EP3802188A1 - Kraftstofftank und verfahren zur herstellung eines kraftstofftanks - Google Patents

Kraftstofftank und verfahren zur herstellung eines kraftstofftanks

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EP3802188A1
EP3802188A1 EP19720449.8A EP19720449A EP3802188A1 EP 3802188 A1 EP3802188 A1 EP 3802188A1 EP 19720449 A EP19720449 A EP 19720449A EP 3802188 A1 EP3802188 A1 EP 3802188A1
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EP
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layer
fuel tank
fuel
container
coating
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Withdrawn
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EP19720449.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Erhard
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60K15/00Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K15/03Fuel tanks
    • B60K2015/03032Manufacturing of fuel tanks
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    • B60K15/03Fuel tanks
    • B60K2015/03032Manufacturing of fuel tanks
    • B60K2015/03059Fuel tanks with double shells or more

Definitions

  • the present invention relates to a fuel tank and a method of manufacturing a fuel tank.
  • CFRP components carbon fiber reinforced plastic components
  • Such materials are advantageous in terms of lightweight construction and in terms of rigidity and strength.
  • the fuel tank in racing applications is made of carbon fiber reinforced plastic.
  • a fuel tank for a vehicle which has a low weight and a long life.
  • This object is achieved by a fuel tank for a vehicle, in particular for a motorcycle, with a limited by a wall container for receiving fuel, wherein the wall of the container has at least an inner, first layer and a second layer, and wherein the first Layer is made of a fuel-resistant material and the second layer is made of a carbon fiber reinforced plastic.
  • the inner first layer is in direct contact with the fuel received in the container.
  • the second layer is outside the first layer and thus is not in contact with the fuel.
  • Such a fuel tank according to the invention has the advantage that the weight of the fuel tank over conventional T anks made of aluminum or plastic without carbon fibers is significantly reduced without the life of the fuel tank is impaired. A user does not need to empty the fuel tank because the carbon fiber reinforced plastic does not come in contact with the fuel.
  • carbon fiber reinforced plastics have high strength and rigidity.
  • a fuel tank with a layer of a carbon-fiber-reinforced plastic can be particularly stable, in particular have high impact resistance and mechanical resistance.
  • the container may have a smaller wall thickness than a container of a conventional fuel tank, which in turn is advantageous for the installation space situation in the vehicle.
  • the first layer is a coating applied internally on the second layer.
  • the first layer has a lower permeability to fuel than the second layer. In this way, the amount of fuel that diffuses through the wall of the container can be reduced to a minimum, so that the permeability can be greatly reduced.
  • the first layer contains polyamide or consists of polyamide.
  • Polyamide has a particularly low permeability, but is brittle at low temperatures.
  • the combination of a first layer of polyamide or of polyamide and a second layer of carbon fiber reinforced plastic creates a load-bearing fuel tank with good permeation values.
  • the first layer contains polyketone or is polyketone.
  • Polyketone also has a low permeability.
  • the first layer may contain polyamide and polyketone or consist of polyamide and polyketone.
  • the first layer is, for example, injection-molded onto the second layer and / or applied by a rotational process. In this way, the container of the fuel tank can be manufactured easily and inexpensively.
  • the container is preferably provided on its inner side and / or the second layer on its inside over its entire surface with the inner layer. This ensures that the second layer is completely shielded from the fuel and can not come into contact with it.
  • the container may be provided on its outside and / or the second layer on its outside with a coating, in particular with a coating.
  • a coating in particular with a coating.
  • the fuel tank can be visually adapted to the overall design of the vehicle and protected from environmental influences.
  • the object is further achieved by a method of manufacturing a fuel tank, comprising the steps of: providing a container of a carbon fiber reinforced plastic, and providing an inner wall of the container of carbon fiber reinforced plastic with a coating of a fuel resistant material.
  • the coating is done in particular in a rotation process.
  • FIG. 1 shows schematically a cross section through a fuel tank according to the invention.
  • FIG. 1 shows a fuel tank 10 for a vehicle, in particular for a motorcycle.
  • the fuel tank 10 can be used equally in an automobile.
  • the fuel tank 10 has a container 14, which is bounded by a wall 12, for receiving fuel, which has an inner, first layer 16 and a second layer 18.
  • the second layer 18 is made of a carbon fiber reinforced plastic. It is thus dimensionally stable and defines the shape of the fuel tanks 10. The second layer 18 can therefore be regarded as a semi-finished product of the container 14.
  • the first layer 16 is made of a fuel-resistant material and has a lower permeability to fuel than the second layer 18.
  • the first layer 16 is entirely made of polyamide or contains polyamide.
  • the first layer 16 is entirely polyketone or contains polyketone.
  • the first layer 16 is provided on an inner wall of the second layer 18.
  • the first layer 16 is a coating applied internally to the second layer 18.
  • the container 14 is provided on its inner side and / or the second layer 18 on its inner side over its entire surface with the inner first layer 16.
  • the first layer 16 may be molded onto the second layer 18 and / or applied by a rotational process.
  • a fuel tank 10 with particularly advantageous component properties can be provided.
  • a fuel tank 10 has a low weight, a small wall thickness, a high Impact resistance and high mechanical resistance, in particular compared to conventional fuel tanks made of aluminum or plastics without carbon fibers.
  • the container 14 may be provided on its outer side and / or the second layer 18 on its outer side with a coating 19, which is indicated for the sake of simplicity in FIG 1 only selectively.
  • the coating 19 is a paint job.
  • the coating 19 extends, for example, over the part or the entire outer surface of the second layer 18.
  • Such a coating 19 can serve optical purposes, for example to color-adapt the container 14 to a vehicle body. This often happens with motorcycles, where parts of the fuel tank are visible from the outside.
  • the outer coating 19 protects the second layer 18 from environmental influences.
  • a container 20 made of a carbon fiber reinforced plastic is provided according to the invention, which serves as a semi-finished product of the container 14. This container 20 corresponds to the second layer 18th
  • an inner wall of the container 20 is provided with a coating of a fuel-resistant material 22, for example, in a rotation method or a spraying method.
  • the fuel-resistant material 22 forms the first layer 16 after completion of the method.
  • the second layer 18 or the container 20 can be provided with a coating 19, for example with a coating.

