DE102021119948A1

DE102021119948A1 - Variable Befestigungsvorrichtung für Druckgasbehälter in Kraftfahrzeuganwendungen

Info

Publication number: DE102021119948A1
Application number: DE102021119948.4A
Authority: DE
Inventors: Krystian Dylong; Guenter Hans Grosch; Rainer Kiehn
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-08-01
Filing date: 2021-08-01
Publication date: 2023-02-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung (10) zur Befestigung zumindest eines Druckgasbehälters (581, 582, 583) mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form in einem Kraftfahrzeug (86). Erfindungsgemäß beinhaltet die Befestigungsvorrichtung (10) eine Vielzahl von Druckgasbehälteraufnahmen (12) mit jeweils einem Grundkörper (14), der an einer Unterseite eine Profilschiene (16) aufweist, zumindest ein Spannband (40) an jeder der Druckgasbehälteraufnahmen (12), das mit seinen Endbereichen (42, 44) an dem jeweiligen Grundkörper (14) anbindbar ist und wobei ein mittlerer Bereich (46) dazu vorgesehen ist, sich im Einbauzustand mit einer Mantelfläche (62) des Druckgasbehälters (581, 582, 583) teilweise umfänglich in mechanischer Anlage zu befinden, und zumindest eine Profillaufschiene (501, 502, 503), die an einem Aufbau des Kraftfahrzeugs (86) befestigbar oder angeformt ist, wobei ein Profil der Profillaufschiene (501, 502, 503) zu den Profilschienen (16) der Grundkörper (14) korrespondiert, um in zumindest einem Montagezustand eine Bewegung der Grundkörper (14) in einer Erstreckungsrichtung der Profillaufschiene (501, 502, 503) zu ermöglichen und im Einbauzustand eine Bewegung quer zur Erstreckungsrichtung der Profillaufschiene (501, 502, 503) durch Formschluss zu begrenzen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zur Befestigung zumindest eines Druckgasbehälters mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form in einem Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner eine Druckgasbehältervorrichtung mit einer derartigen Befestigungsvorrichtung gemäß dem Wortlaut des Anspruchs 7.
Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik ist die Verwendung von Gas als Treibstoff bekannt, beispielsweise in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellenantrieben. Zur Erzielung einer hohen Speicherenergiedichte wird das Gas üblicherweise in einem Druckgasbehälter oder mehreren Druckgasbehältern mitgeführt, die aus Festigkeitsgründen gekrümmte Außenkonturen aufweisen, wodurch eine Installation eines derartigen Druckgasbehälters in das Kraftfahrzeug erschwert ist.
Aufgrund der sehr unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen sind bekannte Lösungen zur Befestigung von stationären Druckgasbehältern auf Anwendungen im Kraftfahrzeug nicht übertragbar.
So beschreibt etwa die DE 40 10 168 A1 eine Halterung für einen hohlkugelförmigen Druckspeicher, der aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist, die im Bereich des Äquators mit Verschlussrändern und einem Dichtungselement der Membran einen nach außen abstehenden Ringwulst bilden. Dabei ist die Halterung aus zwei Befestigungswinkeln mit jeweils einem Halteschenkel und einem Befestigungsschenkel zusammensetzbar. Ferner laufen die Halteschenkel in Halteflansche aus, die einerseits an den Äquatordurchmesser des Ringwulstes und andererseits an einen Teil der Querschnittskontur des Ringwulstes angepasst sind. Außerdem sind die beiden Befestigungswinkel mit ihren Befestigungsschenkeln in eine Ebene ausrichtbar, und die Halteflansche der Halteschenkel sind zu beiden Seiten an den Ringwulst anlegbar. Zudem sind die beiden Befestigungswinkel im Bereich ihrer Halteschenkel miteinander verbindbar, um die Halteflansche am Ringwulst zu verspannen. Dadurch soll eine nach allen Richtungen ausrichtbare Befestigung des Druckspeichers an einer Wand oder dgl. Erreichbar sein.
Im Stand der Technik sind Lösungen zur Halterung von Druckgasbehältern bekannt, die auf die Sicherheitsanforderungen von Kraftfahrzeuganwendungen und deren besondere Anforderungen an einen Einbauraum zugeschnitten sind.
Beispielsweise schlägt die DE 10 2019 203 094 A1 eine Trageinrichtung zum Halten wenigstens eines Drucktanks zum Aufnehmen eines komprimierten Brennstoffes für ein Kraftfahrzeug vor. Die Trageinrichtung beinhaltet einen Achsträger, der wenigstens ein Verbindungselement aufweist, mittels welchem zumindest ein Radlenker zum Führen eines Fahrzeugrades des Kraftfahrzeugs gelenkig mit dem Achsträger verbindbar ist. Die Trageinrichtung enthält ferner eine Lagereinrichtung, mittels welcher der Achsträger elastisch an einem Aufbau des Kraftfahrzeugs befestigbar und dadurch elastisch an dem Aufbau zu lagern ist, ein separat von dem Achsträger ausgebildetes erstes Gestell, das über die Lagereinrichtung mit dem Achsträger verbunden und zum Versteifen des Aufbaus mittels der Lagereinrichtung starr mit dem Aufbau verbindbar ist, und ein separat von dem Achsträger und separat von dem ersten Gestell ausgebildetes zweites Gestell, an welchem der wenigstens eine Drucktank zu halten ist, wobei das zweite Gestell mittels der Lagereinrichtung mit dem ersten Gestell verbunden ist.
