DE102016209812A1

DE102016209812A1 - Motor vehicle with a pressure vessel and a damper and method for refueling a motor vehicle

Info

Publication number: DE102016209812A1
Application number: DE102016209812.8A
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Stahl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2017-12-07

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Druckbehälter 100 zur Speicherung von Brennstoff und mindestens einem Dämpfer 140, 140‘ zur selektiven Übertragung von Kräften und/oder Momenten. Der Dämpfer 140, 140‘ verbindet den mindestens einen Druckbehälter 100 mit der Karosserie 200 des Kraftfahrzeugs. Ferner ist ein Verfahren zum Betanken eines solchen Kraftfahrzeugs offenbart.The technology disclosed herein relates to a motor vehicle having at least one pressure vessel 100 for storing fuel and at least one damper 140, 140 'for selective transmission of forces and / or moments. The damper 140, 140 'connects the at least one pressure vessel 100 to the body 200 of the motor vehicle. Furthermore, a method for refueling such a motor vehicle is disclosed.

Description

Die offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug mit mindestens einen Druckbehälter und mindestens einen Dämpfer. Beispielsweise kann es sich um einen kryogenen Druckbehälter oder um einen Hochdruckgasbehälter handeln, in dem Brennstoff gespeichert wird. Ferner umfasst die hier offenbarte Technologie ein Verfahren zum Betanken eines solchen Kraftfahrzeugs. The disclosed technology relates to a motor vehicle having at least one pressure vessel and at least one damper. For example, it may be a cryogenic pressure vessel or a high-pressure gas tank in which fuel is stored. Further, the technology disclosed herein includes a method of refueling such a motor vehicle.

Druckbehälter dehnen sich aus abhängig von Faktoren wie dem Innendruck p oder der Temperatur T des Druckbehälters. Aus diesem Grund werden Druckbehälter nach dem Festlager-Loslager-Prinzip an die Karosserie angebunden. Aus dem Stand der Technik sind Lagerungen mit Druckbehälterausdehnungskompensation bekannt, bei denen die Ausdehnungen eines Druckbehälters in radialer Richtung R und in Richtung der Druckbehälterlängsachse A-A durch separate Mechanismen kompensiert werden. Diese Ausführungen sind relativ aufwendig und somit kostenintensiv. Überdies benötigen sie relativ viel Bauraum. Sie sind auch nicht in der Lage, alle Kräfte und Momente von einem Ende eines Druckbehälters auf ein anderes Ende des Druckbehälters zu übertragen. Beispielsweise sind die vorbekannten Lösungen nicht in der Lage, bei einem im Mitteltunnel eines Kraftfahrzeuges angeordneten Druckbehälter Kräfte in Fahrtrichtung x spielfrei zu übertragen. Ferner sind Momente um die Fahrzeugquerachse y und die Fahrzeughochachse z nicht spielfrei übertragbar. Pressure vessels expand depending on factors such as the internal pressure p or the temperature T of the pressure vessel. For this reason, pressure vessels are connected to the body according to the fixed bearing floating principle. Bearings with pressure vessel expansion compensation are known from the prior art, in which the expansions of a pressure vessel in the radial direction R and in the direction of the pressure vessel longitudinal axis A-A are compensated by separate mechanisms. These designs are relatively expensive and therefore expensive. Moreover, they require a relatively large amount of space. They are also unable to transmit all forces and moments from one end of a pressure vessel to another end of the pressure vessel. For example, the previously known solutions are unable to transmit forces in the direction of travel x without play in a pressure vessel arranged in the center tunnel of a motor vehicle. Furthermore, moments about the vehicle transverse axis y and the vehicle vertical axis z can not be transferred without play.

Die auf die Anmelderin zurückgehenden deutschen Patentanmeldungen mit den Anmeldenummern DE 10 2015 206825 und DE 10 2015 206826 offenbaren weitere Konzepte zur lasttragenden Integration von mindestens einem Druckbehälter in eine Fahrzeugkarosserie. Mit den in diesen Dokumenten offenbarten Technologien ist es vorteilhaft möglich, einerseits die Druckbehälterausdehnung zu kompensieren und andererseits gleichzeitig dynamische Lasten aus der Karosserie an einem Ende des Druckbehälters in den Druckbehälter einzuleiten und am anderen Ende des Druckbehälters diese dynamischen Lasten wieder in die Karosserie zu überführen. Die in diesen Patentanmeldungen offenbarten Technologien erfordern entweder sehr steife Konstruktionen zur kinematischen Sperrung oder aber vergleichsweise teure sperrende und nachgebende Verbindungen (z.B. Inchworm-Motor). The returning to the applicant German patent applications with the application numbers DE 10 2015 206825 and DE 10 2015 206826 disclose further concepts for load-bearing integration of at least one pressure vessel into a vehicle body. With the disclosed in these documents technologies, it is advantageously possible on the one hand to compensate for pressure vessel expansion and on the other hand simultaneously introduce dynamic loads from the body at one end of the pressure vessel in the pressure vessel and to transfer these dynamic loads back into the body at the other end of the pressure vessel. The technologies disclosed in these patent applications require either very rigid designs for kinematic locking or relatively expensive locking and yielding connections (eg Inchworm motor).

Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, die Nachteile der vorbekannten Lösungen zu verringern oder zu beheben. Insbesondere ist es eine bevorzugte Aufgabe, eine lasttragende Druckbehälterintegration bereitzustellen, die vergleichsweise leicht, robust und/oder platzsparend ist. Weitere Aufgaben ergeben sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patenanspruch 1. Die abhängigen Aspekte stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar. It is a preferred object of the technology disclosed herein to reduce or eliminate the disadvantages of the prior art solutions. In particular, it is a preferred object to provide a load-bearing pressure vessel integration that is comparatively lightweight, robust and / or space-saving. Other objects arise from the beneficial effects of the technology disclosed herein. The object (s) is / are solved by the subject matter of patent claim 1. The dependent aspects represent preferred embodiments.

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Druckbehälter zur Speicherung von Brennstoff für ein Kraftfahrzeug. Ein solcher Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter oder ein Hochdruckgasbehälter sein. Der Druckbehälter kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das beispielsweise mit komprimiertem Erdgas, oft als Compressed Natural Gas (CNG) bezeichnet, oder mit Wasserstoff betrieben wird (fuel cell electrical vehicle). Der kryogene Druckbehälter kann Brennstoff bevorzugt im flüssigen oder überkritischen Aggregatszustand speichern. Der Brennstoff kann bspw. bei Temperaturen von ca. 30 K bis 360 K im kryogenen Druckbehälter gespeichert werden. Hochdruckgasbehälter sind bevorzugt ausgebildet, Brennstoff dauerhaft bei einem Druck von über ca. 350 barü, ferner bevorzugt von über ca. 500 barü und besonders bevorzugt von über ca. 700 barü zu speichern. The technology disclosed herein relates to a motor vehicle having at least one pressure vessel for storing fuel for a motor vehicle. Such a pressure vessel may be, for example, a cryogenic pressure vessel or a high-pressure gas vessel. The pressure vessel can be used in a motor vehicle, for example, with compressed natural gas, often referred to as compressed natural gas (CNG), or operated with hydrogen (fuel cell electrical vehicle). The cryogenic pressure vessel may store fuel preferably in the liquid or supercritical state. The fuel can be stored, for example. At temperatures of about 30 K to 360 K in the cryogenic pressure vessel. High-pressure gas containers are preferably designed to permanently store fuel at a pressure of above approximately 350 bar, furthermore preferably above approximately 500 bar and especially preferably above approximately 700 bar.

Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner mindestens einen Dämpfer zur selektiven Übertragung von Kräften und/oder Momenten. Dämpfer als solche sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dämpfer werden beispielsweise zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen und/oder Stößen eingesetzt. Charakteristisch für einen Dämpfer ist, dass die der Erregung des Dämpfers entgegen gerichtete Kraft des Dämpfers (= Dämpferkraft F) sich in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Längenänderung des Dämpfers (= Längenänderungsgeschwindigkeit V) ändert. Der funktionale Zusammenhang zwischen der Längenänderungsgeschwindigkeit V und der Dämpferkraft F wird in der Regel in sogenannten Dämpferkennlinien oder Dämpferkurven (= Dämpfercharakteristik) dargestellt, wobei auf der Abszisse die Geschwindigkeit V und auf der Ordinate die Dämpferkraft F aufgetragen ist (vgl. 2 und 3). The technology disclosed herein further includes at least one damper for selective transmission of forces and / or moments. Dampers as such are known in the art. Dampers are used for example for damping mechanical vibrations and / or shocks. Characteristic of a damper is that the excitation of the damper opposing force of the damper (= damper force F) changes depending on the speed of the change in length of the damper (= length change rate V). The functional relationship between the rate of change in length V and the damper force F is usually shown in so-called damper curves or damper curves (= damper characteristic), wherein the velocity V is plotted on the abscissa and the damper force F is plotted on the ordinate (cf. 2 and 3 ).

