzugsweise kompatibel mit dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements ist beziehungsweise dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements entspricht. Die Verstärkungsfasern umfassen beispielsweise Naturfasern und/oder Kunstfasern und/oder Kohlefasern und/oder Aramidfasern und/oder Glasfasern und sind in die beispielsweise thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet. Über die Kunststoffmatrix kann beispielsweise das Verstärkungselement besonders vorteilhaft mit dem zumindest einen Schalenelement beziehungsweise mit dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements verbunden werden, sodass eine besonders vorteilhafte Verstärkung realisierbar ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich ferner gezeigt, wenn das Verstärkungselement form- und/oder stoffschlüssig mit dem zumindest einen Schalenelement verbunden ist. Die formschlüssige Verbindung zwischen dem Verstärkungselement und dem zumindest einen Schalenelement ist beispielsweise dadurch realisiert, dass das Verstärkungselement zumindest einen Wandbereich des zumindest einen Schalenelements um- und/oder hintergreift, sodass das Verstärkungselement formschlüssig mit dem zumindest einen Schalenelement zusammenwirkt.
Die formschlüssige Verbindung zwischen dem zumindest einen Schalenelement und dem Verstärkungselement ist beispielsweise dadurch realisiert, dass das Verstärkungselement, insbesondere dessen Kunststoff oder Kunststoffmatrix, mit dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements eine stoffschlüssige Verbindung eingeht. Weist beispielsweise das Verstärkungselement einen Kunststoff auf, so ist es denkbar, dass der Kunststoff des Verstärkungselements während des Spritzgießens, insbesondere mittels des Kunststoffs des zumindest einen Schalenelements, anbeziehungsweise aufgeschmolzen wird, sodass sich beispielsweise der zunächst flüssige Kunststoff des zumindest einen Schalenelements im Rahmen des Spritzgießens stoffschlüssig mit dem an- beziehungsweise aufgeschmolzenen Kunststoff des Verstärkungselements verbinden, insbesondere verschweißen, kann.
Alternativ oder zusätzlich ist es zur Realisierung der formschlüssigen Verbindung denkbar, dass das beispielsweise aus einem Metall gebildete Verstärkungselement beziehungsweise dessen Metall beziehungsweise metallischer Werkstoff wenigstens eine Durchgangsöffnung aufweist, in welche das zumindest eine Schalenelement eingreift. Im Rahmen des Spritzgießens kann beispielsweise der zunächst flüssige Kunststoff des zumindest einen Schalenelements in beziehungsweise durch die Durchgangsöffnung des Verstärkungselement strömen. Härtet danach das zumindest eine Schalenelement beziehungsweise dessen Kunststoff aus, so durchdringt der Kunststoff des zumindest einen Schalenelements die Durchgangsöffnung des Verstärkungselements und hintergreift beispielsweise einen die Durchgangsöffnung des Verstärkungselements zumindest teilweise begrenzenden Wandungsbereichs des Verstärkungselements, wodurch das zumindest eine Schalenelement formschlüssig mit dem Verstärkungselement verbunden ist. Mit anderen Worten kann auf die beschriebene Weise ein Hintergreifen beziehungsweise eine Hinterhakung realisiert werden, in deren Rahmen das zumindest eine Schalenelement mit dem Verstärkungselement verhakt und somit verankert ist. Hierdurch ist eine besonders vorteilhafte und feste formschlüssige Verbindung zwischen dem Verstärkungselement und dem zumindest einen Schalenelement realisierbar.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Schalenelemente, insbesondere direkt, stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt, sind. Hierdurch kann auf besonders einfache Weise eine hinreichende Dichtigkeit und eine hinreichende Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit des Kraftstofftanks realisiert werden. Ferner können die zunächst voneinander separaten Schalenelemente besonders kostengünstig miteinander verbunden werden, insbesondere ohne den Einsatz zusätzlicher Verbindungselemente und Verbindungsschritte.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Kraftstofftank genau zwei jeweils durch Spritzgießen aus einem Kunststoff gebildete und den Aufnahmeraum jeweils teilweise begrenzende Schalenelemente aufweist, welche an sich separat voneinander ausgebildete Einzelbauteile sind, die miteinander verbunden sind. Dabei ist der Aufnahmeraum vollständig durch die zwei Schalenelemente begrenzt. Hierdurch können die Teileanzahl und somit die Kosten des Kraftstofftanks besonders gering gehalten werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kraftstofftanks für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein einspuriges Kraftfahrzeug wie beispielsweise ein Motorrad. Bei dem Verfahren wird wenigstens ein zum Aufnehmen von Kraftstoff, insbesondere von flüssigem Kraftstoff, ausgebildeter Aufnahmeraum des Kraftstofftanks hergestellt.
