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Die Erfindung betrifft eine Tankanlage für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Lastkraftwagen (LKW) oder für einen Omnibus.
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Lastkraftwagen weisen üblicherweise relativ große Kraftstofftanks auf, wobei der zum Betrieb des Lastkraftwagens erforderliche Kraftstoff von einer Entnahmeeinrichtung aus dem Kraftstofftank entnommen wird. Die Entnahmeeinrichtung ragt üblicherweise von oben in den Kraftstofftank hinein und entnimmt den Kraftstoff nahe des Bodens des Kraftstofftanks, so dass ein relativ geringer Füllstand in dem Kraftstofftank ausreicht, um eine Kraftstoffentnahme zu ermöglichen. Mit zunehmender Größe des Kraftstofftanks nimmt jedoch auch diese minimal erforderliche Befüllmenge zu, was grundsätzlich unerwünscht ist.
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Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass bei einem Betrieb des Lastkraftwagens an einer Steigung oder an einem Gefälle der Füllstand in dem Kraftstofftank nicht einheitlich ist, da der Flüssigkeitsspiegel dann entsprechend dem Gefälle bzw. der Steigung geneigt ist. Dies kann dazu führen, dass die Entnahmeeinrichtung nicht mehr in den Kraftstoff eingetaucht ist und deshalb auch keinen Kraftstoff mehr entnehmen kann.
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Das gleiche Problem kann auch beim Beschleunigen oder Abbremsen des Lastkraftwagens entstehen, da der Flüssigkeitsspiegel in dem Kraftstofftank dann ebenfalls entsprechend den im Betrieb auftretenden Beschleunigungskräften geneigt sein kann.
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Im Ergebnis muss der Kraftstofftank deshalb stets mit einer minimalen Füllmenge gefüllt sein, um eine zuverlässige Kraftstoffentnahme zu ermöglichen.
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Aus
JP 2008-150975 ist eine verbesserte Tankanlage für einen Lastkraftwagen bekannt, die das vorstehend beschriebene Problem teilweise löst. Hierzu ist in dem Kraftstofftank eine zylindrische Entnahmekammer angeordnet, die flüssigkeitsdichte Trennwände aufweist, wobei Rückschlagventile nur eine einseitige Flüssigkeitsströmung aus dem Rest des Kraftstofftanks in die Entnahmekammer ermöglichen, wohingegen die Rückschlagventile eine Flüssigkeitsströmung aus der Entnahmekammer in den Rest des Kraftstofftanks sperren. Das Volumen der Entnahmekammer ist hierbei wesentlich kleiner als das Gesamtvolumen des Kraftstofftanks. Dies hat den Vorteil, dass Beschleunigungskräfte beim Bremsen oder Beschleunigen des Lastkraftwagens und eine Neigung des Lastkraftwagens beim Betrieb an einem Gefälle oder einer Steigung nur einen relativ geringen Einfluss auf den Füllstand in der zylindrischen Entnahmekammer haben. Zum einen wird dadurch eine zuverlässige Kraftstoffentnahme auch beim Beschleunigen bzw. Bremsen und beim Befahren von Steigungen und Gefällstrecken ermöglicht. Zum anderen wird dadurch aber auch die minimale Befüllmenge verringert, die zur zuverlässigen Kraftstoffentnahme erforderlich ist. Allerdings ist auch diese bekannte Tankanlage noch nicht optimal.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend verbesserte Tankanlage zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Tankanlage gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
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Die erfindungsgemäße Tankanlage eignet sich allgemein für ein Kraftfahrzeug, wobei die Tankanlage vorzugsweise für einen Lastkraftwagen (LKW) oder einen Omnibus ausgelegt ist.
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Weiterhin ist zu bemerken, dass die erfindungsgemäße Tankanlage vorzugsweise zur Aufnahme von Kraftstoff (z. B. Dieselkraftstoff, Ottokraftstoff) dient. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, dass die erfindungsgemäße Tankanlage zur Aufnahme anderer flüssiger Betriebsstoffe dient.
