DE102019132501A1

DE102019132501A1 - Druckbehälterbaugruppe für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019132501A1
Application number: DE102019132501.3A
Authority: DE
Inventors: Olivier Cousigne
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2021-06-02

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß eine Druckbehälterbaugruppe 100 für ein Kraftfahrzeug 10, mit einem oder mehreren Trägern 130 und Druckbehältern 140, wobei die Träger 130 an den Druckbehältern 140 anliegen und die Druckbehälter 140 unter einer elastischen Deformation zumindest entlang einer ersten Richtung quer zur Druckbehälterlängsachse in Position halten. Eine Bewegung der Druckbehälter 140 entlang der Druckbehälterlängsachse kann durch ein Feder-Dämpfer-Element 150, 155 verringert oder gedämpft werden. Dadurch kann auf zusätzliche Befestigungselemente verzichtet werden. Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ferner ein Kraftfahrzeug 10 mit einer solchen Druckbehälterbaugruppe 100.

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Druckbehälterbaugruppe für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Druckbehälterbaugruppe.
Druckbehälter können beispielsweise in Kraftfahrzeugen verwendet werden, um gasförmigen Brennstoff zu speichern. Zur Befestigung können beispielsweise Neckmounts oder Spannbänder verwendet werden, welche jedoch relativ groß oder schwer sind und einen nicht vernachlässigbaren Bauraum erfordern. Dies kann zu einer Kürzung von Druckbehältern oder zu einer Verkleinerung von Druckbehälterdurchmessern führen, was zu einer Minderung der speicherbaren Menge von gasförmigem Kraftstoff führt.
Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, eine Druckbehälterbaugruppe mit einer alternativen oder vereinfachten Befestigung der Druckbehälter vorzusehen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgaben werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Druckbehälterbaugruppe für ein Kraftfahrzeug. Die Druckbehälterbaugruppe weist einen oder mehrere Träger auf. Die Druckbehälterbaugruppe weist einen oder mehrere Druckbehälter mit einer jeweiligen Druckbehälterlängsachse auf. Die Träger liegen an den Druckbehältern an und halten die Druckbehälter, unter einer elastischen Deformation, zumindest entlang einer ersten Richtung quer zur Druckbehälterlängsachse in Position.
Mittels einer solchen Druckbehälterbaugruppe können Träger, welche beispielsweise ohnehin für eine Stabilisierung der Druckbehälterbaugruppe oder für eine erhöhte Resistenz gegen Aufprallereignisse vorhanden sein können, zur unmittelbaren Halterung von Druckbehältern verwendet werden. Auf zusätzliche Befestigungsmittel wie beispielsweise Neckmounts oder Spannbänder kann bevorzugt verzichtet werden.
Träger können sich beispielsweise entlang einer jeweiligen Längsachse erstrecken und können beispielsweise einen entlang der Längsachse konstanten Querschnitt haben. Dies entspricht einer einfachen Ausführung. Der Querschnitt kann jedoch auch veränderlich sein. Die Träger können insbesondere für eine erhöhte Stabilität entlang ihrer Längsachse sorgen. Träger können insbesondere starr oder zumindest weitgehend starr sein. Wenn beispielsweise ein Träger quer zur Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs eingebaut ist, so kann dieser eine erhöhte Stabilität gegen Seitenaufprallereignisse bieten. Auch andere Stabilisierungsaufgaben können jedoch von Trägern übernommen werden.
Die Druckbehälterlängsachse kann insbesondere eine Achse darstellen, entlang welcher ein Druckbehälter seine größte Ausdehnung hat und/oder relativ zu welcher er ganz oder zumindest im Wesentlichen rotationssymmetrisch ist. Beispielsweise kann ein Querschnitt des Druckbehälters entlang der Druckbehälterlängsachse zumindest entlang eines mittleren Abschnitts konstant sein und kann sich zu jeweiligen Enden des Druckbehälters hin verkleinern. Auch andere Ausführungen sind jedoch möglich. Insbesondere kann ein Druckbehälter einen runden Querschnitt haben, wobei auch andere Ausführungen möglich sind.
Die elastische Deformation bewirkt insbesondere eine gewisse Vorspannung, welche dafür sorgen kann, dass ein Wackeln oder ein sonstiges Spiel eines Druckbehälters vermieden wird. Durch die elastische Deformation kann beispielsweise auch thermisch bedingten Dimensionsänderungen der Komponenten oder einer Ausdehnung eines Druckbehälters beim Betanken Rechnung getragen werden.
