DE102022106936A1

DE102022106936A1 - Treibstofftank-Modul

Info

Publication number: DE102022106936A1
Application number: DE102022106936.2A
Authority: DE
Inventors: Benedikt Schleifer; Hartmut Frenz
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2023-09-28
Also published as: WO2023180005A1

Abstract

Treibstofftank-Modul (20) für die Speicherung von Gas, zur Montage in einem gasbetriebenen Fahrzeug (30), insbesondere einem Nutzfahrzeug, umfassend mindestens vier nebeneinander angeordnete Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4), eine Tragstruktur (10), an der die Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) befestigt sind und die dazu vorgesehen ist, das Treibstofftank-Modul (20) an dem Fahrzeug (30) zu befestigen, und für jeden Einzeltank (1.1,1.2,1.3,1.4) zumindest eine Befestigungsvorrichtung (5), die den Einzeltank (1.1,1.2,1.3,1.4) mit Hilfe von einem oder mehreren Spannbändern hält und mit der Tragstruktur (10)verbindet, wobei die Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) eine langgestreckte Form mit einer Längsachse (t) aufweisen, die im Mittelbereich zylinderförmig und an beiden Enden mit gewölbten Polkappen abgeschlossen ist, und wobei die Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) eine Verstärkungsschicht aus faserverstärktem Kunststoff und an jeder der Polkappen ein metallisches Anschlussstück, einen sogenannten Boss (2,3), aufweisen, wobei die Tragstruktur (10) zumindest zwei Längsstützen (11,12) umfasst, welche jeweils im Zwischenraum zwischen zwei der Einzeltanks(1.1,1.2,1.3,1.4) angeordnet sind, wobei an jeder der Längsstützen (11,12) jeweils zwei der Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) mit je zumindest einer Befestigungsvorrichtung (5) befestigt sind, und wobei zumindest eine Verbindungsvorrichtung (6,6`) vorhanden ist, die einen der Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4), welcher an der einen Längsstütze (11) befestigt ist, mit einem der Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4), welcher an der zweiten Längsstütze (12) befestigt ist, verbindet, in dem die Verbindungsvorrichtung (6,6`) diese beiden Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) jeweils zumindest teilweise an ihrem Umfang umschlingt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Treibstofftank-Modul für die Speicherung von Gas zur Montage in einem gasbetriebenen Fahrzeug, insbesondere einem Nutzfahrzeug, wobei das Treibstofftank-Modul mehrere Einzeltanks, eine Tragstruktur, an der die Einzeltanks befestigt sind, und zumindest eine Befestigungsvorrichtung, die den Einzeltank mit Hilfe von einem oder mehreren Spannbändern hält und mit der Tragstruktur verbindet, umfasst. Die Tragstruktur ist dazu vorgesehen, das Treibstofftank-Modul an dem Fahrzeug zu befestigen. Die Einzeltanks weisen eine langgestreckte Form auf, die im Mittelbereich zylinderförmig und an beiden Enden mit gewölbten Polkappen abgeschlossen ist, und die Einzeltanks weisen eine Verstärkungsschicht aus faserverstärktem Kunststoff und an jeder der Polkappen ein metallisches Anschlussstück, einen sogenannten Boss, auf.
Die Tragstruktur dient dazu das Treibstofftank-Modul am Fahrzeugrahmen zu montieren.
Gasbetriebene Fahrzeuge haben beispielsweise einen Gasmotor oder eine Brennstoffzelle mit Elektromotor als Antrieb. Um ausreichend Treibstoff speichern zu können, wird das Gas, das unter anderem Wasserstoff sein kann, unter hohem Druck im Tank gespeichert. Typisch für solche Drucktanks sind Drücke von über 200 bar, oftmals bis 700 bar oder 875 bar. Das heißt dass der Tank nicht nur gasdicht unter diesem Druck sein muss, sondern auch dass er eine hohe mechanische Stabilität benötigt. Zudem muss der Treibstofftank eine für Nutzfahrzeuge ausreichende Größe aufweisen, daher sind solche Treibstofftanks oft mehr als 2 m lang. Insbesondere bei solch langen Treibstofftanks ist die sichere Befestigung am Fahrzeug eine anspruchsvolle Aufgabe, da die Treibstofftanks ein erhebliches Gewicht aufweisen und sich bei entsprechendem Innendruck in der Tanklängsrichtung ausdehnen. Aufgrund der hohen Druckfestigkeit wiegen solche Einzeltanks durchaus bis zu 300 kg.
