DE102017222718B4 - Anordnung zum Anbinden eines Druckspeichers - Google Patents

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Abstract

Anordnung zum Anbinden eines Druckspeichers (6) an mindestens ein Strukturelement (8, 10, 12) eines Fahrzeugs, wobei die Anordnung (4) mindestens ein Hüllelement (20, 20a, 20b, 20c) und mindestens ein elastisches Anbindungselement (26, 26a, 26b, 26c, 28) aufweist, wobei das mindestens eine Hüllelement (20, 20a, 20b, 20c) dazu ausgebildet ist, zumindest einen Abschnitt des Druckspeichers (6) zu umschließen, wobei eine Innenwand des mindestens einen Hüllelements (20, 20a, 20b, 20c) den Druckspeicher (6) umschließt, wobei das mindestens eine Hüllelement (20, 20a, 20b, 20c) über das mindestens eine elastische Anbindungselement (26, 26a, 26b, 26c, 28) mit dem mindestens einen Strukturelement (8, 10, 12) verbindbar ist, wobei die Anordnung (4) lediglich ein rotationssymmetrisches schlauchförmiges elastisches Anbindungselement (26a) aufweist, das koaxial zu einer Rotationsachse (7) des Druckspeichers (6) angeordnet ist, oder wobei die Anordnung (4) n elastische Anbindungselemente (26, 26b, 26c, 28) aufweist, die hier jeweils eine rechteckige Grundfläche aufweisen und um die Rotationsachse (7) herum gleichmäßig angular versetzt angeordnet sind, wobei das mindestens eine elastische Anbindungselement (26, 26a, 26b, 26c, 28) dazu ausgebildet ist, bei einem Betankungsvorgang eine Dehnung des Druckspeichers (6) zuzulassen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Anbinden eines Druckspeichers an mindestens ein Strukturelement eines Fahrzeugs und ein System für ein Fahrzeug.
  • Ein Kraftfahrzeug, das Brennstoffzellen und/oder einen wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotor aufweist, womit Energie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs erzeugt wird, benötigt auch einen als Energiespeicher und/oder Druckspeicher ausgebildeten Behälter zum Speichern von gasförmigem Brennstoff. Dabei ist es erforderlich, diesen Behälter in eine Architektur des Kraftfahrzeugs zu integrieren. Eine Art einer Einbindung des Behälters beeinflusst dabei unter anderem Leistungsdaten, bspw. eine Reichweite, des Kraftfahrzeugs. Es ist üblicherweise vorgesehen, dass ein derartiger als Tank ausgebildeter Behälter von einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs entkoppelt ist und bspw. über Spannbänder oder ein sogenanntes Neck-Mounting an der Karosserie befestigt ist. Dabei werden von dem Tank keine tragenden Funktionen übernommen, weshalb er, wie bspw. ein Motor oder ein Getriebe, in die Karosseriestruktur passiv eingebunden ist. Hier ist es bspw. möglich, den Tank an einem vergleichsweise schweren Tragrahmen zu befestigen. Durch Vorsehen der Spannbänder können sich jedoch Einbußen eines Speichervolumens des Tanks ergeben. Außerdem ist der Tank durch Schutzmaßnahmen vor einem möglichen Unfall zu schützen.
  • Ein als Wasserstoff-Druckspeicher vom Typ 4 ausgebildeter Tank ist für einen Druck bis 700 bar ausgelegt, weshalb dieser eine hohe Bauteilsteifigkeit und eine hohe Festigkeit aufweist, wobei derartige Eigenschaften des Tanks für die Karosseriestruktur ungenutzt bleiben. Dennoch sind aufwändige Schutzmaßnahmen zu entwickeln, um auch diesen Speicher im Crash-Fall zu schützen.
  • Ein Wasserstoffspeicher und ein Verfahren zum Befüllen eines Wasserstoffspeichers sind aus der Druckschrift DE 10 2006 020 394 A1 bekannt.
  • Ein Drucktank in einem Kraftfahrzeug ist aus der Druckschrift DE 10 2010 024 212 A1 bekannt. Hierbei dient ein elastisches Kunststoffelement zum Befestigen und zum Ausgleich einer Ausdehnung des Drucktanks im Betrieb
  • Die Druckschrift DE 10 2011 050 054 A1 zeigt eine Schutzvorrichtung und ein Verfahren zum Schützen eines Druckbehälters. Dabei besteht eine Schutzhülle aus elastischem Material.
  • Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, einen Druckspeicher in eine Struktur eines Fahrzeugs zu integrieren.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Anordnung und einem System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen der Anordnung und des Systems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung ist zum Anbinden eines bspw. rotationssymmetrischen Druckspeichers an mindestens ein Strukturelement eines Fahrzeugs ausgebildet und weist mindestens ein Hüllelement, d. h. ein Hüllelement oder mehrere Hüllelemente, und mindestens ein elastisches Anbindungselement auf. Das mindestens eine Hüllelement ist dazu ausgebildet, zumindest einen Abschnitt des bspw. rotationssymmetrischen Druckspeichers zumindest teilweise, ggf. vollständig zu umschließen, wobei eine Innenwand des mindestens einen Hüllelements den Druckspeicher bzw. eine Außenwand des Druckspeichers umschließt, wobei das mindestens eine Hüllelement über das mindestens eine elastische Anbindungselement mit dem mindestens einen Strukturelement verbindbar ist.
