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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung ist auf ein Schadenerfassungssystem und ein Fahrzeug gerichtet, und insbesondere auf ein Schadenerfassungssystem zum Erfassen eines Schadens eines Druckbehälters, der geeignet ist, ein Fluid zu verdichten und zu speichern, sowie auf ein Fahrzeug, das mit einem derartigen Druckbehälter ausgestattet ist.
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STAND DER TECHNIK
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Druckbehälter, wie beispielsweise Hochdrucktanks, in welchen eine Substanz, beispielsweise Erdgas oder Wasserstoffgas, die bei normaler Temperatur und normalem Druck gasförmig sind, auf einen hohen Druck verdichtet wird und in welche die verdichtete Substanz eingefüllt wird, sind allgemein bekannt. Ein Fahrzeug, wie zum Beispiel ein Erdgasfahrzeug oder ein Brennstoffzellenfahrzeug, ist mit einem Druckbehälter ausgestattet, in dem Ergas oder Wasserstoffgas, das als Kraft- bzw. Treibstoff dient, verdichtet, eingefüllt und gespeichert wird. Es ist im allgemeinen gewollt, dass ein an einem Fahrzeug montierter Druckbehälter wenig Gewicht hat, um die Kraftstoffeffizienz und dergleichen zu verbessern. Aus diesem Grund werden vorzugsweise Druckbehälter aus faserverstärktem Kunststoff (FRP), beispielsweise aus Karbonfaser verstärktem Kunststoff (CFRP) und Glasfaser verstärktem Kunststoff (GFRP), eingesetzt.
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Die
JP 2005-069454 A offenbart, dass ein Kabelstrang beschädigt wird, bevor eine Gasleitung beschädigt wird, um dadurch die Stromzufuhr zu einem Magneten zu trennen, wodurch ein elektromagnetisches Ventil, das an einem Ende eines Wasserstoffgastanks angeordnet ist, geschlossen wird, um dadurch zu verhindern, dass Gas austritt, was andernfalls im Falle eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs geschieht.
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Herkömmlich wird, wenn ein Druckbehälter an einem Fahrzeug montiert wird, der Behälter an einer Stelle wie dem Heckabschnitt oder dem Mittelabschnitt des Fahrzeugs montiert, die relativ unanfällig für Stöße oder andere äußere Einflüsse sind. In jüngster Zeit wurden jedoch bezüglich des Druckwiderstandes der Druckbehälter Fortschritte gemacht, um die Füllmenge pro Volumeneinheit zu erhöhen, wodurch auch der Stoßwiderstand verbessert wurde. Unter Berücksichtigung dieses Aspekts und unter Berücksichtigung des Wunsches, Fahrgastraum bzw. Innenraum oder Laderaum zu gewährleisten, gibt es Fälle, bei denen es vorgezogen wird, den Druckbehälter, abhängig von der Form und Art des Fahrzeugs, an einem niedrigeren Abschnitt oder dem Bodenabschnitt des Fahrzeugs zu montieren.
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Wenn der Druckbehälter an einem niedrigeren Abschnitt oder einem Bodenabschnitt de Fahrzeugs montiert wird, treten während des normalen Fahrbetriebs keine Unannehmlichkeiten auf. Wenn das Fahrzeug aber auf einer sehr holprigen Straße, beispielsweise einer unbefestigten Straße, fährt, oder wann das Fahrzeug über ein Hindernis wie beispielsweise einen Fels oder Stein hinweg fährt, kann die Fahrbahnoberfläche oder das Hindernis Auswirkungen auf den niedrigeren Abschnitt oder den Bodenabschnitt de Fahrzeugs haben, und der betroffenen Abschnitt kann beschädigt werden. In so einem Fall ist es, wenn der Druckbehälter bis zu einem Grad beschädigt wird, der einen zulässigen Grad übersteigt, notwendig, unmittelbar den Schaden zu erfassen und/oder zu vermeiden, dass Fluid aus dem Druckbehälter austritt.
