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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugrahmen und einem Flüssigkeitstank sowie einen Flüssigkeitstank für ein Fahrzeug.
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HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
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Flüssigkeitstanks für Fahrzeuge, insbesondere Kraftstofftanks u. Ä. für schwere Fahrzeuge, sind üblicherweise an einem Fahrzeugrahmen montiert und unter anderem statischen und dynamischen Lasten ausgesetzt. Dynamische Lasten können im Betrieb des Fahrzeugs auftreten, beispielsweise durch Bewegungen der Flüssigkeit im Tank, wobei die Bewegungen durch Beschleunigung, Verzögerung oder Kurvenfahrten des Fahrzeugs oder durch Drehbewegungen, die vom Fahrzeugrahmen auf den Flüssigkeitstank übertragen werden können, wenn das Fahrzeug auf einem unebenen Untergrund fährt, verursacht werden können. Die Lasten können zu Schäden am Flüssigkeitstank mit Flüssigkeitsaustritt zur Folge führen.
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Bei modernen Fahrzeugen werden häufig Kraftstofftanks mit relativ dünnen Wänden verwendet, so dass diese nicht unnötig stark beschädigt werden dürfen. Wenn ein solcher Tank am Fahrzeug mit einem Spanngurt festgespannt wird, können die Tankwände aufgrund der Spannkraft, die der Spanngurt auf dem Tank ausübt, verformt werden, was zu Schäden am Tank mit Flüssigkeitsaustritt zur Folge führen kann.
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Ein Kraftstofftank ist in Sektionen mit Zwischenwänden, sogenannten Schwallwänden, unterteilt, die Löcher aufweisen, die dazu ausgebildet sind, von Kraftstoff durchströmt zu werden, damit in jeder Sektion Kraftstoff zur Verfügung steht. Die Zwischenwände verhindern, dass der Kraftstoff im Kraftstofftank während der Fahrt umherschwappt, was die vom Kraftstoff verursachten dynamischen Lasten verringert, und bilden gleichzeitig eine vertikale Stütze im Tank, die zur Stabilität und Festigkeit des Kraftstofftanks beiträgt.
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Um zu verhindern, dass sich die Zwischenwände durch den umherschwappenden Kraftstoff und/oder die Drehbewegungen des Fahrzeugrahmens verschieben oder umkippen, wird nach dem Stand der Technik bei der Herstellung von Kraftstofftanks die jeweilige äußere Umfangsfläche der Zwischenwand mit der inneren Umfangsfläche des Kraftstofftanks beispielsweise durch Schweißen oder plastisches Kaltverformung, beispielsweise durch Walzen o. Ä., verbunden, was dazu führt, dass die Herstellung des Kraftstofftanks und insbesondere die Montage der Zwischenwände relativ kompliziert und somit ein zeitaufwändiger und teurer Prozess ist.
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Es ist gegebenenfalls schwierig, eine ausreichende Festigkeit bei großen Kraftstofftanks mit Zwischenwänden nach dem Stand der Technik zu erzielen, da die Festigkeit mit zunehmender Tankgröße abnimmt. Dies kann ein Problem für Kunden darstellen, die ein relativ großes Kraftstoffvolumen benötigen, die aber dann, wenn sie der Festigkeit Vorrang einräumen, einen Kraftstofftank mit einem Kraftstoffvolumen wählen müssen, der dem Bedarf nicht entspricht. Damit ein Kraftstofftank eine ausreichende Festigkeit aufweist, muss er eine bestimmte Steifigkeit zeigen und gleichzeitig flexibel sein, damit er von den Drehbewegungen des Rahmens nicht beschädigt wird. Ein Kompromiss zwischen diesen zwei widersprüchlichen Anforderungen ist mit Zwischenwänden nach dem Stand der Technik schwer zu erzielen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen eines robusten Flüssigkeitstanks mit verbesserter Haltbarkeit, der einfacher und kostengünstiger herzustellen und zu montieren ist. Eine weitere Aufgabe besteht im Bereitstellen einer Zwischenwand für einen Flüssigkeitstank, die einfach zu montieren ist und auf eine einfache Weise in einer vorgegebenen Stellung im Flüssigkeitstank fixiert wird. Diese und weitere Aufgaben werden durch die Merkmale erfüllt, die in den beigefügten Patentansprüchen angegeben sind.
