DE102005053184B4

DE102005053184B4 - Behälter in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102005053184B4
Application number: DE200510053184
Authority: DE
Inventors: Norbert Burger; Thomas Dr.-Ing. Mosandl; Matthias Tittel; Andreas Übelacker
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2005-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2025-11-09
Also published as: DE102005053184A1

Abstract

Behälter (1) in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Druckluftbehälter (1) in einem Nutzfahrzeug, beinhaltend zwei durch Umformen von mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung versehenen Stahlblechen hergestellte, becherförmige Behälterhälften (2, 4), deren sich in einem Überlappungsbereich (6) überlappende Ränder (16, 18) durch nicht thermisches Fügen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder (16, 18) der Behälterhälften (2, 4) derart ausgeführt sind, dass die Mantelwandstärke im Überlappungsbereich (6) im Wesentlichen die gleiche ist wie in den an den Überlappungsbereich (6) angrenzenden Bereichen und dass in eine Öffnung wenigstens eines Bodens (8) einer der beiden becherförmigen Behälterhälften (2, 4) ein Einsatz (22) aus Kunststoff, an welchem Anschlüsse (24) für Leitungen oder Rohre ausgebildet sind, durch elastischen Formschluss eingefügt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Druckluftbehälter in einem Nutzfahrzeug, beinhaltend zwei durch Umformen von mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung versehenen Stahlblechen hergestellte, becherförmige Behälterhälften, deren sich in einem Überlappungsbereich überlappende Ränder durch nicht thermisches Fügen miteinander verbunden sind.
Druckluftbehälter in Nutzfahrzeugen werden zur Speicherung von Druckluft eingesetzt, die als Betätigungsmedium von Druckluftbremsen und anderen Einrichtungen von Nutzfahrzeugen wie beispielsweise einer Druckluftfederung, einer Türbetätigung oder von Kran- oder Hebeaufbauten dient. Darüber hinaus werden in Nutzfahrzeugen weitere Behälter wie beispielsweise Kraftstoffbehälter oder Harnstoffbehälter eingesetzt.
Stand der Technik
Aus der DE 38 00 699 A1 geht ein Warmwasserspeicher oder Boiler hervor, der an seiner Unterseite eine Einbringöffnung aufweist. Die Einbringöffnung ist zum Anschluss eines innenseitig angeordneten Heizkörpers gedacht. Der Warmwasserspeicher verfügt weiterhin über Anschlüsse für einen Kaltwasserzulauf und einen Warmwasserauslauf. Der Warmwasserspeicher besteht aus einem zylindrischen Behälter nach Art eines kleinen Speichers oder aus wenigstens zwei druckfesten in vertikaler Richtung nebeneinander angeordneten zylindrischen Behältern nach Art eines Flachspeichers, bei dem obere und untere Leitungsverbindungen miteinander verbunden sind. Die zylindrischen Behälter bestehen nach Art eines beliebig zu erweiternden Baukastensystems aus zusammensteckbaren Einzelteilen aus Kunststoff mit anschließender Verschweißung oder Verklebung. Je nach Art des Kleinspeichers werden entweder kuppelförmige Deckelstücke selbst zusammengesetzt oder aber kuppelförmige Deckelstücke werden in Überlappung auf ein rohrförmiges Mittelstück aufgesteckt. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung sind die Anschlüsse für Leitungen und Rohre direkt und unmittelbar in der Mantelwand der Behälterhälfte angebracht.
Aus der US 2003/0111473 A1 ist ein Verbundbehälter bekannt, der Endkappen aufweist. Die Endkappe besteht dabei aus einer ersten und einer zweiten Lage, wobei die erste Lage eine thermoplastische Lage ist und die zweite Lage aus einem Verbund aus Thermoplast und Glasfieber besteht. Der Verbundkörper weist darüber hinaus ein zylindrisches Rohr auf, das eine gedachte Achse umfasst und ein erstes und ein zweites Ende aufweist. Die Endkappe ist dabei mit dem ersten Ende des Rohres verbunden. In die Endkappen des Verbundkörpers sind Druckanschlüsse eingesetzt. Die Druckanschlüsse werden dabei mit Sicherungsringen in die Öffnungen des Verbundbehälters eingesetzt.