Darunter, dass ein Druckbehälter in einer ersten Richtung quer zur Druckbehälterlängsachse in Position gehalten wird, kann insbesondere verstanden werden, dass eine Bewegung des Druckbehälters in der Druckbehälterbaugruppe in der entsprechenden Richtung und/oder entgegengesetzt dazu nicht mehr oder nur noch sehr eingeschränkt, d.h. insbesondere im Rahmen der elastischen Deformation, möglich ist. Die erste Richtung kann beispielsweise für alle Druckbehälter der Druckbehälterbaugruppe gleich definiert sein. Quer zur ersten Richtung, insbesondere in Richtung der Druckbehälterlängsachse, kann jedoch noch eine weitergehende Beweglichkeit vorgesehen sein.
Die Druckbehälterbaugruppe kann insbesondere für ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise Personenkraftwagen, Krafträder oder Nutzfahrzeuge vorgesehen sein. Die Druckbehälterbaugruppe dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigem Brennstoff. Die Druckbehälterbaugruppe kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem (auch „Compressed Natural Gas“ oder CNG genannt) oder verflüssigtem (auch „Liquid Natural Gas“ oder LNG genannt) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Die Druckbehälterbaugruppe kann mit mindestens einem Energiewandler fluidverbunden sein, der eingerichtet ist, die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln.
In der Druckbehälterbaugruppe kann ein Druckbehälter vorhanden sein, es können jedoch insbesondere auch mehrere, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf oder mehr Druckbehälter vorhanden sein.
Ein Druckbehälter kann insbesondere als Composite Overwrapped Pressure Vessel ausgebildet sein. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter oder ein Hochdruckgasbehälter sein.
Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft mit einem nominalen Betriebsdruck (auch „Nominal Working Pressure“ oder NWP genannt) von ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von ca. 700 barü oder mehr zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeugs liegen.
Die Druckbehälter können beispielsweise zusammen ein Rohrspeichersystem ausbilden, und können insbesondere für diesen Fall jeweils ein Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis mit einem Wert zwischen 5 und 40, bevorzugt zwischen 7 und 25, und besonders bevorzugt zwischen 9 und 15 aufweisen. Das Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis ist der Quotient aus der Länge des Druckbehälters im Zähler und dem Außendurchmesser des Druckbehälters im Nenner. Zweckmäßig sind die Druckbehälter parallel oder seriell zueinander angeordnet und/oder an deren Enden miteinander fluidverbunden. Typischerweise sind die Druckbehälter in Serie geschaltet und können zweckmäßig in einem kontinuierlichen Fertigungsprozess hergestellt sein. Zwischen den Druckbehältern können Fluidverbindungselemente vorgesehen sein. Durch Fluidverbindungselemente zwischen den Druckbehältern sind auch Parallelschaltung und/oder Kombinationen von Parallel- und Serienschaltung möglich.
Die Druckbehälter können beispielsweise einen Liner und/oder eine faserverstärkte Schicht aufweisen. Ein Liner kann dabei insbesondere eine Permeation von Brennstoff wie beispielsweise Wasserstoff unterbinden. Eine faserverstärkte Schicht kann die Struktur des Druckbehälters definieren. Auch andere Materialien können jedoch verwendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist die Druckbehälterbaugruppe für einen, einige oder alle Druckbehälter eine, zwei oder mehr Federn oder elastische Elemente auf, welche den Druckbehälter entlang seiner Druckbehälterlängsachse fixieren. Unter einer Fixierung wird dabei insbesondere verstanden, dass der Druckbehälter von den Federn oder den elastischen Elementen in einer Sollposition gehalten wird, von welcher aus nur eine begrenzte Bewegung möglich ist, wobei zudem durch die Federn oder elastischen Elemente vorgesehen ist, dass nach Rückgang oder Ende einer die Auslenkung auslösenden Kraft eine Rückkehr des Druckbehälters in die Sollposition erfolgt. Federn können insbesondere als Spezialfall elastischer Elemente angesehen werden. Sie können beispielsweise als Schraubenfedern oder Spiralfedern ausgebildet sein. Elastische Elemente können beispielsweise elastische Materialien wie Gummi aufweisen, welche beispielsweise so angeordnet sind, dass eine elastische Kraft auf den jeweiligen Druckbehälter ausgeübt wird.
