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Die Erfindung betrifft eine Tankklappe zum Verschließen einer Einfüllöffnung eines Tanks, mit einer Verschlussklappe und einer an der Verschlussklappe angebrachten Scharniereinrichtung zur schwenkbaren Befestigung der Tankklappe an einer den Tank aufweisenden Vorrichtung.
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Tankklappen zum Verschließen von Einfüllöffnungen von Tanks sind allgemein bekannt. Wirkt eine zu große Last auf die Tankklappe, so kann diese unkontrolliert abbrechen und die den Tank aufweisende Vorrichtung dabei beschädigen. Beispielsweise kann es vorkommen, dass eine Tankpistole nicht aus der Einfüllöffnung entfernt wurde, wenn sich ein Fahrzeug und zum Beispiel eine Lokomotive oder ein Wagen eines Zuges bewegt. Die Tankpistole führt dann zur Verformung und womöglich sogar zur Zerstörung der Tankklappe. Hierdurch kann die Tankklappe von der Vorrichtung abreißen und dabei die Vorrichtung, also die Lokomotive oder den Wagen oder ein anderes Fahrzeug, an dem die Tankklappe angebracht ist, beschädigen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Tankklappe zum Verschließen einer Einfüllöffnung eines Tanks bereitzustellen, die das Risiko, dass die den Tank aufweisende Vorrichtung bei einer Fehlbedienung während des Betankens beschädigt wird, verringert.
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Für die eingangs genannte Tankklappe ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Scharniereinrichtung eine Sollbruchstelle aufweist.
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Dadurch, dass die Scharniereinrichtung mit der Sollbruchstelle versehen ist, kann eine mechanische Überlastung der Tankklappe und folglich der Scharniereinrichtung dazu führen, dass die Scharniereinrichtung an der Sollbruchstelle bricht und die Tankklappe frei gibt. Würde die Scharniereinrichtung nicht an der Sollbruchstelle brechen, so könnte es nämlich vorkommen, dass die Tankklappe an der Vorrichtung hängen bleibt und Abschnitte der Vorrichtung, an denen die Scharniereinrichtung befestigt ist, beschädigt und beispielsweise verformt, was die Montage einer anderen Tankklappe erschweren würde.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte, und sofern nicht anders ausgeführt, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile ist im Folgenden eingegangen.
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So kann die Sollbruchstelle als eine Materialschwächung ausgebildet sein. Eine als Sollbruchstelle ausgebildete Materialschwächung ist einfach in der Herstellung und kann gezielt so dimensioniert werden, dass die Scharniereinrichtung bei einer Überlastung nur an der Sollbruchstelle bricht, ansonsten jedoch ausreichend stabil ist.
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Die Sollbruchstelle kann durch einen innerhalb der Scharniereinrichtung ausgebildeten Hohlraum bereitgestellt sein. Der Hohlraum ist vorzugsweise vollständig umschlossen vom Material der Scharniereinrichtung, sodass die Sollbruchstelle unsichtbar ist und sich kein Wasser oder Dreck in der Sollbruchstelle beziehungsweise im die Sollbruchstelle ausbildenden Hohlraum sammeln kann. Verbleibende Materialwandabschnitte, die an den Hohlraum angrenzen, sind dünner, als ein nur in der Nähe des Hohlraums angrenzender Abschnitt der Scharniereinrichtung.
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Beispielsweise kann der Hohlraum durch ein subtraktives, also spanendes Fertigungsverfahren in die Scharniereinrichtung eingebracht werden. Um den Hohlraum jedoch von der Umgebung der Scharniereinrichtung zu trennen, wäre zumindest eine durch die Bohrung erzeugte Öffnung zu verschließen. Um den Hohlraum ohne weiteren Aufwand zu fertigen, ist die Scharniereinrichtung vorzugsweise additiv, also aufbauend, gefertigt. Eine additive Fertigung kann beispielsweise mit Hilfe von Lasersintern oder generativer Fertigung, zum Beispiel 3D-Druck, bereitgestellt sein.
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Die Scharniereinrichtung kann ein Scharnierlagerelement mit einer Lageraufnahme für einen Scharnierstift aufweisen. Das Scharnierlagerelement ist dabei vorzugsweise bewegungsübertragend mit der Verschlussklappe verbunden und kann unverschieblich an der Verschlussklappe befestigt sein. Zum Beispiel ist das Scharnierlagerelement ein sogenanntes Gewerbe der Scharniereinrichtung.