  • In Ausgestaltung umfasst die Anordnung mindestens ein bspw. rotationssymmetrisches, bspw. zylinder- bzw. schlauchförmiges Hüllelement bzw. eine Hülle, die den mindestens einen Abschnitt des Druckspeichers vollständig umschließt. Dabei ist dieses mindestens eine Hüllelement in Ausgestaltung bspw. elastisch verformbar.
  • Alternativ ist es möglich, dass die Anordnung mehrere, bspw. n Hüllelemente aufweist, die voneinander getrennt sind. Dabei sind diese n Hüllelemente um eine Rotationsachse des Druckspeichers herum gleichmäßig symmetrisch und/oder um die Rotationsachse herum angular versetzt angeordnet. Dabei ist jedes der n Hüllelemente bspw. streifenförmig ausgebildet und/oder weist eine rechteckige Grundfläche auf. Dabei ist jedes Hüllelement bspw. auf einen Winkelabschnitt α begrenzt, wobei n * α kleiner oder gleich 360° ist. Falls die n Hüllelemente bspw. jeweils um einen Winkel β voneinander beabstandet sind, gilt: n * (α + β) = 360°. Entsprechend sind n Anbindungselemente und n Befestigungselemente vorgesehen, die wie die n Hüllelemente angular ausgebildet und/oder angeordnet sind.
  • Das mindestens eine elastische Anbindungselement ist mit dem mindestens einen Strukturelement direkt verbindbar bzw. verbunden. Alternativ oder ergänzend ist das mindestens eine elastische Anbindungselement über mindestens ein bspw. starres Befestigungselement mit dem mindestens einen Strukturelement indirekt verbindbar bzw. verbunden.
  • Es ist möglich, jeweils ein Ende des mindestens einen Hüllelements innerhalb einer Anbindungsstruktur, die das mindestens eine elastische Anbindungselement und optional das mindestens eine Befestigungselement aufweist, mit jeweils einem Strukturelement des Fahrzeugs zu verbinden. In Ausgestaltung sind innerhalb einer Anbindungsstruktur für jedes Ende jeweils eines Hüllelements jeweils ein elastisches Anbindungselement und jeweils ein Befestigungselement vorgesehen, wobei jedes Hüllelement mit einem Anbindungselement verbunden ist, das mit einem Befestigungselement verbunden ist, das mit dem Strukturelement verbunden ist.
  • Falls die Anordnung nur ein bspw. rotationssymmetrisches Hüllelement aufweist, weist jede Anbindungsstruktur ein elastisches, bspw. rotationssymmetrisches Anbindungselement und ein rotationssymmetrisches, bspw. flanschförmiges Befestigungselement auf, die beide, genauso wie das eine Hüllelement, rotationssymmetrisch zu der Rotationsachse des Druckspeichers angeordnet sind.
  • Es ist jedoch auch möglich, dass die Anordnung mehrere, nämlich n > 1 Hüllelemente aufweist, wobei jedem Ende eines derartigen Hüllelements zum Bereitstellen der Anbindungsstruktur ein elastisches Anbindungselement und ein Befestigungselement zugeordnet ist, über die das Ende des Hüllelements mit dem Strukturelement verbunden ist. Dabei sind das Hüllelement, das elastische Anbindungselement und ein erster Abschnitt des Befestigungselements streifenförmig ausgebildet und entsprechend einer Krümmung des Druckspeichers, der von den n Hüllelementen umschlossen bzw. zwischen ihnen eingehüllt ist, gekrümmt und um die Rotationsachse des Druckspeichers herum gleichmäßig angular verteilt. Jeweils ein Ende eines Hüllelements umschließt ein Anbindungselement, das einen ersten Abschnitt eines Befestigungselements umschließt. Jeweils ein erster Abschnitt eines Befestigungselements ist mit einem zweiten Abschnitt dieses Befestigungselements verbunden, der kreisscheibensegmentförmig ausgebildet und an dem Strukturelement befestigt ist.
  • Das mindestens eine elastische Anbindungselement ist an einer bzw. der Innenwand des mindestens einen Hüllelements angeordnet.
  • Je nach Ausgestaltung ist das mindestens eine elastische Anbindungselement als Lagerelement ausgebildet und/oder zu bezeichnen.
  • Es ist aus möglich, dass die Anordnung nur ein als Hülle ausgebildetes und/oder zu bezeichnendes Hüllelement aufweist, wobei jeweils ein Ende dieser Hülle mit mehreren elastischen Anbindungselementen verbunden sind, die bspw. mit lediglich einem Befestigungselement verbunden sind, das mit einem Strukturelement verbunden ist.
