DE102015217763A1

DE102015217763A1 - Tank für Lagerung und Lieferung von Flüssigkeiten mit an der Tankwandung angeordneten Funktionskomponenten

Info

Publication number: DE102015217763A1
Application number: DE102015217763.7A
Authority: DE
Inventors: Fabrizio Chini; Luca Marini; Ivan De Metri; Mirco BRUSCO
Original assignee: Roechling Automotive AG and Co KG
Current assignee: Roechling Automotive Se De
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2017-03-16
Anticipated expiration: 2035-09-17
Also published as: US20170074257A1; CN106812573A; DE102015217763B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) zur Aufnahme von Betriebsflüssigkeit, insbesondere von wässriger Harnstofflösung, umfassend: – eine eine äußerste Hülle des Tanks (10) bildende Tankwandung (12) mit einer an den Tankinnenraum (18) angrenzenden inneren Seite (14) und einer an die Außenumgebung (30) des Tanks (10) angrenzenden äußeren Seite (16), – eine die Tankwandung (12) durchsetzende Einfüllöffnung (20) zum Einfüllen von Betriebsflüssigkeit in den Tank (10), – eine die Tankwandung (12) durchsetzende Auslassöffnung (22) zum Auslassen von Betriebsflüssigkeit aus dem Tank (10), – eine Mehrzahl von Funktionskomponenten (32, 34, 36, 40, 44, 45, 46), wobei die Funktionskomponenten (32, 34, 36, 40, 44, 45, 46) zur Förderung oder/und Reinigung oder/und Erfassung einer Eigenschaft oder/und Änderung einer Eigenschaft der Betriebsflüssigkeit ausgebildet sind und – eine Mehrzahl von integral mit der Tankwandung (12) ausgebildeten Anbringungsformationen zur Anordnung einer Mehrzahl von Funktionskomponenten (32, 34, 36, 38, 40, 44, 45, 46) an der Tankwandung (12). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Funktionskomponenten (32, 34, 36, 38, 40, 44, 45, 46) des Tanks (10) an zueinander geneigt angeordneten Tankwandungsabschnitten (24, 26, 28) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank zur Aufnahme von Betriebsflüssigkeit, insbesondere von wässriger Harnstofflösung, umfassend:

– eine eine äußerste Hülle des Tanks bildende Tankwandung mit einer an den Tankinnenraum angrenzenden inneren Seite und einer an die Außenumgebung des Tanks angrenzenden äußeren Seite,
– eine die Tankwandung durchsetzende Einfüllöffnung zum Einfüllen von Betriebsflüssigkeit in den Tank,
– eine die Tankwandung durchsetzende Auslassöffnung zum Auslassen von Betriebsflüssigkeit aus dem Tank,
– eine Mehrzahl von Funktionskomponenten, wobei die Funktionskomponenten zur Förderung oder/und Reinigung oder/und Erfassung einer Eigenschaft oder/und Änderung einer Eigenschaft der Betriebsflüssigkeit ausgebildet sind und
– eine Mehrzahl von integral mit der Tankwandung ausgebildeten Anbringungsformationen zur Anordnung einer Mehrzahl von Funktionskomponenten an der Tankwandung.

Ein derartiger Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank ist aus der EP 2 029 865 B1 bekannt. An der inneren Seite dieses Tanks ist eine eine Tanköffnung am Boden des Tanks überdeckende Befestigungs- bzw. Basisplatte angeordnet. Die Basisplatte ist Teil der äußersten Hülle des Tanks und bildet somit einen Teil der Tankwandung. Die Basisplatte weist eine von Betriebsflüssigkeit durchströmbare Auslassöffnung auf. Darüber hinaus ist an der Basisplatte wenigstens eine Funktionskomponente angeordnet. Weiter kann die Basisplatte einen Hohlraum aufweisen, sodass die Wandabschnitte der Basisplatte den Tankinnenraum in mehrere Teilvolumina unterteilen, wobei die wenigstens eine Funktionskomponente innerhalb dieses Hohlraums angeordnet sein kann. Gemäß der Lehre der EP 2 029 865 B1 kann die Anzahl an benötigten Montageschritten zur Anbringung von Funktionskomponenten an der Tankwandung dadurch verringert werden, dass sämtliche Funktionskomponenten auf der Basisplatte angeordnet sind. Die Montage der Funktionskomponenten erschöpft sich folglich darin, die Basisplatte samt aller auf der Basisplatte angeordneten Funktionskomponenten als vormontierte Funktionskomponentenbaugruppe an der Tankwandung anzubringen. Die vereinfachte Montage eines aus der EP 2 029 865 B1 bekannten Tanks geht jedoch mit einem Verlust an konstruktiver Gestaltungsfreiheit einher.
Üblicherweise ist für die aus dem Stand der Technik bekannten Basisplatten bzw. vormontierten Funktionskomponentenbaugruppen eine Anbringungsformation an einem vordefinierten Anbringungsort am Tank vorgesehen. Allerdings ist es aufgrund von Bauraumvorgaben im Kraftfahrzeug nicht immer möglich, die vormontierte Funktionskomponentenbaugruppe an der an dem vordefinierten Anbringungsort vorgesehenen Anbringungsformation am Tank anzuordnen.
