DE102020124742A1

DE102020124742A1 - Befüllvorrichtung für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter und einer Befüllvorrichtung

Info

Publication number: DE102020124742A1
Application number: DE102020124742.7A
Authority: DE
Inventors: Timo Gutmann; Heiko Walther
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2022-03-24
Also published as: WO2022063804A1; US20230364986A1; CN116261529A

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß eine Befüllvorrichtung (2) für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs, mit einem Befüllstutzen (3), über welchen ein Betriebsmittels in den Druckbehälter einfüllbar ist, einer Staubkappe (6), welche auf den Befüllstutzen (3) aufsteckbar ist und welche gemeinsam mit dem Befüllstutzen (3) ein Befüllvolumen (5) begrenzt, einer Gehäuseeinrichtung (7), welche ein Grundelement (8) und ein relativ zu dem Grundelement (8) zwischen einer Offenstellung und einer gemeinsam mit dem Grundelement (8) einen Gehäuseinnenraum (11) begrenzenden Schließstellung verstellbares Deckelelement (9) umfasst, wobei in dem Gehäuseinnenraum (11) die Staubkappe (6) angeordnet ist, und wenigstens einem Entlüftungskanal (12), welcher bereichsweise durch die Staubkappe (6) begrenzt wird, sich von dem Befüllvolumen (5) bis in eine mittels des Deckelelements (9) in dessen Schließstellung von dem Gehäuseinnenraum (11) abgetrennte Umgebung erstreckt und wenigstens eine Richtungsumkehrung aufweist.

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Befüllvorrichtung für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter und einer Befüllvorrichtung.
Die Dokumente WO 2011/101004 A1 , DE 10 2017 001 039 A1 sowie EP 2 505 413 B1 gehören zum Stand der Technik.
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, bei einer Vermeidung von Schmutzeintrag in einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs einen Gasaustausch des eines Befüllvolumens eine Befüllvorrichtung für den Druckbehälter mit einer Umgebung eines die Befüllvorrichtung sowie den Druckbehälter umfassenden Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben.
Die beschriebene Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Patentansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Befüllvorrichtung für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs, mit einem Befüllstutzen, über welchen ein Betriebsmittel des Kraftfahrzeugs in einen Behälterinnenraum des Druckbehälters einfüllbar ist. Bei dem Druckbehälter handelt es sich somit um einen Betriebsmittelbehälter, insbesondere um einen Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs. Über den Befüllstutzen ist der Druckbehälter mit dem Betriebsmittel des Kraftfahrzeugs befüllbar. In dem Druckbehälter ist das Betriebsmittel speicherbar und für eine Betriebsmittelverarbeitungseinrichtung, beispielsweise eine Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs, bereitstellbar. Der Befüllstutzen weist ein Ventil auf, mittels welchem der Behälterinnenraum fluidisch von einem Befüllvolumen trennbar ist. Über das Befüllvolumen ist das Betriebsmittel in den Behälterinnenraum des Druckbehälters einfüllbar. Um ein Entweichen des Betriebsmittels aus dem Behälterinnenraum des Druckbehälters zu vermeiden, ist das Ventil vorgesehen, mittels welchem der Behälterinnenraum räumlich von dem Befüllvolumen zu trennen ist, um ein Auslaufen des Betriebsmittels aus dem Behälterinnenraum über das Befüllvolumen in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs zu vermeiden. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Befüllvorrichtung eine Staubkappe umfasst, welche auf den Befüllstutzen aufsteckbar ist und welche gemeinsam mit dem Befüllstutzen das Befüllvolumen begrenzt. Mittels der Staubkappe kann ein Eindringen von Staub und/oder Verschmutzung in das Befüllvolumen durch Abgrenzen des Befüllvolumens unterbunden werden. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Befüllvorrichtung eine Gehäuseeinrichtung umfasst, welche ein Grundelement und ein relativ zu dem Grundelement zwischen einer Offenstellung und einer gemeinsam mit dem Grundelement einen Gehäuseinnenraum begrenzenden Schließstellung verstellbares Deckelelement umfasst, wobei in dem Gehäuseinnenraum die Staubkappe angeordnet ist. Insbesondere stellt das Grundelement eine sogenannte Tankmulde bereit, in welche der Befüllstutzen münden kann, sodass über die Tankmulde der Druckbehälter mit dem Betriebsmittel befüllbar ist. Mittels des Deckelelements, bei welchem es sich insbesondere um einen Tankdeckel handelt, ist die Tankmulde begrenzbar, insbesondere schließbar. Mittels der Gehäuseeinrichtung können somit der Befüllstutzen sowie die Staubkappe vor Witterungseinflüssen geschützt werden. Weiterhin weist die Befüllvorrichtung wenigstens einen Entlüftungskanal auf, welcher bereichsweise durch die Staubkappe begrenzt wird und sich somit zumindest