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Die
Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit einer Umfangswand, zwei Stirnwandungen und mit wenigstens einer
zwischen beiden Stirnwandungen angeordneten Zwischenwand.
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Aus
der Praxis und auch aus der
DE
202 08 040 sind Kraftstoffbehälter für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei
die Kraftstoffbehälter
an entsprechend ausgeformte Konsolen der Kraftfahrzeuge durch Befestigungsmittel
befestigt werden. Bekannt sind hierzu sogenannte Spannbänder oder,
wie in der
DE 202 08 040 vorgeschlagen,
Formelemente an dem Kraftstoffbehälter derart, dass sie mit entsprechend
angepassten Gegenformelementen wenigstens teilweise formschlüssig verbindbar
sind.
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Eine
Befestigung des Kraftstoffbehälters über Spannbänder an
einer Konsole ist relativ aufwändig
und zwar sowohl bezüglich
der konstruktiven Ausbildung als auch des Montageverfahrens. Die Verbindung
zwischen dem Kraftstoffbehälter
und den Spannbändern
erfolgt dabei durch eine Haftung bzw. Reibung zwischen den beiderseitigen
Oberflächen, weshalb
die Anzugskraft bzw. das Anzugsmoment entsprechend hoch gewählt werden
muss.
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Ein
weiterer Nachteil dieser Befestigungsart liegt darin, dass aufgrund
des hohen Anzugsmoments bzw. der hohen Anzugskräfte starke Deformationskräfte auf
den Kraftstoffbehälter
wirken, weshalb dieser folglich entsprechend stabil konstruiert
werden muss, damit diese Deformationskräfte kompensiert werden können. Im
Kraftstoffbehälter
zusätzlich
vorgesehene Zwischenwände,
z.B. Schwallwände,
die Schwallbewegungen des Kraftstoffes in dem Kraftstoffbehälter reduzieren
sollen, müssen
entsprechend ebenfalls stabil ausgebildet werden, damit diese durch
die Deformationskräfte
nicht beschädigt werden.
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Ein
weiterer Nachteil bei einer Befestigung über Spannbänder besteht darin, dass bei
Feuchtigkeit, z.B. bei Regenwetter, Nebel oder Schnee, zwischen
die Spannbänder
und dem Kraftstoffbehälter Feuchtigkeit
eindringen kann, wodurch die Haftung bzw. Reibung zwischen den Spannbändern und
dem Kraftstoffbehälter deutlich
reduziert wird. Um hier eine sichere Reserve gegen Verrutschungen
zu besitzen, muss deshalb für
eine überproportional
hohe Vorspannung beim Spannen der Spannbänder gesorgt werden.
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Zur
Vermeidung von Verkratzungen an den Kontaktflächen zu dem Kraftstoffbehälter und
für eine genügend hohe
Spannkraft sind die Spannbänder
im allgemeinen aus einem elastischen Material, z.B. Gummi, ausgebildet.
Derartige Materialien sind jedoch anfällig gegen äußere Einflüsse, insbesondere gegen Ozon
oder Licht, durch die sie spröde
werden können
und somit die Anzugskraft reduzieren oder sogar reißen können.
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Durch
das wenigstens eine Formelement an dem Kraftstoffbehälter nach
der
DE 202 08 040 werden
die vorstehend beschriebenen Nachteile zwar zum Teil vermieden,
aber nachteilig ist weiterhin der relativ hohe Herstellungsaufwand
für einen
derartigen Kraftstoffbehälter.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffbehälter derart
zu verbessern, dass dieser auf relativ einfache Weise und sicher
an einer Trageinrichtung befestigt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
dass die wenigstens eine Zwischenwand an ihrem Außenumfang
mit einem Kopfteil versehen ist, an dem wenigs tens ein Befestigungsglied zur
Befestigung des Kraftstoffbehälters
an einer Trageinrichtung angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß werden
nun bei Kraftstoffbehältern,
die mit ein oder mehreren Zwischenwänden versehen sind, welche
als Trenn- oder Schwallwände
und zur Stabilisierung des Behälters
dienen, diese Zwischenwand bzw. Zwischenwände zusätzlich noch zur Aufnahme von
ein oder mehreren Befestigungsgliedern ausgebildet.
