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Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug, mit einem Behälterkörper, der bezogen auf eine Einbaulage im Kraftfahrzeug einen Oberboden und einen Unterboden aufweist, mit einem metallenen Schutzschild, dass wenigstens Teile des Unterbodens abschirmt und das an dem Behälterkörper befestigt ist.
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Ein Kraftstoffbehälter der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 103 15 791 A1bekannt. Die
DE 103 15 791 A1 betrifft eine Montageanordnung zum Montieren einer Wärmeisolierplatte an einem Kraftstoffbehälter. Die Wärmeisolierplatte ist mittels Bolzen an angeschweißten Haltungen des Kraftstoffbehälters befestigt. Die Wärmeisolierplatte erstreckt sich in einer Einschnürung des Kraftstoffbehälters auf dessen Unterseite, die sich in Einbaulage oberhalb einer Abgasanlage des Kraftfahrzeuges erstreckt. Die Wärmeisolierplatte verhindert, dass die von der Abgasanlage erzeugte Wärme in den Kraftstoffbehälter eingetragen wird.
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Die Befestigung des Kraftstoffbehälters an der Karosserie des Kraftfahrzeuges wird üblicherweise durch Spannbänder bewerkstelligt, die den Kraftstoffbehälter umgreifen. Hierbei ist grundsätzlich darauf zu achten, dass der Kraftstoffbehälter akustisch vom Kraftfahrzeug entkoppelt wird. Insbesondere die Verwendung von Spannbändern hat den Nachteil, dass diese nur unzureichend einer überdruckbedingten Verformung des kraftstoffbehälters Rechnung tragen.
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Weiterhin müssen an der Karosserie des Kraftfahrzeuges oder an dem Kraftstoffbehälter zusätzlich Aufprallschutzmaßnahmen vorgesehen sein, die bei einem unfallbedingten Aufprall des Kraftfahrzeuges eine Krafteinleitung in den Kraftstoffbehälter vermeiden oder mildern. Wenn Aufprallschutzbleche am Kraftstoffbehälter befestigt werden müssen, ist dies aufwendig, die zusätzlich erforderlichen Befestigungspunkte an dem Behälterkörper schwächen den Behälterkörper.
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Aus der
DE 4443897 C1 ist ein Kraftstoffbehälter bekannt, der mittels Spannbändern in Lage gehalten wird. Aus der
US 2012/0213580 A1 ist eine Befestigungsstruktur zur Anbringung von Komponenten bekannt. Aus der
US 8616581 B2 ist ein vertikaler Schutzschild zur Anbringung an einen Kraftstofftank bekannt. Aus der
US 6886861 B2 ist ein im Kofferraum montierter Kraftstofftank bekannt. Aus der
US 2015/0035267 A1 ist ein weiteres Befestigungssystem für einen Kraftstofftank bekannt. Aus der
JP 2010-285064 A ist ein weiteres Kraftstofftanksystem bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffbehälter bereitzustellen, bei dem mit verhältnismäßig einfachen Maßnahmen sowohl eine Befestigung des Kraftstoffbehälters an der Karosserie bei hinreichender Entkopplung sowie ein Aufprallschutz gewährleistet sind.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Kraftstoffbehälter aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, der einen Behälterkörper aufweist, der bezogen auf eine Einbaulage im Kraftfahrzeug einen Oberboden und einen Unterboden aufweist, mit einem metallenen Schutzschild, der wenigstens Teile des Unterbodens abschirmt und der an dem Behälterkörper befestigt ist, wobei sich der Kraftstoffbehälter dadurch auszeichnet, dass der Schutzschild als Träger für den Behälterkörper ausgebildet ist und den Unterboden des Behälterkörpers unterfängt sowie wenigstens zwei Seiten des Behälterkörpers umgreift und dass der Schutzschild Befestigungsmittel zur Befestigung des Behälterkörpers an der Karosserie des Kraftfahrzeuges aufweist, wobei der Schutzschild in einer oder mehreren Vertiefungen einer Behälterwand des Unterbodens des Behälterkörpers punktuell befestigt ist, wobei die Vertiefungen durch domförmige Erhebungen gebildet sind und wobei die Vertiefungen innerhalb des von dem Behälterkörper umschlossenen Behältervolumens Befestigungssockel für sich innerhalb des Behältervolumens zwischen dem Oberboden und dem Unterboden erstreckende Stützstreben bilden.
