DE102020113470A1

DE102020113470A1 - Speicheranordnung für ein Fahrzeug und Fahrzeug mit einer solchen Speicheranordnung

Info

Publication number: DE102020113470A1
Application number: DE102020113470.3A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Gerbrand; Sebastian Albl; Dominik Linster
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2040-05-20
Also published as: DE102020113470B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Speicheranordnung (1) für ein Fahrzeug (10), umfassend- einen Druckgasspeicher (2) zum Speichern und Abgeben eines Druckgases mit wenigstens einem Speicherelement (2.1),- einen den Druckgasspeicher (2) aufnehmenden Gehäuserahmen (3) mit einem Unterfahrschutz (4), und- einen in dem Gehäuserahmen (3) angeordneten Formkörper (5), welcher in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) zum einen nach unten eine Kontur (5.10) aufweist, die zumindest teilweise an die Kontur (4.0) des Unterfahrschutzes (4) unter Bildung eines Formschlusses angepasst ist, und zum anderen nach oben eine Kontur (5.20) aufweist, die zumindest teilweise an die äußere Kontur (2.11) des Speicherelementes (2.1) unter Bildung eines Formschlusses angepasst ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug (10) mit einer erfindungsgemäßen Speicheranordnung (1)

Description

Die Erfindung betrifft eine Speicheranordnung mit einem Druckgasspeicher zum Speichern und Abgeben eines Druckgases sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Speicheranordnung.
Bei einem solchen einen Druckgasspeicher aufweisenden Fahrzeug ist es bekannt, als Schutz des Druckgasspeichers gegen von unten eingeleitete zerstörerische Kräfte einen Unterfahrschutz vorzusehen.
Als Unterfahrschutz ist bspw. aus der DE 10 2019 135 323 A1 ein Unterbodenschutzelement für ein Elektrofahrzeug bekannt, welches unterhalb einer Hochvoltbatterie oder von einem Drucktank angeordnet werden kann. Dieses Unterbodenschutzelement weist ein flächig ausgebildetes Kernelement aus einem ersten thermoplastischen Kunststoffmaterial mit wenigstens einer unteren und einer oberen Lage aus einem zweiten faserverstärkten, thermoplastischen Kunststoffmaterial auf, wobei die Decklagen mit dem Kernelement umgeformt und stoffschlüssig verbunden sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Speicheranordnung für ein Fahrzeug mit einem Druckgasspeicher anzugeben, welche einen verbesserten Unterbodenschutz, insbesondere für Druckgasspeicher sicherstellt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Fahrzeug mit einer solchen Speicheranordnung anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Speicheranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Eine solche Speicheranordnung umfasst

- einen Druckgasspeicher zum Speichern und Abgeben eines Druckgases mit wenigstens einem Speicherelement,
- einen den Druckgasspeicher aufnehmenden Gehäuserahmen mit einem Unterfahrschutz, und
- einen in dem Gehäuserahmen angeordneten Formkörper, welcher in Fahrzeughochrichtung zum einen nach unten eine Kontur aufweist, die zumindest teilweise an die Kontur des Unterfahrschutzes unter Bildung eines Formschlusses angepasst ist, und zum anderen nach oben eine Kontur aufweist, die zumindest teilweise an die äußere Kontur des Speicherelementes unter Bildung eines Formschlusses angepasst ist.

