DE20210640U1 - Vorrichtung zur Lagerung von Druckgasbehältern in einem Fahrzeug - Google Patents

Description

LEMCKE · BROMMER & PARTNER

PATENTANW Ä LTE BISMARCKSTR. 1 B ■ D-761 33 KARLSRUHE

09. Juli 2002 19 533 (Br/zu)

Michael Gassmann An der Flakhalle 5

76676 Graben-Neudorf

Vorrichtung zur Lagerung von Druckqasbehältern in einem Fahrzeug

LEMCKE · BROMMER & PARTNER

PATENTANWÄLTE

BISMARCKSTR. 16 · Q-761 33 KARLSRUHE

09. Juli 2002 19 533(Br/zu)

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung von mehreren Druckgasbehältern im Bereich des Unterbodens eines mit Gas betriebenen Fahrzeuges.

Die ständig wachsenden Emissionen von umweltbelastenden Abgasen führen verstärkt zu umweltschonenden Antriebskonzepten, insbesondere, um den Energieträger Benzin beziehungsweise Diesel durch andere Energiequellen wie Erdgas zu ersetzen.

Alternativ wird an Brennstoffzellen gearbeitet, bei denen die Antriebsenergie durch die Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt wird.

In beiden Fällen benötigt man Gasspeicher in Form von Druckgasbehältern, die an geeigneter Stelle des Fahrzeuges untergebracht werden müssen. Da eine flächendeckende Versorgung durch Gas-Tankstellen zur Zeit noch nicht gewährleistet ist, wird der Flüssiggasantrieb im Allgemeinen alternativ zum Betrieb mit herkömmlichen Kraftstoffen vorgesehen, das heißt, dass die Druckgasbehälter zusätzlich zum Kraftstofftank eingebaut werden müssen.

Im einfachsten Fall werden die Druckgasbehälter im Kofferraum untergebracht, was jedoch die Ladekapazität des Fahrzeuges stark einschränkt. Es ist deshalb auch bereits bekannt geworden, die Druckgasbehälter über eine Rahmenkonstruktion am Unterboden des Fahrzeuges zu montieren. Diese Rahmenkonstruktion ist jedoch unter Herstellungs- und Montagegesichtspunkten sehr aufwendig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Lagerung für die Druckgasbehälter am Fahrzeug-Unterboden zu finden, die einerseits das Ladevolumen des Fahrzeuges kaum beeinträchtigt und andererseits mit geringem Aufwand realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Fahrzeug-Unterboden eine Profilierung aufweist zur teilweisen Aufnahme der unterhalb des Unterbodens gelagerten Druckgasbehälter.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Druckgasbehälter mehr oder weniger in den Fahrzeug-Unterboden integriert werden können und somit die Ladekapazität des Fahrzeuges weitgehend erhalten bleibt. Außerdem kann auf den bisher notwenigen Rohrrahmen verzichtet werden.

Die erfindungsgemäße Profilierung kann die Druckgasbehälter an deren oberen Umfang flächig oder punktuell - gegebenenfalls mit Ausnehmungen kontaktieren. Im Allgemeinen genügt es, wenn nur ein kleiner Umfangsbereich der Druckgasbehälter in die Profilierung hineinragt, derart, dass die Behälter an zwei gegenüberliegenden Seiten ihrer Anlage am Unterboden abgestützt werden.

Eine besonders zweckmäßige Ausbildung der Erfindung - unabhängig von vorgenannter Profilierung - ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgasbehälter quer zur Fahrtrichtung nebeneinander gelagert sind, aber dabei zumindest teilweise relativ zueinander in Vertikalrichtung versetzt angeordnet sind. Dies führt dazu, dass ein oder mehrere Behälter im Falle eines Fahrzeug-Aufpralles, wo üblicherweise hohe horizontale Stoßkräfte einwirken, vertikal, und zwar inbesondere in den unteren Freiraum - ausweichen können. Diese Maßnahme beruht auf der Erkenntnis, dass die Druckgasbehälter aus Sicherheitsgründen extrem stabil ausgeführt sind, so dass sie selbst unter erheblicher Krafteinwirkung keine Verformung durchmachen, sondern die volle Energie in die tragenden Strukturen der Karosserie übertragen, woduch teure Karosserieschäden bis hin zum Totalschaden ausgelöst werden. Diese Problematik wird durch die beschriebene Positionierung der Druckgasbehälter auf elegante Weise beseitigt, indem zumindest ein Behälter bei Einwirken von Horizontalkräften nach unten ausweichen kann.