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Ein solcher Kraftstoffbehälter hat gegenüber den bekannten Kraftstoffbehältern den Vorzug, dass eine Abschirmung des Behälters, sowohl thermisch als auch akustisch als auch gegen Aufprall bedingt durch von außen einwirkende Kräfte, durch einen einzigen Schutzschild gewährleistet ist, der gleichzeitig als Träger für den Behälterkörper ausgebildet ist. Daraus ergibt sich in vorteilhafter Art und Weise eine Kombination von Schutzwirkung und Fahrzeuganbindung bei einer gleichzeitig reduzierten Anzahl von benötigten Komponenten.
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Der Kraftstoffbehälter gemäß der Erfindung kann durch Extrusionsblasformen, Spritzgießen, Rotationssintern oder Fügen von spritzgegossen oder tiefgezogenen Halbschalen erhalten worden sein. Der Kraftstoffbehälter gemäß der Erfindung kann als einschichtigen Kraftstoffbehälter oder auch als mehrschichtiger Kraftstoffbehälter mit wenigstens einer Barriereschicht für Kohlenwasserstoffe ausgebildet sein. Der Kraftstoffbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise aus thermoplastischen Kunststoffen auf der Basis von HDPE mit wenigstens einer Außenschicht aus HDPE, die beispielsweise als mit Ruß gefüllte Außenschicht ausgebildet sein kann.
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Der Begriff „Oberboden“ im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet die in Einbaulage des Kraftstoffbehälters obere Behälterwand, die dem Unterboden der Karosserie des Kraftfahrzeuges zugewandt ist. Der Begriff „Unterboden“ im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet die in Einbaulage des Kraftstoffbehälters untere Behälterwand, die dem Unterboden der Karosserie des Kraftfahrzeuges abgewandt und der Straße zugewandt ist. Diese Begriffe sollen keinesfalls implizieren, dass der Kraftstoffbehälter gemäß der Erfindung zwingend mehrteilig ausgebildet ist, vielmehr kann der Kraftstoffbehälter gemäß der Erfindung auch einstückig bzw. monolithisch ausgebildet sein.
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Das Merkmal, dass der Schutzschild den Unterboden des Behälterkörpers unterfängt, heißt, dass der Kraftstoffbehälter sich auf dem Schutzschild abstützt, gegebenenfalls unter Zwischenlage von Dämpfungs-und/oder Entkopplungsmitteln.
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Der Schutzschild kann als Tragblech für den Kraftstoffbehälter ausgebildet sein.
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Das Tragblech kann beispielsweise an oder in einem Rahmen mit Mitteln zur Befestigung an der Karosserie des Kraftfahrzeuges angeordnet sein. Der Rahmen kann Hohlprofile oder Winkelprofile zur Anbindung an das Kraftfahrzeug aufweisen.
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Der Schutzschild umfasst vorzugsweise wenigstens zwei sich bis oberhalb des Oberbodens des Behälterkörpers erstreckende Befestigungswinkel, über die der Schutzschild an der Karosserie des Kraftfahrzeuges befestigt werden kann. Die Befestigungswinkel können einstückig im Sinne von monolithisch mit dem Schutzschild ausgebildet sein.
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Vorzugsweise erstrecken sich die Befestigungswinkel etwa parallel zum Oberboden des Kraftstoffbehälters in einem solchen Abstand zum Kraftstoffbehälter, dass der Kraftstoffbehälter mit Abstand zum Unterboden der Karosserie des Kraftfahrzeuges befestigt werden kann, sodass insoweit bereits eine akustische Entkopplung zum Kraftfahrzeug gewährleistet ist.
