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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das mit einem Hochdruck-Tank
ausgestattet ist, der quer unter dem Fahrzeugboden eingebaut ist, sowie
eine Tank-Anordnung, die derart ausgebildet ist, dass sie einen
quer ausgerichteten Einbau eines Hochdruck-Tanks unter dem Fahrzeugboden
ermöglicht.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein
Fahrzeug, das Brennstoffzellen als Antriebsleistungsquelle verwendet,
ist üblicherweise mit Hochdruck-Tanks ausgestattet, die
dazu ausgelegt sind, ein unter Hochdruck stehendes Wasserstoffgas oder
ein unter Hochdruck stehendes wasserstoffhaltiges Gas darin als
Brennstoff zu speichern. Eine gängige Vorgehensweise zum
Einbau der Hochdruck-Tanks beim Fahrzeug sieht vor, die Hochdruck-Tanks
unter den Fahrzeugboden zu platzieren, unter Berücksichtigung
eines ausreichenden Abstands sowohl zum Fahrzeuginnenraum als auch zum
Kofferraum (siehe z. B.
JP-A
2002-370550 ).
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Das
zitierte Dokument offenbart eine Maßnahme zur Vermeidung
eines Ausfalls eines der Hochdruck-Tanks bei Aufbringung einer Kraft
in eine Richtung zur Aufwärtsbewegung des Hochdruck-Tanks.
Im Ist-Zustand wirken jedoch diverse Kräfte in verschiedenen
Richtungen auf die Hochdruck-Tanks ein, die bei dem Fahrzeug quer
eingebaut sind. Es kann eine Kraft in einer Richtung zur Abwärtsbewegung
des Hochdruck-Tanks einwirken. In solchen Fällen kann eine
besonders große Belastung auf die Hochdruck-Rohrleitung
einwirken, die derart angeordnet ist, dass sie die jeweiligen Hochdruck-Tanks
durchläuft.
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Offenbarung der Erfindung
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Unter
Berücksichtigung des obenstehend diskutierten Problems
im Stand der Technik würde die Anforderung bestehen, einen
neuen Ansatz aufzustellen, um einer Kraft zur Abwärtsbewegung
eines Hochdruck-Tanks, der quer bei einem Fahrzeug eingebaut ist,
entgegen zu wirken.
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Die
vorliegende Erfindung erfüllt zumindest einen Teil der
obenstehend erwähnten Anforderung, sowie andere relevante
Anforderungen, durch jeden der verschiedenen Aspekte und Anwendungen,
die nachfolgend diskutiert werden.
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Ein
Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das mit einem Hochdruck-Tank
ausgestattet ist, der derart quer unter einem Fahrzeugboden eingebaut
ist, dass sich eine Tank-Längsrichtung entlang des Fahrzeugbodens
erstreckt. Ein Wicklungs-Band ist um den quer eingebauten Hochdruck-Tank
gewickelt. Ein Rückhalte-Band, das an dem Wicklungs-Band
fixiert ist, ragt aus einer Fixierungsposition an dem Wicklungs-Band
heraus und ist an einem Aufbau des Fahrzeugs befestigt.
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Bei
dem Fahrzeug gemäß dieses Aspekts der Erfindung,
wird das Wicklungs-Band und das Rückhalte-Band zur Fixierung
des quer eingebauten Hochdruck-Tanks verwendet. Das Rückhalte-Band weist
ein Ende auf, das an dem Wicklungs-Band fixiert ist, und das andere
Ende ist an dem Fahrzeugaufbau bzw. der Karosserie befestigt. Der
quer eingebaute Hochdruck-Tank ist demzufolge mittels des Rückhalte-Bands,
das an dem Fahrzeugaufbau befestigt ist, und dem Wicklungs-Band,
das um den Hochdruck-Tank gewickelt ist, an dem Fahrzeug angebracht.
Selbst unter Aufwendung einer Kraft in Richtung zur Abwärtsbewegung
des quer eingebauten Hochdruck-Tanks begrenzt das Wicklungs-Band auf
effektive Weise die Abwärtsbewegung des Hochdruck-Tanks.
Diese Anordnung erleichtert auf wünschenswerte Weise die
potentielle Belastung aufgrund der potentiellen Abwärtsbewegung
des quer eingebauten Hochdruck-Tanks auf eine Hochdruck-Rohrleitung,
die derart angeordnet ist, dass sie die jeweiligen Tanks durchläuft,
um einen Betrag, der der Begrenzung der Tank-Bewegung mittels des Wicklungs-Bands
entspricht. Bei dem Aufbau mit quer ausgerichtetem Einbau des Hochdruck-Tanks unter
dem Fahrzeugboden derart, dass die Tank-Längsrichtung sich
entlang des Fahrzeugbodens erstreckt, kann der Hochdruck-Tank sowohl
parallel zu dem Fahrzeugboden angeordnet sein, oder derart angeordnet
sein, dass er irgendeinen Neigungswinkel zum Fahrzeugboden aufweist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform des Fahrzeugs gemäß des
obengenannten Aspekts der Erfindung ragt das Rückhalte-Band
aus der Fixierungsposition heraus zu dem Wicklungs-Band und erstreckt
sich, zur Befestigung an dem Aufbau des Fahrzeugs, entlang eines
oberen Endbereichs einer Umfangswandung des Hochdruck-Tanks. Unter
Aufwendung einer Kraft in Richtung zur Abwärtsbewegung
des quer eingebauten Hochdruck-Tanks bewegt sich der Hochdruck-Tank
abwärts und weg von dem Rückhalte-Band, das auf
einem oberen Endbereich der Umfangswandung des Hochdruck-Tanks aufliegt.
