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Die
Erfindung aus von einem aus einer beliebigen Anzahl standardisierter
Behälterabschnitte
zusammensetzbaren Fahrzeugbehälter
und einem Verfahren zu dessen Herstellung gemäß der Gattung der Patentansprüche 1 und
10.
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Ein
derartiger Fahrzeugbehälter
ist aus der
DE 197
40 471 C1 bekannt. Der Fahrzeugbehälter dient zur Aufnahme von
flüssigen
Betriebsstoffen eines Fahrzeugs und besteht aus einem rohrförmigen Mittelabschnitt,
der stirnseitig an seinen beiden offenen Enden durch an diesen mittels
umfangsseitig umlaufender Falze befestigbare Böden abschließbar und
bedarfsweise durch über
die Falze befestigbare, zusätzliche
Mittelabschnitte und/oder Behälterendabschnitte
in beliebiger Anzahl erweiterbar ist. Die Böden umfassen Schwallwände mit
Aushalsungen, die als radiale Anschlagzentrierungen für die angrenzenden
Mittel- oder Behälterabschnitte
dienen. Die Falzverbindungen kommen dadurch zustande, dass der äußere Rand
einer Schwallwand den in radialen Ebenen liegenden Enden der zugeordneten
Mittel- oder Behälterendabschnitte
zwischengeordnet und zusammen mit diesen rechtwinkelig umgebogen wird.
Die Zentrierung der Komponenten durch zusätzlich vorgesehene Aushalsungen
ist jedoch relativ aufwendig. Außerdem sind zusätzlich zu
den Falzungen Verschweißungen
notwendig, wenn zur Bevorratung unterschiedlicher Betriebsstoffe
die einzelnen Behälterabschnitte
voneinander flüssigkeitsdicht
abgetrennt werden müssen.
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Desweiteren
ist aus der
DE 44 42
780 C2 ein aus topfartigen Elementen zusammensetzbarer Treibstofftank
für Luftfahrzeuge,
insbesondere für Flugkörper bekannt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugbehälter der
eingangs erwähnten
Art zu schaffen, welcher auf wirtschaftlichere Weise herstellbar
ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1 und Anspruch 10 gelöst.
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Somit
ist ein erfindungsgemäßer Fahrzeugbehälter gegeben,
der aus einer beliebigen Anzahl standardisierter Behälterabschnitte
zusammensetzbar und zur Aufnahme von flüssigen Betriebsstoffen vorgesehen
ist. Dabei ist zwischen wenigstens zwei Behälterabschnitten ein Zwischenboden
oder eine Schwallwand gegeben, wobei wenigstens einige der Enden
der Behälterabschnitte
im wesentlichen radial überlappend
und axial ineinander steckbar ausgebildet sind.
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Die
Behälterabschnitte
sind an ihren für Überlappung
vorgesehenen Enden so geformt, dass zwischen ihnen nach ihrer Überlappung
ein ringförmiger
Zwischenraum verbleibt, in den ein separat vorgefertigter Zwischenboden
oder eine separat vorgefertigte Schwallwand mit einer in axialer
Richtung abstehenden Schulter einführbar ist und in seiner/ihrer
Endposition dort von den Enden der Behälterabschnitte formschlüssig fixiert
ist. Die feste Verbindung dieser drei zunächst nur ineinandergesteckten
Teile erfolgt dadurch, dass die Enden der Behälterabschnitte durch eine umlaufende
Schweiß-
oder Lötnaht
miteinander verbunden werden und nach dieser Verbindung der Zwischenboden
oder die Schwallwand nur mechanisch durch seinen Formschluss mit den
Behälterabschnitten
an diesen lagefest fixiert ist.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Steckverbindungen der Behälterabschnitte
schaffen einerseits eine Verbindung zwischen den Behälterabschnitten
und dienen andererseits gleichzeitig als Aufnahmen für die Zwischenböden oder
Schwallwände.