bereichsweise durch die Staubkappe hindurch erstreckt. Der Entlüftungskanal erstreckt sich von dem Befüllvolumen bis in eine mittels des Deckelelements in dessen Schließstellung von dem Gehäuseinnenraum abgetrennte Umgebung und weist wenigstens eine Richtungsumkehrung auf. Hierbei weist der Entlüftungskanal die Richtungsumkehrung entlang seiner Längserstreckung auf. Über den Entlüftungskanal ist das Befüllvolumen in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs entlüftbar. Somit kann beispielsweise gleichzeitig mit einer Entlüftung des Befüllvolumens Flüssigkeit über den wenigstens einen Entlüftungskanal mittels Gas, insbesondere Luft, aus dem Befüllvolumen in die Umgebung des Kraftfahrzeugs abtransportiert werden. Hierdurch kann über den wenigstens einen Entlüftungskanal das Befüllvolumen getrocknet werden beziehungsweise trocken gehalten werden. Über die wenigstens eine Richtungsumkehrung des Entlüftungskanals wird ein Ausströmen von Gas aus dem Befüllvolumen in die Umgebung des Kraftfahrzeugs ermöglicht, wobei ein Eindringen von Flüssigkeit und/oder Schmutz über den Entlüftungskanal in das Befüllvolumen vermieden oder zumindest erschwert wird. Hierdurch kann das Befüllvolumen besonders sicher vor Verschmutzungen geschützt werden, wodurch gleichzeitig ein Entlüften des Befüllvolumens ermöglicht wird. Unter der wenigstens einen Richtungsumkehrung des Entlüftungskanals ist zu verstehen, dass ein erster Richtungsvektor einer Strömung in dem Entlüftungskanal in einem ersten Längenbereich zu einem zweiten Richtungsvektor der Strömung in einem zweiten Längenbereich des Entlüftungskanals einen Winkel größer gleich 90 Grad einschließt.
In einer Weiterbildung der hier offenbarten Technologie ist es vorgesehen, dass die wenigstens eine Richtungsumkehrung des Entlüftungskanals in der Staubkappe angeordnet ist. Das bedeutet, dass sich ein Abschnitt des Entlüftungskanals, welcher sich durch die Staubkappe hindurch erstreckt, entlang seiner Längserstreckung die Richtungsumkehrung aufweist. Über die wenigstens eine Richtungsumkehrung des Entlüftungskanals in der Staubkappe kann ein Eintreten von Staub und/oder einer Verschmutzung in das Befüllvolumen zumindest im Wesentlichen vermieden werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie ist es vorgesehen, dass die wenigstens eine Richtungsumkehrung des Entlüftungskanals in dem Deckelelement angeordnet ist. Das bedeutet, dass sich der erste Längenabschnitt und der zweite Längenabschnitt mit den den Winkel größer gleich 90 Grad zueinander einschließenden Richtungsvektoren der durch die jeweiligen Längenabschnitte strömbaren Strömung in dem Deckelelement der Gehäuseeinrichtung angeordnet sind. Hierdurch kann ein Eindringen von Staub beziehungsweise Verschmutzung über den sich durch das Deckelelement hindurch erstreckenden Entlüftungskanal in das Befüllvolumen zumindest im Wesentlichen vermieden werden. Hierbei wird der Entlüftungskanal zumindest über einen Längenabschnitt von dem Deckelelement begrenzt beziehungsweise von dem Deckelelement gebildet. Weiterhin kann durch die wenigstens eine Richtungsumkehrung des Entlüftungskanals in dem Deckelelement ein Eindringen von Staub und/oder Verschmutzung in einen sich durch die Staubkappe hindurch erstreckenden Bereich des Entlüftungskanals zumindest im Wesentlichen vermieden werden.
In weiterer Ausgestaltung der Technologie hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Entlüftungskanal einen labyrinthartigen Verlauf aufweist. Dieser labyrinthartige Verlauf kann durch die wenigstens eine Richtungsumkehrung, insbesondere durch mehrere Richtungsumkehrungen, bereitgestellt werden. Mittels der mehreren Richtungsumkehrungen des labyrinthartigen Verlaufs des Entlüftungskanals kann ein Eintreten von Verschmutzungen über den Entlüftungskanal in das Befüllvolumen mit besonders hoher Sicherheit vermieden werden.
Es hat sich in weiterer Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie als vorteilhaft gezeigt, wenn die Staubkappe an dem Deckelelement über ein Verbindungselement gehalten ist, durch welches sich der Entlüftungskanal hindurch erstreckt. Über das Verbindungselement kann die Staubkappe relativ zu dem Deckelelement bewegbar an dem Deckelelement gehalten beziehungsweise gelagert sein. Das Verbindungselement kann elastisch ausgebildet sein, um eine relative Bewegbarkeit der Staubkappe zu dem Deckelelement zu ermöglichen. Insbesondere ist das Verbindungselement additiv gefertigt. Das Verbindungselement ermöglicht, dass sich der Entlüftungskanal durch die Staubkappe hindurch, über das Verbindungselement von der Staubkappe zu dem Deckelelement und von dem Deckelelement in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs erstreckt. Damit ermöglicht der Entlüftungskanal ein gezieltes Entlüften des Befüllvolumens in die Umgebung des Kraftfahrzeugs über das Verbindungselement geführt.
