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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schutz
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der Verbindungsleitung zwischen zwei Kraftstoffbehältern von Fahrzeugen,
insbesondere Kraftfahrzeugen, wobei die Kraftstoffbehälter beidseitig eines bei
Aufprallunfällen seine Lage in Richtung auf die Verbindungsleitung hin verandernden
Bauteils, vornehmlich des Antriebsstranges heckangetriebener Kraftfahrzeuge, angeordnet
sind.
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Durch die freien Gestaltungsmögli chke iten von Kraftstofftanks, insbesondere
bei Verwendung von Kunststoff, ergibt sich die Möglichkeit, bisher wegen ihrer unregelmäßigen
Form ungenutzte Räume der Karosserie zur Aufnahme von Tankeinheiten auszunutzen.
Dieser Trend wird in zweierlei Hinsicht begünstigt. Einerseits besteht die Forderung
nach erhöhter Sicherheit gegen Beschädigung der Kraftstoffbehälter bei Unfällen,
insbesondere Aufprallunfällen des Fahrzeugs. Zum anderen bietet die Unterteilung
des Kraftstoffbehälters in mehrere einzelne Tankeinheiten die Möglichkeit der Schaffung
eines großen und kompakten Kofferraumes aufgrund der besseren Raumausnutzung der
gegebenen Karosserie-Hohlräume.
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Im Pkw-Bau ist es bekannt geworden, den Kraftstoffbehälter so auszubilden,
daß er sich auf den ersten Blick als zwei separate, miteinander verbundene Behälter
darstellt. Dies ist jedoch bei näherem Hinschauen nicht der Fall; vielmehr ist der
Kraftstoffbehälter nach wie vor als eine Einheit anzusehen. Er weist lediglich in
der Mitte eine sehr breite und tiefe Rinne für den Durchtritt des Antriebsstranges
und der Auspuffleitung auf. Die Einbuchtung bzw. der verbleibende Verbindungskanal
zwischen den beiden Behälterhälften wird hierbei durch entsprechende Formgebung
der beiden Kraftstoffbehälterschalen (Trennebene ist der Verbindungsflansch) gebildet.~Bei
den bekannten Kraftstoffbehält-ern sind die beiden Behälterschalen durch Rollschweißen
miteinander verbunden Dies setzt eine freie Zugänglichkeit von allen
Seiten
zum Ansetzen des Rollschweißgerätes voraus. Aus diesem Grunde muß bei den bekannten
Kraftstoffbehältern der Verbindungskanal zwischen den beiden Behälterhälften hinsichtlich
seiner Erstreckung in Fahrzeuglängsrichtung ebenso breit ausgebildet sein wie die
Kraftstoffbehälterhälften selbst. Durch diese Maßnahme ergibt sich, abgesehen von
den erhöhten Herstellungskosten, nachteiligerweise ein erhöhter Raumbedarf für den
Verbindungskanal zwischen den Behälterhälften, was zu erheblichen Schwierigkeiten
führen kann (Package-Probleme).
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Gegenüber diesem bekannten Stand der Technik befaßt sich die vorliegende
Erfindung - wie schon eingangs im Gattungsbegriff angedeutet - mit einem echt zweigeteilten
Kraftstoffbehälter. Die beiden Kraftstoffbehälter sind separat für sich hergestellt
und werden anschließend durch eine übliche Schlauchleitung miteinander verbunden.
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An sich wäre es durchaus auch denkbar, zwei oder mehrere voneinander
völlig unabhängige Einzelkraftstoffbehälter vorzusehen. In diesem Fall würde es
jedoch unvermeidbar sein, jeden einzelnen Kraftstoffbehälter mit einem gesonderten
aufwendigen Einfüll-, Absaug- und Volumenmeßsystem auszurüsten. Aufgrund dieser
Tatsache hat sich die Verbindung zweier separater Kraftstoffbehälter durch eine
leicht montierbare Schlauchverbindung als in der Praxis am besten und leichtesten
verwirklichbar herausgestellt.
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Aus dieser an sich sehr vorteilhaften Anordnung zweier separater Kraftstoffbehälter,
verbunden durch eine Schlauchleitung, ergibt sich jedoch die der Erfindung zugrundeliegende
spezielle Problematik: Wie bereits erwähnt, ist die Lage des Kraftstoffbehälters
im Fahrzeug vor allem unter dem Gesichtspunkt der Aufprallsicherheit bedeutungsvoll.
