DE102010039040B4

DE102010039040B4 - Tanksystem sowie Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102010039040B4
Application number: DE102010039040.2A
Authority: DE
Inventors: Roland Herwig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2030-08-10
Also published as: DE102010039040A1

Abstract

Tanksystem (1) für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem flüssiges Abgasnachbehandlungsmittel bereitstellenden Tank (2), der zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt ist, sowie mit einem an einer Öffnung (4) des Tanks (2) angeordneten Fördermodul (5), das zumindest eine Fördereinrichtung (9) für das Abgasnachbehandlungsmittel sowie ein die Fördereinrichtung (9) lagerndes und die Öffnung (4) mit einem Kontaktbereich (20) verschließendes Gehäuseelement (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (20) von einem zumindest im Wesentlichen aus einem mit dem Kunststoff verbindbaren Material gefertigten Kontaktstück (8) des Gehäuseelements (6) gebildet wird, das form- und/oder kraftschlüssig mit einem Grundteil (7) des Gehäuseelements (6) und stoffschlüssig mit dem Tank (2) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tanksystem für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einen flüssiges Abgasnachbehandlungsmittel bereitstellenden Tank, der zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt ist, sowie mit einem an einer Öffnung des Tanks angeordneten Fördermodul, das zumindest eine Fördereinrichtung für das Abgasnachbehandlungsmittel sowie ein die Fördereinrichtung lagerndes und die Öffnung mit einem Kontaktbereich verschließendes Gehäuseelement umfasst.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Tanksystems, insbesondere wie es oben beschrieben wurde, mit einem flüssiges Abgasnachbehandlungsmittel bereitstellenden Tank, der zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt wird, sowie mit einem Fördermodul, das an einer Öffnung des Tanks angeordnet wird, wobei das Fördermodul zumindest eine Fördereinrichtung für das Abgasnachbehandlungsmittel sowie ein die Fördereinrichtung lagerndes und die Öffnung mit einem Kontaktbereich verschließendes Gehäuseelement umfasst.
Stand der Technik
Tanksysteme sowie Verfahren zu deren Herstellung der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Um die gesetzlichen Anforderungen an zulässige Schadstoffemissionen zu erfüllen, ist es besonders im Kraftfahrzeug-Bereich bekannt, das von einer Brennkraftmaschine kommende Abgas mit Abgasnachbehandlungsmittel zu versehen beziehungsweise zu ergänzen, welches dann in einem Katalysator mit dem Abgas reagiert, um die Schadstoffemissionen zu verringern. Zum Bereitstellen des Abgasnachbehandlungsmittels ist ein Tank von Nöten, aus welchem das Abgasnachbehandlungsmittel mittels einer Fördereinrichtung entnehmbar und einer gewünschten Dosierstelle zuführbar ist. Unter anderem aufgrund der immer beliebter werdenden Baukasten-Bauweise ist man dazu übergegangen, die Fördereinrichtung als Fördermodul an dem Tank direkt anzuordnen beziehungsweise zu befestigen. Dazu umfasst das Fördermodul ein Gehäuseelement, welches die Fördereinrichtung lagert, also hält, und welches einen Kontaktbereich aufweist, mit welchem es die Öffnung des Tanks, an welchem das Fördermodul angeordnet wird, verschließt, sodass lediglich über eine Fluidverbindung zu der Fördereinrichtung das Abgasnachbehandlungsmittel aus dem Tank entweichen kann.
Um eine dichte Verbindung zwischen dem Fördermodul und dem Tank zu gewährleisten, ist es bekannt, letzteres durch eine Verschraubung an dem Tank zu befestigen. Da bei modernen Tanksystemen der Tank aus Gewichts- und Haltbarkeitsgründen aus einem Kunststoff gefertigt werden soll, erfolgt mit der Zeit aufgrund des Relaxionsverhaltens des Kunststoffs eine Lockerung dieser Verbindung. Insbesondere bei Temperaturschwankungen, insbesondere nahe oder unterhalb des Gefrierpunktes, kann es zu Verformungen des Tanks kommen, welche die Schraubverbindung belasten und aufgrund des Relaxionsverhaltens des Kunststoffs lockern. Eine die Verbindung dauerhaft sichernde Schraubverbindung kann nur unter einem hohen konstruktiven und materialtechnischen Aufwand gewährleistet werden.
Die DE 20 2009 009 647 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer Flüssigkeit.
Die DE 10 2009 042 510 A1 offenbart eine Gehäusevorrichtung zum Einsetzen in einem Öffnungsbereich eines Gehäuses eines Tanks.