Die Einzeltanks sind insbesondere als Wasserstofftanks ausgeführt, beispielsweise für Fahrzeuge mit Brennstoffzellen-Antrieb oder mit Gasmotor. Die Einzeltanks können auch für Biogas, Propan, Methan, Erdgas oder Gasgemische ausgeführt sein.
Im Stand der Technik sind Treibstofftanks für gasbetriebene Fahrzeuge bekannt. Diese Drucktanks weisen eine Wandung auf, die zur Abdichtung einen innenliegenden Liner, beispielsweise aus Thermoplast, und zur Schaffung der mechanischen Stabilität eine Verstärkungsschicht aus faserverstärktem Kunststoff umfasst. Bevorzugt ist die Verstärkungsschicht gewickelt und als CFK-Schicht ausgeführt. CFK steht für Kohlenfaserverstärkten Kunststoff.
Der Boss hat eine Durchgangsbohrung und ein Anschlussgewinde. Bei zumindest einem der beiden Bosse ist im eingebauten Zustand im Fahrzeug eine Tankarmatur angeschlossen, die es ermöglicht, den Drucktank zu befüllen oder kontrolliert Gas zu entnehmen. Am anderen Boss ist die Durchgangsöffnung mit einem Verschluss abgedichtet oder es ist dort ein Sicherheitsventil vorgesehen.
Im Stand der Technik sind zudem Treibstofftank-Module bekannt, die senkrecht im Fahrzeug montiert sind, wie beispielsweise im Dokument US 2019/0255941 A1 gezeigt. Das bietet den Vorteil, dass die Einzeltanks vor allem bei Nutzfahrzeugen platzsparend hinter der Fahrerkabine untergebracht werden können. In der dort gezeigten Ausführung werden die Einzeltanks mit einer Befestigungsvorrichtung, die jeweils oben und unten am Boss angreift, befestigt. Der gezeigte Kasten, in dem die Einzeltanks befestigt werden, benötigt allerdings zusätzlichen Bauraum und erhöht das Gewicht, so dass bei vorgegebenem Tankvolumen der Platz für Aufbauten und die Zuladung des Nutzfahrzeugs kleiner wird.
Weiterhin sind Treibstofftank-Module aus der DE 202007015487 U1 bekannt, bei denen die Einzeltanks an den beiden Enden des zylindrischen Mittelteils jeweils mit einem Spannband als Befestigungsvorrichtung an einer Tragstruktur verspannt sind. Dabei umschlingt ein Spannband jeweils zwei Treibstofftanks. Über die Tragstruktur wird das Tankmodul am Fahrzeugrahmen befestigt. An einem Ende des Tanks ist eine Armatur vorgesehen, über die die Tanks befüllt und entleert werden. Die hier gezeigten Befestigungsvorrichtungen sind nicht stabil und steif genug, um große, lange Einzeltanks, wie sie bei Nutzfahrzeugen nötig sind, zuverlässig zu befestigen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein verbessertes Treibstofftank-Modul bereitzustellen, welches die Einzeltanks zuverlässig trägt und gewichts- und platzsparend ausgeführt ist, so dass es insbesondere auch Nutzfahrzeuge mit hohem Tankvolumen besser geeignet ist. Eine sichere und doch möglichst platz- und gewichtsparende Befestigung ist essenziell.
Die Aufgabe wird durch ein Treibstofftank-Modul gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen genannt.
