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Die Erfindung betrifft ein Treibstofftank-Modul für die Speicherung von Gas zur Montage in einem gasbetriebenen Fahrzeug, insbesondere einem Nutzfahrzeug, wobei das Treibstofftank-Modul mehrere Einzeltanks, sowie eine Tragstruktur, an der die Einzeltanks befestigt sind, umfasst. Die Tragstruktur ist dazu vorgesehen, das Treibstofftank-Modul an dem Fahrzeug zu befestigen. Die Einzeltanks weisen eine langgestreckte Form auf, die im Mittelbereich zylinderförmig ist. Zudem umfasst das Treibstofftank-Modul mehrere Befestigungsvorrichtungen, die dazu vorgesehen sind, die Tragstruktur an einem Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs zu befestigen.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein gasbetriebenes Fahrzeug mit einem solchen Treibstofftank-Modul.
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Im Stand der Technik sind Treibstofftank-Module für gasbetriebene Fahrzeuge bekannt. Unter anderem wird in der
DE 202007015487 U1 ein Treibstofftank-Modul beschrieben. Die beiden Einzeltanks werden hier mit zwei Spannbändern an einer Tragstruktur befestigt. Über die Tragstruktur wird das Treibstofftank-Modul am Boden eines Fahrzeuges befestigt. An einem Ende des Einzeltanks ist eine Armatur vorgesehen, über die die Einzeltanks befüllt und entleert werden und die eine notwendige Sicherheitseinrichtung enthält.
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In der
US 2012/0152215 A1 wird eine weitere Ausführung von Nutzfahrzeugen mit einem Treibstofftank-Modul gezeigt. Ebenso wie im zuvor genannten Beispiel werden die Einzeltanks horizontal liegend unter dem Fahrzeugboden befestigt. In dieser Ausführung sind die Einzeltanks wiederum mit Befestigungsbändern, die den zylindrischen Teil umschließen, an einer Tragstruktur befestigt. Und die Einzeltanks weisen ein Tankventil auf einer Seite des Einzeltanks auf.
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Nachteilig ist, dass die Anordnung und Befestigung der Treibstofftank-Module am Fahrzeug aufwändig ist und die Einzeltanks nach Montage im Fahrzeug nur schwer zugänglich sind. Zudem sind viele der bekannten Befestigungsmöglichkeiten nicht gut für Module mit großen, schweren Einzeltanks, wie sie für Nutzfahrzeuge benötigt werden, geeignet.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Treibstofftank-Modul mit verbesserter Befestigung am Fahrzeug zu entwickeln.
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Die Aufgabe wird für das Treibstofftank-Modul erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Treibstofftank-Modul zeichnet sich dadurch aus, dass es zumindest zwei der Befestigungsvorrichtungen aufweist, die so ausgeführt sind, dass diese im montierten Zustand eine Drehung um eine Schwenkachse S zulassen zur kontrollierten Kippung des Treibstofftank-Moduls und dabei einen Teil der Gewichtskraft des Treibstofftank-Moduls abstützen können, wobei die Schwenkachse S im montierten Zustand parallel zu einer Querrichtung Q des Fahrzeugs liegt.
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Insbesondere sind die weiteren Befestigungsvorrichtungen so ausgestaltet, dass sie im montierten Zustand das Treibstofftank-Modul sicher befestigen und andererseits einfach gelöst werden können, um die Drehung um die Schwenkachse S bei Bedarf zu ermöglichen. Zum Beispiel kann ein solcher Bedarf gegeben sein, wenn Wartungs- oder Reparaturarbeiten am Treibstofftank-Modul nötig sind oder wenn etwa Sicherheitsüberprüfungen anstehen. Durch die Kippung des Treibstofftank-Moduls können gerade die Armaturen, Ventile, Verrohrungen und elektrischen Komponenten, die am Ende der Einzeltanks angebracht sind, besser zugänglich gemacht werden.
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Ein besonderer Vorteil ist, dass die Befestigungsvorrichtungen nicht vollständig gelöst werden müssen, um die Kippung zu auszuführen. Dadurch bleibt das schwere Treibstofftank-Modul auch während der Kippung sicher am Fahrzeug befestigt. Und nach Abschluss der gewünschten Arbeiten oder Inspektionen kann das Treibstofftank-Modul schnell und einfach wieder in die Ausgangsposition gebracht werden, ohne dass aufwändige Ausrichtung oder Positionierung nötig ist. Da für diese Arbeiten zudem kein Kran oder ähnliches nötig ist, um das Treibstofftank-Modul zu halten, können sie flexibel ohne besondere Werkstatteinrichtung durchgeführt werden.