Zudem müssen solche Funktionskomponenten, die aufgrund ihres physikalischen Wirkprinzips und ihres Einsatzzweckes voneinander abweichende Orientierungen erfordern, um ihre einwandfreie Funktion der Förderung oder/und Reinigung oder/und Erfassung einer Eigenschaft oder/und Änderung einer Eigenschaft der Betriebsflüssigkeit erfüllen zu können (etwa ein kapazitiver Füllstandssensor oder ein kapazitiver Qualitätssensor), an der Basisplatte derart angeordnet werden, dass sie bei an den Tank montierter Basisplatte mit einer vordefinierten Orientierung relativ zu der zu erwartenden sich im Tankinnenraum einstellenden Betriebsflüssigkeitsoberfläche angeordnet sind. Ist die Basisplatte als ebenes Wandbauteil ausgebildet, ist die Möglichkeit, die einzelnen Funktionskomponenten in zueinander unterschiedlichen Orientierungen anzuordnen, begrenzt. Dem kann zwar dadurch abgeholfen, dass die Basisplatte mit zueinander geneigt angeordneten Montageabschnitten bereitgestellt wird, an denen die einzelnen Funktionskomponenten in zueinander unterschiedlichen Orientierungen angeordnet werden können. Damit erhöhen sich jedoch die Komplexität und folglich die Kosten einer Basisplatte. Außerdem befinden sich diese Montageabschnitte dann häufig vollständig im Tankinneren. Aufgrund der begrenzten Fläche der Basisplatte kann es außerdem zu wechselseitigen Beeinflussungen einzelner Funktionskomponenten kommen.
Darüber hinaus ist im Falle eines Versagens einer oder mehrerer Funktionskomponenten der vormontierten Funktionskomponentenbaugruppen mit hohen Wartungskosten zu rechnen, da sich die vormontierte Funktionskomponentenbaugruppe im Tankinnenraum befindet und demnach vollständig ausgebaut werden muss.
Dies zeigt, dass die vormontierten Funktionskomponentenbaugruppen des Stands der Technik nur einen geringen Gestaltungsspielraum bei der Anordnung der Funktionskomponenten am Tank zulassen.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank der eingangs genannten Art bereitzustellen, der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht aufweist und insbesondere dem Konstrukteur eines solchen Tanks mehr konstruktiven Gestaltungsspielraum zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung vor, dass die Mehrzahl von Funktionskomponenten des Tanks an zueinander geneigt angeordneten Tankwandungsabschnitten angeordnet ist. Auf diese Weise kann auf eine separat an die Tankwandung anzubringende und sodann einen Teil derselben bildende vormontierte Funktionskomponentenbaugruppe verzichtet werden. Dadurch ist es möglich, die Funktionskomponenten auf einfache Weise in ihren physikalischen Wirkprinzipien und ihren Einsatzzwecken entsprechenden Orientierungen an entsprechend zueinander geneigt angeordneten Tankwandungsabschnitten anzuordnen und so die einwandfreie Funktion jeder einzelnen Funktionskomponente sicherzustellen. Die einzelnen Funktionskomponenten sind folglich nicht darauf beschränkt, in dem begrenzten Bereich einer vormontierten Funktionskomponentenbaugruppe angeordnet zu werden. Die Funktionskomponenten können dadurch in einem größeren Abstand voneinander angeordnet werden, wodurch eine wechselseitige Beeinflussung einzelner Funktionskomponenten verringert oder sogar ausgeschlossen werden kann. Die einzelnen Funktionskomponenten können demnach an beliebiger Stelle an den geneigt zueinander angeordneten Tankwandungsabschnitten angeordnet werden. Eine Mehrzahl von Funktionskomponenten wird dabei mittels der Mehrzahl von Anbringungsformationen an der Tankwandung angeordnet. Durch Ausnutzung auch solcher Tankwandungsabschnitte, die zueinander geneigt angeordnet sind, können die einzelnen Funktionskomponenten an solchen Stellen der Tankwandung angeordnet werden, die auf den in dem Kraftfahrzeug zur Verfügung stehenden Bauraum und die Gestalt des Tanks abgestimmt sind. Eine individuelle Anordnung der einzelnen Funktionskomponenten ermöglicht eine besonders effektive Funktionsweise jeder einzelnen Funktionskomponente.
Die zur Förderung oder/und Reinigung oder/und Erfassung einer Eigenschaft oder/und Änderung einer Eigenschaft der Betriebsflüssigkeit ausgebildeten Funktionskomponenten können aus einer Gruppe ausgewählt sein, welche umfasst: einen Drucksensor zur Erfassung des Drucks im Tank, einen Füllstandssensor zur Erfassung des Füllstands von im Tank befindlicher Betriebsflüssigkeit, einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur von Betriebsflüssigkeit oder/und der Temperatur der Außenumgebung, einen Qualitätssensor zur Erfassung der Qualität von Betriebsflüssigkeit, eine Heizeinrichtung zur Erwärmung von Betriebsflüssigkeit, eine Fördereinrichtung zur Förderung von Betriebsflüssigkeit, eine Filtereinrichtung zur Filterung von Betriebsflüssigkeit und einen Sensor zur Erkennung von Hohlräumen in im Tankinnenraum befindlicher gefrorener Betriebsflüssigkeit.