In weiterer Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Entlüftungskanal bereichsweise durch das Deckelelement hindurch verläuft und in die Umgebung über eine Öffnung mündet, welche in einer der Umgebung zugewandten ersten Außenseite des Deckelelements angeordnet ist oder in einer einem Spalt zwischen dem einem Seitenrahmen des Kraftfahrzeugs und dem Deckelelement zugewandten zweiten Außenseite des Deckelelements angeordnet ist. Das bedeutet, dass der Entlüftungskanal über die Öffnung in die Umgebung des Kraftfahrzeugs mündet. Infolgedessen kann über die Öffnung ein Gastaustausch der Umgebung mit dem Entlüftungskanal erfolgen. Bei einem Anordnen der Öffnung an der dem Spalt zugewandten Außenseite des Deckelelements ist die Öffnung besonders gut kaschiert, sodass die Öffnung bei einer Sicht von außen auf das Kraftfahrzeug besonders schlecht einsehbar ist. Weiterhin kann hierdurch ein besonders geringer Schmutzeintrag in den Entlüftungskanal erreicht werden, da die jeweiligen Verschmutzungen erst in den Spalt eintreten und anschließend in dem Spalt über die an der dem Spalt zugewandten Außenseite des Deckelelements angeordnete Öffnung in den Entlüftungskanal eintreten müsste.
Es hat sich als weiterhin vorteilhaft erwiesen, wenn wenigstens ein Zuluftkanal und wenigstens ein Abluftkanal als jeweilige Entlüftungskanäle vorgesehen sind. Das bedeutet, dass über den wenigstens einen Zuluftkanal Gas, insbesondere Luft, aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs zu dem Befüllvolumen hinströmen kann und über den wenigstens einen Abluftkanal Gas, insbesondere Luft aus dem Befüllvolumen ausströmen und über den wenigstens einen Abluftkanal in die Umgebung des Kraftfahrzeugs geführt werden kann. Es kann somit zum einen ein Entlüften des Befüllvolumens ermöglicht werden und zum anderen ein Druckausgleich des Befüllvolumens mit der Umgebung sichergestellt werden. Insbesondere ermöglichen der wenigstens eine Zuluftkanal und der wenigstens eine Abluftkanal ein Einströmen von Gas, insbesondere Luft, aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs in das Befüllvolumen sowie ein Ausströmen des Gases beziehungsweise der Luft aus dem Befüllvolumen in die Umgebung des Kraftfahrzeugs und somit ein Durchströmen des Befüllvolumens mit Gas, insbesondere Luft, wodurch mittels des das Befüllvolumen durchströmenden Gases, insbesondere der Luft, in dem Befüllvolumen angeordnete Flüssigkeit aufgenommen und mittels des Gases, insbesondere der Luft, aus dem Befüllvolumen abtransportiert werden kann. Hierdurch kann das Befüllvolumen von der Flüssigkeit befreit werden, insbesondere getrocknet werden.
In weiterer Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Membran den Entlüftungskanal zumindest bereichsweise begrenzt. Insbesondere begrenzt die Membran den Entlüftungskanal zumindest in einem von dem Deckelelement begrenzten Längenabschnitt des Entlüftungskanals. Weiterhin begrenzt die Membran den Entlüftungskanal insbesondere zu dem Gehäuseinnenraum und somit zu der Tankmulde hin. Bei einem Durchströmen des Entlüftungskanals mit dem Gas, insbesondere der Luft, kann über die Membran in dem Gehäuseinnenraum angeordnete Flüssigkeit aufgenommen und mittels des den Entlüftungskanal durchströmenden Gases abtransportiert werden, insbesondere in die Umgebung des Kraftfahrzeugs. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Membran gasdurchlässig und flüssigkeitsundurchlässig ausgebildet ist. Insbesondere kann es sich bei der Membran um eine sogenannte semipermeable Membran handeln. Über die semipermeable Membran ist es möglich, dass ein Gasaustausch zwischen dem Entlüftungskanal und dem Gehäuseinnenraum stattfindet, wohingegen ein Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Gehäuseinnenraum und dem Entlüftungskanal unterbleibt. Hierdurch kann ein Eintragen von Flüssigkeit über den Entlüftungskanal in den Gehäuseinnenraum vermieden werden und gleichzeitig bei einem Durchströmen des Entlüftungskanals mit Gas, insbesondere Luft, der Gehäuseinnenraum getrocknet werden, indem Flüssigkeitsdampf aus dem Gehäuseinnenraum die Membran passiert und in dem Entlüftungskanal mit dem den Entlüftungskanal durchströmenden Gas abtransportiert wird, insbesondere in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs.
