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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffleitung eines Kfz
mit einem Metallrohr, auf welches eine nicht leitende Kunststoffschicht
aufgebracht ist.
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Solche
Brennstoffleitungen sind heute allgemein üblich und weisen zwischen der
Kunststoffschicht und dem Metallrohr häufig aus Korrosionsschutzgründen eine
auf das Metallrohr aufgebrachte Aluminiumschicht auf. Diese Korrosionsschutz
erweist sich aber als nicht hinreichend, so dass üblicherweise
auf Grund der hohen Sicherheitsanforderungen, die an eine Brennstoffleitung
in einem Kraftfahrzeug zu stellen sind, auf das Metallrohr eine Kunststoffschicht
aufgebracht wird. Auf Grund der bei einer Aufladung der Brennstoffleitung
zu befürchtenden
Funkentladung, die in dem Brennstoff führenden System eines Kfz auf
jeden Fall verhindert werden muss, sind die Brennstoffleitungen
zu erden. Üblicherweise
wird hierzu das Metallrohr mit dem Chassis des Kfz verbunden.
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Das
Entfernen der nicht leitenden Kunststoffschicht an einem Längenbereich
der Brennstoffleitung schafft zwar einen elektrisch leitenden Zugang zu
dem Metallrohr. Hierbei wird jedoch gleichzeitig auch der Korrosionsschutz
beeinträchtigt
und so müssen
an der Erdungs-Kontaktstelle besondere Maßnahmen ergriffen werden, die
elektrische Verbindung zu dem Metallrohr vor Korrosion zu schützen. Es
ergibt sich das Problem, dass an dem Übergang zwischen der nicht
leitenden Kunststoffschicht und einem nachträglich aufgebrachten, den elektrisch
leitenden Zugang zu dem Metallrohr abdeckenden Korrosionsschutz
Undichtigkeiten auftreten können.
Darüber
hinaus sind Arbeitsschritte wie das Entfernen der nicht leitenden
Kunststoffschicht, das Anbringen eines elektrisch leitenden Kontaktes
an das Metallrohr und das nachträgliche
Aufbringen eines zusätzlichen
Korrosionsschutzes an der Erdungs-Kontaktstelle erforderlich.
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Es
ist daher aus dem Stand der Technik bekannt, das Metallrohr mit
einer leitenden Kunststoffschicht zu überziehen. Auf Grund dieser
leitenden Kunststoffschicht kann die Brennstoffleitung auf einfache
Weise dadurch geerdet werden, dass eine elektrisch leitende und
mit dem Chassis elektrisch verbundene Schelle an die Brennstoffleitung
angeschraubt wird. Alternativ kann die Erdung auch über eine
elektrisch leitende, an der Umfangsfläche der Brennstoffleitung wirkende
Halterung für
die Brennstoffleitung erfolgen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die
Zusätze,
welche dem überzogenen
Kunststoff beigegeben werden, um diesen elektrisch leitend zu machen,
in Falle einer Verletzung der Kunststoffschicht die Korrosion an
dem Metallrohr erhöhen. Solche
Verletzungen können
beispielsweise durch Steinschlag und/oder bei Reparaturarbeiten
an dem Kfz entstehen und sind letztendlich bei der langen Lebensdauer
von heutigen Kraftfahrzeugen nicht zu vermeiden. Dementsprechend
bietet eine Ausführungsform,
bei welcher die Brennstoffleitung eine elektrisch leitfähige Kunststoffschicht
an ihrer Oberfläche
aufweist, ein erhöhtes
Risiko lokaler Korrosion des Metallrohres mit sich.
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Zur
Umgehung der Korrosionsproblematik ist beispielsweise aus der EP-A-1
0 44 806 eine Brennstoffleitung bekannt, die ausschließlich aus
Kunststoff hergestellt ist. Solche Kunststoffleitungen sind jedoch
aufwendig, da durch besondere Maßnahmen eine Permeation von
Brennstoff durch die Brennstoffleitung verhindert werden muss. Bei
dem aus der EP-A-1 0 44 806 bekannten Lösungsvorschlag weist die Kunststoffleitung
hierzu mehrere Schichten aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien
auf.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Brennstoffleitung
mit gutem Korrosionsschutz anzugeben, die dauerhaft zuverlässig den
Sicherheitsanforderungen beim Einsatz in einem Kfz entspricht.
