DE10302621B4 - Befestigungsteil eines Kraftstofftanks und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
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Abstract
Befestigungsteil eines Kraftstofftanks zum Erfassen eines elastischen Clips, mit:- einer mehrlagigen Tankwand (18) mit einer Innenschicht (26) und einer Außenschicht (28),- einer Kraftstoffkammer (16), die von der Innenschicht (26) der Tankwand (18) begrenzt wird, und- einem länglichen hohlen Vorsprung (12), der mit der Tankwand (18) einteilig ausgebildet ist und in die Kraftstoffkammer (16) vorsteht, wobei der hohle Vorsprung einen Kopf (20), einen Hals (36) und einen von der Außenschicht (28) begrenzten sackartigen Innenraum (32) hat, dadurch gekennzeichnet, dass- der Innenraum (32) dazu ausgebildet ist, einen Clip (58) mit einem Schnappsitz aufzunehmen, und- der Vorsprung (12) dazu ausgebildet ist, von einem äußeren Clip (22) mit einem Schnappsitz umgriffen zu werden.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungsteil eines Kraftstofftanks sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Kraftstofftanks aus Kunststoff mit einem einteilig damit ausgebildeten Befestigungsteil zum Erfassen eines Clips.
- Bei den meisten modernen Kraftfahrzeugen ist der herkömmliche Stahltank insbesondere aus Gewichtsersparnis durch einen leichteren Kunststofftank ersetzt worden. Der Kunststofftank, der üblicherweise aus einem hochdichten Polyethylen besteht, muss jedoch so gefertigt werden, dass er mehrere kontinuierliche Schichten spezieller Zusammensetzung und Eigenschaften hat.
- Von den verschiedenen Schichten dient üblicherweise eine Zwischenschicht als Sperrschicht, die die Permeation von Kraftstoffdampf bzw. Kohlenwasserstoffemissionen durch die Tankwand verhindert. Die Sperrschicht muss den üblichen Kohlenwasserstoff-Emissionsstandards genügen. Somit müssen Durchdringungen bzw. andere Materialien wie z. B. Befestigungselemente, die durch die Sperrschicht verlaufen, einwandfrei abgedichtet und unporös sein. Um eine Tankdurchdringung abzudichten, sind zusätzliche Bauteile erforderlich, was das Gewicht erhöht und die Herstellungs- und Wartungskosten vergrößert.
- Die
FR 2 806 959 A1 - Die
US 5 308 427 A offenbart ein Verfahren zum Befestigen von Kunststoffartikeln. - Die
US 2002 / 0 000 252 A1 - Die
US 5 533 881 A offenbart eine Vorrichtung zum Formen eines thermoplastischen Behälters. - Die
US 4 938 679 A offenbart einen kollabierbaren Kern zum Formen von Verschlüssen mit unterbrochenen Innengewinden. - Die
DE 42 05 332 A1 offenbart eine Verbindung eines Anschlusselements aus Metall mit einem blasgeformten Behälter aus Kunststoff. - Die
DE 18 52 986 U offenbart einen Hohlkörper aus thermoplastischem Kunststoff, der durch Aufblasen eines Schlauches oder Folienbänder in einer geschlossenen Form hergestellt ist. - Diese Nachteile sollen durch die vorliegende Erfindung vermieden werden. Insbesondere soll ein Befestigungsteil eines mehrlagigen Kraftstofftanks geschaffen werden, das die kontinuierliche Sperrschicht nicht unterbricht bzw. nicht zu erhöhter Kraftstoffemission aus dem Tank führt. Das Befestigungsteil soll aus einer möglichst geringen Anzahl von Einzelteilen besteht, einen relativ einfachen Aufbau haben, kostengünstig zu fertigen und zu montieren sein und robust, betriebssicher und langlebig sein.
- Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.
