CN112135745A - 具有容积元件的机动车辆储罐 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于容纳机动车辆中的流体的储罐，尤其是燃料储罐，其包括：形成用于接收流体的内部空间的外壁；布置在内部空间中用于接收气体、特别是空气的至少一个容积元件；以及在容积元件和储罐的环境之间的、用于改变容积元件的容积的开口，特别是导气管线，其中，至少一个容积元件至少部分地形成为风箱。

Description

具有容积元件的机动车辆储罐
技术领域
本发明涉及一种用于容纳流体、特别是燃料的机动车辆中的储罐。该储罐具有充气的容积元件，该容积元件具有可变的容积。
背景技术
由于对环境的破坏作用，必须最大程度地防止燃料储罐排放碳氢化合物。碳氢化合物蒸气是由燃料中碳氢化合物的高分压尤其是在较高温度下产生的。三种基本过程导致碳氢化合物蒸气可能从燃料储罐中排出。一种过程是碳氢化合物分子通过储罐的外壁渗透。该过程被广泛理解，现有解决方案可充分减少其排放。第二种过程是加油过程。用液体燃料向储罐加注需要置换位于储罐中的具有饱和的碳氢化合物的气体。捕获这些气体的主要方法有两种：具有大型活性炭过滤器(ACF)的机载加油蒸汽回收(ORVR)或通过加油站的燃料喷嘴抽吸气体。第三，在驻车时或当内燃机不运转时，由于环境温度的变化而产生气体，这被称为昼夜排放或驻车排放。在定期对活性炭过滤器进行适当的吹扫处理的情况下，这些排放也可以通过活性炭过滤器进行缓解。为此，内燃机通常必须处于运行状态。这可能是相对复杂的，特别是对于具有电动机和内燃机的混合动力车辆而言，因为内燃机并不总是运转。
在不对储罐加压的情况下减少HC排放的一种方式是，创建具有集成的容积元件的非加压储罐，该容积元件通过容积变化来补偿产生的气体体积。为此，该容积元件必须相对于碳氢化合物尽可能地防止排放，以便在该容积元件内部始终存在空气，该空气可以从储罐系统中直接压出到大气中或吸入该容积元件中。此外，容积元件必须易于变形，以至于几毫巴(最高±20mbar)的压力差就足以确保完全填充和排空。此外，容积元件的容积变化(最大容积减去最小容积)的尺寸必须设计成，使得在温度升高的情况下通过蒸发产生的气体体积可以以压力中性的方式或在低压下得到补偿。
WO 2016/012284描述了容积主体的各种实施方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种机动车辆的储罐，特别是燃料储罐，其简单的结构允许以尽可能低的维护、可靠且环境友好的方式来操作机动车辆。
该目的通过具有独立权利要求的特征的方法来实现。从属权利要求具有本发明的有利实施例作为其主题。
因此，该目的通过一种特别是设计为燃料储罐的储罐实现。该储罐被设计成布置在机动车辆中并容纳流体。机动车辆特别地是道路车辆，例如汽车，卡车或摩托车。特别优选地，机动车辆是具有电动机和内燃机的混合动力车辆。储罐所容纳的流体优选地是燃料，例如汽油或柴油。
储罐包括外壁。该外壁形成用于容纳流体的内部空间。此外，储罐包括至少一个布置在内部空间中的容积元件。容积元件设计用于容纳气体。气体特别地是来自储罐周围环境的空气。
因此，除了由容积元件占据的容积之外，由外壁形成的容器容积可以用来容纳流体。
此外，储罐包括在容积元件和储罐的周围环境之间的管线，或者至少容积元件朝向周围环境的开口。该管线以输送气体的方式将容积元件穿过外壁连接至周围环境。该开口以引导气体的方式将容积元件穿过外壁连接至周围环境。借助于管线或开口，气体可以从容积元件流到外部或从外部流入容积元件。因此，
容积元件中的气体质量变化，使得当内部空间中的压力和/或内部空间中的填充量变化时，容积元件的容积也变化。因此，容积元件可以“呼吸”。
气体特别是空气，其分别从大气和管线中抽吸，或者通过开口流回到大气中。特别地，空气通过过滤器、优选为灰尘过滤器从容积容器中流出，进入大气。
特别地，当储罐完全充满流体时，容积元件具有其最小容积，并且当从储罐中去除流体时，容积元件连续地填充气体。在重新填充储罐的情况下，容积元件被排空到周围环境中。下面说明了容积元件的工作原理：当位于储罐中的燃料的饱和蒸气压改变时(例如，当驻车时)，由此补偿正常产生的压力变化。例如，如果燃料温度基本上在一天中波动(例如，早晨为20℃，中午为40℃，晚上为20℃)，则可以借助于容积元件补偿饱和蒸气压的变化。因此，容积元件在最高燃料温度下具有最小容积，而在燃料温度最小时其容积最大。WO2016/012284详细描述了容积元件的功能。
多个本文描述的容积元件也可以布置在储罐的内部空间中。容积元件可以相同地或不同地设计。
所述至少一个容积元件至少部分地设计为风箱。风箱包括多个折叠，这些折叠是由向内折叠点和向外折叠点的交替布置产生的。风箱的所谓中间表面在折叠点之间延伸。仅具有一个螺旋形圆周折叠的风箱也是可能的。
当展开和折叠时，风箱平行于假想的折叠轴线(也称为：Z轴)移动。风箱沿着该折叠轴线展开并再次折叠在一起，该折叠轴线优选地垂直于储罐的外壁的顶侧。
风箱的构造
优选地，容积元件包括第一元件壁和相对设置的第二元件壁。风箱在两个元件壁之间延伸。折叠轴线优选垂直于元件壁。
第一元件壁和/或第二元件壁优选地设计成或包括面板。面板优选地是刚性的。此外，元件壁也可以由风箱的材料形成，如果适用的话，由结构增强元件来增强。