Um nun eine besonders einfache und insbesondere zeit- und kostengünstige Herstellung des Kraftstofftanks insgesamt realisieren zu können, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen ersten Schritt, bei welchem wenigstens ein den Aufnahmeraum teilweise begrenzendes erstes Schalenelement durch Spritzgießen aus einem Kunststoff hergestellt wird. Bei einem zweiten Schritt des Verfahrens wird wenigstens ein den Aufnahmeraum teilweise begrenzendes zweites Schalenelement durch Spritzgießen aus einem Kunststoff hergestellt. Dabei ist es denkbar, dass die Schalenelemente zumindest teilweise gleichzeitig hergestellt werden, sodass beispielsweise der erste Schritt und der zweite Schritt zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, gleichzeitig durchgeführt werden. Bei einem dritten Schritt des Verfahrens werden die zunächst voneinander separaten beziehungsweise voneinander getrennten und somit noch nicht miteinander verbundenen Schalenelemente miteinander verbunden. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kraftstofftanks gemäß einer ersten Ausführungsform für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Aufnahmeraum zum Aufnehmen von Kraftstoff, wobei der Kraftstofftank wenigstens zwei jeweils durch Spritzgießen aus einem Kunststoff gebildete und den Aufnahmeraum jeweils teilweise begrenzende Schalenelemente aufweist, die an sich separat voneinander ausgebildete Einzelbauteile sind, welche miteinander verbunden sind;
2 eine schematische Perspektivansicht des Kraftstofftanks gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 eine weitere schematische Perspektivansicht des Kraftstofftanks gemäß der zweiten Ausführungsform;
4 eine schematische und perspektivische Unteransicht des Kraftstofftanks gemäß einer dritten Ausführungsform; und
5 eine schematische und perspektivische Unteransicht des Kraftstofftanks gemäß einer vierten Ausführungsform.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht s im Ganzen mit 1 bezeichneten Kraftstofftank für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein einspuriges Kraftfahrzeug wie beispielsweise ein Motorrad. Dabei zeigt 1 eine erste Ausführungsform des Kraftstofftanks 1. In seinem vollständig hergestellten Zustand umfasst das Kraftfahrzeug den Kraftstofftank 1, welcher auch einfach als Tank bezeichnet wird, und eine Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Der Kraftstofftank 1 weist dabei wenigstens einen Aufnahmeraum 2 auf, in welchem ein Kraftstoff, insbesondere ein flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine aufgenommen werden kann. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug beispielsweise einen Rahmen, an welchem die Verbrennungskraftmaschine, der Kraftstofftank 1 und ein Sitz für den Fahrer des Kraftfahrzeugs gehalten sind. Dabei ist der Kraftstofftank 1 auf einer ersten Seite 3 zumindest im Wesentlichen konvex und auf einer der ersten Seite 3 abgewandten zweiten Seite 4 zumindest im Wesentlichen konkav ausgebildet, um die Außenabmessungen des Kraftstofftanks 1 gering halten und gleichzeitig ein besonders großes Volumen des Aufnahmeraums 2 realisieren zu können. In vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs ist die Seite 3 beispielsweise dann, wenn auf dem Sitz der Fahrer des Kraftfahrzeugs sitzt, dem Fahrer zugewandt. Die Seite 4 ist beispielsweise einer an dem Rahmen gehaltenen und auch als Ansauggeräuschdämpfer oder Luftfilterkasten bezeichneten Airbox des Kraftfahrzeugs zugewandt, wobei beispielsweise die Airbox zumindest teilweise in einem durch den Kraftstofftank 1 auf dessen Seite 4 begrenzten Aufnahmebereich 5 angeordnet, welcher insbesondere durch seitliche Schürzen 6 des Kraftstofftanks 1 in Fahrzeugquerrichtung begrenzt ist. Somit umgreift beziehungsweise umgibt der Kraftstofftank 1 in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs die Airbox, sodass ein besonders kompakter Aufbau realisiert werden kann.