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Durch Nutzen der Erfindung wird sichergestellt, dass die Umfangswand eine wirksame Stütze durch die Zwischenwände sowohl in Querrichtung des Flüssigkeitstanks als auch in dessen Längsrichtung erhält, was bewirkt, dass die Festigkeit und Haltbarkeit des Tanks zunehmen. Die Zwischenwände sind ferner einfach zu montieren und dienen als ein wirksamer Schwallschutz im Tank, wobei der Schwallschutz die vom Kraftstoff verursachten dynamischen Lasten in Querrichtung des Flüssigkeitstanks und in dessen Längsrichtung verringert.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus den Patentansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den beigefügten Figuren hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend sind beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Flüssigkeitstank.
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2 zeigt eine Stirnansicht eines Flüssigkeitstanks, der an einem Fahrzeugrahmen montiert ist.
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3 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Teils des in 1 dargestellten Fahrzeugs und einen Längsschnitt durch einen Flüssigkeitstank, in dem eine Zwischenwand angeordnet ist.
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4 zeigt schematisch eine Perspektivansicht mit ausgesparten Teilen des in 3 dargestellten Flüssigkeitstanks.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Fahrzeugrahmen 2, der zwei lang gestreckte parallele Rahmenseitenträger, die miteinander verbunden sind, mit einer Anzahl nicht dargestellter Querträger umfasst. Ein Flüssigkeitstank 3 ist am einen Rahmenseitenträger 4 mit wenigstens einer, aber in diesem Beispiel zwei Befestigungsanordnungen 5 befestigt. Das Fahrzeug 1 kann ein schweres Fahrzeug wie ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein leichteres Fahrzeug wie ein Personenwagen sein. Der Flüssigkeitstank 3 kann für eine beliebige Art von Kraftstoff für den Verbrennungsmotor 6 des Fahrzeugs 1, Harnstoff für die Nachbehandlung von Abgasen vom Verbrennungsmotor 6, Wasser oder andere Flüssigkeiten vorgesehen sein.
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Im vorliegenden Beispiel ist der Flüssigkeitstank 3 ein Kraftstofftank 3 und der Verbrennungsmotor 6 ein Dieselmotor. Eine Kraftstoffleitung 9 ist an einer Kraftstoffpumpe 10 angeschlossen und dazu ausgebildet, Kraftstoff vom Kraftstofftank 3 zum Brennraum des Motors 6 zu leiten. Ein kleinerer Teil Restkraftstoff strömt über eine Rücklaufleitung 11 zurück zum Kraftstofftank 3. Der Kraftstofftank 3 ist ferner mit einem anschließbaren Tankstutzen 12 ausgestattet, der mit einem Tankdeckel 13 versehen ist.
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In 2 ist dargestellt, dass die Befestigungsanordnung 5 ein Arretierungsorgan 16 umfassen kann, dessen eines Ende mit einer Endöse 17 an einem gurtförmigen Befestigungsmittel 18 mit einem sich durch das Arretierungsorgan 16 und die Endöse 17 erstreckenden Befestigungsorgan 19 in Form eines Splints o. Ä. verbunden ist. Das zweite Ende des Arretierungsorgans 16 kann mit einer mit dem Rahmenseitenträger 4 verbundenen Befestigung 20 oder mit einem oberen Ende 21 eines im Wesentlichen L-förmigen Tragorgans 22, das am Rahmenseitenträger 4 befestigt sein kann, befestigt sein. Das Befestigungsmittel 18, das ein flexibler Spanngurt sein kann, umschließt wenigstens teilweise den Kraftstofftank 3, der ausgebildet ist, an einer Tragfläche 29 an einem Tragorgan 22 anzuliegen. Eine Endöse 25 des Befestigungsmittels 18 an der gegenüberliegenden Seite zur Endöse 17 am Arretierungsorgan 18 ist an einem unteren Ende 26 des Tragorgans 22 mit einem sich durch das Tragorgan 22 und die Endöse 25 erstreckenden Befestigungsorgan 27 in Form eines Splints o. Ä. angeschlossen. Eine Spannvorrichtung 28 kann am Befestigungsmittel 18 zwischen den Endösen 17, 25 angeordnet sein. Die Spannvorrichtung 28 kann dazu genutzt werden, den Kraftstofftank 3 an die Tragfläche 29 zu drücken, um den Kraftstofftank 3 zu fixieren. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die zum Rahmenseitenträger 4 zeigende Endöse 17 des Befestigungsmittels 18 direkt an der Befestigung 20 oder am oberen Ende 21 des Tragorgans 22 mit dem Befestigungsorgan 19 angeschlossen sein, das heißt ohne das dazwischenliegende Arretierungsorgan 16.