Insbesondere können pro Druckbehälter zwei Federn vorgesehen sein, welche insbesondere entlang der Druckbehälterlängsachse beidseits des Druckbehälters angeordnet sind und somit von beiden Seiten aus eine jeweilige Kraft auf den Druckbehälter ausüben können. Beispielsweise kann jedoch auch nur eine Feder pro Druckbehälter vorgesehen sein, welche so ausgebildet sein kann, dass sie die entsprechende Wirkung in beiden Richtungen übernimmt.
Durch die Ausbildung mit den erwähnten Federn oder elastischen Elementen kann eine gewisse Beweglichkeit des Druckbehälters entlang seiner Längsrichtung vorgesehen sein, wodurch beispielsweise Stöße aufgefangen werden können oder einer thermischen oder druckbedingten Expansion des Druckbehälters Rechnung getragen werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist die Druckbehälterbaugruppe für einen, einige oder alle Druckbehälter zumindest einen Dämpfer auf, welcher den Druckbehälter bezüglich einer Bewegung entlang seiner Druckbehälterlängsachse dämpft. Dadurch kann die Bewegung entlang der Druckbehälterlängsachse zwar weiter ermöglicht, jedoch gedämpft werden und somit dafür gesorgt werden, dass der Druckbehälter keine zu schnellen Bewegungen ausführt. Beispielsweise kann dadurch vorgebeugt werden, dass der Druckbehälter in bestimmten Fahrsituationen in Oszillationen oder andere unerwünschte Bewegungen gerät. Eine Dämpfung kann insbesondere einer Bewegung eine Kraft entgegensetzen.
Eine Dämpfungswirkung kann insbesondere um so ausgeprägter sein, je schneller die zu dämpfende Bewegung ist. Dadurch können ruckartige Bewegungen besonders wirkungsvoll verhindert werden.
Federn bzw. elastische Elemente und Dämpfer können zusammen jeweilige Feder-Dämpfer-Elemente bilden.
Die Träger können die Druckbehälter insbesondere auch entlang einer zweiten Richtung quer zur Druckbehälterlängsachse in Position halten. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass ein jeweiliger Druckbehälter durch die Träger zweidimensional stabilisiert wird, so dass in einer Ebene quer zur Druckbehälterlängsachse gesehen höchstens noch eine Bewegung im Rahmen der möglichen bereits erwähnten elastischen Deformation möglich ist. Lediglich quer zu der erwähnten Ebene, also entlang der Druckbehälterlängsachse, ist dann bevorzugt noch eine etwas weitergehende Bewegung möglich. Die zweite Richtung ist insbesondere verschieden von der ersten Richtung.
Die erste Richtung kann insbesondere einer Längsrichtung der Druckbehälterbaugruppe entsprechen und die zweite Richtung kann insbesondere einer Hochrichtung der Druckbehälterbaugruppe entsprechen. Die Richtungen können beispielsweise senkrecht zueinander ausgerichtet sein. Sie können beide quer zu einer Querrichtung der Druckbehälterbaugruppe ausgerichtet sein. Druckbehälterlängsachsen können beispielsweise parallel zur Querrichtung der Druckbehälterbaugruppe ausgerichtet sein.
Die erwähnten Richtungen der Druckbehälterbaugruppe, also deren Längsrichtung, Querrichtung und Hochrichtung, können insbesondere identisch oder zumindest im Wesentlichen identisch zu einer jeweiligen Längsrichtung, Querrichtung und Hochrichtung eines Kraftfahrzeugs sein, in welchem die Druckbehälterbaugruppe verbaut ist oder zur Verbauung vorgesehen ist. Unter einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs kann dabei insbesondere diejenige Richtung verstanden werden, entlang welcher sich das Kraftfahrzeug bei gerade stehenden gelenkten Rädern bewegt. Meistens hat ein Kraftfahrzeug entlang dieser Richtung auch die längste Ausdehnung, jedoch kann bei besonders kurzen Fahrzeugen auch eine Ausdehnung in Querrichtung größer sein. Die Hochrichtung zeigt bei auf ebener Oberfläche stehendem Fahrzeug typischerweise senkrecht nach oben. Die Querrichtung steht typischerweise senkrecht auf einer durch Hochrichtung und Längsrichtung aufgespannten Ebene.
