DE102009036911A1

DE102009036911A1 - Treibstoffbehälter für Kraftfahrzeuge mit Zuganker

Info

Publication number: DE102009036911A1
Application number: DE102009036911A
Authority: DE
Inventors: Laszlo Varga
Original assignee: Magna Steyr Fuel Systems GmbH
Current assignee: Magna Energy Storage Systems GmbH
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-08-12
Also published as: DE102009036911B4; WO2011018410A1; US20120138606A1; US8490807B2

Abstract

Ein unter Überdruck betriebener aus zwei Schalen (2, 3) bestehender Treibstoffbehälter soll mittels einer inneren Säule (6) so verstärkt werden, dass beim Vereinigen der beiden Schalen (2, 3) eine zugfeste Verbindung geschaffen wird. Dazu besteht die Säule (6) aus einem ersten (7) und einem zweiten (8) mit der jeweiligen Schale verbundenen Teil (7, 8), der eine Teil (7) mit Rasten, der andere Teil (8) mit Rasthaken (26), die beim Zusammenfügen eine zugfeste Schnappverbindung schaffen. Zu diesem Zweck haben beide Teile Rastflächen (18, 34) und Abweisflächen (19, 35) und der Rasthaken (26) ist elastisch verlagerbar.

Description

Gegenstand
Die Erfindung betrifft einen Treibstoffbehälter, der zumindest zeitweise unter Überdruck steht und aus zwei Schalen zusammengesetzt ist, welche Schalen an ihrem Umfang rundum, und innerhalb des Umfanges mittels zumindest einer Säule, miteinander verbunden sind.
Aus betrieblichen Gründen wird überlegt, Kraftstoffbehälter für ein höheres Druckniveau von bis zu 500 mBar auszulegen. Der erhöhte Innendruck übt erhebliche Kräfte auf die Innenseite der großflächigen Schalen aus, die zu deren Wölbung nach außen führt. Ein derart aufgeblähter Behälter würde die vorgegebenen Einbaumaße überschreiten.
Stand der Technik
Die WO 98/01315 offenbart einen aus zwei Kunststoffschalen bestehenden Kraftstoffbehälter. Zur Einhaltung eines genauen Abstandes zwischen den beiden Schalen bei deren Verschweißen haben die Schalen je einen Abstandshalter. Die Abstandshalter bilden beim Fügen der beiden Schalen Anschläge. Weil die Abstandshalter nicht miteinander verschweißte Anschläge sind, können sie keine Zugkräfte übertragen, wirken also nicht bei im Tank herrschendem Überdruck.
Aus der US 6,338,420 ist ein aus zwei Kunststoffschalen bestehender Kraftstoffbehälter bekannt, dessen Schalen durch eine Säule im Inneren gegen Wölbung durch einen Überdruck oder Unterdruck versteift sind. Dazu ist die Säule entweder in ihrer Längsrichtung verformbar oder sie besteht aus zwei ineinander reibend verschiebbaren Teilen. Nicht offenbart und auch schwer vorstellbar ist, wie die Säule beziehungsweise deren Teile beim Zusammenbau positioniert und so an den Schalen angeschweißt werden, dass sie auch nennenswerte Zugkräfte aufnehmen können. In der zweiteiligen Ausführungsform werden praktisch keine Zugkräfte übertragen und es ist zweifelhaft, ob und wie die beiden Teile beim Fügen der beiden (undurchsichtigen) Schalen ineinander finden.
Problem/Lösung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen zweischaligen Treibstoffbehälter mit einer bei Innendruck wirksamen Verstärkung auszustatten die genau positionierbar ist und nach Vereinigen der beiden Schalen eine Verbindung zwischen den beiden Teilen der Säule schafft, die auch erhebliche Zugkräfte in Richtung der Längsachse der Säule aufnehmen kann.
Erfindungsgemäß wird das mit den kennzeichnenden Merkmalen des 1. Anspruchs erreicht. Die beiden Teile der Säule werden vor dem Fügen der beiden Schalen positionsgenau an der Innenseite der jeweiligen Schalen angeschweißt, soferne sie nicht überhaupt mit ihnen einstückig sind. Die Rasten und die federnd verlagerbaren Rasthaken mit ihren Abweisflächen und achsnormalen Rastflächen bilden beim Aufeinanderlegen der beiden Schalen vor dem Verschweißen eine zugfeste Schnappverbindung. Dadurch, dass mehrere über den Umfang verteilte Rasten und Rasthaken in einem gewissen Abstand von der Mittenachse der Säule sind, finden die beiden Teile beim Fügen auch leicht ineinander.
Sollen die Schalen auch bei gelegentlich auftretendem Unterdruck ihre Form behalten, haben die Rasthaken Anschlagflächen, die nach Einschnappen in die Rasten eine weitere Annäherung der beiden Teile und im Betrieb bei Unterdruck ein Einbeulen verhindern (Anspruch 2).
In einer vorteilhaften Weiterbildung hat der erste oder zweite Teil der Säule einen zentralen Zentrierzapfen und der zweite oder erste Teil der Säule eine zentrale Zentrierbohrung (Anspruch 3). Das erleichtert das Ineinanderfinden der beiden Teile der Säule beim Fügen der beiden Schalen weiter, beziehungsweise erlaubt größere Maßabweichungen.
Vorzugsweise haben die Teile der Säulen je einen Fußflansch, der mit der zugeordneten Schale verschweißbar ist (Anspruch 4). Über die Fläche des Fußflansches können größere Zugkräfte in die Schalen eingeleitet werden.
Zur elastischen Verlagerung der Rasthaken sind entweder die Rasthaken selbst biegeelastisch (Anspruch 5) oder der mit den Rasthaken versehene zweite Teil der Säule ist torsionsweich (Anspruch 6), sodass sich beim Fügen der ganze zweite Teile elastisch um die Längsachse der Säule verdreht.