Bei einem Krafteintrag von unten in die unterhalb eines Fahrzeuginnenraumbodens eines Fahrzeugs angeordnete Speicheranordnung wird nicht nur von dem Unterfahrschutz Deformationsenergie abgebaut, sondern es werden auch über den Formkörper Kräfte mittels der Formschlüsse auf das wenigstens ein Speicherelement übertragen. Hierbei wirkt der Formkörper als Lastverteiler, da die konturangepassten Formschlüsse entsprechend deren Flächengröße Kräfte flächig auf das Speicherelement ableiten. Damit dient bei dieser erfindungsgemäßen Speicheranordnung auch das Speicherelement zur Aufnahme von in den Unterfahrschutz eingetragenen Kräften. Hierbei ist die Stabilität des Druckbehälters des Speicherelementes, des Formkörpers sowie des Unterfahrschutzes derart aufeinander abgestimmt, dass im Falle einer Penetration des Fahrzeugs von unten durch einen Gegenstand die für die Speicherung des Druckgases notwendige Stabilität des Speichers für die sofortige Erhöhung des Kraftniveaus des Unterfahrschutzes genutzt werden kann und so die Intrusionstiefe minimiert wird.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Formkörper in Fahrzeughochrichtung einen Deformationsbereich mit einer zur Kontur des Speicherelementes beabstandete Kontur zur Bildung eines Deformationsraums aufweist, wobei die Kontur des Formkörpers außerhalb des Deformationsraums zumindest teilweise an die äußere Kontur des Speicherelementes angepasst ist.
Mit einem solchen Deformationsraum entsteht ein freier Deformationsweg für den Unterfahrschutz, so dass im Fall eines Krafteintrages bereits ein Teil der Deformationsenergie abgebaut ist, bevor der Formkörper im Bereich des Deformationsraumes auf Block des wenigstens einen Speicherelementes geht und damit die verbleibende Deformationsenergie auf das wenigstens eine Speicherelement abgeleitet wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein weiterer Formkörper vorgesehen, welcher in Fahrzeughochrichtung zum einen nach unten eine Kontur aufweist, die zumindest teilweise an die äußere Kontur des Speicherelementes unter Bildung eines Formschlusses angepasst ist, und nach oben eine als ebene Fläche ausgebildete Kontur aufweist. Damit wird im Fall eines Krafteintrages ein kraftübertragender Formschluss nicht nur zwischen dem Formkörper unterhalb des wenigstens einen Speicherelementes und dem wenigstens einen Speicherelementes geschaffen, sondern mittels des weiteren Formkörpers ein weiterer kraftübertragenden Formschluss zum Fahrzeuginnenraumboden und damit zur Fahrzeugkarosserie realisiert.
Weiterbildungsgemäß wird auch bei diesem weiteren Formkörper ein weiterer Deformationsraum realisiert, d. h. der weitere Formkörper weist in Fahrzeughochrichtung einen Deformationsbereich mit einer zur Kontur des Speicherelementes beabstandete Kontur zur Bildung des weiteren Deformationsraums auf, wobei die Kontur des Formkörpers außerhalb des Deformationsraums zumindest teilweise an die äußere Kontur des Speicherelementes angepasst ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das wenigstens eine Speicherelement des Druckgasspeichers zylinderförmig ausgebildet. Bei mehreren solchen fluidverbindbaren Speicherelementen sind diese parallel in dem Gehäuserahmen angeordnet.
Ferner besteht weiterbildungsgemäß die Möglichkeit, dass solche zylinderförmigen Speicherelemente in zwei Lagen in Fahrzeughochrichtung übereinander angeordnet sind.
Betreffend die Anordnung der Speicherelemente in zwei Lagen ist gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass

- je ein Speicherelement der beiden Lagen in Fahrzeughochrichtung in Fahrzeughochrichtung fluchtend übereinander angeordnet sind,
- zwischen den beiden Lagen der Speicherelemente und zwischen benachbarten Paaren von übereinander angeordneten Speicherelementen jeweils ein Stützformkörper angeordnet ist, und
- die Stützformkörper jeweils eine Kontur aufweisen, welche zumindest teilweise an die Kontur der vier Speicherelemente der benachbarten Paare von übereinander angeordneten Speicherelementen angepasst ist.

Somit wird bei einem Krafteintrag auf den Unterfahrschutz ein kraftübertragender Formschluss mittels der Stützformkörper zwischen den beiden Lagen der Speicherelemente realisiert.
Für die Aufnahme einer hohen Deformationsenergie ist es günstig, wenn weiterbildungsgemäß der Unterfahrschutz als doppelwandiges Bodenblech unter Bildung eines Hohlraums ausgebildet ist, wobei der Hohlraum mit einem elastischen Schaumstoffmaterial befüllt sind.
Für die Ausführung des Druckgasspeichers bestehen unterschiedliche Möglichkeiten. Zum einen wird der Druckgasspeicher als mäanderförmiger Rohrspeicher mit Rohrspeicherabschnitten als Speicherelemente ausgebildet. Zum anderen ist es möglich, das wenigstens eine Speicherelement des Druckgasspeichers als zylinderförmigen Drucktank auszubilden, wobei der Druckgasspeicher mehrere solcher zylinderförmigen Drucktanks in paralleler Anordnung bezüglich deren Längsrichtungen aufweisen kann.
Die weitere Aufgabe wird gelöst mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12. Ein solches Fahrzeug weist eine erfindungsgemäße Speicheranordnung auf, die unterhalb eines Fahrzeuginnenraumbodens des Fahrzeugs angeordnet ist.
Ein solches Fahrzeug ist derart vorteilhaft weitergebildet, dass

- der Gehäuserahmen der Speicheranordnung kraftschlüssig mit dem Fahrzeuginnenraumboden des Fahrzeugs verbunden ist, und
- der Druckgasspeicher derart zusammen mit den Formkörpern auf dem Unterfahrschutz angeordnet ist, dass mit dem Lösen des Unterfahrschutzes vom Gehäuserahmen der Unterfahrschutz zusammen mit der darauf angeordneten Speicheranordnung zusammen mit den Formkörpern aus dem Fahrzeug demontierbar ist.