Erfindungsgemäß zeichnet sich das Treibstofftank-Modul nach Anspruch 1 dadurch aus, dass die Tragstruktur zumindest zwei Längsstützen umfasst, welche jeweils im Zwischenraum zwischen zwei der Einzeltanks angeordnet sind, wobei an jeder der Längsstützen jeweils zwei der Einzeltanks mit je zumindest einer Befestigungsvorrichtung befestigt sind, und wobei zumindest eine Verbindungsvorrichtung vorhanden ist, die einen der Einzeltanks, welcher an der einen Längsstütze befestigt ist, mit einem der Einzeltanks, welcher an der zweiten Längsstütze befestigt ist, verbindet, in dem die Verbindungsvorrichtung diese beiden Einzeltanks jeweils zumindest teilweise an ihrem Umfang umschlingt.
Der Vorteil einer solchen erfindungsgemäßen Ausführung ist, dass die Steifigkeit der Einzeltanks selbst genutzt wird, um das gesamte Treibstofftank-Modul stabiler zu machen. Die Steifigkeit der Einzeltanks ergibt sich durch die Verstärkungsschicht aus faserverstärktem Kunststoff. Insbesondere bei Verwendung von CFK ist die Steifigkeit besonders hoch. Die Tragstruktur kann somit schlanker, kleiner und leichter ausgeführt werden. Die Verbindungsvorrichtung sorgt dafür, dass die beiden Einzeltank-Paare, die jeweils an einer Längsstütze der Tragstruktur befestigt sind, nicht gegeneinander schwingen können. Vor allem wird durch die erfindungsgemäße Ausführung die Eigenfrequenz für die Eigenformen erhöht, bei der sich die Einzeltank-Paare gegeneinander verschieben oder verdrehen. Das ist nur möglich, in dem die Steifigkeit erhöht wird, ohne dass dabei auch das Gewicht zunimmt. Was zwangsläufig bei einer steiferen Ausführung der Tragstruktur oder anderen Verstärkungen der Fall wäre.
In einer besonders bevorzugten Ausführung weist die Verbindungsvorrichtung keine Verbindung mit der Tragstruktur auf, sie verbindet nur die beiden zu verbindenden Einzeltanks miteinander. Somit werden die Kräfte zwischen den Einzeltank-Paaren allein von der Verbindungsvorrichtung und den Einzeltanks aufgenommen und die Tragstruktur wird dadurch nicht zusätzlich belastet. Sie kann kleiner und leichter ausgeführt werden. Und zudem kann dadurch die Tragstruktur niedriger und die Verbindungsvorrichtung dennoch am abgewandten Ende der Einzeltanks angeordnet sein.
Um die Einzeltanks sicher zu halten und das gesamte Modul steifer zu machen, ist es sinnvoll, für jeden Einzeltank zumindest eine weitere Befestigungsvorrichtung, die den Einzeltank mit der Tragstruktur verbindet, indem sie diesen mit Hilfe von einem oder mehreren Spannbändern hält oder indem sie diesen an seinem Boss hält. Vor allem bei langen Einzeltanks sind zwei Befestigungsvorrichtungen je Einzeltank notwendig.
Bevorzugt ist die Verbindungsvorrichtung so ausgeführt, dass sie in Richtung der Längsrichtung (t) elastisch oder verschiebbar ist und senkrecht zur Längsrichtung (t) steif ist, und somit eine Relativbewegung entlang der Längsrichtung (t) zwischen den beiden verbundenen Einzeltanks zulässt.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass dadurch eine unterschiedlich starke Ausdehnung oder eine gewisse Verschiebung der beiden Einzeltanks relativ zueinander in Richtung der Längsrichtung möglich ist, ohne dass die Verbindungsvorrichtung dabei zu stark belastet und somit beschädigt wird. Eine solche Ausdehnung tritt vor allem bei Druckunterschieden im Einzeltank auf, wenn der Tank einmal mit bis zu 875 bar gefüllt ist oder dann entleert mit niedrigerem Druck belastet ist. Besonders zu beachten ist die Ausdehnung bei größeren Einzeltanks, wie sie etwa bei Nutzfahrzeugen nötig werden, um eine ausreichende Tankkapazität zu bieten. Solche Einzeltanks für Nutzfahrzeuge können durchaus 2500 mm lang und über 500 mm im Durchmesser sein. Die Ausdehnung beträgt dann mehrere Millimeter bis zu wenigen Zentimetern in Richtung der Längsrichtung. Bei Einzeltanks für Personenfahrzeuge sind solche Größen nicht bekannt, sie sind meist nur ca. 1000 mm lang.