  • Außerdem ist es möglich, dass ein Abschnitt eines als rotationssymmetrische Hülle ausgebildeten Hüllelements, das eine Öffnung, bspw. ein Ventil und/oder einen Stutzen, des rotationssymmetrischen Druckspeichers umschließt, eine Öffnung bzw. Aussparung aufweist, durch die die Öffnung des Druckspeichers von außen zugänglich ist. Der Druckspeicher ist bspw. als Wickeltank ausgebildet und/oder zu bezeichnen.
  • Weiterhin ist das mindestens eine Hüllelement mit dem zumindest einen Abschnitt des rotationssymmetrischen Druckspeichers stoffschlüssig verbindbar und/oder verbunden.
  • Das mindestens eine Hüllelement ist aus Metall und/oder Kunststoff gebildet und bspw. durch Fasern, bspw. Glasfasern oder Kohlefasern, verstärkt.
  • Das erfindungsgemäße System für ein Fahrzeug weist einen rotationssymmetrischen Druckspeicher und eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung auf, mit der der Druckspeicher an mindestens einem Strukturelement des Fahrzeugs anzubinden, anbindbar und/oder angebunden ist.
  • Das mindestens eine Strukturelement ist als Tragteil, bspw. als Tragteil einer Karosserie oder eines Gestells, des Fahrzeugs ausgebildet.
  • Der Druckspeicher, bspw. ein Drucktank und/oder Druckbehälter, ist dazu ausgebildet, ein Gas zu bevorraten bzw. zu speichern.
  • Die Anordnung umfasst ein elastisches Anbindungselement oder mehrere elastische Anbindungselemente, das bzw. die bspw. im Bereich der Dome bzw. Pole oder Polkappen des Druckspeichers bei einem Betankungsvorgang einseitig oder beidseitig eine Dehnung des Druckspeichers, in der Regel seiner Wandung in radialer und axialer Richtung zulassen, ohne dabei eine zu hohe Last bzw. Verschiebung auf die Strukturelemente bzw. Strukturbauteile der Karosserie des Fahrzeugs zu bewirken. Weiterhin sind die elastischen Anbindungselemente in einer Anbindungsstruktur bzw. einem Anbindungsbereich über Befestigungselemente an dem Strukturelement angebunden, wobei die in der Karosserie auftretenden Kräfte und Momente über den Druckspeicher zumindest teilweise übertragen werden, wobei das mindestens eine elastische Anbindungselement eine Funktion eines Strukturbauteils im eigentlichen Sinn übernimmt.
  • Außerdem trägt das mindestens eine elastische Anbindungselement im Falle eines Seiten- oder Heckcrashes zur passiven Sicherheit bei, indem es die Polkappen schützt, eine bei dem Crash eingetragene Energie absorbiert und weiterleitet. Außerdem ist es möglich, dass das mindestens eine elastische Anbindungselement eine Sollbruchstelle aufweist, die im Fall des Crashes bricht und vermeidet, dass unzulässig hohe Kräfte auf den Druckspeicher wirken.
  • Eine Anbindungsstruktur zum Anbinden eines Endes des mindestens einen Hüllelements an dem Strukturelement ist einteilig oder mehrteilig ausgebildet. Falls die Anordnung mehrere Hüllelemente aufweist, sind diese durch Aussparungen voneinander getrennt, wodurch eine Gewichtsreduktion zu erreichen und Ventil sowie Leitungen des Druckspeichers von außen leichter zugänglich sind.
  • Es ist möglich, dass das mindestens eine elastische Anbindungselement aus mehreren Schichten gebildet ist und bspw. mehrere elastomere Schichten oder Lagerelemente aufweist, die dazu ausgebildet sind, Unebenheiten auszugleichen, Bewegungen zu dämpfen und gleichzeitig Lasten zu übertragen.
  • Das mindestens eine elastische Anbindungselement ist in Ausgestaltung als Lagerelement ausgebildet und dazu ausgestaltet, einen Hilfsrahmen zu einem als Fahrwerk ausgebildeten Strukturelement bereitzustellen. Ähnlich einem lasttragenden Tank als Druckspeicher werden an den Anbindungselementen, die als Lagerelemente eines Hilfsrahmens ausgebildet und/oder zu bezeichnen sind, Verschiebungen von mehreren Millimetern aufgenommen und gedämpft, wobei eine derartige als Hilfsrahmen ausgebildete und/oder zu bezeichnende Anbindungsstruktur erheblich zur Versteifung der Karosserie beiträgt. Die bspw. als Lagerelemente ausgebildeten elastischen Anbindungselemente ermöglichen die Übertragung von dreidimensionalen Spannungszuständen und könnten auch als Kraftübertragungselemente für den lasttragenden Druckspeicher dienen. Die Lagerelemente übernehmen im Fahrzeug eine lasttragende Funktion.
  • Es ist auch möglich, dass mindestens ein als Lagerelement ausgebildetes Anbindungselement formschlüssig in einen Bundfortsatz des Druckspeichers integriert ist, wobei über einen derartigen Formschluss sehr hohe Kräfte in das mindestens eine Hüllelement, bspw. in ein äußeres Hüllelement bzw. in eine äußere Lage einer rotationssymmetrischen Hülle eingebracht werden.