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In Übereinstimmung mit der eingangs beschriebenen bekannten Tankanlage weist auch die erfindungsgemäße Tankanlage zunächst einen Tank auf, um den flüssigen Betriebsstoff (z. B. Ottokraftstoff oder Dieselkraftstoff) aufzunehmen, der zum Betrieb des Kraftfahrzeugs erforderlich ist.
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Darüber hinaus weist auch die erfindungsgemäße Tankanlage in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik eine Entnahmekammer auf, die in dem Tank angeordnet ist und flüssigkeitsdichte Trennwände aufweist, welche die Entnahmekammer von dem Rest des Tanks trennen, so dass in der Entnahmekammer ein höherer Füllstand herrschen kann als in dem Rest des Tanks.
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Weiterhin umfasst auch die erfindungsgemäße Tankanlage in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik eine Entnahmeeinrichtung zur Entnahme des flüssigen Betriebsstoffs aus dem Tank, wobei die Entnahmeeinrichtung von oben in die Entnahmekammer hineinragt, so dass die Entnahmeeinrichtung den flüssigen Betriebsstoff aus der Entnahmekammer entnimmt.
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Die erfindungsgemäße Tankanlage zeichnet sich nun gegenüber dem Stand der Technik dadurch aus, dass die Trennwände der Entnahmekammer den Tank in die Entnahmekammer und zwei Außenkammern unterteilen, so dass ein Flüssigkeitsstrom zwischen den Außenkammern nur durch die Entnahmekammer möglich ist. Diese Trennung der beiden Außenkammern verhindert eine Nivellierung des Füllstands zwischen den beiden Außenkammern, so dass ein höherer Füllstand in einer der Außenkammern genutzt werden kann, um den Füllstand in der Entnahmekammer zu erhöhen.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verbinden die Trennwände der Entnahmekammer jeweils zwei gegenüberliegende Wandungen des Tanks miteinander. Hierbei können die Trennwände im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wie auch die beiden gegenüberliegenden Wandungen des Tanks, die von den Trennwänden miteinander verbunden werden, ebenfalls im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen können.
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In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Tankanlage sind Fluidventile vorgesehen, die den Flüssigkeitsstrom zwischen der jeweiligen Außenkammer und der Entnahmekammer steuern.
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Vorzugsweise sind diese Fluidventile als Rückschlagventile ausgebildet, die nur einen Flüssigkeitsstrom in die Entnahmekammer hinein ermöglichen und einen umgekehrten Flüssigkeitsstrom aus der Entnahmekammer heraus in die Außenkammern sperren. Dies hat zur Folge, dass ein höherer Flüssigkeitsstand in den Außenkammern zu einer Anhebung des Flüssigkeitsstands in der Entnahmekammer führt, indem der Betriebsstoff aus der Außenkammer in die Entnahmekammer strömt. Bei einem höheren Füllstand in der Entnahmekammer bleibt dieser höhere Füllstand dagegen erhalten, weil die Rückschlagventile dann verhindern, dass der flüssige Betriebsstoff aus der Entnahmekammer in die Außenkammern strömt.
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In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Fluidventile jeweils als Klappenventil ausgebildet und weisen eine schwenkbare Ventilklappe auf, wobei die Ventilklappe eine Durchströmöffnung in der Trennwand der Entnahmekammer in einer Öffnungsstellung öffnet und in einer Schließstellung schließt.
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Die Schwenkachse der Ventilklappe kann hierbei bezüglich der Ventilklappe mittig angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Schwenkachse der Ventilklappe jedoch an einem Ende der Ventilklappe angeordnet.
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Weiterhin ist die zu erwähnen, dass die Schwenkachse der Ventilklappe vorzugsweise horizontal verläuft. Es jedoch grundsätzlich auch möglich, dass die Schwenkachse der Ventilklappe anders ausgerichtet ist, z. B. vertikal.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Trennwand der Entnahmekammer an ihrer Unterseite einen schräg zur Senkrechten verlaufenden Wandabschnitt aufweist, wobei dieser schräge Wandabschnitt vorzugsweise in die Entnahmekammer hinein angeschrägt ist, d. h. nach innen geneigt. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der schräge Wandabschnitt aus der Entnahmekammer heraus angeschrägt ist, d. h. nach außen geneigt ist. Die Durchströmöffnung befindet sich dann vorzugsweise in dem schräg verlaufenden Wandabschnitt der Trennwand. Hierbei ist die Ventilklappe an ihrer Oberseite mit einer Schwenkachse angelenkt, d. h. die Schwenkachse befindet sich an der Oberseite der Ventilklappe. Dies ist in Verbindung mit der Anschrägung des Wandabschnitts vorteilhaft, weil die auf die Ventilklappe wirkende Schwerkraft die Ventilklappe dann selbsttätig in die Schließstellung drückt.