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Die Einzeltanks sind insbesondere als Wasserstofftanks ausgeführt, beispielsweise für Fahrzeuge mit Brennstoffzellen-Antrieb oder mit Gasmotor. Die Einzeltanks können auch für Biogas, Propan, Methan, Erdgas oder Gasgemische ausgeführt sein. Typisch für solche Einzeltanks ist, dass das Gas unter hohem Druck gespeichert wird, insbesondere sind Drücke von über 200 bar, oftmals bis 600 bar und teilweise sogar bis 700 oder 875 bar vorgesehen. Aufgrund der Größe und der benötigten, hohen Druckfestigkeit wiegen solche Einzeltanks durchaus bis zu 300 kg. Meist sind solche Einzeltanks mit einer Wandung ausgeführt, die eine Verstärkungsschicht aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus Kohlenstoff-faserverstärktem Kunststoff aufweist. Eine sichere und doch möglichst platz- und gewichtsparende Befestigung ist essentiell.
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Gerade bei einer platzsparenden Anordnung des Treibstofftank-Moduls im Fahrzeug ergibt sich die Situation, dass die Einzeltanks und die Armaturen nicht gut zugänglich sind. Die erfindungsgemäße Ausführung mit der beschriebenen Kippmöglichkeit schafft hier gute Abhilfe.
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Besonders vorteilhaft kann die Erfindung umgesetzt werden, wenn zumindest vier Befestigungsvorrichtungen, je zwei für die linke und für die rechte Fahrzeugseite, vorhanden sind. Insbesondere können genau vier Befestigungsvorrichtungen vorgesehen sein. Dabei sind zumindest zwei Befestigungsvorrichtungen, wie zuvor beschrieben, geeignet für die Drehung ausgeführt. Die anderen Befestigungsvorrichtungen sind so ausgeführt, dass sie die Tragstruktur am Fahrzeugrahmen befestigen. Zum einen so, dass das Treibstofftank-Modul sicher gehalten ist und zum Anderen so, dass die Drehung um die Schwenkachse S blockiert ist. Um die Kippung auszuführen, werden diese anderen Befestigungsvorrichtungen gelöst.
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Alternativ können auch alle vier Befestigungsvorrichtungen gleichartig ausgeführt sein. Dadurch ergibt sich nicht nur eine Vereinfachung, sondern dadurch kann sowohl über die vorderen Befestigungsvorrichtung geschwenkt werden, wenn die hinteren Befestigungsvorrichtungen gelöst werden, als auch über die hinteren Befestigungsvorrichtungen geschwenkt werden, wenn die vorderen Befestigungsvorrichtungen gelöst werden.
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Dementsprechend ist es von Vorteil, wenn die Befestigungsvorrichtungen so ausgeführt und angeordnet sind, dass das Treibstofftank-Modul im montierten Zustand im Fahrzeug Richtung Fahrerkabine gekippt werden kann und/oder die Befestigungsvorrichtungen so ausgeführt und angeordnet sind, dass das Treibstofftank-Modul im montierten Zustand im Fahrzeug von der Fahrerkabine weg nach hinten gekippt werden kann. So ergibt sich eine höhere Flexibilität bezüglich Anordnung und Zugänglichkeit.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Befestigungsvorrichtungen so ausgeführt und angeordnet sind, dass das Treibstofftank-Modul im montierten Zustand im Fahrzeug um einen Winkel zwischen 10° und 45° gekippt werden kann. Dadurch ist eine gute Zugänglichkeit für Wartung oder Inspektion möglich.
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Zur Begrenzung der Kippung eignet sich beispielsweise eine Kette oder ein Anschlag, bevorzugt an der Tragstruktur beziehungsweise am Fahrzeug, insbesondere am Fahrzeugrahmen. Zudem kann eine Sicherung gegen ungewolltes Zurückkippen, beispielsweise während der Wartung oder Inspektion, vorgesehen werden.