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An den Befestigungswinkeln können zusätzlich Entkopplungselemente zur Entkopplung des Schutzschilds von dem Unterboden des Kraftfahrzeuges vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß können drei oder mehr Befestigungswinkel an dem Schutzschild vorgesehen sein. Der Schutzschild kann eine räumlich komplexe Topographie aufweisen, die etwa der Topographie des Kraftstoffbehälters folgt. Der Kraftstoffbehälter kann beispielsweise als sogenannte „Satteltank“ ausgebildet sein. Ein Satteltank umfasst üblicherweise wenigstens zwei Tankvolumina, die über eine Einschnürung des Behälterkörpers miteinander verbunden sind. Im Bereich der Einschnürung verläuft üblicherweise in Einbaulage des Kraftstoffbehälters die Abgasanlage. Der Schutzschild kann entsprechend ausgebildet sein, sodass dieser auch die thermische Entkopplung des Kraftstoffbehälters gegen die Abgasanlage übernimmt. Der Schutzschild hat darüber hinaus auch die Aufgabe, von der Fahrbahn reflektierte Wärmestrahlung gegen den Behälterkörper abzuschirmen.
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Vorzugsweise sind Mittel zur Vibrationsentkopplung zwischen dem Behälterkörper und dem Schutzschild angeordnet.
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Bei einer vorteilhaften Variante des Kraftstoffbehälters gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass als Mittel zur Vibrationsentkopplung des Behälterkörpers mehrere Entkopplungselemente zwischen dem Behälterkörper und dem Schutzschild angeordnet sind. Als Entkopplungslemente können beispielsweise Elastomerkörper zwischen dem Behälterkörper und dem Schutzschild angeordnet sein.
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Zweckmäßigerweise ist der Schutzschild-an einem oder mehreren Befestigungspunkten des Behälterkörpers befestigt.
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Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung des Kraftstoffbehälters herausgestellt, bei der die Entkopplungselemente an den Befestigungspunkten zwischen dem Schutzschild und dem Behälterkörper angeordnet sind.
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Als Befestigungspunkte sind eine oder mehrere Vertiefungen einer Behälterwand des Unterbodens vorgesehen.
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Gemäß der Erfindung ist der Schutzschild in einer oder mehrere Vertiefungen der Behälterwand des Unterbodens befestigt, welche innerhalb des von dem Behälterkörper umschlossenen Behältervolumens Befestigungssockel für sich innerhalb des Behältervolumens zwischen dem Oberboden und dem Unterboden erstreckende Stützstreben bilden.
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Die Stützstreben dienen in vorteilhafter Art und Weise dazu, den Behälterkörper zu stabilisieren, insbesondere einer Verformung des Behälterkörpers bei Druckbeaufschlagung, sei es durch einen ansteigenden Gasdruck oder sei es durch Einleitung aufprallbedingter Verformungskräfte, entgegenzuwirken. Vorzugsweise erstrecken sich die Stützstreben zwischen domförmigen Erhebungen innerhalb des von dem Behälterkörper umschlossenen Volumens. Die domförmigen Erhebungen bilden Vertiefungen auf der Außenseite der Behälterwand, in denen in vorteilhafter Weise die Befestigungspunkte für den Schützschild angeordnet sind. Daraus ergeben sich zwei Vorzüge, einerseits sind die Befestigungspunkte an der Behälterwand an solchen Stellen vorgesehen, in denen die Behälterwand stabilisiert und besonders steif ist, andererseits geht eine solche Gestaltung nicht zulasten des Behältervolumens.
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Bei einer bevorzugten Variante des Kraftstoffbehälters gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schutzschild mit dem Behälterkörper verschraubt oder verrasted oder verklebt oder verschweißt oder vernietet ist, vorzugsweise im Bereich des oder der zuvor erwähnten Befestigungspunkte.