Es wird als weiterhin vorteilhaft gezeigt, wenn wenigstens ein Filterelement vorgesehen ist, wobei das wenigstens eine Filterelement eine Eingangsöffnung des Entlüftungskanals von einer Ausgangsöffnung des Entlüftungskanals abtrennend angeordnet ist. Das bedeutet, dass von der Eingangsöffnung zu der Ausgangsöffnung strömendes Gas, insbesondere Luft, das wenigstens eine Filterelement zu passieren hat. Mittels des wenigstens einen Filterelements kann Schmutz und/oder Flüssigkeit und/oder Staub abgefiltert werden. Mittels des wenigstens einen Filterelements ist insbesondere die Eingangsöffnung von dem Befüllvolumen abgetrennt, wodurch mittels des Filterelements ein Eindringen von Verschmutzungen sowie Flüssigkeit in das Befüllvolumen zumindest im Wesentlichen vermieden werden kann.
Die hier offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter, insbesondere einem Betriebsmittelbehälter, und einer Befüllvorrichtung, wie sie bereits im Zusammenhang mit der oben beschriebenen Befüllvorrichtung offenbart worden ist. Über die Befüllvorrichtung ist der Druckbehälter mit einem Betriebsmittel, insbesondere einem Kraftstoff, befüllbar, wobei das Befüllvolumen über den wenigstens einen Entlüftungskanal fluidisch mit einer Umgebung des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Über den wenigstens einen Entlüftungskanal ist das Befüllvolumen entlüftbar, wodurch Flüssigkeit und/oder Gas aus dem Befüllvolumen abtransportierbar ist. Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der beschriebenen Befüllvorrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des beschriebenen Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.
Die hier offenbarte Technologie betrifft mit anderen Worten eine Entlüftungsöffnung für einen Befüllstutzen eines Wasserstofftanks oder eines sonstigen Gastanks als Betriebsmittelbehälter, wobei die Entlüftungsöffnung in einem Scharnierarm einer Tankklappe integriert ist, bei welches es sich um das Deckelelement handelt. Ein Befüllstutzen von Gasfahrzeugen wird in der Regel mit einer Staubschutzkappe gegen Eindringen von Staub und Schmutz geschützt. Diese Staubschutzkappe wird vor einem Schließen der Tankklappe auf den Befüllstutzen aufgesteckt. Geringe Leckagemengen des in den Druckbehälter eingefüllten Kraftstoffs, insbesondere des Gases, können aus dem Befüllstutzen austreten und trotz Staubschutzkappe in einen geschlossenen Bauraum zwischen Tankmulde und Tankklappe, vorliegend den Gehäuseinnenraum, geraten. Dieser Bauraum ist also bewusst undicht zu gestalten, damit der austretende Kraftstoff, insbesondere das Gas, verdünnt werden kann. Flüssigkeit, die sich nach einem Tankvorgang im Befüllstutzen sammelt, kann durch die Staubschutzkappe eingeschlossen werden und bei konventionellen Kraftfahrzeugen gegebenenfalls nicht abtrocknen und einfrieren. Bei einer erneuten Betankung kann dann die Staubschutzkappe nicht gelöst werden oder es kann Wasser in den Druckbehälter gedrückt werden.
Diese Nachteile können mit der beschriebenen Befüllvorrichtung für das Kraftfahrzeug zumindest im Wesentlichen vermieden werden. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um einen Kraftwagen. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Kraftfahrzeug insbesondere um ein Gasfahrzeug oder um ein Wasserstofffahrzeug handeln. Hierbei ist ein Dichtstopfen, vorliegend die Staubkappe, flexibel an einem Scharnierarm der Tankklappe, vorliegend des Deckelelements, befestigt. Der Dichtstopfen begrenzt den wenigstens einen Entlüftungskanal zumindest über einen Längenbereich des Entlüftungskanals umfangsseitig, sodass sich der Entlüftungskanal durch den Dichtstopfen hindurch erstreckt. Der Entlüftungskanal stellt eine Lüftungsmöglichkeit zwischen dem Befüllvolumen und einem Inneren des Scharnierarms bereit. Der Scharnierarm ist vorzugsweise innen hohl gestaltet, insbesondere begrenzt der Scharnierarm den Entlüftungskanal zumindest über einen Längenbereich. Der Scharnierarm weist den wenigstens einen durch einen labyrinthförmigen Gang bereichsweise gebildeten Entlüftungskanal auf, welcher über eine Außenhaut des Kraftfahrzeugs oder über einen Spalt zwischen einem Seitenrahmen und dem Deckelelement in die Umgebung des Kraftfahrzeugs münden kann. Die wenigstens eine Öffnung, über welche der Entlüftungskanal in die Umgebung des Kraftfahrzeugs mündet, kann in einer Klappenoberfläche des Deckelelements angeordnet sein, insbesondere im Bereich einer Hutze oder einer aerodynamischen Geometrie, welche insbesondere ein NACA-Profil aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine Öffnung, über die der wenigstens eine Entlüftungskanal in die Umgebung des Kraftfahrzeugs mündet, innerhalb des Spalts zwischen dem Deckelelement