Da das Rückhalte-Band direkt auf dem oberen Endbereich
der Umfangswandung des Hochdrucks-Tanks platziert ist, bewegt die
in Richtung zur Abwärtsbewegung des Hochdruck-Tanks weg
von dem Rückhalte-Band einwirkende Kraft, den Hochdruck-Tank
lediglich abwärts, ohne jedoch eine Rotationskraft zur
Drehung des Hochdruck-Tanks einzuschließen. D. h. der Hochdruck-Tank
dreht sich nicht um seine eigene Achse des Tanks und bewirkt keine durch
eine Drehung des Tanks bedingte Belastung auf die Hochdruck-Rohrleitung.
Bei dem Fahrzeug der obenstehenden Ausführungsform legt
ein typischer Aufbau zur Erstreckung des Rückhalte-Bands von
der Fixierungsposition entlang des oberen Endbereichs der Umfangswandung
des Hochdruck-Tanks das Rückhalte-Band auf das Wicklungs-Band
auf. Ein anderer Aufbau kann ein Rückhalte-Band vorsehen,
das sich entlang des oberen Endbereichs der Umfangswandung des Hochdruck-Tanks
erstreckt, ohne dabei auf dem Wicklungs-Band aufzuliegen.
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Bei
einer bevorzugten Anwendung des Fahrzeugs gemäß der
obenstehenden Ausführungsform der Erfindung ist das Rückhalte-Band
an einer vorbestimmten Position der Tankoberfläche, die
der Fixierungsposition des Rückhalte-Bands an dem Wicklungs-Band
auf der Umfangswandung des Hochdruck-Tanks gegenüberliegt,
an dem Fahrzeugaufbau befestigt. Diese Anordnung ermöglicht
eine exakte und leichte Erstreckung des Rückhalte-Bands entlang
des oberen Endbereichs der Umfangswandung des Hochdruck-Tanks.
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Das
Prinzip der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das Fahrzeug begrenzt,
das mit Hochdruck-Tank ausgestattet ist, sondern ist ebenso in einer
Tank-Anordnung verwirklicht, die dazu ausgelegt ist, einen Hochdruck-Tank
in ein Fahrzeug einzubauen.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft demzufolge eine Tank-Anordnung,
die zum Einbau eines Hochdruck-Tanks an einem Fahrzeug ausgestaltet
ist. Die Tank-Anordnung weist ein Rahmen-Paar auf, das auf beiden
Seiten des Hochdruck-Tanks positioniert ist, sich in einer Tank-Längsrichtung
erstreckt und zur Befestigung an einem Aufbau des Fahrzeugs, entlang
einer Fahrzeug-Breitenrichtung unter einem Fahrzeugboden angeordnet
ist. Die Tank-Anordnung weist ebenso einen Tank-Rückhalte
Gurt auf, der zwischen dem Rahmen-Paar, das auf beiden Seiten des
Hochdruck-Tanks positioniert ist, gespannt ist, um den Hochdruck-Tank
quer anzuordnen und den Hochdruck-Tank zwischen den Rahmen-Paar
zu fixieren. Die Tank-Anordnung umfasst ein Wicklungs-Band, das
um den Hochdruck-Tank gewickelt ist, der quer angeordnet und zwischen
dem Rahmen-Paar fixiert ist und ein Rückhalte-Band, das an
einer vorbestimmten Position an einem Rahmen des Rahmen-Paares mit
dem Wicklungs-Band fixiert ist. Das Rückhalte-Band ragt
aus der vorbestimmten Fixierungsposition heraus und erstreckt sich
zur Befestigung an dem anderen Rahmen des Rahmen-Paares entlang
eines oberen Endbereichs einer Umfangswandung des Hochdruck-Tanks.
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Die
Tank-Anordnung stellt vorab einen wirksamen Versuch als Unter-Anordnungs-Aufbau
gegen eine mögliche Abwärtsbewegung des quer eingebauten
Hochdruck-Tanks, und ermöglicht, dass der Hochdruck-Tank
quer im Fahrzeug eingebaut wird.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 ist
eine erläuternde Ansicht, die einen Einbauzustand eines
Tanks in einem Fahrzeug 10 einer Ausführungsform
gemäß der Erfindung schematisch abbildet;
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2 ist
eine erläuternde Ansicht, die eine Tank-Einbau-Anordnung 100,
die in einem hinteren Bereich des Fahrzeugaufbaus des Fahrzeugs 10 vorgesehen
ist, aus Sicht einer lateralen Seite des Fahrzeugs darstellt;
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3 ist
eine perspektivische erläuternde Ansicht, die die Tank-Einbau-Anordnung 100 aus Sicht
einer hinteren Seite des Fahrzeugs darstellt;
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4 ist
eine erläuternde Ansicht, die einen Einbauzustand von Tanks
in der Tank-Einbau-Anordnung 100 darstellt;
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5 ist
eine erläuternde Ansicht, die einen angefügten
Zustand eines Protektors 160 darstellt;
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6 ist
eine erläuternde Ansicht eines Wicklungs-Bands 140,
die eine Schnittansicht und eine vergrößerte Ansicht
von Teilen des Wicklungs-Bands 140 beinhaltet;
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7 ist
eine erläuternde Ansicht eines Rückhalte-Bands 150,
die eine vergrößerte Darstellung beider Enden
des Rückhalte-Bands 150 beinhaltet; und
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8 ist
eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand eines angefügten
Hochdruck-Tanks T3 an einem Rahmen 113 mittels des Wicklungs-Bands 140 und
des Rückhalte-Bands 150 darstellt.