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DRUCKSCHRIFTEN AUS DEM STAND DER TECHNIK
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Patentschriften
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- Patentschrift 1: JP 2005-069454 A
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit der Erfindung zu lösende Aufgabe
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Gemäß der in der vorstehend angeführten Patentschrift 1 offenbarten Technologie wird, selbst wenn der Druckbehälter, beispielsweise ein Wasserstoffgastank, aufgrund eines Stoßes von Unten, der durch die Auswirkungen der Fahrbahnoberfläche oder dergleichen verursacht wird, beschädigt wird, wenn kein elektrischer Fehler auftritt oder kein Schaden im elektromagnetischen Ventil oder dem Kabelstrang verursacht wird, Strom zugeführt und das Ventil verbleibt offen, so dass das Risiko besteht, dass Wasserstoffgas aus dem Druckbehälter austritt. Zudem kann, selbst in einem Fall, bei dem es möglich ist, das Austreten von Wasserstoffgas zu vermeiden, wenn das elektromagnetische Ventil geöffnet werden soll und Gas nachgefüllt werden soll, aufgrund der Leckage aus dem beschädigten Wasserstoffgastank keine ausreichende Verdichtung erreicht werden, weshalb die gewünschte Menge nicht eingefüllt werden kann.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mittels eines einfachen Aufbaus einen durch einen Stoß aufgrund von Auswirkungen oder dergleichen von der Unterseite des Druckbehälters verursachten Schaden des Druckbehälters zu erfassen oder vorherzusagen.
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Mittel zur Lösung der Aufgabe
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Ein Schadenerfassungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: ein elektromagnetisches Ventil, das an einem ersten Ende eines Druckbehälters angeordnet ist und mittels Zufuhr von elektrischer Leistung betrieben wird; einen Kabelstrang, der derart angeordnet ist, dass er sich zumindest teilweise entlang zumindest eines Teils der Bodenfläche des Druckbehälters erstreckt, und der zum Zuführen von elektrischer Leistung zum elektromagnetischen Ventil dient; und einen Schadendetektor zum Erfassen eines Schadens des Druckbehälters auf Basis einer von der Seite der Bodenfläche des Druckbehälters eingegebenen Druckkraft.
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Ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: ein elektromagnetisches Ventil, das an einem ersten Ende eines Druckbehälters angeordnet ist und mittels Zufuhr von elektrischer Leistung betrieben wird; einen Kabelstrang, der derart angeordnet ist, dass er sich zumindest teilweise entlang zumindest eines Teils der Bodenfläche des Druckbehälters erstreckt, und der zum Zuführen von elektrischer Leistung zum elektromagnetischen Ventil dient; und einen Schadendetektor zum Erfassen eines Schadens des Druckbehälters auf Basis einer von der Seite der Bodenfläche des Druckbehälters eingegebenen Druckkraft.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 zeigt eine Teilschnittansicht, die schematisch den Aufbau eines Druckbehälters zeigt;
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2A zeigt eine Darstellung, die schematisch den Aufbau eines mit einem Druckbehälter ausgestatten Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erklärt;
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2B zeigt eine Darstellung, die schematisch den Aufbau eines mit einem Druckbehälter ausgestatten Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung erklärt;
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3 zeigt eine Darstellung, die erklärt, wie die Erfassung des Schadens bei einem mit einem Druckbehälter ausgestatten Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
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4 zeigt eine Darstellung, die schematisch die Aufbau einer Schadenerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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5A zeigt eine Darstellung, die schematisch den Aufbau eines mit einem Druckbehälter ausgestatten Fahrzeugs gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung erklärt;
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5B zeigt eine Darstellung, die schematisch den Aufbau eines mit einem Druckbehälter ausgestatten Fahrzeugs gemäß der anderen Ausführungsform der Erfindung erklärt;
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6A zeigt eine Darstellung, die einen beispielhaften Betrieb der Schadenerfassungsvorrichtung gemäß der anderen Ausführungsform der Erfindung erklärt;
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6B zeigt eine Darstellung, die einen beispielhaften Betrieb der Schadenerfassungsvorrichtung gemäß der anderen Ausführungsform der Erfindung erklärt;
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6C zeigt eine Darstellung, die einen beispielhaften Betrieb der Schadenerfassungsvorrichtung gemäß der anderen Ausführungsform der Erfindung erklärt;
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7 zeigt eine Darstellung, die erklärt, wie die Erfassung des Schadens bei einem mit einem Druckbehälter ausgestatten Fahrzeug gemäß der anderen Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
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8A zeigt eine Darstellung, die ein beispielhaftes Material, das zur Herstellung der Schadenerfassungsvorrichtung der anderen Ausführungsform verwendet wird, erklärt; und
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8B zeigt eine Darstellung, die schematisch einen Aufbau der hergestellten Schadenerfassungsvorrichtung erklärt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Zunächst wird der Aufbau eines Druckbehälters erklärt. Der beispielhaft in 1 dargestellte Druckbehälter 10 besteht aus einer hohlen Auskleidung 12 und einer faserverstärkten Kunststoffschicht (FRP-Schicht) 14, die den Umfangsabschnitt der Auskleidung 12 abdeckt. An einem Ende des Druckbehälters 10 ist zumindest eine Rohrhülse 16 ausgebildet. Die Rohrhülse 16 ist derart ausgestaltet, dass sie mit einem (nicht dargestellten) Ventil verbunden werden kann, wobei mittels Öffnen und Schließen des Ventils der Fluß von unter hohem Druck stehenden Fluid in und aus dem Druckbehälter 10 gesteuert werden kann. Die Auskleidung 12 kann beispielsweise aus einem wärmehärtenden Harz bestehen, das eine hohe Gasbarriereeigenschaft hat, beispielsweise ein Nylonharz wie 6-Nylon oder 6,6-Nylon oder ein Polypropylenharz, und dem je nach Bedarf ein Elastomer hinzugefügt wird.
