JP2012502212A - 液溜めエレメントを含む液体還元剤用のモジュラータンクシステム - Google Patents

Abstract

液体還元剤（３）用のモジュラータンクシステム（２６）は、開示される。タンクシステム（２６）は、３つのモジュールを有する：−第１開口部（５）および反対側の第２開口部（６）を有するタンク（２）を含む第１モジュール（４）；−少なくとも１つの放出管（９）を保持するためのカバーエレメント（８）を含む第２モジュール（７）；および、−底部エレメント（１）を含む第３モジュール（１０）。カバーエレメント（８）は、第１開口部（５）内に配置され、底部エレメント（１）は、第２開口部（６）内に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液溜めエレメントを含む、そしてタンクが３つのモジュールを有する、液体還元剤用のモジュラータンクシステムに関する。

内燃機関からの汚染物質に対する放出制限上のより高い要求が原因で、ＳＣＲシステムは、自動車においてより広範囲に用いられている。これらのＳＣＲシステムは、還元剤の使用を必要とする。そして、それは別個のタンク容量内に、特に尿素／水溶液としての液体状態で格納されなければならない。この場合に要求される還元剤のためのタンクの容量は、好ましくは３〜１０リットルの範囲内であり、そして、商業車分野では１５０リットルに上る。特に、ＳＣＲシステムが、改造オペレーションの一部として自動車の内部に補充的に一体化される場合には、したがって、特定の自動車の広く様々な空間条件と合致しなければならないタンクの形状に対する要求が存在する。

液体還元剤のためのタンクは、規則的に放出管を有し、それを通して、液体還元剤は、タンクから放出されることができる。この放出管は、タンクの上方領域からタンクの内部に延びる。したがって、タンクは、最大限に空にされることができ、同時に、放出管をタンク内の壁に固定するために要求されるシールが、可能な限り、還元剤の外側に配置されることを確実にする。さらに、放出管は、規則的に加熱装置を有する。そして、それによって、凍結した還元剤（少なくとも小量でよい）は、溶解することができて、放出管を通してタンクの外へ運ばれることができる。

放出管は、特に還元剤の可能な凍結に関して、十分な強度を有する。そして、放出管が、長年の使用を越えてその完全な機能性を維持することを確実にする。特に、それは十分に堅く作られなければならない。したがって、放出管が固定されて留まるタンクの位置を確実にする。自動車におけるＳＣＲシステムの適用領域が原因で、このシステムのコンポーネントは、コンパクトな設計でなければならず、そして、特に、自動車におけるその配置に関して多様な設計でなければならないことが、必要である。

この状況から始まって、従来技術に関して記述される課題のいくつかを解決することは、本発明の目的である。特に、目的は、別々のモジュールから作られることを通じて、別々の用途に対して非常に多様に作られることのできるモジュラータンクシステムを特徴づけることである。さらに、このモジュラータンクシステムは、単純でかつ経済的な方法で作られることができ、軽量で、放出管の位置を安定させるための適した構造の液溜めエレメントを有し、そして、放出それ自体に有益な効果を有する。特に、目的は、液溜めエレメントが、放出管の空間的にフレキシブルな収容によって、タンク形状のできるだけ豊富な多様性において用いられることができることを確実にすることである。それゆえに、別々のタンク形状に対する個々のコンポーネントの高コストの注文の構造を除去する。

これらの目的は、請求項１の特徴によるモジュラータンクシステムによって達成される。本発明の有利な実施形態は、従属クレームとして起草される請求項において与えられる。請求項において個々に提示される特徴は、任意の技術的に意味のある方法で組み合わせられることができて、そして本発明のさらなる実施形態を示すことができる点に留意する必要がある。特に図に関連する説明は、本発明を説明して、そして追加的な実施形態を示す。

したがって、ここでは、液体還元剤用のモジュラータンクシステムに対する提案がなされる。そこにおいて、このタンクシステムは、少なくとも３つのモジュールを有する：
第１開口部および第２開口部を有するタンクを含む第１モジュール、
少なくとも１つの放出管を収容するためのキャップエレメントを含む第２モジュール、および
液溜めエレメントを含む第３モジュール、
そこにおいて、キャップエレメントは、第１開口部内に配置され、液溜めエレメントは、第２開口部内に配置され、キャップエレメントおよび液溜めエレメントは、放出管を空間に固定する。

