DE102013003365A1

DE102013003365A1 - Anordnung eines Kraftstoffbehälters in einem Personenkraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102013003365A1
Application number: DE102013003365.9A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Karsch
Original assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Current assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-09-04
Also published as: WO2014131775A2; WO2014131775A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend einen Kraftstoffbehälter mit einem Behälterkörper (1) aus thermoplastischem Kunststoff in einem Personenkraftfahrzeug und Mittel zum Unterfangen des Behälterkörpers (1) an der Karosserie des Personenkraftfahrzeuges in Gewichtskraftrichtung, wobei die Anordnung wenigstens Mittel zur Abstützung des Behälterkörpers (1) gegen die Gewichtskraftrichtung an der Karosserie des Personenkraftfahrzeuges umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend einen Kraftstoffbehälter mit einem Behälterkörper aus thermoplastischem Kunststoff in einem Personenkraftfahrzeug und Mittel zum Unterfangen des Behälterkörpers an der Karosserie des Personenkraftfahrzeugs in Gewichtskraftrichtung.
Solche Anordnungen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der EP 0 373 143 A1 . Die EP 0 373 143 A1 betrifft einen Kraftstoffbehälter, der mit Hilfe zweier Spannbänder an der Unterseite eines Kraftfahrzeugs befestigt ist. Um ohne wesentlichen Volumenverlust und mit nur geringem Material- und Montageaufwand ein Durchhängen bzw. Ausbeulen des Behälterbodens zu verhindern, weist dieser Behälterboden wenigstens eine unten offene, sich von Spannband zu Spannband erstreckende Nut auf. In die Nut ist ein mit seinen Enden auf den Spannbändern abgestützter Profilträger passend eingesetzt.
In der EP 0 373 143 A1 ist nur eine der kritischen Eigenschaften von Kraftstoffbehältern aus thermoplastischem Kunststoff angesprochen, nämlich das sogenannte „sagging” oder auch Durchhängen bei Vollfüllung des Behälters.
Thermoplastische Kunststoffe haben darüber hinaus die Eigenschaft, bei längerer Druckeinwirkung, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, zu kriechen. Deswegen sind Kraftstoffbehälter aus thermoplastischem Kunststoff weitestgehend als drucklos betriebene Systeme ausgelegt.
Bei Kraftstoffbehältern, die in Hybridfahrzeugen Anwendung finden, ist der vollständig drucklose Betrieb des Kraftstoffbehälters nicht immer möglich, so dass die Behälter in gewissen Grenzen druckfest sein müssen. Dies erfordert aufwendige Verstärkungsmaßnahmen sowohl im Inneren des Kraftstoffbehälters als auch am Behälterkörper. Hierzu ist es beispielsweise bekannt, die Wände des Kraftstoffbehälters mit Zugankern gegeneinander abzustützen oder die Behälterwandung zu versteifen.
Grundsätzlich ist aber ein Vorteil von Kraftstoffbehältern aus thermoplastischem Kunststoff darin zu sehen, dass diese Behälter ein geringes Eigengewicht aufweisen und sich leicht den räumlichen Gegebenheiten in Personenkraftwagen anpassen lassen, so dass eine optimale Bauraumausnutzung bei maximaler Volumenausbeute möglich ist.
Die zuvor erwähnten Verstärkungsmaßnahmen relativieren allerdings einige der dem Kraftstoffbehälter aus thermoplastischem Kunststoff innewohnenden Eigenschaften.