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Eine lange Achse der Sollbruchstelle kann senkrecht zur zentralen Achse der Lageraufnahme verlaufen. Im normalen Betrieb der Tankklappe auftretende und auf die Sollbruchstelle einwirkende Kräfte kann eine derart ausgerichtete Sollbruchstelle gut übertragen. Senkrecht zu diesen normalen Kräften auftretende Kräfte, wie sie bei einer in der Einfüllöffnung vergessenen Tankpistole oftmals auftreten, führen jedoch schneller zu einem mechanischen Versagen der Sollbruchstelle. Folglich ist der normale Einsatz der Tankklappe ohne Weiteres möglich, wobei eine Fehlbedienung der Tankklappe schnell zu einem Bruch der Sollbruchstelle führt.
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Das Scharnierlagerelement kann einen Befestigungsblock und eine Lagerplatte aufweisen, wobei eine sich durch die Lagerplatte hindurch erstreckende Öffnung die Lageraufnahme ausbildet. Parallel zur zentralen Achse der Lageraufnahme kann die Lagerplatte kleiner sein als der Befestigungsblock. Hierdurch ist gewährleistet, dass im normalen Betrieb der Tankklappe auftretende Kräfte ohne Weiteres zwischen dem Befestigungsblock und der Lagerplatte ausgetauscht werden können. Kräfte, die um die lange Achse der Sollbruchstelle herum verlaufen, führen jedoch vergleichsweise schnell zu einem Versagen der Sollbruchstelle.
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Quer zur zentralen Achse der Lageraufnahme kann eine Größe der Lagerplatte einer identisch ausgerichteten Größe des Befestigungsblocks entsprechen oder kleiner als diese Größe des Befestigungsblocks sein. Auch hierdurch ist gewährleistet, dass im normalen Betrieb der Tankklappe auftretende Kräfte ohne Weiteres zwischen dem Befestigungsblock und der Lagerplatte ausgetauscht werden können. Kräfte, die um die lange Achse der Sollbruchstelle herum verlaufen, führen jedoch vergleichsweise schnell zu einem Versagen der Sollbruchstelle.
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Insbesondere, wenn die Lagerplatte die Sollbruchstelle aufweist, können bereits vergleichsweise kleine und um die lange Achse der Sollbruchstelle herum weisende Kräfte, also senkrecht zur langen Achse ausgerichtete Kräfte oder Kraftkomponenten, zu einem Brechen der Sollbruchstelle führen. Kräfte, die im normalen Betrieb um die zentrale Achse der Lageraufnahme herum verlaufen, führen jedoch weniger schnell zu einem Brechen der Sollbruchstelle, sodass die Sollbruchstelle im normalen Betrieb nicht bricht.
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Die Tankklappe kann ein an der Verschlussklappe befestigtes Verbindungselement aufweisen, an dem die Scharniereinrichtung angebracht ist. Folglich kann die Scharniereinrichtung einfach an der Verschlussklappe befestigt werden, selbst wenn die Scharniereinrichtung nicht ohne Weiteres direkt an der Verschlussklappe anbringbar ist, zum Beispiel falls die Scharniereinrichtung und die Verschlussklappe nicht miteinander verschweißbar oder verklebbar sind. Lediglich das Verbindungselement wäre in diesem Fall so auszulegen, dass es sich gut mit der Verschlussklappe verbinden lässt, beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben mit der Verschlussklappe.
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Die Scharniereinrichtung kann wiederholt lösbar am Verbindungselement angebracht sein. Sollte die Sollbruchstelle in Folge einer Überlastung brechen, so kann die zerbrochene Scharniereinrichtung einfach gegen eine neue Scharniereinrichtung getauscht werden, wobei die Verschlussklappe mit dem Verbindungselement weiter verwendbar ist.
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Die Scharniereinrichtung kann ein Befestigungselement zur Befestigung am Verbindungselement aufweisen. Vorzugsweise ist die Sollbruchstelle zwischen dem Verbindungselement und der Lageraufnahme angeordnet, sodass die Scharniereinrichtung stabil am Verbindungselement angebracht sein kann und die Verbindung zwischen der Scharniereinrichtung und dem Verbindungselement selbst nicht durch die Sollbruchstelle beeinträchtigt ist.
