DE10357357A1

DE10357357A1 - Kraftstofftank mit einem Verschluss

Info

Publication number: DE10357357A1
Application number: DE2003157357
Authority: DE
Inventors: Ulf Preusse; Siegfried Steinke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2005-07-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofftank (1) mit einer Öffnung (2) und mit einem an der Öffnung angeordneten Verschluss (4), wobei ein Flansch (6) des Verschlusses den Öffnungsrand in einem Öffnungsrandbereich (10) mittels eines Dichtungsrings (14) abdichtend übergreift. Zur sicheren und beschädigungsfreien Abdichtung wird vorgeschlagen, dass der Flansch an dem Öffnungsrandbereich anliegt und dass in einer bezogen auf die Öffnung axial ausgerichteten nutförmigen Ausnehmung (12) des Flansches und/oder des Öffnungsrandbereichs der Dichtungsring die Öffnung gegenüber dem Verschluss abdichtend angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofftank mit einer Öffnung und mit einem an der Öffnung angeordneten Verschluss, wobei ein Flansch des Verschlusses den Öffnungsrand in einem Öffnungsrandbereich mittels eines Dichtungsrings abdichtend übergreift.

Ein solcher Kraftstofftank ist als Tank für ein Kraftfahrzeug bekannt, wobei der Verschluss für die Öffnung von einem einen umlaufenden Flansch aufweisenden Gehäuse einer Kraftstoffpumpe gebildet wird. Dabei wird die Pumpe in die Öffnung eingesetzt, so dass der Gehäuseflansch den Öffnungsrand übergreift. Mittels einer Verschraubung werden Kraftstoffpumpe und Tank miteinander verbunden. Hierfür ist ein hohes Anzugsmoment erforderlich. Eine zur Abdichtung zwischen Verschluss und Tank angeordnete, einen speziellen Querschnitt aufweisende Formdichtung wird dabei gequetscht und ist einer dauerhaft hohen Belastung ausgesetzt, die zu einem Setzen und somit einer bleibenden Verformung der Dichtung führt. Im Wartungsfall muss eine solche Dichtung ersetzt werden.

Weiterhin ist aus Druckschrift US 2002/0108658 A1 ein Kraftstofftank mit einer Pumpeneinheit bekannt, die ein Pumpengehäuse mit einem umlaufenden Flanschbereich aufweist. Zwischen der Pumpeneinheit, die in eine Öffnung des Kraftstofftanks eingesetzt ist, und einer Tankaußenwandung ist ein Dichtring angeordnet, dessen Zusammendrückmaß im wesentlichen nicht von der Befestigungskraft der Pumpeneinheit abhängig sein soll. Das soll dadurch erreicht werden, dass ein das Pumpengehäuse niederhaltender Druckring an einen an der Tankaußenwandung angeordneten Randring anschlägt, bevor der Dichtring vollständig gequetscht ist. Nachteilig bei diesem Kraftstofftank ist, dass der Dichtring nicht geführt ist und somit beim Zusammenbau von Tank und Pumpeneinheit sehr exakt bezüglich der Öffnung einzufügen ist. Außerdem sind von Verschraubungen gebildete Befestigungspunkte des Druckrings an der Tankaußenwandung beabstandet vom Anordnungsbereich des Dichtringes, so dass eine Gefahr ungleichmäßiger Druckausübung auf den Dichtring und damit schlechter Dichtwirkung besteht.