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Dieses Ausweichen wird vorzugsweise noch dadurch begünstigt, dass die Profilierung des Unterbodens teilweise schräge, quer zur Fahrtrichtung verlaufende Flanken aufweist, die bei Stauchvorgängen leicht nachgeben.

Für die Befestigung der Druckgasbehälter bieten sich dem Durchschnittsfachmann zahlreiche Möglichkeiten. Eine kostengünstige Befestigungsmethode besteht in der Verwendung von Spannbügeln, die um den Druckgasbehälter herumgelegt werden und an ihren Enden am Unterboden befestigt sind.

Damit die Profilierung des Unterbodens im Falle eines Unfalles die erwünschte Stauchung durchführt, können zusätzliche Materialverstärkungen oder Abbiegungen vorgesehen sein, mit dem Ziel, dass der vertikale Versatz zwischen den Druckgasbehältern nicht aufgehoben, sondern verstärkt wird, so dass die vertikale Ausdrückfunktion auf den oder die Druckgasbehälter auf jeden Fall gewährleistet ist.

In diesem Zusammenhang kann es auch zweckmäßig sein, dass der Unterboden lokale Verstärkungen aufweist, die quer zur Fahrtrichtung verlaufen. Diese Verstärkungen sind vorzugsweise oberhalb des vertieft angeordneten Druckgasbehälters positioniert, um die Ebenheit des Unterbodens wieder einigermaßen herzustellen. Dazu hat die Verstärkung etwa die Form eines Winkelprofils.

Vorzugsweise werden die Druckgasbehälter im Bereich zwischen dem Kraftstofftank und dem Fahrzeugheck vorgesehen, das heißt, dass auch die Profilierung des Unterbodens dort angeordnet ist. Dabei kann der Kraftstofftank eine den benachbarten Druckgasbehälter schräg untergreifende Flanke aufweisen, damit auf jeden Fall im Tankbereich das seitliche Wegdrücken des angrenzenden Druckgasbehälters gewährleistet ist.

Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass unterhalb der Druckgasbehälter eine Abdeckung angeordnet ist. Sie schützt vor allem die Gas-Anschlussleitungen, aber auch die Spannbügel, mit denen die

Druckgasbehälter aufgehängt sind, vor Steinschlagschäden und sonstigem Bodenkontakt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und aus der Zeichnung. Sie zeigt einen Vertikalschnitt durch den Heckbereich eines Fahrzeuges mit den erfindungsgemäß in den Unterboden integrierten Druckgasbehältern.

Der erfindungsgemäße Einsatz in Form eines profilierten Bodenbleches ist durch das Bezugszeichen 1 bezeichnet. Es erstreckt sich von dem oberhalb des Hinterachskörpers 2 angeordneten Kraftstofftanks 3 bis zum Heckblech 4 mit dem schematisch angedeuteten Stoßfänger 5. Im Zwischenbereich hat das Bodänblech 1 drei nach oben ragende Profilierungen 1a, 1b und 1c, die sich quer zur Längsachse des Fahrzeuges erstrecken und zur Aufnahme jeweils eines Druckgasbehälters 6a, 6b bzw. 6c dienen. Die genannten Profilierungen sind durch Abbiegungen des Bodenbleches mit zumindest teilweise schrägen Flanken ausgebildet, so dass die Druckgasbehälter an ihrem oberen Umfang jeweils vorn und hinten abgestützt sind. Diese Abstützung ist wichtig, damit die sich quer zur Fahrtrichtung erstreckenden Druckgasbehälter beim Beschleunigen oder Abbremsen des Fahrzeuges keine Rollbewegungen ausführen.

An der Unterseite sind die Druckgasbehälter jeweils durch Spannbänder 7a, 7b bzw. 7c gehalten. Diese Spannbänder sind an ihren Enden jeweils am Bodenblech 1 montiert, während sie im Zwischenbereich, und zwar dort, wo eine gute Zugänglichkeit von unten gegeben ist, eine Spannvorrichtung, etwa in Form der gezeichneten Spannschraube mit Spannbolzen aufweisen. Dadurch können die Druckgasbehälter mit einer gewünschten Vorspannung in die Profilierung des Bodenbleches hineingedrückt und dort fixiert werden.

Dort, wo die Spannbänder 7b für den mittleren Druckgasbehälter mit dem Bodenblech 1 verschraubt sind, ist zweckmäßig auch ein quer zur Fahrtrichtung verlaufender Verstärkungsbügel 8 an der Oberseite des Bodenbleches montiert. Er dient vor allem zur Aussteifung des Bodenbleches in Querrichtung, aber auch für eine stabilere Befestigung des Druckgasbehälters 6b, der die

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Ausweichbewegung nach untern ausführen soll, ohne dabei seine Spannbügel 7b abzureißen.