Bei einem solchen Fahrzeug kann mittels eines Hebewerkzeugs der von dem Gehäuserahmen gelöste Unterfahrschutz zusammen mit dem darauf angeordneten Druckgasspeicher aus dem Fahrzeug abgesenkt werden und infolgedessen eine Prüfung oder eine Reparatur durchgeführt werden. Der Gehäuserahmen bleibt mit dem Fahrzeuginnenraumboden, also mit der Fahrzeugkarosserie verbunden. Vor dem Absenken des Unterfahrschutzes ist es natürlich erforderlich, die Gaszuleitungen zum Druckgasspeicher zu trennen.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass die Speicherelemente des Druckgasspeichers zylinderförmig ausgeführt und deren Längsachsen in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine schematische, perspektivische Explosionsdarstellung einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Speicheranordnung,
2 eine Schnittdarstellung der Speicheranordnung nach 1 im montierten Zustand,
3 eine Detaildarstellung des Details D gemäß 2, und
4 eine weitere Detaildarstellung einer Speicheranordnung in einer Schnittansicht.

In 1 ist ein Fahrzeug 10 schematisch lediglich als Fahrzeugkarosserie 10.0 mit einer Speicheranordnung 1 dargestellt. Die Speicheranordnung 1 umfasst einen von einem Gehäuserahmen 3 aufgenommenen Druckgasspeicher 2 zum Speichern und Abgeben eines Druckgases, wobei der Druckgasspeicher 2 aus mehreren zylinderförmigen Speicherelementen 2.1 aufgebaut ist, die mit ihren Längsrichtungen S in dem Gehäuserahmen 3 in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) ausgerichtet sind.
Der Gehäuserahmen 3 umfasst zwei in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verlaufende und als Profilträger ausgebildete Längselemente 3.1 sowie ebenso in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete und zwischen den Längselementen 3.1 in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) angeordneten drei Längszwischenelementen 3.2, so dass vier Kammern innerhalb des Gehäuserahmens 3 gebildet werden, in denen jeweils zwei zylinderförmige Speicherelemente 2.1 angeordnet sind. Der Gehäuserahmen 3 umfasst ferner auch die beiden Längselemente 3.1 endseitig verbindende Querelemente, so dass ein rechteckförmiger Rahmen entsteht. Diese Querelemente sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit in 1 nicht dargestellt.
Bei dem Druckgasspeicher 2 gemäß 1 sind die zylinderförmigen Speicherelemente 2.1 jeweils endseitig mittels einer Fluidleitung 2.2 und 2.3 zur Entnahme von Druckgas, bspw. Wasserstoff oder Erdgas und zum Betanken des Druckgasspeichers 2 fluidverbunden.
Die in 1 dargestellte Speicheranordnung 1 wird von unten an einem Fahrzeuginnenraumboden 11 der Fahrzeugkarosserie 10.0 montiert, indem die Längselemente 3.1 und die Längszwischenelement 3.2 mit dem Fahrzeuginnenraumboden 11 kraftschlüssig, bspw. mittels einer Schraubverbindung verbunden werden.
Der Druckgasspeicher 2 mit den Speicherelementen 2.1 kann in unterschiedlicher Weise realisiert werden. Zum einen gibt es die Möglichkeit, jedes Speicherelement 2.1 als zylinderförmigen Drucktank mit einer im Vergleich zum Durchmesser eher geringen Länge auszubilden. Als Alternative zu diesen herkömmlichen Druckgasspeichern sind zum anderen mäanderförmige Rohrspeicher mit Rohrspeicherabschnitten als Speicherelemente 2.1 bekannt. Ein solcher mäanderförmigen Rohrspeicher wird einstückig hergestellt, so dass jeweils benachbarte Rohrspeicherabschnitte endseitig fluidverbunden sind. Nachfolgend werden Speicheranordnungen 1 mit solchen unterschiedlich aufgebauten Druckgasspeicher 2 beschrieben.
Die 2 und 3 zeigen eine an einem Fahrzeugunterboden 11 eines Fahrzeugs 10 montierte Speicheranordnung 1 mit einem Druckgasspeicher 2, welcher mehrere parallel angeordnete und in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verlaufende zylinderförmige Drucktanks als Speicherelemente 2.1 aufweist. Bei solchen Speicherelementen 2.1 ist das Verhältnis von Durchmesser zur Länge wesentlich größer als bei den sogenannten Rohrspeichern. Diese Speicheranordnung 1 gemäß den 2 und 3 entspricht damit derjenigen nach 1.
