CN102233814A - 用于汽车的燃料箱模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车的燃料箱模块，其包括至少两个燃料容器(5)和一个由扁材成型的、布置在所述燃料容器(5)之间的并且具有面朝所述燃料容器(5)的凹形侧壁(8)的支架(6)。

Description

用于汽车的燃料箱模块
技术领域
本发明涉及一种用于安装在汽车上或汽车中的燃料箱模块，尤其是可填充作为燃料的高压气体的燃料箱模块。
背景技术
液体燃料的容器在很大程度上可以采用一些能够实现有效地利用汽车车身现有的空腔或凹处的任意形状，但对于高压气体容器来说，由于容器必须承受得住较高的内压而不会变形，因而严重限制了高压气体容器外形构造的可能性。为保证高压气体容器的抗变形性，该高压气体容器应当在至少一个横截面中具有圆形的横截面，并且基本上只可以通过以下方式与可供燃料箱使用的、在三个空间方向上尺寸不同的空腔进行匹配，即，多个基本上呈圆柱形的、其直径和长度分别与空腔的第一或第二尺寸匹配的压力容器以与第三尺寸匹配的数量相互并排地进行装配。
安装多个压力容器而不是单个燃料箱需要更耗费的工序并且因此较昂贵。为了简化高压气体容器的安装，例如在DE 20 2007 015 487 U1中建议，将两个高压气体容器和一个具有面朝高压气体容器的凹形侧壁的支架组合成一个燃料箱模块，其可以作为单个组件以与燃料箱相似的方式装配在汽车底板下方。
这种已知的燃料箱模块的支架包括纵向延伸的轨道，其在装配状态中在一个基本上呈三角形的、由汽车底板和两个高压气体容器限定的中间腔中延伸并且两个在两侧配有凹形侧壁的臂从该轨道向下突伸出并且在高压气体容器之间穿过。燃料容器借助张紧带固定在支架上，该张紧带的两个端部分别锚固在轨道上并且分别将其中的一个中间段拧紧在臂的自由的下端。拉紧这种张紧带的螺栓必须可靠地锚固在臂的端部上，以便不会由于该张紧带的应力和在行驶时作用在高压气体容器上的震动而松脱开。为此所需的很大的支架材料厚度不仅导致在制造支架时较高的材料成本，而且还增大了装有该燃料箱模块的汽车的燃料消耗。传统的支架通过挤压成形制造，其中，在挤压成形过程之后还需要进行切除材料的加工，以得到支架最终的形状。这种制造一方面由于为制造挤压型材所需的工具的成本，另一方面由于繁琐的事后加工而需要很大的耗费。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，创造一种用于汽车的燃料箱模块，其重量轻并且制造耗费小。
该技术问题通过一种用于汽车的燃料箱模块解决，该燃料箱模块具有至少两个燃料容器和一个布置在该燃料容器之间的、具有面朝燃料容器的凹形面的支架，该支架由一种扁材成型，该扁材例如可以是金属扁材(例如扁钢)、塑料扁材等。扁材的成型，例如通过辊压成型或深冲，只需要简单、廉价的工具，在成型之后不需要特别耗时的后续加工。
可以考虑，为了重量节省在扁材中形成一些孔，只要这些孔不影响支架的稳定性，而这些孔可以在支架成型之前以最小的时间和成本耗费形成，尤其是冲压成型在平面的扁材上。
为形成一种可用扁材简单实现的横截面形状，支架凹形侧壁的边缘优选通过连接片相连。
至少一个形成支架的扁材坯的边缘优选布置在至少一个连接片中并且在此处相互连接。优选使用单个，尤其是带状的毛坯件，以便由此形成支架。如果内部应力使得这种坯的边缘难以固定相连，则也可以考虑将多个毛坯件接合成一个支架。
如果边缘搭接地布置并且通过点焊连接，可以实现迅速并且经济的制造。
为防止在汽车运行时作用在燃料箱模块上的惯性力使得该燃料箱模块在汽车上的锚固过于疲劳使用，优选支架的连接片不是直接地固定在汽车上，而是支架借助装配夹安装在汽车上，该装配夹固定在支架的两个连接片上。通过在两个连接片上的固定确保了作用在燃料箱模块上的惯性力不会将弯矩施加到支架上，该弯矩可能致使支架变形或使得为避免变形而需要支架具有很大的壁厚。换言之，装配夹使得在支架壁厚很小并且重量很轻时也能实现燃料箱模块足够的稳定性。
装配夹又优选通过装配座与汽车连接，该装配座具有一个固定在装配夹上的边脚和一个突伸出装配夹的边脚。该突伸出的边脚可以通过在纵向上高出燃料容器而设计成明显宽于支架或装配夹，并且由此相对来源于燃料箱模块惯性力的弯矩是稳定的。