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Das Befestigungselement kann eine Aufnahme für einen Befestigungsstift sein, wobei sich die Aufnahme vollständig durch die Scharniereinrichtung erstrecken kann. Dabei kann sich eine zentrale Achse des Befestigungselementes senkrecht zur zentralen Achse der Lageraufnahme erstrecken. Der Befestigungsstift kann ein Passstift sein, der in die Aufnahme und in eine weitere Befestigungsaufnahme des Verbindungselementes eingepresst ist.
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Um die Scharniereinrichtung jedoch wiederholt lösbar am Verbindungselement anbringen zu können, kann die Aufnahme des Verbindungselementes mit einem Innengewinde und der Stift mit einem Außengewinde versehen sein. Der Stift kann also eine Schraube sein, mit der die Scharniereinrichtung am Verbindungselement verschraubt ist.
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Alternativ kann das Befestigungselement ein von der Scharniereinrichtung vorspringender und einstückig mit dieser ausgebildeter Passstift sein, der in die im Verbindungselement vorgesehene Aufnahme eingepresst ist. Auch kann das Verbindungselement den vorspringenden und einstückig mit diesem ausgebildeten Passstift und das Befestigungselement die Aufnahme, in die der Passstift eingepresst ist, aufweisen. Ferner kann ein Niet in der Aufnahme angeordnet sein, sodass die Scharniereinrichtung mit dem Befestigungselement vernietet ist.
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Beispielsweise weist der Befestigungsblock das Befestigungselement auf, sodass die Scharniereinrichtung im Bereich der Verbindung mit dem Verbindungselement besonders stabil ausgebildet ist.
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Die Scharniereinrichtung kann eine Aufnahme für das Verbindungselement aufweisen, in der das Verbindungselement wenigstens teilweise oder sogar vollständig angeordnet ist. Die Aufnahme kann durch eine Nut ausgebildet sein, die sich zur Verschlussklappe hin und von der Lagerplatte weg öffnet. Das Verbindungselement kann also nicht nur unsichtbar im Scharnierlagerelement angeordnet sein. Vielmehr kann das Scharnierlagerelement auf das Verbindungselement aufgeschoben und durch das Verbindungselement in seiner Bewegung geführt werden. Ein Anbringen des Scharnierlagerelementes am Verbindungselement ist hierdurch vereinfacht.
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Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen können dabei unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Scharniereinrichtung der erfindungsgemäßen Tankklappe, und
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2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Tankklappe mit zwei Scharniereinrichtungen.
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1 zeigt eine Scharniereinrichtung 1 der erfindungsgemäßen Tankklappe schematisch in einer perspektivischen Darstellung. Die Scharniereinrichtung 1 ist mit einer Sollbruchstelle 2 versehen, die so ausgebildet ist, dass die Scharniereinrichtung 1 bei einer mechanischen Überlastung bricht, zum Beispiel bevor eine Verschlussklappe der Tankklappe durch die mechanische Last beschädigt wird.
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Die Sollbruchstelle 2 kann als eine Materialschwächung der Scharniereinrichtung 1 ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist die Sollbruchstelle 2 durch einen innerhalb der Scharniereinrichtung 1 ausgebildeten Hohlraum 3 bereitgestellt. Der Hohlraum 3 ist gestrichelt gezeigt, da dieser innerhalb der Scharniereinrichtung 1 ausgebildet ist.
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Beispielsweise kann der Hohlraum 3 durch ein subtraktives, also spanendes Fertigungsverfahren in die Scharniereinrichtung 1 eingebracht werden. Um den Hohlraum 3 jedoch von der Umgebung der Scharniereinrichtung 1 zu trennen, wäre zumindest eine durch die Bohrung erzeugte Öffnung zu verschließen. Um den Hohlraum 3 ohne weiteren Aufwand zu fertigen, ist die Scharniereinrichtung 1 vorzugsweise additiv, also aufbauend, gefertigt. Eine additive Fertigung kann beispielsweise mit Hilfe von Lasersintern oder generativer Fertigung, zum Beispiel 3D-Druck, bereitgestellt sein.
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Die Scharniereinrichtung 1 kann eine Lageraufnahme 4 zur Aufnahme eines Lagerstiftes eines Scharniers aufweisen. Ein die Lageraufnahme 4 aufweisender Abschnitt der Scharniereinrichtung 1 ist im Ausführungsbeispiel der 1 mit dem Bezugszeichen 5 versehen und kann als Scharnierlagerelement der Scharniereinrichtung 1 bezeichnet werden.