und dem Seitenrahmen angeordnet sein. Der wenigstens eine Entlüftungskanal kann mittels der Membran, insbesondere der gasdurchlässigen und flüssigkeitsundurchlässigen Membran, oder mittels eines Vlieses in einer Luftführung im Scharnierarm, insbesondere innerhalb des sich durch den Scharnierarm erstreckenden Längenabschnitts des wenigstens einen Entlüftungskanals, gegen eindringende Feuchtigkeit oder Spritzwasser geschützt werden. Somit kann in dem wenigstens einen Entlüftungskanal die wenigstens eine Membran und/oder ein Ventil vorgesehen sein. Eine Lage der wenigstens einen Öffnung, über welche der wenigstens eine Entlüftungskanal in die Umgebung des Kraftfahrzeugs mündet, kann in Abhängigkeit von einer Druckverteilung an einer Außenhaut des Kraftfahrzeugs und/oder an eine Druckverteilung innerhalb der Tankmulde angepasst werden. Alternativ oder zusätzlich können als mehrere Entlüftungskanäle wenigstens ein Zuluftkanal und wenigstens ein Abluftkanal vorgesehen sein. Bei einem Schließen des Gehäuseinnenraums durch Anlegen des Deckelelements an das Grundelement kann sich der Dichtstopfen auf den Befüllstutzen auflegen und das Befüllvolumen gemeinsam mit dem Befüllstutzen gegen eine Umgebung dicht abschließen. Über den wenigstens einen Entlüftungskanal kann Wasser und Leckagegas aus dem Befüllvolumen abdampfen. Die Labyrinthgeometrie des wenigstens einen Entlüftungskanals schützt das Befüllvolumen vor eindringendem Wasser und Staub aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs. Durch Einstellen einer jeweiligen Lage der wenigstens einen Öffnung, über welche der wenigstens eine Entlüftungskanal in die Umgebung des Kraftfahrzeugs mündet, in der Außenhaut, kann eine besonders vorteilhafte Lüftungswirkung bei einem Bewegen des Kraftfahrzeugs erreicht werden.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Seitenrahmens eines Kraftfahrzeugs, vorliegend eines Kraftwagens, wobei in den Seitenrahmen eine Befüllvorrichtung integriert ist, über welche ein Druckbehälter des Kraftwagens mit einem Betriebsmittel befüllbar ist;
2 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch die Befüllvorrichtung, welche einen Befüllstutzen, über welchen der Druckbehälter mit dem Betriebsmittel befüllbar ist, eine Staubkappe, welche bereichsweise über den Befüllstutzen überstülpbar ist, eine Gehäuseeinrichtung, welche eine Tankmulde bereitstellt und welche einen Gehäuseinnenraum umschließt, in welchem die Staubkappe angeordnet ist, und wenigstens einen Entlüftungskanal aufweist, welcher sich zumindest bereichsweise durch ein den Gehäuseinnenraum abschließendes Deckelelement der Gehäuseeinrichtung hindurch erstreckt und über welchen ein von dem Befüllstutzen und der Staubkappe umschlossenes Befüllvolumen entlüftbar ist;
3 eine schematische Darstellung einer Perspektivansicht der Befüllvorrichtung, mit dem über einen Scharnierarm an einem Grundelement der Gehäuseeinrichtung gehaltenen Deckelelement, wobei sich der wenigstens eine Entlüftungskanal bereichsweise durch das Deckelelement hindurch erstreckt und sich zusätzlich zumindest bereichsweise durch den Scharnierarm hindurch erstrecken kann; und
4 eine weitere schematische Darstellung der Befüllvorrichtung, wobei die Staubkappe an dem Deckelelement gehalten und relativ zu dem Deckelelement fixiert angeordnet ist.

In 1 ist ein Seitenrahmen 1 eines Kraftfahrzeugs, vorliegend eines Kraftwagens, gezeigt. In den Seitenrahmen 1 ist eine Befüllvorrichtung 2 integriert, wobei über die Befüllvorrichtung 2 ein Betriebsmittel in einen Druckbehälter des Kraftwagens einfüllbar ist. Diese Befüllvorrichtung 2 ist in 2 in einer schematischen Schnittansicht und in den 3 und 4 in jeweiligen zueinander unterschiedlichen Perspektivansichten gezeigt. Die Befüllvorrichtung 2 umfasst einen Befüllstutzen 3, über welchen das Betriebsmittel in den Druckbehälter einfüllbar ist. Insbesondere ist der Befüllstutzen 3 einenends fluidisch mit dem Druckbehälter des Kraftfahrzeugs verbunden und weist andernends ein freies Ende auf, welches mit einer Betriebsmittelbereitstellungseinrichtung verbindbar ist. Über den Befüllstutzen 3 ist somit in einem Behälterinnenraum des Druckbehälters das Betriebsmittel des Kraftfahrzeugs einfüllbar. Wie in 2 erkannt werden kann, weist der Befüllstutzen 3 ein Ventil 4 auf, mittels welchem der Behälterinnenraum des Druckbehälters fluidisch von einem Befüllvolumen 5 trennbar ist. Die Befüllvorrichtung 2 umfasst des Weiteren eine Staubkappe 6, bei welcher es sich vorliegend um einen Dichtstopfen handelt. Die Staubkappe 6 ist über ein freies Ende des Befüllstutzens 3 aufsteckbar beziehungsweise überstülpbar Die Staubkappe 6 begrenzt gemeinsam mit dem Befüllstutzen 3 das Befüllvolumen 5.