Die nachveröffentlichte DE 10 2010 030 490 A1 zeigt ein Flanschmodul für einen Vorratstank für ein Reduktionsmittel.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Tanksystem hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass eine dichte und dauerhafte Anbindung des Fördermoduls an den Tank durch einfache Mittel gewährleistet wird. Das erfindungsgemäße Tanksystem zeichnet sich dadurch aus, dass der Kontaktbereich von einem zumindest im Wesentlichen aus einem mit dem Kunststoff des Tanks verbindbaren Materials gefertigten Kontaktstück des Gehäuseelements gebildet wird, das form- und/oder kraftschlüssig mit einem Grundteil des Gehäuseelements und stoffschlüssig mit dem Tank verbunden/verbindbar ist. Es ist also vorgesehen, dass das Material des Gehäuseelements in den Kontaktbereich derart ausgebildet beziehungsweise gewählt ist, dass es mit dem Kunststoff des Tanks verbindbar ist, um eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Tank herzustellen. Dazu wird der Kontaktbereich von einem Kontaktstück des Gehäuseelements gebildet, das an einem Grundteil des Gehäuseelements angeordnet ist. Das Gehäuseelement ist somit insgesamt mehrteilig ausgebildet, wobei das Grundteil bevorzugt zum Halten und Lagern der Fördereinrichtung dient und das Kontaktstück den die Öffnung verschließenden Kontaktbereich bildet. Unter dem Kontaktbereich ist hierbei also der Bereich des Gehäuseelements zu verstehen, der mit dem Tank in Kontakt kommt, um insbesondere die Verbindung zwischen dem Fördermodul und dem Tank abzudichten, beziehungsweise um die Öffnung des Tanks dicht zu verschließen. Das Kontaktstück ist form- und/oder kraftschlüssig mit dem Grundteil des Gehäuseelements verbunden. Durch die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung sind keine weiteren Befestigungsmittel, wie beispielsweise Verschraubungen, von Nöten. Die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung wird also von dem Grundteil und dem Kontaktstück selbst gebildet. Insgesamt wird somit erreicht, dass eine verlässliche Verbindung zwischen dem Kontaktstück und dem Grundteil besteht und gleichzeitig das Kontaktstück mit dem Tank stoffschlüssig verbindbar beziehungsweise verbunden ist. Insbesondere bei großen Temperaturschwankungen, insbesondere nahe oder unterhalb des Gefrierpunktes, führen die auftretenden Verspannungen und Verformungen des Tanks aufgrund des Stoffschlusses nicht zu einer Lockerung der Verbindung von Tank und Fördermodul. Da sich die Verformungen des Tanks nicht oder nur sehr gering auf das Kontaktstück übertragen, bleibt dieses auch sicher an dem Grundteil des Gehäuseelements gehalten.
Bevorzugt ist das Kontaktstück als an das Grundteil des Gehäuseelements angespritztes Zwischenstück ausgebildet. Durch Anspritzen des Kontaktstücks an das Grundteil wird auf einfache Art und Weise die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung realisiert. Vorzugsweise wird das Grundteil dazu bereichsweise an seinem dem Tank zugewandten Ende von dem Zwischenstück umspritzt.
Besonders bevorzugt weist das Grundteil wenigstens einen Hinterschnitt in seinem vom Zwischenstück umspritzten Bereich auf. Dringt das Material des Zwischenstücks beim Spritzvorgang in den Hinterschnitt ein, ist nach dem Erhärten des Materials eine formschlüssige, nicht lösbare Verbindung zwischen dem Grundteil und dem Kontaktstück gebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Grundteil bevorzugt wenigstens eine sich insbesondere über den gesamten Umfang des Grundteils erstreckende, den Hinterschnitt bildende Vertiefung in seiner Mantelaußenfläche aufweist. Vorzugsweise weist das Grundteil hierzu eine die Vertiefung bildende Verjüngung auf. Besonders bevorzugt ist die Vertiefung nutartig ausgebildet, um einen sicheren Halt für das Kontaktstück zu gewährleisten. Besonders bevorzugt ist der Hinterschnitt derart ausgebildet, dass er in einer Seitenfläche eine axiale Vertiefung aufweist, die in Richtung des Tanks ausgerichtet ist.
Bevorzugt weist das Grundteil ein trichterförmiges, den Hinterschnitt bildendes und dem Tank zugewandtes Ende auf. Die Trichterform kann dabei - im Längsschnitt gesehen - gerade ausgebildete Seitenflächen aufweisen, oder auch gekrümmte und/oder stufenförmige Bereiche. Durch die Trichterform kann das Ende des Grundteils beidseitig von dem Material des Zwischenstücks beziehungsweise des Kontaktstücks umspritzt werden, um einen besonders festen Halt zu bieten.
Vorzugsweise ist das Kontaktstück aus dem gleichen Material wie der Tank gefertigt. Besonders bevorzugt ist als Kunststoff HD-Polyethylen (HD = high density/hohe Dichte) vorgesehen.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass das Grundteil aus Polyamid, insbesondere aus glasfaserverstärktem Polyamid, gefertigt ist. Hierdurch wird eine sichere Lagerung der Fördereinrichtung an dem Fördermodul gewährleistet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Kontaktbereich von einem Kontaktstück des Gehäuseelements gebildet wird, wobei das Kontaktstück zumindest im Wesentlichen aus einem mit dem Kunststoff des Tanks verbindbaren Material gefertigt, und form- und/oder kraftschlüssig mit einem Grundteil des Gehäuseelements und stoffschlüssig mit dem Tank verbunden wird. Hieraus ergibt sich ein Tanksystem mit den oben bereits beschriebenen Vorteilen.
Vorzugsweise wird das Kontaktstück als Zwischenstück an das Grundteil des Gehäuseelements, insbesondere in einem einen Hinterschnitt aufweisenden Bereich des Grundteils angespritzt.
Besonders bevorzugt wird das Kontaktstück im Kontaktbereich mit dem Tank verschweißt, wodurch die stoffschlüssige Verbindung mit dem Tank hergestellt wird.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigt die