Bevorzugt kommt als Dämpfer ein hydraulischer und/oder pneumatischer Dämpfer zum Einsatz. Zweckmäßig kann ein solcher Dämpfer als Einrohrdämpfer oder als Zweirohrdämpfer ausgebildet sein. Die Längenänderungsgeschwindigkeit V des Dämpfers entspricht in der Regel der Kolbengeschwindigkeit des Dämpfers. Die offenbarte Technologie umfasst mindestens einen Dämpfer, der ein Dämpfungsmedium aufweist. Das Dämpfungsmedium des Dämpfers ist das Medium, welches die Dämpfung bewirkt, beispielsweise indem Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Das Medium kann beispielsweise ein Fluid sein. Preferably, a hydraulic and / or pneumatic damper is used as damper. Suitably, such a damper may be formed as a single tube damper or as a twin-tube damper. The length change speed V of the damper usually corresponds to the piston speed of the damper. The disclosed technology includes at least one damper having a damping medium. The damping medium of the damper is the medium which causes the damping, for example by kinetic energy is converted into heat energy. The medium may be, for example, a fluid.

Der mindestens eine Dämpfer verbindet mindestens einen Druckbehälter (insbesondere ein Ende des Druckbehälters) mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs. Insbesondere ist der mindestens eine Dämpfer eingerichtet, Kräfte und/oder Momente von der Karosserie auf den mindestens einen Druckbehälter zu übertragen. Ebenso ist der Dämpfer eingerichtet, Kräfte von dem mindestens einen Druckbehälter in die Karosserie einzuleiten. Mithin stellt der mindestens eine Dämpfer also zumindest teilweise eine Befestigungsvorrichtung zur lasttragenden Befestigung des mindestens einen Druckbehälters an die Karosserie des Kraftfahrzeuges dar. Anders ausgedrückt, ist das eine Ende des Dämpfers mit einem Anbindungspunkt der Karosserie verbunden und das andere Ende des Dämpfers mit einem Anbindungspunkt des Druckbehälters. Als Karosserie ist dabei jede geeignete tragende Struktur des Kraftfahrzeuges anzusehen, an der der Druckbehälter befestigt werden kann. Beispielsweise kann der mindestens eine Druckbehälter des Kraftfahrzeugs im Mitteltunnel angeordnet sein. Ferner kann der Druckbehälter aber auch woanders, z. B. unter den Fondsitzen, untergebracht sein. The at least one damper connects at least one pressure vessel (in particular one end of the pressure vessel) to the body of the motor vehicle. In particular, the at least one damper is set up to transmit forces and / or moments from the body to the at least one pressure vessel. Likewise, the damper is adapted to initiate forces of the at least one pressure vessel in the body. Thus, the at least one damper thus at least partially constitutes a fastening device for load-bearing attachment of the at least one pressure vessel to the body of the motor vehicle. In other words, one end of the damper is connected to a connection point of the body and the other end of the damper is connected to a connection point of the body pressure vessel. The body is to be considered any suitable supporting structure of the motor vehicle, to which the pressure vessel can be attached. For example, the at least one pressure vessel of the motor vehicle can be arranged in the center tunnel. Furthermore, the pressure vessel but also elsewhere, z. B. under the rear seats, housed.

Gemäß der hier offenbarten Technologie ist der Dämpfer insbesondere in der Lage, selektiv Kräfte und/oder Momente zu übertragen, wobei diese selektive Übertragung abhängig ist von der Längenänderungsgeschwindigkeit des Dämpfers. In particular, according to the technology disclosed herein, the damper is capable of selectively transmitting forces and / or moments, which selective transmission depends on the rate of change in the length of the damper.

Der hier offenbarte mindestens eine Dämpfer weist eine Dämpfercharakteristik auf, die so gewählt ist,

1.) dass einerseits während der Betankung des Kraftfahrzeuges mit Brennstoff von dem Dämpfer nur Betankungskräfte übertragen werden, die unterhalb von einem Betankungskraftgrenzwert liegen; und
2.) dass andererseits aus einer fahrdynamischen Beanspruchung des Kraftfahrzeuges resultierende und auf den Dämpfer einwirkende Dynamikkräfte von dem Dämpfer derart übertragen werden können, dass die Dynamikkräfte mindestens um den Faktor 5, bevorzugt um den Faktor 10, 100 oder 1000 größer sind als die Betankungskräfte.

The at least one damper disclosed herein has a damper characteristic which is selected

1.) that, on the one hand, during fueling of the motor vehicle with fuel from the damper, only refueling forces are transmitted which are below a refueling force limit value; and
2.) that on the other hand resulting from a dynamic driving load of the motor vehicle and acting on the damper dynamics forces can be transmitted from the damper such that the dynamic forces at least by a factor of 5, preferably by a factor of 10, 100 or 1000 are greater than the refueling forces.

Während der Betankung dehnt sich der Druckbehälter aufgrund des Druckanstiegs im Druckbehälter aus. Diese Ausdehnung des Druckbehälters bewirkt eine Betankungskraft auf das Ende des Dämpfers, welches mit dem Druckbehälter verbunden ist. Da der Dämpfer mit seinem anderen Ende mit der Karosserie fest verbunden ist, bringt der Dämpfer eine Gegenkraft (= Dämpferkraft F) auf, die der aus der Ausdehnung resultierenden Betankungskraft entgegen gerichtet ist. Diese Dämpferkraft F ist abhängig von der Längenänderungsgeschwindigkeit V des Dämpfers und entspricht der maximalen Kraft, die der Dämpfer zwischen Karosserie und Druckbehälter während der Betankung übertragen kann, solange der Dämpfer seine Länge ändern kann und nicht an einem Anschlag des Dämpfers anschlägt. Die maximal mögliche Längenänderung des Dämpfers ist zweckmäßig so gewählt, dass sie größer ist als die maximale Änderung des Abstands zwischen dem jeweiligen tankseitigen und karosserieseitigen Anbindungspunkt des Druckbehälters, die während der Betankung auftreten kann. Mit anderen Worten kann sich der Dämpfer also so zusammenziehen, dass er die Ausdehnung des Druckbehälters kompensiert, ohne dass dabei unzulässig hohe Kräfte auf die Karosserie übertragen werden. Ist der Druckbehälter vollständig betankt, so dehnt sich der Druckbehälter nicht weiter aus. Sofern keine andere Erregung des Dämpfers vorliegt, nimmt die Längenänderungsgeschwindigkeit des Dämpfers den Wert null an und es wird dann keine Kraft vom Dämpfer übertragen. Die Längenänderung des Dämpfers hat die durch den Druckanstieg im Druckbehälter verursachte Ausdehnung kompensiert. During refueling, the pressure vessel expands due to the pressure increase in the pressure vessel. This expansion of the pressure vessel causes a refueling force on the end of the damper, which is connected to the pressure vessel. Since the damper is firmly connected at its other end to the body, the damper brings a counterforce (= damper force F), which is directed against the resulting from the expansion refueling force. This damper force F is dependent on the length change speed V of the damper and corresponds to the maximum force that the damper between body and pressure vessel during refueling can transmit as long as the damper can change its length and does not abut a stop of the damper. The maximum possible change in length of the damper is suitably chosen so that it is greater than the maximum change in the distance between the respective tank-side and body-side connection point of the pressure vessel, which can occur during refueling. In other words, the damper can thus contract so that it compensates for the expansion of the pressure vessel without unduly high forces being transmitted to the body. If the pressure vessel is completely refueled, the pressure vessel will not expand further. Unless there is other excitation of the damper, the rate of change in length of the damper will be zero and no force will be transmitted from the damper. The change in length of the damper has compensated for the expansion caused by the pressure increase in the pressure vessel.