Grundsätzlich wäre es technisch möglich, sinnvoll und wünschenswert, Kraftstoffbehälter für Personenkraftwagen noch leichter und gleichzeitig stabiler auszuführen. Insbesondere die Gewichtsersparnis steht bei der Konstruktion moderner Pkw im Vordergrund.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung umfassend einen Kraftstoffbehälter in einem Personenkraftwagen bereit zu stellen, die eine gewichtsoptimierte Ausbildung des Kraftstoffbehälters, insbesondere des Behälterkörpers ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung umfassend einen Kraftstoffbehälter mit einem Behälterkörper aus thermoplastischem Kunststoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist eine Anordnung umfassend einen Kraftstoffbehälter mit einem Behälterkörper aus thermoplastischem Kunststoff in einem Personenkraftfahrzeug vorgesehen, mit Mitteln zum Unterfangen des Behälterkörpers an der Karosserie des Personenkraftfahrzeugs in Gewichtskraftrichtung, wobei die Anordnung weiterhin Mittel zur Abstützung des Behälterkörpers gegen die Gewichtskraftrichtung an der Karosserie des Personenkraftfahrzeuges umfasst. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Karosserie des Personenkraftfahrzeugs zur Stützung und Stabilisierung des Behälterkörpers zu nutzen, so dass der Behälterkörper selbst verhältnismäßig dünnwandig und leicht ausgebildet sein kann. Das ist völlig entgegengesetzt der bisherigen Philosophie, den Behälterkörper an der Karosserie des Pkw so zu unterfangen und anzuordnen, dass dieser temperaturbedingte Dimensionsänderungen vollziehen kann. Das heißt, dass nach dem Stand der Technik der Behälterkörper im Wesentlichen lose in die diesen unterfangenen Spannbänder eingelegt wurde, eine Verspannung der Spannbänder ausschließlich gegen die Karosserie des Kfz erfolgte und der Behälterkörper sich je nach Umgebungstemperatur ausdehnen oder zusammenziehen konnte.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, wenigstens den Oberboden des Behälterkörpers gegen die Karosserie des Kfz abzustützen, so dass insbesondere eine Ausdehnung des Behälterkörpers bedingt durch einen Innendruckanstieg und/oder Temperaturänderungen beim Betrieb des Pkw durch die Karosserie des Pkw auf Seiten des Oberbodens und durch Mittel zum Unterfangen des Behälterkörpers, beispielsweise durch Spannbänder, am Unterboden des Behälterkörpers eingeschränkt sind.
Der Behälterkörper des Kraftstoffbehälters gemäß der Erfindung, der Teil der beanspruchten Halteranordnung ist, braucht daher im günstigsten Fall keine zusätzlichen Verstärkungselemente oder Behälterwandverstärkungen, wenn dieser zumindest kurzfristig unter Überdruck betrieben wird. Der Behälterkörper kann beispielsweise aus thermoplastischem Kunststoff auf der Basis von HDPE ausgebildet sein. Der Behälterkörper kann beispielsweise eine mehrschichtige Behälterwand mit einer rußgefüllten HDPE-Außenschicht, einer reinen HDPE-Innenschicht und einer EVOH-Barriereschicht umfassen. Die Behälterwand kann zusätzlich wenigstens eine Rezyklatschicht oder sogenannte ”Regrind”-Schichten umfassen.
Der Behälterkörper kann unmittelbar gegen einen Unterboden der Karosserie des Pkw anliegen und beispielsweise mittels einem oder mehrerer Spannbänder gegen den Unterboden der Karosserie des Pkw gehalten oder vorgespannt sein.
Um eine Körperschallübertragung von dem Kraftstoffbehälter auf die Karosserie des Kfz zu verhindern oder zu mindern, kann ein Oberboden des Behälterkörpers unter Zwischenlage wenigstens einer Dämmstoffschicht gegen einen Unterboden der Karosserie des Pkw anliegen.
Wie eingangs bereits erwähnt ist, kann der Behälterkörper gegen die Gewichtskraftrichtung vorgespannt gegen die Karosserie des Pkw abgestützt sein.
Die Abstützung insbesondere des Oberbodens des Behälterkörpers kann, muss aber nicht, vollflächig gegen die Karosserie des Pkw erfolgen, vielmehr kann die Abstützung des Behälterkörpers gegen die Gewichtskraftrichtung mehrere domförmige oder kissenförmige Auflager an einem Unterboden des Pkw umfassen. Diese Auflager dienen in erster Linie der akustischen Entkopplung des Behälterkörpers an der Karosserie des Pkw. Eine solche Entkopplung wird bis zu einem gewissen Maße schon dadurch erreicht, dass die Auflagerfläche gegenüber einer vollflächigen Abstützung des Behälterkörpers gegen die Karosserie des Pkw verringert ist. Darüber hinaus können die domförmigen oder kissenförmigen Auflager Dämpfungseigenschaften aufweisen, beispielsweise aus einem elastomeren Material bestehen. Schließlich ist es so möglich, gezielt Körperschall in steifere Bereiche der Karosserie einzuleiten.