Die US 29 64 209 A umfasst das Gehäuse eines Druckkörpers, das eine Anzahl konzentrischer Zylinder umfasst. Jeder Zylinder besteht aus einer Vielzahl von Ringbändern gleicher Wandstärke. Die Ringbänder stoßen dabei Ende an Ende aneinander an. Der eine Zylinder ragt dabei zu beiden Seiten über den anderen Zylinder hinaus. Die gegenüberliegenden Kanten eines jeden Rings sind an der Oberfläche abgefast. Die Abfasungen der jeweiligen Zylinder liegen einander gegenüber, wodurch sich eine positive Verbindung zwischen den Stoßflächen der Zylinder bildet. Das Gehäuse weist ein Kopfsegment auf, in das ein Zündeinsatz durch Presssitz eingesetzt werden kann. Am gegenüberliegenden unteren Ende des Gehäuses ist eine konische Auslassdüse mit Hilfe mehrerer Bolzen befestigt. Die Bolzen sind durch einen umlaufenden Flansch und ein unteres Gehäusesegment hindurchgeführt.
Ein gattungsgemäßer Druckluftbehälter ist aus der DE 199 57 855 A1 bekannt. Hierbei sind die Ränder der Behälterhälften thermisch gefügt, beispielsweise durch Klebung, um eine Beschädigung der Korrosionsschutzschicht z. B. durch die bei einem Schweißvorgang vorherrschenden, hohen Temperaturen zu vermeiden. Weiterhin überlappen sich die Ränder im Fügebereich in Form eines von der Mantelwandung radial nach außen ragenden Falzes.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Behälter der eingangs erwähnten Art derart weiter zu entwickeln, dass er am Fahrzeug besser befestigt werden kann.
Lösung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Weitere Vorteile ergeben sich aus den in den weiteren Unteransprüchen angegebenen Merkmale.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung schlägt vor, dass bei einem Behälter in Fahrzeugen die Ränder der Behälterhälften derart ausgeführt sind, dass die Mantelwandstärke im Überlappungsbereich im wesentlichen die gleiche ist wie in den an den Überlappungsbereich angrenzenden Bereichen. Dann ergibt sich eine außen glatte Mantelwand, so dass übliche Spannbänder zur Befestigung des Behälters an einem Rahmen des Fahrzeugs den Behälter auch im Überlappungsbereich umschlingen können. Dies ist vor allem im Hinblick auf die bei modernen Nutzfahrzeugen beengten Bauraumverhältnisse von Vorteil.
Darüber hinaus ist dann die Mantelwand des Behälters auch innen glatt, d. h. ohne Stufen im Innendurchmesser oder Innenquerschnitt, was im Hinblick auf den Spannungsverlauf innerhalb der Mantelwand bei einem unter Druck stehenden Behälter von großem Vorteil ist. Denn andernfalls, d. h. bei sich an der Fügestelle sprunghaft ändernder Mantelwandstärke werden die Spannungslinien stark umgeleitet, was sich bekanntermaßen negativ auf die Festigkeit der Verbindung auswirkt.
Aus den genannten Gründen sind im Überlappungsbereich vorzugsweise auch keine zusätzlichen Spannbänder oder innere oder äußere Verstärkungen vorgesehen, die dort die Mantelwandstärke ändern könnten. In eine Öffnung eines Bodens wenigstens einer Behälterhälfte ist ein Einsatz aus Kunststoff formschlüssig eingefügt, an welchem Anschlüsse für Leitungen oder Rohre ausgebildet sind. Ein solcher Formschluss kann beispielsweise durch hinterschnittene Querschnitte erzeugt werden, wobei der Einsatz derart aus Kunststoff ausgeführt werden kann, dass er durch elastische Verformung des Einsatzes beim Einsetzen in die Öffnung zustande kommt.
