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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wasserstofftankbefestigungsstruktur für ein Brennstoffzellenindustriefahrzeug, und auf eine Brennstoffzelleneinheit.
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HINTERGRUNDTECHNOLOGIE
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Brennstoffzellen wurden zuletzt beliebte saubere Energiequellen. Es wurden Industriefahrzeuge vorgeschlagen, die als Antriebsquelle Brennstoffzellen verwenden, die Leistung erzeugen.
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Gabelstapler, welche Industriefahrzeuge sind, beinhalten Batteriegabelstapler. Ein Batteriegabelstapler hat ein Batterieabteil, das eine Batterie aufnimmt. Der Batteriegabelstapler verwendet die Batterie in dem Batterieabteil als eine Antriebsquelle, wenn er gefahren wird und wenn er Hebebetriebe durchführt.
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Zuletzt hatte ein Gabelstapler eine Brennstoffzelleneinheit, die in einem Batterieabteil aufgenommen werden kann. Die Brennstoffzelleneinheit ist anstelle einer Batterie in dem Batterieabteil aufgenommen. Der Brennstoffzellengabelstapler verwendet die Brennstoffzelle als eine Antriebsquelle, wenn er fährt und wenn er Hebebetriebe durchführt.
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Wenn anstelle einer Batterie eine Brennstoffzelleneinheit verwendet wird, kann die Basis eines Batteriegabelstaplers für einen Brennstoffzellengabelstapler verwendet werden.
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Ein solcher Brennstoffzellengabelstapler ersetzt eine Batterie durch eine Brennstoffzelleneinheit und wird als ein „Batterieersatzbrennstoffzellengabelstapler“ bezeichnet.
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Die Basis eines solchen Brennstoffzellengabelstaplers verwendet Strukturen, die sich von jenen einer Leistungszuführquelle (Batterie) eines Batteriegabelstaplers unterscheiden.
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Wenn die Brennstoffzelle Wasserstoff als Brennstoff verwendet, dann muss ein mit Wasserstoff gefüllter Wasserstofftank an dem Brennstoffzellenindustriefahrzeug montiert werden.
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In einem Batterieersatzbrennstoffzellengabelstapler ist der Wasserstofftank in einer Brennstoffzelleneinheit aufgenommen.
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Die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2011-88550 offenbart eine Fahrzeuggastankstützstruktur als ein Beispiel aus dem Stand der Technik für eine Tankbefestigungsstruktur zum Befestigen eines Brennstoffzellenwassertanks an einem Fahrzeug.
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Die Fahrzeuggastankstützstruktur hat einen Unterrahmen, der einen Gastank aufnimmt, wobei die Achsrichtung des Gastanks mit der Richtung der Breite des Fahrzeugkörpers konform ist.
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Der Unterrahmen hat ein Unterrahmenquerelement. Das Unterrahmenquerelement, das sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, befestigt die Vorderseite des Gastanks in der Fahrzeugbreitenrichtung.
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Das Unterrahmenquerelement ist an einem Fahrzeugkörperquerelement befestigt, das einen Fahrzeugrahmen bildet.
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Die Fahrzeuggastankstützstruktur hält den Gastank in einer geeigneten Art und macht es möglich, dass eine kleine Querschnittsfläche für den Rahmen festgelegt wird.
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DRUCKSCHRIFTLICHER STAND DER TECHNIK
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Patentdruckschrift
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- Patentdruckschrift 1: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-88550
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Probleme, die durch die Erfindung zu lösen sind
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Jedoch verwendet die Fahrzeuggastankstützstruktur, die in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-88550 offenbart ist, lediglich eine Struktur, die ein Band zum Befestigen des Gastanks an dem Fahrzeugrahmen eines Personenkraftwagens verwendet.
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Ein Batterieersatzbrennstoffzellenindustriefahrzeug benötigt ein Mittel zum Schützen des Wasserstofftanks vor Schlägen in einer Brennstoffzelleneinheit, eine Gewichtsanpassung der Brennstoffzelleneinheit und eine effektive Verwendung des Raums in der Brennstoffzelleneinheit.
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Die in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-88550 offenbarte Fahrzeuggastankstützstruktur kann ein Mittel zum Schützen des Wasserstofftanks vor Schlägen in einer Brennstoffzelleneinheit nicht bereitstellen, kann das Gewicht der Brennstoffzelleneinheit nicht einstellen und ermöglicht keine effektive Verwendung des Raums in der Brennstoffzelleneinheit.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wasserstofftankbefestigungsstruktur für ein Brennstoffzellenindustriefahrzeug bereitzustellen, das in der Lage ist, den Stoßwiderstand eines Wasserstofftanks in einer Brennstoffzelleneinheit, das Einstellen des Gewichts der Brennstoffzelleneinheit und die effektive Verwendung des Raums in der Brennstoffzelleneinheit zu verbessern.