优选地，将风箱吹塑到分别设计成面板的第一元件壁和/或第二元件壁上。“吹塑”特别地通过将第一元件壁和/或第二元件壁与预成型件一起插入到吹塑工具中来进行。在吹塑工具中，将预成型件吹成风箱，其中，通过吹模压力，将预成型件的材料压靠在第一元件壁和/或第二元件壁上，由此结合元件。在吹塑过程中，风箱的材料在面板的整个表面上延伸，由此将风箱和面板在整个表面上接合在一起。
作为“吹塑”的替代方式，在吹塑过程中将面板插入预成型件中。面板的基本几何形状调整成模制部件的几何形状。当关闭吹模工具时，面板的边缘被周边被焊接到预成型件上。
根据另一替代方案，面板也可以以材料结合和/或形状配合的方式连接至风箱。特别地，各个元件壁粘附固定、焊接和/或铆接到风箱上。这在风箱吹塑之后进行。
在元件壁(第一和/或第二元件壁)、特别是在设计成面板的元件壁的简单设计中，元件壁由单层材料形成。可替代地规定，元件壁具有至少两个层。这两个层是内层和外层。由此，外层与内层由不同的材料制成。可替代地规定，元件壁具有至少三个层。这三个层是内层、间层和外层。由此，中间层由与内层和外层不同的材料制成。内层和外层可以由相同的材料或不同的材料制成。中间层设计成满足排放要求的阻挡层，如在风箱的中间层上也优选设置的。对于元件壁的中间层，优选使用乙烯乙烯醇共聚物(EVAL或EVOH)、聚甲醛(POM)或聚酰胺(PA)，特别是脂族聚酰胺、芳族聚酰胺或部分芳族聚酰胺(PPA)。元件壁的内层的材料优选地与风箱的内层的材料相容，使得这些材料形成材料结合。
元件壁(第一和/或第二元件壁)、特别是设计成面板的元件壁，优选地是多层挤出的多组分注塑件或冲压件。
元件壁也可以至少部分地由风箱形成。
特别是当元件壁由风箱形成而不使用刚性面板时，可以在风箱的底部结合周向的径向折痕，以便底部可以在外部折痕内稍微向上移动，以进一步减小最小容积(容积元件的压缩状态)。在这种情况下，元件壁不是刚性面板，而是风箱的底部形成第二元件壁。
特别地，当元件壁由风箱形成而不使用刚性面板时，应当优选地规定，元件壁至少包括结构增强元件。该结构增强元件优选地是环形的。“环形”包括所有形式，例如圆形，椭圆形，多边形，并且不限于闭合的、全圆周的环。该结构增强元件可以特别地吹塑成型到风箱上，或者之后以材料结合和/或形状配合的方式结合到风箱上，该结合特别是粘合、焊接和/或铆接。结构增强元件可以与风箱底部的径向折痕相结合。
第一元件壁优选地位于储罐的顶侧。特别地，第一元件壁附接至储罐的顶侧。
在第一元件壁上，优选地在面板中，优选地设计有连接器，例如接头，该接头向外突出穿过储罐的外壁，并且因此可以连接到气体输送管线。特别地，容积元件也可以通过插入外壁的相应孔中的这种连接而附接至外壁。
风箱的层组成
在简单的设计中，风箱由单层材料形成。可替代地规定，风箱具有至少两个层。这两个层是内层和外层。由此，外层与内层由不同的材料制成。
可替代地规定，风箱具有至少三个层。这三个层是内层、间层和外层。由此，中间层由与内层和外层不同的材料制成。内层和外层可以由相同的材料或不同的材料制成。
各个层优选彼此粘接或层压在一起。可以在层间使用粘合剂层。
这些层是“功能层”，它们本身又可以由多个单层制成。特别地规定，中间层由多个单层构成。
外层的材料特别地具有60至1100MPa(兆帕)的e模量(弹性模量)。优选地，外层的材料具有60至200MPa或500至1100MPa的e模量。
内层的材料特别地具有60至1100MPa的e模量。优选地，内层的材料具有60至200MPa或500至1100MPa的e模量。
对于外层和内层，优选地选择对以流体和气体形式的极性组分(例如水，乙醇等)以及非极性组分具有阻挡作用的材料，并且优选地具流体耐性，特别是燃料耐性。对于中间层，优选地选择抑制燃料排放的材料。
特别地，聚乙烯或含聚乙烯的材料用于外层和/或内层。特别适合于此的是PE-HD(高密度聚乙烯)类型或PE-LD(低密度聚乙烯)类型或PE-LLD(线性低密度聚乙烯)或PE-HMW(高分子量聚乙烯)或PE-UHMW(超高分子量聚乙烯)或PE-MD(中密度聚乙烯)的聚乙烯。可替代地，可以使用更多的弹性材料，例如TPE(热塑性弹性体)、TPU(热塑性聚氨酯)或ETFE(乙烯四氟乙烯)。
中间层中的阻挡效果可以优选地通过使用乙烯乙烯醇共聚物(EVAL或EVOH)、聚甲醛(POM)或聚酰胺(PA)，特别是脂族聚酰胺、芳族聚酰胺或部分芳族聚酰胺(PPA)来实现。
风箱的总厚度由所有层的厚度之和构成。外层具有外层厚度，内层具有内层厚度，中间层具有中间层厚度。
特别优选地，中间层的厚度为5至800μm，特别是10至300μm，特别优选地为15至100μm，进一步优选地为20至40μm。
附加地或可替代地，优选地规定，中间层厚度比外层厚度薄和/或比内层厚度薄。
附加地或可替代地，优选地规定，中间层厚度比内层厚度薄。
特别地，中间层的厚度为总厚度的1％至25％，优选地为5％至15％。
特别地，外层的厚度占总厚度的5％和25％之间，优选地为10％和20％之间。这种相对较薄的外层能够减小来自燃料在外层中膨胀的变形力。
与单层或多层结构无关，优选地规定总厚度为100至3,000μm，特别是200至1,200μm。
风箱的局部区域可能更厚或更薄。特别地规定，测量经限定的层的厚度和两个折叠点之间的中间的总厚度。