Bei einer vorteilhaften Anordnung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass diese eine Kassette oder ein Fach zur Aufnahme des Behälterkörpers umfasst. Ein solches Fach kann beispielsweise den Behälterkörper an drei Seiten umschließen, wobei der Behälterkörper in dem Fach mittels Spannbändern unterfangen wird. Alternativ ist es möglich, eine Kassette in der Karosserie des Kfz so auszubilden, dass diese den Behälterkörper auch unterfängt. In diesem Fall sind zusätzliche Maßnahmen zum Unterfangen des Behälterkörpers, beispielsweise Spannbänder, entbehrlich.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass im Stand der Technik Mittel zum Unterfangen von Behälterkörpern ebenfalls als Spannbänder bezeichnet werden, wenngleich diese Spannbänder den Behälterkörper nicht im eigentlichen Sinne spannen, sondern der Behälterkörper bei Anordnungen nach dem Stand der Technik nur in die Spannbänder eingelegt ist.
Die Kassette oder das Fach können wenigstens eine Umfassungswand mit wenigstens einem Nutprofil oder wenigstens einem Rippenprofil aufweisen, das mit wenigstens einem Nutprofil oder Rippenprofil des Behälterköpers formschlüssig zusammenwirkt. Hierzu können beispielsweise ein oder mehrere zueinander komplementäre Schwalbenschwanzprofile des Behälterköpers und der Karosserie des Pkw vorgesehen sein.
Dadurch kann der Behälterkörper auch gegen ein Einfallen, beispielsweise bei einem im Behälterinneren auftretenden Unterdruck, gehalten werden, so dass zusätzliche Stützen der Behälterwände im Inneren des Kraftstoffbehälters nicht erforderlich sind.
Da der Behälterkörper aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet ist, ist es verhältnismäßig einfach, entsprechende Profile in die Behälterwand einzuformen oder an diese anzuformen. Wenn, wie eingangs bereits erwähnt, die Anordnung ein den Behälterkörper seitlich und oberseitig umschließendes Fach umfasst, kann der Behälterkörper mit Spannbändern unterfangen sein. Wenn die Halteeinrichtung eine Kassette umfasst, kann als Mittel zum Unterfangen des Behälterkörpers eine Umfassungswand der Kassette vorgesehen sein. Eine Kassette im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Fach, welches den Behälterkörper an wenigstens vier Seiten, an maximal fünf Seiten umschließt und den Behälterkörper unterfängt, wohingegen ein Fach im Sinne der vorliegenden Anmeldung den Behälterkörper nicht unterfängt, diesen jedoch ebenfalls maximal an fünf Seiten umschließen kann. Im letzteren Falle wird der Behälterkörper von unten in das Fach eingesetzt, in ersteren Fall wird der Behälterkörper seitlich in die Kassette eingeschoben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
1: eine Seitenansicht einer ersten Variante der Anordnung an einem Personenkraftfahrzeug gemäß der Erfindung,
2: eine zweite Variante einer solchen Anordnung, wobei diese eine Kassette in der Karosserie des Pkw umfasst,
3: eine dritte Variante der Anordnung gemäß der Erfindung, wobei der Behälterkörper formschlüssig in der Kassette gehalten wird,
4: eine im Wesentlichen der in 3 dargestellten Variante entsprechende Variante, wobei der Behälterkörper ein Nutprofil und die Karosserie des Pkw ein hierzu komplementäres Rippenprofil aufweist und
5: den vergrößerten Ausschnitt V in 2.
In den Figuren ist der Kraftstoffbehälter gemäß der Erfindung stark vereinfacht dargestellt. Es ist lediglich der Behälterkörper 1 im Umriss gezeigt, etwaige Einbauteile, wie beispielsweise ein Einfüllrohr, sind nicht dargestellt. Der Behälterkörper 1 ist darüber hinaus in einer geometrisch stark vereinfachten Kontur dargestellt, tatsächlich kann der Behälterkörper 1 eine geometrisch unsymmetrische komplexe Kontur mit mehreren von diesem umschlossenen Teilvolumina aufweisen.
Eine einfache erste Variante einer Anordnung 2 gemäß der Erfindung ist in 1 dargestellt. Die Anordnung 2 umfasst den Behälterkörper 1, einen Unterboden 3 der Karosserie eines Pkw sowie wenigstens ein Spannband 4. Das Spannband 4 unterfängt den Behälterkörper 1 in bekannter Art und Weise. Gleichzeitig ist der Behälterkörper 1 mittels des Spannbandes 4 gegen den Unterboden 3 der Karosserie des Pkw abgestützt und liegt im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß 1 mittelbar gegen den Unterboden 3 der Karosserie des Pkw an, wobei zwischen dem Unterboden 3 und einem Oberboden 5 des Behälterkörpers 1 eine Dämmstoffschicht 6 angeordnet ist.