Die während der Betankung durch den Dämpfer auf die Karosserie übertragene Betankungskraft wirkt auf den karosserieseitigen Anbindungspunkt ein. Die Betankungskraft ist auf einen Betankungsgrenzwert begrenzt. Der Betankungskraftgrenzwert ist dabei so gewählt, dass keine Beschädigung der Fahrzeugkarosserie eintritt. Insbesondere ist der Betankungskraftgrenzwert so gewählt, dass sich die Karosserie aufgrund einer durch den Druckanstieg im Druckbehälter verursachte Druckbehälterausdehnung nur im linearelastischen Bereich verformt, sodass keine oder nur eine vernachlässigbar geringe irreversible Schädigung der Karosserie durch die Kräfte und Verformungen eintreten kann, die durch die Betankung hervorgerufen werden. Die Betankung eines Druckbehälters dauert gegenwärtig etwa zwischen 3–5 Minuten und kann eine Druckbehälterausdehnung von ca. 5 bis 20 mm verursachen. Die genauen Werte für die Betankungszeit und die Druckbehälterausdehnung hängen ab von der Größe und Ausgestaltung des Druckbehälters. Sie können durch Simulationen und/oder Messungen ohne größeren Aufwand durch einen Fachmann ermittelt werden. The refueling force transmitted to the body during refueling by the damper acts on the body-side attachment point. The refueling power is limited to a refueling limit. The fueling limit is chosen so that no damage to the vehicle body occurs. In particular, the refueling force limit value is selected so that the body deforms only in the linear elastic range due to a pressure vessel expansion caused by the pressure increase in the pressure vessel, so that no or only negligible irreversible damage to the body can occur due to the forces and deformations caused by the refueling become. The refueling of a pressure vessel currently lasts about 3-5 minutes and can cause a pressure vessel expansion of about 5 to 20 mm. The exact values for refueling time and pressure vessel expansion depend on the size and design of the pressure vessel. They can be determined by simulations and / or measurements without much effort by a specialist.

Fahrdynamische Beanspruchungen des Kraftfahrzeuges sind beispielsweise Schwingungen oder Stöße, die sich aufgrund des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeuges einstellen. Solche fahrdynamischen Beanspruchungen können beispielsweise durch Fahrbahnunebenheiten oder durch Kurvenfahrten mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit verursacht werden. Charakteristisch für solche fahrdynamischen Beanspruchungen ist, dass diese deutlich kürzer sind als die vergleichsweise langen Betankungsvorgänge. Die durch fahrdynamische Beanspruchungen induzierten Erregungen des Dämpfers liegen in der Regel im (Milli)Sekundenbereich und dauern längstens einige Sekunden (z.B. lange Kurvenfahrt mit erhöhter Geschwindigkeit). Wie bei der Betankung ist der Dämpfer auch bei einer fahrdynamischen Beanspruchung in der Lage, eine Kraft zu übertragen, die abhängig von der Längenänderungsgeschwindigkeit V des Dämpfers ist. Die Kraft wird in das karosserieseitige Ende des Dämpfers eingeleitet und auf den Druckbehälter übertragen. Am anderen Ende des Druckbehälters kann ein Festlager oder mindestens ein weiterer Dämpfer vorgesehen sein, der die Kraft dann wieder in die Karosserie einleitet. Somit wird vorteilhaft der Druckbehälter lasttragend in die Fahrzeugkarosserie integriert. Driving dynamic stresses of the motor vehicle are, for example, vibrations or shocks that occur due to the driving operation of the motor vehicle. Such driving dynamics stresses can be caused for example by road bumps or cornering at a relatively high speed. Characteristic of such dynamic loads is that they are significantly shorter than the comparatively long refueling operations. The induced by driving dynamics stresses excitations of the damper are usually in the (milli) seconds range and take at the most a few seconds (eg long cornering with increased speed). As with refueling, even under dynamic driving conditions, the damper is capable of transmitting a force which is dependent on the rate of change in the length V of the damper. The force is introduced into the body-side end of the damper and transmitted to the pressure vessel. At the other end of the pressure vessel, a bearing or at least one other damper may be provided, which then initiates the force back into the body. Thus, advantageously, the pressure vessel is load-bearing integrated into the vehicle body.

Die Amplituden der Schwingung der dynamischen Kraft sind in der Regel klein gegenüber der maximalen Längenänderung des Dämpfers, die in der Regel durch die Ausdehnung des Druckbehälters während der Betankung bestimmt wird. Die Dämpfercharakteristik kann hier derart gestaltet sein, dass der Dämpfer Dynamikkräfte von der Karosserie aufnehmen und in den Druckbehälter einleiten kann, die mindestens um den Faktor 5, bevorzugt um den Faktor 10, 100 oder 1000 größer sind als die hier offenbarten Betankungskräfte. Somit kann bevorzugt sichergestellt sein, dass der Druckbehälter dynamische Fahrbelastungen lasttragend über den mindestens einen Druckbehälter beispielsweise von einem vorderen Bereich der Karosserie zu einem hinteren Bereich der Karosserie übertragen kann. Sofern der Druckbehälter in einer Querrichtung zur Fahrzeuglängsachse eingebaut ist, wäre ein so gelagerter Druckbehälter dank seiner Dämpfer in der Lage, durch dynamischen Fahrzeugbetrieb induzierte Schwingungen und/oder Stöße von einer Seite der Karosserie über den mindestens einen Drucktank auf die andere Seite der Karosserie zu übertragen. Insgesamt kann somit ein steiferes Gesamtfahrzeug erzielt werden, ohne dass das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs signifikant gesteigert wird. Umgekehrt lässt sich ebenso ein gleich steifes Gesamtfahrzeug mit einem geringeren Gesamtgewicht erreichen. Ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Druckbehälter und mit einer lasttragenden Befestigungsvorrichtung lässt sich schon durch geeignete Auswahl der Dämpfercharakteristik realisieren. Dabei ist zweckmäßig die Dämpfercharakteristik so ausgewählt, dass sie tatsächlich geeignet ist, für die vorgenannten Belastungssituationen „Betankung“ und „fahrdynamische Beanspruchung“ jeweils die passenden Dämpferkräfte F bereitzustellen. The amplitudes of the vibration of the dynamic force are usually small compared to the maximum change in length of the damper, which is usually determined by the expansion of the pressure vessel during refueling. The damper characteristic may be designed here such that the damper can absorb dynamic forces from the body and introduce them into the pressure vessel, which are larger by at least a factor of 5, preferably by a factor of 10, 100 or 1000, than the refueling forces disclosed here. Thus, it can preferably be ensured that the pressure vessel can transmit dynamic driving loads load-bearingly via the at least one pressure vessel, for example from a front region of the body to a rear region of the body. If the pressure vessel is installed in a transverse direction to the vehicle longitudinal axis, a pressure vessel supported in this way would be able to transmit vibrations and / or impacts induced by dynamic vehicle operation from one side of the body via the at least one pressure tank to the other side of the body , Overall, a stiffer overall vehicle can thus be achieved without the total weight of the motor vehicle being significantly increased. Conversely, an equally rigid complete vehicle with a lower overall weight can also be achieved. A motor vehicle with at least one pressure vessel and with a load-carrying fastening device can be realized even by suitable selection of the damper characteristic. In this case, the damper characteristic is expediently selected such that it is actually suitable for providing the appropriate damping forces F for the aforementioned load situations "refueling" and "driving dynamic load".

Der mindestens eine Dämpfer kann ausgebildet sein, dass die Dämpfercharakteristik des Dämpfers für mindestens eine Betankung des Druckbehälters veränderbar ist. Bevorzugt kann die Dämpfercharakteristik für jede Betankung verändert werden. Bevorzugt kann die Dämpfercharakteristik derart veränderbar sein, dass bei gleicher Längenänderungsgeschwindigkeit des Dämpfers während der Betankung geringere Kräfte übertragbar sind als während der fahrdynamischen Beanspruchung des Kraftfahrzeuges. Mit anderen Worten ist der Dämpfer als einstellbarer Dämpfer ausgebildet, wobei während der Betankung der Dämpfer eine erste Dämpfercharakteristik aufweist, und wobei der Dämpfer während einer fahrdynamischen Beanspruchung des Kraftfahrzeuges eine zweite Dämpfercharakteristik aufweist, und wobei die erste Dämpfercharakteristik im Bereich der während einer Betankung auftretenden Längenänderungsgeschwindigkeiten eine weichere Dämpfercharakteristik aufweist als die zweite Dämpfercharakteristik. The at least one damper may be configured such that the damper characteristic of the damper is variable for at least one refueling of the pressure vessel. Preferably, the damper characteristic can be changed for each refueling. Preferably, the damper characteristic can be changed such that at the same rate of change in length of the damper during refueling lower forces are transferable than during the dynamic driving load of the motor vehicle. In other words, the damper is designed as an adjustable damper, wherein during the refueling of the damper has a first damper characteristic, and wherein the damper during a dynamic driving load of the motor vehicle has a second damper characteristic, and wherein the first damper characteristic occurring in the region of length change rates during refueling has a softer damping characteristic than the second damper characteristic.