Außerdem offenbart DE 39 27 218 A1 ein Dämpfungselement zur Lagerung von im Kraftstoffbehälter angeordneten Kraftstoffpumpen. Eine Abdichtung einer Öffnung des Kraftstoffbehälters ist mit dem Dämpfungselement nicht vorgesehen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstofftank der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass bei sicherer Abdichtung des Tanks eine vorgegebene, nichtplastische Verformung des Dichtungsrings dauerhaft gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Kraftstofftank der eingangs genannten Art, bei dem der Flansch an dem Öffnungsrandbereich anliegt und in einer bezogen auf die Öffnung axial ausgerichteten nutförmigen Ausnehmung des Flansches und/oder des Öffnungsrandbereichs der Dichtungsring die Öffnung gegenüber dem Verschluss abdichtend angeordnet ist. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist also eine Anordnung des Dichtungsringes in einer Ausnehmung vorgesehen, wodurch eine auch seitliche Führung des Dichtungsringes sichergestellt ist. Dies ist insbesondere bei einer Verwendung des Kraftstofftanks in einem Kraftfahrzeug wegen der dort im Betrieb permanent auftretenden Vibrationen und der daraus resultierenden auf den Dichtungsring wirkenden Querkräfte unterschiedlicher Intensität von großem Vorteil. Durch die Anlage und Abstützung des Flansches des Verschlusses an dem Öffnungsrandbereich und somit an der Tankaußenwandung ist eine stabile und dauerhafte Einbaulage gegeben, ohne dass die Gefahr einer Überbeanspruchung und des Setzens des Dichtungsrings besteht. Es kann damit auch das erforderliche Anzugsmoment zur Festlegung des Verschlusses, das bei bisher bekannten Lösungen in etwa bei 145 Nm liegt, erheblich verringert werden, was zusätzlich die Gefahr des Fließens des Dichtungsringwerkstoffes und dessen bleibender Verformung minimiert. Da der Dichtungsring nicht mehr wie beim Stand der Technik gequetscht und damit zerstört wird, muss er im Wartungsfall nicht mehr ersetzt werden, sondern kann wiederverwendet werden. Die Öffnung des Tanks ist bevorzugt kreisrund, jedoch kann sie auch von der Kreisform abweichen und beispielsweise oval oder elliptisch sein. Dies kann zum Beispiel dann eine Rolle spielen, wenn der Verschluss nicht wie bevorzugt senkrecht im Bezug auf die Tankaußenwandung in die Öffnung eingesetzt ist, sondern in diese unter einem Winkel eingeführt ist.

Man könnte sich vorstellen, dass der Flansch den Dichtungsring hält und in bestimmten Aufstandspunkten an der Tankaußenwandung anliegt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt der Flansch jedoch unter Vorspannung plan an dem Öffnungsrandbereich den Dichtungsring elastisch verformend an. Auf diese Weise wird sowohl eine definierte Verformung der Dichtung als auch eine geringe Flächenpressung und entsprechend geringe Belastung zwischen Flansch und Tank erreicht.

Durch die gegenüber dem Stand der Technik geringere Belastung von Verschlussflansch und Tankaußenwandung ist es vorteilhaft und kostengünstig möglich, sowohl den Verschluss als auch den Tank aus Kunststoff herzustellen. Auch unter Berücksichtigung der besonderen Anforderungen hinsichtlich Bruchsicherheit und Kraftstoffbeständigkeit an einen Kraftfahrzeugtank hat es sich nach Versuchen als besonders günstig erwiesen, wenn der Werkstoff des Flansches ein Polyoxymethylen (POM) und der Werkstoff des Kraftstofftanks zumindest im Öffnungsrandbereich Polyethylen (PE) ist.

Der Verschluss könnte beispielsweise an den Tank angeklebt oder mit diesem verschweißt sein. Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Kraftstofftank hingegen im Öffnungsbereich einen Haltering zur Verbindung des Verschlusses mit dem Kraftstofftank auf, wodurch auf einfache Weise eine lösbare Verbindung ermöglicht wird. Zusätzlich wird dabei vorteilhaft die Herstellung des Tanks vereinfacht und verbilligt, wenn der Haltering in den Kraftstofftank eingespritzt oder eingeblasen ist.

Denkbar ist es beispielsweise, den Flansch selbst als Bajonettring zur Verbindung von Verschluss und Haltering auszubilden. Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedoch ein den Flansch gegen den Öffnungsrandbereich andrückender Bajonettring zwischen Haltering und Flansch angeordnet. Auf diese Weise ist eine lösbare Verbindung von Verschluss und Tank ermöglicht, ohne dass der Flansch des Verschlusses und/oder der Tank einer speziellen Ausbildung bedürfte. Jeweils plane Oberflächen sind dabei sowohl für den Öffnungsrandbereich als auch für die korrespondierende Oberfläche des Flansches hinreichend. Es ist ferner besonders günstig, dass durch den separaten Bajonettring keine Relativbewegung zwischen Tank und Flansch des Verschlusses und damit auch nicht zwischen Dichtungsring und Flansch oder Tank auftritt; lediglich der Bajonettring selbst wird gegenüber dem Haltering verdreht. Eine einfache, lösbare Klemmung des Verschlusses am Tank kann beispielsweise durch das Versehen des Bajonettringes mit einer Steigung in Umfangsrichtung erzielt werden.