Aus der DE 10 2018 000 154 A1 ist eine Anordnung zum Anbinden eines Druckspeichers an mindestens einem Strukturelement eines Fahrzeugs bekannt. Dabei weist der der Druckspeicher mindestens einen halbkugelförmigen Abschnitt auf wobei die Anordnung eine Anzahl n von Anschlussteilen aufweist, die an dem mindestens einen halbkugelförmigen Abschnitt befestigt sind. Die Anordnung beinhaltet mindestens eine Anbindungsstruktur mit mindestens einem druckspeicherseitigen Anbindungselement und mindestens einem fahrzeugseitigen Anbindungselement. Dabei sind die Anzahl von Anschlussteilen des mindestens einen halbkugelförmigen Abschnitts an dem mindestens druckspeicherseitigen Anbindungselement der mindestens einen Anbindungsstruktur befestigt, und das mindestens eine fahrzeugseitige Anbindungselement der mindestens einen Anbindungsstruktur ist mit dem mindestens einen Strukturelement verbunden.
Die DE 10 2007 049 837 A1 beschreibt eine Befestigungsanordnung zur Befestigung eines Haltebands für einen Gastank einer an einem Kraftfahrzeug montierten Haltevorrichtung für den Gastank. Bei der Haltevorrichtung ist das Halteband an seinem einen Ende an der Haltevorrichtung angebracht und an seinem anderen Ende um wenigstens eine zur Bandrichtung senkrechte Schwenkachse schwenkbar an der Karosserie oder der Haltevorrichtung befestigt. Dadurch kann eine Befestigungsanordnung für das Halteband der Gastank-Haltevorrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden, die weniger verschleiß- und störanfällig ist.
Ferner schlägt die DE 103 41 204 A1 eine Haltevorrichtung zur Befestigung von im Wesentlichen zylinderförmigen Gasflaschen in Fahrzeugen vor. Die Haltevorrichtung beinhaltet einen Rahmen mit zwei Querträgern, die an ihren Enden durch jeweils einen Längsträger miteinander verbunden sind, so dass der Abstand der beiden Querträger kleiner ist als der Durchmesser einer ersten zu halternden Gasflasche. Dabei sind die beiden Querträger durch mindestens zwei Spannbänder derart miteinander verbunden, dass die erste Gasflasche zwischen den Spannbändern und dem Rahmen gehalten wird. Auf jedem der Spannbänder ist auf der der ersten Gasflasche abgewandten Seite ein Profilstück bzw. eine Profilschiene aufgesetzt, welche auf einer Seite formschlüssig an der ersten Gasflasche angepasst ist und auf der gegenüberliegenden Seite ein Profil zur formschlüssigen Aufnahme einer zweiten Gasflasche aufweist. Jedes Profilstück ist mit einer Spannvorrichtung verbunden, mittels derer die zweite Gasflasche gegen das jeweilige Profilstück verspannt ist.
Aus der DE 103 31 044 A1 ist eine Haltevorrichtung für einen Behälter und für eine Füllstandsmesseinrichtung zur Messung des Füllstands eines Mediums in dem Behälter bekannt, insbesondere für mobile Treibgasanwendungen wie Propan oder Butan für Gabelstapler. Die Haltevorrichtung weist eine Behälteraufnahme und eine Arretiereinrichtung auf, die zwischen wenigstens einer Offenstellung, in der der Behälter frei bewegbar ist, und einer Geschlossenstellung, in der der Behälter in der Behälteraufnahme arretiert ist, verstellbar ist. Dabei ist die Füllstandsmesseinrichtung in der Geschlossenstellung an eine Außenwand des Behälters andrückbar, und die Füllstandsmesseinrichtung ist in der Offenstellung vom Behälter entfernbar. Dabei kann die Behälteraufnahme aus einem gebogenen länglichen Blech bestehen, das den Behälter in einer vordefinierten Position hält. Der Behälter kann durch eine Spanneinrichtung und einen Spanngurt in der Behälteraufnahme fixiert sein.
Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet der Bereich der Befestigung eines Druckgasbehälters oder von Druckgasbehältern in einer Kraftfahrzeuganwendung noch Raum für Verbesserungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsvorrichtung für einen oder mehrere Druckgasbehälter in einem Kraftfahrzeug bereitzustellen, die hinsichtlich der Abmessungen des Druckgasbehälters oder der Druckgasbehälter und der Positionierung innerhalb des Kraftfahrzeugs eine hohe Flexibilität aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird ferner durch eine Druckgasbehältervorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die abhängigen Unteransprüche.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung zur Befestigung zumindest eines Druckgasbehälters mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form in einem Kraftfahrzeug beinhaltet eine Vielzahl von Druckgasbehälteraufnahmen, zumindest ein Spannband an jeder der Druckgasbehälteraufnahmen und zumindest eine Profillaufschiene.
Jede Druckgasbehälteraufnahme der Vielzahl von Druckgasbehälteraufnahmen enthält jeweils einen Grundkörper, der an einer Unterseite eine Profilschiene aufweist. Das zumindest eine Spannband an jeder der Druckgasbehälteraufnahmen ist mit seinen Endbereichen an dem jeweiligen Grundkörper anbindbar, wobei sich ein mittlerer Bereich zwischen den Endbereichen im Einbauzustand mit einer Mantelfläche des Druckgasbehälters teilweise umfänglich in mechanischer Anlage befindet. Die zumindest eine Profillaufschiene ist an einem Aufbau des Kraftfahrzeugs befestigbar oder befestigt oder angeformt, wobei ein Profil der Profillaufschiene zu den Profilschienen der Grundkörper korrespondiert, um in zumindest einem Montagezustand eine Bewegung der Grundkörper in einer Erstreckungsrichtung der Profillaufschiene zu ermöglichen und im Einbauzustand eine Bewegung quer zur Erstreckungsrichtung der Profillaufschiene durch Formschluss zu begrenzen.