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Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Ventilklappe vorzugsweise in der Öffnungsstellung in die Entnahmekammer hinein geschwenkt ist und in der Schließstellung von innen gegen die Trennwand geschwenkt ist. Die Ventilklappe öffnet also nach innen in die Entnahmekammer hinein. Dies ist vorteilhaft, weil dann der Flüssigkeitsdruck in der Entnahmekammer die Ventilklappe in die Schließstellung drückt. Falls also in der Entnahmekammer ein höherer Füllstand vorliegt als in der benachbarten Außenkammer, so wirkt eine Druckdifferenz auf die schwenkbare Ventilklappe, wobei diese Druckdifferenz die Ventilklappe in die Schließstellung drückt.
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Zur Abdichtung der Ventilklappe gegenüber der Durchströmöffnung bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten, die einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können. Beispielsweise kann die Ventilklappe eine erste Dichtung aufweisen, um die Durchströmöffnung in der Schließstellung der Ventilklappe abzudichten. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Durchströmöffnung an der Trennwand von einer zweiten Dichtung umgeben ist, um die Durchströmöffnung in der Schließstellung der Ventilklappe abzudichten. Ferner besteht auch die Möglichkeit, dass die Ventilklappe durch ihr Material selbst eine ausreichende Dichteigenschaft aufweist, um die Durchströmöffnung in der Schließstellung der Ventilklappe abzudichten.
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In einer Variante der Erfindung ist ein separates Scharnier vorgesehen, mit dem die schwenkbare Ventilklappe an der Trennwand angebracht ist, wobei die Ventilklappe beispielsweise aus Metall bestehen kann.
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In einer anderen Variante der Erfindung ist die Ventilklappe dagegen über ein Filmscharnier schwenkbar, wobei die Ventilklappe und das Filmscharnier sowohl ein mehrteiliges wie auch ein einstückiges Bauteil bilden können, das beispielsweise aus Kunststoff oder Gummi bestehen kann.
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Ferner weist auch die erfindungsgemäße Tankanlage vorzugsweise einen Einfüllstutzen auf, um den Tank mit dem flüssigen Betriebsstoff zu befüllen, wobei der Einfüllstutzen vorzugsweise von oben in die Entnahmekammer mündet, so dass beim Befüllen zunächst die Entnahmekammer mit dem Betriebsstoff gefüllt wird. Die Erfindung ermöglicht hierbei eine relativ geringe minimale Befüllmenge, die zur Sicherstellung einer zuverlässigen Kraftstoffentnahme vorhanden sein muss.
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Weiterhin ist zu erwähnen, dass bei der erfindungsgemäßen Tankanlage die Trennwände vorzugsweise vom Boden des Tanks ausgehen und an ihrer Oberseite unter der Tankoberseite enden, so dass der Betriebsstoff beim Befüllen ab einem bestimmten Füllstand in der Entnahmekammer über die Trennwände nach außen in die Außenkammern strömen kann. Bei einem Befüllvorgang wird also zunächst nur die Entnahmekammer mit dem Betriebsstoff gefüllt, bis der Füllstand die Oberseite der Trennwände der Entnahmekammer erreicht. Bei einem weiteren Ansteigen des Füllstands strömt der Betriebsstoff dann über die Trennwände in die angrenzenden Außenkammern und steigt dann erst weiter an, wenn auch die Außenkammern auf einen entsprechenden Füllstand aufgefüllt sind.
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In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die beiden Außenkammern bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung vorne und hinten angeordnet, während sich die Entnahmekammer bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung zwischen den Außenkammern befindet.
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Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Trennwände vorzugsweise quer (z. B. rechtwinklig) zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufen und zwei gegenüberliegende Wandungen des Tanks miteinander verbinden, die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen.