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Dies
bedeutet, anstelle einer separaten Konsole, die einerseits mit dem
Kraftstoffbehälter
verbunden werden muss, sofern sie nicht mit dem Kraftstoffbehälter eine
Einheit bildet, und andererseits mit der Trageinrichtung, lässt sich
durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Kraftstoffbehälter über das wenigstens
eine Befestigungsglied direkt mit der Trageinrichtung verbinden.
Aus dem Entfall der Konsole als Einzelteil resultieren erhebliche
wirtschaftliche Vorteile. Vorzugsweise sind aus Stabilitäts- und
Sicherheitsgründen
mehrere Befestigungsglieder vorgesehen.
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Alternativ
dazu kann auch vorgesehen sein, dass die Befestigungsglieder der
Zwischenwand als Konsole ausgebildet sind, d.h. dass die Zwischenwand
eine Konsole zur Anbindung an eine Trageinrichtung aufweist bzw.
die Zwischenwand an ihrer Außenseite
so ausgebildet ist, dass die Zwischenwand die Funktion der Konsole
mit übernimmt.
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Die
Trageinrichtung kann je nach Einsatzfall des Kraftstoffbehälters bei
einem Kraft- bzw. Nutzfahrzeug direkt ein Teil des Kraftfahrzeugs
bzw. dessen Aufbaus sein oder ein an dem Aufbau befestigter Träger.
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Wenn
in einer erfindungsgemäßen vorteilhaften
Weiterbildung als Befestigungsglieder Bolzen oder Schrauben vorgesehen
sind, so kann der Kraftstoffbehälter
auf einfache Weise über
die Bolzen oder Schrauben direkt über Bohrungen in der Trageinrichtung über Gewindemuttern
mit der Trageinrichtung verbunden werden.
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Dabei
kann vorgesehen sein, dass je Zwischenwand ein Befestigungsglied,
z.B. ein Bolzen oder eine Schraube, vorgesehen ist, oder auch pro Kopfteil
wenigstens zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Bolzen
oder Schrauben als Befestigungsglieder. Zusätzlich oder alternativ können auch
aus Stabilitätsgründen wenigstens
zwei in Umfangsrichtung auf Abstand voneinander angeordnete Bolzen
oder Schrauben an einem Kopfteil vorgesehen sein.
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Die
Verbindung der Bolzen oder Schrauben mit dem Kopfteil der Zwischenwand
kann auf vielfältige
Weise erfolgen. Eine vorteilhafte Möglichkeit besteht in einer
Verbindung über
Schweißbolzen.
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In
einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann dabei
das Material für
den bzw. die Schweißbolzen
und für
wenigstens das Kopfteil der Zwischenwand so gewählt werden, dass während des
Schweißvorgangs
eine zumindest teilweise Verschmelzung des Schweißbolzens
mit dem Kopfteil eintritt, womit eine äußerst stabile Verbindung hergestellt
wird.
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Aus
Stabilitätsgründen wird
man im allgemeinen bei einem Kraftstoffbehälter wenigstens zwei in axialer
Richtung auf Abstand zueinander angeordnete Zwischenwände mit
den erfindungsgemäßen Kopfteilen,
in denen die Befestigungsglieder angeordnet sind, vorsehen. Je nach
Größe des Kraftstoffbehälters können selbstverständlich auch
noch in Längsrichtung
hintereinander mehrere Zwischenwände
mit den erfindungsgemäßen Kopfteilen
vorgesehen sein.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die
Kopfteile reifenartig ausgebildet sein, wobei sie wenigstens annähernd plane
Auflageflächen
besitzen, damit bei einer Verbindung mit einer Trageinrichtung eine
entsprechend große
Auflagefläche
an dem Kopfteil zur Verfügung
steht, die mit einer entsprechenden Gegenfläche an der Trageinrichtung
für eine
sichere Verbindung zusammenwirkt.
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In
einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann
vorgesehen sein, dass an beiden zu den Stirnwandungen gerichteten
Seiten des reifenartigen Kopfteils Auflageschultern angeordnet sind,
und dass die Umfangswandung in wenigstens zwei Umfangswandteile
aufgeteilt ist, wobei die wenigstens zwei Umfangswandteile jeweils
mit einer Auflageschulter verbunden ist.