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Abstract

Ein Kraftstofftank (10) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, hat einen durch eine Wandung (12) begrenzten Behälter (14) zur Aufnahme von Kraftstoff, wobei die Wandung (12) des Behälters (14) wenigstens eine innere, erste Schicht (16) und eine zweite Schicht (18) aufweist, und wobei die erste Schicht (16) aus einem kraftstoffresistenten Material (22) hergestellt ist und die zweite Schicht (18) aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt ist. Des Weiteren ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstofftanks (10) gezeigt.

Description

Kraftstofftank und Verfahren zur Herstellung eines Kraftstofftanks
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstofftank und ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstofftanks.
Im Rennsport werden vermehrt kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffbauteile (CFK-Bauteile) eingesetzt. Solche Werkstoffe sind vorteilhaft hinsichtlich Leichtbau sowie hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit. Beispielsweise wird auch der Kraftstofftank bei Rennsportanwendungen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gefertigt.
Nachteilig hierbei ist jedoch, dass kohlenfaserverstärkte Kunststoffe keine ausreichende Beständigkeit gegenüber Kraftstoff haben und somit die Lebensdauer des Kraftstofftanks vermindert ist. Im Rennsport werden deshalb die Kraftstofftanks aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff nach jeder Verwendung entleert, sodass Standzeiten mit befülltem Tank weitestgehend vermieden werden. Einem Normalverbraucher können solche Maßnahmen nicht zugemutet werden. Daher eignen sich Kraftstofftanks aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff nicht für Verwendung in Serienfahrzeugen.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstofftank für ein Fahrzeug bereitzustellen, der ein geringes Gewicht und eine hohe Lebensdauer aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kraftstofftank für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, mit einem durch eine Wandung begrenzten Behälter zur Aufnahme von Kraftstoff, wobei die Wandung des Behälters wenigstens eine innere, erste Schicht und eine zweite Schicht aufweist, und wobei die erste Schicht aus einem kraftstoffresistenten Material hergestellt ist und die zweite Schicht aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt ist.
Wenn der Behälter mit einem Kraftstoff befüllt ist, ist die innere erste Schicht mit dem in dem Behälter aufgenommenen Kraftstoff in direktem Kontakt. Die zweite Schicht befindet sich außerhalb der ersten Schicht und ist folglich nicht in Kontakt mit dem Kraftstoff.
Ein solcher erfindungsgemäßer Kraftstofftank hat den Vorteil, dass das Gewicht des Kraftstofftanks gegenüber konventionellen T anks aus Aluminium oder Kunststoff ohne Kohlenstofffasern deutlich reduziert ist, ohne dass die Lebensdauer des Kraftstofftanks beeinträchtigt wird. Ein Entleeren des Kraftstofftanks durch einen Benutzer ist nicht erforderlich, da der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff nicht in Kontakt mit dem Kraftstoff kommt.
Des Weiteren haben kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe eine hohe Festigkeit und Steifigkeit. Dadurch kann ein Kraftstofftank mit einer Schicht aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff besonders stabil sein, insbesondere eine hohe Schlagzähigkeit und mechanische Resistenz aufweisen. Zudem kann der Behälter eine geringere Wandstärke aufweisen als ein Behälter eines konventionellen Kraftstofftanks, was wiederum vorteilhaft für die Bauraumsituation im Fahrzeug ist.
Zum Beispiel ist die erste Schicht eine Beschichtung, die Innen auf der zweiten Schicht aufgetragen ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat die erste Schicht eine geringere Permeabilität für Kraftstoff als die zweite Schicht. Auf diese Weise kann die Menge des Kraftstoffs, der durch die Wandung des Behälters diffundiert, auf ein Minimum reduziert werden, sodass die Permeabilität stark verringert werden kann.