In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform besteht der zweite Teil der Säule über seine ganze Länge aus einer Anzahl in Längsrichtung verlaufender Rippen (Anspruch 6), die vorzugsweise direkt in die Rasthaken übergehen (Anspruch 7). Um ein Ausknicken der Rippen zu verhindern, können die Längsrippen durch sie verbindende Diaphragmen versteift sein (Anspruch 8).
Figuren
1: Schematischer Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Treibstoffbehälter vor dem Zusammenbau,
2: Wie 1, zusamengebaut,
3: Axonometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Säule,
4: Axonometrische Ansicht des ersten Teiles der Säule,
5: Axonometrische Ansicht des zweiten Teiles der Säule,
6: Ansicht des zweiten Teiles vom ersten Teil aus,
7: Detail A in 3.
Beschreibung
In 1 und 2 ist ein Treibstoffbehälter 1 aus einer ersten Schale 2 und einer zweiten Schale 3 gebildet. Jede Schale hat einen rundum verlaufenden Schweißflansch 4 beziehungsweise 5 zur Verbindung der beiden Schalen. In 1 sind sie vor, in 2 nach ihrer Verbindung dargestellt. Im Inneren des so gebildeten Behälters ist zur Verstärkung eine (es können auch mehrere sein) summarisch mit 6 bezeichnete Säule vorgesehen. Sie hat den Zweck, ein Ausbeulen der Schalen 2, 3 durch den Innendruck zu verhindern.
Die Säule 6 besteht aus einem ersten Teil 7 und einem zweiten Teil 8, welche vor dem Fügen der Schalen 2, 3 jeweils mit ihrer Schale verschweißt werden, soferne sie nicht mir ihr einstückig sind. Ihre von ihrer Schale abgewandten Enden 7', 8' sind in 1 noch voneinander entfernt. Im zusammengebauten Zustand (2) bilden sie miteinander zu eine zugfeste Verbindung. Der erste Teil 7 der Säule ist hier der unteren Schale zugeordnet und der zweite Teil 8 der oberen Schale 3. Es könnte aber auch umgekehrt sein. Die Schalen 2, 3 und die Teile 7, 8 der Säule bestehen vorzugsweise aus Kunststoff, könnten aber auch aus anderen Stoffen bestehen.
In 3 sind die beiden Teile 7, 8 der in ihrer Grundform zylindrischen Säule 6 (deren Längsachse ist mit 6' bezeichnet) bei zusammengebautem Behälter (wie in 2) abgebildet. Der erste Teil (siehe vor allem in 4) besteht aus einem Schweißflansch 11, hier mit ausgeschnittenen Sektoren 12, aus (hier) vier vertikalen Stegen 13 mit zylindrischen Stützwänden 14, und aus einem Hohlzylinder 15, der eine Zentrierbohrung 16 bildet. Die Stege 13 gehen tangential in den Hohlzylinder 15 über. Die Stege 13 bilden an ihren der Schale 2 abgewandten Enden Rasten 17. Die Rasten 17 haben eine ihrer Schale 2 zugewandte Rastfläche 18 und eine ihrer Schale abgewandte Abweisfläche 19. Ein Anschlag 20 ist entweder Teil des Schweißflansches 11 oder in entsprechender Höhe auf der Seite der Rastflächen an den Steg 13 angeformt.
Der zweite Teil 8 besteht aus einem Schweißflansch 24, aus einem daran anschließenden Gebilde 25 erheblicher Länge, aus (ebenfalls) vier Rasthaken 26 und einem Zentrierdorn 30 (siehe 5). Das Gebilde 25 besteht aus vier in Längsrichtung verlaufenden Rippen 27 und einer Anzahl achsnormalen Diaphragmen 28. Die Rippen 27 reichen nicht bis zur Achse der Säule 6, sie lassen einen zentralen Raum 29frei. Die Rippen 27 gehen an der dem Schweißflansch 24 abgewandten Seite in die Rasthaken 26 über. Wie aus der Anordnung und Ausrichtung der Rippen erkennbar, ist das Gebilde 25 torsionsweich.
In 5 und 6 ist das der Schale 3 abgewandte Ende des zweiten Teiles 8 der Säule 6 abgerissen und detailliert abgebildet. An das Diaphragma 28' schließt der Zentrierdorn 30 an. Er passt in die Zentrierbohrung 16 des ersten Teiles 7. Die Längsrippen 27 gehen nach Kreuzen des Diaphragmas 28 in die Rasthaken 26 über. Die Rasthaken 26 bilden je eine Rastfläche 34 und eine Abweisfläche 35, wobei die Rastfläche 34 dem Schweißflansch 24 zugewandt und die Abweisfläche dem Schweißflansch 24 abgewandt ist. Die Rasthaken 26 haben hier an ihrem Rücken dreieckige Versteifungen 36, weil die federnde Verlagerung der Rasthaken 26 hier durch Torsion des Gebildes 25 erfolgt. Es ist aber auch möglich, nur die Rasthaken vom Diaphragma 28' abwärts federnd auszubilden. Dann fallen die Versteifungen 36 weg.
In 7 sind zwei Stadien des Zusammenbaues der beiden Schalen und der Vereinigung der beiden Teile 7, 8 der Säule 6 zu sehen. Während des Fügens – 7.a) – gleitet die Abweisfläche 35 Rasthakens 26 auf der Abweisfläche 19 der Raste 17. Dabei wird der zweite Teil 8 auf seiner ganzen Länge verdreht. Haben die beiden Schalen 2, 3 die gefügte Endstellung erreicht – 7.b) – schnappt der Rasthaken federnd in seine Ausgangsstellung zurück, sodass die beiden Rastflächen 18, 34 aneinander anliegen und eine Stirnfläche 40 des Rasthakens 26 den Anschlag 20 beinahe berührt. Weil die Rastflächen 18, 34 in einer zur Achse der Säule normalen Ebene liegen, ist so eine zugfeste und formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Teilen 7, 8 der Säule 6 hergestellt. Nun können auch die äußeren Flansche 4, 5 der beiden Schalen miteinander verschweißt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 98/01315 [0003]
- US 6338420 [0004]