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Die
Umfangswandung und die Zwischenwände
können
z. B. aus Stahl, Edelstahl, Aluminium oder entsprechenden Legierungen
hergestellt werden.
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Möglich ist
es auch, die Umfangswandungsteile und die Zwischenwände aus
unterschiedlichen Materialien herzustellen, beispielsweise die Zwischenwände aus
Kunststoff und die Umfangswandungsteile aus Metall (z. B. Stahl,
Edelstahl, Aluminium oder entsprechenden Legierungen) oder umgekehrt.
Hieraus können
sich für
verschiedene Anwendungen entsprechende Vorteile (z. B. hinsichtlich
Gewicht, Stabilität,
Haltbarkeit, Aufnahme von dynamischen bzw. statischen Kräften, Korrosionsbeständigkeit,
Optik) ergeben.
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Eine
besonders hohe Stabilität
kann sich für die
Zwischenwände
daraus ergeben, dass diese aus einem Materialmix aus Metall und
Kunststoff (sogenannte Hybridbauweise) hergestellt sind. Hierzu kann
vorgesehen sein, dass die Zwischenwandelemente mit Metalleinlagen
bzw. Metallstreifen versehen sind, welche von einem Kunststoff mit
hohem Faserfüllgrad
umfasst/umspritzt sind. In Versuchen hat sich ergeben, dass derartige
Zwischenwände
besonders hohe Stützkräfte und
dynamische Kräfte
aufnehmen können.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den übrigen
Unteransprüchen
und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Es
zeigt:
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1 eine
Prinzipdarstellung in perspektivischer Ansicht eines Kraftstoffbehälters mit
drei Umfangswandteilen und zwei dazwischen liegenden Zwischenwänden; und
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2 einen
vergrößerten Längsschnitt
in der Draufsicht durch den Kraftstoffbehälter nach der 1.
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Das
dargestellte und nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt einen
Kraftstoffbehälter,
der für
Kraftfahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, ausgebildet ist. Selbstverständlich ist
die Erfindung jedoch nicht auf derartige Behälter beschränkt. Unter die Bezeichnung "Kraftstoffbehälter" sollen auch solche
für Land-,
See- und Luftfahrzeuge fallen. Da Kraftstoffbehälter dieser Art allgemein bekannt
sind, wird nach folgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen
Teile des Kraftstoffbehälters
näher eingegangen.
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Eine
Umfangswandung 1 des Kraftstoffbehälters weist gemäß 1 drei
Umfangswandteile 1a, 1b und 1c auf. Die
Umfangswandteile 1a, 1b und 1c können von
beliebiger Form sein, wie z.B. rund, oval, quadratisch oder rechteckig
mit oder ohne Abrundungen an den Kanten.
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Die
Umfangswandteile 1a und 1c sind stirnseitig durch
zwei Stirnwandungen 2 und 3 abgeschlossen.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
mit den 3 Umfangswandteilen 1a, 1b und 1c befindet
sich jeweils zwischen dem Umfangswandteil 1a und 1b und
zwischen dem Umfangswandteil 1b und 1c eine Zwischenwand 4.
Die Anzahl der Zwischenwände 4 richtet
sich selbstverständlich
nach der Anzahl der Umfangswandteile. Dies bedeutet, bei nur zwei
Umfangswandteilen 1a und 1b befindet sich nur
eine Zwischenwand 4 dazwischen, bei einer Ausbildung für einen
längeren
Kraftstoffbehälter
mit z.B. vier Umfangswandteilen sind insgesamt wenigstens drei Zwischenwände 4 dazwischen
angeordnet.
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Die
dargestellten Zwischenwände 4 sind
bei dem Ausführungsbeispiel
als Schwallwände
mit mehreren Durchgangsöffnungen 5 ausgebildet. Selbstverständlich können die
Zwischenwände 4 jedoch
auch vollständig
als Trennwand ausgebildet sein. Im letzteren Fall sind an stelle
einer nur einzigen in einem Umfangswandteil vorgesehenen Tanköffnung 6 zusätzlich eine
oder mehrere weitere Tanköffnungen
vorgesehen.