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Die faserverstärkte Kunststoffschicht 14 kann generell dadurch gebildet werden, dass zunächst ein Faserbündel (Filamente), das durch Bündeln einer Mehrzahl langer, endlosfadengleicher Fasern, die Glasfasern, Karbonfasern, Kevlarfasern und dergleichen enthalten können, erhalten wird, mit einer Harzflüssigkeit mit einem wärmehärtenden Harz, beispielsweise Epoxidharz oder Polyesterharz, imprägniert wird, die Fasern dann so weit wie nötig getrocknet und/oder teilweise abgebunden werden, um vorimprägnierte Fasern zu erhalten, die vorimprägnierten Fasern dann auf die Außenumfangsfläche der Auskleidung 12 gewickelt werden, und die Harzflüssigkeit anschließend gehärtet wird. Zu diesem Zeitpunkt können, zusätzlich zum Anpassen bzw. Einstellen des Materials und/oder der Dicke der Auskleidung 12, beispielsweise durch Einstellen der Fasern, die die faserverstärkte Kunststoffschicht 14 bilden, des Volumens des Faserbündels, der Zahl der Wicklungen der vorimprägnierten Fasern und dergleichen zum Einstellen der Dicke der faserverstärkten Kunststoffschicht 14, der gewünschte Druckwiderstand, Stoßwiderstand sowie andere Festigkeitskennwerte des Druckbehälters 10 erhalten werden.
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2A zeigt ein Beispielfahrzeug 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welchem Druckbehälter 10a, 10b, die dem Druckbehälter 10 aus 1 entsprechen, montiert sind. In 2A stellt der obere Zeichnungsabschnitt eine Draufsicht auf das Fahrzeug 100 dar, während der untere Zeichnungsabschnitt eine Seitenansicht des Fahrzeugs 100 von links zeigt.
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In 2A sind die Druckbehälter 10a, 10b parallel zu einander in Richtung zu einer Rückseite 22 des Fahrzeugs 100 angeordnet, so dass ihre Längsrichtung zu den Seiten des Fahrzeugs 100 und parallel zur horizontalen Eben ausgerichtet ist. Eine Stromquelle 24 ist, im Vergleich zu den Druckbehältern 10a, 10b, näher an der Vorderseite 20 angeordnet. An einem Ende der jeweiligen Druckbehälter 10a, 10b in Längsrichtung, oder genauer gesagt an Abschnitten, die der Öffnung der Rohrhülse 16 des beispielhaften Druckbehälters 10 aus 1 entsprechen, sind elektromagnetische Ventile 18a, 18b vorgesehen, die in Reaktion auf das Vorhandensein und Fehlen eines elektrischen Stromes öffnen und schließen. Ferner sind an Bodenabschnitten der Druckbehälter 10a, 10b jeweils Schadendetektoren 28a, 28b vorgesehen, um einen Schaden an den Druckbehältern 10a, 10b von der Unterseite zu erfassen, der als Ergebnis der Auswirkung der Fahrbahnoberfläche bzw. der Wechselwirkung mit der Fahrbahnoberfläche auftreten kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Stromquelle 24 auf jedwede Art ausgebildet sein, so lange sie als Stromzufuhrquelle dienen kann, die geeignet ist, den elektromagnetischen Ventilen 18a, 18b elektrische Leistung bzw. elektrischen Strom zuzuführen. Die Stromquelle 24 kann beispielsweise eine Sekundärbatterie bzw. ein Akku oder ein Kondensator sein, ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Die elektromagnetischen Ventile 18a, 18b können zudem derart ausgebildet sein, dass sie durch die Wirkung integrierter Magnete bzw. Solenoide arbeiten, um bei angelegtem Strom zu öffnen und bei getrennter Stromzufuhr zu schließen, um den Fluidstrom in und aus den Druckbehältern 10a, 10b steuern zu können.