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Besonders bevorzugt liegt die Schwenkachse S im montierten Zustand auf Höhe des Fahrzeugrahmens. Das verbessert wiederum die Zugänglichkeit.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die zumindest zwei Befestigungsvorrichtungen jeweils eine modulseitige Konsole, die mit der Tragstruktur verbunden ist, und eine rahmenseitige Konsole, die zur Befestigung an einem Fahrzeugrahmen vorgesehen ist, wobei die gewünschte Drehung zwischen der modulseitigen Konsole und der rahmenseitigen Konsole erfolgt. So kann die Befestigungsvorrichtung stabil an der Tragstruktur und am Fahrzeugrahmen befestigt werden. Beide Befestigungen müssen nicht gelöst werden, um die Kippung zu ermöglichen.
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Insbesondere ist die modulseitige Konsole und die rahmenseitige Konsole über eine Schraube und eine Hülse mit Gleitfläche oder über einen Passbolzen drehbar miteinander verbunden sind. Durch diese Art der Verbindung ist eine sichere und kontrollierte Kippung möglich, selbst bei hohem Gewicht des Treibstofftank-Moduls. Und auch durch mehrfache Benutzung wird die Verbindung seine Zuverlässigkeit nicht verlieren.
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Besonders stabil wird die Verbindung, wenn die rahmenseitige Konsole die modulseitige Konsole im Bereich der Schwenkachse S auf zwei Seiten umschließt. So kann die drehbare Verbindung, zum Beispiel über eine Schraube oder einen Passbolzen, auf zwei Seiten in der rahmenseitigen Konsole gelagert sein. Was der Verbindung eine verbesserte Stabilität verleiht.
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Eine weitere Verbesserung der Erfindung wird erzielt, wenn jede Befestigungsvorrichtung ein elastisches Lagerelement aufweist zur Dämpfung von Stößen und Vibrationen. So können Stöße während des Fahrens gedämpft werden und übertragen sich nicht so stark auf das Treibstofftank-Modul. Bevorzugt ist das elastische Lagerelement in der rahmenseitigen Konsole angeordnet. Somit kann auch die Drehverbindung vor Stößen aus dem Fahrzeug geschützt werden.
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Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Ausführung für Treibstofftank-Module, die mindestens vier Einzeltanks umfassen und bei denen die Einzeltanks stehend nebeneinander oder liegend übereinander angeordnet sind. So kann das Treibstofftank-Modul zum einen besonders platzsparend im Fahrzeug untergebracht werden und zum anderen flexibel und dennoch gut zugänglich im Fahrzeug befestigt werden.
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Für das gasbetrieben Fahrzeug wird die Aufgabe durch eine Ausführung gemäß dem nebengeordneten Anspruch 13 gelöst. Ein solches Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Treibstofftank-Modul gemäß einem der entsprechenden Ansprüche, wobei zum indest zwei der Befestigungsvorrichtungen so ausgeführt sind, dass diese im montierten Zustand eine Drehung zur kontrollierten Kippung des Treibstofftank-Moduls um eine Schwenkachse S zulassen und dabei einen Teil der Gewichtskraft des Treibstofftank-Moduls abstützen können, wobei die Schwenkachse S im montierten Zustand parallel zur Querrichtung Q des Fahrzeugs liegt.
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Auch hier kommen wieder die zuvor genannte Vorteile zum Tragen.
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Besonders bevorzugt ist das Treibstofftank-Modul im Fahrzeug hinter einer Fahrerkabine und im Wesentlichen oberhalb des Fahrzeugrahmens angeordnet. So kann vorhandener Platz am besten ausgenutzt werden. Die Zugänglichkeit ist über die ermöglichte Kippung gegeben.
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Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
- 1 Erfindungsgemäßes Treibstofftank-Modul montiert in einem Fahrzeug
- 2a Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
- Treibstofftank-Moduls montiert in einem Fahrzeug 2b-d Schematischen Darstellung unterschiedlicher Kippungen
- 3a Erfindungsgemäßes Treibstofftank-Modul mit zwei Befestigungsvorrichtungen im Querschnitt
- 3b Befestigungsvorrichtung im Querschnitt
- 4 weitere Befestigungsvorrichtung im Querschnitt
- 5 noch eine weitere Befestigungsvorrichtung im Querschnitt Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen gleiche beziehungsweise analoge Bauteile oder Komponenten.