Grundsätzlich kann die Ausnehmung des Flansches und/oder des Öffnungsrandbereiches beliebig, lediglich korrespondierend mit der Gestaltung des Dichtungsringes, ausgeführt werden. Es ist auch denkbar, sowohl im Flansch als auch im Öffnungsrandbereich miteinander korrespondierende Ausnehmungen vorzusehen, in welche gemeinsam der Dichtungsring den Grenzbereich zwischen Flansch und Öffnungsrandbereich übergreifend eingesetzt wird. Insbesondere für den Zusammenbau des Kraftstofftanks ist es jedoch von besonderem Vorteil, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung die Ausnehmung eine in etwa quadratische, zum Flansch hin offene Nut im Öffnungsrandbereich ist, so dass bei der Montage der Dichtungsring in die Ausnehmung eingelegt und der Verschluss einfach auf die Öffnung des Tanks aufgesetzt werden kann. Vorteilhaft für eine Vorfertigung von Baugruppen vor der Endmontage des Kraftstofftanks ist es hingegen, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung die Ausnehmung eine in etwa quadratische, zum Öffnungsrandbereich hin offene Nut im Flansch ist.

Als Dichtungsring kann beispielsweise eine einfache Formdichtung (Ω-Form oder Ähnliches) vorgesehen werden. Besonders kostengünstig ist es hingegen, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Dichtungsring als Rundschnurdichtung (O-Ring) ausgebildet ist. Somit kann der Dichtungsring gegebenenfalls auch ein Normbauteil sein.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Montage vereinfachend der Verschluss eine Einheit bildend mit einer Kraftstoffpumpe verbunden. Dabei ist in besonders einfacher, wenige Bauteile aufweisender Ausgestaltung der Flansch Bestandteil des Pumpengehäuses, so dass die Pumpe in den Tank eingesetzt werden kann und diesen damit gleichzeitig verschließt.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 einen Ausschnitt eines Kraftstofftanks in geschnittener Seitenansicht und
2 einen Ausschnitt eines weiteren Kraftstofftanks in geschnittener Seitenansicht.
In beiden Figuren sind sich entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Kraftstofftanks 1 mit einer Öffnung 2, an der ein Verschluss 4 angeordnet ist. Der Verschluss 4 ist Bestandteil eines hier nicht weiter dargestellten Gehäuses einer Kraftstoffpumpe und weist einen radial umlaufenden Flansch 6 auf, der einen Öffnungsrand 8 der Öffnung 2 übergreift und plan an einem Öffnungsrandbereich 10 des Kraftstofftanks 1 anliegt. Eine nutförmige Ausnehmung 12 des Flansches 6 mit quadratischem Querschnitt, die bezogen auf die Öffnung 2 axial ausgerichtet ist und im Flansch 6 kreisförmig umläuft, nimmt einen als Rundschnurdichtung (O-Ring) ausgebildeten Dichtungsring 14 auf. Der Dichtungsring 14 wird in der Einbaulage des Verschlusses 4 unter einer geringen Vorspannung elastisch verformt von dem Flansch 6 an dem Öffnungsrandbereich 10 des Kraftstofftanks 1 gehalten, so dass die Öffnung 2 gegenüber dem Verschluss 4 abgedichtet ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der den Flansch 6 aufweisende Teil des Verschlusses 4 aus Polyoxymethylen (POM) und der Kraftstofftank 1 aus Polyethylen (PE) gebildet. Eingeblasen in den Kraftstofftank 1 und derart starr mit diesem verbunden ist ein metallischer Haltering 16 zur Verbindung des Verschlusses 4 mit dem Kraftstofftank 1. Ein Bajonettring 18 ist zwischen Flansch 6 und Haltering 16 derart angeordnet, dass ein nach innen, zur Achse der Öffnung 2 hin gerichteter Hakenbereich 20 des Halteringes 16 einen nach außen gerichteten Niederhaltebereich 22 des Bajonettringes 18 übergreift, wodurch der eine Steigung aufweisende Bajonettring 18 gegen den Flansch 6 und damit dieser an den Öffnungsrandbereich 10 des Kraftstofftanks 1 angedrückt wird. Der Bajonettring 18 ist somit nicht fest mit dem Flansch 6 verbunden, sondern er ist nur zwischen Flansch 6 und Haltering 16 eingelegt; durch Verdrehen des Bajonettringes 18 um die Achse der Öffnung 2 erfolgt eine Klemmung von Flansch 6 zwischen Öffnungsrandbereich 10 und Haltering 16. Aufgrund der großen Abstützfläche des Flansches 6 an dem Öffnungsrandbereich 10 ist eine bleibende Verformung und damit Zerstörung des Flansches 6 und/oder des Öffnungsrandbereichs 10 ausgeschlossen.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel zeigt 2, in der ein dem Ausschnitt nach 1 entsprechender Ausschnitt eines anderen Kraftstofftanks 1 dargestellt ist. Hierbei weist ein Öffnungsrandbereich 10 des Kraftstofftanks 1 eine zu einem an dem Öffnungsrandbereich 10 anliegenden Flansch 6 eines Verschlusses 4 hin offene nutförmige Ausnehmung 24 auf, in der ein Dichtungsring 14 eingelegt ist, der unter einer geringen Vorspannung von dem Flansch 6 gehalten wird.
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 kann bei demjenigen nach 2 der Flansch 6 eine geringere Materialstärke aufweisen. Aber auch hier wird in einfacher Weise der Flansch 6 mittels eines Bajonettringes 18 durch einen Haltering 16 des Kraftstofftanks 1 an den Öffnungsrandbereich 10 angedrückt. Durch die großflächige Auflage des Flansches 6 an dem Öffnungsrandbereich 10 und die geringe Flächenpressung besteht keine Gefahr der Verformung von Flansch 6 und/oder Öffnungsrandbereich 10 des Kraftstofftanks 1.