  • Das mindestens eine elastische Anbindungselement ist wahlweise axial und/oder radial mit dem mindestens einen Strukturelement, bspw. einem Längsträger, Querträger oder einem ähnlichen tragenden Bauteil des Fahrzeugs über das mindestens eine Befestigungselement verbunden, bspw. verschraubt.
  • Außerdem ist das mindestens eine elastische Anbindungselement dazu ausgebildet, während eines Betriebs des Fahrzeugs den Druckspeicher von Bewegungen des Fahrzeugs zu entkoppeln und hierbei bspw. Schwingungen zu dämpfen.
  • Die vorgestellte Anordnung ist bspw. für einen Wasserstoff-Druckspeicher vom Typ 4 vorgesehen, in dem Wasserstoff unter einem Druck von 700 bar speicherbar ist. Dabei ist es möglich, einen derartigen Druckspeicher funktionell in den Aufbau des Fahrzeugs zu integrieren und dabei bspw. eine Struktur der Karosserie des Fahrzeugs zu versteifen. Hierdurch ist unter anderem eine passive Sicherheit zu erhöhen und ein Gewicht zu reduzieren, wodurch wiederum eine Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen ist.
  • Dabei ist der Druckspeicher über das mindestens eine Anbindungselement mit dem mindestens einen Strukturelement flexibel statt starr verbunden, wobei es dennoch möglich ist, dass der Druckspeicher, der über das mindestens eine Anbindungselement mit dem mindestens einen Strukturelement verbunden ist, als lasttragende und/oder versteifende Komponente in der Karosserie des Fahrzeugs wirkt. Das mindestens eine Anbindungselement der Anordnung lässt weiterhin ein sogenanntes Tankatmen des Druckspeichers bzw. Drucktanks aufgrund einer Änderung, d. h. Zunahme oder Abnahme der Menge des Gases innerhalb des Druckspeichers, zu, wenn dieser bspw. unter einem Druck von 700 bar betankt oder entleert wird, wobei sich die Größe bzw. Abmessung des Drucktanks axial bzw. in Längsrichtung und/oder radial um ca. 3 bis 4 mm ändert. Das mindestens eine Anbindungselement lässt demnach eine Ausdehnung des Druckspeichers beim Betanken zu. Gleichzeitig wird über das mindestens eine Anbindungselement eine Funktion des Druckspeichers als Strukturbauteil ermöglicht, das in den Aufbau des Fahrzeugs starr eingebunden ist.
  • Ergänzend wird vor allem im Falle eines Crashes ein Schutz des Druckspeichers über das mindestens eine Anbindungselement gewährleistet, wodurch vermieden wird, dass auf den Druckspeicher oder dessen Ventil unzulässig hohe Kräfte einwirken. Durch Entfall einer sonst üblichen Tragstruktur in der Karosserie des Fahrzeugs, die nunmehr durch die vorgestellte Anordnung ersetzt wird, ist es weiterhin möglich, ein Volumen des Druckspeichers zu vergrößern. Außerdem weist die Anordnung ein im Vergleich zu der sonst üblichen Tragstruktur reduziertes Gewicht auf. Eine passive Sicherheit wird durch Schutz von empfindlichen Dombereichen des Druckspeichers durch das mindestens eine Anbindungselement erhöht.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
    • 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung und eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems.
    • 2 zeigt in schematischer Darstellung unterschiedliche Varianten eines Details der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung aus 1 in Schnittdarstellung.
    • 3 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sowie eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems und Details dieser Ausführungsform der Anordnung bzw. des Systems.
  • Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Komponenten sind dieselben Bezugsziffern zugeordnet.
  • Die in 1 schematisch dargestellte erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 2 für ein Fahrzeug umfasst die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 4, einen hier rotationssymmetrischen Drucktank bzw. Druckspeicher 6 mit einer Rotationsachse 7 sowie drei als Träger ausgebildete Strukturelemente 8, 10, 12 eines Fahrzeugs.
  • Eine Wandung 14 des Druckspeichers 6 bzw. Druckbehälters ist hier aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Alternativ ist es möglich, dass die Wandung 14 aus glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet ist. Außerdem umfasst die Wandung 14 drei Abschnitte, wobei ein mittlerer Abschnitt hier zylinderförmig ausgebildet ist. Dieser mittlere Abschnitt befindet sich zwischen zwei äußeren Abschnitten, die hier halbkugelförmig bzw. domartig ausgebildet sind, wobei an einem Ende bzw. Pol eines jeweiligen äußeren Abschnitts ein Stutzen 16, 18 bzw. ein sogenanntes Bossteil angeordnet ist, der jeweils eine Öffnung des Druckspeichers 6 umschließt, in der ein Ventil anordenbar ist.
  • Die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 4 umfasst hier mindestens ein Hüllelement 20, das den Druckspeicher 6 umschließt, sowie zwei Anbindungsstrukturen 22, 24, wobei das mindestens eine Hüllelement 20 über eine erste Anbindungsstruktur 22 mit dem ersten Strukturelement 8 und über eine zweite Anbindungsstruktur 24 mit dem zweiten Strukturelement 10 verbunden ist. Jede der beiden Anbindungsstrukturen 22, 24 umfasst mindestens ein elastisches Anbindungselement 26, 28 und mindestens ein hier starres Befestigungselement 30, 32.