Druckbehälterlängsachsen und Träger können sich insbesondere parallel zueinander erstrecken. Dies kann sich auf alle Druckbehälter und Träger beziehen, kann sich jedoch gegebenenfalls auch nur auf einen Teil der Druckbehälter und/oder Träger beziehen.
Einer, einige oder alle der Träger können entlang der ersten Richtung gesehen unmittelbar benachbart zu einem Druckbehälter oder zwischen zwei nebeneinanderliegenden Druckbehältern angeordnet sein. Ein Träger kann sich beispielsweise unmittelbar benachbart zu einem Druckbehälter befinden, wenn der Träger endseitig entlang einer Reihe von Druckbehältern angeordnet ist. Ein Träger kann sich beispielsweise zwischen zwei nebeneinanderliegenden Druckbehältern befinden, wenn dieser innerhalb einer Reihe von mehreren unmittelbar benachbarten Druckbehältern angeordnet ist.
Die Träger können in Hochrichtung der Druckbehälterbaugruppe gesehen und/oder in der zweiten Richtung gesehen beispielsweise nur obenseitig, nur untenseitig, oben- und untenseitig, und/oder paarweise gegenüberliegend angeordnet sein. Dadurch können diverse Stabilisierungsaufgaben und/oder Halteaufgaben der Träger erreicht werden. Es können auch unterschiedliche erwähnte Ausführungen kombiniert werden, so können beispielsweise einige Träger nur oben, einige Träger nur unten sein und/oder es können gewisse Träger paarweise gegenüberliegend angeordnet sein. Es sei erwähnt, dass ein Träger auch beispielsweise Komponenten sowohl oben wie auch unten haben kann, wobei ein solcher Träger beispielsweise als Doppel-T-Träger ausgebildet sein kann.
Einer, einige oder alle der Träger können insbesondere ganz oder teilweise an die anliegenden Druckbehälter formangepasst sein. Beispielsweise kann eine Außenkontur eines jeweiligen Trägers komplementär zur Außenkontur eines anliegenden Druckbehälters ausgebildet sein. Beispielsweise kann, insbesondere bei Druckbehältern mit rundem Querschnitt, ein Querträger einen Querschnitt aufweisen, dessen Ausdehnung entlang der Längsrichtung der Unterbodenbaugruppe sich in einer Hochrichtung der Unterbodenbaugruppe gesehen zur Mitte hin verschmälert. Zur Formanpassung können Träger beispielsweise einen dreiecksförmigen Querschnitt aufweisen, oder sie können beispielsweise jeweils eine oder zwei konkav gerundete, den Druckbehältern zugewandte Wangenflächen aufweisen.
Gemäß einer Ausführung sind die Träger an Kontaktbereichen zu den Druckbehältern mit einer elastischen Schicht überzogen, in welcher die elastische Deformation erfolgt. Gemäß einer weiteren Ausführung sind die Druckbehälter an Kontaktbereichen zu den Trägern mit einer elastischen Schicht überzogen, in welcher die elastische Deformation erfolgt. Dadurch kann dediziert an den Trägern und/oder an den Druckbehältern die elastische Deformation ermöglicht werden, welche wie bereits erwähnt den jeweiligen Druckbehälter in Position hält. Auch eine Kombination der Ausführungen ist möglich, so kann beispielsweise sowohl auf einem Träger wie auch auf einem anliegenden Druckbehälter eine jeweilige elastische Schicht aufgebracht sein. Bei der elastischen Schicht kann es sich insbesondere um eine Gummischicht handeln. Sie kann beispielsweise eine Dicke von 2 mm bis 3 mm haben. Diese Dicke kann sich insbesondere auf einen nicht deformierten Zustand beziehen. Die elastische Deformation kann alternativ jedoch beispielsweise auch durch eine entsprechende Materialwahl und/oder Gestaltung eines Trägers vorgesehen sein, wobei beispielsweise ein Träger aus einem elastischen Material ausgebildet sein kann oder eine Wandstärke haben kann, welche eine Elastizität ermöglicht. Beispielsweise können für eine elastische Schicht und/oder für einen Träger Elastomere, Gummi, oder ein Ethylen-Propylen-Kautschuk, insbesondere vom Typ EPDM 70 Shore A, verwendet werden. Als Wandstärken können beispielsweise vorteilhaft Werte von mehr als 2 mm, mehr als 3 mm oder mehr als 4 mm, und/oder weniger als 3 mm, weniger als 4 mm oder weniger als 5 mm verwendet werden.