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Beste Art und Weise zur Ausführung
der Erfindung
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Eine
Art und Weise zur Ausführung der Erfindung ist nachstehend
als Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine
erläuternde Ansicht, die einen Einbauzustand eines Tanks
in einem Fahrzeug 10 in einer Ausführungsform
gemäß der Erfindung schematisch abbildet. 2 ist
eine erläuternde Ansicht, die eine Tank-Einbau-Anordnung 100,
die in einem hinteren Bereich des Aufbaus des Fahrzeugs 10 vorgesehen
ist, aus Sicht einer lateralen Seite des Fahrzeugs darstellt. 3 ist
eine perspektivische erläuternde Ansicht, die die Tank-Einbau-Anordnung 100 aus
Sicht einer hinteren Seite des Fahrzeugs darstellt. 4 ist
eine erläuternde Ansicht, die einen Einbauzustand von eingebauten
Tanks in der Tank-Einbau-Anordnung 100 darstellt.
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Bezugnehmend
auf 1, weist das Fahrzeug 10 vier Hochdruck-Tanks
T1 bis T4 auf, die quer unter einer Plattform F eingebaut sind,
um die Richtung der Tanklängen zu der Richtung der Fahrzeugbreite
auszurichten. Jeder dieser Hochdruck-Tanks T1 bis T4 ist dazu ausgelegt,
ein unter Hochdruck stehendes Wasserstoffgas darin zu speichern,
das einen maximalen Druck von 70 MPa aufweist. Das Wasserstoffgas,
das in jedem der Hochdruck-Tanks T1 bis T4 gespeichert ist, strömt
durch die Gas-Rohrleitung P und wird den Brennstoffzellen (nicht
dargestellt), die in dem Fahrzeug 10 eingebaut sind, zugeführt.
Das Wasserstoffgas wird mit einem Druckminderungsventil einer Druckminderung
unterzogen und den Brennstoffzellen zugeführt.
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Die
Hochdruck-Tanks T1 und T2 sind zur Vereinheitlichung an einer Tank-Rahmen-Struktur (nachstehend
diskutiert) befestigt. Die Hochdruck-Tanks T1 und T2 sind quer nebeneinander
auf einer im Wesentlichen identischen Höhe an der vorderen
Seite einer Achse der hinteren Räder RT eingebaut. Die
Hochdruck-Tanks T3 und T4 sind ebenso zur Vereinheitlichung an einer
Tank-Rahmen-Struktur befestigt. Die Hochdruck-Tanks T3 und T4 sind
quer auf einer hinteren Seite der Achse der hinteren Räder RT
eingebaut. Auf der hinteren Seite des Fahrzeugaufbaus ist der Hochdruck-Tank
T4 an einer höheren Position angebracht als der Hochdruck-Tank
T3. Die nebeneinander versetzte Anordnung des Hochdruck-Tanks T3
an der unteren Position und des Hochdruck-Tanks T4 an der höheren
Position ermöglicht es, die zwei Tanks T3 und T4 auf eine
platzsparende Weise an einem begrenzten Platz zum Tankeinbau hinter
der Achse der hinteren Räder RT einzubauen.
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Der
Hochdruck-Tank T3 und der Hochdruck-Tank T4 sind in einer quer nebeneinander
versetzten Anordnung eingebaut. Bei Aufbringung einer übermäßigen äußeren
Kraft auf die hintere Seite des Fahrzeugaufbaus, neigt, wie in 1 dargestellt,
der Hochdruck-Tank T4 auf der hinteren Seite des Fahrzeugaufbaus
dazu sich versetzt aufwärts zu bewegen, wie durch den offenen
Pfeil (open arrow) T4F dargestellt. Der Hochdruck-Tank T3, der an
der vorderen Seite und an der niedrigeren Position als der Hochdruck-Tank
T4 angebracht ist, wird gegen den Hochdruck-Tank T4 gedrückt,
der sich versetzt aufwärts bewegt. Der Hochdruck-Tank T3
neigt demzufolge dazu, sich versetzt abwärts zu bewegen,
wie es durch einen offenen Pfeil T3F dargestellt wird. Bei der Konfiguration
der Ausführungsform werden ein Wicklungs-Band 140 und
ein Rückhalte-Band 150 (nachstehend diskutiert)
dazu verwendet, in die versetzte Abwärtsbewegung des Hochdruck-Tanks
T3 einzugreifen.
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Die
Tank-Vereinheitlichung wird unter Bezugnahme auf die Hochdruck-Tanks
T3 und T4 als Beispiel detailliert beschrieben. Wie in den 2 bis 4 beschrieben,
umfasst die Tank-Einbau-Anordnung 100 drei Rahmen 111 bis 113,
die nebeneinander in Tank-Längsrichtung angeordnet sind.
Der Rahmen 111 neben dem Hochdruck-Tank T4 und der mittlere
Rahmen 112 sind an ihren beiden jeweiligen Enden mittels
Verstärkungsrahmen 114 verbunden. Jeder Rahmen
weist plattenförmige Befestigungssitze 115 auf,
die an beiden Enden vorgesehen sind, und zur Fixierung der Tank-Einbau-Anordnung 100 mittels
Bolzen bzw. Schrauben (nicht dargestellt) an dem Fahrgestell des
Fahrzeugs dienen. Zum Zwecke der Gewichtsreduzierung wird jeder
Rahmen durch Pressen und Biegen eines Metallrohrs gebildet. An bestimmten
Stellen, die eine höhere Festigkeit erfordern, sind verstärkende
Metallblöcke vorgesehen, wie z. B. in den Befestigungssitzen 115.
