JP2023539765A - 圧力容器、圧力容器システム、および燃料レールを備えた自動車 - Google Patents

Abstract

本明細書で開示される技術は、本発明によれば、燃料を貯蔵するための圧力容器（１００）、圧力容器システム、ならびに自動車に関する。圧力容器（１００）は、圧力容器（１００）の燃料貯蔵容積部Ｖと自動車のエネルギー変換器との間で流体連通を形成するための接続ピース（１３０）を有している。接続ピース（１３０）は、少なくとも部分的に圧力容器（１００）から導出されている。接続ピース（１３０）の外表面は、シール面（１３２）と、湾曲した固定面（１３４）とを有する。シール面（１３２）は、圧力容器と、自動車の燃料搬送区分（２００）との間の流体連通をシールするように構成される。固定面（１３４）は、圧力容器（１００）を少なくとも１つの車体接続要素（３００）に固定するために設けられている。

Description

従来技術からは、圧力容器を備えた自動車が公知である。通常、自動車毎に３個までの大型圧力容器が設けられる。そのような圧力容器は、その寸法に起因して自動車に組み込むことが比較的困難である。さらに、より一層多くの圧力容器を自動車に組み込むという車両コンセプトも存在し、この場合、個々の圧力容器の各々は、実質的に管状に形成される。多数の貯蔵管を有する圧力容器システムは、既存の構造空間内に良好に組み込むことが可能である。ただし、そのような圧力容器システムは、比較的複雑でコストがかかるという欠点がある。なぜなら、それらは、航続距離や部品安全性に関する要求を従来の圧力容器システムと同等に満たす必要があるからである。

本明細書で開示される技術の好適な課題は、従来公知の解決手段の少なくとも１つの欠点を低減または除去すること、あるいは代替的な解決手段を提案することである。特に、本明細書で開示される技術の好適な課題は、比較的簡単で、安価で、安全で、軽量で、かつ／または構造空間的に最適化された圧力容器システムを提案することである。さらなる好適な課題は、本明細書で開示される技術の有利な効果から明らかとなり得る。これらの課題は、請求項１に記載の発明対象によって解決される。従属請求項は、好適な実施形態を表す。

本明細書で開示される技術は、自動車（例えば乗用車、バイク、商用車など）用の圧力容器システムに関している。この圧力容器システムは、燃料を貯蔵するための少なくとも１つの圧力容器を含む。圧力容器システムは、周辺環境条件の下で気体である燃料を貯蔵するために用いられる。圧力容器システムは、例えば、圧縮天然ガス（Compressed Natural GasまたはＣＮＧとも称する）、液化天然ガス（Liquid Natural GasまたはＬＮＧとも称する）、または水素で動作する自動車において使用することができる。圧力容器システムは、燃料の化学エネルギーを他のエネルギー形態に変換するように構成された少なくとも１つのエネルギー変換器、例えば燃料電池または内燃機関と流体連通している。

さらに、本明細書で開示される技術は、圧力容器に関するものである。この圧力容器は、例えば、高圧ガス容器であってよい。高圧ガス容器は、周囲温度において燃料を、少なくとも３５０ｂａｒのゲージ圧（＝大気圧に対する正圧）または少なくとも７００ｂａｒのゲージ圧の公称作業圧力（nominal working pressureまたはＮＷＰとも称する）で恒久的に貯蔵するよう構成されている。圧力容器は、円形または楕円形の断面を有していてもよい。例えば、複数の圧力容器を、それらの長手軸が組み込み位置において相互に平行に延在するように設けてよい。個々の圧力容器は、それぞれ、長さ対直径比が５～２００、好適には７～１００、特に好適には９～５０の値を有してもよい。この長さ対直径比は、個々の圧力容器の全長（例えば、流体連通要素なしでの貯蔵管の全長）を分子とし、圧力容器の最大外径を分母とした商である。個々の圧力容器は、相互にじかに隣接して、例えば、相互に２０ｃｍ未満、１５ｃｍ未満、１０ｃｍ未満、または５ｃｍ未満の間隔で配置されてよい。複数の圧力容器は、それぞれ一方の端部または両方の端部が相互に機械的に結合されてよい。好適にはさらに、両方の端部にそれぞれ複数の圧力容器のために共通の車体接続要素が設けられ、車体接続要素を用いて圧力容器が自動車に固定可能であることが想定されてよい。そのようなシステムは、特に車両室内空間下方のフロア領域におけるフラットな組み込み空間に特に適している。

圧力容器は、接続ピースを含む。この接続ピースは、圧力容器の圧力容器開口部を形成する。通常、接続ピースは、圧力容器の一方の端部に設けられる。接続ピースは、好適には金属から製造され、多くの場合「ボス」とも称される。合目的的には、接続ピースは圧力容器長手軸線と同軸に設けられている。接続ピースは、圧力容器の燃料貯蔵容積部と自動車のエネルギー変換器との間で流体連通を形成するために用いられる。接続ピースの一部は、圧力容器から導出されている。他の一部は、容器壁部に統合されてよい。しかしながら、接続ピースを圧力容器外側に装着することも想定可能である。例えば、接続ピースは、容器壁部内に差し込まれ、繊維強化層によって取り囲まれた区分を有することもできる。そのような繊維強化層は、補強材と称することもでき、通常、編組および／または巻回が施される。好適には、接続ピースは、圧力容器長手軸線に対して垂直に配向された平面と実質的に平行に規則的に延在する端面を含む。接続ピースの側面は、端面に対して側方に設けられている。