Unter elastisch wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass eine elastische Bewegung zugelassen wird, indem die Verbindungsvorrichtung eine kontrollierte elastische Verformung ausführt. Als steif wird hier angesehen, dass das Verbindungselement so gestaltet ist, dass es so gut wie keine Bewegung oder Verformung in diese Richtung zulässt im Rahmen der üblichen Belastung.
In einer vorteilhaften Ausführung weist die Verbindungsvorrichtung zwei Seile auf, die über Kreuz zwischen den beiden verbundenen Einzeltanks angeordnet sind. Unter Seilen wird hier verstanden, dass sie geeignet sind, im Wesentlichen nur Zugkräfte aufzunehmen. Die Seile können auch als Band ausgeführt sein. Durch die überkreuzte Anordnung der beiden Seile wird eine Schwingung der Einzeltank-Paare gegeneinander verhindert oder zumindest abgedämpft. Insbesondere können die Seile auch aus einem elastischen Material hergestellt sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Verbindungsvorrichtung mit zwei Spannbänder ausgestattet, die jeweils einen der Einzeltanks umschlingen. So werden die beiden Einzeltanks über die beiden Spannbänder der Verbindungsvorrichtung aneinander festgehalten. Die Spannbänder können sowohl bei der Verbindungsvorrichtung als auch bei den Befestigungsvorrichtungen zum Beispiel als einfache Schellen oder als sogenannte Gelenkbandschellen ausgeführt sein.
Insbesondere umfasst die Verbindungsvorrichtung eine Verbindungskonsole, die zwischen den beiden verbundenen Einzeltanks angeordnet ist. Beispielsweise kann diese Verbindungskonsole die beiden Spannbänder zusammenhalten.
Bevorzugt besteht die Verbindungskonsole aus Gummi oder aus Elastomer oder aus Metall und Gummi. Dadurch wird nicht nur eine elastische Bewegung in Längsrichtung t der Einzeltanks zueinander ermöglicht, sondern es erfolgt auch eine gewisse Dämpfung von Schwingungen der Einzeltanks zueinander. Durch die Dämpfungswirkung wird eine gegebenenfalls doch angeregte Schwingung in ihrer Amplitude so reduziert, dass kein kritischer Zustand und keine Beschädigung auftritt. Zudem kann die Verbindungskonsole beispielsweise aus Gummi gefertigt sein und seitlich Metallstreifen aufweisen, die sie gegen Verschleiß an der Kontaktfläche mit den Einzeltanks schützen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung besteht die Verbindungskonsole aus zwei separaten Teilen. So lässt sich zum Beispiel die Montage vereinfachen.
Besonders bevorzugt ist die Tragstruktur so ausgeführt, dass sie eine geringere Höhe h aufweist als die Länge T der Einzeltanks, insbesondere dass die Höhe h zwischen 50% und 70% der Länge T der Einzeltanks beträgt. Dazu ist die Verbindungsvorrichtung in Tanklängsrichtung t zwischen dem Ende der Tragstruktur und dem von der Tragstruktur abgewandt liegenden Boss angeordnet. Bei einer Ausführung mit senkrechter Anordnung der Einzeltanks ist das beispielsweise der obere Boss.
In einer weiteren Ausführung ist die Verbindungsvorrichtung näher am Ende des zylindrischen Teils der verbundenen Einzeltanks angeordnet ist als die jeweilige Befestigungsvorrichtung.
Durch solche Ausführungen ist das Treibstofftank-Modul ausreichend steif und stabil, ohne dass die benötigte Tragstruktur zu groß oder zu schwer wird. Sowohl der Bauraum als auch das Gewicht für die Zuladung werden somit nicht unnötig verringert. Die Steifigkeit des Treibstofftank-Moduls wird trotz der relativ niedrig ausgeführten Tragstruktur erhöht, in dem am von der Tragstruktur abgewandten Ende der Einzeltanks die Verbindungsvorrichtung angeordnet wird.
