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Dokumentenidentifikation DE102005050802A1 03.05.2007
Titel Kraftstoffbehälter
Anmelder Erhard & Söhne GmbH, 73529 Schwäbisch Gmünd, DE
Erfinder Kögel, Alexander, 89155 Erbach, DE
Vertreter Lorenz und Kollegen, 89522 Heidenheim
DE-Anmeldedatum 24.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005050802
Offenlegungstag 03.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse B60K 15/03(2006.01)A, F, I, 20051024, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60K 15/077(2006.01)A, L, I, 20051024, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Kraftstoffbehälter, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ist mit einer Umfangswandung, zwei Stirnwandungen und mindestens einer zwischen beiden Stirnwandungen angeordneten Zwischenwand versehen. Die Umfangswandung weist wenigstens zwei Umfangswandteile auf. Die wenigstens eine Zwischenwand weist ein wenigstens annähernd ringförmiges Kopfteil auf, an dessen beiden zu den Stirnwandungen gerichteten Seiten Auflageschultern angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei Umfangswandteile jeweils dicht mit einer die beiden Auflageschultern verbunden sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Umfangswandung, zwei Stirnwandungen und mindestens einer zwischen beiden Stirnwandungen angeordneten Zwischenwand.

Ein Kraftstoffbehälter der eingangs erwähnten Art ist z.B. aus der DE 203 14 249 bekannt. Zum allgemeinen Aufbau eines Kraftstoffbehälters wird auch auf die EP 0 799 739 B1 verwiesen. Die wenigstens eine Zwischenwand zwischen den beiden Stirnwandungen kann mehrere Funktionen besitzen. Bei längeren Kraftstoffbehältern, die aus Gewichtsgründen häufig aus einem leichten Werkstoff, z.B. Aluminium oder auch aus Kunststoff bestehen, dienen eine oder mehrere Zwischenwände zur Stabilisierung des Kraftstoffbehälters. Wenn die Zwischenwand dicht in das Innere des Kraftstoffbehälters eingebracht ist, kann auch eine vollständige Trennung in zwei Behälterteile erreicht werden.

Häufig dienen die Zwischenwände auch als sogenannte Schwallwände, die die Aufgabe haben, einen Versatz bzw. Bewegungen des Tankinhalts aufgrund von im Fahrbetrieb eines Fahrzeuges auftretenden Belastungen zu verzögern, um so Kräfte auf den Behälter bzw. seine Wandung zu vermindern.

Die Schwallwände weisen hierzu ein oder mehrere Durchgangsöffnungen auf oder sind sogar als Lochplatten ausgebildet, die in den Kraftstoffbehälter quer zur Hauptbewegungsrichtung des Inhaltes eingebaut sind.

Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, die in schwerem Gelände im Einsatz sind, ist eine hohe Stabilität des Kraftstoffbehälters erforderlich. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf Schwingungen und Resonanzen, die eine Eigendynamik ergeben können, welche deshalb erhöhte Anforderungen an einen Kraftstoffbehälter stellen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, sind die eine oder mehrere Zwischenwände entsprechend stabil ausgebildet und innenseitig mit der Umfangswandung des Kraftstoffbehälters verbunden. Dies erfolgt zumeist durch Verschweißen.

Nachteilig dabei ist jedoch, dass die Einbringung bzw. die Verbindung der Zwischenwand bzw. der Zwischenwände mit der Umfangswandung relativ aufwändig ist. So müssen z.B. Schweißnähte im Inneren des Kraftstoffbehälters eingebracht werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass relativ enge Toleranzen zum Einbringen der Zwischenwand bzw. der Zwischenwände in das Innere des Kraftstoffbehälters zu beachten sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffbehälter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden, insbesondere der in der Herstellung einfacher ist und größere Toleranzen zulässt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Umfangswandung wenigstens zwei Umfangswandteile aufweist, und dass die wenigstens eine Zwischenwand ein wenigstens annähernd ringförmiges Kopfteil aufweist, an dessen beiden zu den Stirnwandungen gerichteten Seiten Auflageschultern angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei Umfangswandteile jeweils dicht mit einer der beiden Auflageschultern verbunden sind.

Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Umfangswand in wenigstens zwei Umfangswandteile, die über die Zwischenwand mit ihrer erfindungsgemäßen Ausgestaltung zur Bildung eines Kraftstoffbehälters zu einer Einheit miteinander verbunden werden, wird eine deutliche Herstellungsvereinfachung erreicht. Die Zwischenwand übernimmt somit nicht nur die vorstehend genannten Vorteile, sondern stellt damit einen wesentlichen Bestandteil zur Herstellung des Kraftstoffbehälters dar. Dies gilt insbesondere dann, wenn in einer sehr vorteilhaften Ausbildung der Erfindung vorgesehen ist, dass die Umfangswandteile jeweils mit ihrer inneren Umfangswand auf der Auflageschulter aufliegen. Bei diese Ausgestaltung ist es lediglich erforderlich, von beiden Seiten Umfangswandteile auf die Auflageschultern aufzuschieben und anschließend für eine dichte Verbindung zu sorgen. Dabei sind auch größere Toleranzen problemlos möglich.

In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung dieses erfindungsgemäßen Vorschlages kann dabei vorgesehen sein, dass Abdichtmittel außenseitig jeweils zwischen den Umfangswandteilen und dem Kopfteil der Zwischenwand aufgebracht sind. Dies bedeutet, dass neben einer Herstellungsvereinfachung nunmehr auch die Verbindung zwischen der Zwischenwand oder den Zwischenwänden und der Umfangswandung des Kraftstoffbehälters wesentlich einfacher ist. Anstelle der umständlichen Einbringung von Abdichtmittel in das Innere der Umfangswandungen zur Verbindung mit der Zwischenwand ist es lediglich erforderlich, Abdichtmittel, wie z.B. eine orbitale Verschweißung, außenseitig aufzubringen.

Dabei kann das Abdichtmittel, z.B. eine Schweißnaht, zwischen Seitenabschnitten des Kopfteils und den Umfangswandteilen aufgebracht sein. Die Aufbringung einer Schweißnaht zwischen den Seitenabschnitten und den Umfangswandteilen lässt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dergestalt zu, dass die Außenumfangswand des Zwischenteils bzw. Kopfteils wenigstens annähernd bündig mit den Außenumfangswänden der Umfangswandteile gehalten werden kann. Durch diese Ausgestaltung werden vorstehende Kanten, die zu Verletzungen oder Beschädigungen führen können, vermieden. Darüber hinaus ergibt sich auf diese Weise auch eine optisch ansprechende Ausgestaltung für den Kraftstoffbehälter, der z.B. bei Nutzfahrzeugen häufig sichtbar am Fahrzeug angeordnet ist.

Je nach Größe bzw. Länge des Kraftstoffbehälters kann dieser aus mehreren in Längsrichtung hintereinander angeordneten Umfangswandteilen mit jeweils dazwischenliegenden Zwischenwänden bestehen.

In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Stirnwandungen aus einem Stirnwandteil gebildet ist, das an seinem Außenumfang mit einer zur anderen Stirnwandung gerichteten Auflageschulter versehen ist, wobei das Umfangswandteil mit der Auflageschulter dicht verbunden ist.

Diese Maßnahme stellt ebenfalls eine Herstellungsvereinfachung dar, insbesondere dann, wenn auch hier in einer erfindungsgemäßen Weiterbildung vorgesehen ist, dass das Umfangswandteil, mit dem die Stirnwandung zu verbinden ist, auf der Auflageschulter aufliegt und gegebenenfalls von der Außenseite her mit einem Abdichtmittel, z.B. einer orbitalen Verschweißung, vorgesehen ist.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Umfangswandung, die Stirnwandung und die Zwischenwand aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung ausgebildet sind. Die Verbindung zwischen der Umfangswandung und der Zwischenwand kann bevorzugt über Schweißen, z.B. eine Orbitalverschweißung, oder über Kleben erfolgen. Hierbei können bekannte Verfahren und Stoffe eingesetzt werden.