Als Dämpfungsfluid kann ein newtonsches Fluid zum Einsatz kommen. Besonders bevorzugt wird ein dilatantes Fluid eingesetzt. Ferner bevorzugt kann ein Bingham-Fluid eingesetzt werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kommt ein dilatantes Bingham-Fluid zum Einsatz. Newtonische Fluide, dilatante Fluide und/oder Bingham-Fluide als solche sind bekannt. Insbesondere dilatante Fluide bewirken, dass bei höheren Längenänderungsgeschwindigkeiten V die Dämpferkraft F überproportional ansteigt. Somit kann der vorteilhafte Effekt erzielt werden, dass bei der Betankung geringe Kräfte von dem Dämpfer übertragen werden, wohingegen bei einer fahrdynamischen Beanspruchung im (Milli)Sekundenbereich sehr hohe Kräfte übertragen werden können. Die Befestigungsvorrichtung des mindestens einen Druckbehälters ist dann also für fahrdynamische Beanspruchungen besonders steif, ohne dass es während der Betankung zu einer gesteigerten mechanischen Beanspruchung der Karosserie kommt. As a damping fluid, a Newtonian fluid can be used. Particular preference is given to using a dilatant fluid. Further preferably, a Bingham fluid can be used. In a particularly preferred embodiment, a dilatant Bingham fluid is used. Newtonian fluids, dilatant fluids and / or Bingham fluids as such are known. In particular, dilatant fluids cause the damper force F to increase disproportionately at higher rates of change in length. Thus, the advantageous effect can be achieved that during refueling small forces are transmitted from the damper, whereas in a (dynamic) stress in the (milli) seconds range very high forces can be transmitted. The fastening device of the at least one pressure vessel is then particularly stiff for driving dynamics stresses, without there being any increased mechanical stress on the body during refueling.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die Dämpfercharakteristik durch ein elektrisches Steuersignal einstellbar sein. Das elektrische Steuersignal kann beispielsweise von einem Steuergerät generiert werden. Ebenso ist vorstellbar, dass der Fahrzeugbenutzer während der Betankung ein elektronisches Signal generiert, welches die Dämpfercharakteristik einstellt bzw. verstellt. In a particularly preferred embodiment, the damper characteristic can be adjusted by an electrical control signal. The electrical control signal can be generated, for example, by a control unit. It is also conceivable that the vehicle user generates an electronic signal during refueling, which adjusts or displaces the damper characteristic.

Der Dämpfer kann eine lineare Dämpfercharakteristik aufweisen. Besonders bevorzugt weist der Dämpfer – egal ob es sich um einen einstellbaren Dämpfer handelt oder nicht – eine progressive Dämpfercharakteristik auf. Eine progressive Dämpfercharakteristik ist dabei eine Dämpfercharakteristik, bei der die Änderung der Dämpferkraft mit zunehmender Geschwindigkeit immer stärker zunimmt. Mit anderen Worten verläuft die Dämpfercharakteristik bei kleinen Längenänderungsgeschwindigkeiten zunächst flach und steigt mit zunehmender Längenänderungsgeschwindigkeit immer steiler an (vgl. strichpunktierte Linie in 2). Alternativ oder zusätzlich kann die Dämpfercharakteristik für positive und negative Längenänderungsgeschwindigkeiten unterschiedlich sein. Insbesondere kann die Dämpfercharakteristik für die Betankung anders ausgestaltet sein als für die Enttankung des Druckbehälters. Der Begriff Enttankung umfasst hier die Entnahme von Brennstoff aus dem Druckbehälter beim Fahrzeugbetrieb. Eine Enttankung dauert in der Regel mindestens eine Stunde und ist deshalb mindestens um den Faktor 20 länger als die Betankung eines Druckbehälters. Folglich kann auch die Dämpfungscharakteristik bei der Enttankung bei geringen Längenänderungsgeschwindigkeiten V anders ausgestaltet sein. The damper may have a linear damper characteristic. Particularly preferably, the damper - regardless of whether it is an adjustable damper or not - on a progressive damper characteristic. A progressive damper characteristic is a damper characteristic in which the change of the damper force increases more and more with increasing speed. In other words, the damper characteristic initially runs flat at low rates of change in length and increases more steeply with increasing rate of change in length (see dash-dotted line in FIG 2 ). Alternatively or additionally, the damper characteristic for positive and negative change in rates of change may be different be. In particular, the damper characteristic for refueling can be designed differently than for the de-tanking of the pressure vessel. The term defoaming here includes the removal of fuel from the pressure vessel during vehicle operation. A defoaming usually lasts at least one hour and is therefore at least 20 times longer than the refueling of a pressure vessel. Consequently, the damping characteristic during defuelling at low rates of change in length V can also be configured differently.

Bevorzugt kann der mindestens eine Dämpfer bzw. die mindestens eine Befestigungsvorrichtung eine Sollbruchstelle aufweisen. Die Sollbruchstelle kann so ausgestaltet sein, dass bei einer zu hohen Kraft und/oder einer zu großen Längenänderung der Dämpfer bzw. die Befestigungsvorrichtung an der Sollbruchstelle bricht noch bevor die Karosserie und/oder der Druckbehälter beschädigt werden. Auf diese Weise könnten die beim Crash auf den Tank übertragenen Kräfte und Momente beschränkt werden. Preferably, the at least one damper or the at least one fastening device may have a predetermined breaking point. The predetermined breaking point can be designed so that at too high a force and / or a large change in length of the damper or the fastening device breaks at the predetermined breaking point even before the body and / or the pressure vessel are damaged. In this way, the forces and moments transmitted to the tank during the crash could be limited.

Der mindestens eine Druckbehälter kann auf der einen Seite mittels eines herkömmlichen Festlagers gelagert sein und auf der anderen Seite den hier offenbarten mindestens einen Dämpfer umfassen. The at least one pressure vessel may be mounted on one side by means of a conventional fixed bearing and on the other side comprise the here disclosed at least one damper.

Alternativ oder zusätzlich kann das hier offenbarte Kraftfahrzeug ferner eine Vorrichtung zur Kompensation der Gewichtskraft des Druckbehälters aufweisen. Diese Vorrichtung zur Kompensation der Gewichtskraft kann beispielsweise in dem(den) Anbindungspunkt(en) des Druckbehälters angreifen, in den/die der Druckbehälter mit dem mindestens einen Dämpfer verbunden ist. Vorteilhaft kann somit sichergestellt werden, dass der mindestens eine Dämpfer im Wesentlichen auf Zug/Druck beansprucht wird, und dass keine oder nur vernachlässigbar Biegemomente in den mindestens einen Dämpfer eingeleitet werden. Alternatively or additionally, the motor vehicle disclosed here may further comprise a device for compensating the weight of the pressure vessel. This device for compensating for the weight force can act, for example, in the attachment point (s) of the pressure vessel into which the pressure vessel is connected to the at least one damper. Advantageously, it can thus be ensured that the at least one damper is subjected essentially to tension / compression, and that no or only negligible bending moments are introduced into the at least one damper.

Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner ein Verfahren zum Betanken des hier offenbarten Kraftfahrzeugs. Das Verfahren umfasst den Schritt:

– Verändern der Dämpfercharakteristik des mindestens einen Dämpfers an einem ersten Zeitpunkt vor und/oder während der Befüllung des mindestens einen Druckbehälters mit Brennstoff.

The technology disclosed herein further includes a method of refueling the motor vehicle disclosed herein. The method comprises the step:

- Changing the damper characteristic of the at least one damper at a first time before and / or during the filling of the at least one pressure vessel with fuel.

Das Verfahren kann ferner die Schritte umfassen:

– Einstellen einer ersten Dämpfercharakteristik (an dem ersten Zeitpunkt) vor und/oder während der Befüllung des mindestens einen Druckbehälters mit Brennstoff; und
– Einstellen einer zweiten Dämpfercharakteristik (an einem zweiten Zeitpunkt) während oder nach der Befüllung des mindestens einen Druckbehälters mit Brennstoff;
– wobei die erste Dämpfercharakteristik im Bereich der während der Betankung vorkommenden Längenänderungsgeschwindigkeiten des Dämpfers eine weichere Dämpfercharakteristik aufweist als die zweite Dämpfercharakteristik.

The method may further comprise the steps of:

- Setting a first damper characteristic (at the first time) before and / or during the filling of the at least one pressure vessel with fuel; and
- Setting a second damper characteristic (at a second time) during or after the filling of the at least one pressure vessel with fuel;
- Wherein the first damper characteristic in the region of occurring during refueling length change speeds of the damper has a softer damping characteristic than the second damper characteristic.

Das Kraftfahrzeug wird zumindest teilweise zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt betankt. The motor vehicle is at least partially refueled between the first and second time.

Ferner kann das hier offenbarte Verfahren zum Betanken des hier offenbarten Kraftfahrzeuges ebenfalls Merkmale umfassen, die hier im Zusammenhang mit der Struktur und der/den Kennlinie(n) des Dämpfers offenbart ist. Further, the method disclosed herein for refueling the motor vehicle disclosed herein may also include features disclosed herein in connection with the structure and characteristic (s) of the damper.

