DE19547148B4

DE19547148B4 - Kraftstoffbehälter aus Kunststoffmaterial und Verfahren zur Herstellung des Kraftstoffbehälters

Info

Publication number: DE19547148B4
Application number: DE19547148A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Scholl; Wolfgang Tegtmeier; Friedrich Dipl.-Ing. Mannes
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1994-12-24
Filing date: 1995-12-16
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2015-12-17
Also published as: DE19547148A1

Abstract

Kraftstoffbehälter aus Kunststoffmaterial mit einem ersten Behälterteil, das mit einem zweiten Behälterteil über eine Kunststoffschweißnaht fluidoffen verbunden ist, so dass Kraftstoff von einem Behälterteil in den anderen Behälterteil fließen kann, dadurch gekennzeichnet, dass beide Behälterteile (22, 23) einen nach außen erweiterten Rand (27, 28) aufweisn, der aus mittels einer Schiebertechnik gefaltetem Kunststoffmaterial besteht, und die mit der Schweißnaht verbunden sind und eine Kunststoffmaterialdicke aufweisen, die mindestens die 1,2-fache Dicke des an den Rand angrenzenden Kunststoffmaterials (29, 30) hat.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter aus Kunststoffmaterial nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters.

Kraftstoffbehälter aus Kunststoff finden zunehmend Einsatz in Kraftfahrzeugen, da Kunststoffkraftstoffbehälter gegenüber solchen aus Metall außerordentlich stabil und im Falle eines Unfalls nachgiebig sind. Diese außerordentlich günstigen Eigenschaften werden insbesondere auch durch das Herstellverfahren erreicht, bei dem aus einem Kunststoffschlauch der Tank im wesentlichen aus einem Stück geblasen wird. Schwieriger ist ein Herstellverfahren, bei dem der Kunststofftank aus mehreren Teilen zusammengesetzt wird, insbesondere dann, wenn an den Fügebereich hohe Festigkeitsansprüche gestellt werden.

Aus der DE 42 21 766 ist es bekannt, in formänderungsgefährdete Bereiche eines Kunststoffkraftstoffbehälters formschlüssig Metallprofile einzulegen, um dem Kraftstoffbehälter eine höhere Stabilität zu geben. Da die Metallprofile bei der Herstellung des Behälters von dem Kunstoffmaterial ummantelt werden, ist ein nachträglicher Einbau kaum möglich, so daß eine solche Maßnahme an Verbindungsbereichen zweier Kunststoffbehälterteile kaum zum Einsatz kommen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Kraftstoffbehälter aus Kunststoffmaterial derart auszugestalten, daß dieser auch an Schweißnahtverbindungen zweier Behälterteile eine hohe Festigkeit aufweist. Aufgabe ist außerdem ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Kraftstoffbehälter gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 5.

Der erfindungsgemäße Kraftstoffbehälter ist aus Kunststoffmaterial gefertigt, das heißt, seine Wandungen/Außenhaut bestehen aus einem Kunststoff, der dem Behälter seine Festigkeit verleiht. Der Behälter ist aus mehreren Behälterteilen aufgebaut, die miteinander kommunizieren, so daß Kraftstoff von dem einen Behälterteil in das andere fließen kann. Die Verbindung der beiden Behälterteile erfolgt über eine Kunststoffschweißnaht, die die beiden Kunststoffaußenhäute der Behälterteile sind an ihren Kontaktstellen miteinander verschweißt. Erfindungsgemäß liegt die Schweißnaht in einem nach außen erweiterten Rand, der eine Materialdicke aufweist, die mindestens die 1,2-fache Dicke des an den Rand angrenzenden Kunststoffmaterials hat. Alternativ oder zusätzlich liegt die Schweißnaht in einem nach außen erweiterten Rand, der aus gefaltetem Kunststoffmaterial gebildet ist. Besonders vorteilhaft ist der Rand als Flansch ausgebildet.