一実施形態では、それぞれ燃料貯蔵容積部または少なくとも１つの圧力容器の接続ピースに、障害発生時における圧力容器からの燃料の流出を阻止する管路破断安全弁を設けてよい。そのような管路破断安全弁は、燃料供給システムの下流側管路システムにおいて管路破断が発生した場合の燃料の制御不能な放出を阻止し、障害発生が取り除かれると自動的にリセット可能である。

接続ピースの外表面の圧力容器から導出される部分は、シール面と、湾曲した固定面とを含む。接続ピースの圧力容器から突出する部分の外表面は、シール面を有する。このシール面は、接続ピース内方に向けて先細となる円錐台面または漏斗状面として形成されてよい。シール面は、圧力容器の組み込み位置において、圧力容器と自動車の燃料搬送区分との間の流体連通がシールされるように構成されている。この目的のために、燃料搬送区分の外表面は、直接またはシール要素の中間層のもとで接続ピースのシール面に接触させることができる。好適には、燃料搬送区分の外表面は、少なくとも所定の領域でシール面に接触する湾曲した、特に好適には球台状の外表面である。したがって、燃料搬送区分の球台状の外表面と円錐台状のシール面とが相互に当接すれば、良好なシール座面を生成することができる。さらに、これによって、簡単な手段で圧力容器も位置合わせすることができる。

接続ピースの圧力容器から突出する部分の外表面はさらに、湾曲した固定面を有する。この固定面は、球台または円柱の表面区分によって形成されてよい。固定面は、圧力容器を少なくとも１つの車体接続要素に直接またはじかに固定するために設けられている。少なくとも１つの車体接続要素は、圧力容器を自動車の車体に直接または間接的に固定するために用いられ、各々適切な形態を有し得る。接続ピースまたは車体接続要素は、自動車の動作中に圧力容器から結果的に接続ピースが設けられているそれぞれの端部に生じた力およびモーメントを、自動車の車体に伝達するように構成されている。車体接続要素は、湾曲した、好適には球台状の内表面を有することができ、内表面の曲率は、接触面を形成するために実質的に固定面の外表面の曲率に対応している。それにより、機械的な負荷を安全に伝達するための可及的に大きな接触面を実現することができる。これらの固定面およびシール面は、合目的的には接続ピースの圧力容器から導出される部分の側方に設けられる。接続ピースは、合目的的には、圧力容器長手軸線に実質的に垂直に延在する平面内に配置された端面を有してもよい。接続ピースの圧力容器から導出される部分は、さらに、（側方の）外表面が設けられている周面を有することができ、この場合、当該周面には、固定面およびシール面が設けられてよい。これらの周面は、一実施形態では、合目的的には、端面と直角に延在してよい。固定面およびシール面は、組み込み位置において、固定面およびシール面が、同じ少なくとも１つの緊締手段（例えばねじ）によって相互に緊締可能となるように対向的に配置されてよい。燃料搬送区分および車体接続要素は、好適には、支承箇所を形成するために接続ピースの導出部分をクランプすることができる。つまり、接続ピース、特に固定面は、自動車内での圧力容器の支承に用いられる。そのような圧力容器の端部を介した支承は、「ネックマウント」とも称される。

燃料システムまたは圧力容器は、燃料が圧力容器の端部において側方の特に圧力容器長手軸線に対して垂直に延在する流体チャネルを介して流入または流出できるように配向されてよい。

圧力容器の組み込み位置では、シール面は、シール面接触点において燃料搬送区分に当接することができる。圧力容器の組み込み位置では、固定面は、固定面接触点において車体接続要素に接触することができる。角度偏差は、圧力容器長手軸線に対する圧力容器の実際の組み込み位置と目標組み込み位置との偏差である。通常、圧力容器の開口部および該開口部を取り囲むシール面は、取り付け中は常に同じ位置に配置されることが想定される。不可避の公差に基づき、この理想的な位置からの偏差が生じることになる。圧力容器長手軸線周りの回転に関して、この偏差は角度偏差で記述することができる。本明細書で開示される圧力容器または本明細書で開示される圧力容器システムの場合、シール面および固定面は、角度偏差Ａが異なる場合、（ｉ）シール面接触点および固定面接触点がそれぞれ異なる位置で形成され、（ｉｉ）異なる角度偏差Ａから結果として生じるシール面接触点全体および異なる角度偏差Ａから結果として生じる固定面接触点全体が、それぞれ少なくとも１つの共通のピボット点を伴う湾曲した面を有するように配置および形成されてよい。それにより、好適には、角度偏差Ａが異なる場合でも、当該区分と圧力容器との間の流体連通は、漏れなしで確立することができる。同時に、角度偏差Ａが異なる場合でも、シール面と湾曲した面とを介して圧力タンクを支承するための比較的良好な圧着を実現することができる。