Wie bereits im Zusammenhang mit 1 erläutert, ist der Druckgasspeicher 2 gemäß den 2 und 3 in einem Gehäuserahmen 3 mit zwei in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verlaufenden Längselementen 3.1 als äußere Begrenzung angeordnet, wobei parallel zu diesen Längselementen 3.1 drei Längszwischenelemente 3.2 zur Realisierung von vier Kammern vorgesehen sind, in denen jeweils zwei Speicherelemente 2.1 angeordnet sind. In Bezug auf die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) wird der Gehäuserahmen 3 nach unten durch einen Unterfahrschutz 4 begrenzt, welcher als doppelwandiges Blechteil mit einer Unterschale 4.1 und einer Oberschale 4.2 aufgebaut ist.
In dem Gehäuserahmen 3 der Speicheranordnung 1 sind ein Formkörper 5 und ein weiterer Formkörper 7 angeordnet, die teilweise an die äußeren Konturen 2.11 der Speicherelemente 2.1 angepasste Konturen 5.2 und 7.1 derart aufweisen, dass zwischen diesen Formkörpern 5 und 7 die Speicherelemente 2.1 unter Bildung von Formschlüssen eingebettet sind. Mit diesen Formschlüssen wird erreicht, dass bei einem Krafteintrag von unten bezüglich der Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) auf den Unterfahrschutz 4 Kräfte über den Formkörper 5 auf die Wand 2.10 eines Speicherelementes 2.1, anschließend über den weiteren Formkörper 7 in den Fahrzeugunterboden 11 und damit in die Fahrzeugkarosserie 10.0 abgeleitet werden. Die zwischen der Wand 2.10 eines Speicherelementes 2.1 und den beiden Formkörper 5 und 7 hergestellten Formschlüsse wirken daher kraftübertragend nach oben in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung).
Die beiden Formkörper 5 und 7 sind im Detail in folgender Weise konturiert.
Der Formkörper 5 befindet sich in dem Rahmengehäuse 3 zwischen dem Unterfahrschutz 4, nämlich dessen Oberschale 4.2 und den in einer Ebene angeordneten Speicherelementen 2.1 und liegt formschlüssig auf der ebenen Oberschale 4.2, nämlich deren Kontur 4.0 auf. Damit ist die Kontur 5.10 der in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach unten zeigenden Unterseite 5.1 des Formkörpers 5 an die Kontur 4.0 der Oberschale 4.2 angepasst, ist also ebenso eben ausgebildet.
Die in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach oben zeigende Oberseite 5.2 des Formkörpers 5 ist in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) wellenförmig mit Wellenbergen und dazwischen liegenden Wellentälern konturiert, so dass jedes Speicherelement 2.1 in einem Wellental liegt und damit für jedes Speicherelement 2.1 eine in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) langgestreckte, rinnenförmige Vertiefung darstellt. Die Wellenberge sind derart konturiert, dass deren Flanken eine Kontur 5.20 aufweisen, die an die äußere, im Querschnitt kreisförmige Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 angepasst ist. Jedoch setzt sich diese an die Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 angepasste Kontur 5.20 an den Flanken der Wellenberge nicht vollständig über das gesamte Wellental fort. Im Bereich des zentralen Wellentals, in 3 als Deformationsbereich 6.0 gekennzeichnet, weist die Oberseite 5.2 des Formkörpers 5 eine zur äußeren Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 beabstandete Kontur 5.21 zur Bildung eines Deformationsraums 6 auf. Damit liegt jedes Speicherelement 2.1 zwischen zwei Wellenbergen an deren Flanken an, wobei diese Flanken eine an die Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 angepasste Kontur 5.20 aufweisen.
Der weitere Formkörper 7 befindet sich in dem Rahmengehäuse 3 in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) oberhalb der Lage der Speicherelemente 2.1, wobei die in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach oben zeigende Oberseite 7.2 des Formkörpers 7 als Ebene E eben ausgebildet ist, so dass diese ebene Oberseite 7.2 im montierten Zustand der Speicheranordnung 1 formschlüssig am Fahrzeuginnenraumboden 11 anliegt.