Das Treibstofftank-Modul kann weiter verbessert werden, wenn die Tragstruktur zwei Querverstrebungen umfasst, die die Längsstützen miteinander verbinden, und wenn die Tragstruktur eine Bodenverstrebung umfasst, die die Querverstrebungen und die Längsstützen miteinander verbinden. So kann die Tragstruktur steifer werden und noch niedriger und leichter ausgeführt werden.
Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Gleichartige Teile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

1 Schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Treibstofftank-Modul (Seitenansicht)
2a Darstellung eines erfindungsgemäßen Treibstofftank-Moduls
2b Detaildarstellung der Tragstruktur
3a/b Schnittdarstellung und Draufsicht eines erfindungsgemäßen Treibstofftank-Moduls
4 Draufsicht für weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Treibstofftank-Moduls
5a/b/c Detaildarstellung verschiedener Ausführungen für eine Verbindungsvorrichtung mit Verbindungskonsole

Die 1 zeigt ein gasbetriebenes Fahrzeug 30, hier ein Nutzfahrzeug, mit dem erfindungsgemäßen Treibstofftank-Modul 20. Das Treibstofftank-Modul 20 ist so ausgeführt, dass die vier Einzeltanks 1.1,1.2,1.3,1.4 senkrecht hinter der Fahrerkabine montiert werden können. So wird der Bauraum gut ausgenutzt und die Einzeltanks und ihre Armaturen sind gut vor Beschädigungen geschützt.
Die Einzeltanks 1.1,1.2,1.3,1.4 weisen eine langgestreckte Form mit einer Längsachse (t) auf, die im Mittelbereich zylinderförmig und an beiden Enden mit gewölbten Polkappen abgeschlossen ist, wobei die Einzeltanks 1.1,1.2,1.3,1.4 eine Verstärkungsschicht aus faserverstärktem Kunststoff, bevorzugt aus CFK, und an jeder der Polkappen ein metallisches Anschlussstück, einen sogenannten Boss 2,3, umfassen. Die Einzeltanks 1.1,1.2,1.3,1.4 sind jeweils mit den zwei Befestigungsvorrichtungen 4,5, die die Einzeltanks 1.1,1.2,1.3,1.4 mit Spannbänder umschließen, an der Tragstruktur 10 befestigt. In der Seitenansicht nicht zu sehen sind die beiden Längsstützen der Tragstruktur, an denen jeweils zwei der Einzeltanks 1.1,1.2,1.3,1.4 befestigt sind. Und auch nicht zu erkennen ist in dieser Darstellung die Verbindungsvorrichtung, die zwei der Einzeltanks, hier die beiden mittleren Einzeltanks 1.2, 1.3, miteinander verbindet.
In 2a ist das erfindungsgemäße Treibstofftank-Modul 20 gezeigt und in 2b als Detail die Tragstruktur 10 allein. Das Treibstofftank-Modul 20 ist für eine senkrechte Montage der Einzeltanks im Fahrzeug ausgeführt.
Das Treibstofftank-Modul 20 umfasst hier genau vier Einzeltanks 1.1,1.2,1.3,1.4. Jeweils zwei Einzeltanks sind an je einer der Längsstütze der Tragstruktur 10 mit jeweils zwei - hier einer oberen und einer unteren - Befestigungsvorrichtung montiert. Die Einzeltanks 1.1,1.2 sind an der Längsstütze 11 und die Einzeltanks 1.3,1.4 an der Längsstütze 12 befestigt. Jeder der Einzeltanks ist mit eine Befestigungsvorrichtung 4 im unteren Bereich des zylinderförmigen Teils des Einzeltanks und mit einer Befestigungsvorrichtung 5 im mittleren Bereich des zylinderförmigen Teils des Einzeltanks befestigt. Alle Befestigungsvorrichtungen 4,5 sind hier mit Spannbänder ausgeführt, die die Einzeltanks am Umfang umschließen. Die Spannbänder sind hier als einfache Schellen mit Spannverschluss ausgeführt. Die untere Befestigungsvorrichtung 4 könnte alternativ auch so ausgeführt sein, dass sie den Einzeltank am unteren Boss 3 hält.