Figur ein vorteilhaftes Tanksystem in einer Querschnittsdarstellung.

Die Figur zeigt ein Tanksystem 1 in einer vereinfachten Querschnittsdarstellung. Das Tanksystem 1 umfasst einen Tank 2, der aus einem thermoplastischen Kunststoff, nämlich aus HD-Polyethylen, gefertigt ist. In seinem Boden 3 weist der Tank 2 eine Öffnung 4 auf, an welcher ein Fördermodul 5 auf der Außenseite des Tanks 2 angeordnet ist. Das Fördermodul 5 umfasst ein Gehäuseelement 6, das ein Grundteil 7 sowie ein Kontaktstück 8 umfasst. Das Grundteil 7 dient zur Aufnahme und Lagerung einer Fördereinrichtung 9, die vorliegende als Fluidpumpe ausgebildet ist. Das Grundteil 7 ist dabei aus Polyamid, bevorzugt aus glasfaserverstärktem Polyamid, gefertigt. Das Grundteil 7 weist ein dem Tank zugewandtes Ende 10 auf, das trichterförmig ausgebildet ist. Das im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildete Grundteil 7 weist dazu an seiner dem Tank 2 zugewandten Stirnseite 11 eine trichterartig verlaufende Mantelwand 13 auf, die im Querschnitt gesehen zwei V-förmig zueinander angeordnet Schenkel bildet. Bevorzugt handelt es sich bei dem trichterförmigen Ende um ein rotationssymmetrisches Trichterelement 12, das von der Stirnseite 11 ausgehend in Richtung des Tanks 2 öffnend ausgebildet ist. Die Mantelwand 13 des Trichterelements 12 ist dabei treppenartig beziehungsweise gestuft ausgebildet. Durch die Trichterform weist das Ende 10 an seiner Außenseite 14 eine Vertiefung 15 auf, die in Axialerstreckung des Grundteils 7 gesehen einen Hinterschnitt 16 bildet.
In dem Bereich der Vertiefung 15 beziehungsweise des Hinterschnitts 16 ist an das Grundteil 7 das Kontaktstück 8 als Zwischenstück 17 zu dem Tank 2 angeordnet. Das Zwischenstück ist dabei auf das Ende 10 des Grundteils 7 angespritzt. Bei der Fertigung dringt das noch flüssige Material des Zwischenstücks 17 in die Vertiefung 15, sodass das später erhärtete Zwischenstück 17 formschlüssig an dem Grundteil 7 gehalten ist.
Das Zwischenstück 17 ist im Querschnitt doppel-T-förmig beziehungsweise U-förmig mit einem Anschlag 18 für die Außenseite des Tanks 2 ausgebildet, sodass das Zwischenstück 17 bereichsweise in die Öffnung 4 des Tanks 2 hineinragt. Vorzugsweise schließt die freie Stirnseite des Zwischenstücks 17 bündig mit der Innenseite des Tanks 2 ab, um das Volumen des in dem Tank 2 befindlichen Abgasnachbehandlungsmittels voll ausschöpfen zu können.
Das Zwischenstück 17 ist aus dem gleichen Material wie der Tank 2, also aus HD-Polyethylen, gefertigt und stoffschlüssig mit dem Tank 2 verbunden. Bei der Herstellung des Tanksystems 1 wird zunächst das Zwischenstück 17 an das Grundteil 7 angespritzt, um das Gehäuseteil 6 zu bilden. Die Fördereinrichtung 9 kann vorher oder nachher in das Grundteil 7 eingesetzt werden. Zur Befestigung des Fördermoduls 5 an dem Tank 2 wird die das Gehäuseelement 6 bildende Vormontagegruppe an beziehungsweise in die Öffnung mit dem Zwischenstück 17 angeordnet beziehungsweise eingesetzt, und im Kontaktbereich mit dem Tank 2 verschweißt. Der Kontaktbereich 20 wird dabei von dem Anschlag 18 des Kontaktstücks 8 beziehungsweise des Zwischenstücks 17 gebildet. Da es sich bei dem Material des Kontaktstücks 8 um das gleiche Material wie des Tanks 2 handelt, ist ein Schweißvorgang ohne Weiteres möglich. Schweißstellen 19 sind hierbei beispielhaft eingezeichnet.
Sowohl die Stirnseite 11 als auch das Zwischenstück 17 weisen einen Kanal auf, durch welchen die Fördereinrichtung 9 mit dem in dem Tank 2 befindlichen Abgasnachbehandlungsmittel fluidtechnisch verbunden ist, um dieses zu entnehmen und einer Dosierstelle in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine zuzuführen. Das Grundteil 7 weist hierzu zweckmäßigerweise einen hier nicht dargestellten Anschluss auf, an den eine Leitung, durch welche das Abgasnachbehandlungsmittel mittels der Fördereinrichtung 9 zu einer gewünschten Stelle förderbar ist, angeschlossen werden kann.
Das Tanksystem 1 hat den Vorteil, dass insbesondere bei Temperaturen im Bereich des Gefrierpunktes und unterhalb die in dem Tank 2 auftretenden Verspannungen und Verformungen nicht zu einem Lösen des Fördermoduls 5 von dem Tank 2 führen. Insbesondere wird durch die formschlüssige Verbindung mit dem Grundteil und die stoffschlüssige Verbindung mit dem Tank 2 eine dauerhaft dichte Verbindung geboten. Insgesamt bietet das Tanksystem 1 somit eine einfache Lösung, die dauerhaft die Dichtheit und Funktionalität des Tanksystems 1 gewährleistet. Darüber hinaus ist das Tanksystem 1 im Vergleich zu einem Tanksystem mit einer Verschraubung leichter.