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Zur
Lösung
dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung die gattungsbildende
Brennstoffleitung dadurch weitergebildet, dass diese einen von der
Kunststoffschicht befreiten Längenbereich aufweist,
der mit einer wärmerückstellbaren,
elektrisch leitfähigen
Manschette versehen ist. Zusätzlich wird
erfindungsgemäß zwischen
der Manschette und dem Metallrohr ein elektrisch leitfähiger Haftvermittler
vorgesehen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Brennstoffleitung
sorgt die elektrisch leitfähige
Manschette für eine
bestmöglicht
Abdichtung des Metallrohrs gegenüber
der Umgebung und einen bestmöglichen
Anschluss an die die Umfangsfläche
des Metallrohres im Übrigen überziehende
elektrisch nicht leitende Kunststoffschicht. Die Manschette besteht
aus einem wärmerückstellbaren
Material, üblicherweise
aus einem wärmerückstellbaren
Kunststoff, so dass die umfänglich
geschlossene Manschette eng und dichtend allein durch Erwär mung der
Manschette nach Überziehen über die
Brennstoffleitung an diese angelegt werden kann. Demgegenüber dient
der elektrisch leitfähige
und zwischen der Manschette und dem Metallrohr angeordnete Haftvermittler
zum einen der sicheren elektrischen Verbindung zwischen der Manschette
und dem Metallrohr und zum anderen dem Korrosionsschutz des freigelegten
Längenbereiches.
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Durch
die kombinatorische Wirkung der elektrisch leitfähigen Manschette einerseits
und dem zwischen dieser und dem Metallrohr angeordneten, elektrisch
leitfähigen
Haftvermittler andererseits wird an dem von der Kunststoffschicht
befreiten Längenbereich
der Brennstoffleitung ein optimaler Korrosionsschutz geschaffen,
der die Möglichkeit
einer Erdung der Brennstoffleitung bietet und dementsprechend einen
dauerhaft zuverlässigen
Einsatz der erfindungsgemäßen Brennstoffleitung
in einem Kraftfahrzeug unter Berücksichtigung
der hierbei zu stellenden strengen Sicherheitsanforderungen schafft.
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Die
Manschette kann nach Art eines textilen Gewebes aus verstreckten
und stabilisierten Polymerfäden,
die ein gewisses Rückstellvermögen aufweisen,
gewebt sein. In diesem Fall wird die Abdichtung des freigelegten
Längenbereiches
ausschließlich
durch den Haftvermittler bewirkt, welcher auf Grund der Rückstellung
der Manschette bei Erwärmung
dichtend an die Außenumfangsfläche der Brennstoffleitung
angelegt wird.
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Im
Hinblick auf eine möglichst
ungestörte Rückstellung
der Manschette bei Erwärmung
hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, den Haftvermittler als
Beschichtung an der Innenseite der Manschette aufzulaminieren. Im Übrigen bietet
diese Ausgestaltung den Vorteil einer einfachen Anbringung des Korrosionsschutzes
an der Brennstoffleitung. Vorzugsweise ist der Haftvermittler als
einzige Beschichtung an der Manschette an deren Innenseite vorgesehen, um
mittels Coextrusion einen zweischichtigen Aufbau zu schaffen, durch
den der freigelegte Längenbereich
der Brennstoffleitung einen elektrisch leitenden Korrosionsschutz
erhält.
Eine zweischichtige Ausgestaltung ist relativ einfach herzustellen
und hat sich als zur Erzielung höherer
Rückstellverhältnisse im
Gegensatz zu drei- oder mehrschichtigen Ausgestaltungen fähig erwiesen.
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Die
Manschette ist gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung aus einem leitfähigen Kunststoff gebildet,
der einen Basiskunststoff und einen elektrisch leitfähigen Zusatz enthält. Mit
Rücksicht
auf die vorerwähnten
Anforderungen, die an die Manschette gestellt werden, ist der Basiskunststoff
durch ein Polyethylen-Copolymer und/oder ein Polyethylen-Homopolymerisat
gebildet. So kann der Basiskunststoff insbesondere aus einem Polyethylen
mit geringer Dichte (LDPE) oder aus einem Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymer (EVA) gebildet
sein. Geeignete Basiskunststoffe haben vorzugsweise eine relativ
geringe Dichte von zwischen 0,89 und 0,945 Gramm pro cm3. Der
Basiskunststoff kann aus einem einzigen Material ausgewählt aus
der Gruppe der Polyethylen-Copolymere
bzw. der Polyethylen-Homopolymerisate sein. Ebenso gut ist es möglich, den
Basiskunststoff aus einzelnen oder mehreren Mitgliedern dieser Gruppe zu
mischen (Polymerblend).