Die Befüllvorrichtung 2 umfasst des Weiteren eine Gehäuseeinrichtung 7, welche ein Grundelement 8 sowie ein Deckelelement 9 umfasst. Das Deckelelement 9 ist über einen Scharnierarm 10 relativ zu dem Grundelement 8 bewegbar an dem Grundelement 8 gehalten. Das Grundelement 8 stellt eine Tankmulde bereit, in welcher der Befüllstutzen 3 zumindest bereichsweise angeordnet ist. Das Deckelelement 9 ist relativ zu dem Grundelement 8 mittels des Scharnierarms 10 zwischen einer Offenstellung und einer gemeinsam mit dem Grundelement 8 einen Gehäuseinnenraum 11 begrenzenden Schließstellung verstellbar. In diesem Gehäuseinnenraum 11 ist bei einer Anordnung des Deckelelements 9 in der Schließstellung die Staubkappe 6 angeordnet. Mittels der Staubkappe 6 ist in der Schließstellung des Deckelelements 9 das Befüllvolumen 5 zu dem Gehäuseinnenraum 11 hin abgedichtet, insbesondere fluidisch abgedichtet. Die Staubkappe 6 kann, wie in den Fig. dargestellt ist, unmittelbar an dem Deckelelement 9 gehalten und insbesondere an dem Deckelelement 9 fixiert sein. Alternativ kann die Staubkappe 6 über ein Verbindungselement an dem Deckelelement 9 gehalten sein. Hierbei kann das Verbindungselement insbesondere beweglich und/oder elastisch ausgebildet sein, wodurch mittels des Verbindungselements eine Relativbewegung der Staubkappe 6 zu dem Deckelelement 9 ermöglicht wird.
Um ein Entlüften des Befüllvolumens 5 und damit ein Abtransportieren von Gas und/oder Flüssigkeit aus dem Befüllvolumen 5 zu ermöglichen, ist wenigstens ein Entlüftungskanal 12 vorgesehen, welcher sich von dem Befüllvolumen 5 bis in eine Umgebung des Kraftwagens erstreckt. Hierbei erstreckt sich der wenigstens eine Entlüftungskanal 12 vorliegend bereichsweise durch die Staubkappe 6 hindurch und bereichsweise durch das Deckelelement 9 hindurch. Dieser Entlüftungskanal 12 weist wenigstens eine Richtungsumkehrung, vorliegend mehrere Richtungsumkehrungen, und somit einen labyrinthartigen Verlauf auf. Vorliegend sind die mehreren Richtungsumkehrungen in einem Längenbereich des wenigstens einen Entlüftungskanals 12 vorgesehen, welcher sich durch das Deckelelement 9 hindurch erstreckt. Das bedeutet, dass der wenigstens eine Entlüftungskanal 12 in dem Deckelelement 9 die labyrinthartige Struktur aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens eine Entlüftungskanal 12 in seinem sich durch die Staubkappe 6 hindurch erstreckenden Längenbereich die wenigstens eine Richtungsumkehrung aufweisen.
Vorliegend sind als mehrere Entlüftungskanäle 12 wenigstens ein Zuluftkanal 13 und wenigstens ein Abluftkanal 14 vorgesehen, wobei jeder Zuluftkanal 13 sowie jeder Abluftkanal 14 über eine jeweilige zugeordnete Öffnung in die Umgebung des Kraftwagens mündet. In dem wenigstens einen Zuluftkanal 13 kann ein Überdruck herrschen, wohingegen in dem wenigstens einen Abluftkanal 14 ein Unterdruck herrschen kann bei einer Vorwärtsfahrt des Kraftwagens. Die jeweiligen Öffnungen, über welche der wenigstens eine Zuluftkanal 13 sowie der wenigstens eine Abluftkanal 14 in die Umgebung des Kraftwagens münden, können an einer der Umgebung zugewandten ersten Außenseite des Deckelelements 9 angeordnet sein. Alternativ kann wenigstens eine der Öffnungen, über welche der wenigstens eine Zuluftkanal 13 oder der wenigstens eine Abluftkanal 14 in die Umgebung des Kraftwagens münden, an einer zweiten Außenseite des Deckelelements 9 angeordnet sein, welche einem Spalt zwischen dem Grundelement 8 und dem Deckelelement 9 oder einem Spalt zwischen der Gehäuseeinrichtung 7 und dem Seitenrahmen 1 des Kraftwagens zugewandt ist und diesen Spalt bereichsweise begrenzt. Weiterhin alternativ kann wenigstens eine der Öffnungen, über welche der wenigstens eine Zuluftkanal 13 oder der wenigstens eine Abluftkanal 14 in die Umgebung des Kraftwagens münden, in dem Scharnierarm 10 vorgesehen sein.