この構成において、タンクの第１開口部および第２開口部は、特に、丸い。したがって、キャップエレメントおよび／または液溜めエレメントは、タンクに対して回されることができる。さらに、キャップエレメント内に配置される少なくとも１つの放出管が、ある。そしてそれは、キャップエレメントからタンクの内部に延びて、特に、反対側に配置された液溜めエレメントによって収容される。

ここで、液溜めエレメントとキャップエレメントとの反対側の配置は、特に、それらが、互いにある角度で、特にタンクの隣接する壁の断面にも、配置されることができることも意味する。

第２モジュールおよび、特に、キャップエレメントもまた、マルチ部分（ｍｕｌｔｉ−ｐｉｅｃｅ）構造であることが好ましくて、そして、放出管に加えて、さらなるコンポーネント（特に戻りライン）を収容することができる。そして、それは、センサおよび、適切な場合に制御および／または測定電子回路に加えて、余分の還元剤または、ＳＣＲ導管システムからタンクの中へと戻す必要のない還元剤を導くことができる。放出管は、もっぱら横移動が、放出管を液溜めエレメント内に導入するために要求されるというような方法で、キャップエレメント内に固定されることが好ましい。特に、キャップエレメントは、固定エレメントを有する。それは、放出管と関連して回転されることができて、それによって、キャップエレメントがタンクに（例えばねじを介して）接続されることができる。これは、一方では、丸くない放出管でさえ可能にし、他方では、液溜めエレメント内に共に導入されるいくつかのコンポーネントでさえ可能にする。さらに、キャップエレメントは、タンクの周囲環境に対してタンクを閉め切るための少なくとも１つのシール面を有する。特に、別々の直径で完全な円周のまわりに形成される、２つのシール面が提供される。キャップエレメントはさらに、キャップエレメント内に好ましくは成形される、少なくとも１つの金属リングを有する。この金属リングは、特に、真円度および平坦度の観点からキャップエレメントのシール面を安定させて、それらに耐久性をもたせることに適している。この種の金属リングはまた、タンクの第１開口部および／またはキャップエレメントの固定エレメントに提供されることが好ましい。

液溜めエレメントは、放出管を収容して、固定するように構成される。それは、放出管と同等の方法で収容されるべく、特に、キャップエレメントにおいて配置される、タンクを通って延びる他の追加的なエレメントに対しても可能である。

放出管の空間的固定は、キャップエレメントおよび液溜めエレメントがタンク上に一度固定されると、放出管は、タンク内に収容されている液体還元剤によって（作動中に発生する衝撃等が原因で）もはや移動することができない、という事実によって、特に、達成される。特に、還元剤が凍る場合であっても、放出管は、それが配置された同じ位置に留まらなければならない。したがって、放出管の撓みに起因して、特にキャップエレメントおよびタンクに、応力がかかる。そして、それは、タンクの漏れおよび／またはコンポーネント（タンク、キャップエレメント、センサ、導管および電気回路）の損傷を導く。

前記タンクシステムのモジュール構造は、モジュールのさまざまな構造を組み合わせることを可能にする。そして、第１のモジュールの別々の構造が与えられても、タンクを有する同じ第２、第３モジュールを使用して、前記モジュール自体によってタンク内の第２、第３モジュールの位置のいかなる違いも補償することを常に可能にすることを確実にする。これは、自動車内の空間条件に対する高度な適合性を同時に許容するとともに部品の個数の有意な減少を提供するだけでなく、保証された固定および、それ故、すべての作動状況における還元剤の継続した放出を等しく確実にする。

有利な実施形態によれば、液溜めエレメントは、タンクの最下位点を形成する。これは、タンクがほとんど空にされるときに、液溜めエレメントが、還元剤の容量を規則的に占めて、したがって、放出管が、少なくともほぼ完全にタンクを空にすることを可能にすることを、特に、意味する。

他の有利な実施形態によれば、液溜めエレメントは、別個のプラスチック部分として形成される。タンクがプラスチックから製造される（好適な）場合にとって、液溜めエレメントは、好ましくは同様または同一の材料から作られなければならない。液溜めエレメントおよび／またはタンクのための好ましい他の潜在的な材料は、特に、アルミニウムまたはステンレス鋼である。プラスチックは、劣化の徴候を示すことなく長期間に亘って尿素／水溶液を保持するための適切な材料である。金属タンクと比較して、プラスチックの液溜めエレメントおよび／またはタンクは、より経済的で、より軽量に作られることができる。