燃料搬送区分は、圧力容器に燃料を充填したり、かつ／または圧力容器から燃料を排出したりするために用いられる。好適には、燃料搬送区分内の圧力は、実質的に圧力容器の内圧に対応している。個々の圧力容器は規則的に並列に接続されている。複数の圧力容器は、上下にまたは相互に途切れることなく流体連通されている。この文脈において「途切れることなく」とは、支障のない動作中にこの流体連通を遮断させるかもしれないような弁が個々の圧力容器間に設けられていないことを意味する。したがって、様々な圧力容器内の燃料圧力は、通常、実質的に同じ値を有する。

圧力容器システムが複数の圧力容器を含んでいる場合、少なくとも１つの燃料搬送区分は、好適には、燃料レールとして構成されてよい。この燃料レールは、高圧燃料レールとも称することができる。高圧燃料レールは、高圧減圧器の上流側に規則的に設けられている。基本的に、そのような燃料レールは、内燃機関の高圧噴射レールと同様の構成であってよい。合目的的には、燃料レールは、圧力容器の直接接続のための複数のレール接続部を有している。好適には、個々のレール接続部は、直接レールハウジングに設けられ、かつ／または全てが相互に同じ間隔を有している。燃料レールは、基本的に曲げに強い構成であってよい。この文脈において曲げに強いとは、燃料レールが曲げに対して高い剛性を有していること、または燃料レールの機能的使用において、機能にとって感知されない程度の軽微な曲げしか生じないことを意味する。少なくとも１つの燃料レールおよび少なくとも１つの車体接続要素は、それぞれ複数の圧力容器をクランプすることができる。それにより、好適には、特に簡素で省スペースかつコスト効率の高い圧力容器システムを達成することができ、この圧力容器システムは、容易に、確実にかつ迅速に組み立て可能である。

本明細書で開示される技術によれば、少なくとも１つの熱作動式圧力解放装置は、さらなる管路区間なしで直接、本明細書で開示される少なくとも１つの燃料レールに接続されてよい。代替的または付加的に、少なくとも１つの圧力容器に、好適にはこれらの圧力容器の各々に熱作動式圧力解放装置が設けられてよく、好適には燃料搬送区分に関連する遠位端部または近位端部または両方の端部に設けられてもよい。熱作動式圧力解放装置（「Thermal Pressure Relief Device（＝ＴＰＲＤ）」または温度ヒューズとも称される）は、通常、圧力容器に隣接して設けられる。（例えば炎などにより）熱の影響が生じた場合、ＴＰＲＤは、圧力容器内に蓄えられた燃料を周囲に放出する。ＴＰＲＤのトリガー温度を超えると（＝熱作動されると）、直ちに圧力解放装置は燃料を解放する。さらに、トリガー管路が設けられてもよい。そのような熱式圧力解放システムは、例えば、独国特許出願公開第１０２０１５２２２２５２号明細書に示されている。

少なくとも１つの弁ユニットが、燃料レールに直接、さらなる管路区分なしで接続されてよく、この場合、弁ユニットは、少なくとも１つの常閉弁を含む。特に好適には、複数の圧力容器は、自動車の機能的動作中は中断されることなく弁によって流体連通される。この弁は、その入口側圧力が（実質的に）複数の圧力容器の圧力に対応する弁である。この弁は、特に、開ループ制御可能または閉ループ制御可能な弁である。水素自動車の型式認証に関する欧州議会および理事会の規則（ＥＣ）Ｎｏ ７９／２００９を実施する２０１０年４月２６日の欧州委員会規則（ＥＵ）Ｎｏ ４０６／２０１０では、そのようなタンク遮断弁は第１の弁とも称される。この弁は、とりわけ、通常動作中、例えば自動車が駐車状態をとった場合、および／または機能不良が検出され安全のために流体連通を遮断すべき場合に、個々の圧力タンクと燃料供給システムの下流側コンポーネントとの間の流体連通を遮断するのに用いられる。圧力容器の燃料貯蔵容積部とレール接続部との間には、通常、常閉弁は設けられない。

本明細書で開示される技術は、さらに、本明細書で開示される圧力容器システムまたは本明細書で開示される圧力容器を備えた自動車に関する。自動車のフロア領域は、少なくとも１つの支持体によって様々なフロア組み込み領域に分割されてよい。そのような支持体は、側面衝突で自動車内にもたらされた負荷を対向側のシルに伝達するために設けられてよい。また、複数のまたは全てのフロア組み込み領域上またはその中に、それぞれのフロア組み込み領域内に配置された圧力容器が接続される燃料レールを設けてもよい。一実施形態では、顧客の要望に応じて、個々のフロア組み込み領域が高電圧バッテリーまたは圧力容器システムを備えることが想定されてよい。