Zwischen den Längsstützen 11,12 ist die Tragstruktur 10m it Querverstrebungen 13,14 versehen, so dass eine kastenartige Struktur entsteht, die das Gewicht der Einzeltanks aufnehmen kann. Zur Verstärkung ist zusätzlich eine Bodenverstrebung 15 vorhanden, die außerdem zur Befestigung am Fahrzeug dient. Da die Längsstützen 11, 12 jeweils im Zwischenraum zwischen zwei Einzeltanks angeordnet ist, kann die Tragstruktur sehr schmal und leicht ausgeführt werden. Die Längsstützen 11,12 weisen Befestigungsmöglichkeiten für die Befestigungsvorrichtungen 4,5 auf, wie beispielsweise die gezeigten Befestigungsmöglichkeiten 12a,12b.
Aus Stabilitäts- und Schwingungsgründen müsste die Tragstruktur 10 auch an der Oberkante eine gekantete Verstrebung wie am Boden aufweisen, damit sich die Kastenstruktur nicht zum Parallelogramm oder ähnlichem verformen kann. Insbesondere bei längeren Einzeltanks wie für Nutzfahrzeuge sinnvoll, wird die gewählte Kastenstruktur relativ schlank und hoch, und damit besonders anfällig für solche Verformungen. Eine solche Verstrebung an der Oberkante ist aber nur möglich, wenn die Tragstruktur über die Einzeltanks nach oben hinausragt, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Dies würde die Tragstruktur größer und schwerer machen, was nachteilig ist.
Mit der erfindungsgemäßen Ausführung kann die Tragstruktur 10 niedriger und leichter ausgeführt werden, ohne das Stabilitäts- oder Schwingungsprobleme auftreten. Durch die Verbindungsvorrichtung 6, die die beiden mittleren Einzeltanks 1.2,1.3 miteinander verbindet, wird die Steifigkeit der Einzeltanks ausgenutzt, um das gesamte Treibstofftank-Modul 20 stabiler zu machen. Zudem wird die Eigenfrequenz der Eigenformen, bei denen sich die beiden mittleren Einzeltanks 1.2,1.3 gegeneinander verschieben oder verdrehen, deutlich erhöht, so dass sie im normalen Betrieb nicht mehr angeregt werden.
Die Verbindungsvorrichtung 6 kann wie hier gezeigt mit zwei Spannbändern, die je einen der Einzeltanks 1.2,1.3 umschlingen, und mit einer Verbindungskonsole, die die Spannbänder verbindet, ausgeführt sein. Bevorzugt ist die Verbindungskonsole dämpfend ausgeführt. Auch hier sind die Spannbänder als Schellen mit Spannverschluss ausgeführt.
3a zeigt eine Schnittdarstellung auf der Höhe A-A. Die Tragstruktur 10 weist die Längsstützen 11, 12, an denen jeweils zwei Einzeltanks mit der jeweiligen Befestigungsvorrichtung 5 befestigt sind, und die Querverstrebungen 13,14 auf. Die Befestigungsvorrichtungen 5 können jeweils über eine Konsole an der Längsstütze 11,12 befestigt werden.
Die Darstellung in 3b zeigt die Draufsicht. An den mittleren Einzeltanks 1.2,1.3 ist die Verbindungsvorrichtung 6 mit den beiden Spannbändern 7.1,7.2 und der Verbindungskonsole 8 zu erkennen. Die Verbindungskonsole 8 ist hier zweiteilig und aus Gummi ausgeführt, so können eventuell auftretende Schwingungen optimal gedämpft werden. Zum Schutz gegen Verschleiß der Gummiteile kann die Verbindungskonsole seitlich mit Metallstreifen im Kontaktbereich zu den Einzeltanks versehen sein. Durch die Verbindungsvorrichtung 6, die näher am oberen Boss 2 als die oberen Befestigungsvorrichtungen 5 angeordnet sind, kann die Steifigkeit des Treibstofftank-Moduls 20 erhöht werden, ohne dass die Tragstruktur höher und damit schwerer ausgeführt werden muss.