Die Montage des Fahrzeugbehälters
kann dann auf einfache Weise dadurch erfolgen, dass zunächst die
Zwischenböden
oder Schwallwände
und Behälterabschnitte
ineinander gesteckt werden, um einen individuell zusammengestellten
Fahrzeugbehälter
zu erhalten. Weil eine Zentrierung der Zwischenböden oder Schwallwände durch
die formschlüssige
Lage zwischen den Enden der Behälterabschnitte
bereits gegeben ist, kann auf zusätzliche Zentrierflächen verzichtet
werden. Anschließend
ist lediglich ein weiterer Fertigungsschritt erforderlich, bei welchem
der Fahrzeugbehälter
beispielsweise in eine Orbitalschweißanlage gespannt und die Enden
der Behälterabschnitte
von außen gleichzeitig
miteinander rundum verschweißt
werden, was eine erhebliche Ersparnis an Fertigungszeit gegenüber Falzungen
bedeutet. Die Schwallwände oder
Zwischenböden
sind dann im wesentlichen durch leichten Presssitz oder fast lose
zwischen den Enden der Behälterabschnitte
formschlüssig
gehalten. Dies hat gegenüber
einer gefalzten oder geschweißten
Befestigung der Schwallwände
oder Zwischenböden
den Vorteil, dass Spannungsspitzen aufgrund von Verzwängungen
weitgehend vermieden werden. Da keine Verschweißung der Schwallwände mit
den Behälterabschnitten
notwendig ist, kann für
die Schwallwände
ein kostengünstigeres Material
verwendet werden, beispielsweise Stahlblech statt Aluminiumblech.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den
Patentansprüchen
1 und 10 angegebenen Erfindung möglich.
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Gemäß einer
besonders zu bevorzugenden Maßnahme
ist das Ende eines Behälterabschnitts
in das Ende eines anderen Behälterabschnitts
einsteckbar, der mit einem axialen Anschlag für einen die Schulter mit einer
Stirnfläche
des Zwischenbodens oder der Schwallwand verbindenden Radiusabschnitt
versehen ist.
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Der
axiale Anschlag wird vorzugsweise durch eine Seitenwandung einer
dem Ende des anderen Behälterabschnitts
angeformten, umlaufenden Sicke zur Aufnahme einer Tankbefestigungsvorrichtung,
insbesondere eines Tankspannbandes gebildet. In vorteilhafter Weise
erfüllt
dann die Sicke eine Doppelfunktion, so dass auf eine separat vorzusehende
Anschlagfläche
als Widerlager für
die Schulter verzichtet werden kann.
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Zusätzlich kann
die Schulter des Zwischenbodens oder der Schwallwand und/oder das
Ende des einen Behälterabschnitts
mit einer axialen Anschlagprägung
für eine
Stirnfläche
des Endes des einen Behälterabschnitts
und/oder für
eine Stirnfläche der
Schulter versehen sein.
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Gemäß einer
Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Schulter des Zwischenbodens oder
der Schwallwand mit wenigstens einem der Enden der Behälterabschnitte
zusätzlich
stoffschlüssig oder
formschlüssig
verbunden ist, beispielsweise durch Nieten, Kleben, Löten, Schweißen oder
Durchsetzfügen.
Dann können
die einzelnen Behälterabschnitte
zur Bevorratung unterschiedlicher Betriebsstoffe verwendet werden,
da sie voneinander flüssigkeitsdicht
getrennt sind.
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Zeichnungen
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Nachstehend
sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigt
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1 eine
schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Fahrzeugbehälters gemäß der Erfindung;
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2 die
Einzelheit Z von 1 in vergrößerter Darstellung;
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3 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform,
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4 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist
schematisch ein Querschnitt eines modularen, vorzugsweise aus drei
standardisierten Einzelbehältern
zusammengesetzten Fahrzeugbehälters 1 dargestellt.
Der Fahrzeugbehälter 1 ist aus
einem zylindrischen Mittelabschnitt 2 und jeweils einem
an seinem offenen Ende angeschlossenen zylindrischen und durchmessergleichen
Behälterendabschnitt 4, 6 zusammengesetzt.