換言すれば、本明細書で開示される技術は、少なくとも３つの圧力容器またはタンクを有するタンクモジュール毎に１つのレールを設けることに関している。このレールは、鍛造法で製造され、後処理されてよい。レールへの圧力容器ボスの接続は、ボールコーン接続を介して行われる。レールにはボールを、ボスにはコーンを設けてよい。レールおよびボスは、ねじを介してクランプすることができ、そのためこれによって、接続のシール性に必要な押圧力も生成される。好適な実施形態では、同じピボット点（または中心点）を有する３つの球面（レール内、ボス内、ホルダー内）を介して公差補正が可能になる。ホルダーは、ゴム要素を介して底部構造部に固定されてよい。これにより、タンクの接続側に固定支承部を生成することができる。別の側には撓み支承部を設けてよい。車両内のタンクシステムは、異なる数のタンクまたはモジュールからなっていてもよい。それらの各々については、変化形態の巧みな組み合わせにより、複数の接続部および弁要素を備えた費用対効果の高い固定支承部を編成することができる。

以下では、本明細書で開示される技術を図面に基づいて説明する。

本明細書で開示される技術の第１の実施形態を示す概略的断面図である。 角度偏差Ａを有する図１による実施形態の概略的断面図である。 本明細書で開示される技術の第２の実施形態の概略的断面図である。 複数の圧力容器を備えた実施例の概略的断面図である。 複数の圧力容器を備えたさらなる実施例の概略的断面図である。 複数の圧力容器を備えたさらなる実施例の概略的断面図である。 接続ピース１３０を伴った圧力容器１００の概略的断面図である。 固定手段３１０の概略的断面図である。 燃料レールの概略的詳細図である。 図９の線Ａ－Ａに沿った概略的断面図である。 さらなる燃料レールの概略的詳細図である。 さらなる実施形態による自動車のフロア領域の概略図である。 さらなる実施形態による自動車のフロア部分の概略図である。

図１は、本明細書で開示される技術の第１の実施形態の概略的断面図を示す。ここでは、圧力容器１００の接続部１３０のみが示されている。圧力容器１００自体は、簡略化のために省略した。同様に、複数の圧力容器１００が圧力容器システムを形成することも想定可能である。この接続ピース１３０は、ここでは、接続ピース１３０の中心から接続ピース１３０の側縁に向かって延在し、円錐台状または漏斗状の領域に開口する燃料チャネルを有している。この領域には、接続ピース１３０のシール面１３２が設けられている。この漏斗状領域にレール接続部２１０が挿入される。このレール接続部２１０の球台状の外表面は、シール面１３２とともにシール座面を形成している。同時に、これらのコンポーネントは、接続ピース１３０を取り付け中に位置合わせをするために用いられる。

レール接続部２１０は、燃料搬送区分２００を介して、例えば給油カップリングまたはエネルギー変換器などの下流側のコンポーネントとの流体連通を形成する。燃料搬送区分２００は、ここでは、曲げに強い燃料レールとして構成される。この燃料レールは、例えば、矩形の断面輪郭を有してもよい。内部には、実質的に直線的に延在する燃料収集チャネルが設けられている。燃料レールは、当該燃料レールに接続される圧力容器と実質的に同じ圧力に耐えられるように構成されている。シール面１３２に対して対向して、接続ピース１３０の固定面１３４が設けられている。この固定面１３４は、その接触面が車体接続要素３００の内表面３０２と実質的に同じ曲率を有している。車体接続要素３００は、ここでは、燃料レールと実質的に平行に設けられている細長い支持要素である。車体接続要素３００は、各々適切な断面輪郭を有してよい。車体接続要素３００には、内表面３０２を形成する凹部領域が設けられている。さらなる実施形態では、内表面は、部分的にまたは完全に車体接続要素３００から突出することも可能である。好適な実施形態では、燃料レールおよび車体接続要素３００は、実質的に同じ長さを有する。一実施形態では、燃料レールおよび／または車体接続要素３００は、少なくとも３０ｃｍまたは少なくとも６０ｃｍまたは少なくとも９０ｃｍまたは少なくとも１２０ｃｍの長さを有している。