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Zweckmäßigerweise ist an dem oder den Befestigungspunkten des Behälterkörpers jeweils eine Halterung vorgesehen, die mit dem Behälterkörper verschweißt oder verklebt ist.
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Als Halterung kann Beispielsweise einer Rastaufnahme vorgesehen sein.
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Alternativ kann als Halterung eine Kunststoffeinfassung für eine Mutter vorgesehen sein, die beispielsweise einen Grundkörper aus Kunststoff aufweist, die er eine Mutter wenigstens teilweise umschließt und der der mit der Behälterwand verklebt oder verschweißt oder an die Behälterwand angeformt ist. Beispielsweise kann die Kunststoffeinfassung an die Behälterwand angespritzt oder in die Behälterwand eingespritzt sein. In den Grundkörper aus thermoplastischem Kunststoff kann beispielsweise eine Mutter aus Metall eingebettet sein. Beispielsweise kann hierfür vorgesehen sein, dass die Mutter mit einem Grundkörper umspritzt wurde (Spritzgießverfahren mit Einlegeteilen) .
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Bei einer zweckmäßigen Variante des Kraftstoffbehälters gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schutzschild als metallenes Tragblech mit wenigstens drei Befestigungswinkeln versehen ist, dass jeder der Befestigungswinkel mit wenigstens einem Befestigungsloch versehen ist und dass jedes der Befestigungslöcher mit einem Schraubbolzen durchsetzt ist, der in einer Halterung in einer Vertiefung der Behälterwand verschraubt ist.
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Als Entkopplungselemente können beispielsweise Elastomerscheiben oder -ringe vorgesehen sein, die in Befestigungslöchern der Befestigungswinkel eingesetzt sind und durch die Befestigungsschrauben bzw. Gewindebolzen hindurchgeführt sind.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische schematische Ansicht eines Kraftstoffbehälters gemäß der Erfindung,
- 2 eine perspektivische schematische Ansicht des Schutzschilds des Kraftstoffbehälters gemäß der Erfindung,
- 3 eine schematische Darstellung des Kraftstoffbehälters gemäß der Erfindung, in der die Befestigung des Kraftstoffbehälters an dem Schutzschild veranschaulicht ist wobei der Schutzschild aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt ist und
- 4 einen Schnitt durch eine Befestigung des Schutzschildes mit dem Behälterkörper im Bereich einer Vertiefung in der Behälterwand des Behälterkörpers.
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Der in der Zeichnung dargestellte Kraftstoffbehälter 1 umfasst einen Behälterkörper 2 mit einem Oberboden 3, einem Unterboden 4 und Seitenwänden 5. Die Seitenwände 5 bilden die Schmalseite des Behälterkörpers 2. Der Behälterkörper 2 ist stark vereinfacht dargestellt, in Praxis wird dieser nicht als einfacher Kubus oder Quader ausgebildet sein, vielmehr kann der Behälterkörper 2 nach Art eines Satteltanks ausgebildet sein, der wenigstens zwei miteinander kommunizierenden Volumina aufweist, die im Bereich einer Einschnürung miteinander verbunden sind.
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1 zeigt den Behälterkörper 2 als transparente Ansicht. Innerhalb des Behälterkörpers 2 sind Stützstreben 16 angeordnet, die sich innerhalb eines Behältervolumens 7 zwischen dem Oberboden 3 und dem Unterboden 4 erstrecken. Die Stützstreben 16 erstrecken sich zwischen domförmigen Erhebungen 8, die jeweils Vertiefungen 17 der Behälterwand 9 bilden.
