-
Die Erfindung betrifft einen zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug bestimmten Kraftstoffbehälter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Kraftstoffbehälter unterliegen in der automobilen Praxis einer Vielzahl von Anforderungen und Vorschriften. Diese beziehen sich insbesondere auch auf einen ausreichenden Schutz gegenüber unkontrolliert, unter ungünstigen Fahrbindungen oder bei einem Unfall austretenden Kraftstoff, der sich anderenfalls unter Umständen entzünden könnte.
-
Hierzu müssen Kraftstoffbehälter bei doppeltem Betriebsüberdruck, mindestens aber bei einem Überdruck von 0,3 bar, dicht sein. Auftretender Überdruck oder den Betriebsdruck übersteigender Druck muss sich durch geeignete Einrichtungen, wie Öffnungen, Sicherheitsventile und dergleichen, selbsttätig ausgleichen.
-
Um einen ausreichenden Schutz auch bei einem Unfall des Fahrzeuges zu gewährleisten, muss der Kraftstoffbehälter zudem vor äußerer Krafteinwirkung geschützt an dem Fahrzeug angeordnet sein und darf daher nicht beispielsweise unmittelbar hinter der Frontverkleidung des Fahrzeugs positioniert werden. Weiterhin ist der Kraftstoffbehälter so vom Motor getrennt anzuordnen, dass auch bei Unfällen eine Entzündung des Kraftstoffs nicht zu erwarten ist.
-
Während sich diese Anforderungen bei vergleichsweise großen Personenfahrzeugen oder Lastkraftwagen ohne Einschränkungen realisieren lassen, erfordern entsprechende Lösungen für Fahrzeuge der Kompaktklasse, bei denen die räumliche Trennung der Zielsetzung geringer äußerer Abmessungen entgegensteht, geeignete Schutzvorkehrungen.
-
In der Praxis ist es beispielsweise durch die
DE 195 47 177 A1 bekannt, den Platzbedarf des Kraftstoffbehälters dadurch zu verringern, dass dieser und ein damit verbundener Kraftstoffausgleichsbehälter einschließlich eines Einfüllstutzens zu einer Baueinheit zusammengefasst werden. Diese im Vergleich zu den Einzelkomponenten kompakte Baueinheit ermöglicht eine gute Raumausnutzung, wodurch die Anordnung auch in vergleichsweise wenig unfallgefährdeten Bereichen des Kraftfahrzeuges möglich ist.
-
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffbehälter der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass dabei die passive Sicherheit wesentlich verbessert wird. Insbesondere soll die Erhöhung der passiven Sicherheit unabhängig von der räumlichen Anordnung in dem Fahrzeug erreicht werden.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Kraftstoffbehälter gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung
-
Erfindungsgemäß ist also der Kraftstoffbehälter mit einem Flüssigkeitsbehälter zu einer Baueinheit verbunden, wobei der Flüssigkeitsbehälter den Kraftstoffbehälter zumindest abschnittsweise umschließt. Hierdurch wird die passive Sicherheit des Fahrzeuges und damit der Insassenschutz wesentlich verbessert, weil der Kraftstoffbehälter durch den Flüssigkeitsbehälter, der seinerseits nicht mit Kraftstoff befüllt ist, vor einer unerwünscht hohen äußeren Krafteinwirkung und damit vor Deformation geschützt ist. Die dabei gegebenenfalls auftretende Beschädigung des Flüssigkeitsbehälters ist daher für die Fahrzeugsicherheit von untergeordneter Bedeutung, so dass der Flüssigkeitsbehälter zugleich als Deformationselement ausgelegt sein kann. Sollte es infolge der unfallbedingten Verformung des Kraftstoffbehälters dennoch zu einem Kraftstoffaustritt kommen, so wird durch die in dem Flüssigkeitsbehälter enthaltene Flüssigkeit die Gefahr einer Entzündung vermindert.