Die in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach unten zeigende Unterseite 7.1 des Formkörpers 7 ist in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) in gleicher Weise entsprechend des Formkörpers 5 wellenförmig mit Wellenbergen und dazwischen liegenden Wellentälern konturiert, so dass jedes Speicherelement 2.1 an zwei benachbarten Wellenbergen anliegt, wobei das dazwischen liegende Wellental für das Speicherelement 2.1 eine in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) langgestreckte, rinnenförmige Vertiefung darstellt. Die Wellenberge sind derart konturiert, dass deren Flanken eine Kontur 7.10 aufweisen, die an die äußere, im Querschnitt kreisförmige Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 angepasst ist. Jedoch setzt sich diese an die Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 angepasste Kontur 7.10 an den Flanken der Wellenberge nicht vollständig über das gesamte zentrale Wellental fort. Im Bereich des Wellentals, in 3 als Deformationsbereich 8.0 gekennzeichnet, weist die Unterseite 7.1 des Formkörpers 7 zur Bildung eines Deformationsraum 8 eine zur äußeren Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 beabstandete Kontur 7.11 auf. Damit liegt jedes Speicherelement 2.1 zwischen zwei Wellenbergen an deren Flanken an, wobei diese Flanken mit einer an die Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 angepassten Kontur 7.10 ausgebildet sind.
Die 4 zeigt einen der Darstellung nach 3 entsprechenden Ausschnitt einer Speicheranordnung 1, bei welcher der Druckgasspeicher 2 als mäanderförmiger Rohrspeicher ausgeführt ist, welcher aus Rohrspeicherabschnitten als Speicherelemente 2.1 besteht. Benachbarte Rohrspeicherabschnitte sind über bogenförmige Abschnitte des Rohrspeichers fluidverbunden. Gemäß 4 ist der Druckgasspeicher 2 aus zwei in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) übereinander angeordneten Lagen L1 und L2 von Speicherelementen 2.1 aufgebaut. Die Speicherelemente 2.1 jeweils einer Lage L1 und L2 liegen in einer gemeinsamen Ebene. Der in 4 angedeutete Gehäuserahmen 3 entspricht in seinem Aufbau demjenigen gemäß 1.
Entsprechend der Ausführung der Speicheranordnung nach 2 und 3 weist auch die Speicheranordnung nach 4 einen Formkörper 5 und einen weiteren Formkörper 7 auf.
Der Formkörper 5 befindet sich in dem Rahmengehäuse 3 zwischen dem Unterfahrschutz 4, nämlich deren Oberschale 4.2 und den in der ersten Lage L1 angeordneten Speicherelementen 2.1 und liegt formschlüssig auf der ebenen Oberschale 4.2, nämlich deren Kontur 4.0 auf. Damit ist die Kontur 5.10 der in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach unten zeigenden Unterseite 5.1 des Formkörpers 5 an die Kontur 4.0 der Oberschale 4.2 des Unterfahrschutzes 4 angepasst, ist also ebenso eben ausgebildet.
Die in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach oben zeigende Oberseite 5.2 des Formkörpers 5 ist in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) wellenförmig mit Wellenbergen und dazwischen liegenden Wellentälern konturiert, so dass jedes Speicherelement 2.1 der ersten Lage L1 in einem Wellental liegt und damit für jedes Speicherelement 2.1 der Lage L1 eine in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) langgestreckte, rinnenförmige Vertiefung darstellt. Die Wellenberge sind derart konturiert, dass deren Flanken eine Kontur 5.20 aufweisen, die an die äußere, im Querschnitt kreisförmige Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 angepasst ist. Jedoch setzt sich diese an die Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 angepasste Kontur 5.20 an den Flanken der Wellenberge nicht vollständig über das gesamte Wellental fort. Im Bereich des zentralen Wellentals, in 4 als Deformationsbereich 6.0 gekennzeichnet, weist die Oberseite 5.2 des Formkörpers 5 zur Bildung eines Deformationsraum 6 eine zur äußeren Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 beabstandete Kontur 5.21 auf. Damit liegt jedes Speicherelement 2.1 zwischen zwei Wellenbergen an deren Flanken an, wobei diese Flanken mit einer an die Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 angepassten Kontur 5.20 ausgebildet sind.