Werden beispielsweise ein kapazitiver Füllstandssensor und ein kapazitiver Qualitätssensor an der Tankwandung vorgesehen, so ist der Füllstandssensor orthogonal und der Qualitätssensor parallel zur Betriebsflüssigkeitsoberfläche im Tank anzuordnen. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine gegenseitige Beeinflussung von kapazitivem Füllstandssensor und kapazitivem Qualitätssensor einfach dadurch ausgeschlossen werden, dass die beiden Sensoren an zueinander geneigten, insbesondere zueinander orthogonalen Tankwandungsabschnitten, angeordnet werden.
Die Auswahl einer konkreten Art einer bestimmten Funktionskomponente unterliegt aufgrund der beliebigen Anordenbarkeit der Funktionskomponenten an der Tankwandung keinen oder nur geringen Einschränkungen.
Beim Füllstandssensor kann beispielsweise eine kapazitive Füllstandsmessung, eine Füllstandsmessung mit Ultraschall oder auch ein anderes physikalisches Messverfahren zur Erfassung des Füllstands zur Anwendung kommen.
Mit einer Eigenschaft der Betriebsflüssigkeit ist etwa die Temperatur, die Qualität, beispielsweise repräsentiert durch ihre chemische Zusammensetzung oder/und durch den Anteil einer Substanz daran, oder auch der Druck und dergleichen der Betriebsflüssigkeit gemeint.
In der vorliegenden Erfindung soll der Begriff der Tankwandung derart verstanden werden, dass die innere Seite der Tankwandung an den Tankinnenraum angrenzt und die äußere Seite der Tankwandung an die Außenumgebung des Tanks angrenzt. Bevorzugt sind die innere und die äußere Seite der Tankwandung an einem massiven Wandbauteil ausgebildet, ohne Zwischenanordnung eines Hohlraums zwischen diesen.
Üblicherweise umfasst die Tankwandung eines Tanks eine Deckenwandung, eine der Deckenwandung gegenüberliegende Bodenwandung und eine die Deckenwandung mit der Bodenwandung verbindende Seitenwandung. Die zueinander geneigt angeordneten Tankwandungsabschnitte können dann von der Deckenwandung, der Bodenwandung und der Seitenwandung gebildet sein. Die Funktionskomponenten können somit auch an der Seitenwandung und nicht ausschließlich an der Decken- oder/und Bodenwandung angeordnet werden, wodurch die zur Verfügung stehende Fläche der Tankwandung besser ausgenutzt werden kann.
Vorteilhaft ist an der Tankwandung als eine Funktionskomponente eine Fördereinrichtung zum Fördern von Betriebsflüssigkeit, insbesondere aus der Auslassöffnung des Tanks, angeordnet. Bevorzugt ist die Fördereinrichtung an der äußeren Seite der Tankwandung angeordnet, um das für die im Tank befindliche Betriebsflüssigkeit zur Verfügung stehende Tankvolumen nicht zu verringern. Die Fördereinrichtung weist eine Saugseite zum Ansaugen von Betriebsflüssigkeit und eine Druckseite zum Ausstoßen von Betriebsflüssigkeit auf.
Bei der Fördereinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Zahnradpumpe, eine Membranpumpe oder eine Schlauchpumpe handeln, wobei bezüglich der Auswahl der Art der Fördereinrichtung aufgrund ihrer beliebigen Anordenbarkeit an der Tankwandung keine oder nur geringe Einschränkungen bestehen.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn an der Tankwandung als eine Funktionskomponente eine Filtereinrichtung zum Filtern von Betriebsflüssigkeit angeordnet ist, um die Betriebsflüssigkeit von Verunreinigungen zu befreien. Bevorzugt ist die Filtereinrichtung an der inneren Seite der Tankwandung angeordnet, sodass sie von der zu filternden Flüssigkeit umspült wird, was eine besonders einfache Zuführung von Betriebsflüssigkeit an die Filtereinrichtung ermöglicht.
Die Zuführung von Betriebsflüssigkeit an die Fördereinrichtung erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dadurch, dass die Filtereinrichtung über eine sich im Tankinnenraum erstreckende erste Leitung zum Führen von Betriebsflüssigkeit mit der Fördereinrichtung verbunden ist. Die erste Leitung weist ein der Filtereinrichtung näheres Einlassende und ein der Fördereinrichtung näheres Auslassende auf, wobei die erste Leitung mit ihrem Auslassende mit der Saugseite der Fördereinrichtung verbunden ist. Auf diese Weise nimmt die Fördereinrichtung gereinigte Betriebsflüssigkeit auf, wodurch die Fördereinrichtung vor Beschädigungen aufgrund von Verunreinigungen der Betriebsflüssigkeit geschützt ist. Die erste Leitung kann aus dem Tank herausführen und kann hierzu die Tankwandung durchsetzen, beispielsweise dann, wenn die Fördereinrichtung oder eine andere mit der ersten Leitung zusammenwirkende Funktionskomponente an der äußeren Seite der Tankwandung angeordnet ist.