优选地，风箱至少在一个位置处具有附加的增强层，但是优选地不在其整个表面上具有附加的增强层。由此可以在选定的位置机械地增强风箱。
风箱的结构
此外，优选地规定，风箱通过结构机械部件来增强。为此，特别地使用至少一个支撑环。支撑环可以在向内指向的折叠点和/或向外指向的折叠点使用。
由此可以将支撑环布置在风箱的壁的外部和/或风箱的壁的内部和/或风箱的壁的内部。特别地，支撑环可以粘合地连接到风箱的壁上和/或焊接到壁上和/或插入壁中的突片中。当将支撑环布置在风箱的壁的内部时，可以将支撑环布置在上述层之间。
因为实际的折叠功能不受支撑环的限制，所以优选地规定将支撑环设置成使其不妨碍容积元件的所需运动。为此，它们优选地由比风箱本身的壁更硬的材料制成。因此，容积元件保持形状，并且支撑环仅在一个轴向方向上辅助所需的运动，该周向方向限定为平行于折叠轴线(Z轴)。但是，对于支撑环，也可以选择比风箱的壁更软的材料，因为稳定效果是由支撑环的几何形状产生的。支撑环特别地由弹性体，优选丁腈橡胶(NBR)制成。
特别优选地规定，在风箱的壁的内侧上向外指向的至少一个折叠点(外部折痕)插入支撑环。支撑环优选地不与风箱接合，而仅插入风箱中。特别地，这种支撑环插在最顶侧向外折叠处和最底部向外折叠处的内侧上。
作为所描述的插入的支撑环的附加实施例或替代实施例，通过已经描述的环形的增强层可以使至少一个折叠、特别是外部折叠稳定。以此方式，特别是至少在最底部的折叠处，使得优选地多个或所有外部折叠稳定化。优选地，增强层位于风箱的外侧。优选地，增强层完全延伸到至少一个向外指向的折叠点，从而形成“支撑环”。
作为所述插入的支撑环或由增强层形成的“支撑环”的附加实施例或替代实施例，至少一个外部折叠可以具有环形的加粗部(Anstauchung)。由此特别是至少在最底部的折叠处使得优选地多个或所有外部折叠稳定化。加粗部在吹塑模具中产生并且表示风箱的加厚区域。优选地，加粗部完全延伸到至少一个向外指向的折叠点，从而形成“支撑环”。
另外，可以以双稳定方式构造风箱的部分或全部折叠，使得与具有稳定折叠的风箱相比，容积元件完全呼吸所需的最大过压更低，而最小负压更高。此外，由于只有“打开”的折叠才实际移动，因此折叠总体上较少受到应力。
为了帮助风箱沿着折叠轴线(Z轴)均匀运动并且简化呼吸以及同时使折叠稳定化，优选地规定，位于折叠点之间的中间表面以波浪状方式设计。优选地，波浪在径向地在周向上，并且也可以被描述为“折叠中的折叠”。
风箱的形状
风箱优选以圆锥形或截头圆锥形的方式成形。这种形状描述了风箱，特别是在展开状态下的风箱。可替代地，风箱例如是球形或圆柱形的。
在此，“圆锥形”或“截头圆锥形”的描述不限于具有圆形或椭圆形横截面(限定为垂直于Z轴)的风箱。首先，这种形状具体地描述了风箱从特别是在第一元件壁处的大直径朝向特别是在第二元件壁处的小直径的的逐渐变细。
在垂直于折叠轴线(Z轴)的横截面中，风箱可以特别地具有圆形、椭圆形或多边形的形状。关于多边形形状，拐角优选地是倒圆的。此外，为了最佳的容积利用，规定风箱的横截面形状设计成使得容积元件接近储罐轮廓和/或储罐的任何内置部件的轮廓的内侧。
圆锥形或截头圆锥形特别地涉及风箱的至少一个区段，其中该区段包括多个折叠。因此，风箱优选地为完全圆锥形或截头圆锥形。然而，可替代地，风箱也可以具有例如圆柱形或球形的区段，和圆锥形或截头圆锥形的另一区段。因此，每个区段都在多个折叠上延伸。
此外，风箱也可以具有多个区段，它们均在多个折叠上延伸，其中这些单独的区段本身是圆锥形的或截头圆锥形的。
为了最佳地使用构造封套，还可能有利的是，风箱沿折叠轴线(Z轴)以弯曲的例如香蕉形的方式设计。
附加地或可替代地，为了最佳地使用构造封套，还可能有利的是，使风箱的一侧设计成比另一侧更具刚性，使得风箱在呼吸时不对称地移动。
此外，优选地规定，在储罐的内部空间中，使用多个容积元件，从而最佳地使用建造封套。因此，还可以使用更复杂的储罐几何形状，这又有利于将储罐安装在车辆中。
此外，优选地规定，风箱以螺旋形的方式折叠。当呼吸时，换言之，当风箱展开和折叠时，风箱执行旋转运动。由此也可以将上述的呈螺旋弹簧形式的支撑环布置在向内指向的折叠点和/或向外指向的折叠点上。这种形式的结构机械支撑可以同时用作弹性元件。下面将更详细地描述“弹性元件”的功能。
引导装置
优选地，储罐在容积元件中或在容积元件的外部包括至少一个引导装置，用于在平行于其折叠轴线(Z轴)展开和折叠时引导风箱，并限制风箱垂直于折叠轴线的运动。在同一的风箱上也可以使用多个相同或不同的引导装置。
优选地，一种可能的引导装置包括附接到风箱的多个引导元件和至少一个引导件，优选地多个引导件。引导元件牢固地接合至风箱，并且可移动地布置在一个或多个引导件上。例如，引导件是杆，特别是伸缩杆，引导元件以滑动方式被引导在该杆上。
可能的引导装置优选地包括至少一个支撑元件，例如以壁或横档的形式。优选地规定，在储罐的内部空间中布置至少一个这种支撑元件，其直接沿着风箱的外部延伸。支撑元件牢固地接合到储罐的外壁。因此，支撑元件可以直接接合至外壁或例如接合至储罐中的挡板。例如，储罐中流体的晃动可能造成风箱的运动。支撑元件特别地布置成最大程度地防止风箱的这种运动。