-
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass in dem von dem Flüssigkeitsbehälter umschlossenen Abschnitt des Kraftstoffbehälters wesentliche Funktionselemente, insbesondere zur Kraftstoffförderung, angeordnet sind. Diese Funktiselemente sind daher vor einer Beschädigung optimal geschützt, so dass insbesondere bei einem Unfall die Sicherheit wesentlich erhöht werden kann. Insbesondere wird so die Betriebsbereitschaft solcher Funktionselemente zuverlässig erhalten, die ein unkontrolliertes Austreten des Kraftstoffes in die Umgebung verhindern.
-
Eine weitere besonders zweckmäßige Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass der Kraftstoffbehälter mit einem kugelsegmentförmig ausgestalteten Bereich in einen kugelschalenförmigen Bereich des Flüssigkeitsbehälters eingesetzt ist. Hierdurch wird eine in der Praxis besonders widerstandsfähige und damit gegenüber äußeren Krafteinwirkungen optimal geschützte Formgebung realisiert. Zugleich weist diese Ausgestaltung, bei welcher der Kraftstoffbehälter auch insgesamt kugelförmig ausgeführt sein kann, ein günstiges Verhältnis zwischen Eigengewicht und Behältervolumen auf, wodurch das Fahrzeuggewicht verringert und zugleich der Raumbedarf in dem Fahrzeug gering gehalten werden kann. Außerdem kann der Flüssigkeitsbehälter auch als ein den Kraftstoffbehälter einschließender rotationssymetrischer Hohlkörper, beispielsweise als Torus ausgeformt sein und auch seinerseits von weiteren Ausstattungselementen des Fahrzeuges eingeschlossen sein.
-
Eine andere besonders praxisnahe Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass der Kraftstoffbehälter mit dem Flüssigkeitsbehälter formschlüssig verbunden ist. Hierdurch wird eine großflächige Übertragung der äußeren, auf den Flüssigkeitsbehälter wirkenden Verformungsenergie realisiert, durch die eine Beschädigung des Kraftstoffbehälters weitgehend verhindert werden kann. Der Kraftstoffbehälter wird dabei von dem Flüssigkeitsbehälter beispielsweise formschlüssig eingeschlossen, wodurch zudem der Montageprozess vereinfacht wird. Dabei kann außerdem auch eine Klemmverbindung zur kraftschlüssigen Fixierung vorgesehen werden.
-
Besonders einfach ist es, wenn der Kraftstoffbehälter an dem Flüssigkeitsbehälter mittels einer Rastverbindung fixiert ist. Hierdurch kann die Montage des Kraftstoffbehälters problemlos auch ohne spezielle Werkzeuge erfolgen. Der Kraftstoffbehälter und der Flüssigkeitsbehälter weisen hierzu beispielsweise jeweils außenseitig eine Ausformung auf, die nach Art einer Clipverbindung eine gegen eine Rückstellkraft elastisch verformbare umlaufende Rastkante hat.
-
Dabei kann nach einer weiteren vorteilhaften Abwandlung die Rastverbindung unlösbar ausgeführt sein, um so eine unzulässige Demontage der Baueinheit aus Kraftstoffbehälter und Flüssigkeitsbehälter zu vermeiden.
-
Eine andere besonders günstige Weiterbildung wird auch dadurch erreicht, dass der Kraftstoffbehälter mittels einer Schraubverbindung an dem Flüssigkeitsbehälter fixiert ist. Hierdurch wird die Baueinheit auch bei Einwirkung hoher äußerer Krafteinwirkungen nicht getrennt, weil die Schraubverbindungen eine Übertragung großer Kräfte ermöglichen. Zugleich wird insbesondere die Demontage erleichtert.
-
Hingegen wird eine andere besonders praxisnahe Abwandlung dann erreicht, wenn der Kraftstoffbehälter und der Flüssigkeitsbehälter mittels einer Adhäsionsverbindung miteinander fixiert sind. Hierdurch kann auf zusätzliche Fixiermittel verzichtet werden, um so zugleich den Herstellungsprozess zu optimieren.