In 4 ist eine alternative Ausführung zu der in 3b dargestellten Variante gezeigt. Die Verbindungsvorrichtung 6' weist zwei Seile 9.1,9.2 auf, die über Kreuz und damit diagonal zwischen den beiden Einzeltanks 1.2,1.3 hindurch gespannt sind. Die Seile 9.1,9.2 sind an ihren Enden jeweils an der Tragstruktur 10 befestigt. Die Seile 9.1,9.2 können beispielsweise aus Kunststoff oder als Stahlseile ausgeführt sein. Durch die spezielle Anordnung der Seile 9.1,9.2wird verhindert, dass sich die Einzeltanks 1.2,1.3 zueinander verschieben oder verdrehen können. So werden unerwünschte Schwingungen verhindert.
Die 5a, 5b, 5c zeigen verschiedene Ausführungsformen für die Verbindungsvorrichtung 6 In allen Varianten sind die zwei Spannbänder 7.1,7.2 vorhanden, um die jeweiligen Einzeltanks zu umschlingen. Die Ausführungsformen unterscheiden sich in der Verbindungskonsole 8, die die Spannbänder 7.1,7.2 zusammenhält und so die Einzeltanks miteinander verbindet. Je nachdem welche Steifigkeit und welche Dämpfungseigenschaften gewünscht sind, kann die Verbindungskonsole angepasst werden. In 5a ist die Verbindungskonsole 8 als ein Bauteil aus Kunststoff oder Gummi hergestellt. Durch die hohlförmige Ausführung ist die Verbindungskonsole 8 in Längsrichtung t des Einzeltanks so elastisch, dass sie eine unterschiedlichen Längendehnung der Einzeltanks in ihrer Beweglichkeit zulässt. Das Material ist zudem schwingungsdämpfend. Die Verbindungsstege zwischen den beiden Flanken sind als zwei getrennte Bereiche ausgeführt. Eine weitere Ausführung ist in 5b gezeigt, die sich nur dadurch unterscheidet, dass bei dieser die Verbindungsstege zwischen den Flanken als durchgängige Fläche ausgeführt sind. In beiden Varianten kann zusätzlich ein Metallstreifen an den Flanken vorgesehen sein, der die Verbindungskonsole 8 an der Kontaktfläche zu den Einzeltanks vor Abrieb und Verschleiß schützt. Eine dritte Ausführungsform ist in der 5c dargestellt. Hier besteht die Verbindungskonsole 8 aus zwei separaten Teilen 8a,8b. Auch diese sind bevorzugt aus Kunststoff oder Gummi hergestellt. Und sie sind hohlförmig ausgeführt.
Bezugszeichenliste

1.1, 1.2, 1.3, 1.4: Einzeltank
2, 3: Boss
4: Befestigungsvorrichtung
5: Befestigungsvorrichtung
6, 6`: Verbindungsvorrichtung
7.1,7.2: Spannband
8: Verbindungskonsole
8a, 8b: Teile der Verbindungskonsole
9.1, 9.2: Seil
10: Tragstruktur
11, 12: Längsstütze
12a, 12b: Befestigungsmöglichkeit
13, 14: Querverstrebung
15: Bodenverstrebung
20: Treibstofftank-Modul
30: Fahrzeug
h: Höhe der Tragstruktur
H: Höhenrichtung des Fahrzeugs
L: Längsrichtung des Fahrzeugs
Q: Querrichtung des Fahrzeugs
t: Tanklängsrichtung
T: Länge des Einzeltanks

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 20190255941 A1 [0007]
DE 202007015487 U1 [0008]

Claims

Treibstofftank-Modul (20) für die Speicherung von Gas, zur Montage in einem gasbetriebenen Fahrzeug (30), insbesondere einem Nutzfahrzeug, umfassend mindestens vier nebeneinander angeordnete Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4), eine Tragstruktur (10), an der die Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) befestigt sind und die dazu vorgesehen ist, das Treibstofftank-Modul (20) an dem Fahrzeug (30) zu befestigen, und für jeden Einzeltank (1.1,1.2,1.3,1.4) zumindest eine Befestigungsvorrichtung (5), die den Einzeltank (1.1,1.2,1.3,1.4) mit Hilfe von einem oder mehreren Spannbändern hält und mit der Tragstruktur (10)verbindet, wobei die Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) eine langgestreckte Form mit einer Längsachse (t) aufweisen, die im Mittelbereich zylinderförmig und an beiden Enden mit gewölbten Polkappen abgeschlossen ist, und wobei die Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) eine Verstärkungsschicht aus faserverstärktem