Claims

Tanksystem (1) für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem flüssiges Abgasnachbehandlungsmittel bereitstellenden Tank (2), der zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt ist, sowie mit einem an einer Öffnung (4) des Tanks (2) angeordneten Fördermodul (5), das zumindest eine Fördereinrichtung (9) für das Abgasnachbehandlungsmittel sowie ein die Fördereinrichtung (9) lagerndes und die Öffnung (4) mit einem Kontaktbereich (20) verschließendes Gehäuseelement (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (20) von einem zumindest im Wesentlichen aus einem mit dem Kunststoff verbindbaren Material gefertigten Kontaktstück (8) des Gehäuseelements (6) gebildet wird, das form- und/oder kraftschlüssig mit einem Grundteil (7) des Gehäuseelements (6) und stoffschlüssig mit dem Tank (2) verbunden ist.
Tanksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (8) als an das Grundteil (7) des Gehäuseelements (6) angespritztes Zwischenstück (17) ausgebildet ist.
Tanksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (7) wenigstens einen Hinterschnitt (16) in seinem vom Zwischenstück (17) umspritzten Bereich aufweist.
Tanksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (7) wenigstens eine sich insbesondere über den gesamten Umfang des Grundteils (7) erstreckende, den Hinterschnitt (16) bildende Vertiefung (15) aufweist.
Tanksystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (7) ein trichterförmiges, den Hinterschnitt (16) bildendes und dem Tank zugewandtes Ende (10) aufweist.
Tanksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff HD-Polyethylen vorgesehen ist.
Tanksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (7) aus Polyamid, insbesondere aus glasfaserverstärktem Polyamid, gefertigt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Tanksystems (1), insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einem flüssiges Abgasnachbehandlungsmittel bereitstellenden Tank (2), der zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt wird, sowie mit einem Fördermodul (5), das an einer Öffnung (4) des Tanks (2) angeordnet wird, wobei das Fördermodul (5) zumindest eine Fördereinrichtung (9) für das Abgasnachbehandlungsmittel sowie ein die Fördereinrichtung (9) lagerndes und die Öffnung (4) mit einem Kontaktbereich (20) verschließendes Gehäuseelement (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (20) von einem Kontaktstück (8) des Gehäuseelements (6) gebildet wird, wobei das Kontaktstück (8) zumindest im Wesentlichen aus einem mit dem Kunststoff verbindbaren Material gefertigt und form- und/oder kraftschlüssig mit einem Grundteil (7) des Gehäuseelements (6) und stoffschlüssig mit dem Tank (2) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (8) an das Grundteil (7) des Gehäuseelements(6) als Zwischenstück, insbesondere in einem einen Hinterschnitt (16) aufweisenden Bereich des Grundteils (7) angespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (8) im Kontaktbereich (20) mit dem Tank (2) verschweißt wird.