特別の展開によれば、液溜めエレメントは、タンクに対して、材料の結合を与える溶接がなされる。この種の結合は、経済的に行われることができて、そして、最大の耐漏洩性の結合を与えるために、規則的に実行されることができる。結合するこの方法は、タンクの製造中の使用に特に適している。この場合、しかしながら、キャップエレメントに対する液溜めエレメントの位置は固定されて、そして、液溜めエレメントの位置のさらなる修正は、かなりの労力によってのみ達成されることができる。

他の有利な実施形態によれば、液溜めエレメントは、液溜めエレメントの領域内において、液体還元剤の移動を減らす構造を有する。これは、タンクシステムの作動中に発生する移動の大部分が回避されるかまたは低減されることを、特に、意味する。同時に、液溜めエレメントは、それがタンクと比べて非常に少量の還元剤のみを保持することができる、特にタンク容量の５％未満（特に好ましくは１％未満）の容量を有する、というような方法で、特に、構成される。この容量（少量のみ）は、タンク内の還元剤の外部流動から保護（遮蔽）される領域において保持されて、したがって、放出管が、空気の混入または他の混乱のない還元剤を運ぶことを可能にする。同時に、これは、あってもよい任意の測定センサが、特に温度、密度、反射率または屈折率、導電率および音響伝送に関して、信頼性の高いデータを規則的に決定することができることを確実にすることを意図する。還元剤のためのこれらの値は、還元剤の動きによって歪められてはならない。

したがって、液溜めエレメントの構造は、液溜めエレメントの比較的少量とタンク容量との間の量の交換が、大部分は回避されるというような方法で、そして、さらに、液溜めエレメントの容量が、流動が同様にこの領域において大部分は減少しているというような方法で小分けされる、というような方法で、構成される。

他の有利な実施形態によれば、液溜めエレメントは、放出管のための保持具を有する。そして、保持具は、タンクの底部に対して４５°〜９０°の角度で配置される放出管を固定するために適している。ここでは、放出管とタンクの底部との間の角度は、常に、放出管の中心線と液溜めエレメントが収容されるタンクの底部の領域との間の角度９０°以下である。放出管用保持具のこの構造および、特に、タンクの第１および第２開口部の丸い実施形態は、標準化されたキャップおよび液溜めエレメントを使用する、キャップエレメントおよび液溜めエレメントにとっての、タンクの多数の形状および位置を達成することを可能にする。その結果、本発明による液溜めエレメントは、仮想的にすべてのＳＣＲシステム（改造されるべきそれらさえ）の使用に適している。

キャップエレメントおよび液溜めエレメントを収容するタンク内の開口部の実施形態（特に丸い実施形態）は、液溜めエレメントおよびキャップエレメントが、互いに関連して１つの平面において規則的に整列配置されることができることを、したがって、放出管の保証された固定を許容することを、確実にする。

他の有利な実施形態によれば、液溜めエレメントは、放出管のための保持具を有する。そして、保持具は、放出管とのはめあいを形成する。この場合、はめあいは、一方では、必要な把持力に関して、他方では、放出管の、および液溜めエレメントの保持具の強さに関して、そして、放出管に対する組立力に関して、構成されなければならない。特に、はめあいは、プレスばめとして、すべりばめとして、または、わずかな動きばめとして、実現されなければならない。はめあいが、すべりばめまたはわずかな動きばめとして実現される場合、放出管は、したがって、特に液溜めエレメント内に拡張することができる。この実施形態は、放出管によって、または熱膨張の結果としてタンク自体によって生じる応力を補償するために、非常に剛性のある構造のタンクの場合は、必要でもよい。

他の有利な実施形態によれば、液溜めエレメントは、放出管のための保持具を有する。そして、保持具は、放出管が保持具内に押し込まれることのできる面取りした面を有する。ここでは、前記面取りした面は、放出管が容易にかつ安全に液溜めエレメントに取り付けられることを可能にするのに、したがって、組立中に、放出管またはキャップエレメントへの損傷の可能性をなくすのに、特に、役立つ。

他の有利な実施形態によれば、放出管の十分な固定が、液溜めエレメントの保持具の全長を使用せずに確実にされるというような方法で、放出管に対しての液溜めエレメントの保持具は、構成される。特に、放出管に対しての液溜めエレメントの保持具は、少なくとも５０ｍｍ（好ましくは少なくとも１５０ｍｍ）の長さを有する。提案される面取りした面は、特に、これらの長さデータに含まれない。このようにして保持具を構成することは、別々の長さの放出管および／または、第１開口部と第２開口部との間の別々の距離および角度を有するタンクを使用することを、特に、可能にする。同時に、しかしながら、放出管が、還元剤（流れの観点から鎮められた）を運ぶことができるように十分に液溜めエレメント内に延びることを確実にすることに、特に、配慮されなければならない。