Unter „im Wesentlichen zylindrische Form“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere eine Form verstanden werden, bei der eine Abweichung eines Betrags eines Volumens des Druckgasbehälters von einem Betrag einer minimalen, den Druckgasbehälter umschließenden, geraden elliptischen Zylinderform geringer ist als 30%, bevorzugt geringer als 25%, und, besonders bevorzugt, geringer als 20%. Eine quer zu einer Mittelachse der zylindrischen Form angeordnete Querschnittsfläche ist ellipsenförmig ausgebildet und kann daher als Spezialfall kreisförmig ausgebildet sein.
Unter dem Begriff „Vielzahl“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Anzahl von zumindest zwei verstanden werden. Unter dem Begriff „dazu vorgesehen“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung speziell dafür ausgelegt oder angeordnet verstanden werden.
Mit der vorgeschlagenen Befestigungsvorrichtung können einer oder mehrere Druckgasbehälter in einem Kraftfahrzeug befestigt werden, wobei durch die vorgeschlagene Ausgestaltung eine Positionierung und Befestigung des Druckgasbehälters oder der Druckgasbehälter in flexibler und einfacher Weise vollzogen werden kann. Die vorgeschlagene Befestigungsvorrichtung kann auch auf einen oder mehrere Druckgasbehälter mit unterschiedlichen Abmessungen, beispielsweise Längsabmessungen oder unterschiedliche Durchmesser der im Wesentlichen zylindrischen Form, in flexibler Weise angepasst werden, so dass sich die Notwendigkeit einer Bereitstellung individueller Lösungen bei einer beabsichtigten Verwendung unterschiedlicher Druckgasbehälter in einem bestimmten Kraftfahrzeugmodell erübrigen kann.
Bevorzugt kann die Profilschiene an der Unterseite der Grundkörper angeformt sein. Alternativ kann die Profilschiene auch als separates Bauteil hergestellt und mit dem übrigen Grundkörper fest verbunden sein, beispielsweise durch Verschraubung oder durch Stoffschluss.
In bevorzugten Ausführungsformen der Befestigungsvorrichtung weist zumindest ein Grundkörper an einer Oberseite zwei starr in einem stumpfen Winkel zueinander angeordnete, in einem Einbauzustand des Druckgasbehälters diesem zugewandte, ebene Anlageflächen auf, die sich im Einbauzustand mit dem Druckgasbehälter teilweise in direkter mechanischer Anlage oder in indirekter, durch ein flächiges Auflageelement vermittelter, mechanischer Anlage befinden. Auf diese Weise kann bei einer geeigneten Ausgestaltung für Druckgasbehälter verschiedenen Durchmessers der im Wesentlichen zylindrischen Form eine stabile Gleichgewichtslage auf den ebenen Anlageflächen mit einer potentiellen Lageenergie des Druckgasbehälters erzielt werden, die ein relatives Minimum aufweist, wodurch ein Beitrag zur sicheren Befestigung des Druckgasbehälters erzielt wird.
In bevorzugten Ausführungsformen der Befestigungsvorrichtung weist zumindest ein Grundkörper zumindest zwei an dem Grundkörper um eine Achse schwenkbar befestigte Auflageelemente auf, die im Einbauzustand des Druckgasbehälters diesen an seiner Mantelfläche unterstützen. Dabei sind die Achsen im Einbauzustand parallel zu einer Erstreckungsrichtung der Profilschiene ausgerichtet, und die Auflageelemente sind zu beiden Seiten des Grundkörpers und zumindest teilweise oberhalb eines mittleren Stützflächenbereichs des Grundkörpers angeordnet. Dadurch kann die Sicherheit der Lagerung des Druckgasbehälters oder der Druckgasbehälter für den Fall eines Aufprallereignisses, bei dem eine Querkraft quer zur Längserstreckungsrichtung der im Wesentlichen zylindrischen Form des Druckgasbehälters ausgeübt wird, weiter verbessert werden.
Bevorzugt können die Auflageelemente eine im Einbauzustand dem Druckgasbehälter zugewandte ebene Oberfläche aufweisen, wodurch ein einfacher Aufbau erreicht werden kann.
In bevorzugten Ausführungsformen weist zumindest ein Grundkörper zwei an dem Grundkörper in Bezug auf diesen seitlich gegenüberliegend und nach außen beabstandet angeordnete Zapfen auf, deren Erstreckungsrichtung parallel zu einer Erstreckungsrichtung der Profilschiene ausgerichtet sind. Dabei sind die Endbereiche zumindest eines Spannbandes jeweils in Form einer Schlinge ausgebildet, und die Anbindung der Endbereiche des zumindest einen Spannbandes an dem Grundkörper ist durch Umschlingen des jeweiligen Zapfens durch je einen der Endbereiche herstellbar.
Auf diese Weise kann eine besonders einfache Installierbarkeit des Druckgasbehälters oder der Druckgasbehälter an den Druckgasbehälteraufnahmen erreicht werden.
Bevorzugt sind die die ebenen Anlageflächen derart ausgelegt, dass im Einbauzustand des zumindest einen Druckgasbehälters Auflagelinien des Druckgasbehälters auf den ebenen Anlageflächen einen maximal möglichen Zentriwinkel in einer Querschnittsfläche des zumindest einen Druckgasbehälters überdecken, der zumindest 35° beträgt.