緊締手段４００は、ここでは、燃料レールおよび車体接続要素３００を相互に緊締する膨張ねじである。

図２は、角度偏差Ａを伴った図１による実施形態の概略的断面図を示す。両図面で同一の構造コンポーネントおよび機能は、一部示されないかまたは点線のみで示される。以下では、相違点または補足点のみを説明し、それ以外については図１に対する説明が参照される。接続ピース１３０は、ここでは、点線によって示される目標組み込み位置から偏差した実際の組み込み位置で示されている。圧力容器の長手軸線に関する偏差の度合いを、ここでは角度偏差Ａとして示す。この角度偏差Ａが比較的大きいにもかかわらず、本明細書で開示される技術では、車体接続要素３００と燃料レールとによって接続ピース１３０を確実に固定またはクランプすることが可能である。同様に、本明細書で開示される技術では、好適には、シール面１３２が密接にレール接続部２１０の外表面に当接することが保証される。このことは、シール面１３２または固定面１３４の特別な実施形態および配置構成によって可能となる。図２には、生じ得るシール面接触点Ｐ１３２と、生じ得る固定面接触点Ｐ１３４とが存在する円軌道が破線で示されている。これらの円軌道は、異なる角度偏差Ａについてどの接触点が生じる可能性があるかを示しており、ここでは、明確化のために、許容できないほどの大きな角度偏差Ａに基づきもはや実現が不可能であるような点も示されている。シール面接触点Ｐ１３２および固定面接触点Ｐ１３４は、共通のピボット点Ｐを有する円形区分または球形区分に配置されていることが認識できる。したがって、燃料レール、車体接続要素３００、および接続ピース１３０の間で特に良好な公差補償を達成することができる。

図３は、接続ピース１３０および燃料レールの代替的実施形態の概略的断面図を示す。以下では、前述した実施例との相違点のみを説明する。

レール接続部２１０は、ここでは、突起として構成されているのではなく、シール面１３２が当接する凹部領域または陥没領域として構成されている。シール面１３２は、もはや円錐面としてではなく、湾曲した外表面として形成されている。レール接続部２１０の曲率は、接触領域において実質的にシール面１３２の曲率に対応する。好適な実施形態では、両方の面は、球台状に形成されている。シール面１３２および固定面１３４の共通のピボット点Ｐは、ここでは、圧力容器長手軸線Ｌ－Ｌに、またはこれにじかに隣接して設けられている。ピボット点Ｐは、合目的的には、車体接続要素３００およびレール接続部２１０の内表面のピボット点でもある。

図４は、複数の圧力容器１００を備えた図１による実施例の概略的断面図を示す。以下では、先の実施例との最も重要な相違点のみをより詳細に説明し、それ以外については他の図面に対する説明が参照される。圧力容器１００は、ここでは、自動車のフロア領域における平面内で同軸に設けられている。組み込み位置では、圧力容器の上方に底部パネル６００が存在している。圧力容器１００の下方には底部プレート７００が設けられている。底部パネル６００および底部プレートは、一実施形態では、圧力容器システムの共通のハウジングの構成部品であってよい。別の実施形態では、そのような別個のハウジングは設けられていない。

燃料レールは、ここでは、３つのレール接続部２１０を有しており、これらのレール接続部２１０を介して３つの圧力容器１００が相互に途切れることなく流体連通されている。場合によって設けることができる例えば管路破断安全装置または熱作動式圧力解放弁などのさらなるコンポーネントは図示されていない。接続ピース１３０のシール面１３２は、レール接続部２１０によって位置合わせされ、同時に下方に押圧される。車体接続要素３００、特にその内表面３０２は、反力を加える。これにより、接続ピース１３０は、自身の位置に保持される。底部プレート７００からは固定要素７１０が突出している。これらの固定要素７１０は、同時に底部プレート７００の安定化のためにも用いられる。燃料レール２００の側方では、弁ユニット２２０が、ここでは直接燃料レールに固定されている。弁ユニット２２０には、燃料供給システムの下流側のコンポーネント（例えば、燃料電池システムのアノードサブシステムのコンポーネント）への燃料供給を阻止する常閉弁が設けられている。通常、弁ユニット２２０に隣接して、または弁ユニット２２０内に、圧力を中圧領域（通常、５ｂａｒ～５０ｂａｒの間の値）まで減圧する減圧器が設けられる。弁ユニット２２０から導出されて、ここでは、排出管路接続部２０２が設けられており、この排出管路接続部２０２は、例えば、排出管路（図示せず）に接続されてよい。燃料レールの他方の端部には、ここでは、給油管路接続部２０４が設けられており、この給油管路接続部２０４は、給油管路に接続されてよい。さらなるコンポーネントに案内する管路の代わりに、さらなる燃料レールまたは別の要素をそこに直接結合させてもよい。

図５は、さらなる実施例の概略的断面図を示す。以下では、先の実施例との最も重要な相違点のみをより詳細に説明し、それ以外については他の図面に対する説明が参照される。燃料レールは、圧力容器１００のためのレール接続部２１０および弁ユニット２２０のための接続部または管路接続部２０２，２０４に加えて、さらなる熱作動式圧力解放装置２４０の接続のためのさらなる圧力解放接続部２４２を有している。熱事象が発生すると、圧力解放装置２４０がトリガーされ、３つの圧力容器１００全ての圧力解放が生じる。好適には、燃料レールの端部、特に管路接続部２０２，２０４上もしくはその内部に、かつ／または弁ユニット２２０の内部に、（ｉ）圧力容器１００および／または燃料レールの損傷が生じたかもしれない場合に、かつ／または（ｉｉ）圧力解放装置２４０を作動させた方がよい場合に、自動車の燃料供給システムの隣接コンポーネントとの流体連通を阻止する管路破断安全装置が設けられていることが想定されてよい。好適な実施形態では、接続ピース１３０とは反対側の端部にも熱作動式圧力解放装置２４０が設けられる。ここでは、個々のフロア組み込み空間を分割する支持体５００が概略的に示されている。左方の支持体は、ここでは、自動車の底部パネル６００から下方に延在している。これを実現するために、ここでは、給油管路接続部２０４が下向きに設けられている。それにより、ここでは、給油管路を、支持体５００の下方に敷設することが可能である。一方、右方の縁部では、支持体５００が、底部パネル７００から離れて上方に延在することが想定される。右方の縁部では、燃料管路を支持体５００の上方にわたって敷設することが可能である。管路の具体的な配置構成は、組み込み状況に応じて適合化されてよい。