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Der
Basiskunststoff hat vorzugsweise einen Schmelzeindex gemessen bei
einer Gewichtsauflage von 2,16 kg bei einer Temperatur von 190°C von zwischen
0,1 und 30 g/10 min, vorzugsweise von zwischen 0,5 und 10 g/10 min.
Die Festlegung dieser Materialeigenschaften erfolgt nicht zuletzt
im Hinblick auf die Herstellung der Manschette aus dem die Manschette
bildenden Kunststoff, d.h. dem Basiskunststoff zusammen mit dem
elektrisch leitfähigen
Zusatz. Dieser Kunststoff hat vorzugsweise einen Schmelzeindex gemessen
bei einer Gewichtsauflage von 10 kg und einer Temperatur von 190°C von zwischen
0,1 und 10 g/10 min, vorzugsweise von 0,5–5 g/10 min.
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Den
an den Haftvermittler zu stellenden Anforderungen wird vorzugsweise
dadurch entsprochen, dass dieser aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff
gebildet ist. Der den Haftvermittler bildende elektrisch leitfähige Kunststoff
hat vorzugsweise einen Haftvermittlerbasiskunststoff, der durch
einen Ethylen-Copolymer, ein Polypropylen-Copolymer und/oder einen
Polyamid-Schmelzekleber gebildet ist. Die letztgenannte Alternative
eines geeigneten Haftvermittlerbasiskunststoffes ist ein Kondensationsprodukt
unter anderem auf Basis von Fettsäure und hat sich im Hinblick
auf einen möglichst
effektiven Korrosionsschutz als besonders wirkungsvoll erwiesen.
Auch der Haftvermittlerbasiskunststoff kann aus einem einzigen Mitglied
der vorerwähnten
Gruppen der Ethylen-Copolymere,
Polypropylen-Copolymere bzw. dem Polyamid-Schmelzekleber oder einem
oder mehreren Mitgliedern der einzelnen Gruppen gebildet sein. Auch
ist es möglich,
Mitglieder der unterschiedlichen Gruppen miteinander zu mischen. Dem
Haftvermittlerbasiskunststoff können
ferner Zusätze
zugegeben sein, die einer Korrosion des Metall rohres entgegenwirken
und auf die stoffliche Zusammensetzung der Metallrohre besonders
angepasst sind.
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Als
elektrisch leitfähiger
Zusatz für
den Kunststoff der Manschette bzw. den Kunststoff des Haftvermittlers
empfehlen sich Rußpartikel,
Kohlefasern, Edelstahlfasern oder Aluminiumflocken. Der Volumenanteil
dieser Zusätze
ist derart zu wählen, dass
eine hinreichende elektrische Leitfähigkeit durch das Kunststoffmaterial
gewährleistet
wird, wobei die Menge des zugegebenen Zusatzes auch abhängig von
der Partikelgröße und -form
des Zusatzes ist.
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Praktische
Versuche haben ergeben, dass dem den Haftvermittler bildenden Haftvermittlerbasiskunststoff
eine geringere Menge an Zusatz beigegeben werden muss, als den Basiskunststoff
der Manschette.
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In
praktischen Versuchen hat sich herausgestellt, dass der Haftvermittler
als Haftvermittlerbasiskunststoff vorzugsweise einen Polyamid-Schmelzekleber
aufweisen sollte dem Ruß (schwarzer Ruß-Batch)
mit einer mittleren Partikelgröße von zwischen
20 und 60 nm als leitfähiger
Zusatz zugegeben ist. Dieser leitfähige Zusatz sollte mit einem
Gewichtanteil von 15 bis 20 % vorgesehen sein.
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Für die Ausbildung
der Manschette hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt,
Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA) als Basiskunststoff zu verwenden,
dem 30 bis 40 Gew.% Ruß (schwarzer
Ruß-Batch)
in einer mittleren Partikelgröße von zwischen
20 und 60 nm zugefügt
worden ist.
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Wenngleich
die einheitliche Ausgestaltung von Manschette und Haftvermittler
im Hinblick auf ein einfaches Anbringen der leitfähigen Korrosionsmaßnahme zu
bevorzugen ist, kann der Haftvermittler ebenso gut durch ein auf
das Metallrohr aufgewickeltes Band gebildet sein. Eine derartige
bevorzugte Ausgestaltung der vorgeschlagenen Korrosionsschutzmaßnahme wird
insbesondere dann zu bevorzugen sein, wenn der den Haftvermittler
bildende Werkstoff bei einer auf einen optimalen Korrosionsschutz
ausgelegten Werkstoffauswahl zu einem Material führt, welches sich nicht oder
nur sehr schwer mit dem Material der Manschette verbinden lässt. Ein solcher
Fall liegt beispielsweise dann vor, wenn der Haftvermittler aus
einem elektrisch leitfähigen
Butyl-Kautschuk gebildet ist.