Der Verstärkungsbügel 8 kann an seiner Oberseite mit den benachbarten Profilierungen 1a und 1c in etwa fluchten, so dass die Ebenheit an der Oberseite des Bodenbleches verbessert wird.

Des weiteren ist am rückwärtigen Ende des Bodenbleches 1 ein abgewinkeltes Heckblech 1d angeformt. Es verläuft unter einem gewissen Abstand zu dem ohnehin vorhandenen Heckblech 4 des Fahrzeuges und kann zusätzlich noch mit Puffermasse beschichtet sein, um das Stauchverhalten positiv zu beeinflussen.

Wie die Zeichnung deutlich zeigt, sind die Profilierungen 1a, 1b, 1c und damit auch die darin eingebetteten Druckgasbehälter 6a, 6b, 6c auf unterschiedlichem Höhenniveau angeordnet. Im Ausführungsbeispiel sitzt also der mittlere Druckgasbehälter 6b tiefer als die beiden benachbarten Druckgasbehälter 6a und 6c. Kommt es nun durch einen Unfall zu einer Stauchbewegung des hinteren Stoßfängers 5 in das Fahrzeug hinein, so dass die Druckgasbehälter gegeneinander gepresst werden, so führt der vertikale Versatz zwischen den Druckgasbehältern zu einer vertikalen Ausdrückbewegung des mittleren Druckgasbehälters 6b nach unten. Dessen Spannband 7b ist so dimensioniert, dass es dabei den Druckgasbehälter 6b nicht freigibt damit die Anschlussleitungen nicht abgerissen werden und kein Gas ausströmt. Durch den gewonnenen Freiraum werden schwerwiegende Karosserieschäden aufgrund der massiven Druckgasbehälter zuverlässig verhindert.

Unterhalb der Druckgasbehälter ist zweckmäßig eine etwa horizontal verlaufende Abdeckung angebracht, die in der Zeichnung der Einfachheit halber wegegelassen worden ist. Die ist vorzugsweise am Bodenblech 1 befestigt.

Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, die vertikale Ausweichbewegung nicht oder nicht nur am mittleren Druckgasbehälter, sondern stattdessen an den randseitigen Druckgasbehältern vorzusehen. Grundsätzlich sollte durch entsprechende Dimensionierung oder lokale Verstärkung des Bodenbleches 1 dafür gesorgt werden, dass die auf dem oberen Höhenniveau

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positionierten Druckgasflaschen bei einer horizontalen Stauchbewegung des Bodenbleches keine Ausweichbewegung nach unten durchführen, damit der vertikale Versatz zwischen den benachbarten Druckgasbehältern nicht aufgehoben wird.

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Claims (11)

1. Vorrichtung zur Lagerung von mehreren Druckgasbehältern (6a, 6b, 6c) im Bereich des Unterbodens (1) eines mit Gas betriebenen Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterboden (1) eine Profilierung (1a, 1b, 1c) aufweist zur teilweisen Aufnahme der unterhalb des Unterbodens gelagerten Druckgasbehälter (6a, 6b, 6c)

2. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgasbehälter (6a, 6b, 6c) quer zur Fahrtrichtung benachbart gelagert und zumindest teilweise in Vertikalrichtung relativ zueinander versetzt angeordnet sind, um im Falle eines Aufpralles ein vertikales Ausweichen zumindest eines Druckgasbehälters (6b) zu erlauben.

3. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (6a, 6b, 6c) des Unterbodens teilweise schräge, quer zur Fahrtrichtung verlaufende Flanken aufweist, um das vertikale Ausweichen einzelner Druckgasbehälter (6b) zu begünstigen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgasbehälter (6a, 6b, 6c) durch Spannbügel (7a, 7b, 7c) am Unterboden (1) befestigt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterboden (1) zumindest eine lokale Verstärkung (8) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Verstärkung (8) quer zur Fahrtrichtung verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Verstärkung (8) oberhalb der vertieft angeordneten Druckgasbehälter (6a) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (1a, 1b, 1c) des Unterbodens (1) zwischen Kraftstofftank (3) und Fahrzeugheck (4, 5) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Unterboden (1) ein abgewinkeltes Heckblech (1d) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank (3) eine schräge, den Druckgasbehälter (6a) teilweise untergreifende Flanke aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Druckgasbehälter (6a, 6b, 6c) eine Abdeckung angeordnet ist.