DE19916494A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils und Kraftstoffbehälter für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils und Kraftstoffbehälter für ein KraftfahrzeugInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters (1) aus Kunststoff wird zwischen zwei miteinander zu verschweißenden Schalenteilen (2, 3) ein Heizelement (6) angeordnet. Beim Zusammenpressen der Schalenteile (2, 3) schmilzt sich das Heizelement (6) in den Kunststoff ein und erzeugt eine zuverlässig kraftstoffdichte Verschweißung. Der Kraftstoffbehälter (1) hat anschließend eine besonders genaue Form.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ei
nes Kunststoffbauteils, insbesondere eines Kraftstoffbe
hälters für ein Kraftfahrzeug, bei dem zunächst Schalen
teile aus Kunststoff im Spritzgußverfahren gefertigt wer
den und aneinanderstoßende Schweißränder der Schalenteile
erwärmt und zum Verschweißen miteinander zusammengepreßt
werden. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Kraft
stoffbehälter für ein Kraftfahrzeug mit mehreren aus
Kunststoff im Spritzgußverfahren gefertigten und mitein
ander verschweißten Schalenteilen.
Aus der Praxis ist ein Verfahren zur Herstellung eines
als Kraftstoffbehälter ausgebildeten Kunststoffbauteils
bekannt geworden, bei dem die Schalenteile jeweils einen
umlaufenden, eben gestalteten Schweißrand aufweisen. An
der Innenseite der Schalenteile lassen sich in dem Kraft
stoffbehälter anzuordnende Bauteile, wie beispielsweise
ein Schwalltopf oder Leitelemente, im Spritzgußverfahren
fertigen oder vor dem Verschweißen der Schalenteile befe
stigen. Die Schalenteile werden zum Verschweißen mit ih
ren Schweißrändern jeweils auf eine erwärmte Platte ge
drückt, bis der Kunststoff schmilzt. Anschließend werden
die Schalenteile mit ihren Schweißrändern zusammenge
drückt.
Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, daß die Scha
lenteile für eine zuverlässige und kraftstoffdichte Ver
schweißung sehr breite Schweißränder und besonders hohe
Drücke zum Verpressen der Schweißränder benötigen. Daher
hat das mit diesem Verfahren gefertigte Kunststoffbauteil
sehr große Toleranzen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß es die
Einhaltung sehr enger Toleranzen des Kunststoffbauteils
ermöglicht. Weiterhin soll ein Kraftstoffbehälter mit zu
verlässiger Dichtheit und genauer Form geschaffen werden.
Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch ge
löst, daß an den Schweißrändern auf das jeweils gegen
überliegende Schalenteil weisende Vorsprünge erzeugt wer
den und daß die Flanken der Vorsprünge zweier miteinander
zu verbindender Schweißränder erwärmt werden.
Durch diese Gestaltung werden die Schalenteile in einem
von dem senkrecht aneinanderstoßenden Bereich abweichen
den Bereich der Schweißränder erwärmt. Hierdurch läßt
sich die Form des Kunststofformteils durch die nicht er
wärmten Bereiche der Schweißränder oder durch ein Anein
anderpressen einander überlappender Bereiche der Vor
sprünge festlegen. Das mit dem erfindungsgemäßen Verfah
ren gefertigte Kunststoffbauteil läßt sich daher mit be
sonders engen Toleranzen fertigen.
Die Vorsprünge lassen sich gemäß einer vorteilhaften Wei
terbildung nahezu beliebig gestalten, wenn die Vorsprünge
im Spritzgußverfahren erzeugt werden. Die Vorsprünge ein
ander gegenüberstehender Schweißränder können hierdurch
beispielsweise labyrinthartig ineinandergreifen.