Beispielsweise enthält die erste Schicht Polyamid oder besteht aus Polyamid. Polyamid hat eine besonders geringe Permeabilität, ist jedoch bei tiefen Temperaturen spröde. Durch die Kombination einer ersten Schicht mit Polyamid oder aus Polyamid und einer zweiten Schicht aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff wird ein belastungsfähiger Kraftstofftank mit guten Permeationswerten geschaffen. Alternativ enthält die erste Schicht Polyketon oder besteht aus Polyketon. Polyketon hat ebenfalls eine geringe Permeabilität. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erste Schicht Polyamid und Polyketon enthalten oder aus Polyamid und Polyketon bestehen. Die erste Schicht ist beispielsweise an der zweiten Schicht angespritzt und/oder durch ein Rotationsverfahren aufgebracht. Auf diese Weise kann der Behälter des Kraftstofftanks einfach und kostengünstig gefertigt werden.
Der Behälter ist vorzugsweise an seiner Innenseite und/oder die zweite Schicht an ihrer Innenseite vollflächig mit der inneren Schicht versehen. Dadurch ist sichergestellt, dass die zweite Schicht vollständig vom Kraftstoff abgeschirmt ist und mit diesem nicht in Kontakt kommen kann.
Der Behälter kann auf seiner Außenseite und/oder die zweite Schicht auf ihrer Außenseite mit einer Beschichtung versehen sein, insbesondere mit einer Lackierung. Vor allem bei Motorrädern sind häufig Teile des Kraftstofftanks sichtbar. Durch die zusätzliche Beschichtung, insbesondere durch eine Lackierung, kann der Kraftstofftank optisch an das Gesamtdesign des Fahrzeugs angepasst und vor Umwelteinflüssen geschützt werden.
Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstofftanks, umfassend folgende Schritte: ein Behälter aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff wird bereitgestellt, und eine Innenwand des Behälters wird aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff mit einer Beschichtung aus einem kraftstoffresistenten Material versehen.
Das Beschichten geschieht insbesondere in einem Rotationsverfahren.
Durch dieses Verfahren kann ein wie vorhergehend beschriebener Kraftstofftank effizient und kostengünstig hergestellt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der nachfolgenden Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt:
- Figur 1 schematisch einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstofftank. In Figur 1 ist ein Kraftstofftank 10 für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Motorrad dargestellt. Der Kraftstofftank 10 kann jedoch gleichermaßen in einem Automobil verwendet werden.
Der Kraftstofftank 10 weist einen durch eine Wandung 12 begrenzten Behälter 14 zur Aufnahme von Kraftstoff auf, die eine innere, erste Schicht 16 und eine zweite Schicht 18 hat.
Die zweite Schicht 18 ist aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt. Sie ist somit formstabil und definiert die Form der Kraftstofftanks 10. Die zweite Schicht 18 kann daher als Halbzeug des Behälters 14 angesehen werden.
Die erste Schicht 16 ist aus einem kraftstoffresistenten Material hergestellt und hat eine geringere Permeabilität für Kraftstoff als die zweite Schicht 18.
Zum Beispiel besteht die erste Schicht 16 vollständig aus Polyamid oder enthält Polyamid. Alternativ besteht die erste Schicht 16 vollständig aus Polyketon oder enthält Polyketon.
Die erste Schicht 16 ist an einer Innenwand der zweiten Schicht 18 vorgesehen. Zum Beispiel ist die erste Schicht 16 eine Beschichtung, die Innen an der zweiten Schicht 18 aufgebracht ist.
Insbesondere ist der Behälter 14 an seiner Innenseite und/oder die zweite Schicht 18 an ihrer Innenseite vollflächig mit der inneren ersten Schicht 16 versehen.
Um die erste Schicht 16 an der zweiten Schicht 18 zu befestigen, kann die erste Schicht 16 an der zweiten Schicht 18 angespritzt sein und/oder durch ein Rotationsverfahren aufgebracht sein.