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2B zeigt eine Rückansicht von der Rückseite 22 des Fahrzeugs 100 aus 2A. Zumindest ein Teil des Kabelstrangs 26 mit einer oder mehr Leitungen zur elektrischen Verbindung der Stromquelle 24 und des elektromagnetischen Ventils 18a ist entlang zumindest eines Teils des Bodenabschnitts des Druckbehälters 10a angeordnet. Der Kabelstrang 26 ist derart ausgebildet, dass er einen stromquellenseitigen Kabelstrang 26a und einen Kabelstrang auf Seiten des elektromagnetischen Ventils (einen elektromagnetventilseitigen Kabelstrang) 26b umfasst, die miteinander über den Schadendetektor 28a etwa in einem Mittelteil des Bodenabschnitts des Druckbehälters 10a verbunden sind. Obgleich 2B nur die Anordnung des Druckbehälters 10a, der am Heck des Fahrzeugs 100 angeordnet ist, und die nahe bei diesem angeordneten Bauteile zeigt, können der Druckbehälter 10b und die nahe bei diesem befindlichen Bauteile ebenso in ähnlicher Weise wie der Druckbehälter 10a und die nahe an diesem liegenden Bauteile angeordnet sein. Im Allgemeinen sind der Kabelstrang 26 auf Seiten des Druckbehälters 10a und der Kabelstrang 26 auf Seiten des Druckbehälters 10b bezüglich der Stromquelle 24 parallel angeordnet. Obgleich der stromquellenseitige Kabelstrang 26a teilweise auf der Seite des Druckbehälters 10a und auf der Seite des Druckbehälters 10b geteilt werden kann, kann der stromquellenseitige Kabelstrang 26a alternativ auch unabhängig für die jeweilige Seite vorgesehen sein.
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Bei dem in den 2A und 2B gezeigten Fahrzeug 100 ist, um den Kabelstrang 26 so anzuordnen, dass dieser sich passend am Bodenabschnitt des Druckbehälters 10a, 10b erstreckt, die Stromquelle 24 auf einer Seite angeordnet, die den elektromagnetischen Ventilen 18a, 18b gegenüber liegt, und die Mittelabschnitte der Druckbehälter 10a, 10b liegen dazwischen. Bei dem gezeigten Beispiel ist die Stromquelle 24 auf der rechten Seite des Fahrzeugs 100 angeordnet während die elektromagnetischen Ventile 18a, 18b an der linken Seite des Fahrzeugs 100 angeordnet sind. Die Anordnung der Stromquelle 24 und der elektromagnetischen Ventile 18a, 18b ist nicht auf die in der Zeichnung gezeigte begrenzt. So ist beispielsweise auch eine Anordnung möglich, bei der die Stromquelle 24 auf der linken Seite des Fahrzeugs 100 angeordnet ist und die elektromagnetischen Ventile 18a und 18b an der rechten Seite des Fahrzeugs 100 angeordnet sind.
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3 ist eine Darstellung, die schematisch einen beispielhaften Aufbau der Schadenerfassungsvorrichtung 28 zeigt, die als der Schadendetektor 28a oder 28b am Bodenabschnitt des Druckbehälters 10a oder 10b bei dem in den 2A und 2B gezeigten Fahrzeug 100 Anwendung finden kann. In 3 stellt der obere Zeichnungsabschnitt eine Draufsicht auf die Schadenerfassungsvorrichtung 28 dar, während der untere Zeichnungsabschnitt eine Rückansicht von der Rückseite 22 des Fahrzeugs 100, an welcher die Schadenerfassungsvorrichtung 28 angeordnet ist, darstellt.