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Bei
der Tank-Einbau-Anordnung 100 ist der Hochdruck-Tank T4
quer zwischen dem Rahmen 111 und dem Rahmen 112 eingebaut,
um die Tank-Längsrichtung an die Länge der Rahmen 111 und 112 auszurichten.
In ähnlicher Weise ist der Hochdruck-Tank T3 zwischen dem
Rahmen 112 und dem Rahmen 113 quer eingebaut.
Der Rahmen 111 auf der Seite des quer eingebauten Hochdruck-Tanks T4
ist aus Sicht einer Achse des Tanks bei dem Hochdruck-Tank T4, die
sich in Tank-Längsrichtung erstreckt, leicht oberhalb einer
lateralen Seite auf einer Umfangswandung des Hochdruck-Tanks T4
angebracht. Der Rahmen 112 und der Rahmen 113 sind,
aus Sicht einer Achse des Tanks bei dem Hochdruck-Tank T3, an gegenüberliegenden
lateralen Positionen auf einer oberen End- bzw. Außenseite
der Umfangswandung des Hochdruck-Tanks T3 angebracht. Zwei Tank-Rückhalte-Gurte
für das obere Ende 120 und zwei Tank-Rückhalte-Gurte
für das untere Ende 130 sind zwischen jedem der
benachbarten Rahmen-Paare zur Fixierung eines entsprechenden Tanks
an den angrenzenden Rahmen gespannt. Die Tank-Rückhalte-Gurte
für das obere Ende 120und die Tank-Rückhalte-Gurte
für das untere Ende 130 werden beide aus metallischem
Material hergestellt. Jeder der Tank-Rückhalte-Gurte für
das obere Ende 120 wird als Gurt mit fester Größe
gebildet und weist jeweils Enden auf, die an den benachbarten Rahmen
befestigt werden. In einem Zustand, in dem ein Tank mit den Tank-Rückhalte-Gurte
für das untere Ende 130 eingespannt und zurück
gehalten wird, kommen die Tank-Rückhalte-Gurte für
das obere Ende 120 in engen Kontakt mit der oberen End-
bzw. Außenseite der Umfangswandung des Tanks. Wie obenstehend
beschrieben, ist der Rahmen 111 aus Sicht der Achse des
Tanks neben dem Hochdruck-Tank T4 an einer lateralen Position auf
der Umfangswandung angebracht. Der Rahmen 112 und der Rahmen 113 an
den gegenüberliegenden lateralen Seiten des Hochdruck-Tanks
T3 sind, aus Sicht der Achse des Tanks, nahe an der oberen Endseite
auf der Umfangswandung angebracht. Die Tank-Rückhalte-Gurte
für das obere Ende 120, die für den Hochdruck-Tank
T4 vorgesehen sind, sind demzufolge derart ausgelegt, dass sie eine
größere Länge aufweisen, als die Tank-Rückhalte-Gurte
für das obere Ende 120 des Hochdruck-Tanks T3
und stehen mit dem Hochdruck-Tank T4 über eine größere
Fläche an der oberen Außenposition an der Umfangswandung
des Hochdruck-Tanks T4 in engem Kontakt. In der nachstehenden Beschreibung
geben die Positionen auf der Umfangswandung, wie z. B. die laterale Seite,
die obere Endseite und die untere Endseite der Umfangswandung des
Tanks, wie bereits beschrieben, die Positionen aus Sicht der Achse
des Tanks wieder, die sich in Längsrichtung des quer eingebauten
Hochdruck-Tanks erstreckt.
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Der
Tank-Rückhalte-Gurt für das untere Ende 130 ist
mit einem Ende an dem Rahmen 112 befestigt, der zwischen
dem Hochdruck-Tank T3 und dem Hochdruck-Tank T4 angebracht ist.
Der Tank-Rückhalte-Gurt für das untere Ende 130 weist auf
mittlerer Länge des Gurts ein Gelenk 131 und an seinem
freien Ende eine Befestigungshalterung 132 auf. Jede der
Befestigungshalterungen 132 befindet sich in Eingriff mit
einem Band-Fixierungs-Element 116, das an dem Rahmen 111 und
dem Rahmen 113 vorgesehen ist. Das Band-Fixierungs-Element 116 bringt
eine Druckkraft einer Feder 117 auf die Befestigungshalterung 132 auf
und befestigt die Befestigungshalterung 132 an dem Rahmen 111 oder
dem Rahmen 113. Jeder der Tank-Rückhalte-Gurte
für das untere Ende 130 erstreckt sich von dem
Rahmen 112 hin zu der unteren Endseite des Tanks und steht in
engem Kontakt mit der unteren Endseite der Umfangswandung des Tanks.
Die Tank-Rückhalte-Gurte für das untere Ende 130 heben
die entsprechenden Hochdruck-Tanks T3 und T4 demzufolge in Richtung der
Tank-Rückhalte-Gurte für das obere Ende 120 an,
während sie die quer eingebauten Hochdruck-Tanks T3 und
T4 an den Rahmen 111 bis 113 befestigen. Der Tank-Rückhalte-Gurt
für das untere Ende 130 ist an dem Gelenk 131 biegbar.
Diese Anordnung ermöglicht es, dass die Bandlänge
des Tank-Rückhalte-Gurts für das untere Ende 130 zwischen
dem Gelenk 131 und der Befestigungshalterung 132 sicher
in engem Kontakt mit der unteren Endseite der Umfangswandung des
Tanks kommt und erleichtert auf gewünschte Weise die Serienfertigung
(series of work) einer engen Anfügung des Tank-Rückhalte-Gurts
für das untere Ende 130. Sowohl die Tank-Rückhalte-Gurte
des oberen Ende 120 als auch die Tank-Rückhalte-Gurte
für das untere Ende 130 weisen bandförmige
Polsterelemente auf (nicht dargestellt), die in direktem Kontakt
mit der Umfangswandung des Tanks angeordnet sind.