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1 zeigt ein gasbetriebenes Nutzfahrzeug 32, beispielsweise einen wasserstoffbetriebenen Lastkraftwagen mit Brennstoffzellen-Antrieb, in Teilansicht. Hinter der Fahrerkabine 31 ist das Treibstofftank-Modul 1 angebracht. Mit Hilfe von Befestigungsvorrichtungen 10, 20 ist das Treibstofftank-Modul am Fahrzeugrahmen 30 befestigt. Zu sehen sind nur die linksseitigen Befestigungsvorrichtungen 10,20. Auf der rechten Fahrzeugseite sind entsprechende Befestigungsvorrichtungen 10,20 vorgesehen, so dass insgesamt vier vorhanden sind. Die Befestigungsvorrichtungen 10,20 umfassen jeweils eine modulseitige Konsole 11,21 und eine rahmenseitige Konsole, die hier nicht zu sehen ist. Die modulseitigen Konsolen 11,21 sind mit der Tragstruktur 5 des Treibstofftank-Moduls 1 verbunden. In einer bevorzugten Ausführung sind die Befestigungsvorrichtungen 10 erfindungsgemäß drehbar ausgeführt. Die zugehörige Schwenkachse S liegt parallel zur Querrichtung Q des Fahrzeugs. L bezeichnet die Längsrichtung und H die Höhe.
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An der Tragstruktur 5 sind die Einzeltanks 2 mit Tankbefestigungen 3,4 fixiert. Diese können beispielsweise als Spannbändern ausgeführt sein. Das Treibstofftank-Modul 1 umfasst mehrere Einzeltanks 2, insbesondere können es vier oder fünf Einzeltanks sein, die stehend nebeneinander angeordnet sind - wie in 1 dargestellt. Alternativ können sie auch liegend übereinander in der Tragstruktur fixiert sein.
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In 2a ist dieser erfindungsgemäße Aufbau schematisch dargestellt.
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Die 2b zeigt eine Kippung des Treibstofftank-Moduls 1 von der Fahrerkabine 31 weg nach hinten. Dafür werden die beiden Befestigungsvorrichtungen 20 links und rechts gelöst, so dass das Treibstofftank-Modul 1 in den beiden Befestigungsvorrichtung 10 gekippt werden kann. Die Schwenkachse S liegt im Drehpunkt der Befestigungsvorrichtungen 10. Durch die Kippung ist wird das Treibstofftank-Modul 1 und insbesondere die Armaturen am unteren Ende der Einzeltanks besser zugänglich, beispielsweise für Wartung oder Inspektion.
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In 2c wird gezeigt, wie zusätzlich die Fahrerkabine 31 gekippt werden kann, um die Zugänglichkeit noch weiter zu verbessern.
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Eine alternative Variante ist in 2d dargestellt. Hier befinden sich die Befestigungsvorrichtungen 10, in denen die Drehung erfolgt vorne. Somit kann das Treibstofftank-Modul 1 zur Fahrerkabine 31 hin gekippt werden. Bevorzugt wird dabei auch die Fahrerkabine 31 selbst gekippt. So kann eine gute Zugänglichkeit von der hinteren Seite ermöglicht werden. Explizit wird darauf hingewiesen, dass auch beide Kippvarianten mit einer Ausführung realisiert werden können. Beispielsweise können alle vier Befestigungsvorrichtungen 10,20 so ausgeführt sein, dass sie eine Drehung zum Kippen des Treibstofftank-Moduls zulassen. Dann kann je nach Notwendigkeit entschieden werden, ob um die vorderen oder um die hinteren Befestigungsvorrichtungen gekippt werden soll.
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Der mögliche Kippwinkel beträgt bevorzugt zwischen 10° und 45°, je nachdem wieviel Platz vorhanden und welche Zugänglichkeit nötig ist.
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3a zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung für das Treibstofftank-Modul 1 mit Befestigungsvorrichtung im Querschnitt und 3b eine Ausführung der Befestigungsvorrichtungen 10 in Vergrößerung.
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Die Befestigungsvorrichtungen 10 umfassen jeweils die rahmenseitige Konsole 12, die im montierten Zustand mit dem Fahrzeugrahmen 30 verbunden ist, und die modulseitige Konsole 11, die mit der Tragstruktur 5 verbunden ist. Zwischen rahmenseitiger Konsole 12 und modulseitiger Konsole 11 erfolgt die Drehung. Die Schwenkachse S liegt parallel zur Querrichtung Q des Fahrzeugs.
