DE102015223538B4 - Brennstofftank für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Brennstofftank (1) für ein Fahrzeug, umfassend• eine Wandung (2) mit einer Armierung (4) aus faserverstärktem Kunststoff,• einen in die Wandung (2) eingesetzten Stutzen (5) mit einem Innengewinde (7), wobei der Stutzen (5) eine von der Armierung (4) umschlossene Mantelfläche (8) und eine zur Tankaußenseite zeigende Stirnfläche (9) aufweist, und• eine Werkzeugeingriffskontur (10) in der Stirnfläche (9) des Stutzens (5) zum drehfesten Abstützen des Stutzens (5) beim Einschrauben eines Ventils (11) in das Innengewinde (7).

Description

  • Vorliegende Erfindung betrifft einen Brennstofftank für ein Fahrzeug sowie einen Stutzen und ein Ventil des Brennstofftanks.
  • Der hier betrachtete Brennstofftank wird in einem Fahrzeug verwendet. Dabei handelt es sich insbesondere um ein Straßenfahrzeug. In dem Brennstofftank wird gasförmiger oder flüssiger Brennstoff für den Motor oder die Brennstoffzelle des Fahrzeugs gelagert. Bei dem Brennstoff handelt es sich beispielsweise um Wasserstoff, Autogas (LPG) oder Erdgas (CNG). Die Druckschriften DE 10 2015 100 035 A1 und EP 2 778 499 A1 gehören zum Stand der Technik.
  • 1 zeigt in einer Schnittansicht einen Ausschnitt eines Brennstofftanks 100 nach dem Stand der Technik. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Brennstofftank 100 nach dem Stand der Technik. Der Brennstofftank 100 weist eine Wandung 102 auf. An der Innenseite ist die Wandung 102 durch einen Liner 103 gebildet. Der Liner 103 ist auf der Außenseite mit einer Armierung 104 aus einem faserverstärkten Kunststoff umgeben. Zum Befüllen des Brennstofftanks 100 mit Brennstoff und/oder zur Entnahme von Brennstoff aus dem Brennstofftank 100 ist ein Stutzen 105 in der Wandung 102 angeordnet. In den Stutzen 105 kann ein nicht dargestelltes Ventil eingeschraubt werden.
  • Beim Einschrauben des Ventils muss der Stutzen 105 mit einem entsprechenden Werkzeug drehfest gehalten werden, um kein Drehmoment in die Wandung 102 zu übertragen. Solch ein übertragenes Drehmoment könnte die Wandung 102 bzw. die Verbindung zwischen Wandung 102 und Stutzen 105 schädigen. Deshalb steht der Stutzen 105 über die Armierung 104 über, wobei an dem überstehenden Anteil an der Mantelfläche des Stutzens 105 eine Formschlusskontur 106 ausgebildet ist. An dieser Formschlusskontur 106 kann der Stutzen 105 mit einem entsprechenden Werkzeug, beispielsweise einem Maulschlüssel, drehfest gehalten werden.
  • Nachteilig bei der Anordnung nach dem Stand der Technik gemäß den 1 und 2 ist, dass der überstehende Stutzen 105 Bauraum verbraucht, der anderweitig im Fahrzeug genutzt werden könnte.
  • Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung einen Brennstofftank für ein Fahrzeug anzugeben, der bei kostengünstiger Herstellung und einfacher Montage betriebssicher verwendet werden kann und gleichzeitig bauraumoptimiert ausgestaltet ist.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
  • Somit wird die Aufgabe gelöst durch einen Brennstofftank für ein Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Straßenfahrzeug. Besonders bevorzugt wird der Brennstofftank zur Aufnahme von Wasserstoff verwendet. Der Wasserstoff kann dabei in gasförmiger und/oder flüssiger Form vorliegen. In oder an dem Brennstofftank kann eine Kühlung für den Brennstoff vorgesehen sein. Allerdings kann der hier beschriebene Brennstofftank auch für andere Brennstoffe, beispielsweise Autogas oder Erdgas verwendet werden.
  • Der Brennstofftank umfasst eine Wandung. Diese Wandung wiederum weist eine Armierung aus einem faserverstärkten Kunststoff auf. Insbesondere ist diese Armierung vollumfänglich, also nicht nur an ausgewählten Stellen des Tanks, ausgebildet. In der Wandung ist ein Stutzen eingesetzt. Der Stutzen ist innen hohl und weist ein Innengewinde auf. In das Innengewinde des Stutzens ist ein Ventil einschraubbar. Dieses Ventil ermöglicht es, Brennstoff in den Brennstofftank einzufühlen und/oder Brennstoff aus dem Brennstofftank zu entnehmen.