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MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
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Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Brennstoffzelleneinheit, die eine Brennstoffzelle aufnimmt, in einem Batterieaufnahmeabteil aufgenommen, das in einem Fahrzeugkörper angeordnet ist. Ein Gewichtselement für eine Gewichteinstellung und ein Wasserstofftank mit einem rohrartigen Querschnitt sind in der Brennstoffzelleneinheit aufgenommen. Eine obere Fläche des Gewichtselements bildet eine Tankstützfläche, die einen bogenförmigen Querschnitt hat und zu einer Außenumfangsfläche des Wasserstofftanks passt. Der Wasserstofftank ist durch die Tankstützfläche gestützt und durch ein Befestigungsband befestigt, das sich in einer Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche des Wasserstofftanks erstreckt.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist der Wasserstofftank durch die Tankstützfläche des Gewichtselements in der Brennstoffzelleneinheit gestützt und durch das Befestigungsband befestigt.
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Da somit der Wasserstofftank durch die Tankstützfläche gestützt ist und durch das Befestigungsband befestigt ist, wird der Stoßwiderstand des Wasserstofftanks in der Brennstoffzelleneinheit verbessert.
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Das Gewicht der Brennstoffzelleneinheit kann eingestellt werden, da das Gewichtselement in der Brennstoffzelleneinheit angeordnet ist. Außerdem kann der Raum in der Brennstoffzelleneinheit effektiv verwendet werden, da die obere Fläche des Gewichtselements die Tankstützfläche bildet, die einen bogenförmigen Querschnitt aufweist.
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Gemäß einem Gesichtspunkt ist bei der zuvor erwähnten Wasserstofftankbefestigungsstruktur für ein Brennstoffzellenindustriefahrzeug die Tankstützfläche so ausgebildet, dass sie zu der Außenumfangsfläche des Wasserstofftanks konform ist bzw. passt, wenn sich der Wasserstofftank ausdehnt.
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In diesem Fall stützt die gesamte Tankstützfläche die Außenumfangsfläche des Wasserstofftanks. Somit wird eine Lastkonzentration an der Außenumfangsfläche des Wasserstofftanks vermieden. Dies beschränkt die Verformung des Wasserstofftanks.
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Gemäß einem Gesichtspunkt ist die Tankstützfläche bei der zuvor beschriebenen Wasserstofftankbefestigungsstruktur für ein Brennstoffzellenindustriefahrzeug so festgelegt, dass eine radiale Richtung des Wasserstofftanks mit einer Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugkörpers übereinstimmt. Die Brennstoffzelleneinheit hat ein Wandelement, das proximal zu einem Ende der Tankstützfläche in dem Gewichtselement angeordnet ist. Das andere Ende der Tankstützfläche hat eine Endhöhe, die von einem tiefsten Punkt, der in der Tankstützfläche am tiefsten liegt, zu dem anderen Ende der Tankstützfläche festgelegt ist. Die Endhöhe ist derart festgelegt, dass dann, wenn eine von dem Wasserstofftank aufgenommene externe Kraft in der Vorne-Hinten-Richtung kleiner als oder gleich wie ein vorbestimmter Wert ist, die Endhöhe mit einer Bandhaltekraft des Befestigungsbands zusammenwirkt, um eine Situation zu vermeiden, in der der Wasserstofftank, der die externe Kraft aufnimmt, von der Tankstützfläche getrennt wird.
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In diesem Fall ist der Wasserstofftank in der Lage, der externen Kraft in Zusammenwirkung mit der Befestigungskraft des Befestigungsbands selbst dann einen Widerstand zu leisten, wenn er die externe Kraft in der Vorne-Hinten-Richtung, die kleiner als oder gleich wie ein vorbestimmter Wert ist, aufnimmt. Somit wird der Wasserstofftank selbst dann nicht von der Tankstützfläche getrennt, wenn er die externe Kraft aufnimmt.
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Gemäß einem Gesichtspunkt hat das Befestigungsband bei der zuvor beschriebenen Wasserstofftankbefestigungsstruktur für ein Brennstoffzellenindustriefahrzeug ein gewichtsseitiges Ende, das an dem anderen Ende der Tankstützfläche in dem Gewichtselement befestigt ist, und ein wandseitiges Ende, das an dem Wandelement befestigt ist. Das gewichtsseitige Ende oder das wandseitige Ende ist abnehmbar.
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In diesem Fall ist das Befestigungsband zwischen dem anderen Ende der Tankstützfläche und dem Wandelement befestigt. Dies verkürzt das Befestigungsband.