Die Druckbehälterbaugruppe kann eine obere Platte aufweisen, welche die Druckbehälterbaugruppe obenseitig abschließt. Sie kann auch eine untere Platte aufweisen, welche die Druckbehälterbaugruppe untenseitig abschließt. Die untere Platte kann beispielsweise als eine Unterbodenplatte eines Kraftfahrzeugs ausgeführt sein, beispielsweise wenn die Druckbehälterbaugruppe als Unterbodenbaugruppe eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.
Gemäß einer Ausführung sind einer, einige oder alle der Träger als zu der oberen Platte und/oder der unteren Platte separate Elemente ausgebildet. Dadurch können Träger und Platten für ihre jeweiligen Verwendungszwecke hin optimiert werden.
Gemäß einer Ausführung sind einer, einige oder alle der Träger als Rippen in der oberen Platte und/oder in der unteren Platte ausgebildet. Beispielsweise kann die jeweilige Platte entsprechend verformt werden, so dass die Träger ausgebildet werden. Beispielsweise kann also eine Einbuchtung einer jeweiligen Platte nach innen eine Rippe bilden und somit einen Träger ausbilden. Dies kann zu einer weiteren Materialeinsparung führen.
Es sei erwähnt, dass bei einer Druckbehälterbaugruppe auch die Ausbildung der Träger als separate Elemente und die Ausbildung der Träger als Rippen in einer der Platten kombiniert werden können.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer hier beschriebenen Druckbehälterbaugruppe. Bezüglich der Druckbehälterbaugruppe kann auf alle hier beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Die erwähnten Vorteile können erreicht werden.
Gemäß einer Ausführung ist mindestens eine Druckbehälterbaugruppe als Unterbodenbaugruppe in einem Unterbodenbereich und/oder unter einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs angeordnet. Dies entspricht einer bevorzugten Anordnung einer Druckbehälterbaugruppe, da beispielsweise bei etwas höheren Fahrzeugen unter dem Fahrgastraum Platz ist, welcher vernünftigerweise für die Anordnung von Druckbehältern verwendet werden kann. Durch die Verwendung der hier offenbarten Druckbehälterbaugruppe kann in dem vorhandenen Bauraum ein größeres Volumen an gasförmigem Kraftstoff gespeichert werden.
Es kann jedoch beispielsweise auch eine Druckbehälterbaugruppe in einem Mitteltunnelbereich, auf einer Hinterachse, hinter der Hinterachse oder unter dem Rücksitz des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die weiter oben bereits beschriebene Halterung der Druckbehälter durch die Träger unter einer elastischen Deformation kann somit universell in einem Kraftfahrzeug verwendet werden, wobei beispielsweise an einer hierfür geeigneten Einbauposition einer oder mehrere Träger ausgebildet werden können, welche einen oder mehrere Druckbehälter in Position halten. Auf zusätzliche Befestigungselemente kann dabei insbesondere verzichtet werden. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Anordnung von Druckbehältern im Kraftfahrzeug an geeigneten Einbauräumen bei minimalem Aufwand.
Begrifflichkeiten wie „in Position halten“ oder „fixieren“ sind hier grundsätzlich derart zu verstehen, dass ein Element relativ zu einem Koordinatensystem der Druckbehälterbaugruppe oder eines Kraftfahrzeugs gehalten oder fixiert wird. Bewegt sich eine Druckbehälterbaugruppe oder ein Kraftfahrzeug als Ganzes, so wird auch das jeweils darin enthaltene Element entsprechend mitbewegt.
Mit anderen Worten können Druckbehälter beispielsweise fast oder ganz ohne Befestigung gelagert werden. Sie können beispielsweise mittels Feder-/Dämpfer-System, Karosserieblechen und/oder Bodenplatte-Verstärkungselementen gelagert werden.
Eine X- und Z-Lagerung von Druckbehältern kann beispielsweise durch Träger bzw. Querstreben gewährleistet werden. Diese Querstreben bzw. Träger können bevorzugt auch beim Seitencrash eine Verstärkungsfunktion haben. Sie können als einfache Rippen in einem Bodenblech und/oder in einer Bodenplatte ausgebildet sein, oder sie sind getrennte Teile, die auf ein Bodenblech bzw. auf die Bodenplatte gepunktet (geschweißt) oder geklebt werden können.