図６は、さらなる実施例の概略的断面図を示す。以下では、先の実施例との最も重要な相違点のみをより詳細に説明し、それ以外については他の図面に対する説明が参照される。燃料レールは、付加的に、さらなる弁ユニット２３０を有しており、このさらなる弁ユニット２３０は、燃料レールの他方の端部に設けられてもよい。この弁ユニットには、例えば、給油経路の上流側の領域への燃料の逆流を阻止する逆止弁が設けられてよい。また、このユニットには、熱作動式圧力解放装置２４０（図示せず）が設けられてもよい。

図７は、接続ピース１３０を伴った圧力容器１００の概略的断面図を示す。圧力容器１００は、燃料貯蔵容積部Ｖを形成するライナー１１０を有している。このライナー１１０は、例えば、繊維強化層１２０の形成のために炭素繊維が編組または巻回されたプラスチックライナー１１０であってもよい。圧力容器１００の右方端部には、ここでは、接続ピース１３０が設けられている。接続ピース１３０は、ここでは一体的に形成され、圧力容器１００の端部から突出している。つまり、唯一の部品から非破壊分解できないように製造される。接続ピース１３０の導出される部分には、ここでは、球台状の固定面１３４ならびに対向的な円錐台状のシール面１３２が設けられている。接続ピース１３０内に既に圧力容器１００の製造前に形成された燃料チャネルは、圧力容器１００の内部からまず軸線方向に延在し、次いで、導出された部分で半径方向に延在し、側方に設けられたシール面１３２で開口する。接続ピース１３０の圧力容器壁部に設けられた部分も半径方向に延在する。この半径方向に延在する部分は、少なくとも特定の領域において、繊維強化層１２０によって取り囲まれる。それにより、特に良好なライナーボス接続を達成することができる。さらに、接続ピース１３０と燃料レールとの間の接続を比較的容易に形成することができる。

図８は、例えば図４～図６に示されているように、車体接続要素３００を底部パネル７００の固定要素７１０に固定するための減衰式固定手段３１０の概略的な拡大断面図を示す。この減衰式固定手段３１０はゴム支承部３２０を有しており、このゴム支承部３２０は、場合によっては起こり得る、自動車の動作中に固定要素７１０に作用する衝撃を少なくとも減衰させる。

図９は、本明細書で開示される実施例のうちの１つにおいて想定されてよいような燃料レールの概略的拡大断面図を示す。この燃料レールの端部は、ここでは、残りの領域に比べて拡大された断面を有しており、これにより、この燃料レールの端部区分には、燃料供給システムのコンポーネントを収容することができる。図示の例では、管路破断安全装置２５０が収容されている。

代替的または付加的に、逆止弁、圧力解放装置２４０、または燃料フィルタをこの端部区分に設けてもよい。ここでは、燃料レールの燃料チャネルと同軸にプラグ２６０が設けられている。このプラグ２６０は、収容されるコンポーネントの取り付けおよび取り外しを容易にさせる。ここでは、給油管路接続部２０４が一体的に統合化されている。給油管路接続部２０４には、ユニオンナット２７２を用いて燃料管路２７０が接続可能である。また、管路接続部は、別の構成であってもよい。図１０は、代替的実施形態の図９の線Ａ－Ａに沿った概略的断面図である。本実施形態では、燃料レールの端部に２つの接続部が設けられている。第１の接続部は、給油管路接続部２０４であり、この給油管路接続部２０４は、ここではアダプタ２８０を介しユニオンナット２７２を用いて燃料管路２７０に接続されている。アダプタ２８０内には、燃料供給システムのコンポーネント、好適には管路破断安全装置２５０および／または燃料フィルタが設けられてよい。それに対して流体的に平行するように熱作動式圧力解放装置２４０が、燃料レールの当該端部に設けられてもよい。

図１１は、本明細書で開示される実施例のうちの１つにおいて想定されてよいような燃料レールの概略的拡大断面図を示す。図１０による実施形態とは異なって、ここでは、給油管接続部は、直角に延在するのではなく、燃料レールの燃料チャネルと同軸に延在している。