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Außerdem beschränkt das Wandelement selbst dann das Trennen des Wasserstofftanks, wenn die externe Kraft, die den Wasserstofftank in Richtung des Wandelements trennt, an dem Wasserstofftank wirkt. Somit wird der Wasserstofftank nicht von der Tankstützfläche getrennt.
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Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat ein Fahrzeugkörper des Brennstoffzellenindustriefahrzeugs bei einer Wasserstofftankbefestigungsstruktur zum Befestigen eines Wasserstofftanks mit einem rohrartigen Querschnitt für ein Brennstoffzellenindustriefahrzeug ein Aufnahmeabteil für eine Batterie. Das Aufnahmeabteil empfängt eine Brennstoffzelleneinheit, die eine Brennstoffzelle und den Wasserstofftank aufnimmt. Die Wasserstofftankbefestigungsstruktur hat ein Gewichtselement für eine Gewichtseinstellung, das in der Brennstoffzelleneinheit aufgenommen ist, und eine Tankstützfläche mit einem bogenartigen Querschnitt, die in einer oberen Fläche des Gewichtselements in Konformität mit einer Außenumfangsfläche des Wasserstofftanks ausgebildet ist. Die Tankstützfläche stützt den Wasserstofftank. Die Wasserstofftankbefestigungsstruktur hat zudem ein Befestigungsband, das sich in einer Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche des Wasserstofftanks erstreckt. Der Wasserstofftank ist durch das Befestigungsband befestigt.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Brennstoffzelleneinheit bei einer Brennstoffzelleneinheit, die eine Wasserstofftankbefestigungsstruktur für ein Brennstoffzellenindustriefahrzeug aufweist, in einem Batterieaufnahmeabteil aufgenommen, das in einem Fahrzeugkörper eines Brennstoffzellenindustriefahrzeugs angeordnet ist. Die Brennstoffzelleneinheit hat einen intern aufgenommenen Wasserstofftank mit einem kreisartigen Querschnitt, eine intern aufgenommene Brennstoffzelle und ein intern aufgenommenes Gewichtselement für eine Gewichtseinstellung, eine Tankstützfläche mit einem bogenartigen Querschnitt, die durch eine obere Fläche des Gewichtselements in Konformität mit einer Außenumfangsfläche des Wasserstofftanks ausgebildet ist. Die Tankstützfläche stützt den Wasserstofftank. Die Brennstoffzelleneinheit hat zudem ein Befestigungsband, das sich in einer Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche des Wasserstofftanks erstreckt. Der Wasserstofftank ist durch das Befestigungsband befestigt.
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Andere Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Berücksichtigung der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, die mittels Beispiel die Prinzipien der Erfindung darstellen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Merkmale dieser Offenbarung, die als neu betrachtet werden, sind insbesondere aus den beiliegenden Ansprüchen ersichtlich. Die Erfindung kann zusammen mit Aufgaben und Vorteilen davon am Besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
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1 eine Seitenansicht eines Gabelstaplers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine Draufsicht ist, die eine Brennstoffzelleneinheit zeigt;
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3A eine Frontansicht ist, die die Brennstoffzelleneinheit zeigt, und 3B eine Seitenansicht ist, die die Brennstoffzelleneinheit zeigt;
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4 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 2 ist; und
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5 ein Schaubild ist, das die Beziehung einer externen Kraft und einer Bandhaltekraft zeigt, die an einem Wasserstofftank wirken.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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Nun wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Wasserstofftankbefestigungsstruktur für eine Brennstoffzellenindustriefahrzeugbrennstoffzelleneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel, bei dem die Wasserstofftankbefestigungsstruktur auf einen Brennstoffzellengabelstapler angewendet wird, der als ein Brennstoffzellenindustriefahrzeug dient.
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Der Bezugsrahmen für die Richtungen „Vorne-Hinten“, „seitlich“ und „vertikal“ ist in dem Zustand definiert, in dem der Bediener des Brennstoffzellengabelstaplers auf dem Sitz in der Kabine sitzt und der Vorderseite des Brennstoffzellengabelstaplers zugewandt ist.
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Wie in 1 gezeigt ist, hat ein Brennstoffzellengabelstapler (im Weiteren Verlauf als der „Gabelstapler“ bezeichnet) 10, der als ein Brennstoffzellenindustriefahrzeug dient, eine Hubvorrichtung 12. Die Hubvorrichtung 12 ist an der Vorderseite eines Fahrzeugkörpers 11 angeordnet.
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Eine Kabine 13 ist in der Nähe der Mitte des Fahrzeugkörpers 11 angeordnet.
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Antriebsräder 14, die als Vorderräder dienen, sind an der Vorderseite des Fahrzeugkörpers 11 angeordnet. Gelenkte Räder 15, die als Hinterräder dienen, sind an der Hinterseite des Fahrzeugkörpers 11 angeordnet.