Eine Kreissegmenthöhe h, die überwunden werden muss, um einen Druckgasbehälter mit Radius R aus der Druckgasbehälteraufnahme ohne Spannband zu entfernen; beträgt bei einem Zentriwinkel α von 35°dann gemäß $\frac{h}{R} = 1 - c o s \frac{α}{2} \approx 4, 6 %,$
woraus sich unabhängig vom Radius der Zylinderform des Druckgasbehälters eine ausreichende Lagesicherheit ergibt.
In bevorzugten Ausführungsformen der Befestigungsvorrichtung ist bei zumindest einer Druckgasbehälteraufnahme im Einbauzustand des zumindest einen Druckgasbehälters die Bewegung der betreffenden Grundkörper in einer Erstreckungsrichtung der Profillaufschiene mittels zumindest einer Formschlussverbindung oder einer kombinierten Form- und Kraftschlussverbindung verhindert. Dadurch kann eine Position des zumindest einen Druckgasbehälters in ausreichender Weise gesichert werden.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Druckgasbehältervorrichtung vorgeschlagen, die zumindest einen Druckgasbehälter mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form und eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung zu dessen Befestigung aufweist.
Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung beschriebenen Vorteile gelten in vollem Umfang auch für die vorgeschlagene Druckgasbehältervorrichtung.
In bevorzugten Ausführungsformen beinhaltet die Druckgasbehältervorrichtung eine Vielzahl von Druckgasbehältern, wobei die Profilschienen der Grundkörper der Vielzahl von Druckgasbehälteraufnahmen, mit der einer der Druckgasbehälter befestigt ist, an derselben Profillaufschiene angeordnet sind. Diese Ausführungsformen sind besonders vorteilhaft für den Fall anwendbar, das in einem bestimmten Kraftfahrzeugmodell Druckgasbehälter unterschiedlicher Erstreckungslänge der im Wesentlichen zylindrischen Form verwendet oder Positionen der Druckgasbehälter in Richtung der jeweiligen Profillaufschiene verändert werden sollen.
In bevorzugten Ausführungsformen beinhaltet die Druckgasbehältervorrichtung eine Vielzahl von Druckgasbehältern, wobei die Profilschienen der Grundkörper der Vielzahl von Druckgasbehälteraufnahmen, mit der einer der Druckgasbehälter befestigt ist, an einer Vielzahl voneinander verschiedener Profillaufschienen angeordnet sind, wobei die Anzahl der Vielzahl der Druckgasbehälteraufnahmen der Anzahl der Vielzahl der Profillaufschienen entspricht. Diese Ausführungsformen sind besonders vorteilhaft für den Fall anwendbar, das in einem bestimmten Kraftfahrzeugmodell Druckgasbehälter unterschiedlicher Durchmesser der im Wesentlichen zylindrischen Form verwendet oder Positionen der Druckgasbehälter in einer Richtung quer zu den jeweiligen Profillaufschienen verändert werden sollen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Druckgasbehältervorrichtung vorgeschlagen, wobei die Profillaufschienen an einem Aufbau oder einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs befestigt oder angeformt und voneinander in Querrichtung des Kraftfahrzeugs oder in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs beabstandet und zueinander parallel angeordnet sind.
Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung bzw. Druckgasbehältervorrichtung beschriebenen Vorteile gelten in vollem Umfang auch für das vorgeschlagene Kraftfahrzeug.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Teils einer Druckgasbehältervorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung in einer geschnittenen Vorderansicht,
2 eine schematische Darstellung eines Details der Befestigungsvorrichtung gemäß der 1,
3 eine schematische Darstellung eines Teils einer Druckgasbehältervorrichtung mit einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung in einer geschnittenen Vorderansicht,
4 eine schematische Darstellung eines Details der Befestigungsvorrichtung gemäß der 3,
5 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer vollständigen Anordnung der erfindungsgemäßen Druckgasbehältervorrichtung gemäß der 1 in einer Draufsicht, und
6 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckgasbehältervorrichtung in einer Draufsicht.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer möglichen Ausführungsform einer Druckgasbehältervorrichtung mit einer Vielzahl von Druckgasbehältern 58₁ mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form und mit einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 10 zu deren Befestigung in einem Kraftfahrzeug in einer geschnittenen Vorderansicht (linker Teil der 1) und in einer perspektivischen Teilansicht (rechter Teil der 1).
Eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs 86 mit einer vollständigen Anordnung der erfindungsgemäßen Druckgasbehältervorrichtung 56 gemäß der 1 ist in einer Draufsicht in 5 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 86 kann beispielsweise als Personenkraftwagen mit einem Elektroantrieb ausgebildet sein, bei dem der Elektromotor mittels eines Brennstoffzellenpakets 88 mit elektrischer Energie versorgt wird und bei dem ein gasförmiger Brennstoff in den Druckgasbehältern 58₁, 58₂, 58₃ gespeichert ist.
Die Befestigungsvorrichtung 10 der Druckgasbehältervorrichtung 56 weist eine Vielzahl von drei Profillaufschienen 50₁, 50₂, 50₃ auf, die parallel zueinander und zu einer Längsrichtung 90 des Kraftfahrzeugs 86 und in einer Querrichtung 92 des Kraftfahrzeugs 86 voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Profillaufschienen 50₁, 50₂, 50₃ können an einem Aufbau oder einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs 86 befestigt oder angeformt sein.