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Die Lageraufnahme 4 kann sich als Sackloch oder als durchgehende Öffnung quer zu einer langen Achse L der länglich ausgebildeten Sollbruchstelle 2 erstrecken. Entlang der langen Achse L weist die Sollbruchstelle 2 also eine größere Ausdehnung auf, als quer zur langen Achse L.
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Eine zentrale Achse Z der Lageraufnahme 4 verläuft quer zur langen Achse L der Sollbruchstelle 2. Durch die Ausrichtung der Achsen zueinander ist gewährleistet, dass im normalen Betrieb der Scharniereinrichtung 1 um die zentrale Achse Z herum wirkende Kräfte durch die Sollbruchstelle 2 ohne Weiteres abgeleitet werden können, wobei um die lange Achse L herum wirkende Kräfte zu einem vergleichsweise schnelleren mechanischem Versagen der Sollbruchstelle 2 führen.
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Die Scharniereinrichtung 1 kann einen Befestigungsblock 6 aufweisen. Ferner kann das Scharnierlagerelement 5 als eine Lagerplatte 7 ausgebildet sein. Die die Lageraufnahme 4 ausbildende Öffnung kann sich also zumindest teilweise oder sogar vollständig durch die Lagerplatte 7 hindurch erstrecken. Parallel zur zentralen Achse Z der Lageraufnahme 4 ist die Lagerplatte 7 vorzugsweise kleiner als der Befestigungsblock 6.
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Parallel zur langen Achse L und/oder senkrecht zur zentralen Achse Z ist die Lagerplatte 7 des Ausführungsbeispiels der 1 ebenfalls kleiner als der Befestigungsblock 6. Folglich liegt die Lagerplatte 7 im montierten Zustand der Scharniereinrichtung 1 nicht an der Verschlussklappe an, sodass keine Reibungskräfte zwischen der Lagerplatte 7 und der Verschlussklappe wirken, falls die Sollbruchstelle 2 überlastet wird.
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Vorzugsweise ist die Sollbruchstelle 2 in der Lagerplatte 7 angeordnet, sodass lediglich die Lagerplatte 7 zerbricht, wenn die Sollbruchstelle 2 mechanisch überlastet wird.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 weist eine Anlagefläche A der Scharniereinrichtung 1 aus der Zeichenebene heraus. Die Anlagefläche A die beispielsweise am Befestigungsblock 6 vorgesehen ist, liegt im montierten Zustand der Scharniereinrichtung 1 an der Verschlussklappe der Tankklappe an.
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In der Anlagefläche A ist im Ausführungsbeispiel der 1 eine Vertiefung zur Aufnahme eines an der Verschlussklappe befestigten Verbindungselementes gezeigt. Eine durch die Vertiefung gebildete Aufnahme ist in der 1 mit dem Bezugszeichen 8 versehen und als ein in der Anlagefläche A angeordneter Rücksprung ausgeformt.
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Quer zur langen Achse L beziehungsweise parallel zur zentralen Achse Z kann der Rücksprung einen rechteckigen oder sogar einen quadratischen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist die Aufnahme 8 komplementär zum Verbindungselement und mit einem polygonalen Querschnitt ausgebildet, sodass die Scharniereinrichtung 1 in einer vordefinierten Position und im Wesentlichen spielfrei auf das Verbindungselement aufsetzbar ist.
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Die Scharniereinrichtung 1 kann ein beispielsweise am Befestigungsblock 6 vorgesehenes Befestigungselement 9 zur Befestigung am Verbindungselement aufweisen. Das Befestigungselement 9 ist im Ausführungsbeispiel der 1 als eine Öffnung und beispielsweise eine eine zylindrische Form aufweisende Öffnung ausgebildet, die sich parallel zur langen Achse L beziehungsweise quer zur zentralen Achse Z durch den Befestigungsblock 6 erstreckt. Weist das Verbindungselement einen stiftförmigen Abschnitt auf, der als ein Passstift für das als Öffnung ausgebildete Befestigungselement 9 ausgestaltet ist, kann der Befestigungsblock 6 kraftschlüssig mit dem Verbindungselement verbunden sein.