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In 3 ist ein Spitzenabschnitt eines Anschlusses auf Seiten des elektromagnetischen Ventils (elektromagnetventilseitiger Anschluss) 32, der an einem Ende des elektromagnetventilseitigen Kabelstrangs 26b angeordnet ist, in einen stromquellenseitigen Anschluss 30 eingefügt, der an einem Ende des stromquellenseitigen Kabelstrangs 26a angeordnet ist. Durch Einsetzen eines Stifts bzw. Pins 34 in eine Öffnung, die in annähernd rechtwinklige Richtung durch den stromquellenseitigen Anschluss 30 und den elektromagnetventilseitigen Anschluss 32 reicht, werden der stromquellenseitige Anschluss 30 und der elektromagnetventilseitige Anschluss 32, die elektrisch miteinander verbunden sind, befestigt, so dass, unter normalen Bedingungen, die Verbindung nicht ohne weiteres unterbrochen wird. Der Stift 34 berührt einen Druckkraftaufnehmer 38, der darunter angeordnet ist, und der Druckkraftaufnehmer 38 ist mittels einer zerbrechlichen Schicht 36 an dem stromquellenseitigen Anschluss 30 angeklebt oder befestigt. Bei dieser Ausführungsform können der Stift 34 und der Druckkraftaufnehmer 38 miteinander verbunden sein oder auch nicht, so lange sie zumindest in Kontakt zueinander stehend angeordnet sind. Um zu vermeiden, dass der Stift 34 unbeabsichtigt aus der Oberseite der Schadenerfassungsvorrichtung 28 fällt, kann der Stift 34 soweit nötig mit einer geeigneten Form und/oder Struktur ausgebildet sein, so dass der Stift 34 beispielsweise nicht aus der Oberseite des stromquellenseitigen Anschlusses 30 herauskommt.
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Bei der in 3 gezeigten Schadenerfassungsvorrichtung 28 wird, wenn eine übermäßige Druckkraft von unterhalb des Druckkraftaufnehmers 38 aufgebracht wird, der Stift 34 einmal nach oben gedrückt, während sich gleichzeitig die zerbrechliche Schicht 36 verformt und zumindest ein Teil derselben bricht und/oder abfällt. Anders ausgedrückt entspricht die zerbrechliche Schicht 36 einem „Verformungsteil”. Wenn die zerbrechliche Schicht 36 bricht und/oder abfällt, fällt der Druckkraftaufnehmer 38 vom stromquellenseitigen Anschluss 30 ab, wodurch der Stift 34 aufgrund des Wegfalls der Stützung durch den Druckkraftaufnehmer 38 ebenso abfällt. Wenn der Stift 34 abfällt, kommt es zu einem Fehler in der Verbindung zwischen dem stromquellenseitigen Anschluss 30 und dem elektromagnetventilseitigen Anschluss 32, so dass die elektrische Verbindung zwischen der Seite der Stromquelle 24 und der Seite der elektromagnetischen Ventile 18a, 18b getrennt bzw. unterbrochen wird. Durch Befestigen der Schadenerfassungsvorrichtung 28 mit dem vorstehend genannten Aufbau am Bodenabschnitt des Druckbehälters unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens wie beispielsweise Klebung kann ein Schaden aufgrund einer von unterhalb des Druckbehälters aufgebrachten Druckkraft leicht erfasst werden.
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Insbesondere erfasst, wie in 4 gezeigt, beispielsweise beim Fahren über ein Hindernis 42 auf der Fahrbahnoberfläche 40, der am Bodenabschnitt des Druckbehälters 10b angeordnete Schadendetektor 28b einen Schaden des Druckbehälters 10b oder sagt diesen voraus, und trennt die elektrische Verbindung zwischen der Stromquelle 24 und dem Druckbehälter 10b. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, selbst wenn beispielsweise der Druckbehälter derart leicht beschädigt wird, dass der Schaden nicht visuell bestätigt werden kann, die Stromzufuhr von Seiten der Stromquelle zu den elektromagnetischen Ventilen zwangsweise gestoppt werden. Dementsprechend kann ein Austreten von Fluid aus dem Druckbehälter nach außen effektiv verhindert werden. Wenn überdies beispielsweise ein Neustart nach dem Stopp versucht wird ist es, da die elektrische Verbindung von der Stromquelle zu den elektromagnetischen Ventilen deaktiviert ist, möglich, zu verhindern, dass ein unter hohem Druck stehendes Fluid unbeabsichtigt dem Druckbehälter zugeführt wird.
