DE10259204B4

DE10259204B4 - Kraftstoffreservoir und Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffreservoirs

Info

Publication number: DE10259204B4
Application number: DE2002159204
Authority: DE
Inventors: Christoph Dieter Barthel
Original assignee: Individual
Current assignee: BARTHEL, CHRISTOPH DIETER, DE
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: DE10259204A1

Abstract

Kraftstoffreservoir (10) für gasförmige Kraftstoffe zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, enthaltend eine Mehrzahl von Kammern (24), in welche Kraftstoff einfüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) das Kraftstoffreservoir aufeinanderliegende, miteinander verbundene Bleche umfasst (12, 14), von denen wenigstens eines derart profiliert ist, daß zwischen den Blechen Hohlräume (24) ausgebildet sind,
(b) die Hohlräume (24) unterschiedliche Größen haben,
(c) die Bleche (12, 14) zwischen den Hohlräumen (24) zumindest punktweise (30) fest miteinander verbunden sind, und
(d) das Kraftstoffreservoir (10) eine Form hat, welche dem Unterboden eines Kraftfahrzeugs angepasst ist und sich über wesentliche Teile des Unterbodens erstreckt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffreservoir nach dem Oberbegriff des Anspruch 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kraftstoffreservoirs. Solche Kraftstoffreservoirs sind zum Beispiel Tanks für Kraftfahrzeuge. Dabei muß die Art des Reservoirs an die Kraftstoffsorte angepasst sein. So sind die Anforderungen an einen Benzin- oder Dieseltank andere, als zum Beispiel an einen Tank für Gas bzw. Flüssiggas. In jedem Fall muß aber gewährleistet sein, daß der Tank einem ausreichen Druck standhält und ein ausreichendes Volumen aufweist.
Stand der Technik
Für flüssige Kraftstoffe wie Benzin oder Diesel sind Tanks bekannt, welche im Spritzgußverfahren in einem Stück hergestellt werden. Dabei wird die Form so gewählt, daß der Tank im Kraftfahrzeug an dessen räumliche Gegebenheiten angepasst wird. Dadurch soll der zum Beispiel im Kofferraum zur Verfügung stehende Raum möglichst wenig reduziert werden.
Für gasförmige Kraftstoffe, zum Beispiel Wasserstoff oder Methan, werden üblicherweise große Gasbehälter verwendet. Diese Gasbehälter sind aus schwerem Stahl und mit einem Sicherheitsverschluß versehen. Sie haben eine zylindrische Form, die an der Verschlußseite zugespitzt ist. Diese Tanks sind extrem ungünstig für die Verwendung als Gastank in Kraftfahrzeugen. Sie sind schwer. Dadurch wird das Kraftfahrzeug schwerer und der Kraftstoffverbrauch erhöht sich. Außerdem nehmen die Tanks viel Raum ein. Durch die Formgebung entsteht ein hohes Totvolumen. Zur Erfüllung von Sicherheitsanforderungen muß bei den üblicherweise verwendeten großen Tankvolumen eine besonders dicke Tankwandung vorgesehen werden. Dadurch verteuert sich die Herstellung und das Material der Anordnung.
In der DE 42 09 959 A1 ist eine Anordnung offenbart, bei welcher zwei Halbschalen aus Blech zu einem Kraftfahrzeugtank zusammengeschweißt werden. Die Schweißnaht verläuft dabei entlang einer räumlichen Linie und ermöglicht so eine Anpassung an den Einbauraum. Die Bleche bilden zusammen nur eine einzige Kammer. Die Anpassung an den Einbauraum erfolgt durch die Verformung der zu dieser Kammer gehörenden Halbschalen.
In einem in der DE 28 47 117 C2 beschriebenen Kraftstofftank ist eine spiralförmige Wandung zur Vermeidung von Schwallbildung vorgesehen. Der Tank behält dadurch jedoch eine einzige, kontinuierliche Kammer. Die Abschnitte der spiralförmig verlaufenden Kammer sind durch Schlitze miteinander verbunden. Eine Optimierung des Füllvolumens durch Anpassung der Tankform an die Einbau-Umgebung erfolgt nicht.
Das Gebrauchsmuster DE 7 138 978 offenbart einen Brennstoffbehälter für Kraftfahrzeuge, der in einem den Fahrgastraum in Längsrichtung durchsetzenden Tunnel oder Mittelträger angeordnet wird. Dadurch soll das Problem gelöst werden, daß der Tank nicht in der Knautschzone liegt und möglichst wenig Nutzraum einengt. Die Form des Tanks ist nicht an die Umgebung angepasst, sondern lediglich seine Lage.