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In
der 2 sind die in 1 nur prinzipmäßig dargestellten
Zwischenwände 4 in
vergrößertem Maßstab im
Längsschnitt
dargestellt. Wie ersichtlich, weist die Zwischenwand 4 ein
reifenförmiges
bzw. ringförmiges
Kopfteil 7 auf, an dessen beiden Seiten Auflageschultern 8 angeordnet
sind. Von einer der beiden Auflageschultern 8 kann dann
der als Schwallwand 4 (oder auch als Trennwand) ausgebildete
Teil, der sich durch den Innenraum des Kraftstoffbehälters erstreckt,
mit einer rechtwinkligen Abwinklung abzweigen.
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Alternativ
ist jedoch auch eine Ausgestaltung dahingehend möglich, dass von beiden Auflageschultern 8 aus
der quer durch den Innenraum sich erstreckende Teil der Zwischenwand 4 ausgeht. Ebenso
ist es auch möglich,
diesen Wandteil der Zwischenwand 4 von dem Kopfteil 7 aus
abzweigen zu lassen. In den beiden zuerst genannten Fällen ist
es möglich,
die Zwischenwand 4 einstückig auszubilden und z.B. aus
einem Tiefziehteil herzustellen. Als Material für die Zwischenwand 4,
die Umfangswandteile 1a, 1b, 1c und die
Stirnwandungen 2, 3 kann z.B. Aluminium oder eine
Aluminiumlegierung vorgesehen sei.
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Wie
weiterhin aus der 2 ersichtlich ist, sind die
Umfangswandteile 1a, 1b und 1c jeweils
auf die Auflageschultern 8 von der Seite her aufgeschoben.
Für eine
Abdichtung des Kraftstoffbehälters nach
außen
wird auf beiden Seiten des Kopfteils 7 entsprechend ein
Abdichtmittel 9 aufgebracht. Als Abdichtmittel 9 kann
z.B. eine orbitale Schweißung, d.h.
eine Umfangsschweißung,
zwischen den beiden jeweils zu den Stirnwandungen 2 und 3 gerichteten Seiten
des Kopfteils 7 und den Stirnflächen oder den Umfangswandflächen der
Umfangswandteile 1a, 1b und 1c vorgenommen
werden.
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Bei
einer entsprechenden Anordnung des Abdichtmittels 9 und
dessen Einbringung zwischen Kopfteil 7 und Umfangswandteil 1a, 1b und 1c kann das
Kopfteil 7 der Zwischenwand 4 größenmäßig so ausgebildet
werden, dass die Außenumfangswand des
Kopfteils 7 über
die Außenumfangswände der Umfangswandteile 1a, 1b und 1c übersteht.
Hierzu sollte die Höhe
von der Auflageschulter 8 bis zur Oberkante des Kopfteils 7 größer sein
als die Dicke D des Umfangswandteils 1a, 1b und 1c.
Dadurch wird eine hohe Stabilität
zur Anbindung an eine Trageinrichtung erzielt.
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Wie
in der vergrößerten Darstellung
gemäß 2 rechts
dargestellt, kann im Bereich der Stirnwandung 3 ebenfalls
ein reifenartiges Kopfteil 7 vorgesehen sein, das auf beiden
Seiten mit Auflageschultern 8 versehen ist, auf die von
einer Seite aus das Umfangs wandteil 1c und von der anderen
Seite aus die Stirnwandung 3 mit einer entsprechenden 90°-Abknickung
aufgeschoben wird.
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Anstelle
einer derartigen Ausgestaltung der Stirnwandung 2 oder 3 kann
selbstverständlich
auch das Umfangswandteil 1c bzw. 1a auch mit einer Stirnwandplatte 2a verschweißt sein
(siehe linke Darstellung).
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Ebenso
ist auch eine topfartige Ausgestaltung des Umfangswandteils 1a bzw. 1c möglich, wobei
die Stirnplatte 2a bzw. 3a einstückig mit
der Umfangswand ist.