Die Befestigungsvorrichtung 10 weist eine Vielzahl von Druckgasbehälteraufnahmen 12 auf, wobei deren Anzahl in Abhängigkeit von einer Erstreckungslänge 60 des betreffenden Druckgasbehälters 58₁, 58₂, 58₃ gewählt ist und mindestens zwei für jeden der Druckgasbehälter 58₁, 58₂, 58₃ beträgt. Die Druckgasbehälteraufnahmen 12 dienen in einem Einbauzustand zur Abstützung der Druckgasbehälter 58₁, 58₂, 58₃.
Die Halterung der Druckgasbehälter 58₁, 58₂, 58₃ ist in allen Druckgasbehälteraufnahmen 12 identisch und wird im Folgenden exemplarisch anhand des in der 1 gezeigten Druckgasbehälters 58₁ erläutert.
Mit Bezugnahme auf die 1 und 2 beinhaltet jede der Druckgasbehälteraufnahmen 12 einen Grundkörper 14, der an einer Unterseite eine Profilschiene 16 aufweist. Ein Profil der Profilschiene 16 korrespondiert zu den in der 5 gezeigten Profillaufschienen 50₁, 50₂, 50₃, so dass zur Montage der Druckgasbehälter 58₁, 58₂, 58₃ eine Bewegung des Grundkörpers 14 in der Erstreckungsrichtung der Profillaufschienen 50₁, 50₂, 50₃ ermöglicht und im Einbauzustand eine Bewegung des Grundkörpers 14 quer zu der Erstreckungsrichtung der Profillaufschienen 50₁, 50₂, 50₃ durch Formschluss begrenzt ist.
Zur Sicherung der Druckgasbehälteraufnahmen 12 bzw. der Druckgasbehälter 58₁, 58₂, 58₃ in der Profillaufschiene 50₁, 50₂, 50₃ kann im Einbauzustand die Bewegung der betreffenden Grundkörper 14 in der Erstreckungsrichtung der Profillaufschiene 50₁, 50₂, 50₃ mittels Formschlussverbindungen 52 und/oder kombinierten Form- und Kraftschlussverbindungen 54 verhindert sein. Mögliche Ausführungsformen derartiger Form- bzw. Kraftschlussverbindungen sind an sich bekannt und in der 1 nur schematisch dargestellt.
Jeder Grundkörper 14 weist an einer Oberseite zwei starr in einem stumpfen Winkel 18 zueinander angeordnete, in einem Einbauzustand des Druckgasbehälters 58₁ diesem zugewandte, ebene Anlageflächen 20, 22 auf, die als Oberflächen an der Oberseite des massiven Grundkörpers 14 ausgebildet sind und sich im Einbauzustand mit dem Druckgasbehälter 58₁ teilweise, nämlich in Form einer in Erstreckungsrichtung des Druckgasbehälters 58₁ angeordneten Auflagelinie, in direkter mechanischer Anlage befinden. Alternativ können sich die ebenen Anlageflächen 20, 22 und der Druckgasbehälter 58₁ im Einbauzustand auch in indirekter mechanischer Anlage befinden, die durch ein flächiges, zentrales Auflageelement 32 vermittelt wird, das zur Erhöhung einer Haftreibung zwischen dem Druckgasbehälter 58₁ und dem Grundkörper 14 dient. Beispielsweise kann das flächige Auflageelement 32 aus einem Elastomer, etwa synthetischem Kautschuk, hergestellt sein.
Die ebenen Anlageflächen 20, 22 sind derart ausgelegt, dass im Einbauzustand des Druckgasbehälters 58₁ die Auflagelinien auf den ebenen Anlageflächen 20, 22 in der in 1 dargestellten Querschnittsfläche des Druckgasbehälters 58₁ einen maximal möglichen Zentriwinkel α überdecken, der mehr als 40° beträgt. Eine Kreissegmenthöhe h, die überwunden werden muss, um den Druckgasbehälter 58₁ mit Radius R aus der Druckgasbehälteraufnahme 12 ohne installiertes Spannband 40 zu entfernen, beträgt somit mehr als 6% des Radius R.
Zudem ist jeder Grundkörper 14 mit zwei an dem Grundkörper 14 um eine Achse 26, 30 schwenkbar befestigten Auflageelementen 24, 28 ausgestattet. Die Auflageelemente 24, 28 unterstützen den Druckgasbehälter 58₁ im Einbauzustand an seiner Mantelfläche 62. Dabei sind die Achsen 26, 30 im Einbauzustand parallel zu einer Erstreckungsrichtung der Profilschiene 16 ausgerichtet. Die Auflageelemente 24, 28 sind zu beiden Seiten des Grundkörpers 14 und zumindest teilweise oberhalb eines mittleren Stützflächenbereichs 34 des Grundkörpers 14 angeordnet. Zur Erhöhung der Haftreibung zwischen den Auflageelementen 24, 28 und dem Druckgasbehälter 58₁ kann eine dem Druckgasbehälter 58₁ zugewandte Oberfläche der Auflageelemente 24, 28 mit einer Elastomerschicht ausgestattet sein.
Jeder Grundkörper 14 weist ferner zwei an dem Grundkörper 14 in Bezug auf diesen seitlich gegenüberliegend und nach außen beabstandet angeordnete Zapfen 36, 38 auf, deren Erstreckungsrichtung parallel zu einer Erstreckungsrichtung der Profilschiene 16 ausgerichtet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Zapfen 36, 38 an der Position der Achsen 26, 30 angeordnet. In anderen Ausführungsbeispielen können die Zapfen 36, 38 auch an anderen Positionen angeordnet sein.