Die Zwischenwand bzw. die Zwischenwände können auch aus einem entsprechend stabilen bzw. harten Werkstoff, z.B. Stahl bzw. Edelstahl, ausgebildet sein und die aus mehreren Umfangswandteilen bestehende Umfangswand des Kraftstoffbehälters aus einem gewichtsmäßig leichteres Material, wie z.B. Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. In diesem Fall hat sich eine Klebeverbindung zur Verbindung der Umfangswandung mit der Zwischenwand als besonders geeignet herausgestellt. Geeignete Klebstoffe sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt.

Auch eine Ausgestaltung aus Kunststoff ist möglich, wobei in diesem Falle gegebenenfalls auch anstelle von Schweißnähten Klebeverbindungen, beispielsweise gemäß der WO 03/018699 A2, vorgesehen sein können.

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.

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.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

1 einen Kraftstoffbehälter mit zwei Umfangswandteilen und einer dazwischenliegenden Zwischenwand in perspektivischer Darstellung;

2 einen Kraftstoffbehälter mit drei Umfangswandteilen und zwei dazwischen angeordneten Zwischenwänden;

3 einen Längsschnitt durch den Kraftstoffbehälter nach der 1; und

4 ausschnittsweise einen Längsschnitt durch eine Stirnwandung, die eine mit einer Auflageschulter versehene Stirnwand aufweist.

Die dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen einen Kraftstoffbehälter, der für Kraftfahrzeuge 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 nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile des Kraftstoffbehälters näher eingegangen.

Eine Umfangswandung 1 des Kraftstoffbehälters weist gemäß 1 zwei Umfangswandteile 1a und 1b und gemäß 2 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.

Die Umfangswandteile 1a, 1b und gegebenenfalls 1c sind stirnseitig durch zwei Stirnwandungen 2 und 3 abgeschlossen.

Gemäß 1 befindet sich zwischen den beiden Umfangswandteilen 1a und 1b eine Zwischenwand 4. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der 2 mit den 3 Umfangswandteilen 1a, 1b und 1c befinden sich jeweils zwischen dem Umfangswandteil 1a und 1b und zwischen dem Umfangswandteil 1b und 1c eine Zwischenwand 4.

Die dargestellte Zwischenwand 4 ist bei dem Ausführungsbeispiel als Schwallwand mit mehreren Durchgangsöffnungen 5 ausgebildet. Selbstverständlich kann die Zwischenwand 4 jedoch auch vollständig als Trennwand ausgebildet sein. Im letzteren Fall wird anstelle einer nur einzigen in einem Umfangswandteil vorgesehenen Tanköffnung 6 zusätzlich eine zweite Tanköffnung vorgesehen sein.

In der 3 ist eine der in den 1 und 2 nur prinzipmäßig dargestellten Zwischenwände 4 in vergrößertem Maßstab im Längsschnitt dargestellt. Wie ersichtlich, weist die Zwischenwand 4 ein 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.

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 kann z.B. Aluminium oder eine Aluminiumlegierung vorgesehen sein.

Wie weiterhin aus der 3 ersichtlich ist, sind die beiden Umfangswandteile 1a und 1b auf die beiden 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 gegebenenfalls 1c vorgenommen werden.

Bei einer entsprechenden Anordnung des Abdichtmittels 9 und dessen Einbringung zwischen Kopfteil 7 und Umfangswandteil 1a, 1b bzw. 1c kann das Kopfteil 7 der Zwischenwand 4 größenmäßig so ausgebildet werden, dass die Außenumfangswand des Kopfteils 7 wenigstens annähernd bündig ist mit den Außenumfangswänden der Umfangswandteile 1a, 1b und gegebenenfalls 1c. Hierzu sollte die Höhe von der Auflageschulter 8 bis zur Oberkante des Kopfteils 7 wenigstens annähernd der Dicke D des Umfangswandteils 1a, 1b bzw. 1c entsprechen.

4 zeigt eine Möglichkeit auch für die Stirnwandungen 2 und 3 die vorstehend genannte einfache Herstellungsmethode anzuwenden. In diesem Fall weist die Stirnwandung 2 bzw. 3 eine Stirnwand 10 auf, mit einem Kopfteil 11 und einer daran sich anschließenden Auflageschulter 12. Das Kopfteil 11 und die Auflageschulter 12 werden durch eine dreimalige Abknickung um 90° der Stirnwand 10 gebildet, wenn diese Teile einstückig ausgebildet sein sollen.