Mit dem bekannten Verfahren hergestellte Kunststoffbau
teile können wegen der ebenen Gestaltung der Schweißrän
der nur einfache Geometrien aufweisen. Die Schweißränder
können gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung beispielsweise von einer horizontalen Ebene
in eine vertikale Ebene gebogen gestaltet sein, wenn die
Flanken der Vorsprünge von einem zwischen den Schweißrän
dern angeordneten Heizelement angeschmolzen werden. Das
Heizelement kann anschließend in der Wandung des Kraft
stoffbehälters verbleiben. Hierdurch läßt sich das Heiz
element zudem zuverlässig in seiner vorgesehenen Position
in dem Schweißrand anordnen. Das Heizelement kann bei
spielsweise als ein oder mehrere nebeneinanderliegende
Heizdrähte ausgebildet sein. Die Erwärmung des Heizele
ments kann beispielsweise durch elektrischen Strom, ma
gnetische Induktion, Wärmeleitung oder durch Microschwin
gungen erzeugt werden. Ein weiterer Vorteil dieses Ver
fahrens besteht darin, daß sich hierdurch schwer zugäng
liche Bereiche der Kunststoffteile einfach verschweißen
lassen. Hierdurch ist dieses Verfahren für sich allein
erfinderisch.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine besonders
kostengünstige Herstellung des Kunststoffbauteils, wenn
das Heizelement in eine Spritzgußform für zumindest eines
der Schalenteile im Bereich des Schweißrandes eingelegt
wird und wenn anschließend der Kunststoff für die Scha
lenteile in die Spritzgußform eingebracht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich besonders ein
fach und schnell durchführen, wenn die Schalenteile zu
sammengepreßt werden und anschließend das Heizelement er
wärmt wird. Das Heizelement schmilzt den Kunststoff zu
verlässig an genau dafür vorgesehenen Stellen in einander
gegenüberliegenden Bereichen der Schweißränder an. Hier
durch lassen sich sehr genau Bereiche festlegen, in denen
die Schalenteile miteinander verschweißt sind, und Ab
standhalter für die vorgesehene Form des Kunststoffbau
teils bildende Bereiche der Schweißränder verbleiben.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich eine beson
ders zuverlässige Dichtheit des als Kraftstoffbehälter
ausgebildeten Kunststoffbauteils sicherstellen, wenn die
Vorsprünge zweier miteinander zu verbindender Schalentei
le als einander überlappende Laschen ausgebildet sind.
Das als Kraftstoffbehälter ausgebildete, mit dem erfin
dungsgemäßen Verfahren hergestellte Kunststoffbauteil hat
besonders enge Toleranzen und eine hohe Formgenauigkeit,
wenn die Schalenteile in einer dem Kunststoffbauteil ent
sprechenden Form zusammengesetzt werden und wenn an
schließend ein Gas in die Schalenteile eingebracht und
zum Verpressen der Schalenteile mit Druck beaufschlagt
wird. Als Gas eignet sich beispielsweise erwärmte Luft.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert zur Herstellung
des Kunststoffbauteils mit einer hohen Formgenauigkeit
einen besonders geringen Aufwand, wenn an den Schweißrän
dern radial nach außen hin abstehende Stege erzeugt wer
den und wenn ein Heizelement zwischen den Stegen angeord
net wird. Die Schalenteile lassen sich hierdurch einfach
an den Stegen mit einer Zange oder mit zwei einander ge
genüberstehenden, die Stege entlanglaufenden Druckrollen
zusammenpressen. Die neben den Stegen befindlichen Berei
che der Schweißränder bleiben hierbei kalt und verbleiben
unverformt beim Verschweißen.
Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung eines
Kraftstoffbehälters der eingangs genannten Art mit zuver
lässiger Dichtheit und genauer Form, wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß zwischen den Schalenteilen im Bereich
der Schweißnähte ein Heizelement angeordnet ist. Da sich
das Heizelement gleichmäßig über seine gesamte Länge er
wärmen läßt, wird dank der Erfindung sichergestellt, daß
einander gegenüberstehende Bereiche der Schalenteile mit
einander verschweißt werden. Bei einer Undichtigkeit kann
das Heizelement erneut erwärmt werden, bis die Schalen
teile des erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälters zuverläs
sig miteinander verschmolzen sind. Die Form des Kraft
stoffbehälters wird hierbei nur unwesentlich verändert.
