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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungssystem zur Montage eines Tanks an einem Fahrzeug in davon auskragender Stellung, mit einem am Fahrzeug montierbaren Verankerungselement und einer daran montierbaren Konsole zur Halterung des Tanks, wobei die Konsole mit einem unteren Abstützelement in eine Schwenkaufnahme des Verankerungselements einsetzbar und nach darin Einschwenken über ein oberes Kupplungselement mit dem Verankerungselement kuppelbar ist.
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Ein derartiges Befestigungssystem ist aus der
AT 505 396 B1 bzw.
EP 2 065 247 A1 bekannt und hat den Vorteil, dass der Tank mit darauf vormontierten Konsolen in einer Schrägstellung in die Schwenkaufnahme eingesetzt und mit einer einzigen Hoch- bzw. Einschwenkbewegung unter Schließen der Kupplungselemente montiert werden kann. Bei der bekannten Losung ist das Abstützelement eine Profilschiene mit einer abgerundeten Rippe, die in eine Schwenkaufnahme in Form einer entsprechend abgerundeten trogförmigen Nut von oben eingreift. Mit einer zusätzlichen Nase kommt das Abstützelement in der eingeschwenkten Stellung hinter einem Anschlag der Schwenkaufnahme zu liegen, um die Verriegelung des Abstützelements in der Schwenkaufnahme herbeizuführen. Diese Lösung ist aufwendig und empfindlich gegenüber Fertigungstoleranzen. Die Erfindung setzt sich zum Ziel, ein Befestigungssystem dieser Art zu schaffen, welches noch stabiler und einfacher aufgebaut ist als die bekannten Losungen.
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Dieses Ziel wird mit einem Befestigungssystem der eingangs genannten Art erreicht, welches sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass das untere Abstützelement ein Bolzen mit abgeflachtem Querschnitt und die Schwenkaufnahme eine Nut mit einem gegenüber ihrem Inneren reduzierten Eintrittsspalt ist, in welche der Bolzen nur in der ausgeschwenkten Stellung der Konsole unter Ausnützung seiner Abflachung eintreten kann und beim Einschwenken der Konsole in der Nut verriegelt, wobei der maximale Außendurchmesser des Bolzens geringfügig großer ist als der Innendurchmesser der Nut, so dass er beim Einschwenken die Nut aufspreizt.
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Dadurch ergibt sich beim Einschwenken der Konsole mit den Tank in die endgültige Montagestellung gleichzeitig sowohl eine Verriegelung als auch eine Presspassung, sodass die Konsole mit dem Tank völlig spielfrei, selbst unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen, gehalten ist.
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Das Verankerungselement kann ein Guß- oder Frästeil sein. Besonders günstig ist es, wenn das Verankerungselement ein Stück eines Strangpressprofils ist. Dies erlaubt nicht nur eine kostengünstige Massenfertigung sondern auch eine einstückige, massive Ausgestaltung der Wandung der genannten Nut, um eine starke Presskraft auf den Bolzen ausüben zu können.
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Bevorzugt ist der Bolzen drehfest mit der Konsole verbunden und die Abflachung des Bolzens hat eine solche Schrägstellung bezüglich des Eintrittsspalts, dass er die genannte Verriegelung beim Einschwenken der Konsole erreicht. Der Eintrittsspalt der Nut ist dazu zweckmäßigerweise seitlich gerichtet und der Bolzen so schräggestellt, dass die Konsole unter einem Schwenkwinkel von 20°–50°, bevorzugt 30°–40°, in die Montagestellung einschwenkbar ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Konsole zumindest einen etwa L-förmigen Tragteil auf, der mit seinem einen L-Schenkel an einem oberen Eckbereich des Tanks und mit seinem anderen L-Schenkel an einer Seite des Tanks anliegt, wobei jeder L-Schenkel in zumindest seinem Endbereich mit dem Tank verschweißbar ist. Bevorzugt sind dabei die beiden L-Schenkel zueinander relativbeweglich einstellbar.
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In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform weist die Konsole zumindest einen etwa C-förmigen Tragteil auf, der mit seinem ersten C-Schenkel einen unteren Eckbereich des Tanks umgreifend an der Unterseite des Tanks anliegt und mit seinem zweiten C-Schenkel an einem oberen Eckbereich des Tanks anliegt, wobei jeder C-Schenkel in zumindest seinem Endbereich mit dem Tank verschweißbar ist. Bevorzugt sind dabei der zweite C-Schenkel und der Mittelsteg des „C” zueinander relativbeweglich einstellbar.