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Die
Tank-Einbau-Anordnung 100 weist einen Protektor 160 auf,
der an dem Rahmen 111 neben dem Hochdruck-Tank T4 angebracht
ist. Der Protektor 160 wird durch Pressformen einer Stahl-Metall-Platte
in die benötigte Form hergestellt. Der Protektor 160 erstreckt
sich entlang der Längsrichtung des Hochdruck-Tanks T4,
der zwischen den benachbarten Rahmen 111 und 112 mittels
der Tank-Rückhalte-Gurte für das obere Ende 120 und
den Tank-Rückhalte-Gurten für das unter Ende 130 quer eingebaut
ist, um eine voreingestellte laterale Seitenfläche der
Umfangswandung des Tanks abzudecken, wie in 3 dargestellt. 5 ist
eine erläuternde Ansicht, die einen angefügten
Zustand des Protektors 160 darstellt. Der Protektor 160 ist
an drei Fixierungsarmen 118 angeschraubt, die an drei verschiedenen
Positionen am Rahmen 111 vorgesehen sind. Der Protektor 160 ist
derart angeordnet, dass er die Gurt-Fixierungs-Elemente 116 nicht
beeinträchtigt, und erstreckt sich von dem Rahmen 111,
der leicht oberhalb der lateralen Seite der Umfangswandung des Hochdruck-Tanks
T4 angebracht ist, in Richtung der unteren Endseite des Hochdruck-Tanks
T4, derart, dass er der lateralen Seite der Umfangswandung des Tanks
gegenüberliegt. Genauer genommen deckt der Protektor 160 eine
Teilfläche ab, die sich entlang der Tank-Längsrichtung
und der lateralen Seite zu der unteren Endseite auf der Umfangswandung
des Hochdruck-Tanks T4 erstreckt. Der Protektor 160 ist
entlang der Umfangswandung (zylindrische Form) des Hochdruck-Tanks
T4 gekrümmt und weist ein Polsterelement 161 auf,
das im direkten Kontakt mit der Umfangswandung des Tanks steht. Der
Protektor 160 ist folglich derart angeordnet, dass er über
das Polsterelement 161, das in direktem Kontakt mit der
Umfangswandung des Tanks steht, der Umfangswandung des Tanks gegenüberliegt,
wie 5 dargestellt. Der Protektor 160 ist
derart an dem Rahmen 111 befestigt, dass er der Umfangswandung des
Hochdruck-Tanks T4 gegenüberliegt, sodass ein unteres abgewinkeltes
Ende 162 oberhalb eines nach unten abschließenden
Endes der Umfangswandung des Hochdruck-Tanks T4 angebracht ist.
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Die
Tank-Einbau-Anordnung 100 weist Wicklungs-Bänder 140 auf,
die direkt um den Hochdruck-Tank T3 gewickelt und an diesen angefügt sind,
sowie zusätzlich zu den obenstehend beschriebenen Rückhalte-Gurten
zur Fixierung des Tanks, halbkreisförmige Rückhalte-Bänder 150.
Das Wicklungs-Band 140 wird in 4 separat
von dem Hochdruck-Tank T3 dargestellt, im Ist-Zustand wird es jedoch
bei dem Vorgang der Fixierung des Hochdruck-Tanks T3 an dem entsprechenden
Rahmen, vorab an den Hochdruck-Tank T3 angefügt. 6 ist eine
erläuternde Ansicht eines Rückhalte-Bands 150, die
eine vergrößernde Ansicht der beiden Enden des Rückhalte-Bands 150 beinhaltet.
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Bezugnehmend
auf 6, weist das Wicklungs-Band 140 eine
doppelschichtige Struktur auf und umfasst ein Außenflächen-Gurt-Element 141, das
aus einem metallischen Material hergestellt wird und eine innere
gurtförmige Polster-Schicht 142. Beide Enden des
Oberflächen-Gurt-Elements 141 sind abgewinkelt,
um abgewinkelte Enden 141a und 141b auszubilden.
Das Außenflächen-Gurt-Element 141 ist
in einer kreisförmigen Gestalt ausgebildet, die einen mit
dem Außendurchmesser des Hochdruck-Tanks T3 übereinstimmenden
Durchmesser aufweist. Das Außenflächen-Gurt-Element 141 ist verformbar,
um die gegenüberliegenden abgewinkelten Enden 141a und 141b auseinander
zu führen und ist rückführbar in die
originale kreisförmige Gestalt. Eine Befestigungshalterung 145 ist
durch Punktschweißung mit dem abgewinkelten Ende 141b verbunden.
Die Befestigungshalterung 145 weist sowohl eine Fixierungsfunktion
zur Befestigung des Rückhalte-Bands 150, als auch
eine Verstärkungsfunktion zur Verstärkung des
abgewinkelten Endes 141b auf. Bolzen bzw. Schrauben 143 (siehe 4)
werden auf Seiten der Befestigungshalterung 145 in die Schraubbohrungen 146 und 167 eingesetzt.
Das Rückhalte-Band 150 ist demzufolge an einer
spezifischen Position befestigt, die durch die Anfügungsposition
der Befestigungshalterung 145 festgelegt wird.