  • An den Stutzen sind eine Mantelfläche und eine Stirnfläche definiert. Die Mantelfläche ist von der Armierung umschlossen. Die Stirnfläche zeigt zur Tankaußenseite. Da der Stutzen innen hohl ist, ist die Stirnfläche ringförmig, muss jedoch nicht rund sein, sondern kann auch vieleckig ausgestaltet werden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in der Stirnfläche des Stutzens eine Werkzeugeingriffskontur ausgebildet ist. Diese Werkzeugeingriffskontur ermöglicht ein formschlüssiges Eingreifen mittels eines Werkzeuges und somit ein drehfestes Halten des Stutzens beim Einschrauben des Ventils in das Innengewinde. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Werkzeugeingriffskontur in der Stirnfläche des Stutzens, muss die Mantelfläche des Stutzens nicht mehr für einen Werkzeugeingriff frei bleiben. Es bedarf somit nicht der Formschlusskontur 106 nach dem Stand der Technik gemäß den 1 und 2. Folglich muss der Stutzen auch nicht mehr an der Außenseite des Brennstofftanks überstehen.
  • In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass die vollständige Mantelfläche des Stutzens von der Wandung, insbesondere von der Armierung, bedeckt ist.
  • Aufgrund bestimmter Verfahren bei der Herstellung oder bei der Montage, kann es von Vorteil sein, wenn ein kleiner Abschnitt des Stutzens über die Wandung übersteht. Allerdings bleibt dieser kleine Abschnitte so klein, dass er einen relativ geringen Einfluss auf die Bauraumoptimierung hat und seine Mantelfläche nicht für eine Formschlusskontur genutzt werden kann. Deshalb wird definiert, dass in vorteilhafter Ausgestaltung der Stutzen höchstens 10 mm, vorzugsweise höchstens 5 mm, besonders vorzugsweise höchstens 3 mm, über die Wandung übersteht.
  • Bevorzugt ist die Werkzeugeingriffskontur auf der Stirnfläche des Stutzens als Stirnverzahnung ausgebildet. Der Begriff „Stirnverzahnung“ ist hier breit zu verstehen und definiert sich durch die abwechselnde Anordnung mehrerer Erhebungen und Vertiefungen entlang der ringförmigen Stirnfläche. So kann die Stirnverzahnung beispielsweise auch als Kronenrad oder ringförmig verlaufende Zahnstange bezeichnet werden.
  • Die Wandung des Brennstofftanks umfasst vorteilhafterweise einen sogenannten Liner. Dieser Liner kann aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein. An der Außenseite ist der Liner mit der Armierung umwickelt. Die Wandung ist somit im Wesentlichen durch Liner und Armierung gebildet.
  • In vorteilhafter Ausführung umfasst der hier definierte Brennstofftank auch das in das Innengewinde des Stutzens einschraubbare Ventil.
  • Das Ventil umfasst bevorzugt einen sich entlang einer Gewindeachse erstreckenden Schaft und einen Kopf. Am Schaft ist ein entsprechendes Außengewinde ausgebildet. Beim Einschrauben des Ventils in den Stutzen greifen das Außengewinde und das Innengewinde ineinander.
  • Der Kopf ist an der Außenseite des Ventils angeordnet und liegt, im eingeschraubten Zustand des Ventils, auf der Stirnfläche des Stutzens auf. Infolgedessen ist die Werkzeugeingriffskontur in der Stirnfläche des Stutzens vom Kopf des Ventils bedeckt. Dies wiederum hat zur Folge, dass man bei der Montage des Ventils mit einem entsprechenden Werkzeug durch das Ventil hindurch zur Werkzeugeingriffskontur des Stutzens greifen muss. Deshalb ist bevorzugt vorgesehen, dass das Ventil einen Werkzeugzugang aufweist, durch den ein entsprechendes Werkzeug bis zum Eingriff mit der Werkzeugeingriffskontur einsteckbar ist.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der Werkzeugzugang in einer zur Stirnfläche im Wesentlichen parallelen Richtung nach außen hin offen ist. Dadurch kann das Werkzeug im Wesentlichen parallel zur Stirnfläche in den Kopf eingesteckt werden. Ferner ist der Werkzeugzugang zur Stirnfläche des Stutzens hin offen, sodass das Werkzeug in die Werkzeugeingriffskontur auf der Stirnfläche eingreifen kann.