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Beide Varianten ergeben jeweils ein besonders leichtgewichtiges, stabiles und einfach zu montierendes Befestigungssystem, welches Fertigungstoleranzen des Tanks insbesondere hinsichtlich seiner Krümmungen in den Eckbereichen besonders gut aufnehmen kann.
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Besonders günstig ist es, wenn zumindest zwei Tragteile vorgesehen sind, die parallel und mit Abstand zueinander liegen und über einen oberen und einen unteren Distanzhalter miteinander verbunden sind, wobei der untere Distanzhalter den genannten Bolzen bildet. Dadurch kann besonders hohe Tragfestigkeit und Verwindungssteifigkeit erreicht und der Distanzhalter gleichzeitig als Abstützelement der Schwenklagerung verwendet werden.
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Weiters kann dadurch der obere Distanzhalter zusammen mit einer oberen Aufnahme des Verankerungselements, in die er einlegbar und darin mittels einer Befestigungsschraube festlegbar ist, das genannte Kupplungselement bilden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigeschlossenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
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1 einen Tank mit zwei erfindungsgemäßen Befestigungssystemen in einer Perspektivansicht;
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die 2 und 3 das Befestigungssystem der Erfindung in einer gesprengten Perspektivansicht und einer zusammengebauten Schnittansicht;
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4 den Tank mit dem Befestigungssystem während der Montage vor dem Einschwenken in seine Endstellung in einer Schnittansicht;
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5 ein Detail der Konsole und des Verankerungselements in vergrößertem Schnitt; und
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6 eine alternative Ausführungsform der Konsole in vergrößertem Schnitt.
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1 zeigt einen Tank 1, welcher mit Hilfe zweier Befestigungssysteme 2 an einem (nur ausschnittsweise dargestellten) Fahrzeug 3 befestigt ist, beispielsweise an einem Längsträger des Chassis eines Lastkraftwagens. Der Tank 1 ist beispielsweise ein Kraftstofftank, kann jedoch auch für andere Betriebsstoffe des Fahrzeugs 3 verwendet werden wie Hydraulik- oder Getriebeöle, Katalysatorflüssigkeit, Wasser usw.
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Je nach Größe des Tanks 1 kann dieser mit Hilfe einer, zweier oder mehrerer Konsolen 2 am Fahrzeug 3 montiert werden.
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Der Tank 1 hat in dem dargestellten Beispiel eine abgerundet-parallelepipedische Form, kann jedoch auch kastenförmig oder zylindrisch sein. Allgemein gesprochen besitzt der Tank 1 – normal zu seiner Längserstreckung 4 gesehen – einen polygonalen oder abgerundet-polygonalen Querschnitt mit unteren Eckbereichen 5 und oberen Eckbereichen 6. Der Tank 1 wird beispielsweise durch tiefgezogene Stirnkappen 7, 8 und einen zwischenliegenden Mantel 9 gebildet, die miteinander verschweißt, verklebt oder verpresst (geclincht) werden. Der Tank 1 ist bevorzugt aus Metallblech geformt, insbesondere Aluminiumblech, kann jedoch aus jedem anderen Material bestehen.
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Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 umfasst jedes Befestigungssystem 2 zumindest ein am Fahrzeug 3 montierbares Verankerungselement 10 und zumindest eine damit zusammenwirkende Konsole 11 mit zumindest einem etwa C-förmigen Tragteil 12. Im gezeigten Beispiel hat eine Konsole 11 zwei parallele und mit gegenseitigem Abstand angeordnete Tragteile 12, die über einen unteren Distanzhalter 13 und einen oberen Distanzhalter 14 miteinander verbunden sind. In alternativen (nicht dargestellten) Ausführungsformen könnte jede Konsole 11 auch nur einen oder mehr als zwei Tragteile 12 haben; im ersten Fall könnten die Distanzhalter 12, 13 den (einzigen) Tragteil 12 gleichsam als Lagerbolzen durchsetzen und mit zwei beidseits des Tragteils 12 liegenden Verankerungselementen 10 zusammenwirken; in letzterem Falle könnten mehr als zwei Distanzhalter 12, 13 vorgesehen sein und mit entsprechend mehreren Verankerungselementen 10 zusammenwirken.
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Jeder C-förmige Tragteil 12 hat zwei verschieden lange Schenkel („C-Schenkel”) 15, 17 und einen Mittelsteg 18 zur Bildung des „C”. Der untere, längere C-Schenkel 15 umgreift den nächstgelegenen unteren Eckbereich 5 des Tanks 1 und liegt in seinem Endbereich an der Unterseite 16 des Tanks 1 an. Der obere, kürzere C-Schenkel 17 liegt am nächstgelegenen oberen Eckbereich 6 des Tanks 1 an und passt sich dort der starken Krümmung des Eckbereichs 6 an. Der die C-Schenkel 15, 17 verbindende Mittelsteg 18 kann zusätzlich an der nächstgelegenen Seite 19 des Tanks 1 anliegen, falls gewünscht.