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Das
Rückhalte-Band 150 ist ein Metallband, das zum
Beispiel aus einer Platte aus Federstahl hergestellt wird. Bezugnehmend
auf 7, ist ein Ende des Rückhalte-Bands 150 abgewinkelt,
um ein abgewinkeltes Ende 151 auszubilden und eine L-förmige Halterung 152 ist
zum Zwecke der Verstärkung durch Punktschweißung
mit dem abgewinkelten Ende 151 verbunden. Das andere Ende
des Rückhalte-Bands 150 ist ebenso abgewinkelt,
um ein abgewinkeltes Ende 155 auszubilden, und eine Befestigungshalterung 157 mit
Schraubbohrungen 156 ist durch Punktschweißung
mit dem abgewinkelten Ende 155 verbunden. Die Befestigungshalterung 157 weist
eine Verstärkungsfunktion zur Verstärkung des
abgewinkelten Endes 155 und, in Kombination der Befestigungshalterung 145 des
Wicklungsbands 140, ebenso Funktionen zur Befestigung des
Rückhalte-Bands 150 auf. Im Rückbezug
auf 4, wird bei dem Vorgang der Fixierung die Befestigungshalterung 156 in Kontakt
mit der Befestigungshalterung 145 des Wicklungsbands 140 gebracht,
und das Rückhalte-Band 150 wird an der spezifischen
Position, die durch Anfügungsposition der Befestigungshalterung 145 festgelegt
ist, an dem Wicklungs-Band 140 befestigt. Wie in 4 dargestellt,
weist das Rückhalte-Band 150, das an dem Wicklungs-Band 140 befestigt
ist, das freie abgewinkelte Ende 151 auf, das an einem
Befestigungssitz 113a des Rahmens 113 platziert
ist und mittels einer Schraube 153 an dem Rahmen 113 befestigt
ist.
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Die
Hochdruck-Tanks T1 und T2 auf der vorderen Seite der hinteren Räder
RT sind ebenso durch eine Tank-Rahmen-Struktur eingebaut und vereinheitlicht,
die der obenstehenden Tank-Einbau-Anordnung 100 im Wesentlichen ähnlich
ist. Es besteht jedoch eine geringe Möglichkeit, dass irgendein
fremdes Material nahe an die Hochdruck-Tanks T1 und T2, die auf
der vorderen Seite der hinteren Räder RT angebracht sind,
heran kommt. Der Protektor 160 kann demnach bei der Tank-Rahmen-Struktur
der Hochdruck-Tanks T1 und T2 entfallen. Es besteht ebenso eine
geringe Möglichkeit bzw. Wahrscheinlichkeit, dass eine äußere
Kraft, wie in 1 dargestellt, auf die Hochdruck-Tanks
T1 und T2 einwirkt, die nebeneinander angeordnet und auf der vorderen Seite
der hinteren Räder RT angebracht sind. Das Wicklungs-Band 140 und
das Rückhalte-Band 150 können demnach
bei der Tank-Rahmen-Struktur der Hochdruck-Tanks T1 und T2 entfallen.
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Der
Hochdruck-Tank T3 und der Hochdruck-Tank T4 sind quer eingebaut
und an der Tank-Rahmen-Struktur mittels der Tank-Rückhalte-Gurte
für das obere Ende 120 und der Tank-Rückhalte-Gurte
für das untere Ende 130 befestigt, wie obenstehend
diskutiert. In diesem Tank-Einbau-Zustand ist die Tank-Einbau-Anordnung 100 in
einem Befestigungsbereich unter der Plattform F auf der hinteren
Seite der Achse der hinteren Räder RT fixiert, wie in 2 dargestellt.
Die Befestigungssitze 115, die auf den jeweiligen Enden
der Rahmen 111 bis 113 vorgesehen sind, sind an
dem Rahmen bzw. Fahrgestell des Fahrzeugs (nicht dargestellt) befestigt.
Der Hochdruck-Tank T3 und der Hochdruck-Tank T4 sind dann derart
quer eingebaut, um versetzt nebeneinander mit dem Hochdruck-Tank
T4 an der höheren Position angeordnet zu werden, und sich
in Fahrzeug-Breitenrichtung zu erstrecken. Der Hochdruck-Tank T4
ist näher an einem Stoßfänger-Rahmen
BF angebracht, durch den ein Aufprall-Puffer RA in einem hinteren
Stoßfänger RB befestigt ist, das bedeutet, an
der am weitesten hinten gelegenen Rückseite des Fahrzeugaufbaus.
Der Protektor 160 wird dann zusammen mit dem Rahmen 111 am
weitesten entfernt von der Achse der hinteren Räder RT,
auf der hinteren Seite des Hochdruck-Tanks T4 (an der äußeren
Umfangsseite des Tankkörpers) platziert. Nach der Fixierung
der Tank-Einbau-Anordnung 100, wird eine Tank-Abdeckung
TK aus einer Harzverbindung unter den Hochdruck-Tanks angefügt.
Die Tank-Abdeckung TK schützt die Hochdruck-Tanks vor Kieselsteinen
oder irgendeinem anderen fremden Material, das von den hinteren
Rädern RT aufgewirbelt wird.