- Ein mit einem Kraftstofftank einteilig ausgebildetes Befestigungsteil besteht aus einem hohlen Vorsprung, der von einer mehrlagigen Tankwand aus Kunststoff getragen und in diese vorzugsweise durch Blasformen eingearbeitet ist. Die Tankwand hat vorzugsweise eine kontinuierliche Zwischenschicht in Form einer Sperrschicht zwischen einer kontinuierlichen Innenschicht und Außenschicht, in denen der Vorsprung gebildet ist, ohne irgendwelche Unterbrechungen bzw. Diskontinuitäten zu erzeugen, die die Integrität des Kraftstofftanks zerstören könnten. Der hohle Vorsprung ragt in eine Kraftstoffkammer, die von der Innenschicht begrenzt wird, und hat an seinem freien Ende einen vergrößerten Kopf. Die Außenschicht begrenzt einen sackartigen Innenraum des hohlen Vorsprungs, der im wesentlichen der Kontur der gegenüberliegenden Seite folgt. Ein aufnehmender Clip, der unabhängig vom Kraftstofftank ist, umgibt die Innenschicht der Tankwand und steht mit dieser in Eingriff.
- Um den hohlen Vorsprung zu bilden, wird ein kollabierbares, als Minikern dienendes Werkzeug gegen die Außenschicht der Tankwand gedrückt, vorzugsweise nachdem der Tank blasgeformt wurde, jedoch während er noch in der Blasform formbar ist, um nicht die Tankwand zu durchdringen und eine bessere Wanddickenverteilung zu erzielen. Das Werkzeug wird radial aufgeweitet und sorgt somit für einen Hinterschnitt. Die Tankwand wird dann abgekühlt, ehe das Werkzeug kollabiert und abgezogen wird.
- Anhand der Zeichnungen werden Einzelheiten der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines Befestigungsteils eines Kraftstofftanks, bei dem ein innerer steckbarer Clip entfernt wurde, um Einzelheiten im Inneren zu zeigen; -
2 eine geschnittene Explosionsdarstellung längs der Linie 2-2 in1 ; -
3 eine perspektivische Ansicht eines kollabierbaren, als Kern dienenden Werkzeuges; -
4 eine Schnittansicht einer Tankwand, die gegen eine Blasform formgeblasen wird, und zwar ehe das kollabierbare Werkzeug eingesetzt wird; und -
5 eine der4 entsprechende Ansicht, bei der das kollabierbare Werkzeug in die Blasform eingesetzt und zum Herstellen des Vorsprungs aufgeweitet wurde. - Die
1 und2 zeigen ein mit einem Kraftstofftank einteilig ausgebildetes Befestigungsteil in Form eines hohlen Vorsprungs12 mit einer zentralen Achse14 , der in eine von einer mehrlagigen Tankwand18 gebildete Kraftstoffkammer16 vorsteht. Ein aufnehmender bzw. äußerer Clip22 des Befestigungsteils10 umgreift den Vorsprung12 mit Schnappsitz. Der Clip22 kann ein eigenes Teil sein, das an einer Vorrichtung befestigt ist, oder aber eine Komponente, die häufig als einteiliger Abschnitt irgendeines Bauteils der Kraftstoffanlage wie z. B. eines Filters, Druckreglers, Niveausensors, Kraftstoffpumpe, Kraftstoffmoduls, usw. ausgebildet sein kann, wie dies in der US-PatentanmeldungUS 2003 / 0 102 035 A1 18 kann als einzelne Lage aus einem Kunststoff wie z. B. hochdichtem Polyethylen (HDPE) ausgebildet sein; vorzugsweise besteht sie jedoch aus einer mehrlagigen Wand mit einer als Sperrschicht dienenden Zwischenschicht24 , die die Permeation von Kohlenwasserstoffen verhindert, und einer inneren Schicht26 sowie einer äußeren Schicht28 ; die dem Kraftstofftank Festigkeit und Steifigkeit verleihen. Die Zwischenschicht24 verläuft kontinuierlich zwischen der Innenschicht26 und Außenschicht28 . Irgendeine Unterbrechung der Sperrschicht würde die Integrität des Kraftstofftanks beeinträchtigen und zu unerwünschten Kraftstoffemissionen in die Atmosphäre führen. Eine Außenfläche30 des Vorsprungs12 wird von der Innenschicht26 der Tankwand16 gebildet. Der hohle Vorsprung12 hat ferner einen sackartigen Innenraum32 , der von einer Innenfläche34 des Vorsprungs12 begrenzt wird, die von der Außenschicht28 getragen wird. Die Sperrschicht24 verläuft kontinuierlich durch den gesamten Vorsprung12 , um nicht die Integrität des Kraftstofftanks zu stören. - Typischerweise besteht die Zwischenschicht