Der weitere Formkörper 7 befindet sich in dem Rahmengehäuse 3 in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) oberhalb der zweiten Lage L2 der Speicherelemente 2.1, wobei die in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach oben zeigende Oberseite 7.2 des Formkörpers 7 als Ebene E eben ausgebildet ist und an einen ebenen Deckel 3.3 des Gehäuserahmens 3 flächenschlüssig anliegt. Im montierten Zustand der Speicheranordnung 1 an dem Fahrzeuginnenraumboden 11 liegt dieser Deckel 3.3 formschlüssig an der Unterschale 11.1 des Fahrzeuginnenraumbodens 11 an.
Die in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach unten zeigende Unterseite 7.1 des Formkörpers 7 ist in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) in gleicher Weise entsprechend des Formkörpers 5 wellenförmig mit Wellenbergen und dazwischen liegenden Wellentälern konturiert, so dass jedes Speicherelement 2.1 der zweiten Lage L1 zwischen zwei benachbarten Wellenbergen liegt, wobei das dazwischen liegende Wellental für das Speicherelement 2.1 der zweiten Lage L2 eine in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) langgestreckte, rinnenförmige Vertiefung darstellt. Die Wellenberge sind derart konturiert, dass deren Flanken eine Kontur 7.10 aufweisen, die an die äußere, im Querschnitt kreisförmige Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 der zweiten Lage L2 angepasst ist. Jedoch setzt sich diese an die Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 angepasste Kontur 7.10 an den Flanken der Wellenberge nicht vollständig über das gesamte Wellental fort. Im Bereich des zentralen Wellentals, in 4 als Deformationsbereich 8.0 gekennzeichnet, weist die Unterseite 7.1 des Formkörpers 7 zur Bildung eines Deformationsraum 8 eine zur äußeren Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 beabstandete Kontur 7.11 auf. Damit liegt jedes Speicherelement 2.1 der zweiten Lage L2 zwischen zwei Wellenbergen an deren Flanken an, wobei diese Flanken mit einer an die Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 angepassten Kontur 7.10 ausgebildet sind.
Neben den beiden Formkörpern 5 und 7 weist die Speicheranordnung Stützköper 9 auf, die zwischen den beiden Lagen L1 und L2 der Speicherelemente 2.1 in dem Gehäuserahmen 3 angeordnet sind.
Jeder dieser Stützkörper 9 erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) und befindet sich dabei jeweils zwischen zwei benachbarten Paaren P1 und P2 von übereinander in jeweils einer Lage L1 und L2 angeordneten Speicherelementen 2.1. Ferner weist dieser Stützkörper 9 eine Querschnittsform entsprechend eines Vierecks auf, dessen Seiten entsprechend der äußeren Kontur 2.11 der Speicherelemente 2.1 konkav geformt sind, so dass die vier entsprechenden in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verlaufenden Seitenflächen eines Stützkörpers 9 eine Kontur 9.1, 9.2, 9.3 und 9.4 aufweisen, die an der Kontur 2.11 jeweils eines Speicherelementes 2.1 flächenschlüssig anliegen.
Bei einem Krafteintrag auf den Unterfahrschutz 4 wird die über den kraftübertragenden Formschluss zwischen dem Formkörper 5 und den Speicherelementen 2.1 der ersten Lage L1 übertragene Kraft von den Wänden 2.10 der Speicherelemente 2.1 der ersten Lage L1 zuerst über die Formschlüsse mit einem Stützkörper 9 auf denselben übertragen, bevor die Kraft von dort ebenso über den Formschluss mit einem Speicherelement 2.1 der zweiten Lage L2 auf dessen Wand 2.10 übertragen und schließlich über den entsprechenden Formschluss mit dem weiteren Formkörper 7 auf denselben weitergeleitet wird.