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Bei
dem Fahrzeug 10 dieser Ausführungsform, das die
obenstehend diskutierten Konfigurationen aufweist, ist der Hochdruck-Tank
T3 über die Tank-Einbau-Anordnung 100 auf der
hinteren Seite der Achse der hinteren Räder RT quer eingebaut
und wird mittels des Rückhalte-Bands 150, das
an dem Rahmen 113 befestigt ist, und dem Wicklungs-Band 140,
das um den Hochdruck-Tank T3 gewickelt ist, an den Rahmen 113 und
an den Fahrzeugaufbau angefügt. 8 ist eine
erläuternde Ansicht, die einen angefügten Zustand
des Hochdruck-Tanks T3 an den Rahmen 113 mittels des Wicklungs-Bands 140 und des
Rückhalte-Bands 150 darstellt. Die Tank-Fixierungs-Struktur
ist bei der Abbildung in 8 entfallen. Wie bereits in
Bezug auf 2 bis 4 diskutiert,
ist der Hochdruck-Tank T3 quer eingebaut und zwischen dem Rahmen 112 und
dem Rahmen 113 mittels den Tank-Rückhalte-Gurten
für das obere Ende 120 und den Tank-Rückhalte-Gurten
für das untere Ende 130 befestigt, die oberhalb
und unterhalb des Hochdruck-Tanks T3 gespannt sind, um die Rahmen 112 und 113 miteinander
zu verbinden. Die hintern Räder RT sind in der Abbildung
der 8 ebenso entfallen. Wie der Abbildung des Hochdruck-Tanks
T3 in 2 eindeutig zu entnehmen ist, stellt die horizontale
Richtung des Hochdruck-Tanks T3 in 8 die Fahrzeug-Längsrichtung
dar und die rechte Seite des Hochdruck-Tanks T3 stellt die hintere
Seite des Fahrzeugaufbaus dar.
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Wie
in 8 dargestellt, ist das Wicklungs-Band 140 um
den Hochdruck-Tank T3 gewickelt, sodass die Befestigungshalterung 145 auf
der rechten Seite der Umfangswandung des Tanks angebracht ist. Das
Rückhalte-Band 150 ist auf das Wicklungs-Band 140 aufgelegt,
um direkt auf der oberen Umfangswandung des Hochdruck-Tanks T3 platziert zu
werden und erstreckt sich von der Befestigungshalterung 145 des
Wicklungs-Band 140 zu dem Rahmen 113, um an dem
Rahmen 113 befestigt zu werden. Bei dem Vorgang zur Errichtung
einer derartigen Lagebeziehung wird das Rückhalte-Band 150 in
einem Zustand an dem Rahmen 113 befestigt, bei dem das
Wicklungs-Band 140 zweitweise mit dem Rückhalte-Band 150 verbunden
ist. Bei dem Vorgang wird anschließend über das
Wicklungs-Band 140 eine Spannung auf das Rückhalte-Band 150 aufgewendet,
um das Rückhalte-Band 150 und das Wicklungs-Band 140 direkt
auf der Umfangswandung des Tanks zu platzieren, und schließlich
werden das Wicklungs-Band 140 und das Rückhalte-Band 150 miteinander
fixiert.
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Selbst
bei Aufwendung der in 1 dargestellten äußeren
Kraft in Richtung zur Abwärtsbewegung des Hochdruck-Tanks
T3, der quer zwischen dem Rahmen 112 und dem Rahmen 113 eingebaut ist,
ermöglicht die Struktur der Ausführungsform, wie durch
den offenen Pfeil T3F in 8 dargestellt, eine Begrenzung
der potentiellen Abwärtsbewegung des Hochdruck-Tanks T3,
durch die Länge des Rückhalte-Bands 150.
Diese Anordnung senkt bzw. erleichtert auf erwünschte Weise
die potentielle Belastung aufgrund der potentiellen Abwärtsbewegung
des quer eingebauten Hochdruck-Tanks T3 auf die Gas-Rohrleitung
P, die derart angeordnet ist, dass sie die jeweiligen Tanks durchläuft
(siehe 1), um einen Betrag, der mit der Begrenzung der
Tank-Bewegung mittels des Rückhalte-Bands 150 übereinstimmt.
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Bei
dem Aufbau dieser Ausführungsform ist das Rückhalte-Band 150 auf
das Wicklungs-Band 140 aufgelegt, um direkt auf der oberen
Umfangswandung des Hochdruck-Tanks T3 platziert zu werden und befestigt
demzufolge den Hochdruck-Tank T3 an dem Rahmen 113 (ggf.
an den Fahrzeugaufbau). Unter Aufwendung einer äußeren
Kraft in Richtung zur Abwärtsbewegung des quer eingebauten Hochdruck-Tanks
T3, wie sie durch den offenen T3F dargestellt ist, bewegt sich der
Hochdruck-Tank T3 abwärts und weg von dem Rückhalte-Band 150,
das auf das Wicklungs-Band 140 aufgelegt ist, um direkt auf
der oberen Umfangswandung des Tanks platziert zu werden. Da das
Rückhalte-Band 150 direkt auf der oberen Umfangswandung
des Hochdruck-Tanks T3 platziert ist, bewegt die in Richtung zur
Abwärtsbewegung des Hochdruck-Tanks T3 weg von dem Rückhalte-Band 150 einwirkende
Kraft den Hochdruck-Tank T3 lediglich abwärts, ohne jedoch
eine Rotationskraft zur Drehung des Hochdruck-Tanks T3 einzuschließen.
D. h. der Hochdruck-Tank T3 dreht sich nicht um seine eigene Achse
des Tanks und bewirkt keine durch eine Drehung des Tanks bedingte Belastung
auf die Gas-Rohrleitung P.
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Das
Rückhalte-Band 150, das auf dem Wicklungs-Band 140 aufliegt,
wird, durch den einfachen Vorgang wie obenstehend beschrieben, direkt
auf der oberen Umfangswandung des Hochdruck-Tanks T3 platziert.
Bei dem Vorgang wird das Rückhalte-Band 150 zeitweise
mit dem Wicklungs-Band 140 verbunden, das um den Hochdruck-Tank
T3 gewickelt ist, anschließend wird das Wicklungs-Band 140 gedreht
und schließlich wird das Wicklungs-Band 140 und
das Rückhalte-Band 150 miteinander fixiert.