モジュラータンクシステムの特に好適な実施形態は、１つの部分（ｐｉｅｃｅ）で実現される液溜めエレメントに対する準備を作成する。ここで、「１つの部分で」とは、液溜めエレメントが、少なくとも材料の結合（ｂｏｎｄ）によって互いに接続される複数のコンポーネントから成るか、または、１ステップで作られることができる（例えば鋳造（プラスチック・ダイカスト）によって）かを、特に、意味する。特に、液溜めエレメントは、２つの部分、特に、液溜めエレメントおよび別々の材料から作られる構造体、で実現されることも、可能である。

特に液体還元剤用の本発明によるモジュラータンクシステムのための液溜めエレメントは、さらに提案される。

本発明によるモジュラータンクシステムを有する自動車は、同様に提案される。

本発明およびその技術分野は、添付図面を参照して以下に説明される。図は、特に好適な改良型の実施形態を示すが、しかしそれに限定されないという事実が注意を引く。図において、同一の対象物に対して同一の参照符号が使われる。
図１は、タンクを有する自動車の概略的側面図を示す。 図２は、第１の液溜めエレメントの第１の概略的断面図を示す。 図３は、第１の液溜めエレメントの第２の概略的断面図を示す。 図４は、タンク内に配置される液溜めエレメントの概略図を示す。

図１は、モジュラータンクシステム２６を有する自動車１７の概略的側面図を示す。モジュラータンクシステム２６は、少なくとも３つのモジュールを有する。第１モジュール４は、反対側に配置される第１開口部５および第２開口部６を有するタンク２を含む。第２モジュール７は、キャップエレメント８を含む。キャップエレメント８は、図示のように、放出管９、放出ライン（管路）１９、戻りライン（管路）２０、および電気導線２１を有する。電気導線２１は、あってもよい任意のセンサに、または、要求されてもよい任意の制御および測定の電子回路に、特に、電気エネルギーを供給する。タンク２は、さらに、液溜めエレメント１を含む第３モジュール１０を有する。ここでは、液溜めエレメント１は、第２開口部６におけるタンクの底部１３の領域内に配置される。第２開口部６は、タンク２の内部で第１開口部５の反対側に配置されていて、放出管９が、キャップエレメント８から液溜めエレメント１まで伸びて、その内部に収容されていることを可能にする。タンクの底部１３と放出管９の中心線２５との間に、角度１５が形成され、そのより詳細は、他の図において与えられる。タンク２はタンク容量２３を有し、液溜めエレメント１は容量２４を有する。そして、液溜めエレメント１の容量２４は、タンク容量２３と比較して小さい。

図２は、タンク２の第３モジュール１０の内部、すなわち液溜めエレメント１の内部まで延びている放出管９を有する、液溜めエレメント１の第１の側面図における概略的断面図を示す。液溜めエレメント１は、タンク２の最下位点１１を表し、したがって、放出管９が、可能な最大限までタンク２を空にすることを可能にする。液溜めエレメント１は、構造体１４によって、さらに小分けされる。この構造体１４は、放出管９を収容して固定するための保持具１２を同時に形成して、還元剤３の流動を大部分減少させるかまたは完全に回避することを意図する。液溜めエレメント１の側壁には、開口１８も提供される。開口１８を通して、還元剤３は、タンク２のタンク容量２３から液溜めエレメント１の容量２４内へと流れ出すことができる。したがって、液溜めエレメント１は、タンク２の傾斜にかかわりなく、できる限り全部（ｆｕｌｌ）であり、完全に空になる直前にタンク２の還元剤３の容量２４を保持することを確実にする。同時に、液溜めエレメント１の容量２４は、還元剤３が液溜めエレメント１内に流れ込むことができる開口１８によって、タンク２に関して区切られる。液溜めエレメント１の切断面（図３で後述する）は、線ＩＩＩ〜ＩＩＩによって示される。