Die erste Leitung weist wie eine unten noch zu beschreibende zweite Leitung eine Leitungswandung auf, die innerhalb des Tankinnenraums ein Leitungsvolumen umgibt und von dem übrigen Tankinnenvolumen scheidet. Die erste und die zweite Leitung können mehrteilig oder einstückig ausgebildet sein. Die erste und die zweite Leitung können zudem biegsame Abschnitte, wie etwa Schläuche, oder/und starre Abschnitte, wie etwa Anschlussstutzen an der Tankwandung, umfassen. Um den Montageaufwand gering zu halten, sind die Anschlussstutzen vorteilhaft integral mit der Tankwandung ausgebildet.
Die Förderung von Betriebsflüssigkeit von der Fördereinrichtung an die Auslassöffnung des Tanks erfolgt dann bevorzugt dadurch, dass die Fördereinrichtung über eine aus dem Tank herausführende zweite Leitung zum Führen von Betriebsflüssigkeit mit der Auslassöffnung des Tanks verbunden ist. Die zweite Leitung weist ein der Fördereinrichtung näheres Einlassende und ein der Auslassöffnung des Tanks näheres Auslassende auf, wobei die zweite Leitung wenigstens an ihrem Auslassende aus dem Tank herausführt – und hierzu beispielsweise die Tankwandung durchsetzt – und mit ihrem Einlassende mit der Druckseite der Fördereinrichtung verbunden ist. Auf diese Weise ist ein zum Tankinnenraum abgeschlossener Strömungspfad zum Fördern von gereinigter Betriebsflüssigkeit aus dem Tank zu der Auslassöffnung geschaffen, der eine Verunreinigung bereits gefilterter Betriebsflüssigkeit verhindert. An der zweiten Leitung kann ein Drucksensor zur Erfassung des Drucks der Betriebsflüssigkeit in der mit der Druckseite der Fördereinrichtung verbundenen zweiten Leitung angeordnet sein. Bevorzugt ist dieser Drucksensor an der Tankwandung und somit an einem aus dem Tank herausführenden Abschnitt der zweiten Leitung vorgesehen.
Ist die Fördereinrichtung an der äußeren Seite der Tankwandung angeordnet, kann die zweite Leitung auch an ihrem Einlassende aus dem Tank herausführen, also etwa die Tankwandung durchsetzen. Dies kann etwa dann vorteilhaft sein, wenn für die Anordnung einer Betriebsflüssigkeit von der Fördereinrichtung wegführenden Leitung an der Fördereinrichtung in einem an die Fördereinrichtung angrenzenden Bereich der Außenumgebung des Tanks nicht ausreichend Bauraum vorhanden ist. Diese Maßnahme kann auch dann vorteilhaft sein, wenn die Saugseite und die Druckseite der Fördereinrichtung nahe bei einander liegen, insbesondere auf der gleichen Seite der Fördereinrichtung vorgesehen sind. Folglich führen bei an der äußeren Seite der Tankwandung angeordneter Fördereinrichtung die erste Leitung und die zweite Leitung insgesamt eine ungerade Anzahl von Malen aus dem Tank heraus, mindestens dreimal.
Die Auslassöffnung des Tanks kann an einer beliebigen Stelle der Tankwandung vorgesehen sein. Folglich ist es möglich, die Auslassöffnung nicht am geodätisch tiefsten Punkt der Tankwandung anzuordnen. Bevorzugt sind aber das Einlassende der ersten Leitung und mithin bevorzugt die Filtereinrichtung am geodätisch tiefsten Punkt der Tankwandung angeordnet, sodass das Einlassende der ersten Leitung bzw. die Filtereinrichtung (bei wenigstens teilweise gefülltem Tank) stets mit Betriebsflüssigkeit versorgt ist.
Weist die Filtereinrichtung eine labyrinthartige Struktur auf, können Schwappbewegungen der Betriebsflüssigkeit und daraus resultierende Schwappgeräusche verringert werden. Darüber hinaus kann der Druck der Betriebsflüssigkeit durch den integrierten Labyrintheffekt selbst bei niedrigem Füllstand konstant gehalten werden.
Die Tankwandung ist bevorzugt im Spritzgussverfahren hergestellt. Das Spritzgussverfahren ist ein besonders vielseitig einsetzbares Verfahren, das es erlaubt, die Gestalt des Tanks an verschiedene Bauraumvorgaben in Kraftfahrzeugen anzupassen.
Bei einem im Spritzgussverfahren hergestellten Tank kann die Wandstärke der Tankwandung dünner bereitgestellt werden als bei einem im Blasformverfahren hergestellten Tank. Vorteilhaft beträgt die Wandstärke der Tankwandung zwischen 3 mm und 3,5 mm. Auf diese Weise können Material und Gewicht und folglich Kosten eingespart werden.
Die Tankwandung kann aus wenigstens zwei Tankschalen, bevorzugt aus genau zwei Tankschalen hergestellt sein, wodurch sich die Montage von an der Tankwandung anzuordnenden Funktionskomponenten im Vergleich zu einem einteilig hergestellten Tank aufgrund einer verbesserten Zugänglichkeit vereinfacht. Aus Gründen einer vereinfachten Wartung des Tanks ist es bevorzugt, die Mehrzahl von Funktionskomponenten an einer einzigen Tankschale anzuordnen. Vorteilhaft wird die Mehrzahl von Funktionskomponenten an der (bezogen auf die Einbaulage des Tanks in einem horizontal stehenden Kraftfahrzeug) unteren Tankschale angeordnet.