至少一个支撑元件优选地适应于展开的风箱的形状，并且因此也可以是圆锥形的或截头圆锥形的。例如，支撑元件还可以呈围绕风箱的壳体。因此，支撑元件可以在呼吸时引导风箱并且限制垂直于折叠轴线的运动。
优选地规定，至少一个支撑元件距展开的风箱不大于40mm，优选地不大于20mm，或者与风箱直接接触。
优选地，由储罐的外壁形成可能的引导装置，其中，外壁由此延伸到风箱的内部并且因此可以支撑和引导至少在折叠状态下的风箱。由于外壁向内延伸，优选地在其外侧上形成开放空间，在该开放空间中优选布置过滤器，特别是灰尘过滤器。
风箱的附加设计
此外，优选地设置至少一个弹性元件。弹性元件例如设计成螺旋弹簧。弹性元件可以布置在风箱的内部或从外部接合在风箱上。弹性元件可以沿风箱的折叠状态和/或展开状态的方向在风箱上施加负载。由此可以以这样的方式选择负载方向，即，在展开或折叠时，弹性元件辅助风箱。
如果弹性元件布置在风箱内部，则优选地通过连接器并因此穿过第一元件壁将弹性元件插入风箱。如果弹性元件布置在风箱的外部，则其可以例如由第二元件壁和储罐的相对的外壁支撑。此外，可以将杠杆接合在第二元件壁上。该杠杆又可以通过弹性元件承受负载。
可替代地，可以以使得风箱在冷却期间收缩并且由此以其平衡状态折叠的方式来调节制造过程。风箱本身满足“弹性元件”的功能。风箱的弹力由风箱的材料、壁厚度和几何形状以风箱的制造过程来调节。
作为弹性元件的附加实施例或替代实施例，储罐可以具有致动器。致动器例如是泵，利用该泵将气体泵入容积元件或从容积元件中抽出。
另外，致动器还可以例如通过上述杠杆与容积元件机械地接合，以主动地改变容积元件的容积。为此，例如使用电动机驱动的电磁或压电致动器。
通过主动辅助，无论是通过弹性元件还是通过致动器，都可以提高容积元件的效率，因为例如在加油时可以迅速响应。此外，可以在加油过程中确保完整功能性。而且，可以选择更大的壁厚度或材料强度，从而选择更坚固的设计，其中，由于主动辅助，容积元件同时显示出迅速的响应性。主动辅助还改善了低温下的功能可靠性。
此外，优选地规定，储罐具有用于确定容积元件的容积的至少一个传感器。该传感器可以例如以距离传感器、角度传感器或压力传感器操作。
距离传感器优选地确定容积元件的两个相对的元件壁之间的距离，或者例如确定第二元件壁与储罐的相对的外壁(优选地是下部外壁)之间的距离。
上述杠杆，特别是接合在容积元件的第二元件壁处的杠杆优选地以可旋转的方式铰接在储罐中。因此，例如可以通过杠杆上的相应传感器来确定杠杆的角度。给定结构的已知几何形状，可以从该角度计算容积元件的容积。
另外，可以在内部空间(容积元件外部)和/或容积元件中确定压力。基于该压力，并且如果适用，基于所描述的弹性元件和/或通过致动器的主动辅助的值，可以计算容积元件的容积。
此外，也可以组合多个所述的传感器，从而计算容积元件的容积。
优选地，提供一种用于使用所述致动器来主动辅助容积元件的方法，其中，根据特别是利用至少一个传感器确定的容积元件的容积来控制致动器。
更换或修理容积元件
根据优选的变体，容积元件被附接到盖上，从而通过移除关闭储罐的外壁的盖来去除容积元件。新的容积元件可以附接到同一盖或另一个盖上。然而，由此应注意，盖和要被盖覆盖的孔应根据容积元件的尺寸来设计。
优选地，储罐包括至少一个可拆卸的保持装置。该保持装置设计成保持在折叠状态下风箱的至少两个相邻的折叠。
根据变体，例如以安装在外部或内部的夹子的形式的可拆卸的保持装置仅将风箱的一些折叠保持在一起，其中，其余的折叠可以折叠在一起并再次展开，从而允许容积元件呼吸。在一定的工作时间之后，可以松开保持装置，并且如果适用的话，可以将其应用于其他已经使用过的折叠。
通过保持装置保持在一起的折叠因此形成了风箱的保留区域。其余的折叠可以执行呼吸，从而形成风箱的有效区域。有效区域和保留区域均包括多个折叠。
在一定的工作时间之后，在磨损撕裂之后，或者当出现泄漏时，可以在保留区域分离保持装置，使得这些折叠起作用。另外，可以设置同一的保持装置或另一个保持装置，从而将先前的有效区域的折叠置于被动状态。
至少一个保持装置例如通过在储罐的外壁中的盖来致动。通过打开盖，可以用手将手伸入储罐内部，从而到达容积元件或直接到达容积元件内部。
如果保持装置位于容积元件的内部，则优选地可以通过盖访问风箱。此外，容积元件也可以直接向周围环境敞开，其中可以省去盖。
可替代地或附加地，还规定保持装置可以通过致动信号从外部分离和/或放置。为此，在保持装置上设置有相应的可致动的致动器。
保持装置可以从外部附接到风箱上。为此，例如可以使用夹子，该夹子扣紧多个折叠，从而将它们保持在被动状态。
另外，在风箱的外部和内部都可以使用例如卡扣在一起或磁性地保持在一起的保持装置。
此外优选地规定，风箱在内部通过分隔壁分成两个子区域；因此，一个区域最初设计成有效区域。在第二区域中提供保持装置，其将折叠状态的单个折叠保持在一起。两个区域或两个区域的容积通过分隔壁中的开口彼此连接。
此外，优选地规定，在储罐的内部空间中布置至少两个各自具有风箱的容积元件。两个容积元件中的一个初始有效，并且由于其与气体输送管线的连接而可以呼吸。第二容积元件设计成保留容积元件并且保持在其折叠状态。
特别地，所描述的保持装置设置在保留容积元件上，以保持所有折叠的折叠状态。在一定的运行时间之后，在磨损撕裂或泄漏之后，有效容积元件被保留容积元件代替。