2zweifellos sicher,
auch bei seitlichem Aufprall, ist die bei Frontalantriebswagen
oft praktizierte Anordnung des Kraftstoffbehälters vor der Hinterachse unter den
Rücksitzen. Bei Fahrzeugen in Standardbauweise mit Frontmotor und Heckantrieb ist
der für den Kraftstoffbehälter nutzbare Raum unter den Rücksitzen allerdings reduziert
auf zwei relativ kleine Räume beiderseits der Gelenkwelle. Hieraus ergibt sich eine
Anordnung der in Rede stehenden zweiteiligen Kraftstoffbehälter derart, daß die
Verbindungsleitung zwischen den beiden Kraftstoffbehältern unterhalb der Kardanwelle
zu liegen kommt. Obwohl also die beschriebene Anordnung des zweigeteilten Kraftstoffbehälters
an sich unfallsicher ist, so ist sie dennoch problematisch, und zwar hinsichtlich
des Crash-Verhaltens des Antriebsstranges. Bei einem Fahrzeug mit Frontmotor und
Heckantrieb knickt nämlich erfahrungsgemäß die Kardanwelle bei einem entsprechend
schweren Frontalaufprall des Fahrzeugs nach unten aus.
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Das Gelenkwellen-Mittellager reißt hierbei aus seiner Verankerung
am Bodenblech. Die Schlauch-Verbindung der beiderseits der Gelenkwelle (bzw. Hinterachsdeichsel)
unter dem Rücksitz'angeordneten Einzel-Kraftstoffbehälter ist durch den nach unten
ausknickenden Antriebs strang gefährdet. Es kann zu einem Reißen der Verbindungsleitung,
verbunden mit einem entsprechenden Auslaufen von Kraftstoff und somit zu einer erheblichen
Brandgefahr kommen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Verbindungsleitung
zwischen den beiden Einzel-Kraftstoffbehältern derart zu shützen, daß sie im Falle
eines Aufprallunfalles des Fahrzeuges durch den dann nach unten ausknickenden Antriebs
strang nicht mehr beschädigt werden kann.
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Nach dem Grundgedanken der Erfindung wird das geschilderte Problem
im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Verbindungsleitung mit Bezug auf das dieselbe
gefährdende Bauteil von einem schellenartigen Schutzteil überdeckt ist,
welches
beidseitig an den Kraftstoffbehältern befestigt ist.
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Das erfindungsgemäße schellenförmige Schutzteil bewahrt bei einem
nach unten Ausknicken des Antriebs stranges die Verbindungsleitung vor Zugbeanspruchung
und damit die beiden Kraftstoffbehälter vor einer gewaltsamen Trennung.
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Die Kraftstoffbehälter können sich vielmehr, dem deformierten Antriebsstrang
folgend, "schmetterlingsartig" in kontrollierter Weise verformen.
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Selbstverständlich ist die Erfindung - wie schon obige Formulierung
ihres Grundgedankens erkennen läßt - keineswegs darauf beschränkt, die Verbindungsleitung
zwischen den beiden Kraftstoffbehältern lediglich gegenüber dem sich deformierenden
Antriebsstrang zu schützen. So ist es z. B.
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denkbar, daß die beiden durch eine Verbindungsleitung gekoppelten
Kraftstoffbehälter aus irgendwelchen konstruktiven Gründen an einer anderen Stelle
des Fahrzeugs angeordnet sind, wo sie im Falle eines Aufprallunfalles durch andere
sich deformierende Teile gefährdet werden können. Auch in diesem Fall bietet das
erfindungsgemäße schellenartige Schutzteil einen entsprechenden wirksamen Schutz
vor einer Beschädigung der Verbindungsleitung.
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Für den Fall, daß die Kraftstoffbehälter Bodenflansche aufweisen,
wird in besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung weiterhin
vorgeschlagen, daß die beiden Schenkel des schellenartigen Schutzteils etwa parallel
zur Verbindungsleitung verlaufende Flansche aufweisen und daß das schellenartige
Schutzteil mittels der Flansche an den Bodenflanschen der Kraftstoffbehälter befestigt,
vorzugsweise mit diesen verschraubt ist. Wenn die Bodenflansche der Kraftstoffbehälter
und die mit diesen verbundenen Flansche des schellenartigen Schutzteils unterhalb
der Verbindungsleitung der Kraftstoffbehälter angeordnet sind, wirkt das Schutzteil
gewissermaßen als Zuganker, d. h. es nimmt die von der Kardanwelle (oder von
einem
anderen Karosserieteil) ausgehenden Zugkräfte selbst auf, während die Verbindungsleitung
der beiden Kraftstoffbehälter von Zugkräften völlig frei bleibt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können anhand von
Ausführungsbeispielen der Zeichnung und der nachstehenden Zeichnungsbeschreibung
entnommen werden.