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Alternativ kann das Befestigungselement 9 den stiftförmigen Vorsprung und das Verbindungselement die Aufnahme, die als Befestigungsaufnahme bezeichnet werden kann, aufweisen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Befestigungselement 9 als eine durchgehende Öffnung und das Verbindungselement mit einem Gewinde und beispielsweise mit einer ein Innengewinde aufweisende Öffnung versehen sein, wobei eine Schraube durch das Befestigungselement 9 hindurch mit dem Verbindungselement verschraubbar und somit der Befestigungsblock 6 am Verbindungselement wiederholt lösbar angebracht sein kann.
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Um zu verhindern, dass die Sollbruchstelle 2 bei hohen, aber noch zulässigen mechanischen Belastungen bricht, kann die Scharniereinrichtung 1 Verstärkungsrippen 10, 11 aufweisen, zwischen denen die Lagerplatte 7 angeordnet ist und die auf die Lagerplatte 7 um die lange Achse L herum wirkende Kräfte in den Befestigungsblock 6 einleiten.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Tankklappe mit zwei Scharniereinrichtungen 1 in einer schematischen und teilweise geschnittenen Perspektivansicht. Für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau Elementen des Ausführungsbeispiels der 1 entsprechen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Der Kürze halber ist im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der 1 eingegangen.
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Die Tankklappe 20 des Ausführungsbeispiels der 2 ist mit zwei Scharniereinrichtungen 1 versehen, wobei die in der 2 untere der Scharniereinrichtungen 1 teilweise geschnitten dargestellt ist. Die Tankklappe 20 weist einen Verschlussklappe 21 auf, auf deren lateraler Seite 22 die Scharniereinrichtungen 1 dargestellt sind. Dabei sind die Scharniereinrichtungen 1 so angeordnet, dass die zentralen Achsen Z der Lageraufnahmen 4 miteinander fluchten. In die Lageraufnahmen 4 ist ein Scharnierstift einsetzbar. Über den Scharnierstift können die Scharniereinrichtungen 1 mit weiteren und an der den Tank aufweisenden Vorrichtung angebrachten Scharniereinrichtungen 1 drehbar befestigt sein. Die zentrale Achse Z ist also auch eine Drehachse eines den Lagerstift und die Scharniereinrichtungen 1 aufweisenden Scharniers, beziehungsweise die Schwenkachse der Tankklappe 20.
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Auch die Scharniereinrichtungen 1 des Ausführungsbeispiels der 2 sind mit sich zur Verschlussklappe 21 hin öffnenden Aufnahmen 8 versehen. In den Aufnahmen 8 ist jeweils ein Verbindungselement 23 angeordnet, wobei das Verbindungselement 23 an der Verschlussklappe 21 unverschieblich befestigt ist. Die Befestigungselemente 9 der Scharniereinrichtungen 1 sind beispielhaft als durchgehende Öffnungen oder Löcher ausgebildet, durch die eine Schraube 24 bis in eine mit einem Innengewinde versehene Befestigungsaufnahme 25 des Verbindungselementes 23 geführt ist.
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An einem den zentralen Achsen Z gegenüberliegenden Ende weist die Verschlussklappe 21 eine Ausnehmung 26 auf, die ein manuelles Schwenken der Tankklappe 20 ermöglicht. Beispielsweise kann ein Bediener der Tankklappe 20 in die Ausnehmung 26 greifen, um die Tankklappe 20 um die zentrale Achse Z herum zu schwenken.
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Zwischen den Scharniereinrichtungen 1 weist die Verschlussklappe 21 senkrecht zur zentralen Achse Z verlaufende Schlitze 27, 28 auf. Die Schlitze 27, 28 verlaufen senkrecht zur zentralen Achse Z hin zum nächstgelegenen Abschnitt 29 eines die laterale Seite 22 umlaufenden Randes der Verschlussklappe 21. Die Schlitze 27, 28 sind quer zur lateralen Seite 22 sowie zum Randabschnitt 29 hin offen ausgebildet.
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Die Sollbruchstellen 2 beziehungsweise die die Sollbruchstellen 2 ausbildenden Hohlräume oder deren lange Achse L können senkrecht zur lateralen Seite 22 verlaufen. Die zentrale Achse Z kann parallel zur lateralen Seite 22 verlaufen. Die Lagerplatten 7 können zumindest abschnittsweise auf der lateralen Seite 22 aufliegen, sodass auf die laterale Seite 22 womöglich senkrecht zuweisende und auf die Lagerplatten 7 einwirkende Kräfte direkt an die Verschlussklappe 21 weitergeleitet werden, ohne dass diese Kräfte die Lagerplatten 7 verformen können.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