根据变体，有效容积元件例如通过其位于第一元件壁上的连接器附接至储罐的外壁，并经由连接器连接至气体输送管线。保留容积元件独立于有效容积元件布置在内部空间中的合适位置。所描述的保持装置将保留容积元件保持在折叠状态。特别地，该保留容积元件具有其自身的连接器。该连接器优选地通过封闭件例如帽封闭，使得没有燃料进入保留容积元件内部。当更换容积元件时，第一容积元件与气体输送管线断开。然后，第一容积元件可以例如保留在储罐内，或者可以通过相应的开口从内部空间移除。为此，可以使用相对小的开口，因为可以减小内部空间中的第一容积元件的尺寸或使其褶皱，从而可以通过相对较小的开口将其移除。由此，在保留容积元件的连接处的封闭件分离并且保留容积元件连接到气体输送管线。此外，保持装置也在保留容积元件处分离，使得保留容积元件可以呼吸。
根据另一变体规定，在内部空间中布置两个容积元件，其中每个容积元件通过其自身的连接部直接连接到气体输送管线。为了首先将两个容积元件之一设计为“保留容积元件”，该容积元件例如具有所描述的保持装置以将其折叠保持在折叠状态。在更换过程中，保留容积元件的保持装置分离并且保持装置放置在第一容积元件上。
可替代地或附加地，也可以例如通过在相应管线中的三通阀来切断向两个容积元件之一的气体的流入和流出，由此将所需的容积元件保持在折叠状态。因此在某些情况下可以省略保持装置。然后将卸压阀连接到每个容积元件，以确保封闭的容积元件即使通过其壁扩散也始终保持在位移状态。
根据另一变体规定，两个容积元件中的仅一个经由连接器直接连接到气体输送管线。第二容积元件(保留容积元件)通过其连接器直接连接到第一容积元件。例如，保留容积元件的连接器插入第一容积元件的第二元件壁中。同样，这里也可以在两个容积元件上使用保持装置，从而限定两个容积元件中的哪一个进行呼吸。
本发明还包括一种具有至少一个如上所述的储罐的机动车辆。
附图说明
在下面的描述和附图中可以发现本发明的其他细节、特征和优点。其中：
图1至图9示出具有设计成风箱的容积元件的根据本发明的储罐的各种实施例，
图10至图13示出根据本发明的储罐的各种实施例，其中风箱具有有效和被动区域，
图14至图17示出具有两个均设计成风箱的容积元件的根据本发明的储罐的各种实施例，
图18示出设计成具有双稳定折叠的风箱的容积元件，以及
图19示出关于图18的示意图，
图20示出设计成在中间表面上具有波浪的风箱的容积元件，并且
图21示出具有其他有利设计的容积元件。
具体实施方式
这些附图示意性地示出了储罐1的各种实施例。储罐1特别地用于机动车辆。
储罐1包括外壁2，外壁2形成用于容纳燃料的内部空间3。在内部空间3中存在至少一个容积元件4。可以在外壁2上设计用于打开开口的盖5。
气体输送管线6通向储罐1。所述管线以输送气体的方式连接到至少一个容积元件4。
储罐1和容积元件4的各种实施方式在下面详细描述。这些各种实施例可以优选地彼此组合。
图1示出了容积元件4包括两个相对的元件壁，特别是位于顶部的第一元件壁11和相对的元件壁12。容积元件4的两个元件壁11、12通过风箱10彼此连接。当容积元件呼吸时，风箱10沿所抽入的折叠轴线Z移动。
在第一元件壁11处设计有接头形式的连接器16。该连接器16向外突出穿过外壁2，并且连接到气体输送管线6。
此外，图1示出了在储罐1的第一元件壁11和外壁2之间布置至少一个间隔元件17的可能性。储罐1的外壁2可以通过使塑料模具膨胀来制造。因此，容积元件4可以布置在膨胀之前形成的储罐1中。在使外壁2膨胀之后，使其冷却。为了在充气或随后的冷却期间不因加热而损坏容积元件4，优选地通过至少一个间隔元件17以一定距离设置所述容积元件。
此外，图1示出了作为可选设计的引导装置56的示意性布置。引导装置56包括多个引导元件57。引导元件57在各个位置处牢固地连接到风箱的外侧。此外，引导装置56包括引导件58。引导件58在此被设计成沿着折叠轴线Z延伸的伸缩杆。引导元件沿着引导件58以滑动的方式被引导。图1中的示意图仅出于说明目的仅示出一个引导件58。然而，实际上可以使用多个这种引导件58。特别地，还使用多于两个的引导元件57。
引导装置56在折叠和展开过程中以及由此的其平行于折叠轴线Z的运动中引导和稳定风箱10。通过引导装置56防止或限制垂直于折叠轴线Z的运动。
在详细说明中，图2示出了具有内层13、中间层14和外层15的风箱10的壁的多层结构。风箱10的总厚度10a由所有层的厚度之和构成。外层15具有外层厚度15a，内层13具有内层厚度13a，中间层14具有中间层厚度14a。在说明书的概述部分中已经有利地限定了层的尺寸和材料。外层厚度15a比内层厚度13a薄。
此外，图2示出了风箱交替地具有多个向内指向的折叠点18和向外指向的折叠点19。在折叠点之间均存在中间表面20。图2示出了支撑环21在折叠点18、19的内侧上的布置。可以全部或部分折叠地布置支撑环21。此外，可以在层13、14、15的内部、外部或之间布置支撑环21。
特别地规定，在风箱10的壁的内侧上的至少一个向外指向的折叠点19(外部折叠)处插入支撑环21。支撑环21优选地不与风箱10接合，而仅插入。
作为所描述的插入的支撑环21的附加实施例或替代实施例，通过增强层15b可以使至少一个折叠、特别是外部折叠稳定化。如图2所示，增强层15b优选地位于风箱10的外侧上，并且在至少一个向外指向的折叠点19处以环形的、完整圆周的方式延伸，从而形成“支撑环”。