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Um die Drehung zu ermöglichen, sind die beiden Konsolen in dieser Ausführung mit der Befestigungsschraube 16 verbunden, welche in der Hülse 15 mit einer geeignet ausgeführten Gleitfläche angeordnet ist. So kann die modulseitige Konsole 11 sich um die Schwenkachse S drehen, ohne dass die Befestigungsvorrichtung 10 gelöst werden muss. Sobald die weiteren Befestigungsvorrichtungen 20 gelöst werden, kann die Kippung in den Befestigungsvorrichtungen 10 um die Schwenkachse S erfolgen.
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Insbesondere können alle Befestigungsvorrichtungen 10,20 gleichartig ausgeführt sein. Um eine Befestigungsvorrichtung 10,20 zu lösen, muss nur die Befestigungsschraube 16 herausgeschraubt werden. Um das Treibstofftank-Modul 1 nach der Kippung wieder in der ursprünglichen Position zu befestigen, muss die Befestigungsschraube 16 wieder hineingeschraubt werden.
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Außerdem weist die Befestigungsvorrichtung 10 ein elastisches Lagerelement 13 auf, hier als sogenanntes Konuslager ausgeführt, welches in die rahmenseitige Konsole 12 integriert ist. Das konusförmige Gummielement befindet sich in einem Metallmantel und ist auf die Befestigungshülse 14 aufvulkanisiert. So ist zum einen eine stabile Verbindung gewährleistet und zum anderen können Vibrationen oder Stöße gedämpft werden.
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Zu Montage im Fahrzeug wird das Treibstofftank-Modul 1 mit den Schrauben 33 am Fahrzeugrahmen 30 befestigt.
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Die Darstellung in 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Befestigungsvorrichtung 10. Hier sind die modulseitige Konsole 11 und die rahmenseitige Konsole 12 wiederum mit der Befestigungsschraube 16' verbunden. Die Hülse 15' mit der Gleitfläche für die Drehung ist allerdings direkt in die modulseitige Konsole 11 integriert und nicht als eigenes Bauteil ausgebildet. Das elastische Lagerelement 13' ist in diesem Beispiel als zylindrisches Gummielement ausgeführt und in die rahmenseitige Konsole 12 integriert.
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5 zeigt noch eine weitere Ausführung für die Befestigungsvorrichtung 10. Hier ist die rahmenseitige Konsole 12' U-förmig ausgebildet und umschließt die modulseitige Konsole 11 auf zwei Seiten. Als Drehverbindung wird in diesem Beispiel keine Schraube, sondern der Passbolzen 17 verwendet, der das Auge der modulseitigen Konsole 11 zwischen den Schenkeln der rahmenseitigen Konsole 12` hält. Der Passbolzen 17 sitzt in der Hülse 15" und gewährleistet so die kontrollierte Drehbarkeit. Damit der Passbolzen 17 gesichert ist, wird die Fixierschraube 18 verwendet. Optional ist wiederum das elastische Lagerelement 13, hier als Konuslager ausgeführt, welches in diesem Beispiel auf die Hülse 15" aufvulkanisiert ist.
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Diese Ausführung ist besonders kompakt und gleichzeitig stabil.
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Soll die Befestigungsvorrichtung 10 gelöst werden, muss die Fixierschraube 18 gelöst und der Passbolzen 17 herausgezogen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Treibstofftank-Modul
- 2
- Einzeltank
- 3,4
- Tankbefestigung
- 5
- Tank-Rack
- 10, 20
- Befestigungsvorrichtung
- 11, 21
- modulseitige Konsole
- 12, 12'
- rahmenseitige Konsole
- 13, 13'
- elastisches Lagerelement
- 14
- Befestigungshülse
- 15, 15`, 15"
- Hülse mit Gleitfläche
- 16, 16`
- Befestigungsschraube
- 17
- Passbolzen
- 18
- Fixierschraube
- 30
- Fahrzeugrahmen
- 31
- Fahrerkabine
- 32
- Fahrzeug
- 33
- Schrauben
- H
- Höhenrichtung
- L
- Längsrichtung
- Q
- Querrichtung
- S
- Schwenkachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007015487 U1 [0003]
- US 20120152215 A1 [0004]