Der erfindungsgemäße Kraftstoffbehälter gestaltet sich
besonders kostengünstig, wenn das Heizelement zumindest
einen Heizdraht aufweist. Hierdurch läßt sich das Heiz
element beispielsweise mit elektrischem Strom, Induktion
durch Wärmeleitung oder durch Microschwingungen erwärmen.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur
weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere
davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend
beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1a, 1b schematisch zwei Schritte eines erfin
dungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines
Kraftstoffbehälters,
Fig. 2 einen Teilbereich eines Kraftstoffbehälters
beim Verpressen von Schalenteilen,
Fig. 3a, 3b schematisch zwei Schritte einer weiteren
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verfahrens.
Fig. 1a zeigt zwei aus Kunststoff im Spritzgußverfahren
gefertigte, zur Zusammensetzung zu einem in Fig. 1b dar
gestellten Kraftstoffbehälter 1 vorgesehene Schalenteile
2, 3 mit jeweils einem Schweißrand 4, 5. Eines der Scha
lenteile 4 ist einteilig mit einem drahtförmigen Heizele
ment 6 gefertigt. Von dem Heizelement 6 führen Anschluß
leitungen 7 nach außen hin. Das Heizelement 6 dringt hier
mit seinem halben Durchmesser in den Schweißrand 4 ein.
Hierdurch bildet der Schweißrand 4 seitlich neben dem
Heizelement 6 auf den Schweißrand 5 des gegenüberliegen
den Schalenteils 3 weisende Vorsprünge 8. Die Schalentei
le 2, 3 werden zur Verschweißung zunächst aufeinanderzu
bewegt, bis das Heizelement 6 gegen den gegenüberliegen
den Schweißrand 5 gelangt. Anschließend wird an den An
schlußleitungen 7 eine elektrische Spannung angelegt und
das Heizelement 6 erwärmt. Wie Fig. 1b zeigt, schmilzt
sich das Heizelement 6 in den gegenüberliegenden, in Fig. 1a
dargestellten Schweißrand 5 ein. Hierbei entstehen
in diesem Schweißrand 5 ebenfalls Vorsprünge 9. Die Vor
sprünge 8, 9 der Schweißränder 4, 5 liegen mit ihren
Flanken 10, 11 an dem Heizelement 6 an. Hierdurch wird
sichergestellt, daß die Schweißränder 4, 5 im Bereich des
Heizelementes 6 angeschmolzen werden. Die Vorsprünge 8, 9
werden in einem Abstand zu dem Heizelement 6 nur unwe
sentlich erwärmt, so daß sie stabil bleiben und sicher
stellen, daß sich die Schalenteile 2, 3 nur bis zu einer
vorgesehenen Position zusammenschieben lassen. Anschlie
ßend sind die Schalenteile 2, 3 zu dem Kraftstoffbehälter
1 verschweißt. Das Heizelement 6 verbleibt in dem Kraft
stoffbehälter 1.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Teilbereich eines Kraft
stoffbehälters 12 für ein Kraftfahrzeug mit zwei Schalen
teilen 13, 14. Die Schalenteile 13, 14 weisen jeweils ei
nen Schweißrand 15, 16 auf, von denen jeweils nach radial
außen hin ein Steg 17, 18 absteht. In den Stegen 17, 18
ist ein Heizelement 19 angeordnet. Das Heizelement 19
schmilzt sich wie das aus Fig. 1 in die Schweißränder
15, 16 ein. An der Außenseite werden die Stege 17, 18 zu
sammengepreßt. Diese Pressung kann durch Stempel 20, 21
oder durch nicht dargestellte, die Stege 17, 18 abfahren
de Rollen erzeugt werden. Da die von Stegen 17, 18 aus
gesehen radial inneren Bereiche der Schweißränder 15, 16
von dem Heizelement 19 nicht angeschmolzen werden, blei
ben die Schalenteile 13, 14 unabhängig von dem Anpreß
druck der Stempel 20, 21 in ihren vorgesehenen Positio
nen.