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Die C-Schenkel 15, 17 sind in ihren Endbereichen und der Mittelsteg 18 in seinem Mittelbereich jeweils über Schweißnähte 20, 21, 22 mit dem Tank 1, genauer der Außenseite seines Mantels 9, verschweißt. Zwischen den Schweißnähten 20, 21 und 22, d. h. im Übergangsbereich 23 zwischen unterem C-Schenkel 15 und Mittelsteg 18 sowie im Übergangsbereich 24 zwischen oberem C-Schenkel 17 und Mittelsteg 18, ist der Tragteil 12 jeweils gegenüber dem Tank 1 zurückgesetzt. Die Übergangs- und Freistellungsbereiche 23, 24 erlauben einen Toleranzausgleich hinsichtlich von Fertigungstoleranzen des Tanks 1, insbesondere seiner Krümmungsradien, und Schweißabweichungen der Schweißnähte 20–22.
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Ein weiterer Toleranzausgleich gegenüber Fertigungs- und Schweißabweichungen wird durch eine Mehrteiligkeit jedes Tragteils 12 erzielt. Zu diesem Zweck ist der obere C-Schenkel 17 relativbeweglich zum unteren C-Schenkel 15 und (hier) auch zum Mittelsteg 18, wenn dieser mit dem unteren C-Schenkel 15 einstückig ausgeführt ist. Im gezeigten Beispiel ist der Tragteil 12 aus zwei ebenen Metallstreifen 25, 26 gefertigt, von denen der eine den unteren C-Schenkel 15 und den Mittelsteg 18 und der andere den oberen C-Schenkel 17 bildet. Die Metallstreifen 25, 26 können z. B. aus einem Metallblech geschnitten oder gestanzt werden und ihre Umfangskontur definiert sowohl die C-Form des Tragteils 12 als auch dessen Anlageflächen für die Schweißnähte 20 bis 22 und Freistellungsbereiche 23, 24 für die Krümmungstoleranzanpassung.
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Die Metallstreifen 25, 26 sind teilüberlappend aufeinandergelegt und haben fluchtende Bohrungen 27, 28, welche von einem Verbindungselement 29, hier einer Schraube, durchsetzt werden, die dabei gleichzeitig durch den oberen Distanzhalter 14 hindurchtritt. Die Schraube 29 passiert die Bohrungen 27, 28 mit Spiel, sodass die Metallstreifen 25, 26 zur Justierung und Toleranzanpassung an den Tank 1 geringfügig relativverschoben und/oder gegeneinander verschwenkt werden können, bevor die Schraube 29 mit einer Mutter 30 fixiert wird und damit die Metallstreifen 25, 26 und der Distanzhalter 14 fest miteinander verpresst werden. Eine gleichartige Schraube 31 mit Mutter 32 kann den unteren Distanzhalter 13 fixieren und diesen mit den Metallstreifen 25 verpressen.
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Bei der Fertigung werden zunächst die Tragteile 12 mit den Metallstreifen 25, 26 auf dem Tank 1 vorpositioniert und dann die Schweißnähte 20–22 hergestellt. Erst anschließend werden die Schraubverbindungen 29–32 unter Ausnützung des Spiels in den Bohrungen 27, 28 hergestellt, was Fertigungstoleranzen des Tanks 1 und Schweißtoleranzen verspannungsfrei aufnehmen lässt.
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Das Verankerungselement 10 kann ein Guß- oder Frästeil sein und ist bevorzugt ein Stück eines Strangpressprofils und wird mit Schraubverbindungen 33, 34 am Fahrzeug 3, z. B. einem Längsträger desselben, befestigt. Das Verankerungselement 10 bietet der Konsole 11 eine untere Aufnahme 36 und eine obere Aufnahme 37 für die Distanzhalter 13, 14 dar. Die untere Aufnahme 36 nimmt den gleichsam als Abstützelement dienenden unteren Distanzhalter 13 so auf, dass dieser darin verschwenkt werden kann, d. h. bildet eine „Schwenkaufnahme”. Die obere Aufnahme 37 nimmt den oberen Distanzhalter 14 in der Art einer Nut auf, in die der Distanzhalter 14 eingelegt und darin mit Hilfe einer die Wandung der Nut bzw. Aufnahme 37 durchsetzenden Befestigungsschraube 38 festgelegt werden kann. Der obere Distanzhalter 14 und die obere Aufnahme 37 könnten auch durch eine andere Art von Kupplungselement ersetzt werden, beispielsweise einen Schnapphaken an der Konsole 11, welcher hinter einer Rastnase des Verankerungselements 10 verrastet, oder umgekehrt.