Eine Befestigungsvorrichtung kann auf einer Seite bzw. an einem Ende des Druckbehälters mindestens zwei Dämpfer aufweisen, die jeweils mit dem Druckbehälter in einem Druckbehälteranschlussbereich insbesondere starr, verbunden sein können. Die mindestens zwei Dämpfer können an der Außenoberfläche des Druckbehälters beginnen und können sich von der Außenoberfläche des Druckbehälters weg erstrecken. Der Dämpfer ist zweckmäßig so gestaltet und angebunden, dass lediglich eine Längenänderung in Richtung seiner Dämpfermittelachse möglich ist. A fastening device may have on one side or at one end of the pressure vessel at least two dampers, which may in each case in particular be rigidly connected to the pressure vessel in a pressure vessel connection region. The at least two dampers may begin on the outer surface of the pressure vessel and may extend away from the outer surface of the pressure vessel. The damper is suitably designed and connected so that only a change in length in the direction of its damper central axis is possible.

Der Druckbehälter kann in den Druckbehälteranschlussbereichen jeweils eine insbesondere innendruck- und/oder temperaturabhängige Ausdehnung E aufweisen. Die Druckbehälteranschlussbereiche dehnen sich im Betrieb aus und die dabei zurückgelegte Bahn im Raum wird als hier als Ausdehnung E bezeichnet. The pressure vessel may in the pressure vessel connection areas each have a particular internal pressure and / or temperature-dependent expansion E. The pressure vessel connection areas expand during operation and the trajectory in space is referred to here as extension E.

Der Dämpfer kann zumindest bereichsweise derart geformt und angeordnet sein, dass diese Ausdehnung E der Druckbehälteranschlussbereiche durch eine Bewegung des Dämpfers mit nur einem translatorischen Freiheitsgrad kinematisch geführt wird bzw. die Ausdehnung E kompensiert wird, insbesondere durch die Bewegung eines Dämpferkolbens. Vorteilhaft wird die Ausdehnung E im Druckbehälteranschlussbereich B dadurch zumindest teilweise und bevorzugt vollständig kompensiert. Mit anderen Worten verursacht die Ausdehnung E des Druckbehälteranschlussbereichs B eine Bewegung des Dämpfers. Der Dämpfer hat jedoch eine solche Form, dass er der Ausdehnung E so folgen kann, dass durch die Ausdehnung E selbst keine oder nur geringe Momente auf den Verbindungspunkt Vübertragen werden. The damper can be shaped and arranged at least in regions such that this expansion E of the pressure vessel connection regions is kinematically guided by a movement of the damper with only one translational degree of freedom or the expansion E is compensated, in particular by the movement of a damper piston. Advantageously, the expansion E in the pressure vessel connection region B is thereby at least partially and preferably completely compensated. In other words, the extension E of the pressure vessel connecting portion B causes movement of the damper. However, the damper has such a shape that it can follow the extension E so that no or only small moments are transmitted to the connection point V by the extension E itself.

Eine Bewegung des Dämpfers mit nur einem translatorischen Freiheitsgrad bedeutet, dass bei der translatorischen Bewegung im Raum des jeweiligen Lagers und/oder des jeweiligen Dämpfers die drei Koordinaten x, y und z voneinander abhängig sind und nicht unabhängig voneinander verändert werden können. A movement of the damper with only one translational degree of freedom means that in the translational movement in the space of the respective bearing and / or the respective damper, the three coordinates x, y and z are interdependent and can not be changed independently.

Der nur eine translatorische Freiheitsgrad kann eine Bewegung entlang einer geraden oder gekrümmten Bahn sein. Der genaue Verlauf der Bahn ergibt sich aus der Behältergeometrie, dessen Ausdehnungsverhalten sowie der Anordnung der Dämpfer. The only one translatory degree of freedom can be a movement along a straight or curved path. The exact course of the web results from the container geometry, its expansion behavior and the arrangement of the damper.

Ein Spezialfall ist eine lineare oder gerade verlaufende Ausdehnung E des Druckbehälteranschlussbereichs B. Im Spezialfall einer linearen Ausdehnung E, bei der also der Winkel α (vgl. 1) für alle Ausdehnungszustände konstant bleibt, sind die Dämpfer zumindest bereichsweise gerade. Der Druckbehälteranschlussbereich B dehnt sich dann immer in dieselbe Richtung E aus. Die Ausdehnung E kann dann z.B. mit einem mathematischen Vektor beschrieben werden. Die Ausdehnung E kann bevorzugt zumindest bereichsweise kollinear zu den Längsachsen der Dämpfer sein. Dadurch, dass die Ausdehnung E, also die beispielsweise durch den Druckbehälterinnendruck- bzw. Temperaturänderung verursachte Ausdehnung E, parallel zur Längsachse der Dämpfer ist, findet nur noch pro Aufhängungspunkt im Verbindungspunkt V eine lineare Bewegung statt. Somit können besonders einfach aufgebaute Dämpfer verwendet werden. A special case is a linear or straight extension E of the pressure vessel connection region B. In the special case of a linear expansion E, in which the angle α (see FIG. 1 ) remains constant for all expansion states, the dampers are at least partially straight. The pressure vessel connection area B then always expands in the same direction E. The extent E can then be described with a mathematical vector, for example. The extension E may preferably be at least partially collinear with the longitudinal axes of the dampers. Due to the fact that the extent E, that is to say the extent E caused for example by the pressure vessel internal pressure or temperature change, is parallel to the longitudinal axis of the dampers, only one linear movement takes place per suspension point in the connection point V. Thus, particularly simple constructed damper can be used.

Die Ausdehnung E kann kollinear mit den Achsen der Dämpfer bzw. der Lager verlaufen oder leicht versetzt. Sind die Längsachsen der Dämpfer bzw. der Lager im Vergleich zur Ausdehnung E versetzt angeordnet, beispielsweise mit einem Offset nach außen, lassen sich über eine solche Struktur eventuell besser etwaige Momente übertragen. Nachstehend wird in erster Linie auf den Sonderfall der parallelen Anordnung von der Ausdehnung E und den Längsachsen der Dämpfer eingegangen. Die offenbarte Technologie ist aber gleichsam auf translatorische Bewegungen mit nur einem Freiheitsgrad entlang gekrümmten Bahnen anwendbar. The extent E can run collinear with the axes of the dampers or the bearings or slightly offset. If the longitudinal axes of the dampers or of the bearings are arranged offset in comparison to the extent E, for example with an offset to the outside, then possibly better moments can be transmitted via such a structure. Hereinafter, the special case of the parallel arrangement of the extension E and the longitudinal axes of the dampers will be discussed in the first place. However, the disclosed technology is equally applicable to translational movements with only one degree of freedom along curved paths.

Die mindestens zwei Dämpfer können winkelig zueinander angeordnet sein. Sind die Dämpfer winkelig zueinander angeordnet – also nicht parallel zueinander – können weitere Kräfte und Momente übertragen werden. The at least two dampers may be arranged at an angle to each other. If the dampers are arranged at an angle to one another - that is, not parallel to one another - further forces and moments can be transmitted.

Die Längsachsen der mindestens zwei Dämpfer können in einen Winkel β zueinander angeordnet sein, der zwischen 2° und 178°, bevorzugt zwischen 5° und 90° und besonders bevorzugt zwischen 10° und 50° beträgt. In diesen Winkelbereichen kann je nach Ausgestaltung des Druckbehälters die aus den Druckbehälterbeanspruchungen resultierende Ausdehnung E liegen. Im Vorfeld lässt sich die resultierende Ausdehnung E bereits durch Simulationen und Versuche gut vorhersagen. The longitudinal axes of the at least two dampers can be arranged at an angle β to one another which is between 2 ° and 178 °, preferably between 5 ° and 90 ° and particularly preferably between 10 ° and 50 °. Depending on the configuration of the pressure vessel, the expansion E resulting from the pressure vessel stresses can lie in these angular regions. In advance, the resulting extent E can already be well predicted by simulations and experiments.