図３は、図２による液溜めエレメント１の他の概略的側面図を示し、図２に示す液溜めエレメント１の切断面は、ここでは線ＩＩ〜ＩＩによって示される。放出管９は、液溜めエレメント１の内部に、タンク容量２３のほとんど最下位点１１まで延びて、液溜めエレメント１によって保持される。ここでは、構造体１４は、部分的に断面で示される。ここでは、構造体１４は、少なくとも部分的に保持具１２を形成する。そして、それによって、放出管９は、液溜めエレメント１内に収容され、かつ固定される。開口１８は、液溜めエレメント１の側壁において、タンクの底部１３の高さで、さらに図示される。これらは、還元剤３が、液溜めエレメント１を囲んでいるタンク容量２３から流出することができることを意図する。

図４は、第３モジュール１０の液溜めエレメント１の他の概略的側面図を示す。放出管９は、ここでは、放出管９の中心線２５とタンクの底部１３との間の角度１５で配置されている。液溜めエレメントは、フランジ２２によって、タンク２またはタンクの底部１３に接続される。ここでは、放出管９は、適合する形状を備えて図示される。したがって、可能な限りほとんど完全に容量２４を空にして、そして、タンク２の最下位点１１で液溜めエレメント１内に収容されている還元剤３でさえ、タンク２からポンプで放出することを可能にする。これは、必ずしも必要ではない。対照的に、少なくとも非常に大量に液溜めエレメント１の容量２４を空にすることができる、標準化された放出管９を提供することも、可能である。液溜めエレメント１は、放出管９のためにその保持具１２上に、面取りした面１６を有する。それは、放出管９を液溜めエレメント１内に押し込むことをより容易にする。

１…液溜めエレメント
２…タンク
３…還元剤
４…第１モジュール
５…第１開口部
６…第２開口部
７…第２モジュール
８…キャップエレメント
９…放出管
１０…第３モジュール
１１…最下位点
１２…保持具
１３…タンクの底部
１４…構造体
１５…角度
１６…面取りした面
１７…自動車
１８…開口
１９…放出ライン（管路）
２０…戻りライン（管路）
２１…電気導線
２２…フランジ
２３…タンクの容量
２４…容量
２５…中心線
２６…モジュラータンクシステム

Claims (10)

1. 液体還元剤（３）用のモジュラータンクシステム（２６）であって、前記モジュラータンクシステム（２６）は、少なくとも３つのモジュール、すなわち：
   第１開口部（５）および第２開口部（６）を有するタンク（２）を含む第１モジュール（４）、
   少なくとも１つの放出管（９）を収容するためのキャップエレメント（８）を含む第２モジュール（７）、および
   液溜めエレメント（１）を含む第３モジュール（１０）、を有し、
   前記キャップエレメント（８）は、前記第１開口部（５）内に配置され、前記液溜めエレメント（１）は、前記第２開口部（６）内に配置され、前記キャップエレメント（８）および前記液溜めエレメント（１）は、前記放出管（９）を空間に固定する、
   モジュラータンクシステム（２６）。
2. 前記液溜めエレメント（１）は、前記タンク（２）の最下位点（１１）を形成する、請求項１に記載のモジュラータンクシステム（２６）。
3. 前記液溜めエレメント（１）は、別個のプラスチック部品として形成される、請求項１または２に記載のモジュラータンクシステム（２６）。
4. 前記液溜めエレメント（１）は、前記タンク（２）に対して、材料の結合を与える溶接がなされる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモジュラータンクシステム（２６）。
5. 前記液溜めエレメント（１）は、液溜めエレメント（１）の領域内において、液体還元剤（３）の移動を減らす構造体（１４）を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモジュラータンクシステム（２６）。
6. 前記液溜めエレメント（１）は、前記放出管（９）のための保持具（１２）を有し、前記保持具は、タンクの底部（１３）に対して４５°〜９０°の角度（１５）で配置される放出管（９）を固定するのに適している、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモジュラータンクシステム（２６）。
7. 前記液溜めエレメント（１）は、前記放出管（９）のための保持具（１２）を有し、前記保持具は、前記放出管（９）とのはめあいを形成する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のモジュラータンクシステム（２６）。
8. 前記液溜めエレメント（１）は、前記放出管（９）のための保持具（１２）を有し、前記保持具は、前記放出管（９）が前記保持具（１２）内に押し込まれることのできる面取りした面（１６）を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモジュラータンクシステム（２６）。
9. 前記液溜めエレメント（１）は、１つの部分で実現される、請求項１〜８のいずれか１項に記載のモジュラータンクシステム（２６）。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のモジュラータンクシステム（２６）を有する自動車（１７）。

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