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Es zeigt: Fig. 1 ein Personenkraftfahrzeug nach einem Frontalaufprall
in Seitenansicht (schematisch), Fig. 2 ein Personenkraftfahrzeug nach einem Heckaufprall
in Darstellung entsprechend Fig. 1, Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der
Hinterachsanordnung eines Personenkraftfahrzeugs, Fig. 4 einen Schnitt längs der
Linie IV-IV in Fig. 3 (schematisch), Fig. 5 eine perspektivische Darstellung zweier
durch eine geschützte Verbindungsleitung gekoppelter Kraftstoffbehälter, Fig. 6
den Gegenstand von Fig. 5 nach dem nach unten ausgeknickten Antriebsstrang des Fahrzeugs
infolge eines Aufprallunfalles, Fig. 7 die Kraftstoffbehälter-Anordnung in Frontansicht
(Ansicht in Richtung Pfeil A in Fig. 4), Fig. 8 den Gegenstand von Fig. 7 in einem
Zustand entsprechend der Darstellung nach Fig. 6, Fig. 9 bis 11 verschiedene Ausführungsformen
von Kraftstoffbehälter-Anordnungen gemäß der Erfindung, jeweils in Explosionsdarstellung,
und Fig 12 eine Draufsicht auf die Unterseite eines Kraftstoff-Teilbehälters.
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Nach Fig. 1 -und 2 bezeichnet 10 den Motor und 11 den zu den angetriebenen
Hinterrädern 12 führenden Antriebsstrang
des Fahrzeuges. Die Hinterachse
ist mit 13 und das hinter der Hinterachse liegende Ersatzrad mit 14 beziffert. Von
dem insgesamt mit 11 bezifferten Antriebsstrang bezeichnet 15 das Schaltgetriebe
(oder automatische Getriebe) und 16 die Gelenkwelle des Fahrzeugs. Das Celenkwellen-Mittelager
ist mit 17 beziffert.
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Wie Fig 1 verdeutlicht, tritt als Folge der bei einem Aufprallunfall
deformierten Frontpartie des Fahrzeuges eine Ausknickung der Gelenkwelle 16 nach
unten auf, wobei das Mittellager 17 von seiner Verankerung am Fahrzeugkörper gewaltsam
getrennt worden ist.
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Auch bei dem in Fig. 2 veranschaulichten Heckaufprall des Fahrzeuges
tritt ein nach unten Ausknicken der Gelenkwelle 16 auf, wobei dies die Folge einer
derart starken Heckverformung ist, daß Ersatzrad 14 und Hinterachse 13 entsprechend
nach vorn geschoben worden sind. Auch hier ist ein Abreißen des Gelenkwellen-Mittellagers
17 die Folge.
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Fig. 3 zeigt nun die übliche Einzelrad-Aufhängung der Hinterachse
eines Personenkraftfahrzeuges. Die Hinterräder 12 sind hierbei an Querlenkern 18
aufgehängt, durch Gelenkwellen 19 angetrieben und mittels Federbeinen 20 gegenüber
dem Fahrzeugkörper (nicht dargestellt) abgefedert. Das mit 21 bezeichnet Differentialgetriebegehäuse
besitzt hier ein starr angeschraubtes Tragrohr 2U. Diese gesamte Einheit stützt
sich über eine Traverse 22 und am Lager 17 am Fahrzeugboden ab. Längslenker 23 sorgen
für die Führung der Hinterachse 13 in Fahrzeuglängsrichtung.
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Fig. 3 läßt weiterhin erkennen, daß unterhalb des hinteren Endes des
Tragrohres 21A bzw. beidseitig desselben zwei KraftstoffbehäLter 245 25 angeordnet
sind. Die beiden Kraftstof-fbehälter 24, 25 sind, wie insbesondere aus den Fig.
9 - il ersichtlich ist, durch eine Verbindungsleitung
26 miteinander
verbunden. Die Verbindungsleitung 26 ist bei einem nach unten Ausknicken des Antriebsstranges
11, wie es in Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist, gefährdet.
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Um hier Abhilfe zu schaffen, ist die Verbindungsleitung 26mit einem
schellenartigen Schutzteil 27 aus Stahlblech überdeckt. Spezielle Einzelheiten hierzu
sind aus den Fig. 5 - 11 erkennbar.
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Das schellenartige Schutzteil 27 weist an den Enden seiner beiden
Schenkel zwei Flansche 28, 29 auf, die etwa parallel zu der Verbindungsleitung 26
verlaufen und mit Bodenflanschen 30 bzw. 31 der Kraftstoffbehälter 24 bzw. 25 verschraubt
sind. Bei den Ausführungsformen nach Fig. 5 - 9 und 11 sind hierfür vier Befestigungspunkte
vorgesehen, die mit 32 - 35 beziffert sind. Die Befestigung erfolgt durch Schrauben
36 - 39 und Muttern 40 - 43.