Um ein Eindringen von Verschmutzungen und/oder Flüssigkeit und/oder Insekten in den wenigstens einen Zuluftkanal 13 beziehungsweise wenigstens einen Abluftkanal 14 zu vermeiden, kann wenigstens ein mit gestrichelten Linien in 4 gezeigtes Filterelement 15 vorgesehen sein. Dieses wenigstens eine Filterelement 15 überdeckt einen Querschnitt des jeweiligen zu schützenden Zuluftkanals 13 beziehungsweise Abluftkanals 14. Hierfür kann das wenigstens eine Filterelement 15 in dem jeweiligen Zuluftkanal 13 beziehungsweise in dem jeweiligen Abluftkanal 14 angeordnet sein oder die jeweilige in die Umgebung des Kraftwagens mündende Öffnung des jeweiligen Zuluftkanals 13 beziehungsweise des jeweiligen Abluftkanals 14 zur Umgebung des Kraftwagens hin und somit nach außen überdecken. Vorliegend sind zwei Filterelemente 15 mit schematisch mit gestrichelten Kästchen dargestellt.
Wie in 3 schematisch mit einem Kästchen gezeigt ist, kann die Befüllvorrichtung 2 eine Membran, vorliegend eine semipermeable Membran 16, aufweisen, welche für Gas durchlässig und für Flüssigkeiten undurchlässig ausgebildet ist. Diese Membran 16 überdeckt den wenigstens einen Entlüftungskanal 12 über den sich durch das Deckelelement 9 hindurch erstreckenden Längenabschnitt zu dem Gehäuseinnenraum 11 hin. Hierbei begrenzt die Membran 16 die sich in dem Deckelelement 9 erstreckenden Längenbereiche des wenigstens einen Entlüftungskanals 12. Über die Membran 16 ist somit ein Gasaustausch zwischen dem wenigstens einen sich durch das Deckelelement 9 hindurch erstreckenden Längenbereich des wenigstens einen Entlüftungskanals 12 und dem Gehäuseinnenraum 11 möglich, wodurch über den wenigstens einen Entlüftungskanal 12 der Gehäuseinnenraum 11 entgast, insbesondere getrocknet, werden kann. Ein Eintreten von Flüssigkeit oder Verschmutzung in den wenigstens einen Entlüftungskanal 12 aus dem Gehäuseinnenraum 11 kann über die Membran 16 zumindest im Wesentlichen vermieden werden. Die Membran 16 kann an dem Deckelelement 9 aufgeklebt und/oder verschweißt sein. Über die Membran 16 kann in dem Gehäuseinnenraum 11 eingeschlossenes Wasser aus dem Gehäuseinnenraum 11 entweichen und mittels der den wenigstens einen Entlüftungskanal 12 durchströmenden Luft abtransportiert und in die Umgebung des Kraftwagens geführt werden.
Das wenigstens eine Filterelement 15 ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Eingangsöffnung des wenigstens einen Entlüftungskanals 12 von einer Ausgangsöffnung des wenigstens einen Entlüftungskanals 12 abzutrennen. Das Filterelement 15 kann insbesondere als Spinnenschutz dienen. Der wenigstens eine Zuluftkanal 13 und/oder der wenigstens eine Abluftkanal 14 können entlang ihrer Längserstreckung jeweils den labyrinthartigen Verlauf aufweisen.
Bei einem Vorwärtsfahren des Kraftwagens kann eine aktive Durchspülung des wenigstens einen Entlüftungskanals 12 mit Luft erfolgen. Hierbei kann die Luft insbesondere durch Bilden eines Überdrucks in dem wenigstens einen Zuluftkanal 13 sowie durch Bilden eines Unterdrucks in dem wenigstens einen Abluftkanal 14 durch den wenigstens einen Entlüftungskanal 12 gefördert werden. Insbesondere führt der wenigstens eine Zuluftkanal 13 Luft aus der Umgebung des Kraftwagens in das Befüllvolumen 5. Der wenigstens eine Abluftkanal 14 ist dazu eingerichtet, Luft aus dem Befüllvolumen 5 in die Umgebung des Kraftwagens abzuführen. Über eine fluidische Verbindung des sich durch das Deckelelement 9 hindurch erstreckenden Längenbereichs des wenigstens einen Entlüftungskanals 12 mit dem Befüllvolumen 5 weist die Staubkappe 6 wenigstens einen Verbindungskanal auf, wobei der wenigstens eine Verbindungskanal Teil des wenigstens einen gesamten Entlüftungskanals 12 ist. Der wenigstens eine Entlüftungskanal 12 kann insbesondere innerhalb des Deckelelements 9 eine bereichsweise Verdickung aufweisen, welche ein Luftreservoir zum Zwischenspeichern von Luft bereitstellt. Dieses insbesondere flächige Luftreservoir kann rund oder eckig ausgebildet sein.