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Im
Hinblick auf eine ausreichende Erdung hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, dass die Manschette und/oder der Haftvermittler einen
Oberflächenwiderstand
gemäß nach IEC
93 von weniger als 106 Ohm cm, vorzugsweise
von zwischen 103 und 106 Ohm
cm aufweist. Der Durchgangswiderstand der Manschette bzw. des Haftvermittlers
sollte aus gleichen Gründen
weniger als 103 Ohm cm betragen.
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Im
Hinblick auf eine gute Wärmebeständigkeit
und Festigkeit des die Manschette bildenden Kunststoffes wird gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen,
dass dieser aus einem beispielsweise durch Bestrahlen vernetzten
Kunststoff gebildet ist. Ferner sollte das Rückstellvermögen des die Manschette bildenden
Kunststoffes so eingestellt sein, dass sich bei einer erstmaligen
substantiellen Temperaturerhöhung
der Manschette auf bzw. über
die Entspannungstemperatur eine Rückstellung in radialer Richtung
von zwischen 20 % bis 250 %, vorzugsweise von zwischen 50 % bis
150 %, besonders bevorzugt von mehr als 70% ergibt.
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Zur
bestmöglichen
Abdichtung gegenüber dem
von der Kunststoffschicht befreiten Längenbereich der Brennstoffleitung
ist es zu bevorzugen, dass die Manschette beiderseits des befreiten
Längenbereichs
die Kunststoffschicht überlappt.
Eine wirkungsvolle Überlappung,
bei der gleichwohl das die Manschette bildende Material relativ
schonend eingesetzt wird, wird dann erzielt, wenn diese etwa 0,3
bis 1,5, vorzugsweise 0,5 bis 0,8 des Durchmessers des Metallrohres
beträgt.
In diesem Längenbereich
liegen beiderseits des freigelegten Längenbereichs die nichtleitende
Kunststoffschicht und die Manschette übereinander.
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Im
Hinblick auf den Korrosionsschutz reicht es zwar aus, den Haftvermittler
mit einer derartigen axialen Erstreckung vorzusehen, dass sich dieser
lediglich auf den von der Kunststoffschicht befreiten Längenbereich
erstreckt. Mit Rücksicht
auf eine möglichst
einfache Montage und Handhabung des Korrosionsschutzes und zum Ausgleich
eventueller Fertigungstoleranzen ist es jedoch zu bevorzugen, die Manschette
und den Haftvermittler mit gleicher axialer Länger vorzusehen.
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Ein
mechanischer Schutz, welcher eine Verletzung der Manschette und
des Haftvermittlers zuverlässig
verhindert, wird gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dadurch
geschaffen, dass die Manschette in einer die Brennstoffleitung umgebenden,
C-förmigen
Klaue aufgenommen ist, deren axiale Erstreckung größer als
die axiale Erstreckung der Manschette ist.
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Dieser
mechanische Schutz wird dadurch verbessert, dass die C-förmige Klaue
die darin aufgenommene Brennstoffleitung umfänglich überragt. Bei dieser Ausgestaltung überragen
die die Aufnahmeöffnung
für die
Brennstoffleitung seitlich umgebenden Stege der Klaue die Brennstoffleitung.
Der elektrisch leitfähige,
durch die Erfindung gebildete Korrosionsschutz für die Brennstoffleitung ist
daher zuverlässig gegen
mechanische Beschädigung
geschützt.
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Weitere
Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:
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1 eine Längsschnittansicht eines Längenbereichs
einer Brennstoffleitung und
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2 eine Schnittansicht entlang
der Linie II–II
gemäß der Darstellung
in 1.
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In
den 1 und 2 kennzeichnet Bezugszeichen 1 eine
Brennstoffleitung, die durch ein Metallrohr 2 gebildet
ist, auf deren äußeren Umfangsfläche beispielsweise
durch ein Tauch- oder Sprayverfahren eine nichtleitende Kunststoffschicht 3 vollumfänglich aufgebracht
ist. An einem vorbestimmten Längenbereich
L ist diese Kunststoffschicht 3 zur Bildung einer elektrisch
leitenden Kontaktstelle freigeschnitten. Hier liegt das Metallrohr 2 der
Brennstoffleitung 1 zunächst
an der Außenumfangsfläche derselben
frei. An diesem Längenbereich
L ist ein leitfähiger
Korrosionsschutz bestehend aus einer Manschette 4 und einem
zwischen der Manschette 4 und dem Metallrohr 2 angeordneten
Haftvermittler 5 vorgesehen.