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Ein Gegengewicht 16 ist an der Hinterseite des Fahrzeugkörpers 11 angeordnet. Das Gegengewicht 16 wird dazu verwendet, das Fahrzeuggewicht einzustellen und das Gewicht des Fahrzeugkörpers 11 auszugleichen.
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Der Gabelstapler 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat einen Antriebsmotor (nicht gezeigt), der an dem Fahrzeugkörper 11 montiert ist. Der Antriebsmotor (nicht gezeigt) ist durch elektrische Leistung angetrieben.
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Ein Aufnahmeabteil 17, das eine Brennstoffzelleneinheit 19 aufnimmt, ist unter der Kabine 13 in dem Fahrzeugkörper 11 angeordnet. Die Brennstoffzelleneinheit 19 ist ein modulares Brennstoffzellensystem.
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Der Gabelstapler 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist ein Batterieersatzgabelstapler. Der Gabelstapler 10 nimmt eine Brennstoffzelleneinheit 19 in dem Aufnahmeabteil 17 auf, das für einen Batteriegabelstapler dient, der anstelle eines Batteriegehäuses 18 für eine Bleibatterie mit vielen Batteriezellen eine Bleibatterie als eine Leistungszuführquelle verwendet.
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Die Brennstoffzelleneinheit 19 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist mit dem Batteriegehäuse 18 kompatibel.
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Wie in 2 gezeigt ist, hat die Brennstoffzelleneinheit 19 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein kastenförmiges Einheitsgehäuse 20.
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Das Einheitsgehäuse 20 hat eine Bodenplatte 21, Wandelemente 22 und 23, Wandelemente 24 und 25 und eine obere Platte (nicht gezeigt). Die Wandelemente 22 und 23 sind in der Vorne-Hinten-Richtung an den Seiten der Bodenplatte 21 angeordnet. Die Wandelemente 24 und 25 sind an der linken und rechten Seite der Bodenplatte 21 in der Richtung der Breite des Fahrzeugs angeordnet.
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Das Brennstoffzellensystem ist in dem Einheitsgehäuse 20 aufgenommen.
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Das Brennstoffzellensystem hat eine Brennstoffzelle, die Leistung durch eine elektrochemische Reaktion von Oxidatorgas und Brennstoffgas erzeugt.
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Die Brennstoffzelle hat einen gestapelten Aufbau, bei dem eine Vielzahl von Zellen gestapelt ist, die Leistung erzeugt, wenn sie mit Oxidatorgas und Brennstoffgas versorgt wird.
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Die Spannung des von der Brennstoffzelle erhaltenen Gleichstroms wird durch einen DC/DC-Wandler (nicht gezeigt) verringert. Dann wird die Leistung zu einer Antriebsquelle oder dergleichen des Gabelstaplers 10 zugeführt. Außerdem wird überschüssige Leistung verwendet, um eine (nicht gezeigte) Leistungsspeichervorrichtung, etwa einen Kondensator oder eine wiederaufladbare Batterie, zu laden.
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Das Brennstoffzellensystem hat Vorrichtungen wie einen Wasserstofftank 30, eine Leistungsspeichervorrichtung und eine Steuereinrichtung zusätzlich zu der Brennstoffzelle. Diese Vorrichtungen sind in dem Einheitsgehäuse 20 aufgenommen.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden, wie in 2 gezeigt ist, die Vorrichtungen des Brennstoffzellensystems mit Ausnahme des Wasserstofftanks 30 eine erste Vorrichtungsgruppe 26 und eine zweite Vorrichtungsgruppe 27.
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Die erste Vorrichtungsgruppe 26 ist an der Vorderseite des Einheitsgehäuses 20 angeordnet. Die erste Vorrichtungsgruppe 26 ist durch Vorrichtungen wie eine Brennstoffzelle, einen Radiator, der die Brennstoffzelle kühlt, und eine Luftpumpe, die Oxidatorgas zuführt, ausgebildet.
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Die zweite Vorrichtungsgruppe 27 ist an der Rückseite der ersten Vorrichtungsgruppe 26 zusammen mit dem Wasserstofftank 30 angeordnet. Die zweite Vorrichtungsgruppe 27 ist hauptsächlich durch eine Leistungsspeichervorrichtung ausgebildet, die Leistung speichert.
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Der Wasserstofftank 30 ist ein Tank mit einem rohrartigen Querschnitt und ist mit Hochdruckwasserstoff befüllt. Ein Tankventil 31 ist an einem Ende des Wasserstofftanks 30 in der Achsrichtung angeordnet.
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Ein Rohr (nicht gezeigt), das mit der Brennstoffzelle verbunden ist, ist in dem Tankventil 31 angeordnet. Wasserstoffgas wird von dem Wasserstofftank 30 durch das Rohr zu der Brennstoffzelle zugeführt.