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Gemäß dieser Ausführungsform kann der Stift 34 auf jedwede Weise ausgebildet sein, so lange er in die Öffnung im stromquellenseitigen Anschluss 30 und im elektromagnetventilseitigen Anschluss 32 eingefügt werden kann, um dadurch den stromquellenseitigen Anschluss 30 und den elektromagnetventilseitigen Anschluss 32 aneinander zu befestigen. Vorzugsweise kann zum Beispiel für den Stift 34 ein Stift mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 2 mm und bestehend aus Edelstahl, Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder dergleichen verwendet werden, wobei der Stift 34 hierauf nicht begrenzt ist.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die zerbrechliche Schicht 36 auf jedwede Weise ausgestaltet sein, so lange sie den stromquellenseitigen Anschluss 30 und den Druckkraftaufnehmer 38 aneinander kleben oder befestigen kann. So kann vorzugsweise zum Beispiel ein Harz mit einer Dicke von etwa 1 bis 2 mm verwendet werden, wobei die zerbrechliche Schicht 36 hierauf jedoch nicht beschränkt ist, sondern in geeigneter Weise gemäß der gewünschten physikalischen Stärke und Form des Druckkraftaufnehmers 38 gewählt werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat, um die vom Druckkraftaufnehmer 38 aufgenommene Druckkraft geeignet auf den Stift 34 und die zerbrechliche Schicht 36 zu übertragen, der Druckkraftaufnehmer 38 vorzugsweise eine hohe Festigkeit und eine geringe Elastizität. Beispielsweise können bevorzugt Edelstahl, niedriglegierter Stahl und dergleichen verwendet werden, wobei der Druckkraftaufnehmer 38 hierauf nicht begrenzt ist.
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5A zeigt ein Fahrzeug 200 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit daran montierten Druckbehältern 10a, 10b, die dem in 1 gezeigten Druckbehälter 10 entsprechen. In 5A stellt der obere Zeichnungsabschnitt eine Draufsicht auf das Fahrzeug 200 dar, während der untere Zeichnungsabschnitt eine Seitenansicht des Fahrzeugs 200 von links zeigt. Das in 5A gezeigte Fahrzeug 200 hat einen im Wesentlichen identischen Aufbau wie das in 2A gezeigte Fahrzeug 100, bis auf dass die Schadendetektoren 28a, 28b jeweils durch Schadendetektoren 44a, 44b ersetzt sind.
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5B zeigt eine Rückansicht von der Rückseite 22 des in 5A gezeigten Fahrzeugs 200. Zumindest ein Teil des Kabelstrangs 26 mit einer oder mehr Leitungen zur elektrischen Verbindung der Stromquelle 24 und des elektromagnetischen Ventils 18a ist entlang zumindest eines Teils des Bodenabschnitts des Druckbehälters 10a angeordnet. Der Schadendetektor 44a ist derart angeordnet, dass er beinahe vollständig den am Bodenabschnitt des Druckbehälters 10a angeordneten Kabelstrang 26 abdeckt. Ähnlich wie bei dem in 2B gezeigten Fall können, obgleich 5B nur die Anordnung des Druckbehälters 10a, der am Heck des Fahrzeugs 200 angeordnet ist, und die nahe bei diesem angeordneten Bauteile zeigt, der Druckbehälter 10b und die nahe bei diesem befindlichen Bauteile ebenso in ähnlicher Weise wie der Druckbehälter 10a und die nahe an diesem liegenden Bauteile angeordnet sein.
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6A zeigt eine Darstellung, die schematisch einen beispielhaften Aufbau der Schadenerfassungsvorrichtung 44 zeigt, die als der Schadendetektor 44a oder 44b am Bodenabschnitt des Druckbehälters 10a oder 10b in dem in den 5A und 5B gezeigten Fahrzeug 200 Anwendung finden kann.
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6A entspricht einer Ansicht des Fahrzeugs 200 von der linken Seite. Die in 6A gezeigte Schadenerfassungsvorrichtung 44 umfasst, an ihrer Außenseite, einen festen Teil bzw. einen befestigten Teil 46, der an dem Bodenabschnitt des Druckbehälters 10 mittels Klebung oder anderen geeigneten Verfahren befestigt ist, sowie einen Druckkraftaufnehmer 48, der eine Druckkraft von unterhalb des Druckbehälters 10 aufnimmt. Zudem sind an der Innenseite der Schadenerfassungsvorrichtung 44 eine obere Klinge 50 und eine untere Klinge 52 mit vorstehenden Spitzen angeordnet, wobei der Kabelstrang 26 zwischen diesen Klingen angeordnet ist.