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Wie die Zeichnung, insbesondere Fig. 5 - 11, weiterhin verdeutlicht,
weist das schellenartige Schutzteil 27 auch an seinen beiden an die Kraftstoffbehälter
24, 25 angrenzenden Stirnseiten Flansche auf, die mit 44 und 45 bezeichnet sind.
Fig. 7 macht deutlich, daß diese stirnseitigen Flansche 44, 45 des Schutzteils 27
gegenüber den angrenzenden Kraftstoffbehälterwänden geneigt ausgebildet sind bzw.
gegenüber diesen einen gewissen Abstand aufweisen.
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Der Grund hierfür wird weiter unten noch näher erläutert.
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Möglichkeiten der Befestigung der Kraftstoffbehälter 24, 25 am Fahrzeugkörper
sind in den Fig. 7, 8 und 12 gezeigt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 erfolgt die Befestigung
mittels Befestigungslaschen 46, 47, deren Schenkel gegenüber der Horizontalebene
geneigt sind. Die Befestigungslaschen 46, 47 greifen einerseits bei 48 bzw.
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49 an den Bodenflanschen 30 bzw. 31 der Kraftstoffbehälter 24, 25
an und sind andererseits mit den abgebogenen Enden ihrer Schenkel am Fahrzeugkörper
50 befestigt.
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Strichpunktiert ist in Fig. 7 und 8 eine zweite Befestigungsalternative
gezeigt: Spannbänder 46A und 47A, vgl. auch Fig. 12.
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Fig. 12 zeigt eine andere Möglichkeit der Befestigung der Kraftstoffbehälter
24, 25 am Fahrzeugkörper 50. Zu dem genannten Zweck ist für jeden Kraftstoffbehälter
24 bzw.
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25 ein Spannband 51 vorgesehen, weiches an seinem rückwärtigen Ende
in nicht gezeigter Weise mittels einer Schraubverbindung am Fahrzeugkörper befestigt
ist. Das Spannband 51 ist in eine entsprechend vorbereitete Sicke 52 des Kraftstoffbehälters
24 eingelegt, damit es in seitlicher Richtung fixiert ist. Fig. 12 zeigt, daß sich
die Sicke 52 in Fahrtrichtung 53 gegenüber dem in seiner Breite gleich bleibenden
Spannband 51 verbreitert. Diese Maßnahme hat - wie weiter unten noch näher erläutert
- den Zweck, im Falle einer Deformierung des Antriebsstranges 11 eine Nachgiebigkeit
der Kraftstoffbehälter 24, 25 gegenüber den Spannbändern 51 zu bewirken.
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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen schellenartigen Schutzteils
27 geht nun insbesondere aus den Fig. 6 und 8, hervor. Wie aus den Fig. 1 und 2
ersichtlich und weiter oben bereits erläutert, knickt im Falle eines Aufprallunfalles
des Fahrzeuges der Antriebsstrang 11, insbesondere die wesentlichen Teile desselben
bildende Gelenkwelle 16 und das Tragrohr 21A nach unten aus. Sie kommt hierbei mit
dem schellenartigen Schutzteil 27 in Berührung und übt auf dieses eine Kraft in
Pfeilrichtung 54 aus (Fig. 6). Da die Flansche 28, 29 des schellenartigen Schutzteils
27 bzw.
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dessen Befestigungsstellen 33 - 35 an den Kraftfahrzeugbehältern 24,
25 unterhalb der Verbindungsleitung 26 liegen, wirkt das schellenartige Schutzteil
27 als Zuganker, indem es die Verbindungsleitung 26 frei von Zugspannungen und die
beiden Kraftstoffbehälter 24, 25 an deren Flanschen 30, 31 zusammenhält. Infolge
der vom Tragrohr 21A auf das Schutzteil 27 in Pfeilrichtung 54 ausgeübten Kraft
kommt es lediglich zu einer teilweisen Bewegung der Kraftstoffbehälter 24, 25 nach
unten, wobei sich diese Bewegung aber nur auf den vorderen Bereich der Kraftstoffbehälter
beschränkt. Der hierbei zurückgelegte Weg des Tragrohres 21A
einerseits
und der Kraftstoffbehälter 24, 25 andererseits läßt sich besonders gut aus einem
Vergleich der Fig. 7 und 8 ersehen Die untere Position des Tragrohres 9tA nach erfolgter
Ausknickung, ist in Fig. 8 durch das Beze,gszeichen 2iÄ'gekennzeichnet. Wie weiterhin
aus Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, wird die beschriebene Bewegung der Kraftstoffbehälter
24, 25,,r bei der diese - relativ zum Teil 27 gesehen - schmetterlingsartig an ihren
Enden nach oben ausweichen, wird durch die Anordnung und Gestaltung der Befestigungslaschen
4.6, 47 ermoglichtw durch die die beiden Kraftstoffbehälter 24, 25 mit dem Fahrzeugkörper
50 verbunden sind. Die Schräganordnng der Schenkel der Befestigungslaschen 46, 47
ermöglicht eine Nachgiebigkeit der Befestigungsvorrichtung, ohne daß es hierbei
an den Befestigungsstellen 48, 49 zu einem Abreißen kommt.