24 der Tankwand18 und somit der Vorsprung12 aus Ethylvinylalkohol (EVOH), und die Innen- und Außenschicht26 bzw.28 bestehen aus HDPE. Da EVOH und HDPE nicht unmittelbar aneinander haften, werden Haftschichten aus Kleber zwischen ihnen vorgesehen. Die Innenschicht26 besteht insbesondere aus jungfräulichem HDPE, und die Außenschicht28 besteht aus wiedergemahlenem HDPE, das außen mit einer Lage aus schwarzem HDPE (Kohlenstoff), insbesondere als UV-Schutz beschichtet wird und das elektrisch leitend ist, um die negativen Auswirkungen einer elektrostatischen Aufladung zu mindern. - Der hohle Vorsprung
12 hat einen erweiterten Kopf20 und einen Hals36 , die konzentrisch zu der zentralen Achse14 angeordnet sind und in die Kraftstoffkammer14 vorstehen. Der Hals36 hat mehrere Einbuchtungen38 , die um die zentrale Achse14 gleichmäßig beabstandet angeordnet sind und von der Außenfläche30 gebildet werden. Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, dass die Einbuchtungen38 gleiche Abstände haben. Wenn beispielsweise eine bestimmte Ausrichtung erforderlich ist, kann eine Einbuchtung größer gemacht werden, um einen fehlerhaften Einbau zu vermeiden. Mit jeder Einbuchtung38 wechselt sich eine säulenartige Rippe40 , die über die axiale Länge des Halses36 verläuft und eine radial äußere Fläche42 hat, welche Teile der Außenfläche30 bildet und von einem radial äußeren Umfang44 des Kopfes20 aus tangential verläuft. Die radiale Fläche42 verläuft parallel und konzentrisch zu der zentralen Achse14 . - Der aufnehmende bzw. äußere Clip
22 steht mit dem hohlen Vorsprung12 um den Kopf20 herum über mehrere flexible und elastische Finger46 in Eingriff, die sich von der Basis48 des Clips22 axial über den Kopf20 erstrecken. Die Finger46 sind um die zentrale Achse14 herum gleichmäßig beabstandet angeordnet, und jeder Finger ist an seinem freien Ende mit einem Ansatz50 versehen, der radial nach innen in eine zugehörige Einbuchtung38 ragt. Wenn der Clip22 auf diese Weise in Eingriff ist, sichern die tangentialen Rippen40 , die radial außen zwischen den Fingern50 des Clips22 verlaufen, den Clip22 gegen eine Drehung um die zentrale Achse14 bezüglich des Vorsprungs11 . Wie in den1 und2 dargestellt ist, hat das Befestigungsteil10 drei Einbuchtungen38 und drei zugehörige Finger46 , wobei jeweils ein Ansatz50 in eine Einbuchtung38 ragt. Der Clip22 kann auch die Form einer Klemmvorrichtung (nicht gezeigt) annehmen, die ebenfalls eine Verdrehsicherung aufweist. - Der sackartige Innenraum
32 des Vorsprungs12 hat eine Bohrung52 , die von dem Hals36 und/oder der schwarzen Innenfläche34 des Vorsprungs12 gebildet wird, welche von der Außenfläche der Außenschicht28 getragen wird. Die Bohrung52 steht mit einer vergrößerten Kammer54 in Verbindung, die von dem Kopf20 gebildet wird. Die Bohrung52 hat axial verlaufende Kanäle56 , die von den tangentialen Rippen40 an der Rückseite der Tankwand18 gebildet sind. - Falls erwünscht, kann ein innerer bzw. steckbarer Clip