Kunststoff und an jeder der Polkappen ein metallisches Anschlussstück, einen sogenannten Boss (2,3), aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (10) zumindest zwei Längsstützen (11,12) umfasst, welche jeweils im Zwischenraum zwischen zwei der Einzeltanks(1.1,1.2,1.3,1.4) angeordnet sind, wobei an jeder der Längsstützen (11,12) jeweils zwei der Einzeltanks mit je zumindest einer Befestigungsvorrichtung (5) befestigt sind, und wobei zumindest eine Verbindungsvorrichtung (6,6`) vorhanden ist, die einen der Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4), welcher an der einen Längsstütze (11) befestigt ist, mit einem der Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4), welcher an der zweiten Längsstütze (12) befestigt ist, verbindet, in dem die Verbindungsvorrichtung (6,6`) diese beiden Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) jeweils zumindest teilweise an ihrem Umfang umschlingt.
Treibstofftank-Modul (20) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (6,6`) keine Verbindung mit der Tragstruktur (10) aufweist.
Treibstofftank-Modul (20) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Einzeltank (1.1,1.2,1.3,1.4) zumindest eine weitere Befestigungsvorrichtung (4), die den Einzeltank (1.1,1.2,1.3,1.4) mit der Tragstruktur (10) verbindet, indem sie diesen mit Hilfe von einem oder mehreren Spannbändern hält oder indem sie diesen an seinem Boss (2,3) hält.
Treibstofftank-Modul (20) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (6,6`) so ausgeführt ist, dass sie in Richtung der Längsrichtung (t) elastisch oder verschiebbar ist und senkrecht zur Längsrichtung (t) steif ist, und somit eine Relativbewegung entlang der Längsrichtung (t) zwischen den beiden verbundenen Einzeltanks zulässt.
Treibstofftank-Modul (20) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (6,6`) zwei Seile (9.1,9.2) aufweist, die über Kreuz zwischen den beiden verbundenen Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) angeordnet sind.
Treibstofftank-Modul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (6,6`) zwei Spannbänder (7.1,7.2) aufweist, die jeweils einen der Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) umschlingen.
Treibstofftank-Modul (20) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (6,6`) eine Verbindungskonsole (8) umfasst, die zwischen den beiden verbundenen Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) angeordnet ist und die insbesondere die beiden Spannbänder (7.1,7.2) zusammenhält.
Treibstofftank-Modul (20) nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskonsole (8) aus Gummi oder aus Elastomer oder aus Metall und Gummi besteht.
Treibstofftank-Modul (20) nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskonsole (8) aus zwei separaten Teilen (8a,8b) besteht.
Treibstofftank-Modul (20) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Tragstruktur (10) eine geringere Höhe h aufweist als die Länge T der Einzeltanks, insbesondere dass die Höhe h zwischen 50% und 70% der Länge T der Einzeltanks beträgt, und dass die Verbindungsvorrichtung (6,6`) in Tanklängsrichtung t zwischen dem Ende der Tragstruktur (10) und dem von der Tragstruktur entfernter liegenden Boss (2,3) angeordnet ist.
Treibstofftank-Modul (20) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (6,6`) näher am Ende des zylindrischen Teils der verbundenen Einzeltanks (1.1,1.2,1.3,1.4) angeordnet ist als die jeweilige Befestigungsvorrichtung (5).
Treibstofftank-Modul (20) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Tragstruktur (10) zwei Querverstrebungen (13,14) umfasst, die die Längsstützen (11,12) miteinander verbinden, und dass sie eine Bodenverstrebung (15) umfasst, die die Querverstrebungen (13,14) und die Längsstützen (11,12) miteinander verbinden.