Wie ersichtlich, liegt auch in diesem Fall das Umfangswandteil 1a bzw. 1b oder 1c auf der Auflageschulter 12 auf und das Abdichtmittel 9 sorgt für eine Abdichtung nach außen. Auch hier kann wenigstens annähernd eine Bündigkeit zwischen dem Außenumfang des Kopfteils 11 und dem Außenumfang des dazugehörigen Umfangswandteiles erreicht werden. Zu diesem Zweck sollte, wie zu der 3 bereits erläutert, die Höhe von der Auflageschulter 12 von seiner Auflagefläche für das Umfangswandteil 1a, 1b bzw. 1c bis zur Oberkante des Kopfteils 11 der Dicke D des Umfangswandteils 1a, 1b bzw. 1c entsprechen.

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.

Zur Erhöhung der Steifigkeit des Kraftstoffbehälters können zusätzlich auch noch ein oder mehrere Spanngurte (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die zur Befestigung des Kraftstoffbehälters an einer Konsole eines Kraftfahrzeuges oder am Kraftfahrzeug direkt vorgesehen sein.

In üblicher Weise besitzt der Kraftstoffbehälter auch noch Entlüftungsöffnungen und Entleerungsöffnungen (nicht dargestellt).

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.


Anspruch[de]
Kraftstoffbehälter, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Umfangswandung, zwei Stirnwandungen und mindestens einer zwischen beiden Stirnwandungen angeordneten Zwischenwand, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswandung (1) wenigstens zwei Umfangswandteile (1a, 1b, 1c) aufweist, und dass die wenigstens eine Zwischenwand (4) ein wenigstens annähernd ringförmiges Kopfteil (7) aufweist, an dessen beiden zu den Stirnwandungen (2, 3) gerichteten Seiten Auflageschultern (8) angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei Umfangswandteile (1a, 1b, 1c) jeweils dicht mit einer der beiden Auflageschultern (8) verbunden sind. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswandteile (1a, 1b, 1c) jeweils mit ihrer inneren Umfangswand auf der Auflageschulter (8) aufliegen. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Abdichtmittel (9) außenseitig jeweils zwischen den Umfangswandteilen (1a, 1b, 1c) und dem Kopfteil (7) der Zwischenwand (4) aufgebracht sind. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtmittel (9) zwischen Seitenabschnitten des Kopfteils (7) und den Umfangswandteilen (1a, 1b, 1c) aufgebracht sind. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang des ringförmigen Kopfteils (7) der Zwischenwand (4) wenigstens annähernd bündig mit den Außenumfängen der Umfangswandteile (1a, 1b, 1c) ist. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe von der Auflageschultern (8) bis zur Oberkante der Kopfteile (7) jeweils wenigstens annähernd der Dicke D der Umfangswandteile (1a, 1b, 1c) entspricht. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (4) als Stabilisierungswand ausgebildet ist. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (4) als Trennwand ausgebildet ist. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (4) als Schwallwand mit wenigstens einer Durchgangsöffnung (5) ausgebildet ist. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Umfangswandteile (1a, 1b, 1c) mit jeweils dazwischenliegenden Zwischenwänden (4) in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Stirnwandungen (2, 3) aus einer Stirnwand (10) gebildet ist, die an ihrem Außenumfang mit einer zur anderen Stirnwandung (3, 2) gerichteten Auflageschulter (12) versehen ist, wobei das Umfangswandteil (1) mit der Auflageschulter (12) dicht verbunden ist. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Umfangswandteil (1) mit seiner inneren Umfangswand auf der Auflageschulter (12) aufliegt. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Abdichtmittel (9) außenseitig zwischen dem Umfangswandteil (1) und der Stirnwand (10) aufgebracht sind. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswandteile (1a, 1b, 1c) und die wenigstens eine Zwischenwand (4) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswandteile (1a, 1b, 1c) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, Stahl oder Edelstahl oder einer Stahl- bzw. Edelstahllegierung bestehen und die wenigstens eine Zwischenwand (4) aus Stahl, Edelstahl oder einer Stahl- bzw. Edelstahllegierung besteht.






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