  • Die Erfindung umfasst des Weiteren ein entsprechendes Werkzeug, das dazu ausgebildet ist, in die Werkzeugeingriffskontur in der Stirnfläche des Stutzens formschlüssig einzugreifen. Insbesondere umfasst das Werkzeug zumindest einen Zahn, mit dem in die als Stirnverzahnung ausgebildete Werkzeugeingriffskontur eingegriffen werden kann.
  • Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug mit zumindest einem beschriebenen Brennstofftank. Vorteilhafterweise umfasst das Fahrzeug einen Motor oder eine Brennstoffzelle die mit Wasserstoff betrieben werden. Dementsprechend wird der Brennstofftank zur Aufbewahrung von Wasserstoff verwendet.
  • Die Erfindung umfasst des Weiteren einen Stutzen, der dazu ausgebildet ist in dem beschriebenen Brennstofftank verwendet zu werden. Der Stutzen weist das Innengewinde und die Werkzeugeingriffskontur in der Stirnfläche zum drehfesten Abstützen des Stutzens beim Einschrauben des Ventils auf.
  • Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Ventil, das dazu ausgebildet ist in dem beschriebenen Brennstofftank verwendet zu werden. Das Ventil umfasst den Werkzeugzugang, durch den das entsprechende Werkzeug bis zum Eingriff mit der Werkzeugeingriffskontur einsteckbar ist. Insbesondere weist der Werkzeugzugang eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung auf. Durch die erste Öffnung kann das Werkzeug in den Werkzeugzugang eingesteckt werden. An der zweiten Öffnung ragte das Werkzeug aus dem Werkzeugzugang heraus in die Werkzeugeingriffskontur des Stutzens.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
    • 1 eine Schnittansicht eines Ausschnitts eines Brennstofftanks nach dem Stand der Technik,
    • 2 eine Draufsicht zu 1,
    • 3 eine Schnittansicht eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Brennstofftanks gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 4 eine Draufsicht zu 3,
    • 5 ein erfindungsgemäßes Ventil des erfindungsgemäßen Brennstofftanks gemäß dem Ausführungsbeispiel in einer Ansicht von unten, und
    • 6 eine Schnittansicht des Ventils gemäß 5.
  • Die 3 bis 6 beschreiben einem Brennstofftank 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht des Brennstofftanks 1. Dabei ist lediglich der Ausschnitt des Brennstofftanks 1 gezeigt, in dem ein entsprechendes Ventil 11 (5 und 6) eingesetzt wird. Über dieses Ventil 11 erfolgt ein Einfüllen des Brennstoffes in den Brennstofftank 1 und/oder eine Entnahme des Brennstoffes aus dem Brennstofftank 1.
  • Der Brennstofftank 1 umfasst eine Wandung 2. Wesentliche Bestandteile der Wandung 2 sind ein Liner 3, der aus Kunststoff oder Metall gefertigt wird und eine Armierung 4 aus faserverstärktem Kunststoff. Die Armierung 4 ist auf der Außenseite des Liners 3 angeordnet.
  • In der Wandung 2 sitzt ein Stutzen 5. Am Stutzen 5 ist eine Mantelfläche 8 definiert an dieser Mantelfläche 8 liegt die Wandung 2 an. Insbesondere liegt an der Mantelfläche 8 die Armierung 4 an.
  • Der Stutzen 5 ist innen hohl. Im Stutzen 5 ist ein Innengewinde 7 ausgebildet. Entsprechend dem inneren Hohlraum des Stutzens 5 bzw. entsprechend dem Innengewinde 7 ist eine Gewindeachse 6 definiert. Das Ventil 11 wird beim Einschrauben in den Stutzen 5 um diese Gewindeachse 6 gedreht.
  • An der Außenseite des Stutzens 5 ist eine Stirnfläche 9 definiert. Die Stirnfläche 9 ist ringförmig. Dies zeigt insbesondere die Draufsicht in 4. In der Stirnfläche 9 ist eine Werkzeugeingriffskontur 10 ausgebildet. Diese Werkzeugeingriffskontur 10 weist eine abwechselnde Anordnung mehrerer Erhebungen und Vertiefungen auf und wird deshalb als Stirnverzahnung bezeichnet.