Die Längsachsen der mindestens zwei Dämpfer sind bevorzugt winkelig, also nicht parallel, zur Druckbehälterlängsachse A-A angeordnet. Es entfällt dann ein Freiheitsgrad entlang der Druckbehälterlängsachse A-A. Die Längsachsen der mindestens zwei Dämpfer und/oder der mindestens zwei Lager können in einem Winkel α zur Längsachse A-A des Druckbehälters angeordnet sein, der zwischen 2° und 178°, bevorzugt zwischen 5° und 90° und besonders bevorzugt zwischen 10° und 50° beträgt. Ist der Druckbehälter beispielsweise im Mitteltunnel verbaut, können so Kräfte in Fahrzeuglängsrichtung übertragen werden. Diese Aufgabe wird in heute üblichen Fahrzeugarchitekturen von Längsträgern übernommen. Übernimmt nun der Druckbehälter teilweise diese Aufgabe, kann Fahrzeugmasse eingespart werden und/oder die Fahrzeugsteifigkeit erhöht werden. The longitudinal axes of the at least two dampers are preferably angled, that is not parallel, to the pressure vessel longitudinal axis A-A. It then eliminates a degree of freedom along the pressure vessel longitudinal axis A-A. The longitudinal axes of the at least two dampers and / or the at least two bearings can be arranged at an angle α to the longitudinal axis AA of the pressure vessel, which is between 2 ° and 178 °, preferably between 5 ° and 90 ° and particularly preferably between 10 ° and 50 ° is. If the pressure vessel is installed, for example, in the center tunnel, then forces can be transmitted in the vehicle longitudinal direction. This task is taken over in today usual vehicle architectures of side members. Now takes over the pressure vessel partially this task, vehicle mass can be saved and / or the vehicle stiffness can be increased.

An jeder Seite des Druckbehälters kann die hier offenbarte Befestigungsvorrichtung vorgesehen sein. Die Befestigungsvorrichtung kann bevorzugt vier Dämpfer aufweisen, die zweckmäßig konzentrisch um den Boss angeordnet sind. Somit ist der Boss selbst gut zugänglich für etwaige Versorgungsleitungen. On each side of the pressure vessel, the fastening device disclosed here may be provided. The fastening device may preferably have four dampers, which are expediently arranged concentrically around the boss. Thus, the boss himself is easily accessible for any supply lines.

Vorteilhaft sind die Dämpfer beabstandet von der Druckbehälterlängsachse angeordnet, wobei der Abstand mindestens 0,15 D, bevorzugt mindestens 0,2, 0,25 D, 0,3 D, 0,35 D oder 0,4 D, wobei D der Außendurchmesser des Druckbehälters ist. So können Momente besonders gut übertragen werden. Advantageously, the damper spaced from the pressure vessel longitudinal axis, wherein the distance is at least 0.15 D, preferably at least 0.2, 0.25 D, 0.3 D, 0.35 D or 0.4 D, where D is the outer diameter of the Pressure vessel is. So moments can be transferred very well.

Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie auch eine Verbindung zwischen dem Druckbehälter und der Karosserie. Die Verbindung sollte bei Betankung und Entnahme aus dem Druckbehälter „weich“ und nachgiebig sein, um die druckbedingte Längen- und Umfangs-Veränderung des Druckbehälters zu ermöglichen. Ansonsten (z.B. bei dynamischen Lasten während der Fahrt) sollte die Verbindung zwischen Druckbehälter und Karosserie „hart“ sein, um Lasten, die sonst von der Karosserie getragen werden müssten, (zumindest zum Teil) durch den Druckbehälter zu leiten. In other words, the technology disclosed herein also relates to a connection between the pressure vessel and the body. The connection should be "soft" and compliant when refueled and removed from the pressure vessel to allow the pressure-related length and circumference change of the pressure vessel. Otherwise (e.g., dynamic loads while driving), the connection between the pressure vessel and the body should be "hard" to direct (at least in part) loads that would otherwise have to be carried by the body through the pressure vessel.

Zur Lösung wird ausgenutzt, dass die zeitlichen Veränderungen beim Betanken (die Entnahme ist gegenüber der Betankung natürlich noch deutlich langsamer und kann deshalb für diese Betrachtung vernachlässigt werden) und bei dynamischen Belastungen während der Fahrt, auf unterschiedlichen Veränderungsgeschwindigkeiten beruht:
Eine Betankung dauert i.d.R. etwa 3 bis 5 Minuten, während Karosserie-Belastungen während der Fahrt auf einer Zeitskala etwa im Sekunden-Bereich stattfinden. Eine langgezogene Kurvenfahrt kann beispielsweise einige Sekunden dauern, während Fahrbahnunebenheiten Belastungen in die Karosserie einleiten, die alle zig Millisekunden wechseln können. The solution takes advantage of the fact that the changes over time in refueling (removal is of course much slower compared to refueling and can therefore be neglected for this consideration) and dynamic loads during the journey are based on different rates of change:
A refueling usually takes about 3 to 5 minutes, while bodywork loads while driving on a time scale take place in about seconds. For example, a long cornering can take a few seconds while Road bumps introduce loads into the body, which can change every few milliseconds.

Um die widersprüchlichen Anforderungen an die Verbindung zwischen Druckbehälter und Karosserie zu erfüllen, wird vorgeschlagen, die unterschiedliche Veränderungsgeschwindigkeit auszunutzen. Die Verbindung gemäß der hier offenbarten Technologie ist weich bei langsamen Längenänderungen und starr bei schnellen Lastwechseln (= schnellen Längenänderungen). Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Eigenschaft von viskoser Reibung ausgenutzt. Viskose Reibung bewirkt geschwindigkeitsabhängige Reibungskräfte: Langsame Bewegungen erzeugen geringe Reibungskräfte wohingegen schnelle Bewegungen hohe Reibungskräfte bewirken. In order to meet the contradictory requirements for the connection between the pressure vessel and the body, it is proposed to take advantage of the different rates of change. The connection according to the technology disclosed here is soft with slow changes in length and rigid with fast load changes (= rapid changes in length). According to a preferred embodiment, the property of viscous friction is utilized. Viscous friction causes speed-dependent frictional forces: slow movements generate low frictional forces, whereas fast movements produce high frictional forces.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen: The technology disclosed herein will now be explained with reference to the figures. Show it:

1 eine schematische Längsschnitt-Ansicht des hier offenbarten Kraftfahrzeuges; und 1 a schematic longitudinal sectional view of the disclosed here motor vehicle; and

2 und 3 Dämpfungskurven der hier offenbarten Dämpfer. 2 and 3 Dampening curves of the dampers disclosed here.

In der 1 ist ein Druckbehälter 100 gezeigt, der hier in Fahrzeuglängsrichtung X im Fahrzeug verbaut ist, beispielsweise im Mitteltunnel. Der Druckbehälter 100 umfasst einen Liner 110 und eine faserverstärkte Schicht 120. An den beiden Seiten bzw. Enden des Druckbehälters, also an den Polkappen, sind Dämpfer 140, 140’ vorgesehen, die den Druckbehälter 100 mit entsprechenden Anbindungspunkten der Karosserie, beispielsweise entsprechenden Querträgern benachbart zum vorderen und hinteren Achsträger, verbinden. Die Befestigungsvorrichtung 140 kann direkt oder indirekt mit der Karosserie verbunden sein. In der 1 sind auf jeder Seite jeweils zwei Dämpfer 140, 140‘ gezeigt. Besonders bevorzugt sind vier Dämpfer an jedem Ende des Druckbehälters 100 vorgesehen. Die Dämpfer 140, 140‘ umfassen hier Außenrohre 141, 142; 141‘, 142‘ und Dämpferkolben 143, 144; 143‘, 144‘, die in den Außenrohren 141, 142; 141‘, 142‘ verschiebbar geführt sind. Die Dämpfer 140, 140‘ verlaufen in einem Winkel α zur Druckbehälterlängsachse A-A. Die Dämpfer sind im Druckbehälteranschlussbereich (= druckbehälterseitiger Anbindungspunkt) B fest bzw. starr mit dem Druckbehälter verbunden. Hier sind die Enden der Dämpfer 140, 140‘ durch die faserverstärkte Schicht 120 geführt. Es sind aber auch andere Befestigungsmöglichkeiten für die Befestigung der Dämpfer 140, 140‘ am Druckbehälter 100 denkbar. Der Doppelpfeil symbolisiert die Druckbehälterausdehnung E im Druckbehälteranschlussbereich B. Diese Ausdehnung (charakterisiert durch Betrag und Richtung) E ist eine Reaktion des Druckbehälters 100 auf sich ändernde Betriebszustände, im Wesentlichen auf einen sich ändernden Innendruck p des Druckbehälters 100. Die Dämpfer 140, 140‘ sind parallel zur Ausdehnung E angeordnet. Dehnt sich der Druckbehälter 100 aufgrund einer Innendruckveränderung aus (oder zieht sich zusammen), so kann diese Bewegung durch die kollinear angeordneten Dämpfer 140, 140‘ aufgenommen werden. Die Dämpfer 140, 140‘ kommen aufgrund ihrer Ausbildung und Anordnung mit lediglich einem Freiheitsgrad, der Verschiebung entlang der Dämpferlängsachsen, aus. Die Bewegungsmöglichkeiten sind daher stark eingeschränkt. In the 1 is a pressure vessel 100 shown, which is installed here in the vehicle longitudinal direction X in the vehicle, for example in the center tunnel. The pressure vessel 100 includes a liner 110 and a fiber reinforced layer 120 , At the two sides or ends of the pressure vessel, so on the pole caps, are dampers 140 . 140 ' provided the pressure vessel 100 with corresponding attachment points of the body, for example, corresponding cross members adjacent to the front and rear axle, connect. The fastening device 140 can be directly or indirectly connected to the body. In the 1 There are two dampers on each side 140 . 140 ' shown. Particularly preferred are four dampers at each end of the pressure vessel 100 intended. The dampers 140 . 140 ' include outer tubes here 141 . 142 ; 141 ' . 142 ' and damper pistons 143 . 144 ; 143 ' . 144 ' in the outer tubes 141 . 142 ; 141 ' . 142 ' are guided displaceably. The dampers 140 . 140 ' extend at an angle α to the pressure vessel longitudinal axis AA. The dampers are in the pressure tank connection area (= pressure tank side connection point) B fixed or rigidly connected to the pressure vessel. Here are the ends of the dampers 140 . 140 ' through the fiber reinforced layer 120 guided. But there are also other mounting options for attaching the damper 140 . 140 ' at the pressure vessel 100 conceivable. The double arrow symbolizes the pressure vessel expansion E in the pressure vessel connection region B. This expansion (characterized by magnitude and direction) E is a reaction of the pressure vessel 100 to changing operating conditions, essentially to a changing internal pressure p of the pressure vessel 100 , The dampers 140 . 140 ' are arranged parallel to the extension E. The pressure vessel expands 100 due to an internal pressure change (or contracts), this movement may be due to the collinearly arranged dampers 140 . 140 ' be recorded. The dampers 140 . 140 ' Due to their design and arrangement with only one degree of freedom, the displacement along the damper longitudinal axes, from. The possibilities of movement are therefore very limited.