Um nun eine besonders einfache und insbesondere zeit- und kostengünstige Herstellung des Kraftstofftanks 1 realisieren zu können, weist der Kraftstofftank 1 wenigstens beziehungsweise genau zwei jeweils durch Spritzgießen aus einem Kunststoff gebildete und den Aufnahmeraum 2 jeweils teilweise begrenzende Schalenelemente 7 und 8 auf, welche an sich separat voneinander ausgebildete Einzelbauteile sind, die miteinander verbunden sind. Aus 1 ist besonders gut erkennbar, dass die Schalenelemente 7 und 8 nicht etwa einstückig miteinander ausgebildet sind, sondern im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen des Kraftstofftanks 1 sind die Schalenelemente 7 und 8 zunächst voneinander separat beziehungsweise getrennt, das heißt noch nicht miteinander verbunden. Dies bedeutet, dass die jeweiligen Schalenelemente 7 und 8 nach ihrer Herstellung zunächst noch voneinander getrennt beziehungsweise voneinander separat sind. Die zunächst noch voneinander getrennten Schalenelemente 7 und 8 werden im Rahmen des genannten Verfahrens zusammengesetzt und miteinander verbunden, wobei die Schalenelemente 7 und 8 insbesondere in wenigstens einer Trennebene 9 zusammengesetzt werden.
Um darüber hinaus eine besonders hohe Steifigkeit beziehungsweise Festigkeit des Kraftstofftanks 1 auf einfache und gewichts- und bauraumgünstige Weise zu realisieren, ist das jeweilige Schalenelement 7 beziehungsweise 8 lokal in wenigstens einem jeweiligen Teilbereich 10 beziehungsweise 11, 12 mit zumindest einem Verstärkungselement 13 beziehungsweise 14, 15 versehen. Aus 1 ist besonders gut erkennbar, dass das Schalenelement 7 lokal in dem Teilbereich 10 mit dem Verstärkungselement 13 versehen und mittels des Verstärkungselements 13 verstärkt beziehungsweise ausgesteift ist. Darüber hinaus ist das Schalenelement 8 in den Teilbereichen 11 und 12 mit den jeweiligen Verstärkungselementen 14 und 15 versehen und dadurch lokal verstärkt beziehungsweise ausgesteift. Durch die Verstärkungselemente 13, 14 und 15 sind die Schalenelemente 7 und 8 lokal verstärkt. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Schalenelemente 7 und 8 nicht vollständig mit den Verstärkungselementen 13, 14 und 15 versehen sind, sondern die Schalenelemente 7 und 8 weisen jeweilige, sich an die jeweiligen Teilbereiche 10, 11 und 12 anschließende, weitere Teilbereiche auf, welche nicht mit Verstärkungselementen versehen sind. Dadurch können die Teileanzahl, die Kosten und das Gewicht des Kraftstofftanks 1 besonders gering gehalten werden.
Aus 1 ist ferner besonders gut erkennbar, dass das jeweilige Verstärkungselement 13, 14, 15 zumindest teilweise in den jeweiligen Kunststoff, aus welchem das jeweilige Schalenelement 7 beziehungsweise 8 hergestellt ist, eingebettet ist. Bei der ersten Ausführungsform ist es dabei vorgesehen, dass das Verstärkungselement 13, 14, 15 vollumfänglich von dem jeweiligen Kunststoff des jeweiligen Schalenelements 7 beziehungsweise 8 umgeben ist, sodass die Verstärkungselemente 13, 14 und 15 vollständig in die Schalenelemente 7 und 8 eingebettet sind.
Mittels des als Kunststoff-Spritzgießen ausgebildeten Spritzgießens können die Schalenelemente 7 und 8 besonders einfach und kostengünstig mit den Verstärkungselementen 13, 14 und 15 versehen werden. Das jeweilige Spritzgießen wird mittels eines Spritzgießwerkzeugs durchgeführt, welches beispielsweise wenigstens eine Form zum Formen des jeweiligen Schalenelements 7 beziehungsweise 8 aufweist. Um dabei das jeweilige Schalenelement 7 beziehungsweise 8 mit dem jeweiligen Verstärkungselement 13, 14, 15 zu versehen, wird beispielsweise das jeweilige Verstärkungselement 13, 14, 15 in das jeweilige Spritzgießwerkzeug, insbesondere in die jeweilige Form, eingelegt. Daran anschließend wird der Kunststoff, aus welchem das jeweilige Schalenelement 7 beziehungsweise 8 hergestellt wird, in flüssiger Form in die Form eingebracht oder eingespritzt, wodurch das jeweilige, bereits in der Form aufgenommene Verstärkungselement 13, 14, 15 mit dem Kunststoff angespritzt wird. Danach härtet der zunächst flüssige Kunststoff aus, sodass beispielsweise das jeweilige Schalenelement 7 beziehungsweise 8 formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem jeweiligen Verstärkungselement 13, 14, 15 verbunden ist.