  • Die Werkzeugeingriffskontur 10 kann genutzt werden, um den Stutzen 5 drehfest zu halten, sodass beim Einschrauben des Ventils 11 kein Moment auf die Wandung 2 übertragen wird. Da erfindungsgemäß die Werkzeugeingriffskontur 10 an der Stirnfläche 9 angeordnet ist, kann die vollständige Mantelfläche 8 des Stutzens 5 von der Wandung 2 bedeckt sein. Der Stutzen 5 muss also nicht über die Wandung 2 überstehen.
  • 5 und 6 zeigen das Ventil 11, welches in den Stutzen 5 einschraubbar ist. Das Ventil 11 umfasst einen Schaft 12 und einen Kopf 13. Am Schaft 12 ist ein Außengewinde 14 ausgebildet. Dieses Außengewinde 14 wird in das Innengewinde 7 eingeschraubt. An der Außenseite des Brennstofftanks 1 weist das Ventil 11 den Kopf 13 auf.
  • 5 zeigt das Ventil 11 von unten: zumindest ein Teil der in 5 gezeigten Fläche des Kopfes 13 liegt somit auf der Stirnfläche 9 des Stutzens 5 auf. 6 zeigt eine Schnittansicht des Ventils 11.
  • In den 5 und 6 ist zusätzlich zum Ventil 11 ein Werkzeug 20 dargestellt. Das Werkzeug 20 ist zum Eingriff in die Werkzeugeingriffskontur 10 ausgebildet und dient somit zum drehfesten Anziehen des Ventils 11 im Stutzen 5.
  • Der Kopf 13 des Ventils 11 liegt stirnseitig auf dem Stutzen 5 auf und deckt somit die Werkzeugeingriffskontur 10 ab. Deshalb ist im Ventil 11 ein Werkzeugzugang 15 ausgebildet. Über diesen Werkzeugzugang 15 kann das Werkzeug 20 eingesteckt werden.
  • Der Werkzeugzugang 15 öffnet sich parallel zur Stirnfläche 9 mit einer ersten Öffnung 16. In diese erste Öffnung 16 ist das Werkzeug 20 einsteckbar.
  • An seiner zur Stirnfläche 9 des Stutzens 5 zugewandten Seite weist der Werkzeugzugang 15 eine zweite Öffnung 17 auf. An dieser zweiten Öffnung 17 greift das Werkzeug 20 in die Werkzeugeingriffskontur 10.
  • Das Werkzeug 20 umfasst einen Werkzeugschaft 21. Zum Anziehen des Ventils 11 wird das Werkzeug um den Werkzeugschaft 21 gedreht. Vorzugsweise senkrecht zum Werkzeugschaft 21 erstreckt sich ein Zahn 22. Mit diesem Zahn 22 greift das Werkzeug 20 in die Werkzeugeingriffskontur 10 ein. Der Werkzeugschaft 21 endet vorzugsweise nicht unmittelbar am Zahn 22, sondern weist ein Endstück 23 auf.
  • Wie insbesondere die Darstellung in 5 zeigt, ist die erste Öffnung 16 breit genug, um das Werkzeug 20 samt dem Zahn 22 einzuführen. Die erste Öffnung 16 ist hierzu vorzugsweise als Langloch ausgebildet.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung, wie in 6 gezeigt, weist der Werkzeugzugang 15 einen entsprechenden Hohlraum 18 auf. Der Hohlraum 18 ist in seinen Maßen an den Zahn 22 angepasst, sodass innerhalb des Werkzeugzugang 15 ausreichend Platz vorhanden ist, um das Werkzeug 20 um 360° zu drehen.
  • An der radialen Innenseite weist der Werkzeugzugang 15 ein Drehlager 19 auf. Dieses Drehlager 19 ist als einfacher Hohlraum ausgebildet und dient als Endanschlag für das Einführen des Werkzeugs 20 in die erste Öffnung 16 und zur drehbeweglichen und zentrierenden Aufnahme des Endstücks 23 des Werkzeugs 20.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Werkzeug 20 lediglich einen Zahn 22 auf. Allerdings können hier auch Werkzeuge 20 mit mehreren Zähnen 22 oder beispielsweise einem Zahnradsegment verwendet werden.