58 mit Schnappsitz in den Innenraum32 eingesetzt werden. Wie der aufnehmende Clip22 kann der steckbare bzw. innere Clip58 als einteiliger Abschnitt irgendeines Bauteils oder aber als unabhängiges Element, das an einem Bauteil befestigt wird, ausgebildet werden. Beispielsweise kann der Clip58 einen einstückigen Abschnitt eines Kabelbaum-Trägers bilden, der einen Kabelbaum benachbart zur Außenfläche des Kraftstofftanks trägt. Der Clip58 hat mehrere freistehende Finger60 (im dargestellten Fall drei Finger), die von einer Basis62 abgehen. Jeder Finger60 hat an seinem freien Ende einen Rastvorsprung64 , der radial nach außen ragt. Wenn der Clip58 in den Innenraum32 eingesetzt wird, werden sie durch Anlage an der Bohrung52 radial nach innen umgebogen, während sie an der Innenfläche34 entlang gleiten, bis sie radial nach außen schnappen und mit der Kammer54 in Eingriff gelangen. Jeder Finger60 bzw. Rastvorsprung64 hat eine Breite in Umfangsrichtung, die größer ist als die der Kanäle56 , um ein unbeabsichtigtes Lösen des Clips58 aus dem Innenraum32 zu verhindern. - Zum Herstellen des Vorsprungs
12 wird ein kollabierbares Werkzeug70 verwendet, das in3 dargestellt und von der Fa. DME Incorporated hergestellt wird. Das Werkzeug70 hat einen Hohlkörper72 mit einer längsverlaufenden Durchgangsbohrung74 und drei flexiblen und elastischen Fingern76 , wobei Längsschlitze79 , die seitlich mit der Durchgangsbohrung74 in Verbindung stehen, zwischen den Fingern76 angeordnet sind, in denen drei Segmente80 , die jeweils mit einer Betätigungsstange81 einstückig ausgebildet sind, gleitend gelagert sind, um zwischen einer eingefahrenen und ausgefahrenen Stellung axial verstellt werden zu können. In ihrer ausgefahrenen Stellung bilden die Segmente80 zusammen mit den Fingern76 einen Formkern, der zum Formen des Vorsprungs12 dient und eine Form entsprechend dem hohlen Innenraum des Vorsprungs hat. In der eingefahrenen Stellung lassen sie Segmente80 einen Raum frei, in den die freien Enden der Finger76 „kollabieren“ bzw. radial nach innen umgebogen werden können, um das Werkzeug70 aus dem Innenraum des fertigen Vorsprungs12 abziehen zu können. - Der Vorsprung
12 wird während des Blasformens des Kunststofftanks gebildet. Wie in den4 und5 dargestellt ist, ist ein heißer und formbarer coextrudierter Vorformling aus allen Schichten in einem Formhohlraum82 einer Blasform84 angeordnet, die dann geschlossen wird. Der Vorformling wird dann zum Herstellen der einstückigen Tankwand18 formgeblasen. Das kollabierbare Werkzeug70 wird dann durch ein Loch86 der Blasform82 eingeschoben, während es sich im nicht kollabierten Zustand befindet. Während die Tankwand18 noch heiß und formbar ist, wird das Werkzeug70 in die Tankwand18 geschoben, wodurch der hohle Vorsprung12 gebildet wird, während der Blasformdruck für die Endformgebung sorgt. Die Tankwand18 kann dann innerhalb der Form60 abkühlen, ehe das Werkzeug70 kollabiert wird. Wenn sie ausreichend abgekühlt ist, um ihre Form beizubehalten, kann das Werkzeug70 aus dem Formhohlraum82 der Form84 abgezogen werden. Die Form84 wird dann geöffnet, und die Tankwand18 wird entfernt. - Wenngleich die oben beschriebene Ausführungsform der Erfindung die derzeit bevorzugte Ausführungsform ist, sind jedoch zahlreiche Abwandlungen möglich. Beispielsweise muss der Vorsprung
12 nicht in die Kraftstoffkammer vorstehen, sondern er kann auch aus dem Kraftstofftank nach außen ragen, vorausgesetzt, eine geteilte Ausnehmung im Formhohlraum oder ein anderes Werkzeug kann in der Form vorgesehen werden, um den nach außen ragenden Vorsprung während des Herstellungsvorganges zu bilden. Außerdem kann der Vorsprung mit Außen- oder Innengewinde für Befestigungszwecke versehen werden.