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In 2 ist dargestellt, dass ein Winkel α zwischen der Richtung einer gedachten Ebene 32 durch das Arretierungsorgan 16 und/oder einem Ende des Befestigungsmittels 18 und der Richtung einer oberen Fläche 33 am Kraftstofftank 3 vorhanden sein kann. Dass der Winkel α vorhanden ist, ist darauf zurückzuführen, dass der Befestigungspunkt für das Arretierungsorgan 16 oder für die Endöse 17 in der Befestigung 20 oder am oberen Ende 21 des Tragorgans unter der oberen Fläche 33 am Kraftstofftank 3 angeordnet ist, um eine nach unten gerichtete Festhaltekraft zu bewirken.
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Der in 2 dargestellte Kraftstofftank 3 weist eine rechteckige Querschnittsform mit abgerundeten Ecken und bogenförmigen Seitenteilen auf, kann aber ebenfalls eine andere Querschnittsform wie beispielsweise eine quadratische oder runde aufweisen. Es können ebenfalls verschiedene Querschnittsformen miteinander kombiniert werden, um eine asymmetrische Querschnittsform zu erhalten, beispielsweise eine D-förmige Querschnittsform mit einer rechteckigen oder quadratischen Querschnittsform auf der einen Seite einer vertikalen Symmetrieachse und eine halbrunde Querschnittsform auf der anderen Seite der Symmetrieachse. Bei Kraftstofftanks mit einer polygonförmigen Querschnittsform können die Ecken abgerundet oder nicht abgerundet sein und die Seiten können bogenförmig oder gerade sein.
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3 zeigt eine Seitenansicht eines Teils des in 1 dargestellten Fahrzeugs und einen Längsschnitt durch einen Kraftstofftank 3. Der Kraftstofftank 3 kann einen lang gestreckten, rohrförmigen Teil 35 umfassen, der mit einer Umfangswand 36 ausgestattet ist. Der rohrförmige Teil 35 ist an beiden Enden mit einer Stirnwand 37, 38 angeschlossen, die mit der Umfangswand 36 auf geeignete Weise, beispielsweise durch Schweißen, verbunden ist.
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Der Kraftstofftank 3 ist mit einer oder mehreren Zwischenwänden in zwei oder mehr Kammern unterteilt. 3 zeigt schematisch eine erste Kammer 39, eine zweite Kammer 40 und eine dritte Kammer 41 sowie eine Zwischenwand 42, die sich in vertikaler Richtung quer zum Kraftstofftank 3 erstreckt. In der Zwischenwand 42 sind eine Anzahl von durchgehenden Öffnungen 44 ausgebildet, welche die Kammern 39, 40, 41 auf beiden Seiten der Zwischenwand 42 miteinander verbinden und einen Kraftstoffstrom in beiden Richtungen ermöglichen.
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Die Zwischenwand 42 kann sich unter wenigstens einem Befestigungsmittel 18 erstrecken und weist einen äußeren Umriss auf, der so ausgebildet sein kann, dass er am inneren Umriss der Umfangswand 36 wenigstens unter dem Befestigungsmittel 18 anliegt. Die Spannvorrichtung 28, die in 2 dargestellt ist, kann ausgebildet sein, das Befestigungsmittel 18 an die Umfangswand 36 zu drücken, die, wenn Anpresskraft vom Befestigungsmittel 18 ausgeübt wird, an die Zwischenwand 42 gedrückt werden kann, um die Zwischenwand 42 in einer vorgegebenen Lage im Kraftstofftank 3 fixiert zu halten. Die Zwischenwand 42 ist dabei als eine vertikale Stützwand ausgebildet, die verhindern kann, dass die Umfangswand 36 von der Spannkraft verformt wird, die das Befestigungsmittel 18 auf den Kraftstofftank 3 ausübt.