Fig. 3a zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfah
ren zur Herstellung eines in Fig. 3b dargestellten
Kraftstoffbehälters 22, bei dem einander gegenüberstehen
de Schalenteile 23, 24 jeweils in dem Kraftstoffbehälter
22 entsprechend gestalteten Formteilen 25, 26 eingesetzt
sind. Die Schalenteile 23, 24 haben jeweils einen
Schweißrand 27, 28 mit einem Vorsprung 29, 30. Aufeinan
derzuweisende Flanken 31, 32 der Vorsprünge 29, 30 werden
angeschmolzen und die Formteile 25, 26 gegeneinanderge
fahren, bis sie, wie in Fig. 3b dargestellt, aneinander
anliegen. Die Erwärmung der Flanken 31, 32 kann bei
spielsweise durch Wärmestrahlung oder wie bei dem in den
Fig. 1a und 1b dargestellten Verfahren durch Heizele
mente erfolgen. Die Vorsprünge 29, 30 der Schweißränder
27, 28 sind versetzt zueinander angeordnet, so daß sie
als einander überlappende Laschen ausgebildet sind. An
schließend wird ein Druckanschluß 33 an eine Öffnung 34
des einen Schalenteils 24 angesetzt und der von den Scha
lenteilen 23, 24 gebildete Hohlraum mit Druck beauf
schlagt. Hierbei werden die Vorsprünge 29, 30 gegeneinan
dergepreßt und deren Flanken 31, 32 miteinander ver
schweißt. Hierbei werden die Schalenteile 23, 24 gegen
die Formteile 25, 26 gedrückt, so daß der Kraftstoffbe
hälter 22 eine besonders exakte Form erhält.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils,
insbesondere eines Kraftstoffbehälters für ein Kraftfahr
zeug, bei dem zunächst Schalenteile aus Kunststoff im
Spritzgußverfahren gefertigt werden und aneinanderstoßen
de Schweißränder der Schalenteile erwärmt und zum Ver
schweißen miteinander zusammengepreßt werden, dadurch ge
kennzeichnet, daß an den Schweißrändern auf das jeweils
gegenüberliegende Schalenteil weisende Vorsprünge erzeugt
werden und daß die Flanken der Vorsprünge zweier mitein
ander zu verbindender Schweißränder erwärmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorsprünge im Spritzgußverfahren erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Flanken der Vorsprünge von einem an einem
der Schweißränder angeordneten Heizelement angeschmolzen
werden.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement in
eine Spritzgußform für zumindest eines der Schalenteile
im Bereich des Schweißrandes eingelegt wird und daß an
schließend der Kunststoff für die Schalenteile in die
Spritzgußform eingebracht wird.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenteile zu
sammengepreßt werden und anschließend das Heizelement er
wärmt wird.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Vorsprünge zweier
miteinander zu verbindender Schalenteile als einander
überlappende Laschen ausgebildet sind.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenteile in
einer dem Kunststoffbauteil entsprechenden Form zusammen
gesetzt werden und daß anschließend ein Gas in die Scha
lenteile eingebracht und zum Verpressen der Schalenteile
mit Druck beaufschlagt wird.
8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schweißrän
dern radial nach außen hin abstehende Stege erzeugt wer
den und daß ein Heizelement zwischen den Stegen angeord
net wird.
9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenteile im
Bereich ihrer Stege verpreßt werden.
10. Kraftstoffbehälter für ein Kraftfahrzeug mit mehreren
aus Kunststoff im Spritzgußverfahren gefertigten und mit
einander verschweißten Schalenteilen, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen den Schalenteilen (2, 3, 13, 14)
im Bereich von Schweißrändern (4, 5, 15, 16) ein Heizele
ment (6, 19) angeordnet ist.
11. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Heizelement (6, 19) zumindest einen
Heizdraht aufweist.
12. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Enden des Heizdrahts von außen zugäng
lich sind.
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