Claims (16)
- Befestigungsteil eines Kraftstofftanks zum Erfassen eines elastischen Clips, mit: - einer mehrlagigen Tankwand (18) mit einer Innenschicht (26) und einer Außenschicht (28), - einer Kraftstoffkammer (16), die von der Innenschicht (26) der Tankwand (18) begrenzt wird, und - einem länglichen hohlen Vorsprung (12), der mit der Tankwand (18) einteilig ausgebildet ist und in die Kraftstoffkammer (16) vorsteht, wobei der hohle Vorsprung einen Kopf (20), einen Hals (36) und einen von der Außenschicht (28) begrenzten sackartigen Innenraum (32) hat, dadurch gekennzeichnet, dass - der Innenraum (32) dazu ausgebildet ist, einen Clip (58) mit einem Schnappsitz aufzunehmen, und - der Vorsprung (12) dazu ausgebildet ist, von einem äußeren Clip (22) mit einem Schnappsitz umgriffen zu werden.
- Befestigungsteil nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass - der Vorsprung (12) eine zentrale Achse hat, dass - sich der Kopf (20) und der Vorsprung (12) konzentrisch längs der zentralen Achse erstrecken, und dass - der Hals (36) axial zwischen der Tankwand (18) und dem vergrößert ausgebildeten Kopf (20) angeordnet ist. - Befestigungsteil nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass - der Hals (36) mehrere Einbuchtungen (38) hat, die um die zentrale Achse in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind und von der Innenschicht (26) begrenzt werden. - Befestigungsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Tankwand (18) eine Zwischenschicht (24) hat, die kontinuierlich zwischen der Innen- und Außenschicht (26, 28) verläuft.
- Befestigungsteil nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass - die Zwischenschicht (24) der Tankwand (18) von der Innenschicht (26) und Außenschicht (28) vollständig bedeckt wird. - Befestigungsteil nach
Anspruch 4 oder5 , dadurch gekennzeichnet, dass - die Innen-, Außen- und Zwischenschicht (24, 26, 28) aus Kunststoff bestehen. - Befestigungsteil nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass - die Innen- und Außenschicht (26, 28) der Tankwand (18) aus einem hochdichten Polyethylen bestehen. - Befestigungsteil eines Kraftstofftanks, mit: - einer mehrlagigen Tankwand (18) mit einer kontinuierlichen ersten Schicht (26), die mit einer kontinuierlichen zweiten Schicht (28) verbunden ist, - einem länglichen hohlen Vorsprung (12), der mit der Tankwand (18) einteilig ausgebildet ist und von dieser vorsteht, wobei der Vorsprung (12) eine zentrale Achse, einen sackartigen Innenraum (32), eine Innenfläche, eine Außenfläche und einen vergrößerten Kopf (20) hat, die Innenfläche den sackartigen Innenraum (32) begrenzt und von der zweiten Schicht (28) getragen wird, die Außenfläche von der ersten Schicht (26) getragen wird, der Vorsprung (12) axial und konzentrisch zu der zentralen Achse des vergrößerten Kopfes (20) verläuft, gekennzeichnet durch - einen aufnehmenden Clip (22), der den vergrößerten Kopf (20) des Vorsprungs (12) mit Schnappsitz aufnimmt, wobei der aufnehmende Clip (22) eine Basis (48) und mehrere flexible Finger (46) hat, die von der Basis (48) in Richtung auf die zweite Schicht (28) der Tankwand axial verlaufen, die Finger (46) zu dem Kopf (20) axial ausgerichtet und radial außerhalb des Kopfes (20) angeordnet sind, die Finger (46) um die zentrale Achse verteilt angeordnet sind, jeder der Finger (46) einen Ansatz (50) hat, der vom freien Ende des Fingers radial nach innen ragt, und die Ansätze (50) radial innerhalb des Kopfes (20) angeordnet sind, - wobei der Innenraum (32) dazu ausgebildet ist, einen Clip (58) mit einem Schnappsitz aufzunehmen.