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Der Wasserstofftank 30 ist weiter aufgeweitet, wenn er vollständig mit Wasserstoffgas gefüllt ist, als dann, wenn er nicht vollständig mit Wasserstoffgas gefüllt ist. Beispielsweise ist der Tankdurchmesser um etwa mehrere Prozent vergrößert, wenn er aufgeweitet ist.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Gewichtselement 32, das das Gewicht einstellt, in dem Einheitsgehäuse 20 aufgenommen.
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Das Gewichtselement 32 ist ein Element, das das Gewicht der Brennstoffzelleneinheit 19 einstellt.
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In dem Batterieersatzgabelstapler 10 muss das Batteriegehäuse 18 das gleiche Gewicht wie die Brennstoffzelleneinheit 19 haben, um das Gewicht des Fahrzeugkörpers 11 auszugleichen, wenn es in der Brennstoffzelleneinheit 19 aufgenommen ist. Das Batteriegehäuse 18 ist schwerer als die Brennstoffzelleneinheit 19. Somit ist das Gewichtselement 32 in der Brennstoffzelleneinheit 19 derart angeordnet, dass das Batteriegehäuse 18 das gleiche Gewicht wie die Brennstoffzelleneinheit 19 hat.
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Wie in 3A, 3B und 4 gezeigt ist, hat das Gewichtselement 32 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein unteres Gewicht 33 und ein oberes Gewicht 34.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist das untere Gewicht 33 durch Schrauben 35 an der Bodenplatte 21 befestigt, und die hintere Fläche des unteren Gewichts 33 ist in der Nähe des hinteren Wandelements 23 angeordnet.
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Die obere Fläche des unteren Gewichts 33 definiert eine Tankstützfläche 36, die einen bogenartigen Querschnitt hat und den Wasserstofftank 30 stützt.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist die Tankstützfläche 36 so ausgebildet, dass sie mit einer Außenumfangsfläche 37 des Wasserstofftanks 30 konform, wenn der Wasserstofftank 30 mit Wasserstoffgas gefüllt und aufgeweitet ist.
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Somit empfängt die Außenumfangsfläche 37 des Wasserstofftanks 30, wenn sie aufgeweitet ist, keine lokal konzentrierten Lasten von der Tankstützfläche 36.
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Außerdem empfängt die Außenumfangsfläche 37 nicht leicht konzentrierte Lasten, wenn sie nicht aufgeweitet ist.
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Die Umfangslänge der Tankstützfläche 36 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist so festgelegt, dass sie etwa ein Drittel von derjenigen der Außenumfangsfläche 37 des Wasserstofftanks 30 ist.
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Ein hinteres Ende 38 der Tankstützfläche 36 entspricht dem einem Ende der Tankstützfläche 36 und ein vorderes Ende 39 der Tankstützfläche 36 entspricht dem anderen Ende der Tankstützfläche 36.
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Die Tankstützfläche 36 ist derart festgelegt, dass die Radialrichtung des Wasserstofftanks 30 mit der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugkörpers 11 übereinstimmt. Somit stimmt die Achsrichtung des Wasserstofftanks 30 mit der Seitwärtsrichtung (Breitenrichtung) des Fahrzeugkörpers überein.
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Das untere Gewicht 33 funktioniert als ein Gewicht, das für eine Gewichtseinstellung verwendet wird, und dient dem Schutz des unteren Abschnitts des Wasserstofftanks 30.
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Metallbefestigungsbänder 40 erstrecken sich entlang der Außenumfangsfläche 37 des Wasserstofftanks 30, die an der Tankstützfläche 36 angeordnet ist. Ein erstes Ende (vorderes Ende) des Befestigungsbands 40 ist durch Schrauben 41 an der vorderen Fläche des unteren Gewichts 33 befestigt.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel hat zwei Befestigungsbänder 40. Ein zweites Ende (hinteres Ende) des Befestigungsbands 40 hat einen Verbinder 42, der ein Durchgangsloch 43 aufweist.
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Das erste Ende des Befestigungsbands 40 entspricht einem gewichtsseitigen Ende und das zweite Ende des Befestigungsbands 40 entspricht einem wandseitigen Ende.
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Befestigungselemente 44, die zum Befestigen der Verbinder 42 verwendet werden, sind an der vorderen Fläche des hinteren Wandelements 23 befestigt. Jedes Befestigungselement 44 hat ein Gewindeloch 45.
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Der Verbinder 42 ist mit dem Befestigungselement 44 verbunden, in dem eine Schraube 46 durch das Durchgangsloch 43 des Verbinders 42 eingesetzt und die Schraube 46 in dem Gewindeloch 45 des Befestigungselements 44 festgezogen wird.