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Bei der in 6A gezeigten Schadenerfassungsvorrichtung 44 verformt sich, wenn eine übermäßige Druckkraft von unten auf den Druckkraftaufnehmer 48 aufgebracht wird, die Schadenerfassungsvorrichtung 44 derart, dass die untere Klinge 52 zusammen mit dem Druckkraftaufnehmer 48 nach oben gedrückt wird. Daher wird der Raum zur Aufnahme des Kabelstrangs 26 zwischen der oberen Klinge 50 und der unteren Klinge 52 beseitigt und die nach oben gedrückte untere Klinge 52 schneidet den Kabelstrang 26, wodurch die Kabelleitung getrennt wird (siehe 6B). Anders ausgedrückt entsprechen diese Schadenerfassungsvorrichtung 44, oder präziser die untere Klinge 52, die zusammen mit dem Druckkraftaufnehmer 48 nach oben gedrückt wird, eine „Verformungsteil”. Durch Ankleben oder Befestigen der Schadenerfassungsvorrichtung 44 mit dem vorstehend genannten Aufbau am Bodenabschnitt des Druckbehälters kann ein Schaden aufgrund einer von unten auf den Druckbehälter aufgebrachten Druckkraft leicht erfasst werden.
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Insbesondere erfasst, wie in 7 gezeigt, beispielsweise beim Fahren über ein Hindernis 42 auf der Fahrbahnoberfläche 40, der am Bodenabschnitt des Druckbehälters 10b angeordnete Schadendetektor 44b einen Schaden des Druckbehälters 10b oder sagt diesen voraus, und trennt die elektrische Verbindung zwischen der Stromquelle 24 und dem Druckbehälter 10b. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, selbst wenn beispielsweise der Druckbehälter derart leicht beschädigt wird, dass der Schaden nicht visuell bestätigt werden kann, die Stromzufuhr von Seiten der Stromquelle zu den elektromagnetischen Ventilen zwangsweise gestoppt werden. Dementsprechend kann ein Austreten von Fluid aus dem Druckbehälter nach außen effektiv verhindert werden. Wenn überdies beispielsweise ein Neustart nach dem Stopp versucht wird ist es, da die elektrische Verbindung von der Stromquelle zu den elektromagnetischen Ventilen deaktiviert ist, auch möglich, zu verhindern, dass ein unter hohem Druck stehendes Fluid unbeabsichtigt dem Druckbehälter zugeführt wird.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann, wenn die Form der Schadenerfassungsvorrichtung 44 in dem in 6B gezeigten Zustand beibehalten wird, also einem Zustand, bei dem die obere Klinge 50 und die untere Klinge 52 den Kabelstrang durchschneiden bzw. durchtrennen, eine elektrische Verbindung zwischen dem durchtrennten Kabelstrang und der Schadenerfassungsvorrichtung 44 auftreten, was zu einem ungewollten bzw. unzulässigen Betrieb des elektromagnetischen Ventils oder einem Leckstrom führen kann. Dementsprechend wird bevorzugt, dass der Druckkraftaufnehmer 48 eine Federeigenschaft hat, so dass er, wie in 6C gezeigt, seine Ausgangsposition wieder einnimmt, wenn das Hindernis oder störende Element, das den Druckkraftaufnehmer 48 von unten gedrückt hat, entfernt oder beseitigt wurde. Ferner sind, bei einer weiteren Ausführungsform, Außenabschnitte der Schadenerfassungsvorrichtung 44 mit einem Isolationselement, beispielsweise Kunstharz (z. B. Polyester oder Polyurethan) überzogen.
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Nachfolgend wir ein beispielhaftes Verfahren zum Herstellen der Schadenerfassungsvorrichtung 44 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform schafft ein Verfahren zum Herstellen einer Schadenerfassungsvorrichtung 44 unter Verwendung einer flachen Metallplatte 54, wie beispielsweise in 8A gezeigt. Für die flache Metallplatte in 8A können Edelstahl, Kohlenstoffstahl oder andere Stähle, niedriglegierter Stahl oder dergleichen mit einer Dicke von etwa 1 bis 2 mm verwendet werden. Die flache Platte 54 ist jedoch hierauf nicht begrenzt sondern kann entsprechend der Größen und Stärke des Kabelstrangs 26 geeignet ausgewählt werden.
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Wie in 8A dargestellt, werden die durch durchgezogene Linien 56 dargestellten Abschnitte der flachen Platte 54 geschnitten. Dann werden die durch gestrichelte Linien 59 gezeigten Abschnitte annähernd rechtwinklig in Richtung zum Betrachter der Zeichnung gebogen. Diese gebogenen Abschnitte bilden obere Klingen 50a, 50b, 50c, ... 50z und untere Klingen 52a, 52b, 52c, ... 52z. Durch Biegen der durch die langgestrichelte Linie 60 dargestellten Abschnitte in Richtung zum Betrachter der Zeichnung kann die in 8B gezeigte Schadenerfassungsvorrichtung 44 ausgebildet werden.