  • Dabei sind für die erste Ausführungsform der Anordnung 4 drei Varianten denkbar, wobei Details zu diesen Varianten anhand der 2a, 2b, 2c jeweils in einem Schnitt durch eine jeweilige Variante der ersten Anbindungsstruktur 22a, 22b, 22c schematisch dargestellt ist, eine jeweilige Variante der zweiten Anbindungsstruktur 24 ist jeweils entsprechend der jeweiligen Variante der ersten Anbindungsstruktur 22a, 22b, 22c ausgebildet.
  • Bei einer ersten Variante der ersten Ausführungsform der Anordnung 4, deren Variante der ersten Anbindungsstruktur 22a in 2a gezeigt ist, ist vorgesehen, dass die Anordnung 4 lediglich ein hier rotationssymmetrisches, bspw. zylinder- bzw. schlauchförmiges Hüllelement 20a bzw. eine entsprechende Hülle aufweist, das bzw. die die Rotationsachse 7 des Druckspeichers 6 koaxial umschließt bzw. umhüllt, wobei eine Innenwand dieses einen Hüllelements 20a an einer Außenwand der Wandung 14 des mittleren Abschnitts des Druckspeichers 6 anliegt und sich mit diesem bspw. stoffschlüssig direkt in Kontakt befindet. Somit ist der Druckspeicher 6 innerhalb des Hüllelement 20a aufgenommen, bspw. darin eingespannt.
  • Außerdem weist die erste Variante der Anbindungsstruktur 22a lediglich ein rotationssymmetrisches, bspw. zylinder- bzw. schlauchförmiges elastisches Anbindungselement 26a und lediglich ein hier rotationssymmetrisches flanschförmiges Befestigungselement 30a auf, das einen ersten rotationssymmetrischen, bspw. zylinder- bzw. schlauchförmigen Abschnitt und einen zweiten hier rotationssymmetrischen, kreisringförmigen Abschnitt aufweist, wobei diese beiden Abschnitte zu dem hier einstückigen Befestigungselement 30a verbunden sind. Das elastische Anbindungselement 26a und das Befestigungselement 30a sind hier koaxial zu der Rotationsachse 7 des Druckspeichers 6 angeordnet. Dabei umschließt das Hüllelement 20a das Anbindungselement 26a um einen Winkel von 360° vollständig, das Anbindungselement 26a umschließt das Befestigungselement 30a um einen Winkel von 360° vollständig.
  • Weiterhin ist das elastische Anbindungselement 26a an einem Ende des Hüllelements 20a zwischen der Innenwand des Hüllelements 20a und einer Außenwand des zylinderförmigen ersten Abschnitts des Befestigungselements 30a angeordnet, wobei das elastische Anbindungselement 26a einerseits mit dem Hüllelement 20a verbunden ist, bspw. an diesem befestigt ist, und mit dem ersten Abschnitts des Befestigungselements 30a verbunden ist, bspw. daran befestigt ist, wobei das elastische Anbindungselement 26a als Puffer zwischen dem Hüllelement 20a und dem Befestigungselement 30a dient. Der zweite kreisringförmige Abschnitt des Befestigungselements 30a ist hier an dem ersten Strukturelement 8 befestigt.
  • Somit ist der Druckspeicher 6 über das Hüllelement 20a, das elastische Anbindungselement 26a und das Befestigungselement 30a, die hier die erste Variante der ersten Anbindungsstruktur 22a bilden, mit dem ersten Strukturelement 8 verbunden. Weiterhin ist der Druckspeicher 6 über eine entsprechend ausgebildete Variante der zweiten Anbindungsstruktur 24 mit dem zweiten Strukturelement 10 verbunden.
  • Eine Änderung einer Position und/oder Abmessung des Druckspeichers 6, dessen Volumen und somit dessen Abmessung bei einer Änderung einer Menge eines darin befindlichen Mediums verändert wird, wird durch Änderung einer Abmessung des Hüllelements 20a und des elastischen Anbindungselements 26a kompensiert. Üblicherweise ist es möglich, dass eine Bewegung des Druckspeichers 6 relativ zu dem ersten Strukturelement 8 und entsprechend auch zu dem zweiten Strukturelement 10 über die jeweilige Anbindungsstruktur 22a, 24 kompensiert wird. Außerdem ist vorgesehen, dass das eine Hüllelement 20a mindestens eine Öffnung bzw. Ausnehmung aufweist, durch die hindurch mindestens ein Stutzen 16, 18 des Druckspeichers 6 von außen zugänglich ist.