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Funktionale Bauteile, die zum Betrieb eines Kraftstoffbehälters für ein Kraftfahrzeug erforderlich sind, sind, ebenso wie ein Einfüllrohr und Entlüftungs- so wie Belüftungsventile nicht dargestellt. Der Kraftstoffbehälter 1 gemäß der Erfindung umfasst in üblicher Art und Weise Mittel zur Be- und Entlüftung, Mittel zur Förderung des Kraftstoffs an die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, Füllstandsgeber und dergleichen.
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Der an dem Behälterkörper 2 befestigte Schutzschild 6 ist als metallenes Tragblech ausgebildet, dass den Unterboden 3 des Behälterkörpers 2 untergreift. Der Behälterkörper 2 stützt sich auf dem ah der nicht dargestellten Karosserie des Kraftfahrzeuges befestigten Schutzschild 6 ab.
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Der Schutzschild 6 umfasst im Wesentlichen eine den Unterboden 4 des Kraftstoffbehälters 1 unterfangende Grundplatte 10 und drei an der Grundplatte 10 vorgesehenen Befestigungswinkel 11. Die Befestigungswinkel 11 umfassen jeweils einen ersten Schenkel 12, der sich etwa parallel zu den-Seitenwänden 5 des Behälterkörpers 2 erstreckt und einen zweiten Schenkel 13, der gegenüber dem ersten Schenkel um etwa 90° abgewinkelt ist. In dem zweiten Schenkel 13 sind jeweils eine oder zwei Befestigungslöcher 14 vorgesehen. Die ersten Schenkel 12 bilden die die Seitenwände umgreifenden Teile des Schutzschildes 6.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schutzschildes 6. In der Grundplatte 10 des Schutzschildes 6 sind ebenfalls Befestigungslöcher 14 vorgesehen, in die Elastomerringe 15 als Entkopplungselemente eingesetzt sind. Die Befestigungslöcher 14 in der Grundplatte 10 des Schutzschildes 6 dienen zur Auf- . nahme von Befestigungsschrauben 21, die in entsprechenden Halterungen 18 an dem Behälterkörper 2 verschraubt werden.
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Die Befestigung des Schutzschildes 6 an dem Behälterkörper 2 ist in den 3 und 4 veranschaulicht.
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In die Vertiefungen 17 sind Halterungen 18 eingesetzt, die einen Grundkörper 19 aus thermoplastischem Kunststoff umfassen, welcher eine Mutter 20 aus Metall einfasst. Der Grundkörper 19 der Halterung 18 besteht beispielsweise aus einem HDPE und ist mit der Behälterwand 9 am Boden der Vertiefung 17 verschweißt, sodass die Haltung 18 verliersicher in die Vertiefung 17 eingesetzt ist. Der Grundkörper 19 der Halterung und die Stützstrebe 16 sind jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Behälterwand 9 im Bereich der Vertiefungen 17 bzw. der domförmigen Erhebungen 8 mit der Behälterwand 9 verschweißt.
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Die Befestigungsschrauben 21 durchsetzen die betreffenden Befestigungslöcher 14 in der Grundplatte 10 des Schutzschildes und den in das Befestigungsloch 14 eingesetzten Elastomerring 15. Mittels der Befestigungsschraube 21 bzw. mittels einer Vielzahl von Befestigungsschrauben 21 ist der Schutzschild 6 von verliersicher und entkoppelt mit dem Behälterkörper 2 verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftstoffbehälter
- 2
- Behälterkörper
- 3
- Oberboden
- 4
- Unterboden
- 5
- Seitenwände
- 6
- Schutzschild
- 7
- Behältervolumen
- 8
- domförmigen Erhebungen
- 9
- Behälterwand
- 10
- Grundplatte
- 11
- Befestigungswinkel
- 12
- erster Schenkel der Befestigungswinkel
- 13
- zweiter Schenkel der Befestigungswinkel
- 14
- Befestigungslöcher
- 15
- Elastomerringe
- 16
- Stützstreben
- 17
- Vertiefungen
- 18
- Halterungen
- 19
- Grundkörper
- 20
- Mutter
- 21
- Befestigungsschraube