Zur Realisierung der formschlüssigen Verbindung um- beziehungsweise hintergreift beispielsweise der jeweilige Kunststoff des jeweiligen Schalenelements 7 beziehungsweise 8 beispielsweise einen korrespondierenden Wandungsbereich des Verstärkungselements 13, 14, 15. Der Wandungsbereich begrenzt beispielsweise eine Durchgangsöffnung, welche von dem Kunststoff des jeweiligen Schalenelements 7 beziehungsweise 8 durchdrungen sein kann.
Beispielsweise weist das jeweilige Verstärkungselement 13, 14, 15 einen metallischen Werkstoff, insbesondere Stahl oder Aluminium, auf beziehungsweise das Verstärkungselement 13, 14, 15 ist aus dem genannten metallischen Werkstoff gebildet. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das jeweilige Verstärkungselement 13, 14, 15 wenigstens einen Kunststoff, insbesondere einen faserverstärkten Kunststoff, aufweist, beziehungsweise aus dem Kunststoff beziehungsweise faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Zur Realisierung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem jeweiligen Schalenelement 7 beziehungsweise 8 und dem jeweiligen Verstärkungselement 13, 14, 15 ist es beispielsweise vorgesehen, dass der beispielsweise warme Kunststoff des jeweiligen Schalenelements 7 beziehungsweise 8 den genannten Kunststoff des Verstärkungselements 13, 14, 15 an- beziehungsweise aufschmilzt und in der Folge eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Kunststoff des Verstärkungselements 13, 14, 15 eingeht, sodass das jeweilige Schalenelement 7 beziehungsweise 8 beispielsweise mit dem jeweiligen Verstärkungselement 13, 14, 15 verschweißt wird.
Die Verstärkungselemente 13, 14 und 15 sind Verstärkungen, die, insbesondere unter Lasteinwirkung, der wesentlichen Kraftaufnahme dienen und ein Ausbeulen des Kraftstofftanks 1 verhindern sowie eine übermäßig hohe Belastung des gegenüber den Verstärkungselementen 13, 14, 15 weniger steifen schlagfesten Kunststoffes des jeweiligen Schalenelements 7 beziehungsweise 8 vermeiden. Die zuvor genannte Lasteinwirkung resultiert beispielsweise aus einem in dem Aufnahmeraum 2 herrschenden Innendruck, insbesondere Überdruck, sodass durch die Verstärkungselemente 13, 14, 15 eine besonders hohe Druckbeständigkeit des Kraftstofftanks 1 gewährleistet werden kann. Die Verstärkungselemente 13, 14 und 15 wirken somit einer bleibenden Verformung des Kraftstofftanks 1 infolge von Über- oder Unterdruck sowie bei einer Druckbeaufschlagung entgegen. Im Vergleich zu konventionellen Verstärkungsmethoden wie Rippen, Sicken und/oder sogenannten Kissing Points benötigen die Verstärkungselementen 13, 14, 15 kaum Bauraum. Dadurch kann ein besonders großes nutzbares Volumen des Aufnahmeraums 2 realisiert werden, wobei gleichzeitig die Außenabmessungen und das Gewicht des Kraftstofftanks 1 insgesamt gering gehalten werden können. Insbesondere ist es denkbar, dass die Verstärkungselemente 13, 14 und 15 als Metalleinleger ausgebildet oder aus Organoblechen hergestellt sind.
2 und 3 zeigen in einer jeweiligen Perspektivansicht eine zweite Ausführungsform des Kraftstofftanks 1. Bei der zweiten Ausführungsform weist beispielsweise das in Fahrzeughochrichtung untere Schalenelement 7 ein Verstärkungselement 13 auf, welches eine Längserstreckungsrichtung aufweist und beispielsweise über Eck, das heißt über einen Eckbereich 16 des Kraftstofftanks 1, insbesondere des Schalenelements 7, verläuft. Bei der zweiten Ausführungsform ist das Verstärkungselement 13 als quer verlaufendes Verstärkungselement ausgebildet, welches beispielsweise im Bereich der Schürzen 6 zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und dazwischen in Fahrzeugquerrichtung verläuft. Mit anderen Worten weist das Verstärkungselement 13 im Bereich der jeweiligen Schürzen 6 zwei zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längenbereiche 17 auf, welche über einen weiteren Längenbereich 18 des Verstärkungselements 13 miteinander verbunden sein können. Dabei verläuft der Längenbereich 18 beispielsweise zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung. Dadurch kann eine besonders effektive und effiziente Verstärkung des Kraftstofftanks 1 realisiert werden.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform des Kraftstofftanks 1. Bei der dritten Ausführungsform ist wenigstens ein Verstärkungselement 19 vorgesehen, welches beispielsweise wenigstens einen zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Längenbereich 20 und einen sich beispielsweise daran anschließenden, zumindest in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Längenbereich 21 aufweist. Somit ist das Verstärkungselement 19 bei der dritten Ausführungsform als hochkant laufendes Verstärkungselement ausgebildet, sodass das Verstärkungselement 19 beispielsweise in das Schalenelement 7 und/oder in das Schalenelement 8 integriert sein kann.