-
Eine andere besonders praxisgerechte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass die Baueinheit durch zumindest ein gemeinsames, einteiliges Formteil für den Kraftstoffbehälter und den Flüssigkeitsbehälter gebildet ist. Auf diese Weise ist es nicht mehr erforderlich, zunächst den Kraftstoffbehälter und den Flüssigkeitsbehälter in separaten Arbeitsschritten herzustellen und anschließend zu der Baueinheit zu verbinden, sondern die Baueinheit kann durch das Formteil in einem einzigen Arbeitsschritt erzeugt werden. Wahlweise können hierzu auch mehrere Formteile eingesetzt werden, die dabei zugleich einen Abschnitt des Kraftstoffbehälters als auch des Flüssigkeitsbehälters bilden.
-
Weiterhin erweist es sich als besonders günstig, wenn der Kraftstoffbehälter aus Metall und der Flüssigkeitsbehälter aus Kunststoff besteht. Hierdurch können bei dem Kraftstoffbehälter äußerst geringe Emissionswerte realisiert werden, wozu sich insbesondere geometrische Formen mit einem günstigen Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen eignen, wie dies beispielsweise durch eine Kugelform in einfacher Weise realisiert werden kann. Der mit Ausnahme von Kraftstoff beliebig befüllbare Flüssigkeitsbehälter, unterliegt dabei keiner Emissionsbeschränkung und kann daher problemlos entsprechend der gewünschten Einbau- bzw. Raumanforderungen im Inneren des Kraftfahrzeuges ausgestaltet werden und mit entsprechenden Fixiermitteln ausgestattet sein.
-
Als besonders erweist es sich ferner, wenn der Kraftstoffbehälter gegenüber dem Flüssigkeitsbehälter eine thermische Isolierung aufweist. Hierdurch führt der Rücklauf des Kraftstoffes von dem Antriebsmotor nicht zu einer unerwünschten Erwärmung der Flüssigkeit im Inneren des Flüssigkeitsbehälters. Daher kann der Flüssigkeitsbehälter beispielsweise auch der Aufnahme von Bremsflüssigkeit oder Kühlmittel dienen, deren Wirkungsgrad anderenfalls durch die Erwärmung verringert werden könnte. Außerdem wird auch die Wärmeübertragung von der Flüssigkeit auf den Kraftstoff vermieden.
-
Hierzu eignet sich eine Ausgestaltung in besonders vorteilhafter Weise, bei der die Isolierung durch ein zumindest abschnittsweise zwischen dem Kraftstoffbehälter und dem Flüssigkeitsbehälter angeordnetes Füllmaterial gebildet ist. Hierdurch wird durch das Füllmaterial zugleich eine optimale Wärmeisolation erreicht, wobei das Füllmaterial zugleich auch als Fixiermittel zwischen dem Kraftstoffbehälter und dem Flüssigkeitsbehälter mit einer Adhäsionsschicht ausgestattet sein kann.
-
Eine besonders einfache Ausgestaltung wird auch dadurch erreicht, dass die Isolierung durch eine lediglich geringe Kontaktfläche zwischen dem Kraftstoffbehälter und dem Flüssigkeitsbehälter gebildet ist. Auf zusätzliches Füllmaterial kann dabei verzichtet werden, weil der Wärmeübergang bzw. die Wärmeleitung auf eine sehr geringe Fläche beschränkt ist und daher eine Erwärmung der in dem Flüssigkeitsbehälter enthaltenen Flüssigkeit vermieden wird.
-
Als besonders günstig hat es sich in der Praxis auch erwiesen, dass der Flüssigkeitsbehälter der Aufnahme von Kühlmittel, Waschwasser oder Bremsflüssigkeit dient, weil der Flüssigkeitsbehälter dadurch lediglich solche Flüssigkeiten aufweist, die bei einem unkontrollierten Austritt nur schwer entflammbar sind. Der Flüssigkeitsbehälter kann hierzu beispielsweise auch als Ausgleichsbehälter für die Kühlflüssigkeit ausgeführt sein.