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Wie
ebenfalls aus der vergrößerten Darstellung
in der Draufsicht aus 2 ersichtlich ist, sind die
zwischen den Umfangswandteilen 1a und 1b und zwischen 1b und 1c angeordneten
Zwischenwände 4 mit
ihren Kopfteilen 7 jeweils am Außenumfang in einem Umfangsabschnitt
mit einer wenigstens teilweise planen Auflagefläche 10 versehen. In
die plane Auflagefläche 10 ist
eine Schraube oder ein Bolzen als Befestigungsglied 11 eingebracht,
das mit seiner Längsachse
senkrecht zur Längsachse 12 des
Kraftstoffbehälters
liegt. Wie aus der 2 ersichtlich, erstrecken sich
somit Bolzen oder Schrauben 11 senkrecht von den Umfangswandteilen 1a, 1b und 1c weg und
können
auf diese Weise in Bohrungen 13 einer Trageinrichtung 14 (gestrichelte
Darstellung) eingesteckt bzw. eingeschoben werden. Die Trageinrichtung 14 kann
gegebenenfalls auch Teil eines Rahmens oder Aufbaus eines Kraftfahrzeugs
sein. Die Verbindung der Schrauben oder der Bolzen 11 mit der
Trageinrichtung 14 über
die Bohrung 13 kann auf beliebige Weise erfolgen. Sofern
eine lösbare
Verbindung geschaffen werden soll, wird man hierfür z.B. eine
Schraub- oder Nietverbindung vorsehen. Für eine dauerhafte feste Verbindung
kann eine Verschweißung
oder Verklebung in der Bohrung 13 vorgenommen werden.
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Aus
Stabilitätsgründen wird
man – wie
dargestellt – wenigstens
zwei Schrauben oder Bolzen 11 als Befestigungsglieder auf
Abstand voneinander anordnen. Dies kann z.B. – wie dargestellt – durch
eine Anordnung in den beiden Kopfteilen 7 zwischen den Umfangswandteilen 1a und 1b und 1b und 1c erfolgen.
Selbstverständlich
können
auch an einem Kopfteil 7 in axialer Richtung hintereinander
jeweils zwei oder mehr – je
nach Größe bzw.
axialen Länge
der Auflagefläche 10 – Schrauben
oder Bolzen 11 vorgesehen sein.
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Gleiches
gilt auch für
eine Anordnung von zwei oder mehr Schrauben oder Bolzen 11 als
Befestigungsglieder auf verschiedenen Umfangsabschnitten eines Kopfteils 7,
wie dies in der 1 angedeutet ist. Eine derartige
Ausbildung bietet sich insbesondere dann an, wenn der Kraftstoffbehälter aus Umfangswandteilen
gebildet ist, die zumindest auf der der Trageinrichtung 14 zugewandten
Seite wenigstens teilweise plane Flächen aufweisen, durch die sich über die
Auflageflächen 10 der
Kopfteile 7 entsprechend große flache und damit stabile
Verbindungen zu der Trageinrichtung 14 ergeben.
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Bei
einer Ausbildung der Befestigungsglieder 11 als Schweißbolzen,
die durch eine Verschweißung
mit dem dazugehörigen
Kopfteil 7 verbunden werden, ergibt sich eine besonders
stabile Verbindung des Kraftstoffbehälters zu der Trageinrichtung 14.
Hierzu können
z.B. sowohl der Schweißbolzen 11 als
auch zumindest das Kopfteil 7 der Zwischenwand 4 aus
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet sein, womit
sich eine gute Verschmelzung ergibt bei gleichzeitig geringem Gesamtgewicht
des Kraftstoffbehälter.
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Selbstverständlich sind
jedoch auch noch andere Schweißverbindungsarten
mit anderen Materialien, wie z.B. mit Edelstahl oder Edelstahllegierungen
möglich.
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Da
derartige Schweißverfahren
allgemeiner Stand der Technik sind, wird an dieser Stelle nicht
näher darauf
eingegangen.
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Im
Bedarfsfalle können
die Umfangswandteile 1a, 1b und 1c und
die Zwischenwand 4 – je
nach Material – noch
eine Oberflächenbeschichtung
oder eine Veredelung, z.B. durch Lackieren oder Anodisieren bzw.
Passivieren, erhalten.
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In üblicher
Weise besitzt der Kraftstoffbehälter
auch noch Entlüftungsöffnungen
und Entleerungsöffnungen
(nicht dargestellt).
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Die
erfindungsgemäße Lösung eignet
sich insbesondere für
großvolumige
Kraftstoffbehälter
mit einem Aufnahmevermögen
von mehr als 100 Liter. Selbstverständlich lässt sich der erfindungsgemäße Kraftstoffbehälter jedoch
auch für
kleinere Größen verwenden.