  • Bei einer zweiten Variante der ersten Ausführungsform der Anordnung 4, deren Variante der ersten Anbindungsstruktur 22b in 2b gezeigt ist, ist vorgesehen, dass die Anordnung 4 drei gleichartig ausgebildete, voneinander getrennte bzw. beabstandete Hüllelemente 20b aufweist, die hier jeweils eine streifenförmige und/oder rechteckige Grundfläche aufweisen und um die Rotationsachse 7 herum gleichmäßig angular versetzt und/oder symmetrisch angeordnet sind sowie die Rotationsachse 7 umschließen bzw. umhüllen. Dabei liegt eine Innenwand jedes Hüllelements 20b an einer Außenwand der Wandung 14 des mittleren Abschnitts des Druckspeichers 6 an und befindet sich mit diesem bspw. stoffschlüssig direkt in Kontakt. Somit ist der Druckspeicher 6 von den Hüllelementen 20b aufgenommen, bspw. zwischen den Hüllelementen 20b eingespannt. Jedes Hüllelement 20b, d. h. zumindest dessen Innenwand, ist entsprechend einer Krümmung bzw. Biegung der Außenwand der Wandung 14 des Druckspeichers gekrümmt bzw. gebogen.
  • Außerdem weist die zweite Variante der Anbindungsstruktur 22b drei bspw. streifenförmige bzw. rechteckige elastische Anbindungselemente 26b und drei Befestigungselemente 30b auf, wobei jedes Befestigungselement 30b einen streifenförmigen bzw. rechteckigen ersten Abschnitt und einen zweiten hier kreisringsektorförmigen Abschnitt aufweist, wobei die beiden Abschnitte jeweils zu einem hier einstückigen Befestigungselement 30b verbunden sind.
  • Die elastischen Anbindungselemente 26b und die Befestigungselemente 30b sind hier um die Rotationsachse 7 herum gleichmäßig angular versetzt und/oder symmetrisch zu der Rotationsachse 7 angeordnet. Die Anbindungselemente 26b und die Befestigungselemente 30b sind wie die Hüllelemente 20b entsprechend der Krümmung der Außenwand der Wandung 14 des Druckspeichers 6 gekrümmt und bilden je nach Definition Abschnitte einer zylinderförmigen Wandung. Jeweils ein Hüllelement 20b, jeweils ein elastisches Anbindungselement 26b und jeweils ein Befestigungselement 30b bilden jeweils eine von drei Anbindungseinrichtungen der Anbindungsstruktur 22b.
  • Dabei ist jeweils ein elastisches Anbindungselement 26b an einem Ende jeweils eines Hüllelements 20b zwischen der Innenwand des Hüllelements 20b und einer Außenwand des gebogenen ersten Abschnitts eines jeweiligen Befestigungselements 30b angeordnet, wobei das jeweilige elastische Anbindungselement 26b einerseits mit dem Hüllelement 20b verbunden ist, bspw. an diesem befestigt ist und mit dem ersten Abschnitt des jeweiligen Befestigungselements 30b verbunden ist, bspw. daran befestigt ist, wobei das jeweilige elastische Anbindungselement 26b als Puffer zwischen dem jeweiligen Hüllelement 20a und dem jeweiligen Befestigungselement 30a dient. Der zweite kreisringsektorförmige Abschnitt des jeweiligen Befestigungselements 30a ist hier an dem ersten Strukturelement 8 befestigt.
  • Somit ist der Druckspeicher 6 über die drei Hüllelemente 20b, drei elastische Anbindungselement 26b und drei Befestigungselemente 30b, die hier die zweite Variante der ersten Anbindungsstruktur 22b bilden, mit dem ersten Strukturelement 8 verbunden. Weiterhin ist der Druckspeicher 6 über eine entsprechend ausgebildete Variante der zweiten Anbindungsstruktur 24 mit dem zweiten Strukturelement 10 verbunden. Eine Änderung einer Position und/oder Abmessung des Druckspeichers 6, dessen Volumen und somit dessen Abmessung bei einer Änderung einer Menge eines darin befindlichen Mediums verändert wird, wird durch Änderung einer Abmessung der Hüllelemente 20b und der elastischen Anbindungselemente 26b kompensiert. Üblicherweise ist es möglich, dass eine Bewegung des Druckspeichers 6 relativ zu dem ersten Strukturelement 8 und entsprechend auch zu dem zweiten Strukturelement 10 über die jeweilige Anbindungsstruktur 22b, 24 kompensiert wird.
  • Die dritte Variante der ersten Anbindungsstruktur 22c der ersten Ausführungsform der Anordnung 4 ist in 2c gezeigt und umfasst zwei voneinander getrennte Hüllelemente 20c, zwei voneinander getrennte elastische Anbindungselemente 26c und zwei voneinander getrennte Befestigungselemente 30c.
  • Die Hüllelemente 20c weisen hier jeweils eine streifenförmige und/oder rechteckige Grundfläche auf und umschließen bzw. umhüllen die Rotationsachse 7 des Druckspeichers 6 um die Rotationsachse 7 herum gleichmäßig angular versetzt und/oder symmetrisch zu der Rotationsachse 7, wobei die Hüllelemente 20c um die Rotationsachse 7 gleichmäßig angular versetzt angeordnet sind, wobei eine Innenwand jedes Hüllelements 20c an einer Außenwand der Wandung 14 des mittleren Abschnitts des Druckspeichers 6 anliegt und sich mit diesem bspw. stoffschlüssig direkt in Kontakt befindet. Somit ist der Druckspeicher 6 von den Hüllelementen 20c aufgenommen, bspw. zwischen den Hüllelementen 20c eingespannt. Jedes Hüllelement 20c, d. h. zumindest dessen Innenwand ist entsprechend einer Krümmung bzw. Biegung der Außenwand der Wandung 14 des Druckspeichers gekrümmt bzw. gebogen.