Die Träger bzw. Querstreben können beispielsweise mit Gummi ummantelt sein, welcher beispielsweise eine Dicke von 2 mm bis 3 mm haben kann. Dadurch können die Druckbehälter geschützt werden. Die Gummiummantelungen können in der Lage sein, die Ausdehnung der Druckbehälter abzufangen, welche beispielsweise beim Betanken auftreten kann.
Die Druckbehälter sind bevorzugt immer in Kontakt mit den Trägern bzw. Querstreben. Die Druckbehälter können beispielsweise zwischen den Trägern bzw. Querstreben eingeklemmt sein.
Zur Gewährleistung einer Lagerung beispielsweise in y-Richtung kann ein Feder-Dämpfer-System vorgesehen sein. Diese Lagerung kann beispielsweise auf nur einer Seite oder auf beiden Seiten angebracht werden. Eine Feder kann eine ausreichende Einpresskraft in Druckbehälterlängsrichtung gewährleisten, damit der Druckbehälter in seiner Position bleibt. Ein Dämpfer vermeidet Oszillationen und gewährleistet sanfte kleine Bewegungen des Druckbehälters. Langsame Bewegungen des Druckbehälters wie beispielsweise während des Betriebs oder bei der Betankung werden durch den Dämpfer gedämpft.
Während einer Entnahme kann ein Druckbehälter beispielsweise kürzer werden. Eine Feder oder anderes elastisches Element kann beispielsweise einen permanenten Kontakt zwischen dem Druckbehälter und seiner Halterung gewährleisten. Bei schnellen Bewegungen wie beispielsweise bei einem Crash kann das Feder-Dämpfer-System gemäß zumindest einer Ausführung eine Verschiebung des Druckbehälters unmöglich machen. Bei langsamen Bewegungen kann sich beispielsweise ein Dämpfer anpassen bzw. verschieben. Bei schlagartigen Bewegungen kann der Dämpfer steif bleiben und die Druckbehälter lagern.
Die hier erwähnte Art der Tanklagerung bzw. Druckbehälterlagerung kann auch für konventionelle Drucktranks und Drucktankintegration beispielsweise unter einem Rücksitz, hinter einer Hinterachse oder in einem Mitteltunnel verwendet werden.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1: eine schematische Druckbehälterbaugruppe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2: eine schematische Druckbehälterbaugruppe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3: einen Ausschnitt aus einer Druckbehälterbaugruppe,
4: Komponenten einer Druckbehälterbaugruppe, und
5: ein schematisches Kraftfahrzeug.

1 zeigt eine Druckbehälterbaugruppe 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel rein schematisch in einer Querschnittsansicht. Die Druckbehälterbaugruppe 100 weist eine untere Platte 110 und eine obere Platte 120 auf. Diese grenzen die Druckbehälterbaugruppe 100 nach unten und nach oben ab. 1 stellt einen Schnitt in einer x-z-Ebene dar, wobei gemäß typischer Nomenklatur die x-Richtung einer Längsachse eines Kraftfahrzeugs entspricht, welche beispielsweise parallel zur Fahrtrichtung bei gerade stehenden gelenkten Rädern ist, und die z-Richtung einer Hochachse eines Kraftfahrzeugs entspricht. Auch andere Ausrichtungen sind jedoch möglich.
Zwischen den Platten 110, 120 sind vorliegend insgesamt acht Träger 130 ausgebildet, welche vorliegend als Querträger ausgebildet und angeordnet sind. Sie erstrecken sich ebenso wie die weiteren Komponenten quer zur Papierebene von 1.
Des Weiteren sind vorliegend vier Druckbehälter 140 vorhanden, welche einen runden Querschnitt aufweisen und sich mit jeweiligen Druckbehälterlängsachsen quer zur Papierebene von 1 erstrecken.
Die Träger 130 sind wie gezeigt jeweils paarweise gegenüberliegend angeordnet, wobei jeweils ein Träger 130 unten und ein Träger 130 oben angeordnet ist. Jeder Träger 130 ist wie gezeigt mit einer Schicht 135 aus elastischem Material überzogen und grenzt damit an die jeweils unmittelbar benachbarten Druckbehälter 140 an. Träger 130 und Druckbehälter 140 berühren sich somit unmittelbar, wobei es zu einer gewissen elastischen Deformation der Schicht 135 kommt.