Darüber hinaus ist es durch die Herstellung eines Tanks im Spritzgussverfahren möglich, den Tank mit einer oder mehreren in den Tankinnenraum auskragenden integralen Schwappschutzwänden zu versehen, sodass eine nachträgliche Montage von Schwappwänden entfallen kann. Schwappschutzwände dienen dazu, die Schwappbewegungen der Betriebsflüssigkeit innerhalb des Tanks und die daraus resultierenden Schwappgeräusche zu verringern.
Auch ist es bei einem im Spritzgussverfahren hergestellten Tank möglich, durch geeignete Materialwahl für den Tank anstelle eines im Stand der Technik für den Tank zur Anwendung kommenden Trägerteils aus Metall ein material- und gewichtsoptimiertes Trägerteil für den Tank bereitzustellen.
Die Mehrzahl von integral mit der Tankwandung ausgebildeten Anbringungsformationen kann vorteilhaft gemeinsam und gleichzeitig mit der Tankwandung im Spritzgussverfahren hergestellt sein. Die integral mit der Tankwandung ausgebildeten Anbringungsformationen können beispielsweise Anlageflächen für einzelne Funktionskomponenten, an der Tankwandung vorgesehene Erhebungen oder Vertiefungen, Dichtungsflächen oder dergleichen sein. Die integral mit der Tankwandung ausgebildeten Anbringungsformationen können auch in der Tankwandung vorgesehene Durchgangsöffnungen für einzelne Funktionskomponenten oder/und für Anschlüsse zur Versorgung derselben mit elektrischer Energie umfassen. Weiter können die integral mit der Tankwandung ausgebildeten Anbringungsformationen Anschlussstutzen sein, die Abschnitte der ersten oder der zweiten Leitung bilden, um etwa einen biegsamen Abschnitt der ersten bzw. der zweiten Leitung mit einer an der äußeren Seite der Tankwandung angeordneten Fördereinrichtung zu verbinden.
Mit einer Heizeinrichtung kann der Tank auch bei tiefen Temperaturen der Außenumgebung, insbesondere bei Temperaturen der Außenumgebung gleich oder unterhalb der Gefriertemperatur der Betriebsflüssigkeit, seine Funktion zuverlässig erfüllen. Es kann vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung an definierten Stellen der Tankwandung mehr Wärmeleistung zur Verfügung stellt als an anderen Stellen.
Bei der Heizeinrichtung handelt es sich bevorzugt um ein flexibles Heizelement, welches die innere Seite der Bodenwandung wenigstens teilweise bedeckt. Die mit der Betriebsflüssigkeit in Kontakt stehende Fläche des flexiblen Heizelements ist jedoch größer, wenn die Heizeinrichtung die Bodenwandung im Wesentlichen vollständig bedeckt. Handelt es sich um ein flexibles Heizelement mit zwischen zwei Kunststofffolien angeordneten Heizbahnen, kann an definierten Stellen der Tankwandung dadurch mehr Wärmeleistung erzeugt werden, dass die Heizbahnen an den definierten Stellen enger verlegt sind als an anderen Stellen. Obgleich eine als flexibles Heizelement ausgebildete Heizeinrichtung bevorzugt ist, soll nicht ausgeschlossen sein, dass die Heizeinrichtung auch starr ausgebildet sein kann.
Überlappen sich die Filtereinrichtung und die Heizeinrichtung an dem sie tragenden Tankwandungsabschnitt, kann die Filtereinrichtung im Falle einer Temperatur der Außenumgebung gleich oder unterhalb der Gefriertemperatur der Betriebsflüssigkeit durch eine Aktivierung der Heizeinrichtung vor Beschädigungen geschützt werden, die von im Tankinnenraum teilweise oder vollständig gefrorener Betriebsflüssigkeit verursacht werden können. Durch den Wärmeeintrag der Heizeinrichtung im Bereich der Filtereinrichtung kann dort vorliegende gefrorene Betriebsflüssigkeit aufgeschmolzen werden oder die Eisbildung im Bereich der Filtereinrichtung sogar weitestgehend verhindert werden. Dadurch kann die Filtereinrichtung stets eine Menge an Betriebsflüssigkeit an die Fördereinrichtung liefern.
Eine thermische Isolationsanordnung kann den Wärmeverlust an die Außenumgebung, insbesondere im Falle einer im Tankinnenraum aktivierten Heizeinrichtung, im Vergleich zu einem nicht isolierten Tank verringern. Bevorzugt ist die wenigstens eine thermische Isolationsanordnung an der der Außenumgebung am stärksten ausgesetzten Unterseite (bezogen auf eine Einbaulage des Tanks), also an der äußeren Seite der Bodenwandung des Tanks, angeordnet. Um den Wärmeverlust des Tanks an die Außenumgebung weiter zu verringern, kann zwischen der Isolationsanordnung und der äußeren Seite der Bodenwandung des Tanks wenigstens abschnittsweise ein Luftspalt vorgesehen sein.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
1 eine grobschematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstanks mit an der Tankwandung angeordneten Funktionskomponenten.