- Befestigungsteil nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass - ein Hals (36) konzentrisch um die zentrale Achse herum angeordnet ist, - der Kopf (20) von dem Hals (36) axial vorsteht, - der Hals (36) mehrere Einbuchtungen (38) hat, die von der Außenfläche des Vorsprungs (12) gebildet werden, - jeder der Ansätze (50) innerhalb eines der Einbuchtungen (38) angeordnet ist, wodurch der aufnehmende Clip (22) gegen eine Drehung um die zentrale Achse des Vorsprungs (12) gesichert wird. - Befestigungsteil nach
Anspruch 8 oder9 , dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Schicht (26) der Tankwand (18) eine Kraftstoffkammer (16) begrenzt. - Befestigungsteil nach einem der
Ansprüche 8 bis10 , dadurch gekennzeichnet, dass - die Tankwand (18) eine Zwischenschicht (24) hat, die zwischen der ersten und zweiten Schicht (26, 28) liegt und sowohl von der ersten wie auch zweiten Schicht (26, 28) vollständig bedeckt wird. - Befestigungsteil nach
Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass - die Zwischenschicht (24) aus einem anderen Kunststoff als die erste und zweite Schicht (26, 28) besteht. - Befestigungsteil nach einem der
Ansprüche 8 bis12 , dadurch gekennzeichnet, dass - die erste und zweite Schicht (26, 28) der Tankwand (18) aus einem hochdichten Polyethylen bestehen. - Befestigungsteil nach einem der
Ansprüche 8 bis13 , dadurch gekennzeichnet, dass - der Innenraum (32) des Vorsprungs (12) eine Bohrung (52) und eine erweiterte Kammer (54) aufweist, von denen die Bohrung (52) durch den Hals (36) und die Kammer (54) durch den Kopf (20) gebildet werden, und dass - ein steckbarer Clip (58) in den sackartigen Innenraum (32) des Vorsprungs (12) mit Schnappsitz einsetzbar ist, wobei der steckbare Clip (58) eine Basis (62) und mehrere flexible Finger (60) hat, die von der Basis (82) axial in Richtung auf die zweite Schicht (28) der Tankwand (18) vorstehen, die Finger (60) um die zentrale Achse herum verteilt angeordnet sind, und jeder der Finger (60) einen Ansatz (64) hat, der vom freien Ende des zugehörigen Fingers (60) radial nach außen ragt, um an der zweiten Schicht (28) der Tankwand (18) innerhalb der erweiterten Kammer (54) anzugreifen. - Verfahren zum Herstellen eines Kraftstofftanks mit einem einteilig zu diesem ausgebildeten Befestigungsteil nach einem der
Ansprüche 1 bis14 , das die folgenden Schritte umfasst: - Positionieren einer vorgeformten Tankwand (18) in einer Blasform (84), - Einsetzen eines kollabierbaren, als Kern dienenden Werkzeuges (70) in ein Loch (86) innerhalb der Blasform (82), - Blasformen der Tankwand (18) gegen die Blasform (84), - Vorschieben des Werkzeuges (70) in die blasgeformte Tankwand (18), - radiales Aufweiten des Werkzeuges (70), - teilweises Kühlen der Tankwand (18), - radiales Kollabieren des Werkzeuges (70) und - Abziehen des Werkzeuges (70) aus dem Formhohlraum. - Verfahren nach
Anspruch 15 , dadurch gekennzeichnet, dass - das Blasformen der Tankwand (18) fortgesetzt wird, nachdem das Werkzeug (70) in die Tankwand (18) eingeschoben wurde.
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