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Hinsichtlich des Füllvolumens der Entnahmekammer bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten, die auch von dem Füllvolumen des gesamten Tanks abhängen. Beispielsweise kann das Füllvolumen der Entnahmekammer im Bereich von 11-201 oder 51-301 liegen. In diesem Zusammenhang ist auch zu erwähnen, dass das Füllvolumen der Entnahmekammer in Bezug auf das Füllvolumen des gesamten Tanks im Bereich von bis zu 10% liegen kann, jedoch sind im Rahmen der Erfindung auch andere Werte möglich.
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Die Fluidventile zwischen der Entnahmekammer und den Außenkammern sind vorzugsweise bodennah in dem Tank angebracht, vorzugsweise in einem bodennahen Bereich von weniger als 20% der gesamten Tankhöhe, jedoch können die Fluidventile innerhalb des Tanks grundsätzlich auch in anderer Höhe angeordnet sein.
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Weiterhin ist noch zu erwähnen, dass die angeschrägten Wandabschnitte der Trennwände vorzugsweise jeweils eben sind, wie auch die restlichen Bereiche der Trennwände jeweils eben sein können. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Trennwände gekrümmt oder gewölbt sind.
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Schließlich ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Tankanlage. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für ein komplettes Kraftfahrzeug (z. B. Lastkraftwagen, Omnibus) mit einer solchen Tankanlage.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine ausschnittweise Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Tankanlage für einen Lastkraftwagen,
- 2 eine schematische Aufsicht auf die Tankanlage gemäß 1,
- 3 eine vergrößerte Detailansicht aus 1,
- 4 eine aufgeschnittene Perspektivansicht eines Teils der Tankanlage aus den vorangehenden Figuren, sowie
- 5 eine weitere aufgeschnittene Perspektivansicht der Tankanlage aus den vorangehenden Figuren.
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Die Zeichnungen zeigen verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Tankanlage zur Aufnahme von Kraftstoff in einem Lastkraftwagen, wobei die Tankanlage in dem Lastkraftwagen in herkömmlicher Weise montiert werden kann.
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Die Tankanlage weist zunächst einen Tank 1 auf, der von zwei Trennwänden 2, 3 in eine Entnahmekammer 4 und zwei Außenkammern 5, 6 unterteilt wird.
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Die beiden Trennwände 2, 3 der Entnahmekammer 4 verlaufen hierbei im Wesentlichen rechtwinklig zur Fahrzeuglängsrichtung und verbinden zwei gegenüberliegende, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Wände des Tanks 1 miteinander. Die beiden Außenkammern 5, 6 liegen also in Fahrzeuglängsrichtung in dem Tank 1 vorne bzw. hinten, während die Entnahmekammer 4 dazwischen liegt.
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Hierbei ist zu erwähnen, dass die Trennwände 2, 3 der Entnahmekammer 4 flüssigkeitsdicht sind und dadurch einen Flüssigkeitsstrom zwischen den beiden Außenkammern 5, 6 grundsätzlich verhindern.
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In die Entnahmekammer 4 ragt von oben eine Entnahmeeinrichtung 7 hinein, die den Kraftstoff im Betrieb aus der Entnahmekammer 4 bodennah entnimmt.
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Darüber hinaus weist die Tankanlage einen Einfüllstützen 8 auf, über den Kraftstoff in den Tank eingefüllt werden kann. Der Einfüllstutzen 8 ist in 4 nur schematisch dargestellt und mündet ebenfalls in die Entnahmekammer 4. Dies bedeutet, dass bei einem Befüllvorgang zunächst die Entnahmekammer 4 mit dem nachgefüllten Kraftstoff gefüllt wird.
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Aus 4 ist jedoch ersichtlich, dass sich die Trennwände 2, 3 der Entnahmekammer nicht über die gesamte Höhe des Tanks 1 erstrecken, sondern unterhalb der Oberseite des Tanks 1 enden. Bei einem Befüllvorgang steigt der Flüssigkeitsspiegel in der Entnahmekammer 4 zunächst an, ohne dass Kraftstoff in die beiden Außenkammern 5, 6 gelangt. Erst wenn der Flüssigkeitsspiegel in der Entnahmekammer 4 die Oberkanten der Trennwände 2, 3 erreicht, kann der Kraftstoff aus der Entnahmekammer 4 in die Außenkammern 5, 6 strömen und diese ebenfalls befüllen.