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Eine ähnliche Auswirkung hat auch die aus Fig. 12 ersichtliche Befestigung
mittels Spannband 51 und Sicke 52. Wenn die Kraftstoffbehälter 24, 25 im Bereich
des Schutzteils 27 von dem nach unten ausknickenden Antriebsstrang 11 beaufschlagt
werden und sich dort entsprechend nach unten bewegen, so ermöglicht die sich in
Fahrtrichtung 53 verbreiternde Sicke 52 eine entsprechende Ortsverlagerung des Kraftstoffbehälters
24 bzw. 25 in Fahrzeugquerrichtung.
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Die Kraftstoffbehälter 24, 25 vermögen auch dann, ohne daß es zu einer
Loslösung der Befestigung gegenüber dem Fahrzeugkörper kommt, die aus Fig. 6 bzw.
8 ersichtliche Endposition einzunehmen.
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In diesem Zusammenhang spielt auch die bereits oben erwähnte Schrägneigung
der seitlichen Flansche 44, 45 des schellenartigen Schutzteils 27 gegenüber den
angrenzenden Kraft stoffbehälterwänden eine Rolle. Die Schrägneigung der Flansche
44, 45 bewirkt nämlich, daß es erst gegen Ende der beschriebenen Schmetterlingsbewegung
der Kraftstoffbehälter 24, 25 zu einer Berührung der Behälterwände mit den stirnseitigen
Flanschen 44, 45 des Schutzteils 27 kommt.
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Auch diese Bewegungsverhältnisse lassen sich insbesondere aus Fig.
6 und 8 bzw. 7 entnehmen. Auf diese Weise wird eine Beschädigung der innenliegenden
Kraftstoffbehälterwände durch das Schutzteil 27 vermieden.
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Fig. 10 zeigt eine Variante, bei der die mit 30a und 31a bezeichneten
Bodenflansche der Kraftstoffbehälter 24a, 25a unterhalb der Verbindungsleitung 26
verbreitert ausgebildet sind. Die verbreiterte Stelle ist mit 55 bezeichnet. Die
Verbindung der Bodenflansche 30a und 31a erfolgt durch Schrauben 56, 57, die entsprechende
Bohrungen 58, 59 sowie 60, 61 durchsetzen und mit Muttern 62, 63 verschraubt sind.
Fig. 10 zeigt hierbei weiterhin, daß die Befestigungsstellen 58, 59 und 60, 61 zugleich
die Befestigungspunkte für das schellenartige Schutzteil 27a bilden, wobei dieses
durch die Schrauben 56, 57 ebenfalls in entsprechenden Bohrungen durchsetzt wird.
Die miteinander verbundenen verbreiterten Stellen 55 der Bodenflansche 30a und 31a
der Kraftstoffbehälter 24a, 25a dienen als Schutz der Verbindungsleitung 26 vor
Steinschlag von unten.
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Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 11 ist ein Steinschlagschutz
unterhalb der hier mit 26b bezeichneten, als Stahlblechwellrohr ausgebildeten Verbindungsleitung
vorgesehen. Es handelt sich hierbei um ein separates Blechteil 64, welches an den
Stellen mit den Bodenflanschen 30, 31 verbunden ist, an denen auch das schellenartige
Schutzteil 27 durch Schrauben 36 bis 39 befestigt ist.
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Das hier als Verbindungsleitung dienende Stahlblechwellrohr 26b ist
an seinen Enden in die betreffenden Anschlußstutzen 65 und 66 der Kraftstoffbehälter
eingelötet.
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Bei den übrigen gezeigten Ausführungsformen ist das Verbindungsrohr
26 als Gummischlauch ausgebildet und wird einfach auf die Anschlußstutzen 65, 66
aufgesteckt und befestigt.
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L e e r s e i t e