  • Jedes elastische Anbindungselement 26c der dritten Variante der Anbindungsstruktur 22c ist hier streifenförmig bzw. rechteckig ausgebildet. Jedes Befestigungselement 30c weist einen streifenförmigen bzw. rechteckigen ersten Abschnitt und einen hier kreisringsektorförmigen zweiten Abschnitt auf, wobei die beiden Abschnitte jeweils zu einem hier einstückigen Befestigungselement 30c verbunden sind.
  • Es sind auch weitere Varianten von ersten Anbindungsstrukturen 22 der ersten Ausführungsform der Anordnung denkbar, wobei jede Anbindungsstruktur 22 n Hüllelemente 20, n elastische Anbindungselemente 26 und n Befestigungselemente 30 aufweist, die alle um die Rotationsachse 7 symmetrisch sowie gleichmäßig angular versetzt angeordnet sind. Jeweils ein Hüllelement 20, jeweils ein elastisches Anbindungselement 26 und jeweils ein Befestigungselement 30 bilden jeweils eine von insgesamt n Anbindungseinrichtungen der jeweiligen Variante der Anbindungsstruktur 22, wobei jedes Hüllelement 20, jedes Anbindungselement 26 und jeweils ein erster Abschnitt jedes Befestigungselement 30 entsprechend der Krümmung der Außenwand der Wandung 14 des Druckspeichers 6 gekrümmt ist und je nach Definition einen Abschnitt einer zylinderförmigen Wandung bildet. Außerdem umschließt jeweils ein Hüllelement 20 jeweils einer Anbindungseinrichtung ein elastisches Anbindungselement 26, das jeweils einen ersten Abschnitt eines Befestigungselements 30 umschließt, wobei jeweils ein zweiter Abschnitt des Befestigungselements 30 an dem Strukturelement 8 befestigt ist. Jedes Hüllelement 20 sowie ein zugeordnetes Anbindungselement 26 und Befestigungselement 30 erstreckt sich um einen Winkel a. Dabei sind unmittelbar benachbarte Hüllelemente 20, Anbindungselemente 26 und Befestigungselemente 30 jeweils um einen Winkel β voneinander beabstandet, wobei n * (α + β) = 360° ist.
  • Die in 3a abgebildete zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 29 weist den bereits vorgestellten Drucktank 6 sowie die Strukturelemente 8, 10, 12 des Fahrzeugs auf. Außerdem weist die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 29 die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 31 auf.
  • Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 31 umfasst hier ein als Hülle ausgebildetes Hüllelement 34, das den Druckspeicher 6 umschließt, sowie zwei Anbindungsstrukturen 36, 38, wobei das Hüllelement 34 über eine erste Anbindungsstruktur 36 mit dem ersten Strukturelement 8 und über eine zweite Anbindungsstruktur 38 mit dem zweiten Strukturelement 10 verbunden ist. 3b zeigt ein erstes Detail der ersten Anbindungsstruktur 36. 3c zeigt ein Detail der Anordnung 31 und 3d ein zweites Detail der Anbindungsstruktur 36.
  • Jede der beiden Anbindungsstrukturen 36, 38 umfasst mindestens ein elastisches Anbindungselement 40, 42, 44, 46, hier jeweils zwei elastische Anbindungselemente 40, 42 bzw. 44, 46, die hier als Lagerelemente ausgebildet und/oder zu bezeichnen sind, jeweils ein hier erstes starres Befestigungselement 48 bzw. 50, das hier als Bügel ausgebildet und/oder zu bezeichnen ist, sowie jeweils zwei als Schrauben ausgebildete, zweite Befestigungselemente 52 bzw. 54.
  • Das hier rotationssymmetrische, bspw. zylinder- bzw. schlauchförmige Hüllelement 34 umschließt bzw. umhüllt die Rotationsachse 7 des Druckspeichers 6 koaxial, wobei eine Innenwand dieses Hüllelements 34 an einer Außenwand der Wandung 14 des mittleren Abschnitts des Druckspeichers 6 anliegt und sich mit diesem bspw. stoffschlüssig direkt in Kontakt befindet. Somit ist der Druckspeicher 6 innerhalb des Hüllelements 34 aufgenommen, bspw. eingespannt. Weiterhin sind an jeweils einem von zwei Enden des Hüllelements 34 zwei als Lagerelemente ausgebildete elastische Anbindungselemente 40, 42 bzw. 44, 46 befestigt. Dabei ist jedes der beiden Anbindungselemente 40, 42 bzw. 44, 46 mit einem Ende des ersten, bügelförmigen bzw. bügelartigen Befestigungselements 48 bzw. 50 verbunden, wobei die Enden und die elastischen Anbindungselemente 40, 42 bzw. 44, 46 miteinander befestigt sind. Ein mittlerer Abschnitt des ersten Befestigungselements 48 bzw. 50 zwischen den beiden Enden ist über mindestens eine, hier zwei Schrauben 52 bzw. 54 an dem jeweiligen Strukturelement 8 bzw. 10 befestigt. Dabei bilden die elastischen Anbindungselemente 40, 42 bzw. 44, 46 und das erste, bügelförmige bzw. bügelartige Befestigungselement 48 bzw. 50 einen Hilfsrahmen.