In 1 ist ein lediglich grobschematisch dargestellter erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank allgemein mit 10 bezeichnet. Der Tank 10 ist in einer Längsschnittdarstellung dargestellt.
Der Tank 10 umfasst eine Tankwandung 12 mit einer inneren Seite 14 und einer äußeren Seite 16. Die Tankwandung 12 umschließt einen Tankinnenraum 18 und wird von einer Einfüllöffnung 20 zum Einfüllen von Betriebsflüssigkeit in den Tank 10 und einer Auslassöffnung 22 zum Auslassen von Betriebsflüssigkeit aus dem Tank 10 durchsetzt. Die Tankwandung 12 ist aus einer Deckenwandung 24, einer der Deckenwandung 24 gegenüberliegenden Bodenwandung 26 und einer die Deckenwandung 24 mit der Bodenwandung 26 verbindenden Seitenwandung 28 gebildet. Die Tankwandungsabschnitte der Tankwandung 12: Deckenwandung 24, Bodenwandung 26 und Seitenwandung 28, bilden eine äußerste Hülle des Tanks 10. Die innere Seite 14 der Tankwandung 12 grenzt an den Tankinnenraum 18 an und die äußere Seite 16 der Tankwandung 12 grenzt an die Außenumgebung 30 des Tanks 10 an.
Weiter weist die im dargestellten Ausführungsbeispiel im Spritzgussverfahren hergestellte Tankwandung 12 eine obere Tankschale 12b und eine untere Tankschale 12a auf, die im montierten Zustand des Tanks 10 fest miteinander verbunden sind. Die Begriffe "oben" und "unten" beziehen sich auf die Einbaulage des fertig montierten Tanks 10 in einem horizontal stehenden Kraftfahrzeug.
An der inneren Seite 14 der Bodenwandung 26 sind als Funktionskomponenten des Tanks 10 ein Füllstandssensor 32, ein Temperatursensor 34, ein Drucksensor 44 und eine Filtereinrichtung 38 angeordnet. Die innere Seite 14 der Bodenwandung 26 ist im Wesentlichen vollständig mit einem flexiblen Heizelement 40 bedeckt. Das flexible Heizelement 40 und die Filtereinrichtung 38 überlappen sich an dem sie tragenden Tankwandungsabschnitt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Filtereinrichtung 38 mittels Schrauben 42 an der Bodenwandung 26 befestigt, wobei jede der Schrauben 42 ein selbstschneidendes Gewinde aufweist und in ein in der Bodenwandung 26 ausgebildetes und als Anbringungsformation dienendes Sackloch geschraubt ist. Der Drucksensor 44 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, den Füllstand der Betriebsflüssigkeit im Tank mittels einer hydrostatischen Füllstandmessung zu erfassen. Der Drucksensor 44 kann auch dazu eingerichtet sein, durch Erfassung eines Druckanstiegs im Tank 10 auf eine mögliche Verstopfung einer vorhandenen Belüftungsleitung und somit auf einen drohenden Funktionsverlust derselben hinzuweisen.
An der Seitenwandung 28 sind als weitere Funktionskomponenten des Tanks 10 ein Qualitätssensor 36 und eine Förderpumpe 46 als Fördereinrichtung angeordnet. Die Fördereinrichtung 46 ist mittels eines Flansches 48 und Schrauben 50 an der äußeren Seite 16 der Seitenwandung 28 befestigt. Ähnlich den Schrauben 42 der Filtereinrichtung 38 weist jede der Schrauben 50 ein selbstschneidendes Gewinde auf, das in ein in der Seitenwandung 28 ausgebildetes und als Anbringungsformation dienendes Sackloch geschraubt ist. Der Qualitätssensor 36 ist an der inneren Seite 14 der Seitenwandung 28 angeordnet.
Jede der Funktionskomponenten: Füllstandssensor 32, Temperatursensor 34, Qualitätssensor 36, Heizelement 40, Drucksensor 44 und Fördereinrichtung 46, ist über einen Anschluss 32', 34', 36', 40', 44' bzw. 46' mit Energie versorgt. Außerdem sind an der Tankwandung 12 als Anbringungsformationen dienende Anlageflächen für den Füllstandssensor 32 und die Filteranordnung 38 vorgesehen. Das Heizelement 40 ist mittels gemeinsam und gleichzeitig mit der Tankwandung 12 im Spritzgussverfahren hergestellten Clipsen an der Tankwandung 12 befestigt. Die integral mit der Tankwandung 12 ausgebildeten Anlageflächen für den Füllstandssensor 32 und die Filteranordnung 38 sowie die Clipse für das Heizelement 40 sind in 1 nicht dargestellt. Aus 1 ist ersichtlich, dass alle Funktionskomponenten in der unteren Tankschale 12a angeordnet sind. Die obere Tankschale 12b weist gemeinsam und gleichzeitig mit derselben im Spritzgussverfahren hergestellte, in den Tankinnenraum 18 auskragende Schwappschutzwände 52 auf.
Zur Isolation des Tanks 10 gegenüber der Außenumgebung 30 ist die äußere Seite 16 der Bodenwandung 26 mit einer Isolationsanordnung 54 versehen. Zwischen der äußeren Seite 16 der Bodenwandung 26 und der Isolationsanordnung 54 kann ein in 1 nicht dargestellter Luftspalt vorhanden sein.