作为所述的刚性支撑环21或由增强层15b形成的“支撑环”的附加实施例或替代实施例，至少一个外部折叠可具有形成“支撑环”的加粗部71。图21中描述了此变体。关于加粗部71，吹塑模具可以在折叠点的内侧上产生材料凹痕，所述凹痕支撑加粗部71的增强效果。
此外，图2示出了垂直于Z轴的第一元件壁11处的大直径7的容积元件4和第二元件壁12处的小直径8的容积元件4。直径7、8的这种设计产生了截头圆锥形的容积元件4。大直径7的侧面优选地布置在顶部并且与外壁2接触。
图3示出了作为引导元件56的以壳体形式的支撑元件30。该支撑元件30直接布置在展开的风箱10的外侧上，并限制风箱10的任何运动，例如由流体在内部空间3中运动引起的运动。
此外，设计成引导装置56的支撑元件30在折叠和展开期间引导风箱，从而限制垂直于折叠轴Z的任何运动。
图4示出了引导装置56的另一种可能的设计。在这方面，图4的左侧示出了经折叠的风箱10。在右侧，图4显示了经折叠的风箱。根据图4，引导装置56由延伸到风箱10的内部空间中的外壁2形成。可替代地，外壁2的该区域也可以由盖5形成，该盖5占外壁2的一部分。
根据图4，通过外壁2延伸到风箱10的内部，外壁2的该区域可以至少部分地支撑和/或引导风箱。因此，外壁2的向内弯曲的区域也限制了风箱10垂直于折叠轴线Z的运动。
图5示出了具有螺旋形折叠的风箱10的可能的设计。当风箱10沿Z轴展开和折叠时，第二元件壁12相对于第一元件壁11绕Z轴旋转。
此处，支撑环21设计为螺旋形，并且同时也可以用作弹性元件36。使用图6更详细地说明弹性元件36。
此外，图5显示了距离传感器31的使用。此处，距离传感器31布置在第一元件壁11的内侧，并且距离传感器31测量到第二元件壁12的距离。为此，优选在第二元件壁12上存在对应的配对件32，该配对件32例如设计成反射器。距离传感器31可以例如光学地或电磁地或声学地操作。通过测量两个元件壁11、12之间的距离，相应的控制单元可以计算容积元件4的当前容积。距离传感器31由此独立于风箱10的任何螺旋形折叠而使用。
给定螺旋形折叠，配对件32相对于距离传感器31旋转。因此，距离传感器31还可以记录到配对件32的旋转角度，从而推知该距离。
除了在容积元件4内部使用距离传感器31之外，图6示出了也可以用于获得关于容积元件4的容积的信息的其他可能的传感器。
因此，图6示出了例如在外壁2底部的距离传感器31，该距离传感器测量到第二元件壁12的距离，如果适用的话还使用配对件32。
附加地或可替代地，可以使用压力传感器33，该压力传感器测量例如容积元件4外部的内部空间3中的压力或容积元件4中的压力(未示出)。
除了传感器之外，图6还示出了弹性元件36的以弹簧的形式的可能的布置。在所示的示例中，弹性元件36布置在容积元件4的内部。弹性元件36在容积元件4内部被支撑在第二元件壁12上，并且被支撑在例如连接器16内部的相反侧。特别地，该弹性元件36也可以通过连接器16被引入容积元件4的内部。可替代地，可以将弹性元件附接到上壁，如图6中的36'所示。
可替代地，也可以在第二元件壁12的底侧上布置弹性元件36并且将其支撑在外壁2上。
此外，图6示出了杠杆34的使用，杠杆34可旋转地铰接在内部空间3中并且连接到第二元件壁12。该杠杆的运动可以例如使用角度传感器35来记录，借助于该角度传感器35可以获得关于容积元件4的当前容积的信息。
此外，储罐1可以包括至少一个致动器37，利用该致动器37可以主动地影响容积元件4的容积。这特别地可以基于由传感器31、33、35确定的容积来实现。
可能的致动器37是泵，利用该致动器可以将气体经由连接器16泵送或吸入到容积元件4中。另外，可以将电驱动形式的致动器37布置在杠杆34上。杠杆34由此可以与致动器37一起移动，借助于该致动器，第二元件壁12又相对于第一元件壁11移动。
图7以纯示意性方式示出了实施例，其中，风箱10在一侧比在相对侧设计得更坚硬。风箱10的这种设计可以与本文提出的所有其他设计组合。图7突出显示了风箱10的折叠的各种刚度如何使风箱可以不对称地展开和折叠。以此方式，风箱10可以适合于内部空间3的特定几何形状。
图8以纯粹示意性的方式突出显示，风箱可以直接在向上方向上打开，并且可以通过外壁2中的相应开口连接到周围环境。在该设计中，不需要气体运输管线6；相反，风箱10的内部直接向周围环境敞开。
图9示出了更换容积元件4的简单方法。根据图9，盖5布置在外壁2中。容积元件4布置在该盖5的内侧。盖5封闭开口，该开口足够大以将盖与容积元件4一起从内部空间3移除。
图10示出了变体，其中，风箱10的多个相邻的折叠借助于保持装置40而保持在折叠状态。在该示例中，保持装置40被设计为夹子，其从外部施用于风箱10上。因此，保持装置40将风箱10的特定折叠保持在一起，这些折叠形成风箱10的保留区域。通过移除该保持装置40，并且如果适用，通过将保持装置40放置在风箱10的其他折叠处，可以激活保留区域。
图11示出了保持装置40，如通过图10所说明的，保持装置40也可以布置在风箱10内部。在此特别地规定，盖5布置在储罐1的外壁2中使得通过打开盖可以直接进入风箱10的内部。保持装置40由此可以通过人分离。
图11所示的允许直接进入风箱10内部的盖5也可以独立于所示的保持装置40使用，以便例如允许从内部修复风箱10。