Der Behälter und gegebenenfalls auch beide Behälterteile sind vorteilhaft als Blasteile hergestellt, das heißt ein ballon- oder schlauchförmiges Kunststoffmaterial wird in einer Form ausgeblasen, die die äußere Kontur des Behälters bestimmt. Die Form kann hierbei auch Bereiche des Schlauchs oder Ballons abklemmen. Die Faltung und/oder Verdickung wird vorzugsweise mittels einer Schiebertechnik bereits bei der Herstellung des Behälters, insbesondere während des Blasverfahrens eingeformt. Bei der Faltung ist insbesondere wenn die Schiebertechnik zur Anwendung kommt eine einmalige Faltung besonders günstig, da hierdurch ein genügend steifer Rand erhalten wird. Außerdem wird die Faltung vorteilhaft derart ausgeführt, daß der entstehende Falz außen liegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet die folgenden Schritte:

– Blasen (aus einem ballon- oder schlauchförmigen Kunststoffmaterial) eines ersten Behälterteils mit einem Ansatz für ein zweites Behälterteil in einem Blaswerkzeug;
– Verschieben eines Schiebers in dem Blaswerkzeug in Richtung auf den Ansatz noch während der Ansatz im erweichten Zustand ist bis eine mindestens 1,2-fache Verdickung und/oder eine Faltung des Kunststoffmaterials des Ansatzes erreicht ist;
– Verfestigen des ersten Behälterteils;
– Entformen des ersten Behälterteils;
– Ansetzen eines zweiten Behälterteils an den Ansatz des ersten Behälterteils; und
– Verschweißen des Ansatzes mit dem angesetzten zweiten Behälterteil.

Auch hier wird beim Falten der Falz vorteilhaft nach außen gelegt. Das Verschweißen der beiden Teile erfolgt insbesondere derart, daß beide Behälterteile miteinander kommunizierend verbunden werden, das heißt wenn eines oder beide Teile mit geschlossenen Verbindungsstellen hergestellt werden, dann werden diese meist vor dem Verschweißen beispielsweise durch Aufschneiden geöffnet.

Vorzugsweise wird der Ansatz in Form einer Außenblase aus dem ballon- oder schlauchförmigen Kunststoffmaterial geblasen, die in dem Blaswerkzeug dann zu dem Ansatz geformt wird. Die Außenblase wird dann wie oben beschrieben vor dem Ansetzen des zweiten Behälterteils geöffnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen
1 einen aus zwei Teilen zusammengesetzten Tank;
2 und 3 weitere Verbindungsmöglichkeiten;
4 ein Schieberwerkzeug im Schnitt;
5 eine seitliche Schnittdarstellung des Schieberwerkzeugs mit eingeblasener Kunststoffhaut; und
6 einen Faltvorgang der Außenhaut.
Ein Kraftfahrzeugtank 1 ist aufgebaut aus einem Kraftstoffbehälterteil 2 und einem Ausgleichsvolumenteil 3. (Zulauf und abführende Leitungen sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.) Die beiden Teile 2 und 3 sind an einer Verbindungsstelle 4 miteinander verschweißt. Hierfür bilden die beiden Teile 2 und 3 jeweils einen Ansatz 5 bzw. 6, die in die Teile 2 und 3 eingeformt sind. In die Enden der Ansätze 5 und 6 ist jeweils ein Flansch 7 bzw. 8 geformt. Jeder Flansch 7, 8 hat durch Umfalten des jeweiligen Behältermaterials 9 bzw. 10 in etwa die doppelte Dicke des Behältermaterials 9 bzw. 10. Der beim Umfalten entstehende Falz liegt hierbei außen.
In einer Abwandlung kann, wie in 2 dargestellt, eine Verbindungsstelle 14 auch aus einem Flansch 18 an einem Behälterteil 13 und einem nach innen gerichteten Kragen 17 eines Behälterteils 12 aufgebaut sein. Der Kragen 17 ist hierbei in einfacher Materialstärke geformt, der Flansch 18 entspricht dem in 1 Beschriebenen.
In einer weiteren Ausführungsform (3) weisen Behälterteile 22 und 23 jeweils einen nach außen erweiterten Rand 27 bzw. 28 auf, deren Dicken d ca. 30 % dicker sind als die Dicke des Behältermaterials 29 bzw. 30.
In allen Fällen ist die Verbindungsstelle nach außen gelegt bzw. liegt in einem nach außen erweiterten Bereich. Hierdurch wird erreicht, daß der Durchlaß, der von den Ansätzen gebildet wird, im Bereich der Verbindungsstelle nicht verjüngt ist.
Die Herstellung der Behälterteile erfolgt durch Aufschmelzen von Kunststoffmaterial (Extruder) und diskontinuierliches Herstellen eines Schlauches hieraus, der senkrecht ausgebracht wird. Das untere Ende des Schlauches wird verschlossen und gespreizt und der Schlauch anschließend in einem Blaswerkzeug eingeschlossen und mit Stickstoff aufgeblasen. In dem Blaswerkzeug 31 (4) ist eine Seitenkammer 32 eingeformt, in die beim Ausblasen des Schlauches eine Seitenblase 33 (5) aus dem Schlauch eingeblasen wird. Begrenzt wird die Seitenkammer 32 außer vom Blaswerkzeug 31 noch von einem Schieber 34, der zum Entformen wie das Blaswerkzeug auch aus mehreren Teilen besteht. Während des Blasvorganges ist der Schieber 34 zurückgezogen, so daß das Behältermaterial 9/10 zwischen einem Absatz 35 des Werkzeugs 31 und einem entsprechenden Gegenstück 36 des Schiebers 34 einen nach außen gerichteten ringförmigen Wulst 37 (6) bildet. Durch Verschieben des Schiebers 34 um eine Distanz s wird der Wulst 37 zu einem Flansch 7/8 zusammengeschoben. Der so hergestellte Ansatz ist noch von einer Kappe 38, die in dem Schieber 34 liegt, geschlossen. Durch Abschneiden der Kappe 38 erhält man den Ansatz mit angeformtem verdickten Flansch, der im Bereich seiner Innenflächen 39 fest verschweißt ist. Die Außenfläche 40 wird nach dem Entformen des Behälterteils mit dem entsprechenden Gegenstück durch beispielsweise Spiegelschweißen verbunden. Vor dem Verbinden kann, wie es bei Tanks üblich ist, ein Stutzen beispielsweise mit einem Ventil eingesetzt werden. Hierzu hat der Schieber 34 eine ringförmige Erhebung 41, die in dem Ansatz 5, in den ein Stutzen eingesetzt werden soll, einen Innenkragen 42 einformt.
Mit der Erfindung wird es möglich auch solche Schweißverbindungen an Kunststofftanks durchzuführen, die aufgrund der Gewichtsverhältnisse eines Tanks in verhältnismäßig stark belasteten Bereichen liegen.