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Die Schraube 46 hat eine Schraubenfeder 47. Wenn der Verbinder 42 mit dem Befestigungselement 44 verbunden ist, dann bringt eine Federkraft der Schraubenfeder 47 eine konstante Haltekraft des Befestigungsbands 40 auf den Wasserstofftank 30 ungeachtet dessen auf ob der Wasserstofftank 30 aufgeweitet ist oder nicht.
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Der Verbinder 42 kann durch Entfernen der Schrauben 41 gelöst werden. Der Verbinder 42 des Befestigungsbands 40 ist von dem Befestigungselement 44 abnehmbar.
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Das obere Gewicht 34 ist über dem Wasserstofftank 30 angeordnet. Das obere Gewicht 34 ist durch (nicht gezeigte) Schrauben an das untere Gewicht 33 gefügt.
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Das obere Gewicht 34 hat eine untere Fläche 48. Die untere Fläche 48 ist so ausgebildet, dass die untere Fläche 48 mit der Außenumfangsfläche 37 des Wasserstofftanks 30 nicht in störenden Eingriff gelangt, wenn das obere Gewicht 34 an das untere Gewicht 33 gefügt ist.
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Das obere Gewicht 34 hat einen Hohlraum 49, der so angeordnet ist, dass das obere Gewicht 34 mit dem Verbinder 42 und der Schraube 46 nicht in störenden Eingriff gelangt.
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Das obere Gewicht 34 hat einen Hohlraum 50, der in der Lage ist, eine elektronische Komponente 51 oder dergleichen aufzunehmen, die sich von der ersten Vorrichtungsgruppe 26 und der zweiten Vorrichtungsgruppe 27 unterscheidet.
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Das obere Gewicht 34 dient als ein Gewicht, das für eine Gewichtseinstellung verwendet wird und dient dem Schutz des oberen Abschnitts des Wasserstofftanks 30.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Tankdurchmesser des Wasserstofftanks 30 durch "D" (mm) wiedergegeben, wie dies in 5 gezeigt ist.
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Die Stelle, an der eine Federlast der Schraubenfeder 47 an der Schraube 46 wirkt, wird als ein Lastpunkt P1 bezeichnet, und die Stelle, an der eine Last an dem Ende des Befestigungsbands 40 wirkt, das dem Gewicht näher ist, wird als ein Lastpunkt P2 bezeichnet.
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Das vordere Ende 39 der Tankstützfläche 36 in dem unteren Gewicht 33 wird als ein Lastpunkt P3 bezeichnet.
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Die Höhe von dem tiefsten Punkt Q, der der tiefste Abschnitt der Tankstützfläche 36 ist, zu dem vorderen Ende 39 der Tankstützfläche 36 ist als eine Endhöhe H (mm) festgelegt.
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Eine Federlast der Schraubenfeder 47, die an der Schraube 46 angeordnet ist, ist durch A (N) wiedergegeben, und die externe Kraft, die an der Kraft des Wasserstofftanks 30 nach vorne wirkt, ist durch B (N) wiedergegeben.
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Wenn der Winkel der Federlast A (N) relativ zu der Horizontalrichtung am Lastpunkt P1 durch X (Grad) wiedergegeben wird, dann wird eine durch das Befestigungsband 40 an dem Lastpunkt P2 aufgebrachte Festmachlast durch A (N) wiedergegeben.
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Ein Winkel der Festmachlast A (N) des Befestigungsbands 40 relativ zu der Vertikalrichtung an dem Lastpunkt P2 wird durch Y (Grad) wiedergegeben.
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Ein Winkel einer Richtung, in der eine Last relativ zu der Vertikalrichtung an dem Lastpunkt P3 wirkt, wird durch Z (Grad) wiedergegeben.
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Mit Bezug auf die Federlast A (N) am Lastpunkt P1 werden eine Horizontalkomponente H1 (N) und eine Vertikalkomponente V1 (N) erhalten als V1 = AsinX, H1 = AcosX.
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Mit Bezug auf die Festmachlast A (N) des Befestigungsbands 40 am Lastpunkt P2 werden eine Horizontalkomponente H2 (N) und eine Vertikalkomponente V2 (N) erhalten als V2 = AsinY, H2 = AcosY.
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Somit wird eine Vertikalkomponente der resultierenden Kraft Vt (N) der Festmachlast des Befestigungsbands 40 erhalten als Vt = AsinX + AsinY.
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Eine Horizontalkomponente der resultierenden Kraft Ht (N) der Festmachkraft des Befestigungsbands 40 wird erhalten als Ht = AcosX + AcosY.