Die Formkörper 5 und 7 sowie die Stützkörper 9 sind als Spritzgussteil oder als geschäumtes Bauteil aus einem elastischen Kunststoffmaterial hergestellt, wobei die Elastizität dieser Körper derart eingestellt ist, dass die wirkende Kraft ohne Beschädigung der Speicher aufgenommen und in die obere Speicherebene eingeleitet werden kann. Dadurch erhöht sich das Kraftniveau des Gesamtsystems, so dass im Falle einer Penetration des Fahrzeugs von unten durch einen Gegenstand die für die Speicherung des Druckgases notwendige Stabilität des Speichers für die sofortige Erhöhung des Kraftniveaus des Unterfahrschutzes genutzt werden kann und so die Intrusionstiefe minimiert wird.
Der Unterfahrschutz 4 ist als doppelwandiges Bodenblech mit einer Unterschale 4.1 und einer Oberschale 4.2 unter Ausbildung eines Hohlraums 4.3 ausgeführt. Hierzu ist die Oberschale 4.2 eben ausgebildet, während die Unterschale 4.1 mit Sicken ausgebildet ist, die in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verlaufen. Der Abstand der Unterschale 4.1 von der Oberschale 4.2 ist im Bereich der Sicken kleiner als im Bereich außerhalb dieser Sicken, so dass dieser Hohlraum 4.3 zusätzlich mit einem elastischen Schaumstoffmaterial befüllt werden kann. Anstelle des elastischen Schaumstoffmaterials kann auch lediglich der Zwischenraum im Bereich der Sicken mit stegförmigen Stützpads befüllt werden.
Die Speicheranordnung 1 gemäß den 2 und 4 wird von unten in Bezug auf die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) mit dem Fahrzeuginnenraumboden 11, bspw. mittels Schraubenverbindungen verbunden. Dieser Fahrzeuginnenraumboden 11 wird in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) jeweils von einem Schweller 12 begrenzt. Der Fahrzeuginnenraumboden 11 ist doppelwandig mit einer Unterschale 11.1 und einer Oberschale 11.2 ausgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Speicheranordnung
2: Druckgasspeicher der Speicheranordnung 1
2.1: Speicherelement des Druckgasspeichers 2
2.10: Wand des Speicherelementes 2.1
2.11: äußere Kontur des Speicherelementes 2.1
2.2: Fluidleitung des Druckgasspeichers 2
2.3: Fluidleitung des Druckgasspeichers 2
3: Gehäuserahmen der Speicheranordnung 1
3.1: Längselement des Gehäuserahmens 3
3.2: Längszwischenelement des Gehäuserahmen 3
3.3: Deckel
4: Unterfahrschutz der Speicheranordnung 1
4.0: Kontur des Unterfahrschutzes 4
4.1: Unterschale des Unterfahrschutzes 4
4.2: Oberschale des Unterfahrschutzes 4
4.3: Hohlraum des Unterfahrschutzes 4
5: Formkörper der Speicheranordnung 1
5.1: Unterseite des Formkörpers 5
5.10: Kontur des Formkörpers 5
5.2: Oberseite des Formkörpers 5
5.20: Kontur des Formkörpers 5
5.21: Kontur des Formkörpers 5
6: Deformationsraum der Speicheranordnung 1
6.0: Deformationsbereich des Formkörpers 5
7: weiterer Formkörper der Speicheranordnung 1
7.1: Unterseite des weiteren Formkörpers 7
7.10: Kontur des weiteren Formkörpers 7
7.11: Kontur des weiteren Formkörpers 7
7.2: Oberseite des weiteren Formkörpers 7
7.20: Kontur des weiteren Formkörpers 7
8: weiterer Deformationsraum der Speicheranordnung 1
8.0: Deformationsbereich des Formkörpers 7
9: Stützformkörper der Speicheranordnung 1
9.1: Kontur des Stützformkörpers 9
9.2: Kontur des Stützformkörpers 9
9.3: Kontur des Stützformkörpers 9
9.4: Kontur des Stützformkörpers 9
10: Fahrzeug
10.0: Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs 10
11: Fahrzeuginnenraumboden des Fahrzeugs 10
11.1: Unterschale des Fahrzeuginnenraumbodens 11
11.2: Oberschale des Fahrzeuginnenraumbodens 11
12: Schweller des Fahrzeugs 10
E: ebene Fläche des weiteren Formkörpers 7
L1: Lage von Speicherelementen 2.1 in einer Ebene
L2: Lage von Speicherelementen 2.1 in einer Ebene
P1: Paar von übereinander in zwei Lagen angeordneten Speicherelementen 2.1
P2: Paar von übereinander in zwei Lagen angeordneten Speicherelementen 2.1
S: Längsrichtung der Speicherelemente 2.1