-
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
-
1 eine aus einem Kraftstoffbehälter und einem Flüssigkeitsbehälter bestehende Baueinheit;
-
2 eine abgewandelte Bauform einer Baueinheit.
-
1 zeigt in einer teilweise geschnittenen Darstellung eine perspektivische Ansicht eines Kraftstoffbehälters 1, der mit einem als Ausgleichsbehälter für Kühlmittel ausgeführten Flüssigkeitsbehälter 2 zu einer erfindungsgemäßen Baueinheit 3 verbunden ist. Der dabei kugelförmig ausgeführte Kraftstoffbehälter 1 ist dabei insbesondere in solchen Abschnitten von dem Flüssigkeitsbehälter 1 außenseitig umschlossen, die im Inneren des Kraftstoffbehälters 1 zur Aufnahme von beispielsweise durch Bauelemente der Kraftstofffördertechnik gegebene Funktionselemente 4 bestimmt sind. Bei einer möglichen unfallbedingten äußeren Krafteinwirkung wird daher zunächst der Flüssigkeitsbehälter 2 verformt, dessen mögliche Beschädigung und damit ein Austreten des darin enthaltenen Kühlmittels jedoch nicht zu einer Gefährdung der Insassen führt. Der Kraftstoffbehälter 1 bleibt daher bis zum Erreichen einer in der Praxis annähernd ausgeschlossenen maximalen Belastbarkeit unbeschädigt. Um eine möglichst gleichmäßige Kraftübertragung von dem Flüssigkeitsbehälter 2 auf den Kraftstoffbehälter 1 zu ermöglichen, sind diese formschlüssig durch eine Rastverbindung 5 miteinander verbunden. Ein Zwischenraum 8 zwischen dem Kraftstoffbehälter 1 und dem Flüssigkeitsbehälter 2 ist dabei durch ein der Isolierung dienendes Füllmaterial 7 ausgefüllt, so dass eine unerwünschte Wärmeübertragung weitgehend vermieden wird. Zugleich wird die Wärmeleitung auf kleine Bereiche einer unmittelbaren Berührungsfläche 8 beschränkt.
-
Demgegenüber zeigt die 2 eine Baueinheit 9 eines mit einem Flüssigkeitsbehälter 10 einteilig verbundenen Kraftstoffbehälters 11, die aus zwei, eine Ober- bzw. eine Unterschale bildenden Formteilen 12, 13 zusammengefügt ist. Eine Kontaktfläche 14 zwischen dem Kraftstoffbehälter 11 und dem Flüssigkeitsbehälter 10 ist dabei auf jeweils einen schmalen Steg 15, der beispielsweise durch ein Laserschweißverfahren zu einer dichtenden Verbindung ausgeführt ist, begrenzt, um so einerseits die Trennung der Behältervolumina, andererseits auch die thermische Isolierung zu ermöglichen. Die Baueinheit 9 ist dabei insbesondere aus Metall hergestellt und ermöglicht so eine gegenüber äußeren Krafteinwirkungen unempfindliche Konstruktion. Auftretende Verformungskräfte werden daher von dem Kraftstoffbehälter 11 weitgehend fern gehalten und so die passive Sicherheit wesentlich erhöht.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftstoffbehälter
- 2
- Flüssigkeitsbehälter
- 3
- Baueinheit
- 4
- Funktionselement
- 5
- Rastverbindung
- 6
- Zwischenraum
- 7
- Füllmaterial
- 8
- Berührungsfläche
- 9
- Baueinheit
- 10
- Flüssigkeitsbehälter
- 11
- Kraftstoffbehälter
- 12
- Formteil
- 13
- Formteil
- 14
- Kontaktfläche
- 15
- Steg