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3 zeigt, dass sich die Kraftstoffleitung 9 und die Rücklaufleitung 11 in den Kraftstofftank 3 hinein erstrecken und in der Nähe von dessen Boden einmünden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann eine Kraftstoffpumpe 10 (1) im Kraftstofftank 3 beispielsweise in einer nicht dargestellten Kraftstoffsammelkammer o. Ä., die um die Mündung 8 der Kraftstoffleitung 9 angeordnet sein kann, angeordnet sein. Der Tankstutzen 12 ist im dargestellten Beispiel an der zweiten Kammer 40 angeordnet, das heißt das Betanken erfolgt zuerst in dieser Kammer 40, woraufhin der Kraftstoff durch die Öffnungen 44 in die anderen Kammern 39, 41 strömt.
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4 zeigt schematisch eine Perspektivansicht mit ausgesparten Teilen eines Kraftstofftanks 3 mit einer Zwischenwand 42. Die Umfangswand 36 kann einen ersten Teil 48, der ausgebildet ist, zum Fahrzeugrahmen 2 zu zeigen, und einen zweiten Teil 49, der ausgebildet ist, vom Fahrzeugrahmen 2 weg zu zeigen, umfassen. Die Zwischenwand 42 kann als ein Wandeinsatz ausgebildet sein, der ausgebildet ist, in den rohrförmigen Teil 35 durch eine Stirnöffnung vor Montieren der Stirnwände 37, 38 eingeführt zu werden.
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Die Zwischenwand 42 kann wenigstens einen ersten Wandteil 55, der sich quer zum Flüssigkeitstank 3 erstreckt und eine quer verlaufende Stütze für die Umfangswand 36 bildet, und einen wenigstens mit dem ersten Wandteil 55 verbundenen Wandteil 57, der sich in der Längsrichtung des Flüssigkeitstanks 3 erstreckt und eine längs verlaufende Stütze für die Umfangswand 36 bildet, wenn das Befestigungsmittel wenigstens teilweise den Flüssigkeitstank 3 umschließt, umfassen. Bei einer Ausführungsform umfasst die Zwischenwand 42 wenigstens einen ersten Wandteil 55 und einen zweiten Wandteil 56, die sich quer zum Kraftstofftank 3 in einem Abstand zueinander erstrecken, und wenigstens einen dritten Wandteil 57, der sich in der Längsrichtung des Kraftstofftanks 3 erstreckt und den ersten Wandteil 55 und den zweiten Wandteil 56 miteinander verbindet, wobei der erste Wandteil 55 und der zweite Wandteil 56 eine quer verlaufende Stütze für die Umfangswand 36 sowie der dritte Wandteil 57 eine längs verlaufende Stütze für die Umfangswand 36 bilden, wenn das Befestigungsmittel 18 wenigstens teilweise den Kraftstofftank 3 umschließt.
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Der erste Wandteil 55, der zweite Wandteil 56 und der dritte Wandteil 57 weisen einen äußeren Umriss auf, der ausgebildet ist, am inneren Umriss der Umfangswand 36 anzuliegen. Bei einer Ausführungsform kann der entsprechende Umriss mit einem im Wesentlichen im rechten Winkel hervorstehenden Vorsprung 52 ausgebildet sein, der ausgebildet ist, am inneren Umriss der Umfangswand 36 anzuliegen. Die entsprechenden Wandteile 55, 56, 57 gehen über einen Radius 53 in den Vorsprung 52 über, um das Einführen des Wandeinsatzes in den rohrförmigen Teil 35 zu erleichtern. Die zum inneren Umriss der Umfangswand 36 zeigende Kontaktfläche des Vorsprungs 52 und die zum Vorsprung 52 zeigende Kontaktfläche der Umfangswand 36 können mit Gleitsitztoleranzen so dimensioniert sein, dass die Zwischenwand 42 bei der Montage von der Stirnöffnung in eine vorgegebene Lage im rohrförmigen Teil 35 geschoben werden kann. Die Reibung zwischen den Flächen ist dabei so groß, dass der im Betrieb des Fahrzeugs umherschwappende Kraftstoff nicht in der Lage ist, die Zwischenwand 42 zu verschieben oder umzukippen, nachdem sie montiert ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich der dritte Wandteil 57 näher zum ersten Teil 48 als der zweite Teil 49 und bildet eine vertikale Stütze im Kraftstofftank 3 relativ nahe am Fahrzeugrahmen 2, was die Gefahr einer Verformung des Kraftstofftanks 3 verringert, wenn das Befestigungsmittel 18 um den Kraftstofftank 3 gespannt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; einem Fachmann sind zahlreiche Möglichkeiten für Modifikationen ohne Abweichungen vom Grundgedanken der Erfindung wie in den Patentansprüchen definiert offensichtlich.