Die Längsachsen der Dämpfer 140, 140‘ sind in einem Winkel β bzw. winkelig zueinander angeordnet. Aufgrund der Tatsache, dass die beiden Dämpfer 140, 140‘ auch starr mit dem Druckbehälter 100 verbunden sind, ist zwar eine Kompensation der Druckbehälterausdehnung gegeben, eine translatorische Bewegung des Druckbehälter 100 insgesamt entlang der Längsachsen der Dämpfer 140, 140‘ ist jedoch unterbunden. Es werden somit alle Bewegungsmöglichkeiten des Druckbehälters 100 durch die Dämpfer 140, 140‘ unterbunden. Mit anderen Worten kann der hier gezeigte Druckbehälter 100 innendruckinduzierte Ausdehnungen kompensieren und gleichzeitig Kräfte und Momente in allen Richtungen spielfrei bzw. weitgehend spielfrei übertragen. Die Dämpfer 140, 140‘ einer Seite sind hier symmetrisch angeordnet. Dies muss aber nicht der Fall sein. Beispielsweise könnten die beiden Dämpfer 140 der linken Seite auch unterschiedliche Winkel α aufweisen. Bevorzugt sind die Dämpfer 140, 140‘ konzentrisch und leicht beabstandet vom Boss angeordnet. Auch sind andere Anbindungen der Dämpfer vorstellbar. The longitudinal axes of the dampers 140 . 140 ' are arranged at an angle β or at an angle to each other. Due to the fact that the two dampers 140 . 140 ' also rigid with the pressure vessel 100 are connected, although a compensation of the pressure vessel expansion is given, a translational movement of the pressure vessel 100 overall along the longitudinal axes of the dampers 140 . 140 ' is prevented, however. There are thus all possibilities of movement of the pressure vessel 100 through the dampers 140 . 140 ' prevented. In other words, the pressure vessel shown here 100 compensate internal pressure-induced expansions and at the same time transfer forces and moments in all directions without play or largely free of play. The dampers 140 . 140 ' one side are arranged symmetrically here. But this does not have to be the case. For example, the two dampers could 140 the left side also have different angles α. The dampers are preferred 140 . 140 ' arranged concentrically and slightly spaced from the boss. Also other connections of the dampers are conceivable.

In der 2 sind zwei Dämpfercharakteristiken dargestellt, wie sie der hier offenbarte Dämpfer aufweisen kann. Auf der Abszisse ist die Längenänderungsgeschwindigkeit V des Dämpfers aufgetragen. Auf der Ordinate ist die von der Längenänderungsgeschwindigkeit V abhängige Dämpferkraft F aufgetragen. Als Volllinie dargestellt ist eine lineare Dämpfercharakteristik mit einem konstanten Dämpfungsfaktor. Eine solche lineare Dämpfercharakteristik weist eine konstante Steigung auf. Strichpunktiert gezeigt ist eine progressive Dämpfercharakteristik. In the 2 For example, two damper characteristics are shown as the damper disclosed herein may have. The abscissa shows the rate of change in length V of the damper. The ordinate plots the damping force F dependent on the rate of change in length V. Shown as a solid line is a linear damper characteristic with a constant damping factor. Such a linear damper characteristic has a constant slope. Dashed line shows a progressive damper characteristic.

Während der Betankung dehnt sich der Druckbehälter stetig aus und bewirkt über die mechanische Kopplung mit dem Dämpfer die Längenänderungsgeschwindigkeit V_B des Dämpfers. Die Längenänderungsgeschwindigkeit des Dämpfers entspricht i.d.R. der Geschwindigkeit des Dämpferkolbens. Die Betankung kann beispielsweise 3 Minuten dauern. Während dieser Betankung kann sich der Druckbehälter beispielsweise 12 mm ausdehnen und der Dämpfer um 12 mm zusammengestaucht werden. Die Kolbengeschwindigkeit V_B beträgt dann 4 mm·min^–1. Diese Kolbengeschwindigkeit bzw. Längenänderungsgeschwindigkeit V_B bewirkt eine Dämpferkraft F_B, die der Erregung des Dämpfers entgegengesetzt ist, hier also der Betankungskraft bzw. Druckbehälterausdehnung. During refueling, the pressure vessel expands steadily and causes via the mechanical coupling with the damper, the rate of change in velocity V _{B of} the damper. The length change speed of the damper usually corresponds to the speed of the damper piston. Refueling can take, for example, 3 minutes. During this refueling, for example, the pressure vessel can expand 12 mm and the damper can be compressed by 12 mm. The piston speed V _B is then 4 mm · min ^-1 . These Piston speed or length change speed V _B causes a damping force F _B , which is opposite to the excitation of the damper, so here the refueling force or pressure vessel expansion.

Bei einer fahrdynamischen Beanspruchung treten Schwingungen auf, die über die Karosserie auf den Dämpfer übertragen werden. Gleichsam kann ein über ein Festlager angeregter Druckbehälter über den Dämpfer auch Schwingungen in die Karosserie übertragen. Beispielsweise können Schwingungen mit einer Frequenz von ca. 30 Hz auftreten. Eine solche Schwingung geht einher mit einer Längenänderungsgeschwindigkeit V_D, die um ein Vielfaches höher ist als die Längenänderungsgeschwindigkeit V_B des Drucktanks während der Betankung. Bei dieser hohen Längenänderungsgeschwindigkeit V_D ist der Dämpfer in der Lage, im Vergleich zur Dämpferkraft F_B der Betankung größere Dämpferkräfte F_D aufzubringen, die letztendlich zwischen Karosserie und Dämpfer übertragbar sind. Mithin wirkt der Druckbehälter bei fahrdynamischen Beanspruchungen strukturverstärkend. Dieser Effekt ist umso stärker, je progressiver die Dämpfercharakteristik ist. Beispielsweise ist bei gleicher Längenänderungsgeschwindigkeit V_D während des dynamischen Fahrzeugsbetriebs die Dämpferkraft F‘_D der progressiven Dämpfercharakteristik (strichpunktiert gezeigt) signifikant höher als die Dämpferkraft F_D der linearen Dämpfercharakteristik. Zudem kann bei gleicher Längenänderungsgeschwindigkeit V_B während des Betankens die Dämpferkraft der progressiven Dämpfercharakteristik (strichpunktiert gezeigt) signifikant niedriger sein als die Dämpferkraft der linearen Dämpfercharakteristik. In a driving dynamic stress vibrations occur, which are transmitted via the body to the damper. Similarly, an excited via a fixed bearing pressure vessel via the damper also transmit vibrations in the body. For example, vibrations may occur at a frequency of about 30 Hz. Such a vibration is associated with a length change rate V _D , which is many times higher than the rate of change in length V _{B of} the pressure tank during refueling. At this high rate of change in length V _D , the damper is able to apply greater damping forces F _D compared to the damping force F _{B of} the refueling, which ultimately can be transmitted between the body and the damper. Consequently, the pressure vessel acts structurally reinforcing under dynamic driving conditions. This effect is stronger, the more progressive the damper characteristic is. For example, at the same length change speed V _D during dynamic vehicle operation, the damper force F ' _{D of} the progressive damper characteristic (shown in phantom) is significantly higher than the damper force F _{D of} the linear damper characteristic. In addition, at the same length change speed V _B during refueling, the damper force of the progressive damper characteristic (shown in phantom) can be significantly lower than the damper force of the linear damper characteristic.