还有利于燃料箱模块悬置的稳定性的是，装配座和装配夹之间的连接在两个连接片平面之间基本上设置在支架最窄部位的高度上。该高度大致与燃料箱模块重心的高度一致，因此在大多数情况下会在装配座和装配夹之间的连接处出现很小的扭矩。
适宜地，至少一个燃料容器通过至少一个包绕它的张紧带固定在支架上。优选每个燃料容器分别设有两个张紧带。这种张紧带的两个端部适宜地通过螺丝扣连接。一方面螺丝扣使得张紧带的长度与待固定的燃料容器周长匹配。另一方面，通过将螺丝扣设置在张紧带的两个端部之间确保了张紧带承受所有借助螺丝扣形成的应力。因此支架只需要设计得足够稳固以承载燃料容器的重量，而不用在此之外还承受固定燃料容器的应力，这又节省了重量和成本。
张紧带适宜地包绕支架的一部分并且由此在张紧的状态下保持燃料容器和支架固定地相互压靠。
为此，张紧带优选穿过两个在面朝燃料容器的侧壁中或优选在该侧壁的边缘上形成的孔。
该燃料箱模块优选通过沿汽车横向指向的支架安装在汽车上。这使得一个沿汽车横向有最大尺寸的按照空间能得到有效利用，其中，燃料箱的长度与此最大尺寸相适配。。
燃料箱模块优选的安装位置在前排座椅下方或汽车后桥的后方。
附图说明
本发明的其它特点和优点参照附图从下列实施形式的说明中得出。在附图中：
图1示意出带有两个按本发明的燃料箱模块的汽车的仰视图；
图2是燃料箱模块的透视图；
图3是按第一种设计方案的燃料箱模块的横截面图；
图4是支架和其与汽车底板连接的部件的局部纵截面；
图5是按一种变换的设计方案的与图4相似的局部纵截面；
图6是按第二种设计方案的支架的横截面；以及
图7是带有三个燃料容器的燃料箱模块的示意横截面。
具体实施方式
图1示意性地示出其上装有两个燃料箱模块2、3的汽车底板1的仰视图。两个燃料箱模块中前方的一个燃料箱模块2大致位于汽车前排座椅的下方，后方的燃料箱模块3位于后轴4的后方。每个燃料箱模块2、3包括两个分别呈带有拱形端侧的圆柱体形状的燃料容器5。这种燃料容器5尤其适用于容纳高压气体，然而，在混合动力汽车中，可以设置一个或多个燃料容器5用于容纳在常态下呈液态的燃料，如汽油或柴油燃料，酒精等。
燃料箱模块2或3的结构可以在图2的透视图中更清楚地看出。在两个燃料容器5之间具有一个由矩形的板坯成型的支架6，燃料容器5分别借助两个张紧带7固定在该支架6上。在图2中，面朝观测者的燃料容器5透明地示出，以便可以完整地显示支架6。
如尤其从图3的横截面中可知，支架6具有两个圆弧形弯曲的、向外凹的侧壁8，其曲率半径与燃料容器5的半径一致。凹的侧壁8通过凸曲的过渡区域9在其上部和下部边缘处一体式地与两个狭窄的水平连接片10连接。在两个凹侧壁8的上下边缘处分别冲裁出两条张紧带7穿过的狭窄切缝11。每条张紧带7的端部环绕绑住两个横向穿孔的销栓12、13。螺栓14自由地延伸穿过销栓12的穿孔并且与销栓13穿孔的内螺纹啮合。因此，通过转动螺栓14可以绕着燃料容器5拉紧张紧带7。虽然张紧带7的应力确保了支架6的侧壁8和燃料容器5的紧密接触，但并没有将拉力施加到支架6上，因此该支架6仅承受燃料容器5重量的负载。
此外从图3中可见，形成支架6的板坯的两个边缘15、16在上部连接片10上搭接。这两个边缘通过多个沿连接片纵向分布的点焊缝17相互连接。
再次参照图2示出了两个基本上呈V形的装配夹18，其与支架6敞开的端侧嵌接并且通过螺栓19固定在两个连接片10的端部。弯折的装配座20的边脚21分别借助另一个单独的螺栓22固定在各装配夹18上。装配座叉形的水平边脚23通过两个螺栓24固定在底板1上。螺栓22大致设置在支架6腰部的下方或燃料箱模块重心的下方，因此作用在燃料箱模块上的惯性力会致使在螺栓22上出现转矩。但该转矩明显小于当该支架的上部连接片10直接螺纹连接在汽车底板上时作用在支架6上的转矩。此外，装配座20镜像对置的边脚21倾斜的指向防止了燃料箱模块2绕延伸经过两个螺栓22的轴线转动。
图4在局部纵截面中放大地示出相同的情况。装配夹18和装配座20都具有比形成支架6的坯料的材料厚度更大的材料厚度。附加地，装配夹由多个压槽或加强筋25加固，并且装配座20由弯折的外边缘26和位于截面之外的压槽或加强筋27加固。