Besonders bevorzugt weisen die Ränder der beiden Behälterhälften im Überlappungsbereich eine Schäftung auf, welche stufenförmig oder keilförmig ausgebildet sein kann. Da eine solche Schäftung in der Regel eine relativ große Schaftfläche als Fügefläche mit sich bringt, ist im Hinblick auf eine hohe Festigkeit der Verbindung eine Verklebung der Schaftflächen von Vorteil.
Nicht zuletzt kann zur Vermeidung eines unkontrollierten Berstens des gesamten Druckluftbehälters im Falle eines Überdrucks in dem Einsatz wenigstens eine Sollbruchstelle ausgebildet sein. Mit anderen Worten soll die Bruch- oder Druckfestigkeit der Sollbruchstelle niedriger sein als die des restlichen Druckluftbehälters.
Zeichnungen
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
1 eine schematische Explosionszeichnung eines aus zwei Behälterhälften bestehenden Druckluftbehälters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Zusammenbauzeichnung des Druckluftbehälters von 1;
3 eine Querschnittsdarstellung eines Überlappungsbereichs der Behälterhälften des Druckluftbehälters von 2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
4 eine Querschnittsdarstellung eines Überlappungsbereichs der Behälterhälften des Druckluftbehälters von 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Der in 2 insgesamt mit 1 bezeichnete Behälter dient gemäß einer bevorzugten Anwendung als Druckluftbehälter zur Speicherung von Druckluft für eine Druckluftbremsanlage eines Nutzfahrzeugs. Alternativ kann er zur Speicherung von Druckluft für jegliche Art von Druckluftverbraucher in Fahrzeugen dienen, beispielsweise für pneumatische Türbetätigung, für eine Druckluftfederung oder für weitere pneumatische Fahrzeugeinrichtungen oder Fahrzeugaufbauten.
Wie 1 veranschaulicht, ist der Behälter/Druckluftbehälter 1 aus etwa zwei gleich großen Behälterhälften 2, 4 zusammengesetzt, welche durch nicht thermisches Fügen ihres gemeinsamen Überlappungs-/-Anschlussbereichs 6 miteinander dichtend verbunden sind. Die Behälterhälften 2, 4 bestehen aus bevorzugt an ihrer Innenfläche mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehenen Stahlblechen, welche durch einen Umformprozess, beispielsweise durch Tiefziehen in eine becherförmige Form gebracht wurden. Dies bedeutet, dass jede der Behälterhälften 2, 4 aus einem Boden 8, 10 und einer hierzu rechtwinkelig weg ragenden Mantelwandung 12, 14 mit einer Öffnung besteht, welche jeweils durch einen Rand 16, 18 begrenzt wird. Gegebenenfalls können die Stahlbleche auch außen mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen sein.
Der Anschlussbereich 6 der Behälterhälften 2, 4 zeichnet sich dadurch aus, dass sich deren Ränder 16, 18 dort überlappen. Dabei sind die Ränder 16, 18 derart ausgeführt, dass die Wandstärke der Mantelwandung 12, 14 des Druckluftbehälters 1 im Anschluss- oder Überlappungsbereich 6 im wesentlichen die gleiche ist wie in den an den Überlappungsbereich 6 angrenzenden Bereichen.
2 stellt den Anschlussbereich 6 lediglich schematisiert dar und spiegelt nicht die tatsächlichen Verhältnisse wider, während 3 und 4 bevorzugte Ausführungsformen des Anschlussbereichs 6 zeigen, bei denen die Wandstärke der Mantelwandung 12, 14 konstant ist.
Dies ist bevorzugt dadurch realisiert, dass die Ränder 16, 18 der beiden Behälterhälften 2, 4 im Überlappungsbereich eine Schäftung 20 aufweisen, welche stufenförmig (3) oder keilförmig (4) ausgebildet sein kann. Um die Korrosionsschutzbeschichtung durch hohe Temperaturen wie sie beim Schweißen entstehen würden, nicht zu zerstören, sind die Ränder 16, 18 durch nicht thermisches Fügen miteinander verbunden. Bevorzugt sind die Ränder 16, 18 im Bereich der Schäftung 20 miteinander verklebt, d. h. dass die einander gegenüberliegenden geschäfteten Flächen mit dem Klebstoff versehen und gegeneinander gepresst werden. Als Klebstoff kommen insbesondere hochfeste crashtaugliche Epoxidharze in Frage.