Durch die eben beschriebene und in 1 gezeigte Anordnung wird somit erreicht, dass durch das unmittelbare Anliegen der Träger 130 an den Druckbehältern 140 und die Deformation der Schicht 135 die Druckbehälter 140 bezüglich einer Bewegung in der Papierebene von 1 in Position gehalten werden. Ein Spiel ist dabei nicht vorgesehen. Sofern eine geringfügige Bewegung der Druckbehälter 140 möglich ist, wird diese durch die Deformierbarkeit der Schicht 135 begrenzt und bei Nachlassen einer die Bewegung auslösenden Kraft wieder rückgängig gemacht.
Insbesondere kann bei der gezeigten Ausführung auf zusätzliche Befestigungselemente verzichtet werden. Durch die gezeigte Anordnung von Trägern 130 und Druckbehältern 140 bleiben die Druckbehälter 140 in der gewünschten Position und müssen nicht mit zusätzlichen Bändern oder anderen Befestigungselementen befestigt werden.
2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, wobei nachfolgend im Wesentlichen lediglich auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel von 1 eingegangen wird. Ansonsten sei auf die Beschreibung von 1 verwiesen.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Träger 130 nicht als separate Elemente ausgebildet, sondern sind vielmehr als Rippen in der unteren Platte 110 bzw. in der oberen Platte 120 ausgebildet. Dadurch können die Platten 110, 120 eine zusätzliche Funktionalität übernehmen und auf das Vorsehen separater Träger 130 kann verzichtet werden. Dies erlaubt eine weitere Vereinfachung und Gewichtseinsparung.
3 zeigt schematisch die Lagerung eines Druckbehälters 140 entlang seiner Druckbehälterlängsachse. Wie gezeigt ist der Druckbehälter 140 oben und unten durch Träger 130 gehalten, so wie dies eben mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert wurde. Rechtsseitig ist ein erstes Feder-Dämpfer-Element 150 angeordnet, und linksseitig ist ein zweites Feder-Dämpfer-Element 155 angeordnet. Die beiden Feder-Dämpfer-Elemente 150, 155 sorgen dafür, dass der Druckbehälter 140 entlang seiner Druckbehälterlängsachse, d.h. entlang der horizontalen Richtung von 3, in einer Sollposition gehalten wird und ein Auslenken davon zwar möglich ist, jedoch eine elastische Gegenkraft erzeugt, welche darauf gerichtet ist, den Druckbehälter 140 wieder in seine Sollposition zurückzubringen. Des Weiteren wird auch eine Dämpfungsaufgabe übernommen. Dies ist in 4 genauer dargestellt.
4 zeigt rein schematisch ein Feder-Dämpfer-Element 150 mit dem daran befestigten Druckbehälter 140. Das Feder-Dämpfer-Element 150 weist eine Feder 160 und einen Dämpfer 170 auf. Die Feder 160 wird bei einer Auslenkung des Druckbehälters 140 elastisch deformiert und sorgt für den Aufbau einer Kraft, welche auf die Rückkehr des Druckbehälters 140 in seine Sollposition gerichtet ist. Der Dämpfer 170 hat eine vorbestimmte Dämpfungskonstante, welche jedoch beispielsweise auch abhängig sein kann von der Geschwindigkeit einer Relativbewegung des Druckbehälters 140. Bei einer schnellen Bewegung des Druckbehälters 140 dämpft der Dämpfer 170 diese Bewegung und sorgt dafür, dass sich der Druckbehälter 140 nur langsam bewegt. Dadurch können beispielsweise Schwingungen vermieden werden und es können abrupte Bewegungen abgemildert werden.
5 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Kraftfahrzeug 10 weist eine Karosserie 20 mit einer darin angeordneten Fahrgastzelle 30 auf. Unterhalb der Fahrgastzelle 30 ist eine Druckbehälteranordnung 100 angeordnet, welche beispielsweise wie weiter oben beschrieben ausgeführt sein kann. Die Druckbehälteranordnung 100 ist wie gezeigt in einem Raum unterhalb der Fahrgastzelle 30 angeordnet, so dass sie eine Unterbodenbaugruppe bildet. Dies hat sich als vorteilhafte, wenn auch nicht als einzige Möglichkeit zum Einbau einer solchen Druckbehälterbaugruppe in ein Kraftfahrzeug 10 erwiesen.
Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. der/ein Druckbehälter, der/ein Träger, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Druckbehälter, der mindestens eine Träger, etc.).
Der Begriff „im Wesentlichen“ (z.B. „im Wesentlichen rotationssymmetrisch“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B. „rotationssymmetrisch“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B. „tolerierbare Abweichung von rotationssymmetrisch“).
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10:: Kraftfahrzeug
20:: Karosserie
30:: Fahrgastzelle
100:: Druckbehälterbaugruppe
110:: untere Platte
120:: obere Platte
130:: Träger
135:: Schicht
140:: Druckbehälter
150:: erstes Feder-Dämpfer-Element
155:: zweites Feder-Dämpfer-Element
160:: Feder
170:: Dämpfer

Claims

Druckbehälterbaugruppe (100) für ein Kraftfahrzeug (10), umfassend: - einen oder mehrere Träger (130), - einen oder mehrere Druckbehälter (140) mit einer jeweiligen Druckbehälterlängsachse, - wobei die Träger (130) an den Druckbehältern (140) anliegen und die Druckbehälter (140), unter einer elastischen Deformation, zumindest entlang einer ersten Richtung quer zur Druckbehälterlängsachse in Position halten.
Druckbehälterbaugruppe (100) nach Anspruch 1, - welche für einen, einige oder alle Druckbehälter (140) eine, zwei oder mehr Federn (160) oder elastische Elemente aufweist, welche den Druckbehälter (140) entlang seiner Druckbehälterlängsachse fixieren.
Druckbehälterbaugruppe (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, - welche für einen, einige oder alle Druckbehälter (140) zumindest einen Dämpfer (170) aufweist, welcher den Druckbehälter (140) bezüglich einer Bewegung entlang seiner Druckbehälterlängsachse dämpft.
Druckbehälterbaugruppe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Träger (130) die Druckbehälter (140) auch entlang einer zweiten Richtung quer zur Druckbehälterlängsachse in Position halten.
Druckbehälteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei sich die Druckbehälterlängsachsen und die Träger (130) parallel zueinander erstrecken; und/oder - sich einer, einige oder alle Träger (130) entlang der ersten Richtung gesehen unmittelbar benachbart zu einem Druckbehälter (140) oder zwischen zwei nebeneinanderliegenden Druckbehältern (140) befinden.
Druckbehälterbaugruppe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Träger (130) in Hochrichtung der Druckbehälterbaugruppe (100) gesehen und/oder in der zweiten Richtung gesehen nur obenseitig, nur untenseitig, oben- und untenseitig, und/oder paarweise gegenüberliegend angeordnet sind.
Druckbehälterbaugruppe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei einer, einige oder alle der Träger (130) ganz oder teilweise an die anliegenden Druckbehälter (140) formangepasst sind.
Druckbehälterbaugruppe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Träger (130) an Kontaktbereichen zu den Druckbehältern (140) mit einer elastischen Schicht (135) überzogen sind, in welcher die elastische Deformation erfolgt; und/oder - wobei die Druckbehälter (140) an Kontaktbereichen zu den Trägern (130) mit einer elastischen Schicht überzogen sind, in welcher die elastische Deformation erfolgt.
Druckbehälterbaugruppe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - welche eine obere Platte (120) aufweist, welche die Druckbehälterbaugruppe (100) obenseitig abschließt, und/oder - welche eine untere Platte (110) aufweist, welche die Druckbehälterbaugruppe (100) untenseitig abschließt.
Druckbehälterbaugruppe (100) nach Anspruch 9, - wobei einer, einige oder alle der Träger (130) als zu der oberen Platte (120) und/oder der unteren Platte (110) separate Elemente ausgebildet sind.
Druckbehälterbaugruppe (100) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, - wobei einer, einige oder alle der Träger (130) als Rippen in der oberen Platte (120) und/oder in der unteren Platte (110) ausgebildet sind.
Kraftfahrzeug (10) mit mindestens einer Druckbehälterbaugruppe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 12, - wobei mindestens eine Druckbehälterbaugruppe (100) als Unterbodenbaugruppe in einem Unterbodenbereich und/oder unter einer Fahrgastzelle (30) des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, - wobei mindestens eine Druckbehälterbaugruppe (100) in einem Mitteltunnelbereich, auf einer Hinterachse, hinter der Hinterachse oder unter dem Rücksitz des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet ist.