Die Behälterendabschnitte 4, 6 sind
an ihren freien Enden jeweils durch einen Abschlussboden 8 abgeschlossen.
Der Fahrzeugbehälter
dient gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
zur Aufnahme von Kraftstoff, wozu der linke Behälterendabschnitt 4 mit
einem Befüllstutzen 10 und
einer Entnahmeöffnung 12 versehen
ist.
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Gemäß einer
hier nicht gezeigten Ausführungsvariante
können
Befüllstutzen 10 und
Entnahmeöffnung 12 entweder
in den übrigen
Behälterabschnitten 2, 6 oder
in voneinander verschiedenen Behälterabschnitten 2, 4, 6 untergebracht
sein.
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Der
in 1 rechte Behälterendabschnitt 6 ist
als Trittstufenabschnitt ausgebildet und weist an seiner Seitenfläche angeformte
oder angeschweißte Trittstufen 14 auf.
Dem Mittelabschnitt 2 und den beiden Behälterendabschnitten 4, 6 ist
je eine Schwallwand 16, 18 zwischengeordnet. Die
Schwallwände 16, 18 haben
die Aufgabe, die Strömung
des Kraftstoffes in Menge und Geschwindigkeit zu verzögern, um
so die dynamische Belastung des Fahrzeugbehälters 1 und insbesondere
seiner Wandungen zu vermindern. Die Schwallwände 16, 18 sind
im wesentlichen Lochplatten mit Durchbrüchen 20, die in dem
Fahrzeugbehälter 1 quer
zur Hauptbewegungsrichtung des Kraftstoffs eingebaut sind und vom Kraftstoff
je nach Geschwindigkeitsänderung
des Fahrzeugs entweder nach vorne oder nach hinten durchströmt werden.
Dabei nehmen die Schwallwände 16, 18 einen
großen
Teil der Belastungen auf, die sonst die Behälterwandungen aufzunehmen hätten, außerdem stabilisieren
sie den Querschnitt des Fahrzeugbehälters 1. Während der
Mittelabschnitt 2 und die Behälterendabschnitte 4, 6 beispielsweise
aus einer Aluminiumlegierung, Aluminium, Stahl oder sonstigem, nicht
rostenden Metall gefertigt sind, bestehen die Schwallwände 16, 18 aus
einem Stahlblech, beispielsweise aus St 1303, welches gegen Korrosion geschützt ist.
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Der
Mittelabschnitt 2 und die beiden Behälterendabschnitte 4, 6 sind
bezogen auf den Fahrzeugbehälter 1 in
axialer Richtung ineinander einsteckbar ausgebildet. Beispielhaft
ist im folgendem die in 2 dargestellte Steckverbindung
zwischen dem linken Behälterendabschnitt 4 und
dem Mittelabschnitt 2 erläutert. Das dem Mittelabschnitt 2 zugewandte
freie Ende 22 des linken Behälterendabschnitts 4 ist
nach Art einer Doppelstufe zum Mittelabschnitt 2 hin im
Querschnitt derart reduziert, dass es unter das ihm zugewandte Ende 24 des
Mittelabschnitts geschoben oder gesteckt werden kann und an diesem
mit einem oberen Stufenabschnitt 26 zur radialen Anlage
kommen kann. Hierbei weisen das Ende 24 des Mittelabschnitts 2 und
der vom Ende 22 verschiedene Teil der Mantelwand 28 des linken
Behälterendabschnitts 4 den
gleichen Durchmesser bzw. den gleichen Querschnitt auf. Ein zwischen
einem unteren Stufenabschnitt 30 des Endes 22 des
linken Behälterendabschnitts 4 und
dem zugeordneten Ende 24 des Mittelabschnitts 2 gebildeter Ringraum 32 dient
zur Aufnahme einer zum linken Behälterendabschnitt 4 hin
in axialer Richtung abstehenden Schulter 34 der linken
Schwallwand 16. Die Schulter 34 der Schwallwand 16 ist