Besonders bevorzugt ist weiterhin in eine Öffnung eines Bodens 8 wenigstens einer Behälterhälfte 2 ein Einsatz 22 aus Kunststoff formschlüssig eingefügt, an welchem Schnittstellen wie Anschlüsse 24 für Leitungen oder Rohre ausgebildet sind. Ein solcher Formschluss kann beispielsweise durch hinterschnittene, beispielsweise durch Tiefziehen hergestellte Querschnitte erzeugt werden, wobei der Einsatz 22 aus Kunststoff vorzugsweise derart ausgeführt wird, dass der Formschluss durch elastische Verformung des Einsatzes 22 beim Einsetzen in die Öffnung im Boden 8 der aus demgegenüber steiferem Stahlblech bestehenden Behälterhälfte 2 zustande kommt. Durch eine geeignete Formgebung des Einsatzes und/oder des Randes der Öffnung im Boden 8 und/oder durch Vorsehen von zusätzlichen Ringdichtungen kann mit dem formschlüssigen Einsetzen des Einsatzes 22 in die Öffnung im Boden 8 eine gas- oder flüssigkeitsdichte Verbindung zustande kommen. Im Falle eines Kraftstofftanks kann der Einsatz 22 beispielsweise ein Einfüllstutzen sein, der in den Boden 8 der Behälterhälfte 2 eingesteckt wird.
Nicht zuletzt kann zur Vermeidung eines unkontrollierten Berstens des gesamten Druckluftbehälters 1 im Falle eines Überdrucks in dem Einsatz 22 wenigstens eine Sollbruchstelle 26 ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer stellenweise dünneren Wandung des Einsatzes 22. Mit anderen Worten soll die Bruch- oder Druckfestigkeit des Einsatzes 22 an der Sollbruchstelle 26 niedriger sein als die des restlichen Druckluftbehälters 1.
Die Erfindung ist nicht auf Druckluftbehälter beschränkt, sondern kann für jegliche Art von Behälter eingesetzt werden, beispielsweise für Kraftstoffbehälter oder Harnstoffbehälter in Nutzfahrzeugen, wobei dann auch die eingangs erwähnten Vorteile zum Tragen kommen.

Claims

Behälter (1) in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Druckluftbehälter (1) in einem Nutzfahrzeug, beinhaltend zwei durch Umformen von mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung versehenen Stahlblechen hergestellte, becherförmige Behälterhälften (2, 4), deren sich in einem Überlappungsbereich (6) überlappende Ränder (16, 18) durch nicht thermisches Fügen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder (16, 18) der Behälterhälften (2, 4) derart ausgeführt sind, dass die Mantelwandstärke im Überlappungsbereich (6) im Wesentlichen die gleiche ist wie in den an den Überlappungsbereich (6) angrenzenden Bereichen und dass in eine Öffnung wenigstens eines Bodens (8) einer der beiden becherförmigen Behälterhälften (2, 4) ein Einsatz (22) aus Kunststoff, an welchem Anschlüsse (24) für Leitungen oder Rohre ausgebildet sind, durch elastischen Formschluss eingefügt ist.
Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder (16, 18) der beiden Behälterhälften (2, 4) im Überlappungsbereich (6) eine Schäftung (20) aufweisen.
Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schäftung (20) stufenförmig oder keilförmig ausgebildet ist.
Behälter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder (16, 18) der Behälterhälften (2, 4) zumindest im Bereich der Schäftung (20) miteinander verklebt sind.
Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung eines unkontrollierten Berstens des Druckluftbehälters (1) in dem Einsatz (22) wenigstens eine Sollbruchstelle (26) ausgebildet ist.
Behälter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Überlappungsbereich (6) keine zusätzlichen Spannbänder oder Verstärkungen vorgesehen sind.