Wenn der Kraftstofftank 10 mit einem Kraftstoff gefüllt ist, dann ist ausschließlich die innere erste Schicht 16 mit dem Kraftstoff in Kontakt, während die äußere zweite Schicht 18 von dem Kraftstoff abgeschirmt ist.
Dadurch kann ein Kraftstofftank 10 mit besonders vorteilhaften Bauteileigenschaften bereitgestellt werden. Beispielsweise weist ein derartiger Kraftstofftank 10 ein geringes Gewicht, eine geringe Wandstärke, eine hohe Schlagfestigkeit und eine hohe mechanische Resistenz auf, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstofftanks aus Aluminium oder Kunststoffen ohne Kohlenstofffasern.
Außerdem kann der Behälter 14 auf seiner Außenseite und/oder die zweite Schicht 18 auf ihrer Außenseite mit einer Beschichtung 19 versehen sein, die der Einfachheit halber in der Figur 1 nur punktuell angedeutet ist. Zum Beispiel ist die Beschichtung 19 eine Lackierung.
Die Beschichtung 19 erstreckt sich zum Beispiel über die Teil oder die gesamte Außenfläche der zweiten Schicht 18. Eine solche Beschichtung 19 kann optischen Zwecken dienen, beispielsweise um den Behälter 14 farblich an eine Fahrzeugkarosserie anzupassen. Dies geschieht häufig bei Motorrädern, wo Teile des Kraftstofftanks von außen sichtbar sind. Außerdem schützt die äußere Beschichtung 19 die zweite Schicht 18 vor Umwelteinflüssen. Zur Herstellung des Kraftstofftanks 10 wird erfindungsgemäß ein Behälter 20 aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff bereitgestellt, der als Halbzeug des Behälters 14 dient. Dieser Behälter 20 entspricht der zweiten Schicht 18.
Anschließend wird, zum Beispiel in einem Rotationsverfahren oder einem Spritzverfahren, eine Innenwand des Behälters 20 mit einer Beschichtung aus einem kraftstoffresistenten Material 22 versehen.
Das kraftstoffresistente Material 22 bildet nach Abschluss des Verfahrens die erste Schicht 16.
Zuvor oder anschließend kann die zweite Schicht 18 bzw. der Behälter 20 mit einer Beschichtung 19, zum Beispiel mit einer Lackierung versehen werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Kraftstofftank (10) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, mit einem durch eine Wandung (12) begrenzten Behälter (14) zur Aufnahme von Kraftstoff, wobei die Wandung (12) des Behälters (14) wenigstens eine innere, erste Schicht (16) und eine zweite Schicht (18) aufweist, und wobei die erste Schicht (16) aus einem kraftstoffresistenten Material (22) hergestellt ist und die zweite Schicht (18) aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt ist.
2. Kraftstofftank (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (16) eine geringere Permeabilität für Kraftstoff als die zweite Schicht (18) hat.
3. Kraftstofftank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (16) Polyamid und/oder Polyketon enthält oder aus Polyamid und/oder Polyketon besteht.
4. Kraftstofftank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (16) an der zweiten Schicht (18) angespritzt ist und/oder durch ein Rotationsverfahren aufgebracht ist.
5. Kraftstofftank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (14) an seiner Innenseite und/oder die zweite Schicht (18) an ihrer Innenseite vollflächig mit der ersten Schicht (16) versehen ist.
6. Kraftstofftank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (14) auf seiner Außenseite und/oder die zweite Schicht (18) auf ihrer Außenseite mit einer Beschichtung (19) versehen ist, insbesondere mit einer Lackierung.
7. Verfahren zur Herstellung eines Kraftstofftanks (10), umfassend folgende Schritte: ein Behälter (20) aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff wird bereitgestellt, und eine Innenwand des Behälters (20) aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff wird mit einer Beschichtung aus einem kraftstoffresistenten Material (22) versehen, insbesondere mittels eines Rotationsverfahrens.
EP19720449.8A 2018-05-24 2019-04-15 Kraftstofftank und verfahren zur herstellung eines kraftstofftanks Withdrawn EP3802188A1 (de)

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