Insgesamt zeigt die hier offenbarte Technologie, wie in die Befüllvorrichtung 2 eine Belüftungseinrichtung zum Belüften des von dem Befüllstutzen 3 bereichsweise begrenzten Befüllvolumens 5 ermöglicht wird, wobei über den Befüllstutzen 3 ein Druckgas in den Druckbehälter des Kraftwagens einfüllbar ist. Insbesondere kann der die Befüllvorrichtung 2 aufweisende Kraftwagen sowohl die Befüllvorrichtung 2 als auch den Druckbehälter aufweisen, mittels welchem das Betriebsmittel zum Betreiben des Kraftwagens bereitstellbar ist. Bei dem Betriebsmittel handelt es sich insbesondere um einen Kraftstoff, mittels welchem der Kraftwagen antreibbar ist.
Der Begriff „im Wesentlichen“ (z.B. „im Wesentlichen senkrechte Achse“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B. „senkrechte Achse“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B. „tolerierbare Abweichung von senkrechte Achse“).
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

1: Seitenrahmen
2: Befüllvorrichtung
3: Befüllstutzen
4: Ventil
5: Befüllvolumen
6: Kappe
7: Gehäuseeinrichtung
8: Grundelement
9: Deckelelement
10: Scharnierarm
11: Gehäuseinnenraum
12: Entlüftungskanal
13: Zuluftkanal
14: Abluftkanal
15: Filterelement
16: Membran

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011/101004 A1 [0002]
DE 102017001039 A1 [0002]
EP 2505413 B1 [0002]

Claims

Befüllvorrichtung (2) für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs, mit - einem Befüllstutzen (3), über welchen ein Betriebsmittels des Kraftfahrzeugs in einen Behälterinnenraum des Druckbehälters einfüllbar ist und welcher ein Ventil (4) aufweist, mittels welchem der Behälterinnenraum fluidisch von einem Befüllvolumen (5) trennbar ist, - einer Staubkappe (6), welche auf den Befüllstutzen (3) aufsteckbar ist und welche gemeinsam mit dem Befüllstutzen (3) das Befüllvolumen (5) begrenzt, - einer Gehäuseeinrichtung (7), welche ein Grundelement (8) und ein relativ zu dem Grundelement (8) zwischen einer Offenstellung und einer gemeinsam mit dem Grundelement (8) einen Gehäuseinnenraum (11) begrenzenden Schließstellung verstellbares Deckelelement (9) umfasst, wobei in dem Gehäuseinnenraum (11) die Staubkappe (6) angeordnet ist, und - wenigstens einem Entlüftungskanal (12), welcher bereichsweise durch die Staubkappe (6) begrenzt wird, sich von dem Befüllvolumen (5) bis in eine mittels des Deckelelements (9) in dessen Schließstellung von dem Gehäuseinnenraum (11) abgetrennte Umgebung erstreckt und wenigstens eine Richtungsumkehrung aufweist.
Befüllvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Richtungsumkehrung des Entlüftungskanals (12) in der Staubkappe (6) angeordnet ist.
Befüllvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Richtungsumkehrung des Entlüftungskanals (12) in dem Deckelelement (9) angeordnet ist.
Befüllvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Entlüftungskanal (12) einen labyrinthartigen Verlauf aufweist.
Befüllvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Staubkappe (6) an dem Deckelelement (9) über ein Verbindungselement gehalten ist, durch welches sich der Entlüftungskanal (12) hindurch erstreckt.
Befüllvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Entlüftungskanal (12) bereichsweise durch das Deckelelement (9) hindurch verläuft und über eine Öffnung in die Umgebung mündet, welche an einer der Umgebung zugewandten ersten Außenseite des Deckelelements (9) angeordnet ist oder an einer einem Spalt zwischen dem Grundelement (8) und dem Deckelelement (9) zugewandten zweiten Außenseite des Deckelelements (9) angeordnet ist.
Befüllvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Zuluftkanal (13) und wenigstens ein Abluftkanal (14) als jeweilige Entlüftungskanäle (12) vorgesehen sind.
Befüllvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Membran (16) den Entlüftungskanal (12) zumindest bereichsweise begrenzt.
Befüllvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Filterelement (15) eine Eingangsöffnung des Entlüftungskanals (12) von einer Ausgangsöffnung des Entlüftungskanals (12) abtrennend angeordnet ist.
Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter und einer Befüllvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, über welche der Druckbehälter mit einem Betriebsmittel, insbesondere einem Kraftstoff, befüllbar ist, wobei das Befüllvolumen (5) über den wenigstens einen Entlüftungskanal (12) fluidisch mit einer Umgebung des Kraftfahrzeugs verbunden ist.