Die Fördereinrichtung 46 ist über eine aus dem Tank 10 herausführende erste Leitung 56 mit der Filtereinrichtung 38 strömungsmechanisch verbunden. Die erste Leitung 56 weist ein der Filtereinrichtung 38 näheres Einlassende 56a und ein der Fördereinrichtung 46 näheres Auslassende 56b auf. An ihrem Auslassende 56b führt die erste Leitung 56 aus dem Tank 10 heraus. Das Auslassende 56b der ersten Leitung 56 ist mit der Saugseite der Fördereinrichtung 46 verbunden.
Weiter ist die Fördereinrichtung 46 über eine zweite Leitung 58 mit der Auslassöffnung 22 in der Tankwandung 12 strömungsmechanisch verbunden. Ähnlich der ersten Leitung 56 führt auch die zweite Leitung 58 aus dem Tank 10 heraus und weist ein der Fördereinrichtung 38 näheres Einlassende 58a und ein der Auslassöffnung 22 näheres Auslassende 58b auf. Die zweite Leitung 58 führt sowohl an ihrem Einlassende 58a als auch an ihrem Auslassende 58b aus dem Tank 10 heraus. Das Einlassende 58a der zweiten Leitung 58 ist mit der Druckseite der Fördereinrichtung 46 verbunden. Am Auslassende 58b der zweiten Leitung 58 ist an der inneren Seite 14 der Tankwandung 12 ein Drucksensor 45 zur Erfassung des Drucks in der zweiten Leitung 58 angeordnet.
Sowohl die erste Leitung 56 als auch die zweite Leitung 58 unterteilen den Tankinnenraum 18 in ein Leitungsvolumen und ein restliches Tankvolumen. Die erste Leitung 56 und die zweite Leitung 58 umfassen Anschlussstutzen 57b bzw. 59a und 59b.
Der Strömungspfad der Betriebsflüssigkeit ist wie folgt: In der Filtereinrichtung 38 gefilterte Betriebsflüssigkeit strömt in das mit der Filtereinrichtung 38 verbundene Einlassende 56a der ersten Leitung 56 und von dort zu dem mit der Saugseite der Fördereinrichtung 46 verbundenen Auslassende 58b der ersten Leitung 56. Die von der Fördereinrichtung 46 angesaugte Betriebsflüssigkeit wird anschließend von der Saugseite zur Druckseite der Fördereinrichtung 46 gefördert und strömt in das Einlassende 58a der zweiten Leitung 58 ein. Die Fördereinrichtung 46 fördert die Betriebsflüssigkeit zu dem mit der Auslassöffnung 22 verbundenen Auslassende 58b der zweiten Leitung 58 und schließlich durch die Auslassöffnung 22 des Tanks 10.
Die Erfindung stellt einen Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank mit daran angeordneten Funktionskomponenten bereit, wobei die Funktionskomponenten mit großem Gestaltungsspielraum an dem Tank angeordnet werden können, indem die Funktionskomponenten an zueinander geneigt angeordneten Tankwandungsabschnitten angeordnet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2029865 B1 [0002, 0002, 0002]

Claims

Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) zur Aufnahme von Betriebsflüssigkeit, insbesondere von wässriger Harnstofflösung, umfassend: – eine eine äußerste Hülle des Tanks (10) bildende Tankwandung (12) mit einer an den Tankinnenraum (18) angrenzenden inneren Seite (14) und einer an die Außenumgebung (30) des Tanks (10) angrenzenden äußeren Seite (16), – eine die Tankwandung (12) durchsetzende Einfüllöffnung (20) zum Einfüllen von Betriebsflüssigkeit in den Tank (10), – eine die Tankwandung (12) durchsetzende Auslassöffnung (22) zum Auslassen von Betriebsflüssigkeit aus dem Tank (10), – eine Mehrzahl von Funktionskomponenten (32, 34, 36, 40, 44, 45, 46), wobei die Funktionskomponenten (32, 34, 36, 40, 44, 45, 46) zur Förderung oder/und Reinigung oder/und Erfassung einer Eigenschaft oder/und Änderung einer Eigenschaft der Betriebsflüssigkeit ausgebildet sind und – eine Mehrzahl von integral mit der Tankwandung (12) ausgebildeten Anbringungsformationen zur Anordnung einer Mehrzahl von Funktionskomponenten (32, 34, 36, 38, 40, 44, 45, 46) an der Tankwandung (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Funktionskomponenten (32, 34, 36, 38, 40, 44, 45, 46) des Tanks (10) an zueinander geneigt angeordneten Tankwandungsabschnitten (24, 26, 28) angeordnet ist.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankwandung (12) eine Deckenwandung (24), eine der Deckenwandung (24) gegenüberliegende Bodenwandung (26) und eine die Deckenwandung (24) mit der Bodenwandung (26) verbindende Seitenwandung (28) umfasst, wobei die Deckenwandung (24), die Bodenwandung (26) und die Seitenwandung (28) zueinander geneigt angeordnete Tankwandungsabschnitte bilden.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Tankwandung (12), bevorzugt an der äußeren Seite (16) der Tankwandung (12), als eine Funktionskomponente eine Fördereinrichtung (46) zum Fördern von Betriebsflüssigkeit angeordnet ist, wobei die Fördereinrichtung (46) eine Saugseite zum Ansaugen von Betriebsflüssigkeit und eine Druckseite zum Ausstoßen von Betriebsflüssigkeit aufweist.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Tankwandung (12), bevorzugt an der inneren Seite (14) der Tankwandung (12), als eine Funktionskomponente eine Filtereinrichtung (38) zum Filtern von Betriebsflüssigkeit angeordnet ist.