Claims

Kraftstoffbehälter aus Kunststoffmaterial mit einem ersten Behälterteil, das mit einem zweiten Behälterteil über eine Kunststoffschweißnaht fluidoffen verbunden ist, so dass Kraftstoff von einem Behälterteil in den anderen Behälterteil fließen kann, dadurch gekennzeichnet, dass beide Behälterteile (22, 23) einen nach außen erweiterten Rand (27, 28) aufweisn, der aus mittels einer Schiebertechnik gefaltetem Kunststoffmaterial besteht, und die mit der Schweißnaht verbunden sind und eine Kunststoffmaterialdicke aufweisen, die mindestens die 1,2-fache Dicke des an den Rand angrenzenden Kunststoffmaterials (29, 30) hat.
Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand ein Flansch (7, 8) ist.
Kraftstoffbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand eine einfache Faltung aufweist.
Kraftstoffbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Falz der Faltung außen liegt.
Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters aus Kunststoffmaterial mit den Schritten – Bilden eines ballon- oder schlauchförmigen, erweichten Kunststoffmaterials; – Blasen aus dem ballon- oder schlauchförmigen, erweichten Kunststoffmaterials eines ersten Behälterteils mit einem Ansatz für ein zweites Behälterteil in einem Blaswerkzeug; – Einblasen einer Seitenblase in eine Seitenkammer des Blaswerkzeugs, wobei ein in dem Blaswerkzeug angeordneter Schieber sich im zurückgezogenem Zustand befindet; – Verschieben des Schiebers in Richtung auf die Seitenblase noch während die Seitenblase im erweichten Zustand ist bis eine mindestens 1,2-fache Verdickung und eine Faltung des Kunststoffmaterials des so hergestellten Ansatzes erreicht ist; – Verfestigen des ersten Behälterteils; – Ansetzen eines zweiten Behälterteils an den Ansatz des ersten Behälterteils und – Verschweißen des Ansatzes mit dem angesetzten zweiten Behälterteil, wobei die beiden Behälterteile an den Ansätzen miteinander fluidoffen verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bei dem Falten entstehende Falz nach außen gelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ansetzen des zweiten Behälterteils die Außenblase geöffnet wird.