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019135323 A1 [0003]

Claims

Speicheranordnung (1) für ein Fahrzeug (10), umfassend - einen Druckgasspeicher (2) zum Speichern und Abgeben eines Druckgases mit wenigstens einem Speicherelement (2.1), - einen den Druckgasspeicher (2) aufnehmenden Gehäuserahmen (3) mit einem Unterfahrschutz (4), und - einen in dem Gehäuserahmen (3) angeordneten Formkörper (5), welcher in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) zum einen nach unten eine Kontur (5.10) aufweist, die zumindest teilweise an die Kontur (4.0) des Unterfahrschutzes (4) unter Bildung eines Formschlusses angepasst ist, und zum anderen nach oben eine Kontur (5.20) aufweist, die zumindest teilweise an die äußere Kontur (2.11) des Speicherelementes (2.1) unter Bildung eines Formschlusses angepasst ist.
Speicheranordnung (1) nach Anspruch 1, bei welcher der Formkörper (5) in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) einen Deformationsbereich (6.0) mit einer zur Kontur (2.11) des Speicherelementes (2.1) beabstandete Kontur (5.20) zur Bildung eines Deformationsraums (6) aufweist, wobei die Kontur (5.2) des Formkörpers (5) außerhalb des Deformationsraum (6) zumindest teilweise an die äußere Kontur (2.11) des Speicherelementes (2.1) angepasst ist.
Speicheranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2 mit einem weiteren Formkörper (7), welcher in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) zum einen nach unten eine Kontur (7.1) aufweist, die zumindest teilweise an die äußere Kontur (2.11) des Speicherelementes (2.1) unter Bildung eines Formschlusses angepasst ist, und nach oben eine als ebene Fläche (E) ausgebildete Kontur (7.2) aufweist.
Speicheranordnung (1) nach Anspruch 3, bei welcher der weitere Formkörper (7) in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) einen Deformationsbereich mit einer zur Kontur (2.11) des Speicherelementes (2.1) beabstandeten Kontur (7.10) zur Bildung eines weiteren Deformationsraums (8) aufweist, wobei die Kontur (7.1) des weiteren Formkörpers (7) außerhalb des Deformationsraums (8) zumindest teilweise an die äußere Kontur (2.11) des Speicherelementes (2.1) angepasst ist.
Speicheranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das wenigstens eine Speicherelement (2.1) zylinderförmig ausgebildet ist.
Speicheranordnung (1) nach Anspruch 5, bei welcher der Druckgasspeicher (2) mit mehreren parallel angeordneten Speicherelementen (2.1) ausgebildet ist.
Speicheranordnung (1) nach Anspruch 5 und 6, bei welcher der Druckgasspeicher (2) mit in zwei Lagen (L1, L2) angeordneten Speicherelementen (2.1) ausgebildet ist.
Speicheranordnung (1) nach Anspruch 7, bei welcher - je ein Speicherelement (2.1) der beiden Lagen (L1, L2) in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) fluchtend übereinander angeordnet sind, - zwischen den beiden Lagen (L1, L2) der Speicherelemente (2.1) und zwischen benachbarten Paaren (P1, P2) von übereinander angeordneten Speicherelementen (2.1) jeweils ein Stützformkörper (9) angeordnet ist, und - die Stützformkörper (9) jeweils eine Kontur (9.1, 9.2, 9.3, 9.4) aufweisen, welche zumindest teilweise an die Kontur (2.11) der vier Speicherelemente (2.1) der benachbarten Paare (P1, P2) von übereinander angeordneten Speicherelementen (2.1) angepasst ist.
Speicheranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Unterfahrschutz (4) als doppelwandiges Bodenblech (4.1, 4.2) unter Bildung eines Hohlraums (4.3) ausgebildet ist, wobei der Hohlraum (4.3) mit einem elastischen Schaumstoffmaterial befüllt sind.
Speicheranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Druckgasspeicher (2) der Speicheranordnung (1) als mäanderförmige Rohrspeicher mit Rohrspeicherabschnitten als Speicherelemente (2.1) ausgebildet ist.
Speicheranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher das wenigstens eine Speicherelement (2.1) des Druckgasspeichers (2) als zylinderförmiger Drucktank ausgebildet ist.
Fahrzeug (10) mit einer Speicheranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Speicheranordnung (1) unterhalb eines Fahrzeuginnenraumbodens (11) des Fahrzeugs (10) angeordnet ist.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 10, bei welchem - der Gehäuserahmen (3) der Speicheranordnung (1) kraftschlüssig mit dem Fahrzeuginnenraumboden (11) des Fahrzeugs (10) verbunden ist, und - der Druckgasspeicher (2) derart zusammen mit den Formkörpern (5, 7) auf dem Unterfahrschutz (4) angeordnet ist, dass mit dem Lösen des Unterfahrschutzes (4) vom Gehäuserahmen (3) der Unterfahrschutz (4) zusammen mit der darauf angeordneten Speicheranordnung (1) zusammen mit den Formkörpern (5, 7) aus dem Fahrzeug (10) demontierbar ist.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 12 oder 13, bei welchem das wenigstens eine Speicherelement (2.1) zylinderförmig und dessen Längsachse (S) in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) ausgerichtet ist.