図１２は、自動車のフロア領域の平面図である。支持体５００は、フロア領域を様々なフロア組み込み領域に分割している。これらのフロア組み込み領域は、ここでは、実質的に同じ大きさである。個々の支持体５００は、ここでは車両横断方向において一方のサイドシルから他方のサイドシルまで延在しており、車体構造部の剛性に大きく寄与している。ここでは、右方のフロア組み込み領域に圧力容器システムが設けてられている。この圧力容器システムは、２つの支持体５００の間に設けられた３つの圧力容器１００を含む。これらの圧力容器１００は、相互に平行に、かつ支持体５００とも平行に配置されている。圧力容器１００の一方の端部は、それぞれ接続ピース１３０を介して燃料レールに接続されている。圧力容器１００の対向する端部には、それぞれ熱作動式圧力解放装置２４０が設けられている。燃料レールは、燃料搬送区分２００を形成している。燃料レールの一方の端部には、給油管路として用いられ、自動車のタンクカップリング（図示せず）に接続された燃料管路２７０が接続されている。燃料レールの他方の端部には、常閉弁を備えた弁ユニット２２０が設けられている。この常閉弁は、自動車の制御機器によって閉ループ制御または開ループ制御される。弁の操作により、圧力容器からの燃料排出が生じる。弁ユニット２２０は、燃料管路２７０を介して減圧器２９０と流体連通されている。減圧器２９０の下流側には、自動車のエネルギー変換器（図示せず）に案内するさらなる燃料管路２７０が設けられている。自動車の実施形態に応じて、さらなるフロア組み込み領域には、さらなる圧力容器およびさらなる燃料レールが設けられてよく、これらは図示の圧力容器と直列または並列に流体連通される。同様に、１つまたは複数のフロア組み込み領域に高電圧蓄電池を設けることも考えられる。また、同じ車両アーキテクチャを、圧力容器システムなしの純粋なバッテリー駆動電気自動車のために用いることも想定可能である。

図１３は、自動車のフロア領域のさらなる平面図である。本実施形態では、４つの燃料レールが設けられており、この場合、それぞれ３つの圧力タンク１００を有する燃料レールがフロア領域に配置される。燃料レールは、ここでは、直列に接続されており、それぞれ燃料管路２７０を用いて相互に接続されている。これらの燃料管路２７０は、支持体５００の周囲に案内されている。減圧器２９０と燃料レールとの間には弁ユニット２２０が設けられており、この弁ユニット２２０は、同様に常閉弁を有しており、フロア領域に設けられた全ての圧力容器１００を残りの燃料供給システムから遮断する。４つの燃料レールのうちの１つだけが、給油管路として用いられる燃料管路２７０に接続され、中央の２本の燃料レールは、隣接する燃料レールにのみ接続されている。

「実質的に」という用語は（例えば「実質的に曲げに強い」など）、本明細書で開示される技術の文脈において、それぞれの厳密な特性または厳密な値（例えば「曲げに強い」など）を含み、さらにそれぞれの特性／値の機能にとってそれほど重要でない偏差（例えば「曲げ強さの許容偏差」）も含む。

本発明の前述の説明は、説明する目的のためにのみ用いられるものであって、本発明を限定する目的のために用いられるものではない。本発明の枠内では、発明の範囲ならびにその均等物を逸脱することなく、様々な変更および修正が可能である。例えば、３つの圧力容器（図１２参照）の代わりに、任意の数の圧力容器１００が燃料レールに接続されてよい。また、１つの燃料レールまたは４つの燃料レールの代わりに、異なる数の燃料レールが設けられてもよい。一実施形態では、燃料レールは、全フロア領域にわたって延在してもよい。

１００ 圧力容器
１２０ 繊維強化層
１３０ 接続ピース
１３２ シール面
１３４ 固定面
２００ 燃料搬送区分
２０２ 排出管路接続部
２０４ 給油管路接続部
２１０ レール接続部
２２０，２３０ 弁ユニット
２４０ 熱作動式圧力解放装置
２４２ 圧力解放接続部
２５０ 管路破断安全弁
２６０ プラグ
２７０ 燃料管路
２８０ アダプタ
２９０ 減圧器
３００ 車体接続要素
３０２ 内表面
３１０ 固定手段
４００ 緊締手段
５００ 支持体
６００ 底部パネル
７００ 底部プレート
７１０ 固定要素
Ｐ１３２ シール面接触点
Ｐ１３４ 固定面接触点
Ａ 角度偏差
Ｌ－Ｌ 圧力容器長手軸線
Ｖ 燃料貯蔵容積部

Claims (16)