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Wenn eine Bandhaltekraft in der Horizontalrichtung am Lastpunkt P2 durch C (N) wiedergegeben wird, dann ist ein Wert, der durch Subtrahieren der Horizontalkomponente der resultierenden Kraft Ht von der Bandhaltekraft C erhalten wird, ein Wert, der das Produkt aus der Vertikalkomponente der resultierenden Kraft Vt und tan Z ist. Das heißt, die Bandhaltekraft C ist die Summe eines Werts der Horizontalkomponente der resultierenden Kraft Ht und eines Werts des Produkts aus der Vertikalkomponente der resultierenden Kraft Vt und tan Z. Somit wird die Bandhaltekraft C erhalten als C = tanZ·(AsinX + AsinY) + (AcosX + AcosY).
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Der Ausdruck wird transponiert in tanZ = [C – (AcosX + AcosY)]/(AsinX + AsinY).
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In der folgenden Beschreibung wird ein Winkel Z von dem obigen Ausdruck unter Verwendung von arctan (arc Tangens) erhalten.
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Das heißt, der Ausdruck wird transponiert in Z = arctan{[C – (AcosX + AcosY)]/(AsinX + AsinY)}.
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Mit Bezug auf die Bandhaltekraft C wird ein Sollwert berechnet, indem ein ausreichender Sicherheitsfaktor F (mehrfach) für die erwartete externe Kraft B festgelegt wird. Das heißt, C wird berechnet durch C = B·F.
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Somit wird der Wert des Winkels Z von dem obigen arctan-Ausdruck erhalten.
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Die Endhöhe H (mm) wird von dem Wert des berechneten Winkels Z erhalten.
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Der Tankradius beträgt D/2 (mm). Somit beträgt der Wert, der durch Subtrahieren des Produkts aus dem Tankradius D/2 und cosZ von dem Tankradius D/2 erhalten wird, H = D/2 – D/2·cosZ.
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Eine größere Endhöhe H würde zum Widerstehen der externen Kraft vorteilhafter sein. Somit ist es vorzuziehen, dass die Endhöhe H so groß wie möglich festgelegt wird, und zwar unter den Beschränkungen, die durch den Raum in dem Einheitsgehäuse 20 auferlegt werden.
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Von der Berechnung des obigen Ausdrucks ist die Endhöhe H derart festgelegt, dass die Bandhaltekraft C, die der externen Kraft B (N) widersteht, die in der Vorne-Hinten-Richtung durch den Wasserstofftank 30 aufgenommen wird, das Trennen des Wasserstofftanks 30 von der Tankstützfläche 36 beschränkt (das heißt, das Bewegen des Wasserstofftanks 30 hinter das vordere Ende 39). Die Bandhaltekraft C ist eine Kraft, die an dem Wasserstofftank 30 wirkt und durch das Befestigungsband 40 erzeugt wird.
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Der Betrieb der Wasserstofftankbefestigungsstruktur des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben.
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Der Gabelstapler 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat kein Aufhängungssystem. Somit kann der Wasserstofftank 30 durch Schwingung oder Stoß eine externe Kraft der Vorne-Hinten-Richtung empfangen, wenn der Gabelstapler 10 gefahren wird.
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Wenn an dem Wasserstofftank 30 von vorne nach hinten eine externe Kraft wirkt, selbst wenn die externe Kraft nach hinten groß ist, befindet sich das Wandelement 23 in der Nähe der Rückseite des Wasserstofftanks 30. Somit wird der Wasserstofftank 30 nicht von der Tankstützfläche 36 getrennt.
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Wenn an dem Wasserstofftank 30 von hinten nach vorne eine externe Kraft wirkt, wie dies in 5 gezeigt ist, dann trennt die Bandhaltekraft C den Wasserstofftank 30 nicht von der Tankstützfläche 36, solange die externe Kraft B kleiner als oder gleich wie ein fester Wert ist.
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Die Wasserstofftankbefestigungsstruktur des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat die nachstehend beschriebenen Vorteile.
- (1) Der Wasserstofftank 30 ist durch die Tankstützfläche 36 des Gewichtselements 32 in der Brennstoffzelleneinheit 19 gestützt und durch die Befestigungsbänder 40 befestigt. Da der Wasserstofftank 30 durch die Tankstützfläche 36 gestützt und durch die Befestigungsbänder 40 befestigt ist, wird der Stoßwiderstand des Wasserstofftanks 30 in der Brennstoffzelleneinheit 19 verbessert.
- (2) Die Wasserstofftankbefestigungsstruktur ist so konfiguriert, dass der Wasserstofftank 30 durch das Gewichtselement 32 gestützt wird, wodurch das Gewicht in dem Einheitsgehäuse 20 eingestellt wird. Das Gewichtselement 32 erstreckt sich um den Wasserstofftank 30 herum und bedeckt diesen. Dies ermöglicht, dass der Raum in dem Einheitsgehäuse 20, insbesondere der Raum um den Wasserstofftank 30 herum, effektiv verwendet wird.