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, unter Einbeziehung der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (38) über eine sich im Tankinnenraum (18) erstreckende erste Leitung (56, 57b) zum Führen von Betriebsflüssigkeit mit der Fördereinrichtung (46) verbunden ist, wobei die erste Leitung (56, 57b) ein der Filtereinrichtung (38) näheres Einlassende (56a) und ein der Fördereinrichtung (46) näheres Auslassende (56b) aufweist, wobei die erste Leitung (56, 57b) mit ihrem Auslassende (56a) mit der Saugseite der Fördereinrichtung (46) verbunden ist.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (46) über eine aus dem Tank (10) herausführende zweite Leitung (58, 59a, 59b) zum Führen von Betriebsflüssigkeit mit der Auslassöffnung (22) des Tanks (10) verbunden ist, wobei die zweite Leitung (58, 59a, 59b) ein der Fördereinrichtung (46) näheres Einlassende (58a) und ein der Auslassöffnung (22) des Tanks (10) näheres Auslassende (58b) aufweist, wobei die zweite Leitung (58, 59a, 59b) wenigstens an ihrem Auslassende (58b) aus dem Tank (10) herausführt und mit ihrem Einlassende (58a) mit der Druckseite der Fördereinrichtung (46) ver- bunden ist, wobei bevorzugt bei an der äußeren Seite (16) der Tankwandung (12) angeordneter Fördereinrichtung (46) die zweite Leitung (58, 59a, 59b) auch an ihrem Einlassende (58a) aus dem Tank (10) herausführt.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gegebenenfalls unter Einbeziehung von Anspruch 4 oder/und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (22) des Tanks (10) nicht am geodätisch tiefsten Punkt der Tankwandung (12) angeordnet ist, wobei bevorzugt das Einlassende (56a) der ersten Leitung (56, 57b) oder/und die Filtereinrichtung (38) am geodätisch tiefsten Punkt der Tankwandung (12) angeordnet ist.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (38) eine labyrinthartige Struktur aufweist.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankwandung (12) im Spritzgussverfahren hergestellt ist, wobei bevorzugt die Tankwandung (12) eine Dicke von 3 mm bis 3,5 mm aufweist.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankwandung (12) aus wenigstens zwei Tankschalen (12a, 12b), bevorzugt aus genau zwei Tankschalen (12a, 12b), gebildet ist, wobei besonders bevorzugt die Mehrzahl von Funktionskomponenten (32, 34, 36, 38, 40, 44, 45, 46) an einer einzigen Tankschale (12a) angeordnet ist.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine in den Tankinnenraum (18) auskragende Schwappschutzwand (52), bevorzugt mehrere in den Tankinnen- raum (18) auskragende Schwappschutzwände (52), integral mit der Tankwandung (12) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von integral mit der Tankwandung (12) ausgebildeten Anbringungsformationen gemeinsam und gleichzeitig mit der Tankwandung (12) im Spritzgussverfahren hergestellt ist.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, unter Einbeziehung von Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Tankwandung (12) als eine Funktionskomponente eine, vorzugsweise als flexibles Heizelement ausgebildete, Heizeinrichtung (40) angeordnet ist, welche bevorzugt die innere Seite (14) der Bodenwandung (26) wenigstens teilweise, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, bedeckt.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach Anspruch 13, unter Einbeziehung von einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Filtereinrichtung (38) und die Heizeinrichtung (40) an dem sie tragenden Tankwandungsabschnitt überlappen.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gegebenenfalls unter Einbeziehung von Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der äußeren Seite (16) wenigstens eines Tankwandungsabschnitts (24, 26, 28), bevorzugt wenigstens der Bodenwandung (26), eine Isolationsanordnung (54) angeordnet ist.
Kraftfahrzeugbetriebsflüssigkeitstank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Funktionskomponenten (32, 34, 36, 38, 40, 44, 45, 46) ausgewählt ist aus einer Gruppe, welche umfasst: – einen Drucksensor (44, 45) zur Erfassung des Drucks im Tank (10), – einen Füllstandssensor (32) zur Erfassung des Füllstands von im Tank (10) befindlicher Betriebsflüssigkeit, – einen Temperatursensor (34) zur Erfassung der Temperatur von Betriebsflüssigkeit oder/und der Temperatur der Außenumgebung (30), – einen Qualitätssensor (36) zur Erfassung der Qualität von Betriebsflüssigkeit, – eine Heizeinrichtung (40) zur Erwärmung von Betriebsflüssigkeit, – eine Fördereinrichtung (46) zur Förderung von Betriebsflüssigkeit, – eine Filtereinrichtung (38) zur Filterung von Betriebsflüssigkeit und – einen Sensor zur Erkennung von Hohlräumen in im Tankinnenraum (18) befindlicher gefrorener Betriebsflüssigkeit.