图12示出了具有两个相对的元件的保持装置40的设计，所述两个相对的元件例如以磁性进行互锁或以其他方式保持在一起。在根据图12的图示中，风箱10的下半部分是被动的并且用作保留部分。在相应的磨损或例如泄漏之后，可以放置保持装置40使得风箱10的上半部变为被动的并且风箱10的下半部用于呼吸。
图13示出了与图12相似的变体。然而，此处，保持装置40以快速连接器的形式位于风箱10内部。该设备的优点在于上部的泄漏不影响排放，因为上部被密封。
此外，图13示出了风箱10被分隔壁43分区。分隔壁43具有开口，使得风箱的两个区域彼此连接。保持装置40位于该开口以及第一元件壁11或连接器16处，该保持装置40允许将分隔壁43的该开口直接连接至连接器16。这在风箱的下部区域的保持装置40分离并且风箱10的上部区域设置成被动时进行。第一保持元件4中的保持装置40同时设计成连接装置41，该连接装置41允许分隔壁43的开口与气体输送管线6的简单且可拆卸的连接。为了释放下部保持装置40(例如，在车间中，在修理或维修期间)，可以在顶部连接连接装置41，并且对容积元件4加压直到保持装置40撕裂。
图14示出了变体，其中两个容积元件4位于内部空间3中。当一个容积元件4通过其与气体管线6的连接部呼吸时，保留容积元件4在内部空间3中的任何位置处保持折叠状态，并通过保持装置40保持。特别地，保留容积元件4的连接器16由此被封闭件42(帽)封闭，使得没有燃料可以进入保留容积元件4的内部。当更换容积元件4时，拉下第一容积元件4。封闭件42从保留容积元件4中移除，使得保留容积元件4的连接器16可以连接至外壁2中的相应开口。为此，可拆卸的连接装置41优选地设置在外壁2上和连接器16处。
图15示出了变体，其中在内部空间3中还存在两个容积元件4。保留容积元件4由此再次通过保持装置40保持在折叠状态。两个容积元件4总是通过它们本身的连接器16连接到共用的气体输送管线6。通过保持装置40在第一容积元件4中或在保留容积元件4中的相应的分离和放置，可以确定哪个容积元件保持在折叠状态以及哪个容积元件4进行呼吸。
类似于图15，图16示出了储罐1内部的两个容积元件4，每个容积元件为风箱10。两个体积元件4都通过它们本身的气体运输管线6连接到周围环境。然而，在根据图16的变体中，不需要保持装置40。根据图16，两个容积元件4的两条管线6均通过三通阀61相互连接。通过三通阀61的相应切换，可以利用一个或另一个容积元件4。
优选地，然后在每个容积元件4处使用卸压阀60，以确保封闭的容积元件4尽管通过其壁扩散也总是保持在位移状态。
图17还示出了在内部空间3中具有两个容积元件4的布置。该布置对应于图9中的图示，不同之处在于，该布置不涉及由分隔壁43分隔的单个风箱10，而是两个彼此连接的单独的风箱10。与图13相反，根据图17的第一容积元件4具有保持装置40，其与连接装置41分开构造。
图18示出了以双稳定方式设计风箱10的折叠的可能性。在这方面，图18示出了双稳定折叠55，其中特别是多个或所有折叠可以设计成双稳定折叠55。
关于图18，图19以虚线示出了风箱10中的容积和容积元件4中的压力的有利趋势，其中虚线使用双稳定折叠55用于全部折叠，相比于具有实线的常规稳定折叠。
图20以纯示意图示出了本文所示的用于帮助风箱10沿折叠轴线Z均匀运动并简化呼吸并同时使折叠稳定化的所有实施例，可以任选地规定位于折叠点之间的中间表面20具有波浪62，并且因此以波浪形的方式设计或具有波浪结构。
第一元件壁11和/或第二元件壁12可以设计成刚性面板。可替选地，可以将圆周径向折叠整合在底部，使得底部可以在外部折叠内稍微向上移动，以进一步减小最小体积。在这种情况下，元件壁12不再是刚性面板。图20描述了这种设计，可以在有或没有波浪62的情况下使用。
图21示出了容积元件4的其他可能的实施方式，它们可以单独使用或与本发明的其他特征结合使用：
关于图2，描述了支撑环21或增强层15b以形成“支撑环”类型。附加地或可替代地，图21示出了说明性的折叠上的全周向加粗部71，其通过其材料加厚“支撑环”而形成。
此外，图21示出了刚性的第一元件壁11。风箱10被吹塑到第一元件壁11上。当第一元件壁粘接或焊接到风箱上时，也产生相同的结构。
此外，图21示出了风箱10的底部或第二元件壁12可以包括环形的结构增强元件70。
附图标记的说明
1 储罐
2 外壁
3 内部空间
4 容积元件
5 盖
6 气体运输管线
7 大直径
8 小直径
10 风箱
10a 总厚度
11 第一元件壁
12 第二元件壁
13 内层
13a 内层厚度
14 中间层
14a 中间层厚度
15 外层
15a 外层厚度
15b 增强层
16 连接器
17 间隔元件
18 向内指向折叠点
19 向外指向折叠点
20 中间表面
21 支撑环
30 作为引导装置56的支撑元件
31 距离传感器
32 配对件
33 压力传感器
34 杠杆
35 角度传感器
36 弹性元件
37 致动器
40 保持装置
41 连接装置
42 封闭件
43 分隔壁
50 流出流
51 泄漏
55 双稳定折叠
56 引导装置
57 引导元件
58 引导件
59 过滤器
60 卸压阀
61 三通阀
62 波浪结构
70 结构增强元件
71 加粗部。

Claims (23)