  • In einer nicht dargestellten, vorteilhaften Variante, ist innerhalb des Ventils 11 ein Zahnrad drehbar angeordnet. Dieses Zahnrad greift in die Werkzeugeingriffskontur 10 ein und ist deshalb beispielsweise im Bereich der zweiten Öffnung 17 und des Hohlraums 18 angeordnet. Über die erste Öffnung 16 kann man mit einem entsprechenden Werkzeug koaxial in dieses Zahnrad eingreifen und dadurch das Zahnrad drehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennstofftank
    2
    Wandung
    3
    Liner
    4
    Armierung
    5
    Stutzen
    6
    Gewindeachse
    7
    Innengewinde
    8
    Mantelfläche
    9
    Stirnfläche
    10
    Werkzeugeingriffskontur
    11
    Ventil
    12
    Schaft
    13
    Kopf
    14
    Außengewinde
    15
    Werkzeugzugang
    16
    erste Öffnung
    17
    zweite Öffnung
    18
    Hohlraum
    19
    Drehlager
    20
    Werkzeug
    21
    Werkzeugschaft
    22
    Zahn
    23
    Endstück
    100
    Brennstofftank nach dem Stand der Technik
    102
    Wandung nach dem Stand der Technik
    103
    Liner nach dem Stand der Technik
    104
    Armierung nach dem Stand der Technik
    105
    Stutzen nach dem Stand der Technik
    106
    Formschlusskontur nach dem Stand der Technik

Claims (10)

  1. Brennstofftank (1) für ein Fahrzeug, umfassend • eine Wandung (2) mit einer Armierung (4) aus faserverstärktem Kunststoff, • einen in die Wandung (2) eingesetzten Stutzen (5) mit einem Innengewinde (7), wobei der Stutzen (5) eine von der Armierung (4) umschlossene Mantelfläche (8) und eine zur Tankaußenseite zeigende Stirnfläche (9) aufweist, und • eine Werkzeugeingriffskontur (10) in der Stirnfläche (9) des Stutzens (5) zum drehfesten Abstützen des Stutzens (5) beim Einschrauben eines Ventils (11) in das Innengewinde (7).
  2. Brennstofftank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (5) höchstens 10mm, vorzugsweise höchsten 5mm, besonders vorzugsweise höchstens 3mm, über die Wandung (2) übersteht.
  3. Brennstofftank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugeingriffskontur (10) als Stirnverzahnung ausgebildet ist.
  4. Brennstofftank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (2) einen Liner (3) umfasst, der von der Armierung (4) umschlossen ist.
  5. Brennstofftank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend das in das Innengewinde (7) des Stutzens (5) einschraubbare Ventil (11).
  6. Brennstofftank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (11) einen sich entlang einer Gewindeachse (6) erstreckenden Schaft (12) und einen Kopf (13) umfasst, wobei der Schaft (12) in das Innengewinde (7) des Stutzens (5) einschraubbar ist und der Kopf (13) die Werkzeugeingriffskontur (10) auf der Stirnfläche (9) des Stutzens (5) zumindest teilweise abdeckt.
  7. Brennstofftank nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (11) einen Werkzeugzugang (15) aufweist, durch den ein Werkzeug (20) bis zum Eingriff mit der Werkzeugeingriffskontur (10) einsteckbar ist.
  8. Brennstofftank nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugzugang (15) in einer zur Stirnfläche (9) im Wesentlichen parallelen Richtung offen ist, sodass das Werkzeug (20) im Wesentlichen parallel zur Stirnfläche (9) einsteckbar ist.
  9. Stutzen (5), ausgebildet zur Verwendung in einem Brennstofftank (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Innengewinde (7) und einer Werkzeugeingriffskontur (10) in der Stirnfläche (9) zum drehfesten Abstützen des Stutzens (5) beim Einschrauben eines Ventils (11) in das Innengewinde (7).
  10. Ventil (11), ausgebildet zur Verwendung in einem Brennstofftank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einen Werkzeugzugang (15), durch den ein Werkzeug (20) bis zum Eingriff mit der Werkzeugeingriffskontur (10) einsteckbar ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2778499A1 (de) * 2013-03-11 2014-09-17 Tofas Turk Otomobil Fabrikasi Anonim Sirketi Nabenstruktur
DE102015100035A1 (de) * 2014-01-10 2015-07-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Mundstückaufbau für einen Druckbehälter

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