- (3) Die gesamte Tankstützfläche 36 stützt die Außenumfangsfläche 37 des Wasserstofftanks 30. Somit wird die Lastkonzentration an der Außenumfangsfläche 37 des Wasserstofftanks 30 vermieden. Dies beschränkt eine Verformung des Wasserstofftanks 30.
- (4) Der Wasserstofftank 30 ist in der Lage, der externen Kraft B in Zusammenwirkung mit der Befestigungskraft des Befestigungsbands 40 selbst dann zu widerstehen, wenn er die externe Kraft B in der Vorne-Hinten-Richtung aufnimmt, die kleiner als oder gleich wie ein vorbestimmter Wert ist. Somit trennt die externe Kraft B den Wasserstofftank 30 nicht von der Tankstützfläche 36.
- (5) Das Befestigungsband 40 ist zwischen dem vorderen Ende 39 der Tankstützfläche 36 und dem Wandelement 23 befestigt. Dies verkürzt das Befestigungsband 40.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt und kann in vielen anderen spezifischen Formen modifiziert werden, ohne von dem Wesen oder dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung wie nachstehend beschrieben modifiziert werden.
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Das obige Ausführungsbeispiel zeigt ein Beispiel eines Brennstoffzellengabelstaplers, der als ein Brennstoffzellenindustriefahrzeug dient. Jedoch ist das obige Ausführungsbeispiel nicht auf einen Brennstoffzellengabelstapler beschränkt. In einem anderen Beispiel kann das Industriefahrzeug zusätzlich zu einem Hubfahrzeug, wie einem Gabelstapler oder einem Schleppfahrzeug ein Baufahrzeug sein.
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Es ist lediglich erforderlich, dass das Industriefahrzeug eine Batterieaustauschbrennstoffzelleneinheit aufweist, die mit einer Batterie austauschbar ist.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel ist der Wasserstofftank durch die zwei Befestigungsbänder an dem Gewichtselement gehalten. Jedoch muss die Anzahl der Befestigungsbänder nicht zwei betragen. Beispielsweise können drei Befestigungsbänder verwendet werden. Alternativ kann lediglich ein Befestigungsband verwendet werden, wenn das Band ausreichend breit ist.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel hat das Gewichtselement das obere Gewicht und das untere Gewicht. In einem anderen Beispiel kann das Gewichtselement ein einzelnes Gewicht oder drei oder mehrere Gewichte aufweisen. In dem Einheitsgehäuse muss sich das Gewichtselement nicht hinten befinden und kann sich vorne befinden. Die Stelle des Gewichtselements bezüglich der Richtungen vorne, hinten, links und rechts kann in Übereinstimmung mit dem Gewichtsgleichgewicht mit anderen Vorrichtungen festgelegt werden.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel ist der Wasserstofftank durch die Tankstützfläche des Gewichtselements gestützt. In einem anderen Beispiel kann eine Gummilage zwischen der Tankstützfläche und der Außenumfangsfläche des Wasserstofftanks angeordnet sein, um ein Kratzen und Rutschen der Außenumfangsfläche des Wasserstofftanks zu verhindern. Selbst wenn die Gummilage angeordnet ist, ist die Tankstützfläche in Konformität mit der Außenumfangsfläche des Wasserstofftanks geformt, wenn dieser sich aufweitet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gabelstapler
- 11
- Fahrzeugkörper
- 12
- Hebevorrichtung
- 17
- Aufnahmeabteil
- 18
- Batteriegehäuse
- 19
- Brennstoffzelleneinheit
- 20
- Einheitsgehäuse
- 26
- Erste Vorrichtungsgruppe
- 27
- Zweite Vorrichtungsgruppe
- 30
- Wasserstofftank
- 32
- Gewichtselement
- 33
- Unteres Gewicht
- 34
- Oberes Gewicht
- 35
- Schraube
- 36
- Tankstützfläche
- 37
- Außenumfangsfläche
- 38
- Hinteres Ende
- 39
- Vorderes Ende
- 40
- Befestigungsband
- 42
- Verbinder
- 44
- Befestigungselement
- 46
- Schraube
- 47
- Schraubenfeder
- P1, P2, P3
- Lastpunkt
- Q
- Tiefester Punkt
- A
- Federlast, Festmachlast
- B
- Externe Kraft
- C
- Bandhaltekraft
- D
- Tankdurchmesser
- F
- Sicherheitsfaktor
- H1
- Horizontalkomponente (P1)
- H2
- Horizontalkomponente (P2)
- V1
- Vertikalkomponente (P1)
- V2
- Vertikalkomponente (P2)
- Ht
- Horizontalkomponente der resultierenden Kraft
- Vt
- Vertikalkomponente der resultierenden Kraft
- X
- Winkel (P1)
- Y
- Winkel (P2)
- Z
- Winkel (P3)