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Gemäß der Schadenerfassungsvorrichtung 44 mit dem beispielsweise in 8B gezeigten Aufbau sind die Spitzen der oberen Klinge 50 und der unteren Klinge 52 stufenweise um einen Abstand zueinander versetzt, der der Dicke der Klinge entspricht, die wiederum die Dicke der flachen Platte 54 ist, die als Material verwendet wurde, so dass, durch eine Gleitbewegung der Seitenflächen der oberen Klinge 50 und der unteren Klinge 52 gegeneinander der Kabelstrang 26 geschnitten oder gebrochen werden kann, um die innere Drahtleitung zu trennen. Bei einer anderen Ausführungsform ist es auch möglich, die Spitzen der oberen Klinge 50 und der unteren Klinge 52 mit scharfen Kanten herzustellen, wobei die aneinander gleichphasig ausgerichteten Klingenkanten dazu verwendet werden können, den Kabelstrang zu durchtrennen und die innere Drahtleitung zu unterbrechen. Ferner können die Abstände zwischen den oberen Klingen 50a, 50b, 50c, ... 50z und den unteren Klingen 52a, 52b, 52c, ... 52z und der Abstand zwischen dem befestigten Teil 46 und dem Druckkraftaufnehmer 48 jeweils geeignet entsprechend der Größe und Stärke des Kabelstrangs 26 gewählt werden.
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Ein Schadenerfassungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise bei einer Konfiguration Anwendung finden, die, aufgrund einer Anordnung mit einem Druckbehälter, der an einem Fahrzeug an dessen unterem Abschnitt oder Bodenabschnitt montiert ist, durch das Aufbringen einer Druckkraft von Seiten der Bodenfläche des Druckbehälters, beschädigt werden kann.
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Obgleich der Druckbehälter nicht auf Behälter aus FRP beschränkt ist und beispielsweise aus Stahl hergestellt sein kann, besteht der Druckbehälter vorzugsweise aus FRP wenn er am Fahrzeug montiert wird. Ferner ist das Fluid, das in den Druckbehälter eingefüllt werden soll, nicht auf Erdgas oder Wasserstoff begrenzt sondern kann beispielsweise auch Stickstoff oder Sauerstoff sein.
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Ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann jedwede Art von Fahrzeug wie beispielsweise ein Motorrad, ein Fahrrad, einen Zug und dergleichen umfassen, so lange ein Druckbehälter an einem unteren Abschnitt oder einen Bodenabschnitt des Fahrzeugs montiert werden kann. Insbesondere kann das Fahrzeug der vorliegenden Erfindung ein Automobil sein, beispielsweise ein Erdgasautomobil oder ein Brennstoffzellenautomobil, bei welchem, aufgrund der Anordnung des Druckbehälters, eine Wechselwirkung zwischen einem Bodenteil bzw. Bodenabschnitt des Druckbehälters und einer Fahrbahnoberfläche auftreten kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10a, 10b
- Druckbehälter;
- 12
- Auskleidung;
- 14
- faserverstärkte Harzschicht;
- 16
- Rohrhülse;
- 18a, 18b
- elektromagnetisches Ventil;
- 20
- Vorderseite;
- 22
- Rückseite;
- 24
- Stromquelle;
- 26
- Kabelstrang;
- 26a
- stromquellenseitiger Kabelstrang;
- 26b
- Kabelstrang auf Seiten des elektromagnetischen Ventils (elektromagnetventilseitiger Kabelstrang);
- 28, 44
- Schadenerfassungsvorrichtung;
- 28a, 28b, 44a, 44b
- Schadendetektor;
- 30
- stromquellenseitiger Anschluss;
- 32
- Anschluss auf Seiten des elektromagnetischen Ventils (elektromagnetventilseitiger Anschluss);
- 34
- Stift;
- 36
- zerbrechliche Schicht;
- 38
- Druckkraftaufnehmer;
- 40
- Fahrbahnoberfläche;
- 42
- Hindernis;
- 46
- befestigter Teil;
- 48
- Druckkraftaufnehmer;
- 50
- obere Klinge;
- 52
- untere Klinge;
- 54
- flache Platte;
- 100, 200
- Fahrzeug.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2005-069454 A [0003, 0006]