Da bei Schwingungen die Längenänderungsgeschwindigkeit neben der Frequenz auch von der Amplitude abhängt, sei hier beispielhaft eine Rechnung gezeigt, ab welcher Amplitude die über den Dämpfer übertragenen Kräfte größer sind, als die im Fall einer Betankung übertragenen Kräfte F_D:
Die räumliche Schwingung sei beschrieben durch: A·sin(ωt). Since, in the case of oscillations, the rate of change in length also depends on the amplitude in addition to the frequency, an example is given of an estimate of the amplitude at which the forces transmitted via the damper are greater than the forces F _D transmitted in the case of refueling.
The spatial oscillation is described by: A * sin (.omega.t).

Die Längenänderungsgeschwindigkeit ergibt sich hieraus durch die zeitliche Ableitung zu: A·ω·cos(ωt) The rate of change of length results from this by the time derivation to: A · ω · cos (.omega.t)

Der Betrag der Längenänderungsgeschwindigkeit ist also maximal A·ω Ab welcher Amplitude A ist nun die (maximale) Längenänderungsgeschwindigkeit bei einer Schwingungsfrequenz von 30 Hz größer als V_B? V_B = 12 mm / 3min = 0,012m / 180s = 6,67·10^–5 m/s ω = 2πf = 2π·30 1 / S = 188 1 / S

The amount of the rate of change in length is therefore at most A · ω. From what amplitude A is the (maximum) rate of change in length at an oscillation frequency of 30 Hz greater than V _B ?

V _B = 12 mm / 3 min = 0.012 m / 180 s = 6.67 × 10 ^-5 m / s

ω = 2πf = 2π · 30 1 / S = 188 1 / S

Übersteigt also die Schwingungsamplitude größer als 0,35 µm, dann ist die (maximale) Längenänderungsgeschwindigkeit größer als die bei einer Betankung und damit ist die bei dieser Schwingung übertragene Kraft größer als die bei einer Betankung übertragene Kraft F_B. If, therefore, the oscillation amplitude exceeds 0.35 μm, then the (maximum) rate of change in length is greater than that in the case of refueling and thus the force transmitted in this oscillation is greater than the force F _B transmitted during refueling.

Streng genommen ist die Längenänderungsgeschwindigkeit und damit die Dämpferkraft bei einer Schwingung zeitabhängig. Die obigen Betrachtungen gelten dann entsprechend für die Spitzenwerte, bzw. die Betrachtungen lassen sich einfach auf den Durchschnitt der Dämpferkraftbeträge übertragen. Strictly speaking, the rate of change in length and thus the damping force is time-dependent in the event of vibration. The above considerations then apply to the peak values, respectively, or the considerations can simply be transferred to the average of the damper force amounts.

In der 3 sind zwei progressive Dämpfercharakteristiken gezeigt. Beispielsweise kann eine erste Dämpfercharakteristik (als Volllinie gezeigt) weicher sein als eine zweite Dämpfercharakteristik (gestrichelt gezeigt). Beispielsweise kann es sich um einen Dämpfer handeln, dessen Dämpfercharakteristik veränderbar ist. Beispielsweise kann basierend auf ein Steuersignal einer Steuerung vor oder während der Betankung die erste Dämpfercharakteristik eingestellt werden. Somit bewirkt die während der Betankung durch die Druckbehälterausdehnung verursachte Längenänderungsgeschwindigkeit V_B eine vergleichsweise geringe Dämpferkraft F_B. Wird zu einem zweiten Zeitpunkt während oder nach der Betankung die zweite Dämpfercharakteristik vorgewählt, so können während des dynamischen Fahrzeugbetriebs vergleichsweise hohe Kräfte übertragen werden. In dem hier dargestellten Beispiel weist die Druckstufe (Quadrant I) andere Dämpfungscharakteristiken auf als die Zugstufe (Quadrant III). Dies kann vorteilhaft sein, da eine Betankung (hier Druckstufe; positives Vorzeichen der Längenänderungsgeschwindigkeit) i.d.R. länger dauert als eine Enttankung und somit andere Längenänderungsgeschwindigkeiten auftreten. In the 3 Two progressive damper characteristics are shown. For example, a first damper characteristic (shown as solid line) may be softer than a second damper characteristic (shown in phantom). For example, it may be a damper whose damper characteristic is variable. For example, based on a control signal of a controller before or during refueling, the first damper characteristic can be set. Thus, the length change speed V _B caused during refueling by the pressure vessel expansion causes a comparatively small damper force F _B. If the second damper characteristic is preselected at a second time during or after refueling, comparatively high forces can be transmitted during dynamic vehicle operation. In the example shown here, the pressure stage (quadrant I) has different damping characteristics than the rebound stage (quadrant III). This can be advantageous since refueling (in this case compression stage, positive sign of the rate of change in length) usually takes longer than defuelling and thus other rates of change in length occur.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102015206825 [0003]
DE 102015206826 [0003]

Claims

Motor vehicle comprising: - at least one pressure vessel ( 100 ) for storing fuel; and - at least one damper ( 140 . 140 ' ) for the selective transmission of forces and / or moments, wherein the damper ( 140 . 140 ' ) the at least one pressure vessel ( 100 ) with the body ( 200 ) of the motor vehicle connects.

Motor vehicle according to claim 1, wherein the damper ( 140 . 140 ' ) has a damper characteristic which is selected such that, on the one hand, during refueling of the motor vehicle by the damper ( 140 . 140 ' ) only refueling forces that are below a refueling force limit, wherein the refueling force limit value is selected so that no damage to the vehicle body ( 200 ), and - that on the other hand resulting from a dynamic driving load of the motor vehicle and on the damper ( 140 . 140 ' ) acting dynamic forces of the damper ( 140 . 140 ' ) are transmitted in such a way that the dynamic forces are at least a factor of 5, preferably by a factor of 10, 100 or 1000 greater than the refueling forces.

Motor vehicle according to claim 1 or 2, wherein the damper ( 140 . 140 ' ) is designed such that the / a damper characteristic of the damper ( 140 . 140 ' ) is variable for at least one refueling of the pressure vessel.

Motor vehicle according to claim 3, wherein the damper characteristic is variable such that at the same rate of change in length of the damper ( 140 . 140 ' ) during refueling lower forces are transferable than during the dynamic driving load of the motor vehicle.

Motor vehicle according to one of the preceding claims, wherein the damper comprises a damping fluid, in particular a magnetorheological and / or a dilatant fluid and / or an electrorheological fluid and / or a Bingham fluid.

Motor vehicle according to one of the preceding claims, wherein the damper characteristic is adjustable by an electrical control signal.

Motor vehicle according to one of the preceding claims, wherein the damper ( 140 . 140 ' ) has a progressive damper characteristic.

Motor vehicle according to one of the preceding claims, wherein the damper ( 140 . 140 ' ) a hydraulic and / or pneumatic damper ( 140 . 140 ' ).

Motor vehicle according to one of the preceding claims, wherein the damper ( 140 . 140 ' ) is a mono-tube damper or a twin-tube damper.

Motor vehicle according to one of the preceding claims, with at least two dampers ( 140 . 140 ' ); where the dampers ( 140 . 140 ' ) each with the pressure vessel ( 100 ) are connected in a pressure vessel connection area (B); wherein the pressure vessel connection areas (B) each have an extension (E); and wherein the damper ( 140 . 140 ' ) is at least partially shaped and arranged such that the expansion (E) by the change in length of the damper ( 140 . 140 ' ) is compensated with only one translational degree of freedom.

Motor vehicle according to one of the preceding claims, with at least two dampers ( 140 . 140 ' ); the longitudinal axes of the at least two dampers ( 140 . 140 ' ) are arranged at an angle to each other.

Method for refueling a motor vehicle according to one of the preceding claims, comprising the step: - changing the damping characteristic of the at least one damper ( 140 . 140 ' ) before and / or during the filling of the at least one pressure vessel with fuel.

The method of claim 12, further comprising the step of: - again changing the damper characteristic of the at least one damper ( 140 . 140 ' ) shortly before the end or after the filling of the at least one pressure vessel ( 100 ) with fuel.