An jeder der Druckgasbehälteraufnahmen 12 ist ein Spannband 40 mit seinen jeweiligen Endbereichen 42, 44 an dem Grundkörper 14 der Druckgasbehälteraufnahmen 12 angebunden. Die Endbereiche 42, 44 des Spannbandes 40 sind jeweils in Form einer Schlinge ausgebildet, und die Anbindung der Endbereiche 42, 44 des zumindest einen Spannbandes 40 an dem Grundkörper 14 ist durch Umschlingen des jeweiligen Zapfens 36, 38 durch je einen der Endbereiche 42, 44 hergestellt.
Ein mittlerer Bereich 46 zwischen den Endbereichen 42, 44 des Spannbandes 40 befindet sich im Einbauzustand teilweise umfänglich in mechanischer Anlage mit der Mantelfläche 62 des Druckgasbehälters 58₁. Zwischen dem Spannband 40 und der Mantelfläche 62 des Druckgasbehälters 58₁ kann eine haftreibungserhöhende Zwischenlage, beispielsweise aus einem Elastomerelement wie z.B. einer Elastomerfolie, angeordnet sein. Die Herbeiführung einer justierbaren mechanischen Zugspannung innerhalb des Spannbandes 40 kann durch ein im mittleren Bereich 46 des Spannbandes 40 angeordnetes Spannschloss 48 in an sich bekannter Weise hergestellt sein.
Bei der in der 5 schematisch dargestellten, erfindungsgemäßen Druckgasbehältervorrichtung 56 mit einer Vielzahl von Druckgasbehältern 58₁, 58₂, 58₃ sind die Profilschienen 16 der Grundkörper 14 der Vielzahl von Druckgasbehälteraufnahmen 12, mit der einer der Druckgasbehälter 58₁, 58₂, 58₃ befestigt ist, an derselben Profillaufschiene 50₁, 50₂, 50₃ angeordnet. Dadurch ist es ermöglicht, in sehr flexibler Weise Anzahl und/oder Abmessungen der Druckgasbehälter 58₁, 58₂, 58₃, etwa Erstreckungslängen 60 und/oder Durchmesser, und/oder Positionen in der Anordnung von Druckgasbehältern 58₁, 58₂, 58₃ für ein festgelegtes Kraftfahrzeugmodell zu modifizieren. Einige derartiger Modifizierungen sind in der 5 durch strichpunktierte Linien angedeutet, wobei zusätzlich auch noch Positionsverschiebungen der Druckgasbehälter 58₁, 58₂, 58₃ in der Erstreckungsrichtung einer oder mehrerer der Profillaufschienen 50₁, 50₂, 50₃ möglich sind.
6 zeigt eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs 86 mit einer alternativen Ausführungsform 64 der erfindungsgemäßen Druckgasbehältervorrichtung in einer Draufsicht.
Zur Vermeidung von Wiederholungen werden im Folgenden jeweils nur die Unterschiede der alternativen Ausführungsform 64 der erfindungsgemäßen Druckgasbehältervorrichtung zu der Ausführungsform 56 gemäß der 5 beschrieben.
Die alternative Ausführungsform 64 der Druckgasbehältervorrichtung enthält eine Befestigungsvorrichtung mit Druckgasbehälteraufnahmen 12', bei denen die Profilschienen 16 an den Unterseiten der Grundkörper 14 der Vielzahl von Druckgasbehälteraufnahmen 12' gegenüber der Ausführungsform gemäß der 1 um 90° um eine senkrechte Achse gedreht ist.
Die Befestigungsvorrichtung der alternativen Ausführungsform der Druckgasbehältervorrichtung 64 weist eine Vielzahl von sechs Profillaufschienen 84₁-84₆ auf, die parallel zueinander und zu der Querrichtung 92 des Kraftfahrzeugs 86 und in Längsrichtung 90 des Kraftfahrzeugs 86 voneinander beabstandet angeordnet sind. Wie zuvor können die Profillaufschienen 84₁-84₆ an einem Aufbau oder einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs 86 befestigt oder angeformt sein.
Die Profilschienen der Grundkörper der Vielzahl von Druckgasbehälteraufnahmen 12', mit der einer der Druckgasbehälter 58₁, 58₂, 58₃ befestigt ist, sind an einer Vielzahl voneinander verschiedener Profillaufschienen 84₁-84₆ aus der Vielzahl von sechs Profillaufschienen 84₁-84₆ angeordnet. Dabei entspricht die Anzahl der Vielzahl der Druckgasbehälteraufnahmen 12' der Anzahl der Vielzahl der Profillaufschienen 84₁-84₆. Der in der 6 am weitesten rechts dargestellte Druckgasbehälter 58₃ ist mit sechs Druckgasbehälteraufnahmen 12' an dem Kraftfahrzeug befestigt. Dabei ist im Einbauzustand des Druckgasbehälters 58₃ der Grundkörper jeder der Druckgasbehälteraufnahmen 12' an einer anderen der sechs Profillaufschienen 84₁-84₆ befestigt.
Dadurch ist es ermöglicht, in sehr flexibler Weise Anzahl und/oder Abmessungen der Druckgasbehälter 58₁, 58₂, 58₃, etwa Erstreckungslängen und/oder Durchmesser, und/oder Positionen in der Anordnung von Druckgasbehältern 58₁, 58₂, 58₃ sowohl in Längsrichtung 90 des Kraftfahrzeugs 86 als auch, besonders einfach, in Querrichtung 92 des Kraftfahrzeugs 86 für ein festgelegtes Kraftfahrzeugmodell zu modifizieren.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Druckgasbehältervorrichtung 56 mit einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 66 in einer geschnittenen Vorderansicht. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Details der Befestigungsvorrichtung 66 gemäß der 3.