1. 燃料を貯蔵するための圧力容器（１００）であって、
   前記圧力容器（１００）が、当該圧力容器（１００）の燃料貯蔵容積部（Ｖ）と、自動車のエネルギー変換器との間で流体連通を形成するための接続ピース（１３０）を形成し、
   前記接続ピース（１３０）は、少なくとも部分的に前記圧力容器（１００）から導出され、
   前記接続ピース（１３０）の外表面は、シール面（１３２）と、湾曲した固定面（１３４）とを有し、
   前記シール面（１３２）は、前記圧力容器（１００）と、前記自動車の燃料搬送区分（２００）との間の流体連通をシールするように構成され、
   前記固定面（１３４）は、前記圧力容器（１００）を少なくとも１つの車体接続要素（３００）に固定するために設けられている、
   圧力容器（１００）。
2. 前記固定面（１３４）および前記シール面（１３２）は、前記接続ピース（１３０）の側方の前記圧力容器（１００）から導出される部分に設けられており、
   前記固定面（１３４）および前記シール面（１３２）は、対向的に配置されている、請求項１記載の圧力容器（１００）。
3. 前記圧力容器（１００）の組み込み位置では、前記シール面（１３２）は、シール面接触点（Ｐ１３２）において前記燃料搬送区分（２００）に当接し、
   前記圧力容器（１００）の組み込み位置では、前記固定面（１３４）は、固定面接触点（Ｐ１３４）において前記車体接続要素（３００）に接触し、
   角度偏差（Ａ）は、圧力容器長手軸線（Ｌ－Ｌ）に関する前記圧力容器（１００）の実際の組み込み位置と目標組み込み位置との偏差であり、
   前記シール面（１３２）および前記固定面（１３４）は、異なる角度偏差（Ａ）から結果として生じるシール面接触点（Ｐ１３２）全体および異なる角度偏差（Ａ）から結果として生じる固定面接触点（Ｐ１３４）全体が、それぞれ少なくとも１つの共通のピボット点を伴う湾曲した面を有するように配置および形成されている、請求項１または２記載の圧力容器（１００）。
4. 前記シール面（１３２）は、前記接続ピース（１３０）内方に向けて先細となる円錐台面として形成され、かつ／または、前記固定面（１３４）は、球台または円柱の表面区分によって形成される、請求項１から３までのいずれか１項記載の圧力容器（１００）。
5. 前記接続ピース（１３０）は、一体的に形成され、前記接続ピース（１３０）は、所定の領域で容器壁部内に差し込まれ、繊維強化層（１２０）によって取り囲まれている、請求項１から４までのいずれか１項記載の圧力容器（１００）。
6. 自動車用の圧力容器システムであって、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の少なくとも１つの圧力容器（１００）と、
   前記圧力容器（１００）と流体連通された少なくとも１つの燃料搬送区分（２００）と、
   前記圧力容器（１００）を前記自動車の車体に固定するための少なくとも１つの車体接続要素（３００）と、を含み、
   前記燃料搬送区分（２００）は、前記圧力容器（１００）に燃料を充填する、かつ／または前記圧力容器（１００）から燃料を排出するために用いられる、圧力容器システム。
7. 前記燃料搬送区分（２００）および前記車体接続要素（３００）は、接続ピースの導出部分をクランプする、請求項６記載の圧力容器システム。
8. 前記燃料搬送区分（２００）は、少なくとも所定の領域でシール面（１３２）に接触する湾曲した好適には球台状の外表面を有する、請求項６または７記載の圧力容器システム。
9. 前記車体接続要素（３００）は湾曲した内表面（３０２）を有し、該内表面（３０２）の曲率は、接触面を形成するために実質的に固定面（１３４）の外表面の曲率に対応する、請求項６から８までのいずれか１項記載の圧力容器システム。
10. 前記圧力容器システムは複数の圧力容器（１００）を含み、前記少なくとも１つの燃料搬送区分（２００）は、前記圧力容器（１００）に接続するための複数のレール接続部（２１０）を有する燃料レールとして構成されている、請求項６から９までのいずれか１項記載の圧力容器システム。
11. 前記燃料レールは、実質的に曲げに強い構成である、請求項１０記載の圧力容器システム。
12. 前記少なくとも１つの燃料レールおよび少なくとも１つの車体接続要素（３００）は、それぞれ前記複数の圧力容器（１００）をクランプする、請求項６から１１までのいずれか１項記載の圧力容器システム。
13. 前記燃料レールに、常閉弁を有する少なくとも１つの弁ユニット（２２０，２３０）が接続されており、前記圧力容器（１００）の前記燃料貯蔵容積部（Ｖ）と前記レール接続部（２１０）との間には前記常閉弁が設けられていない、請求項６から１２までのいずれか１項記載の圧力容器システム。
14. それぞれ前記燃料貯蔵容積部（Ｖ）または各前記圧力容器（１００）の前記接続ピース（１３０）に、管路破断安全弁（２５０）が設けられている、請求項６から１３までのいずれか１項記載の圧力容器システム。
15. 少なくとも１つの熱作動式圧力解放装置（２４０）が、ｉ）前記少なくとも１つの燃料レールに、かつ／または、ｉｉ）前記少なくとも１つの圧力容器（１００）に接続されている、請求項６から１４までのいずれか１項記載の圧力容器システム。
16. 請求項６から１５までのいずれか１項記載の圧力容器システムを含んだ自動車であって、前記自動車のフロア領域が、少なくとも１つの支持体（５００）によって様々なフロア組み込み領域に分割されており、各フロア組み込み領域の上または中に、それぞれの前記フロア組み込み領域内に配置された前記圧力容器（１００）が接続される燃料レールが設けられている、自動車。

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