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Aus den 1, 3 und 5 ist weiterhin ersichtlich, dass die Trennwände 2, 3 der Entnahmekammer 4 an ihrer Unterseite jeweils einen angeschrägten Wandabschnitt 9, 10 aufweisen, wobei die schrägen Wandabschnitte 9, 10 in die Entnahmekammer 4 hinein angeschrägt sind.
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In den schrägen Wandabschnitten 9, 10 befinden sich jeweils zwei Klappenventile, die als Rückschlagventil wirken und nur einen Flüssigkeitsstrom aus den Außenkammern 5, 6 in die Entnahmekammer 4 hinein ermöglichen, wohingegen ein umgekehrter Flüssigkeitsstrom aus der Entnahmekammer 4 in die Außenkammern 5, 6 gesperrt wird.
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Diese Klappenventile weisen jeweils eine schwenkbare Ventilklappe 11-14 auf, die jeweils eine Durchströmöffnung 15 wahlweise öffnen oder schließen kann. Die Ventilklappen 11 und 14 sind hierbei im geschlossenen Zustand gezeigt, während die Ventilklappen 12, 13 im geöffneten Zustand dargestellt sind. In dem geöffneten Zustand der Ventilklappe 12 kann Kraftstoff in Richtung der Pfeile aus der Außenkammer 5 durch die Durchströmöffnung 15 in die Entnahmekammer 4 strömen.
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Hierbei ist zu erwähnen, dass die Schwenkachse der Ventilklappen 11-14 an ihrer Oberseite angeordnet ist. Dies ist vorteilhaft, weil die Schwerkraft dann die Ventilklappen 11-14 selbsttätig in die Schließstellung drückt.
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Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Ventilklappen 11-14 an den Trennwänden 2, 3 an der Innenseite angeordnet sind, d. h. innerhalb der Entnahmekammer. Die Ventilklappen 11-14 schwenken also zum Öffnen in die Entnahmekammer 4 hinein und werden zum Schließen gegen die Trennwand 2 bzw. 3 gedrückt. Diese Anordnung ist vorteilhaft, weil der Flüssigkeitsdruck in der Entnahmekammer 4 die Ventilklappen 11-14 so in die Schließstellung drückt. Dadurch wird erreicht, dass die Ventile selbsttätig schließen, wenn der Flüssigkeitsstand in der Entnahmekammer 4 höher ist als in den Außenkammern 5, 6.
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Ferner ist zu erwähnen, dass sich die Entnahmekammer 4 mit den Trennwänden 2, 3 über die gesamte Breite des Tanks 1 erstreckt. Dies bedeutet, dass keine Flüssigkeitsströmung zwischen den Außenkammern 5, 6 möglich ist. Dies ist vorteilhaft, weil ein höherer Flüssigkeitsstand in einer der Außenkammern 5, 6 dann vollständig zu einer entsprechenden Anhebung des Flüssigkeitsstands in der Entnahmekammer 4 führt.
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Im Ergebnis erhöht die Erfindung also die Zuverlässigkeit der Kraftstoffentnahme auch bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen sowie beim Betrieb an Gefällen oder Steigungen. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine Reduzierung der Erstbefüllmenge bei der Auslieferung des Lastkraftwagens und ermöglicht eine deutlich höherer Reichweite zur Überführung mit der Erstbefüllmenge.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und in den Schutzbereich fallen. So umfasst die Erfindung verschiedene Erfindungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genie-ßen, d. h. ohne die Merkmale des Hauptanspruchs. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Konstruktion und Gestaltung der Ventile auch bei einem Tank Anwendung finden, wie er an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tank
- 2, 3
- Trennwand
- 4
- Entnahmekammer
- 5, 6
- Außenkammer
- 7
- Entnahmeeinrichtung
- 8
- Einfüllstutzen
- 9, 10
- Schräger Wandabschnitt der Trennwand
- 11-14
- Ventilklappen
- 15
- Durchströmöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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