  • Wie 3c zeigt, sind die Wandung 14 des Druckspeichers 6 und das Hüllelement 34 miteinander formschlüssig verbunden. Die Wandung 14 ist aus einem Metall, einem glasfaser- oder kohlefaserverstärktem Kunststoff oder aus Kevlar gebildet. Das Hüllelement 34 ist aus einem glasfaser- oder kohlefaserverstärktem Kunststoff oder aus Kevlar gebildet.
  • Eine Änderung einer Position und/oder Abmessung des Druckspeichers 6, dessen Volumen und somit dessen Abmessung bei einer Änderung einer Menge eines darin befindlichen Mediums verändert wird, wird durch Änderung einer Abmessung des Hüllelements 34 und der elastischen Anbindungselemente 40, 42 bzw. 44, 46 kompensiert. Üblicherweise ist es möglich, dass eine Bewegung des Druckspeichers 6 relativ zu dem ersten Strukturelement 8 und entsprechend auch zu dem zweiten Strukturelement 10 über die jeweilige Anbindungsstruktur 36 bzw. 38 kompensiert wird.
  • Außerdem ist vorgesehen, dass das Hüllelement 34 mindestens eine Öffnung 56 bzw. Ausnehmung aufweist, durch die hindurch mindestens ein Stutzen 16, 18 des Druckspeichers 6 von außen zugänglich ist, was anhand von 3d schematisch gezeigt ist.

Claims (8)

  1. Anordnung zum Anbinden eines Druckspeichers (6) an mindestens ein Strukturelement (8, 10, 12) eines Fahrzeugs, wobei die Anordnung (4) mindestens ein Hüllelement (20, 20a, 20b, 20c) und mindestens ein elastisches Anbindungselement (26, 26a, 26b, 26c, 28) aufweist, wobei das mindestens eine Hüllelement (20, 20a, 20b, 20c) dazu ausgebildet ist, zumindest einen Abschnitt des Druckspeichers (6) zu umschließen, wobei eine Innenwand des mindestens einen Hüllelements (20, 20a, 20b, 20c) den Druckspeicher (6) umschließt, wobei das mindestens eine Hüllelement (20, 20a, 20b, 20c) über das mindestens eine elastische Anbindungselement (26, 26a, 26b, 26c, 28) mit dem mindestens einen Strukturelement (8, 10, 12) verbindbar ist, wobei die Anordnung (4) lediglich ein rotationssymmetrisches schlauchförmiges elastisches Anbindungselement (26a) aufweist, das koaxial zu einer Rotationsachse (7) des Druckspeichers (6) angeordnet ist, oder wobei die Anordnung (4) n elastische Anbindungselemente (26, 26b, 26c, 28) aufweist, die hier jeweils eine rechteckige Grundfläche aufweisen und um die Rotationsachse (7) herum gleichmäßig angular versetzt angeordnet sind, wobei das mindestens eine elastische Anbindungselement (26, 26a, 26b, 26c, 28) dazu ausgebildet ist, bei einem Betankungsvorgang eine Dehnung des Druckspeichers (6) zuzulassen.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der das mindestens eine elastische Anbindungselement (26, 26a, 26b, 26c, 28, 40, 42, 44, 46) mit dem mindestens einen Strukturelement (8, 10, 12) direkt verbindbar ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das mindestens eine elastische Anbindungselement (26, 26a, 26b, 26c, 28, 40, 42, 44, 46) über mindestens ein Befestigungselement (30, 30a, 30b, 30c, 32) mit dem mindestens einen Strukturelement (8, 10, 12) verbindbar ist.
  4. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der das mindestens eine elastische Anbindungselement (26, 26a, 26b, 26c, 28, 40, 42, 44, 46) an der Innenwand des mindestens einen Hüllelements (20, 20a, 20b, 20c, 34) angeordnet ist.
  5. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der das mindestens eine Hüllelement (20, 20a, 20b, 20c, 34) mit dem zumindest einen Abschnitt des Druckspeichers (6) stoffschlüssig verbindbar ist.
  6. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der das mindestens eine Hüllelement (20, 20a, 20b, 20c, 34) aus Metall oder Kunststoff gebildet und bspw. durch Fasern verstärkt ist.
  7. System für ein Fahrzeug, das einen Druckspeicher (6) und eine Anordnung (4, 31) nach einem der voranstehenden Ansprüche aufweist, mit der der Druckspeicher (6) an mindestens einem Strukturelement (8, 10, 12) des Fahrzeugs angebunden ist.
  8. System nach Anspruch 7, bei dem das mindestens eine Strukturelement (8, 10, 12) als Tragteil des Fahrzeugs ausgebildet ist.
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