Claims

Treibstoffbehälter, der zumindest zeitweise unter Überdruck steht und aus zwei Schalen (2, 3) zusammengesetzt ist, welche Schalen (2, 3) an ihrem Umfang rundum, und innerhalb des Umfanges mittels zumindest einer Säule (6), miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Säule (6) aus einem ersten (7) und einem zweiten Teil (8) besteht, welche Teile (7, 8) einerseits mit ihren Schalen (2, 3) verbunden oder einstückig sind und andererseits beim Vereinigen der beiden Schalen (2, 3) miteinander verbindbar sind, b) der erste Teil (7) der Säule (6) eine Anzahl über den Umfang verteilter Rasten (17) mit einer ersten Rastfläche (18) und der zweite Teil (8) eine Anzahl über den Umfang verteilter Rasthaken (26) mit zweiten Rastflächen (34) und beide (17, 26) eine schräge Abweisfläche (19, 35) haben, und c) die ersten und zweiten Rastflächen (18, 34) in einer zur Achse (6') der Säule (6) im Wesentlichen normalen Ebene liegen und die Rasthaken (26) in dieser Ebene federnd verlagerbar sind und in ihrer Endstellung die Rasten (17) umgreifen, sodass die Säule (6) Zugkräfte aufnehmen kann.
Treibstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasthaken (26) Anschlagflächen (40) haben, die nach Einschnappen der Rasthaken (26) in die Rasten (17) eine weitere Annäherung der beiden Teile (7, 8) verhindern.
Treibstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder zweite Teil (7; 8) der Säule (6) einen zentralen Zentrierzapfen (30) und der zweite oder erste Teil (8; 7) der Säule (6) eine zentrale Zentrierbohrung (16) hat.
Treibstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die (7, 8) Teile der Säulen (6) je einen Fußflansch (11, 24) haben, der mit der zugeordneten Schale (2, 3) verschweißbar ist.
Treibstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verlagerbaren Rasthaken (26) elastisch biegsam sind.
Treibstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (8) der Säule (6) torsionsweich ist, was die Verlagerung der Rasthaken (26) in der Normalebene ermöglicht.
Treibstoffbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (8) der Säule (6) aus einer Anzahl in Längsrichtung verlaufender Rippen (27) besteht die einerseits in dem Schweißflansch (24) enden und andererseits in die Rasthaken (26) übergehen.
Treibstoffbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrippen (27) zwischen dem Schweißflansch (24) und dem Rasthaken (26) mindestens ein in einer zur Längsachse der Säule normal liegenden Ebene liegendes Diaphragma (28, 28') haben.