Bei der Variante der Anordnung 2 gemäß 2 umfasst der Unterboden 3 der Karosserie des Pkw eine Kassette 7, die den Behälterkörper 1 an insgesamt fünf Seiten umschließt. Der Behälterkörper 1 liegt in diesem Falle auch gegen die in der Zeichnung nicht dargestellte von dem Behälterkörper 1 verdeckte Stirnseite/Schmalseite der Kassette 7 an. Die Kassette 7 unterfängt den Behälterkörper 1 mit einer unteren Umfassungswand 7b. Eine obere Umfassungswand 7a der Kassette 7 hindert den Behälterkörper 1 an einer etwaigen Ausdehnung nach oben.
Erfindungsgemäß übernimmt der Unterboden 3 der Karosserie die Stabilisierung des Behälterkörpers 1 bei einer Dimensionsänderung bedingt durch eine Temperaturerhöhung und/oder Innendruckerhöhung.
In der in 3 gezeigten Variante der Anordnung 2 sind in der oberen Umfassungswand 7a als auch in der unteren Umfassungswand 7b der Kassette 7 Nuten 8 mit einem Schwalbenschwanzprofil vorgesehen, in welche Rippen 9 des Behälterkörpers 1 mit einem entsprechenden/komplementären Profil eingreifen.
Diese Ausgestaltung hat gegenüber der in 3 gezeigten Ausführungsform den Vorzug, dass eine Dimensionsänderung des Behälterkörpers im Sinne eines Einfallens der Behälterwände, beispielsweise bedingt durch einen Unterdruck innerhalb des Kraftstoffbehälters, entgegengewirkt wird.
Die in 4 dargestellte Variante der Anordnung 2 entspricht in etwa der in 3 gezeigten Variante, wobei in dem Behälterkörper 1 Nuten 8 mit einem Schwalbenschwanzprofil und in den Umfassungswänden 7a, 7b der Kassette 7 Rippen 9 mit einem Schwalbenschwanzprofil vorgesehen sind.
5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt V der Anordnung gemäß 4, bei welchem an dem Unterboden 3 des Personenkraftfahrzeuges mehrere domförmige Auflager 10 aus einem elastomeren Material vorgesehen sind, gegen die sich der Behälterkörper 1 abstützt.
Bezugszeichenliste

1: Behälterköper
2: Anordnung
3: Unterboden der Karosserie
4: Spannband
5: Oberboden des Behälterkörpers
6: Dämmstoffschicht
7: Kassette
7a: obere Umfassungswand
7b: untere Umfassungswand
8: Nuten
9: Rippen
10: domförmige Auflager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0373143 A1 [0002, 0002, 0003]

Claims

Anordnung umfassend einen Kraftstoffbehälter mit einem Behälterkörper (1) aus thermoplastischem Kunststoff in einem Personenkraftfahrzeug und Mittel zum Unterfangen des Behälterkörpers (1) an der Karosserie des Personenkraftfahrzeuges in Gewichtskraftrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung weiterhin Mittel zur Abstützung des Behälterkörpers (1) gegen die Gewichtskraftrichtung an der Karosserie des Personenkraftfahrzeuges umfasst.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oberboden (5) des Behälterkörpers (1) unmittelbar gegen einen Unterboden (3) der Karosserie des Personenkraftfahrzeuges abgestützt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oberboden (5) des Behälterkörpers (1) unter Zwischenlage wenigstens einer Dämmstoffschicht (6) gegen einen Unterboden (3) der Karosserie des Personenkraftfahrzeuges abgestützt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterkörper (1) gegen die Gewichtskraftrichtung vorgespannt gegen die Karosserie des Personenkraftfahrzeuges abgestützt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung des Behälterkörpers (1) gegen die Gewichtskraftrichtung mehrere domförmige oder kissenförmige Auflager an einem Unterboden (3) des Personenkraftfahrzeuges umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Kassette (7) oder ein Fach zur Aufnahme des Behälterkörpers (1) umfasst.
Anordnung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, dass die Kassette (6) den Behälterkörper (1) an wenigstens vier Seiten umschließt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kassette (7) oder das Fach wenigstens eine Umfassungswand (7a, 7b) mit wenigstens einem Nutprofil oder wenigstens einem Rippenprofil aufweist, das mit wenigstens einem Nutprofil oder Rippenprofil des Behälterkörpers (1) formschlüssig zusammenwirkt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Unterfangen des Behälterkörpers (1) wenigstens ein Spannband (4) vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Unterfangen des Behälterkörpers (1) eine Umfassungswand (7b) der Kassette (7) vorgesehen ist.