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Die Kombination aus Schwenklagerung 13/36 und Kupplungselement 14/37 ermöglicht eine 2-Schritt-Montage des Tanks 1 mit aufgeschweißten Konsolen 11 in den am Fahrzeug 1 vormontierten Verankerungselementen 10, wie nun anhand der 4 und 5 ausführlicher erläutert wird. In einem ersten Schritt werden dazu die Konsolen 11 mit dem Tank 1 in einer Schrägstellung bzw. ausgeschwenkten Stellung mit den Distanzhaltern 13 voran in die unteren Aufnahmen 36 eingesetzt (Pfeil 40). Dann werden in einem zweiten Schritt die Konsolen 11 mitsamt dem Tank 1 hoch- bzw. eingeschwenkt, bis die oberen Distanzhalter 14 in die oberen Aufnahmen 37 eintreten und dort mit Hilfe der Schrauben 38 festgelegt werden können (3).
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5 zeigt die Ausbildung des unteren Distanzhalters 13 und der unteren Schwenkaufnahme 36 einer Konsole 11 im Detail. Der untere Distanzhalter 13 ist als Rundbolzen mit abgeflachtem Querschnitt ausgeführt, und die untere Schwenkaufnahme 36 als Rundnut mit etwa C-förmigem Querschnitt, d. h. mit einem gegenüber ihrem Innendurchmesser I in seiner lichten Weite B reduzierten Eintrittsspalt 42. Der untere Distanzhalter bzw. Bolzen 13 kann demgemäß nur in der ausgeschwenkten Stellung (4) unter Ausnützung seiner Abflachung 43 in den Eintrittsspalt 42 eintreten.
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Wie gezeigt ist der Eintrittsspalt 42 der Nut 36 bevorzugt etwa seitlich ausgerichtet und der Bolzen 13 hinsichtlich seiner Abflachung 43 auf der Konsole 11 so schräg gestellt, dass die Konsole 11 mit dem Tank 1 unter einem Ausschwenkwinkel α von ca. 20°–50°, bevorzugt 30°–40°, besonders bevorzugt ca. 35° in Richtung des Pfeiles 40 in die unteren Schwenkaufnahme 36 eingesetzt und dann über diesen Winkel α in die endgültige Montagestellung (3) geschwenkt werden kann (Pfeil 41).
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Beim Einschwenken der Konsole 11 (Pfeil 41) in die Montagestellung von 3 verdreht sich der Bolzen 13 in der Aufnahme bzw. Nut 36, wodurch er – gleichsam in der Art eines Bajonettverschlusses – hinter dem Eintrittsspalt 42 in der Nut 36 verriegelt. Darüber hinaus hat der Bolzen 13 einen maximalen Außendurchmesser A, der geringfügig größer ist als der Innendurchmesser 1 der Nut 36, sodass er beim Einschwenken (Verdrehen) die Nut 36 aufspreizt, d. h. von deren Nuträndern 44, 45 mit Vorspannung gepresst wird. Dies ergibt eine feste, rüttelsichere Verbindung.
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6 zeigt eine alternative Ausführungsform des Befestigungssystems 2 mit einer Konsole 11, welche sich von der in den 1 bis 5 erörterten Ausführungsform nur dadurch unterscheidet, dass anstelle von etwa C-förmigen Tragteilen 12 etwa L-förmige Tragteile 12' zum Einsatz kommen, d. h. die unteren C-Schenkel 15 der Tragteile 12 entfallen. Der obere L-Schenkel 17' jedes Tragteils 12' entspricht dem zweiten C-Schenkel 17, und der untere L-Schenkel 18' jedes Tragteils 12' entspricht dem Mittelsteg 18 der Ausführungsform der 1 bis 5. Alles über die Tragteile 12, C-Schenkel 17 und C-Mittelstege 18 Gesagte trifft daher in gleicher Weise auf die Tragteile 12 L-Schenkel 17 und L-Schenkel 18' zu.
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Die Befestigungssysteme 2 können optional mit zusätzlichen Halterungen 46 für – insbesondere dem Tank 1 abgewandte – Zusatztanks 47, beispielsweise Druckluftbehälter, und/oder Tankversorgungsleitungen ausgestattet werden, falls gewünscht.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst alle Varianten und Modifikationen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen.