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Der
Haftvermittler 5 erstreckt sich zumindest über den
Längenbereich
L und überlappt
beidseitig des Längenbereichs
L die nichtleitende Kunststoffschicht 3. Die Manschette 4 und
der Haftvermittler 5 weisen dieselbe axiale Erstreckung
auf. Der in 1 gezeigte
Zustand entspricht der Kontur der Manschette 4 nach deren
Erwärmung
auf eine Entspannungstemperatur. Hierbei hat sich die Manschette 4 in
radialer Richtung an die Außenumfangsfläche der Brennstoffleitung 1 unter
Zwischenlage des Haftvermittlers 5 angelegt. Dieser ist – überzeichnet
dargestellt – in
die durch den freigeschnittenen Längenbereich L gebildete Ausnehmung
eingedrückt
worden und füllt
die Ausnehmung im Wesentlichen vollständig aus. Aufgrund des Wärmeschrumpfens
und der damit einhergehenden Radialspannung auf den Haftvermittler 5 ist
dieser insbesondere in dem überlappenden
Endbereichen komprimiert und legt sich wie eine Dichtung an die
mit der nichtleitenden Kunststoffschicht 3 versehene Außenumfangsfläche der Brennstoffleitung
an, so dass in axialer Richtung über der
Oberfläche
der Brennstoffleitung 1 fließende Flüssigkeit nicht zu dem Längenbereich
L gelangen kann.
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In 2 ist eine Schnittansicht
entlang der Linie II–II
gemäß Darstellung
in 1 dargestellt, die eine
die Brennstoffleitung 1 fassende C-förmige Klaue 6 erkennen
lässt,
welche einen im Wesentlichen konkav gebildeten Klauengrund 6a und
zwei sich endseitig parallel zueinander erstreckende Stege 6b umfasst.
In dem Klauengrund 6a liegt die Brennstoffleitung 1 flächig and
er Klaue 6 an und die Brennstoffleitung 1 ist
durch eine radiale Vorspannung der an die Außenumfangfläche der Brennstoffleitung anliegenden
Stege 6b unverlierbar in der Klaue 6 gehalten.
Aufgrund der Radialspannung der Stege 6b wird ferner ein
elektrisch leitender Kontakt zwischen der Klaue 6 und der
Manschette 4 sichergestellt. Die Klaue 6 ist wiederum
mit einem hier nicht dargestellten Chassis eines Kfz verbunden,
so dass die Brennstoffleitung über
die Klaue 6 geerdet ist. Eventuell entstehende statische
Aufladungen in der Brennstoffleitung 1 werden durch das
Metallrohr zu dem freigelegten Längenbereich
L geleitet, von dort in radialer Richtung durch den elektrisch leitfähigen Haftvermittler 5 in
die Manschette 4 und von dort in die Klaue 6,
welche die statische Aufladung ableitet.
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Das
in den 1 und 2 darstellte Ausführungsbeispiel
wird wie folgt hergestellt: An der Brennstoffleitung wird zunächst ein
vorbestimmter Längenabschnitt
der nichtleitenden Kunststoffschicht 3 entfernt. Dann wird
vor der entgültigen
Montage der Brennstofflei tung 1 an dem Kfz eine aus Manschette 4 und
Haftvermittler 5 gebildete leitfähige Korrosionsschutzeinrichtung übergeschoben.
Diese hat zunächst
einen Durchmesser, der größer als
der Durchmesser der Brennstoffleitung 1 ist. Die Korrosionsschutzeinrichtung
wird über
den freigeschnittenen Längenbereich
L verschoben und anschließend
an eine Temperatur oberhalb der Entspannungstemperatur erwärmt. Hierbei
stellt sich das Manschettenmaterial 4 in radialer Richtung
zurück
und legt den Haftvermittler 5 unter Vorspannung gegen die
Außenumfangsfläche der
Brennstoffleitung 1 in der in 1 gezeigten Weise an. Danach wird die
Brennstoffleitung 1 an dem Kfz und hierzu in die in 2 näherdargestellte Klaue 6 eingeschoben.
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- 1
- Brennstoffleitung
- 2
- Metallrohr
- 3
- Nichtleitende
Kunststoffschicht
- 4
- Manschette
- 5
- Haftvermittler
- 6
- Klaue
- 6a
- Klauengrund
- 6b
- Klauensteg
- L
- Längenbereich