durch einen Radiusabschnitt 36 mit einer im wesentlichen
senkrecht zur Axialrichtung des Fahrzeugbehälters 1 stehenden
Stirnfläche 38 der
Schwallwand 16 verbunden. Der Radiusabschnitt 36 der
Schwallwand 16 stützt sich
in bezogen auf den Fahrzeugbehälter 1 axialer Richtung
an einer im wesentlichen komplementär geformten Seitenwandung 40 einer
dem Ende 24 des Mittelabschnitts 2 angeformten,
umlaufenden Sicke 42 ab. Die Sicke 42 dient zur
Aufnahme einer Tankbefestigungsvorrichtung insbesondere eines Tankspannbandes,
welches hierdurch in axialer Richtung lagefixiert wird. Durch die
beschriebene Anordnung wird die Schwallwand 16 sowohl in
axialer als auch in radialer Richtung in ihrer Lage formschlüssig gehalten,
vorzugsweise durch leichten Presssitz. Im Montagezustand überragt
das Ende 24 des Mittelabschnitts 2 die Schulter 34 in
axialer Richtung und kommt auf dem oberen Stufenabschnitt 26 des
Endes 22 des linken Behälterendabschnitts 4 radial
zur Anlage, wobei zwischen dessen Stirnfläche und der sich an den oberen
Stufenabschnitt 26 anschließenden Mantelwand 28 ein
axialer Spalt 44 für eine
umlaufende Schweißnaht 46 verbleibt,
durch welche die beiden Enden 22, 24 stoffschlüssig miteinander
verbunden sind. Die Abschlussböden 8 sind auf
die Behälterendabschnitte 4, 6 aufgesteckt
und mit diesen ebenfalls verschweißt. Alternativ könnten die
Abschlussböden 8 auch
an den Mittelabschnitt 2 angefalzt sein. Wie aus 1 hervorgeht,
ist der Verbindungsbereich zwischen dem Mittelabschnitt 2 und dem
rechten Behälterendabschnitt 6 des
Fahrzeugbehälters 1 in
analoger Weise und spiegelbildlich ausgebildet.
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In 3 ist
eine weitere Befestigungsmöglichkeit
der Schwallwand 16 im Fahrzeugbehälter 1 gezeigt, wobei
das Ende 22 des linken Behälterendabschnitts 4 im
Bereich des unteren Stufenabschnitts 30 mit einer durch
Drücken
nach radial außen
erzeugten Anschlagprägung 48 versehen
ist, um einen axialen Anschlag für
die Stirnfläche
der Schulter 34 der Schwallwand 16 zu bilden.
Alternativ oder zusätzlich
hierzu kann auch die Schulter 34 eine durch Drücken nach
radial innen erzeugte Anschlagprägung 50 aufweisen,
um einen axialen Formschluss der Schulter 34 mit der Stirnfläche des
Endes 22 des linken Behälterendabschnitts 4 zu
ermöglichen.
Vorzugsweise sind bei der Schwallwand 34 und/oder am Ende 22 des
linken Behälterendabschnitts 4 mehrere,
am Umfang verteilt angeordnete Anschlagprägungen 48, 50 vorhanden.
Durch die beschriebene Geometrie greifen die Schulter 34 der
Schwallwand 16 und das Ende 22 des linken Behälterabschnitts 4 zumindest
zahnartig ineinander.
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Gemäß einer
in 4 dargestellten Ausführungsform kann die Schulter 34 der
Schwallwand 16 das radial innere Ende 22 des zugeordneten
Behälterendabschnitts 4 auch
zangenartig umfassen, indem von der Schulter 34 umlaufende
oder auch nur am Umfang abschnittsweise angeordnete Radialstützen 52 wegragen,
wodurch das Ende 22 des linken Behälterendabschnitts 4 radial
umgriffen ist. Um das Einführen
des Endes 22 des linken Behälterendabschnitts 4 zu
erleichtern, ist die Radialstütze 52 mit
einer abgeschrägten
Einführkante 54 versehen.