Schließlich zeigt 5 eine vierte Ausführungsform, bei welcher ein zumindest im Wesentlichen flächiges Verstärkungselement 22 vorgesehen ist. Das Verstärkungselement 22 ist beispielsweise innenliegend ausgebildet und dabei in das Schalenelement 7 und/oder das Schalenelement 8 integriert. Mittels des flächigen Verstärkungselements 22 ist beispielsweise der Kraftstofftank 1 insbesondere im Bereich des Aufnahmebereichs 5 verstärkt.
Bezugszeichenliste

1: Kraftstofftank
2: Aufnahmeraum
3: erste Seite
4: zweite Seite
5: Aufnahmebereich
6: Schürze
7: Schalenelement
8: Schalenelement
9: Trennebene
10: Teilbereich
11: Teilbereich
12: Teilbereich
13: Verstärkungselement
14: Verstärkungselement
15: Verstärkungselement
16: Eckbereich
17: Längenbereich
18: Längenbereich
19: Verstärkungselement
20: Längenbereich
21: Längenbereich
22: Verstärkungselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2016/0052386 A1 [0003]

Claims

Kraftstofftank (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Aufnahmeraum (2) zum Aufnehmen von Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank (1) wenigstens zwei jeweils durch Spritzgießen aus einem Kunststoff gebildete und den Aufnahmeraum (2) jeweils teilweise begrenzende Schalenelemente (2) aufweist, welche an sich separat voneinander ausgebildete Einzelbauteile sind, die miteinander verbunden sind.
Kraftstofftank (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Schalenelemente (7, 8) lokal in wenigstens einem Teilbereich (10, 11, 12) mit zumindest einem Verstärkungselement (13, 14, 15) versehen ist.
Kraftstofftank (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (13, 14, 15) zumindest teilweise in den Kunststoff des zumindest einen Schalenelements (7, 8) eingebettet ist.
Kraftstofftank (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff des zumindest einen Schalenelements (7, 8) an das Verstärkungselement (13, 14, 15) angespritzt ist.
Kraftstofftank (1) nach einem Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (13, 14, 15) vollumfänglich von dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements (7, 8) umgeben ist.
Kraftstofftank (1) nach einem Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (13, 14, 15) wenigstens einen von dem Kunststoff des zumindest einen Schalenelements (7, 8) unterschiedlichen Werkstoff aufweist.
Kraftstofftank (1) nach einem Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (13, 14, 15) aus einem metallischen Werkstoff und/oder aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus einem Organoblech, gebildet ist.
Kraftstofftank (1) nach einem Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (13, 14, 15) form- und/oder stoffschlüssig mit dem zumindest einen Schalenelement (7, 8) verbunden ist.
Kraftstofftank (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (7, 8) stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt, sind.
Kraftstofftank (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank (1) genau zwei jeweils durch Spritzgießen aus einem Kunststoff gebildete und den Aufnahmeraum (2) jeweils teilweise begrenzende Schalenelemente (7, 8) aufweist, welche an sich separat voneinander ausgebildete Einzelbauteile sind, die miteinander verbunden sind, wobei der Aufnahmeraum (2) vollständig durch die zwei Schalenelemente (7, 8) begrenzt ist.
Verfahren zum Herstellen eines Kraftstofftanks (1) für ein Kraftfahrzeug, bei welchem wenigstens ein zum Aufnehmen von Kraftstoff ausgebildeter Aufnahmeraum (2) des Kraftstofftanks (1) hergestellt wird, gekennzeichnet durch die Schritt: - Herstellen wenigstens eines den Aufnahmeraum (2) teilweise begrenzenden ersten Schalenelements (7) durch Spritzgießen aus einem Kunststoff; - Herstellen wenigstens eines den Aufnahmeraum (2) teilweise begrenzenden zweiten Schalenelements (8) durch Spritzgießen aus einem Kunststoff; und - Verbinden der zunächst voneinander separaten Schalenelemente (7, 8).