1.一种用于在机动车辆中容纳流体的储罐(1)，特别是燃料储罐，包括：
·外壁(2)，其形成用于容纳所述流体的内部空间(3)，
·至少一个容积元件(4)，所述至少一个容积元件(4)布置在所述内部空间(3)中用于容纳气体，特别是空气，以及
·开口，特别是气体输送管线(6)，其在所述容积元件(4)和所述储罐(1)的周围环境之间，用于改变所述容积元件(4)的容积，
·其中所述至少一个容积元件(4)至少部分地设计成风箱(10)。
2.根据权利要求1所述的储罐，其中，所述风箱(10)具有至少两个层，特别是内层(13)和外层(15)，其中所述内层(13)由与所述外层(15)不同的材料制成。
3.根据权利要求1所述的储罐，其中，所述风箱(10)具有至少三层，特别是具有内层厚度(13a)的内层(13)、具有中间层厚度(14a)的中间层(14)和具有外层厚度(15a)的外层(15)，其中所述中间层(14)由与所述内层(13)和所述外层(15)不同的材料制成。
4.根据权利要求3所述的储罐，其中，所述中间层厚度(14a)为5μm至800μm，特别是10μm至300μm，特别优选地为15μm至100μm，更优选地为20μm至40μm。
5.根据权利要求3或4所述的储罐，其中，所述中间层厚度(14a)比所述外层厚度(15a)更薄和/或比所述内层厚度(13a)更薄。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的储罐，其中，所述中间层厚度(14a)为所述风箱的总厚度(10a)的1％至25％，优选地为5％至15％。
7.根据前述权利要求中任一项所述的储罐，其中，所述容积元件具有：
·至少一个支撑环(21)，其优选地在所述风箱10的向外指向的折叠点(19)的内侧上，和/或
·至少一个环形增强层(15b)，其优选地在所述风箱10的向外指向的折叠点(19)的外侧上，和/或
·至少一个环形加粗部(71)，其优选在所述风箱10的向外指向的折叠点(19)处。
8.根据前述权利要求中任一项所述的储罐，其中，所述风箱(10)是圆锥形的或截头圆锥形。
9.根据前述权利要求中任一项所述的储罐，其中，所述风箱(10)以螺旋形的方式折叠。
10.根据前述权利要求中任一项所述的储罐，其中，所述容积元件(4)具有第一元件壁(11)和第二元件壁(12)，并且所述第一元件壁(11)和所述第二元件壁(12)结合至所述风箱(10)或至少部分由所述风箱(10)形成。
11.根据权利要求10所述的储罐，其中，至少一个元件壁(11)以刚性的方式设计，并且所述风箱(10)被吹塑到所述元件壁(11)上或以材料结合或形状配合的方式结合到所述元件壁(11)。
12.根据权利要求10或11所述的储罐，其中，至少一个元件壁(11)以刚性的方式设计并且具有多层的不同塑料。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的储罐，其中，至少一个元件壁(12)由所述风箱(10)形成并且具有至少一个优选为环形的结构增强元件(70)。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的储罐，其中，在所述第一元件壁(11)和所述外壁(2)之间布置至少一个间隔元件(17)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的储罐，包括至少一个引导装置(56)，所述引导装置(56)用于在平行于所述风箱(10)的折叠轴线(Z)展开和折叠时引导所述风箱(10)，并用于限制所述风箱(10)的垂直于所述折叠轴线(Z)的运动。
16.根据前述权利要求中任一项所述的储罐，包括围绕所述风箱(10)的保护套。
17.根据前述权利要求中任一项所述的储罐，包括至少一个弹性元件(36)，优选地为弹簧，其中，所述弹性元件(36)布置成在所述风箱(10)的折叠状态和/或展开状态的方向上向所述风箱(10)施加负载。
18.根据前述权利要求中任一项所述的储罐，包括至少一个传感器(31、33、35)，所述至少一个传感器(31、33、35)用于确定所述容积元件(4)的容积。
19.根据前述权利要求中任一项所述的储罐，包括至少一个致动器(37)，所述至少一个致动器(37)用于主动地改变所述容积元件(4)的容积。
20.根据前述权利要求中任一项所述的储罐，包括至少一个可拆卸的保持装置(40)，所述至少一个可拆卸的保持装置(40)将折叠状态下的所述风箱(10)的至少两个相邻的折叠保持在一起。
21.根据前述权利要求中任一项所述的储罐，包括在所述内部空间(3)中的至少两个所述容积元件(4)，特别是至少一个有效容积元件(4)和至少一个保留容积元件(4)，其中所述有效容积元件(4)的容积能够通过其与气体输送管线(6)的连接而改变，而所述保留容积元件(4)保持折叠状态直到其进行使用。
22.根据权利要求21所述的储罐，其中，所述有效容积元件(4)和所述保留容积元件(4)各自经由单独的连接器(16)同时连接至所述气体输送管线(6)。
23.根据权利要求21所述的储罐，其中，所述有效容积元件(4)和所述保留容积元件(4)的容积彼此直接连接。
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