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Vor
diesem Hintergrund umfasst das Verfahren zur Herstellung des beschriebenen
Fahrzeugbehälters 1 im
wesentlichen folgende Schritte:
In einem ersten Verfahrensschritt
werden die Enden 24, 22 des Mittelabschnitts 2 und
der beiden Behälterendabschnitte 4, 6 sowie
die Schultern 34 der Schwallwände 16, 18 entsprechend
der oben beschriebenen, in 2, 3 oder 4 dargestellten
Geometrie geformt. Danach werden die beiden Schwallwände 16, 18 sowie
die Abschlussböden 8 auf
die zugeordneten Enden 22 der Behälterendabschnitte 4, 6 aufgesteckt.
Anschließend
wird der Mittelabschnitt 2 mit den beiden Behälterendabschnitten 4, 6 verbunden,
indem die Enden 24 des Mittelabschnitts 2 in axialer
Richtung über
die die Schultern 34 der Schwallwände 16, 18 tragenden
Enden 22 der Behälterendabschnitte 4, 6 geschoben oder
gesteckt werden, und zwar soweit, dass sie die Schultern 34 axial überragend
jeweils am oberen Stufenabschnitt 26 des zugeordneten Behälterendabschnitts 4 radial
anliegen und zwischen ihrer Stirnfläche und der sich an den oberen
Stufenabschnitt anschließenden
Mantelwand 28 des jeweiligen Behälterendabschnitts 4 noch
ein geringer axialer Spalt 44 vorhanden ist. Der auf diese
Weise individuell zusammengesetzte Fahrzeugbehälter 1 wird nun beispielsweise
in horizontaler Lage auf einen Drehtisch einer Orbitalschweißanlage
gespannt. Anschließend
werden von radial außen
Schweißnähte 46 in
die axialen Spalte 44 zwischen den einander zugeordneten
Enden 22, 24 des Mittelabschnitts 2 und
der Behälterendabschnitte 4, 6 sowie
zwischen diesen und den Abschlussböden 8 eingebracht.
Hierdurch werden zwar die Behälterendabschnitte 4, 6 und
der Mittelabschnitt 2 miteinander stoffschlüssig verbunden,
jedoch sind die beiden Schwallwände 16, 18 lediglich
durch den durch die Stufengeometrie vorgegebenen Formschluss innerhalb
des Fahrzeugbehälters 1 gehalten.
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Falls
jedoch die Abschnitte des Fahrzeugbehälters 1 zur Aufnahme
unterschiedlicher Betriebsflüssigkeiten
vorgesehen sein sollen, z. B. für
den Fall, dass Hydraulikflüssigkeit
für den
Kipperbetrieb oder ähnlichem
bevorratet werden müssen,
so werden statt der Schwallwände 16, 18 Zwischenböden mit
gleicher Geometrie jedoch ohne Durchbrüche verwendet, welche die einzelnen
Abschnitte flüssigkeitsdicht
voneinander trennen. Hierzu kann eine Schulter 34 eines
Zwischenbodens mit wenigstens einem Ende des zugeordneten Behälterabschnitts stoffschlüssig oder
zusätzlich
formschlüssig
verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Kleben, Stanznieten oder
Durchsetzfügen.
Neben Zwischenböden
können
jedoch auch Schwallwände 16, 18 mit
den ihnen zugeordneten Enden 22 stoffschlüssig oder
zusätzlich
formschlüssig
verbunden sein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
von 4 ist sowohl die Schulter 34 der Schwallwand 16 wie
auch die Radialstütze 52 mit
dem Ende 22 des linken Behälterendabschnitts 4 durch
Kleben, Stanznieten oder Durchsetzfügen verbunden.
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Selbstverständlich ist
der Querschnitt des Fahrzeugbehälters
nicht auf eine zylindrische Form beschränkt, vielmehr kann er einen
beliebig, beispielsweise auch Polygon ausgebildet sein. Darüber hinaus
kann er auch durch eine beliebige Anzahl von Mittelabschnitten 2 oder
Behälterendabschnitten 4, 6 erweitert
sein.