在图4中，固定有装配座20的底板1区域大致位于支架6腰部或燃料容器5纵轴线的高度上。因此，底板1必须具有一个在图4中未示出的凹处，燃料箱模块2部分嵌入该凹处中。然而，底板1的这个区域并不需要是可承载的，因为燃料箱模块2只通过装配座20锚固。
图5示出后部燃料箱模块3的与图4相似的截面。在此装配座20和装配夹18的比例改变，以便将燃料箱模块3锚固在地板1的高于图4中所示情况的区域。连接装配夹18与装配座20的螺栓22在此大约位于支架6腰部的高度，因此虽然边脚21近似垂直指向，但作用在燃料箱模块3上的惯性力不会导致转动。在螺栓24的高度上出现的转矩由边脚23较大的宽度和各螺栓24之间的距离承接。
图6示出按一种可选设计方案的支架6的横截面。在此，支架6由两个相同的两块坯料28接合成一个整体，每块坯料具有一个凹形侧壁8、一个与之邻接的过渡区域9以及两个成对地相互焊接的边缘条15、16，以形成连接片10。元件28比图3的一体式支架6更简单地成型，因此，虽然图6的支架由于也在下部连接片10处搭接的边缘条15、16而消耗材料更多，但制造可能更廉价。因为元件28没有闭合的横截面，所以其制造不仅可以考虑辊压成型而且可以考虑深冲技术。
按本发明的燃料箱模块也可以具有多于两个的燃料容器5。在没有图的情况下也可以理解，例如三个燃料容器5可以借助两个在它们之间的、图3或图6中示出的类型的支架6连接为一个燃料箱模块。但也可以在一个支架6上实现多于两个的凹形侧壁8，例如在图7中示例性示出了带有三个燃料容器5的燃料箱模块。
附图标记清单
1.底板
2.燃料箱模块
3.燃料箱模块
4.后桥
5.燃料容器
6.支架
7.张紧带
8.凹形侧壁
9.过渡区域
10.连接片
11.切缝
12.销栓
13.销栓
14.螺栓
15.边缘
16.边缘
17.点焊缝
18.装配夹
19.螺栓
20.装配座
21.边脚
22.螺栓
23.水平边脚
24.螺栓
25.加强筋
26.边缘
27.加强筋
28.元件
29.边缘条

Claims (14)

1.一种用于汽车的燃料箱模块，其具有至少两个燃料容器(5)和一个布置在所述燃料容器(5)之间的、具有面朝所述燃料容器(5)的凹形侧壁(8)的支架(6)，其特征在于，该支架(6)由扁材成型。
2.按权利要求1所述的燃料箱模块，其特征在于，所述凹形侧壁(8)的边缘通过连接片(10)相连。
3.按权利要求2所述的燃料箱模块，其特征在于，至少一个形成所述支架(6)的扁材坯(28)的边缘(15、16)在至少一个所述连接片(10)中相互连接。
4.按权利要求3所述的燃料箱模块，其特征在于，所述边缘(15、16)搭接地布置并且通过点焊(17)连接。
5.按权利要求2至4之一所述的燃料箱模块，其特征在于，装配夹(18)固定在两个连接片(10)上。
6.按权利要求5所述的燃料箱模块，其特征在于，装配座(20)具有一个固定在所述装配夹(18)上的边脚(21)和一个从所述装配夹(18)突伸出的边脚(23)。
7.按权利要求5或6所述的燃料箱模块，其特征在于，在所述装配座(20)和所述装配夹(18)之间的连接在所述两个连接片(10)的平面之间基本上设置在所述支架(6)最窄部位的高度上。
8.按权利要求5至7之一所述的燃料箱模块，其特征在于，所述支架(6)的壁厚小于所述装配夹(18)和/或所述装配座(20)的壁厚。
9.按权利要求1至8之一所述的燃料箱模块，其特征在于，至少一个所述燃料容器(5)通过至少一个包绕它的张紧带(7)固定在所述支架(6)上。
10.按权利要求9所述的燃料箱模块，其特征在于，所述张紧带(7)的两个端部通过螺丝扣(12、13、14)连接。
11.按权利要求9或10所述的燃料箱模块，其特征在于，所述张紧带(7)还包绕所述支架(6)的一部分(8)。
12.按权利要求11所述的燃料箱模块，其特征在于，所述张紧带(7)穿过两个在面朝所述至少一个燃料容器(5)的侧壁(8)或在该侧壁(8)的边缘(9)处形成的孔(11)。
13.按权利要求1至12之一所述的燃料箱模块，其特征在于，所述支架(6)沿汽车横向定向。
14.按权利要求1至12之一所述的燃料箱模块，其特征在于，所述燃料箱模块(2、3)装配在前排座椅的下方或汽车后桥(4)的后方。
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