1: Kraftstofftank
2: Öffnung
4: Verschluss
6: Flansch
8: Öffnungsrand
10: Öffnungsrandbereich
12: Ausnehmung
14: Dichtungsring
16: Haltering
18: Bajonettring
20: Hakenbereich
22: Niederhaltebereich
24: Ausnehmung

Claims

Kraftstofftank mit einer Öffnung und mit einem an der Öffnung angeordneten Verschluss, wobei ein Flansch des Verschlusses den Öffnungsrand in einem Öffnungsrandbereich mittels eines Dichtungsrings abdichtend übergreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (6) an dem Öffnungsrandbereich (10) anliegt und dass in einer bezogen auf die Öffnung (2) axial ausgerichteten nutförmigen Ausnehmung (12; 24) des Flansches (6) und/oder des Öffnungsrandbereichs (10) der Dichtungsring (14) die Öffnung (2) gegenüber dem Verschluss (4) abdichtend angeordnet ist.
Kraftstofftank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (6) unter Vorspannung plan an dem Öffnungsrandbereich (10) den Dichtungsring (14) elastisch verformend anliegt.
Kraftstofftank nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Flansches (6) ein Polyoxymethylen und der Werkstoff des Kraftstofftanks (1) zumindest im Öffnungsrandbereich (10) Polyethylen ist.
Kraftstofftank nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank (1) im Öffnungsrandbereich (10) einen Haltering (16) zur Verbindung des Verschlusses (4) mit dem Kraftstofftank (1) aufweist.
Kraftstofftank nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (16) in den Kraftstofftank (1) eingespritzt oder eingeblasen ist.
Kraftstofftank nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Flansch (6) gegen den Öffnungsrandbereich (10) andrückender Bajonettring (18) zwischen Haltering (16) und Flansch (6) angeordnet ist.
Kraftstofftank nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (24) eine in etwa quadratische, zum Flansch (6) hin offene Nut im Öffnungsrandbereich (10) ist.
Kraftstofftank nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (12) eine in etwa quadratische, zum Öffnungsrandbereich (10) hin offene Nut im Flansch (6) ist.
Kraftstofftank nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (14) als Rundschnurdichtung ausgebildet ist.
Kraftstofftank nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (4) eine Einheit bildend mit einer Kraftstoffpumpe verbunden ist.