Zur Vermeidung von Wiederholungen werden im Folgenden jeweils nur die Unterschiede der alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 66 zu der Ausführungsform 10 gemäß der 1 beschrieben.
Mit Bezugnahme auf die 3 und 4 unterscheidet sich die alternative Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung 66 von der Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung 10 gemäß der 1 im Wesentlichen in der Ausgestaltung der Druckgasbehälteraufnahmen 68. Die alternative Druckgasbehälteraufnahme 68 beinhaltet ebenfalls einen Grundkörper 70, der an einer Unterseite eine Profilschiene 71 aufweist, deren Profil zu dem Profil der Profillaufschienen 50₁, 50₂, 50₃ der 5 korrespondiert.
Am Grundkörper 70 der alternativen Druckgasbehälteraufnahme 68 (4) sind an beiden Seiten je ein nach außen ragender Seitenarm 74, 76 angeordnet, der starr mit dem Grundkörper 70 verbunden ist und an dessen dem Grundkörper 70 abgewandten Ende je einer der zuvor beschriebenen Zapfen 36, 38, deren Erstreckungsrichtung parallel zu einer Erstreckungsrichtung der Profilschiene 71 ausgerichtet sind, und jeweils eines der zuvor beschriebenen Auflageelemente 24, 28 angeordnet ist.
Im Unterschied zum Grundkörper 14 der Druckgasbehälteraufnahme 12 gemäß der 1 sind beim Grundkörper 70 der alternativen Druckgasbehälteraufnahme 68 die im Einbauzustand des Druckgasbehälters 58₁ diesem zugewandten, ebenen Anlageflächen 80, 82 als Oberflächen an der Oberseite eines zentralen Auflageelements 78 mit einer ebenen Unterseite ausgebildet, die im Einbauzustand des Druckgasbehälters 58₁ auf der Oberseite des Grundkörpers 70 im mittleren Stützflächenbereich 72 aufliegt. Das zentrale Auflageelement 78 ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und in Bezug auf seine Druckfestigkeit derart ausgelegt, dass im Einbauzustand des Druckgasbehälters 58₁ durch dessen Gewicht und durch die zusätzliche Zugkraft des Spannbandes 40 nur eine teilweise Verformung der ebenen Anlageflächen 80, 82 erfolgt. Durch die teilweise Verformung kann eine Vergrößerung der Auflagefläche im mittleren Stützflächenbereich 72 von den Auflagelinien, die zumindest theoretisch eine Fläche nahe null aufweisen, hin zu einer von null verschiedenen Größe der Auflagefläche erreicht werden, ohne dass die stabile Lage des Druckbehälters 58₁ verlorengeht.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die 1 bis 6 in keiner Richtung der Zeichenebene und auch nicht hinsichtlich der Größe von Winkeln als maßstäbliche Zeichnungen anzusehen sind. Insbesondere sind Unterschiede im Durchmesser (d.h. senkrecht zur Erstreckungsrichtung) und Positionen in der Erstreckungsrichtung aus Gründen der Darstellung gewählt und müssen nicht den tatsächlichen Verhältnissen entsprechen.
Bezugszeichenliste

10: Befestigungsvorrichtung
12: Druckgasbehälteraufnahme
14: Grundkörper
16: Profilschiene
18: Winkel
20: ebene Anlagefläche
22: ebene Anlagefläche
24: Auflageelement
26: Achse
28: Auflageelement
30: Achse
32: zentrales Auflageelement
34: mittlerer Stützflächenbereich
36: Zapfen
38: Zapfen
40: Spannband
42: Endbereich
44: Endbereich
46: mittlerer Bereich
48: Spannschloss
50: Profillaufschiene
52: Formschlussverbindung
54: Form- und Kraftschlussverbindung
56: Druckgasbehältervorrichtung
58: Druckgasbehälter
60: Erstreckungslänge
62: Mantelfläche
64: Druckgasbehältervorrichtung
66: Befestigungsvorrichtung
68: Druckgasbehälteraufnahme
70: Grundkörper
71: Profilschiene
72: mittlerer Stützflächenbereich
74: Seitenarm
76: Seitenarm
78: zentrales Auflageelement
80: ebene Anlagefläche
82: ebene Anlagefläche
84: Profillaufschiene
86: Kraftfahrzeug
88: Brennstoffzellenpaket
90: Längsrichtung
92: Querrichtung
h: Kreissegmenthöhe
R: Radius
α: Zentriwinkel

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

DE 4010168 A1 [0004]
DE 102019203094 A1 [0006]
DE 102018000154 A1 [0007]
DE 102007049837 A1 [0008]
DE 10341204 A1 [0009]
DE 10331044 A1 [0010]

Claims

Befestigungsvorrichtung (10) zur Befestigung zumindest eines Druckgasbehälters (58₁, 58₂, 58₃) mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form in einem Kraftfahrzeug (86), gekennzeichnet durch - eine Vielzahl von Druckgasbehälteraufnahmen (12) mit jeweils einem Grundkörper (14), der an einer Unterseite eine Profilschiene (16) aufweist, - zumindest ein Spannband (40) an jeder der Druckgasbehälteraufnahmen (12), das mit seinen Endbereichen (42, 44) an dem jeweiligen Grundkörper (14) anbindbar ist und wobei ein mittlerer Bereich (46) zwischen den Endbereichen (42, 44) dazu vorgesehen ist, sich im Einbauzustand mit einer Mantelfläche (62) des Druckgasbehälters (58₁, 58₂, 58₃) teilweise umfänglich in mechanischer Anlage zu befinden, und - zumindest eine Profillaufschiene (50₁, 50₂, 50₃), die an einem Aufbau des Kraftfahrzeugs (86) befestigbar oder angeformt ist, wobei ein Profil der Profillaufschiene (50₁, 50₂, 50₃) zu den Profilschienen (16) der Grundkörper (14) korrespondiert, um in zumindest einem Montagezustand eine Bewegung der Grundkörper (14) in einer Erstreckungsrichtung der Profillaufschiene (50₁, 50₂, 50₃) zu ermöglichen und im Einbauzustand eine Bewegung quer zur Erstreckungsrichtung der Profillaufschiene (50₁, 50₂, 50₃) durch Formschluss zu begrenzen.
Befestigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Grundkörper (14) an einer Oberseite zwei starr in einem stumpfen Winkel (18) zueinander angeordnete, in einem Einbauzustand des Druckgasbehälters (58₁, 58₂, 58₃) diesem zugewandte, ebene Anlageflächen (20, 22) aufweist, die sich im Einbauzustand mit dem Druckgasbehälter (58₁, 58₂, 58₃) teilweise in direkter mechanischer Anlage oder in indirekter, durch ein flächiges Auflageelement (32) vermittelter, mechanischer Anlage befinden.
Befestigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Grundkörper (14) zumindest zwei an dem Grundkörper (14) um eine Achse (26, 30) schwenkbar befestigte Auflageelemente (24, 28) aufweist, die dazu vorgesehen sind, im Einbauzustand des Druckgasbehälters (58₁, 58₂, 58₃) diesen an seiner Mantelfläche (62) zu unterstützen, wobei die Achsen (26, 30) im Einbauzustand parallel zu einer Erstreckungsrichtung der Profilschiene (16) ausgerichtet und die Auflageelemente (24, 28) zu beiden Seiten des Grundkörpers (14) und zumindest teilweise oberhalb eines mittleren Stützflächenbereichs (34) des Grundkörpers (14) angeordnet sind.
Befestigungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Grundkörper (14) zwei an dem Grundkörper (14) in Bezug auf diesen seitlich gegenüberliegend und nach außen beabstandet angeordnete Zapfen (36, 38) aufweist, deren Erstreckungsrichtung parallel zu einer Erstreckungsrichtung der Profilschiene (16) ausgerichtet sind, wobei die Endbereiche (42, 44) zumindest eines Spannbandes (40) jeweils in Form einer Schlinge ausgebildet sind und die Anbindung der Endbereiche (42, 44) des zumindest einen Spannbandes (40) an dem Grundkörper (14) durch Umschlingen des jeweiligen Zapfens (36, 38) durch je einen der Endbereiche (42, 44) herstellbar ist.
Befestigungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen Anlageflächen (20, 22) derart ausgelegt sind, dass im Einbauzustand des zumindest einen Druckgasbe1 hälters (58₁, 58₂, 58₃) Auflagelinien des Druckgasbehälters (58₁, 58₂, 58₃) auf den ebenen Anlageflächen (20, 22) einen maximal möglichen Zentriwinkel (α) in einer Querschnittsfläche des zumindest einen Druckgasbehälters (58₁, 58₂, 58₃) überdecken, der zumindest 35° beträgt.
Befestigungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einer Druckgasbehälteraufnahme (12) im Einbauzustand des zumindest einen Druckgasbehälters (58₁, 58₂, 58₃) die Bewegung der betreffenden Grundkörper (14) in einer Erstreckungsrichtung der Profillaufschiene (50₁, 50₂, 50₃) mittels zumindest einer Formschlussverbindung (52) oder einer kombinierten Form- und Kraftschlussverbindung (54) verhindert ist.
Druckgasbehältervorrichtung (56) mit zumindest einem Druckgasbehälter (58₁, 58₂, 58₃) mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form und mit einer Befestigungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu dessen Befestigung.
Druckgasbehältervorrichtung (56) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Druckgasbehältern (58₁, 58₂, 58₃), wobei die Profilschienen (16) der Grundkörper (14) der Vielzahl von Druckgasbehälteraufnahmen (12), mit der einer der Druckgasbehälter (58₁, 58₂, 58₃) befestigt ist, an derselben Profillaufschiene (50₁, 50₂, 50₃) angeordnet sind.
Druckgasbehältervorrichtung (56) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Druckgasbehältern (58₁, 58₂, 58₃), wobei die Profilschienen (16) der Grundkörper (14) der Vielzahl von Druckgasbehälteraufnahmen (12), mit der einer der Druckgasbehälter (58₁, 58₂, 58₃) befestigt ist, an einer Vielzahl voneinander verschiedener Profillaufschienen (50₁, 50₂, 50₃) angeordnet sind, wobei die Anzahl der Vielzahl der Druckgasbehälteraufnahmen (12) der Anzahl der Vielzahl der Profillaufschienen (50₁, 50₂, 50₃) entspricht.
Kraftfahrzeug (86) mit einer Druckgasbehältervorrichtung (56) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Profillaufschienen (50₁, 50₂, 50₃) an einem Aufbau oder einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs (86) befestigt oder angeformt und voneinander in Querrichtung (92) des Kraftfahrzeugs (86) oder in Längsrichtung (90) des Kraftfahrzeugs (86) beabstandet und zueinander parallel angeordnet sind.