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Bei
dem Aufbau der Ausführungsform sind die Hochdruck-Tanks
T3 und T4 quer eingebaut und vorab an den Rahmen 111 bis 113 der
Tank-Einbau-Anordnung 100 befestigt. Das Wicklungs-Band 140 und
das Rückhalte-Band 150 werden ebenso vorab in
die Tank-Einbau-Anordnung 100 eingesetzt, um die Abwärtsbewegung
der Hochdruck-Tanks zu begrenzen. Die Tank-Einbau-Anordnung 100 wird danach
in dem Tank-Einbau-Bereich auf der hinteren Seite der Achse der
hintern Räder RT fixiert. Dieser Vorgang ermöglicht
es auf leichte Weise, die Hochdruck-Tanks T3 und T4 quer in einem
Fahrzeug 10 einzubauen.
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Bei
dem Aufbau der Ausführungsform kann das Wicklungs-Band 140 später
an dem quer eingebauten Hochdruck-Tank angefügt werden.
Bei dem Vorgang einer solchen späteren Anfügung
kann der Abstand zwischen den abgewinkelten Enden 141a und 141b erweitert
werden, um das Wicklungs-Band 140, das um den Hochdruck-Tank
gewickelt wird anzusetzen, und um das Rückhalte-Band 150 nachträglich
an dem Wicklungs-Band 140 zu befestigen. Das spätere
Anfügen des Wicklungs-Bands 140 und des Rückhalte-Bands 150 an
ein bestehendes Fahrzeug, das mit Hochdruck-Tanks ausgestattet ist,
begrenzt effektiv die Abwärtsbewegung der Hochdruck-Tanks. Bei
dem bestehenden Fahrzeug mit einer Tank-Rahmen-Struktur, der der
Tank-Einbau-Anordnung 100 zum Einbau von Hochdruck-Tanks ähnlich
ist, kann das Rückhalte-Band 150 an der Tank-Rahmen-Struktur
befestigt werden. Bei einem bestehenden Fahrzeug ohne eine solche
Tank-Rahmen-Struktur kann das Rückhalte-Band 150 an
irgendeiner geeigneten Position des Fahrzeugaufbaus befestigt werden,
z. B. an der Plattform F am Fahrgestell des Fahrzeugs.
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Die
Ausführungsform und die obenstehend diskutierten Anwendungen
sind in allen Aspekten als veranschaulichend und nicht als begrenzend
zu betrachten. Es können zahlreiche Modifikationen, Änderungen
und Umbauten bestehen, ohne von dem Umfang oder dem Kern der Hauptmerkmale
der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In der obenstehend diskutierten
Ausführungsform sind die Hochdruck-Tanks T1 bis T4 Wasserstoffgas-Tanks,
die dazu ausgelegt sind, das Wasserstoffgas, das den in dem Fahrzeug 10 eingebauten
Brennstoffzellen zugeführt wird, zu speichern. Das Prinzip
der Erfindung ist ähnlich anwendbar bei Naturgas-Tanks,
die in einem Fahrzeug eingebaut sind, das mit einem Motor ausgestattet
ist, der Naturgas als Kraftstoff verbraucht.
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Bei
der obenstehend diskutierten Ausführungsform ist die Tank-Einbau-Anordnung 100 auf der
hinteren Seite des Fahrzeugaufbaus fixiert, um die Hochdruck-Tanks
T3 und T4, die sich entlang der Fahrzeug-Breitenrichtung erstrecken,
quer einzubauen. Das Prinzip der Erfindung ist ähnlich
anwendbar auf eine Tank-Einbau-Anordnung, die auf der vorderen Seite
des Fahrzeugaufbaus fixiert wird, um Hochdruck-Tanks quer einzubauen,
die sich entlang der Fahrzeug-Breitenrichtung erstrecken, oder auf
eine Tank-Einbau-Anordnung, die fixiert wird, um Hochdruck-Tanks
quer einzubauen, die sich in Fahrzeug-Längsrichtung erstrecken.
Bei derart modifizierten Aufbauten kann das Wicklungs-Band 140 um
einen Tank mit einem Potential zur Abwärtsbewegung gewickelt
werden und das Rückhalte-Band 150, das mit dem
Wicklungs-Band 140 fixiert ist, kann an dem Fahrgestell
des Fahrzeugs oder an einer Tank-Rahmen-Struktur befestigt werden.
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Zusammenfassung
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Fahrzeug, ausgestattet mit Hochdruck-Tank,
und Tank-Anordnung
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Mit
einer Tank-Einbau-Struktur wird ein neuer Ansatz eingeführt,
um einer Kraft zur Abwärtsbewegung eines Hochdruck-Tanks,
der quer an einem Fahrzeug eingebaut ist, entgegen zu wirken. Eine Tank-Einbau-Anordnung 100 weist
ein Wicklungs-Band 140 und ein Rückhalte-Band 150 auf,
die an einer oberen Seite und einer unteren Seite eines Hochdruck-Tanks
T3 angeordnet sind, um den Hochdruck-Tank T3 quer zwischen einem
Rahmen 113 und einem Rahmen 112 zu fixieren. Dieser
Aufbau führt dazu, dass der Hochdruck-Tank T3 quer an dem Fahrzeug
eingebaut ist. Ein Wicklungs-Band 140 ist um den Hochdruck-Tank
T3 gewickelt. Ein Rückhalte-Band 150, das sich
von einer Befestigungshalterung 145 des Wicklungs-Bands 140 aus
erstreckt, liegt auf dem Wicklungs-Band 140 auf, um direkt
an einem oberen Endbereich einer Umfangswandung des Hochdrucktanks
T3 platziert zu sein, und ist an dem Rahmen 113 befestigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-370550
A [0002]