Die DE 197 00 972 A1 offenbart einen Kraftstoffbehälter für ein Kraftfahrzeug, welcher mit wellenförmig profilierten Wandungen versehen ist. Diese Profile verhindern bei einem Crash des Kraftfahrzeugs ein Reißen des Kraftstoffbehälters. Eine Anpassung der Form des Behälters an die Einbau-Umgebung ist nicht offenbart.
Aus der DE 199 38 847 A1 ist ein Tank bekannt, der aus zwei Aluminium-Blechen hergestellt wird. Die Bleche werden flach aufeinander gelegt und an den Rändern miteinander verbunden. Anschließend wird Hochdruck zwischen die Bleche angelegt, so daß diese zu einem Hohlkörper aufgepumpt werden. Der Tank erhält seine Form durch Zusammenwirkung mit einer Hohlform, in welche die miteinander verbundenen Zuschnitte vor dem Aufpumpen eingelegt werden. Eine Anpassung der Form des Behälters an die Einbau-Umgebung ist nicht offenbart.
Aus der FR 2 795 158 A1 ist ein Kraftstoffreservoir bekannt, welches aus einer Mehrzahl von Kammern besteht. Jede der Kammer ist langgestreckt und weist über ihre Länge den gleichen Querschnitt auf. Eine Anpassung an die Einbau-Umgebung ist nicht vorgesehen, da das Reservoir auf dem Dach eines Kraftfahrzeugs angeordnet wird.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoffreservoir der eingangs genannten Art zu schaffen, welches kostengünstig in der Herstellung ist, ein großes Aufnahmevermögen hat und an die räumlichen Gegebenheiten eines Kraftfahrzeugs anpassbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Kraftstoffbehälter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
Die Verwendung von Blechen hat den Vorteil, daß diese kostengünstig herstellbar und verarbeitbar sind. Eine Profilierung kann zum Beispiel im Tiefziehverfahren nach den Erfordernissen der Anwendung erfolgen. Dabei kann das Blech als Ganzes der Form des Kraftstoffverbrauchers angepasst werden. Beispielsweise kann es bei einem Personenkraftwagen flächig unterhalb des Fahrgastraumes vorgesehen werden, so daß das Reservoir kein Volumen im Kofferraum beansprucht. Dabei können die Hohlräume unterschiedliche Größen haben. Dadurch können auch kleinere Volumina zur Kraftstoffaufnahme verwendet werden. Die Anordnung lässt sich durch einfaches Verbinden von profilierten Blechen herstellen und ist daher besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Auch die individuelle Anpassung an den jeweiligen Anwendungszweck ist einfach und kostengünstig zu erreichen. Durch die Verwendung einer Mehrzahl von Hohlräumen wird jeder einzelne Hohlraum so klein, daß nur geringe Kräfte ausgeübt werden. Dadurch bleiben die Anforderungen an das Material gering.
Vorzugsweise sind Kanäle zur Verbindung von Hohlräumen vorgesehen sind. Dann braucht nur ein Anschluß zum Befüllen vorgesehen werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Bleche mit einer Mehrzahl von halbkugel-förmigen Profilen versehen, welche jeweils mit einem halbkugel-förmigen Profil eines angrenzenden Blechs korrespondieren derart, daß sich jeweils kugelförmige Hohlräume ausbildet. Bei kugelförmigen Hohlräumen wirken nur minimale Kräfte auf das Material. Dadurch wird die Beanspruchung auch bei sehr hohem Druck in einem handhabbaren Rahmen gehalten.
Vorzugsweise sind die Bleche an ihren Außenkanten fest miteinander verbunden. Die Bleche können zwischen den Hohlräumen zumindest punktweise fest miteinander verbunden sein. Dadurch ist die gesamte Anordnung leicht dicht zu halten.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind Rückschlagventile in den Kanälen vorgesehen. Diese verhindern, daß im Falle einer Entzündung von Kraftstoffs die übrigen Hohlräume betroffen sind. Dadurch wird die Sicherheit der Anordnung erhöht.
Ein erfindungsgemäßes Reservoir kann durch die Schritte:

(a) Profilieren eines oder mehrerer Bleche
(b) Aufeinanderlegen der Bleche,
(c) Verschweißen der Bleche zwischen den sich ausbildenden Hohlräumen und
(d) Verschweißen der Bleche an ihren Außenkanten, derart, daß außer einem Einlaß und Auslaß dichte Hohlräume entstehen

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Darstellung eines Kraftstoffreservoirs für Kraftfahrzeuge
2 ist ein Längsschnitt durch das Kraftstoffreservoir in 1
3 ist ein Querschnitt durch das Kraftstoffreservoir in 1
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1–3 ist ein allgemein mit 10 bezeichnetes Kraftstoffreservoir dargestellt. Das Kraftstoffreservoir 10 besteht im wesentlichen aus zwei profilierten Blechen 12 und 14. Dies ist in 2 besonders gut zu sehen. Das Profil ist so ausgestaltet, daß jeweils halbkugelförmige Formen 16 in die Blechebene 18 eingepresst sind. Dies kann zum Beispiel im Tiefziehverfahren erfolgen. Das Blech 12 ist mit Halbkugel-Profilen versehen, die nach unten in 2 und 3 geöffnet sind. Das Blech 14 ist mit Halbkugel-Profilen versehen, die nach oben in 2 und 3 geöffnet sind. Dabei sind Halbkugel-Profile 20 mit größerem Durchmesser und Halbkugel-Profile 22 mit kleinerem Durchmesser vorgesehen. Die Bleche 12 und 14 liegen aufeinander. Dabei bilden jeweils zwei Halbkugel-Profile einen kugelförmigen Hohlraum 24.
Die Hohlräume 24 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Reihen und Zeilen angeordnet. Dabei wird die Hohlraumgröße so ausgewählt, daß vorhandenes Volumen möglichst gut ausgenutzt wird. In einer Richtung, im vorliegenden Fall in horizontaler Richtung in 1, sind die Hohlräume 24 über Kanäle 26 miteinander verbunden. Die Kanäle 26 sind analog zu den kugelförmigen Hohlräumen ebenfalls im Profil der Bleche vorgesehen. An einem Ende des Reservoirs 10 ist ein Kraftstoffeinlaß 28 vorgesehen, der mit allen Hohlräumen 24 über die Kanäle 26 verbunden ist.
Die Bleche 12 und 14 sind zwischen den Hohlräumen 24 miteinander an Schweißpunkten 30 verschweißt. Die Bleche sind zwischen den Hohlräumen 24 ausreichend plan, so daß die Schweißpunkte zur Verbindung ausreichen. An den Rändern 32 des Reservoirs 10 sind die Bleche mit Schweißnähten versehen, die für eine ausreichende Dichtigkeit des Reservoirs sorgen.
Das Reservoir 10 ist insgesamt flächig ausgebildet. Dabei kann die Fläche jedoch an die Gegebenheiten angepasst werden. Das dargestellte Kraftstoffreservoir ist als Gastank für Gas-angetriebene Kraftfahrzeuge vorgesehen. Entsprechend weist es eine Druckfestigkeit oberhalb des Betankdrucks von 300 bar auf. Die Fläche ist an einigen Stellen gekrümmt, um sich an die geometrischen Gegebenheiten anzupassen. Dies ist bei der Verwendung im Kraftfahrzeug eine Krümmung 40 um die Räder herum.
Ein Beispiel für die Lage des Kraftstoffreservoirs 50 in einem Personenkraftwagen 52 ist in 4 dargestellt. Der mit Standardabmessungen ausgebildete Kofferraum 54 weist ein Volumen von 450 l auf. Das Gastanksystem hält einem Druck von wenigstens 300 bar stand und kann mit jedem Gas befüllt werden, welches für den Motor geeignet ist. Das Kraftstoffreservoir 50 weist ein Volumen auf, welches – ggf. in Verbindung mit einem Benzin-Nottank – ausreichend für eine Reichweite von etwa 1000 km ist.

Claims

Kraftstoffreservoir (10) für gasförmige Kraftstoffe zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, enthaltend eine Mehrzahl von Kammern (24), in welche Kraftstoff einfüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß (a) das Kraftstoffreservoir aufeinanderliegende, miteinander verbundene Bleche umfasst (12, 14), von denen wenigstens eines derart profiliert ist, daß zwischen den Blechen Hohlräume (24) ausgebildet sind, (b) die Hohlräume (24) unterschiedliche Größen haben, (c) die Bleche (12, 14) zwischen den Hohlräumen (24) zumindest punktweise (30) fest miteinander verbunden sind, und (d) das Kraftstoffreservoir (10) eine Form hat, welche dem Unterboden eines Kraftfahrzeugs angepasst ist und sich über wesentliche Teile des Unterbodens erstreckt.
Kraftstoffreservoir nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kanäle (26) zur Verbindung von Hohlräumen (24) vorgesehen sind.
Kraftstoffreservoir nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (12, 14) mit einer Mehrzahl von halbkugelförmigen Profilen versehen sind, welche jeweils mit einem halbkugel-förmigen Profil eines angrenzenden Blechs korrespondieren derart, daß sich jeweils kugelförmige Hohlräume ausbildet.
Kraftstoffreservoir nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche an ihren Außenkanten (32) fest miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind.
Kraftstoffreservoir nach einem der vorgehenden Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch Rückschlagventile in den Kanälen (26).
Kraftfahrzeug mit einem Kraftstoffreservoir nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffreservoirs (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Profilieren eines oder mehrerer Bleche (12, 14), (b) Aufeinanderlegen der Bleche, (c) Verschweißen der Bleche zwischen den sich ausbildenden Hohlräumen (24) und (d) Verschweißen der Bleche an ihren Außenkanten (32), derart, daß außer einem Einlaß und Auslaß dichte Hohlräume (24) entstehen.