用于车辆储气罐的固定装置的制作方法

专利名称：用于车辆储气罐的固定装置的制作方法
技术领域：
本发明属于车辆技术领域，并涉及一种用于可用气体燃料驱动的车辆的 储气罐的固定装置。
背景技术：
在石油储量减少和对尾气排放的要求不断提高的背景下，现代车辆越来 越多地装备有按四冲程原理工作的内燃机，其作为可双燃料驱动的车辆可以 选才奪通过液态燃料(汽油)或气体燃料驱动。
主要使用基于石油的、以液态形式储存在储气罐中的液化气，如车辆煤
气(LPG-液化石油气)，以及以气体形式储存在储气罐中的气体燃料，如天然 气(CNG二压缩天然气)作为气体燃料。车辆煤气基本上由丙烷和丁烷组成， 并且在石油精炼时的氢化工艺中作为副产物出现，与之相反，天然气主要由 曱烷组成，并且通过开釆天然气源获得。因为气体燃料不含石危化物和铅化物， 此外也具有非常好的燃烧特性，所以有毒排放物CO， HC, NOx和C02要少于 仅用液态燃料驱动的发动机。
可以气体燃料驱动的车辆配设有一个必要时由多个彼此流体连通的容 器构成的储气罐，气体燃料以压缩的形式储存在该储气罐中。例如CNG以 200至300 bar的压力储存在该储气罐中。
在可用气体燃料驱动的车辆中，储气罐通常固定在车辆底盘，例如固定 在车架纵梁上，大多固定在横向于车辆行驶方向的位置。通常，储气罐也固 定在车辆行李舱的凹部中。例如用与车辆相连接、在储气罐上夹紧的夹紧带 来安装储气罐。
此外，储气罐在设有开口的端部配设有可电磁操纵的气体阀，通过该阀 门可以控制用于填充储气罐和用于向内燃机供应气体燃料的双向气体燃料 流。用于控制气流的简易气体阀例如模仿传统的T形，该形状例如也由潜水 瓶可知。这种气体阀通过一配设有外螺紋的阀体拧入配设有内螺紋的储气罐 的开口中，所述阀体配设有用于控制气流的控制装置以及用于连接燃料导管的接管，必要时配设有安全装置。
现在，储气罐的这种气体阀必须满足一定的安全标准，以便尤其是在车辆碰撞(碰撞事故)时避免损坏气体阀以及气体燃料失控泄漏，这使得有必要采取特殊的安全预防措施。
例如德国公开文本DE10308676A1记载了 一种用于气体燃料储气瓶的瓶阀的保险帽。该保险帽由多个部件组成，即， 一用于固定保护外套的支承环，保护外套本身和一用于封闭保险帽的盖。保护外套配设有孔，气体阀的接头和安全装置，例如一手动的截止阀可经由这些孔自由进入。为装配，保险帽借助于一卡圈例如安装在气瓶的瓶颈上，因为气瓶的瓶颈具有制造要求的相对大的壁厚，并且在碰撞事故中可以承受相对高的轴向压力。
为提高气体阀在碰撞事故中的安全性，进一步公知的是，气体阀安全相关的部件安装在储气罐受保护的容器轮廓内，这在这方面是尤其有利的，因为储气罐的容器壁由耐压材料、例如钢或碳纤维制成，因此在碰撞事故时提供尤其好的保护。
因此例如在德国公开文本DE19745732A1中记载了一种具有储气瓶和截止装置的气体储存系统，其中，在储气瓶的开口中螺紋连接有一壳体，气体储存系统的安全相关部件集成在该壳体中。此外，在阀体的上侧布置一碰撞防护板，因为在此也必须对位于容器轮廓外部的、碰撞时会有危险的部件进行保护。
这种"内部阀，，例如也记载在德国公开文本DE10361781A1中。内部阀的一个重要的优点尤其在于，可以通过位于储气罐外部的阀部分的简单轮廓更简单并更便宜地实施对阀的保护。
迄今为止在实际中使用的储气罐系统，如开头示例性所示的那样，其缺点尤其在于这样的事实，即，为将储气罐固定在车辆上以及为了必须的阀保护结构，如碰撞防护板，需要相当多的部件，这在装配时就引起了相对高的时间耗费，并且与高部件成本和制造成本相关联。

发明内容
因此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种储气罐系统，其具有较少的部件并因此导致比传统的储气罐系统更小的材料成本和制造成本。
按照本发明的建议，该技术问题通过具有独立权利要求特征的、用于车辆储气罐的固定装置解决。本发明各种有利的设计通过各从属权利要求给出。
按照本发明给出了一种车辆储气罐的固定装置，其包括一用于储存气体燃料的气体燃料罐和至少一个与车辆和气体燃料罐相连接、用于将储气罐固定在车辆上的支架。支架有利地固定在车辆底盘上，例如固定在车架纵梁上，并且尤其使得气体燃料罐可以横向于车辆的行驶方向位置布置。
用于将气体燃料罐固定在车辆上的支架包括一用于固定在车辆上的车
辆固定部段和一用于固定在储气罐上的罐固定部段。
此外，气体燃料罐为简单起见仅称作"储气罐"，在此不应排除液态气体的填装。原则上，"气体燃料，，在此和以下也表示液态气体。
储气罐设计为压力储存器，并且例如在200至300 bar的高压下储存适当压缩的气体燃料，如LPG或CNG，出于该目的，储气罐由耐压材料，例如钢或碳纤维构成。此外，储气罐可由多个流体连通的容器构成。储气罐例如可以呈圆柱瓶的形状，并带有至少一个布置在至少 一个部段上的开口 。
在储气罐的配设有开口的部段上设置有一用于装载或排出储气罐中气体燃料的气体阀。气体阀包括一带有用于控制气体阀的阀功能的控制元件的阀体，以及至少一个用于连接气体导管的接管。通常设两个接管，即一个带有止回阀、用于向储气罐充填气体燃料的接管，以及另一个不带止回阀、在车辆运行过程中用于向内燃机输送燃料的接管。除用于控制阀功能的控制元件之外，阀体通常还配设有其它元件，如手
气体燃料流。
此外可以在阀体中设置保证阀运行安全的安全元件。这种安全元件例如是过压保护装置，例如保险片，通过该过压保护装置可以在储气罐过热时，例如在车辆燃烧时，有控制地使气体燃料从储气罐中排出。此外，在此还可以是热变安全装置，其例如设计为填充有液体的玻璃体，它在储气罐的外表面过热时破裂，并以这种方式形成储气罐壁的缺口，气体燃料可通过该缺口排出，以避免储气罐爆炸。
此外设至少一个例如形式为碰撞防护板的防护元件，它设置在阀的背对储气罐的那一侧，至少部分地覆盖该阀，并且防止机械的力作用。防护元件优选这样地形成，即，使它完全覆盖阀，尤其是阀体和用于连接气体导管的接管。防护元件尤其有利地以一定的超出高度覆盖该接管。
防护元件优选由比岡更硬的材料形成。防护元件尤其可由与储气罐相同的材料形成，例如钢或^友纤维。
按本发明用于车辆储气罐的固定装置的优点主要在于，防护元件作为储气罐固定部段，并因此用作将储气罐固定在车辆上的支架的一部分。因此，防护元件使得可以以简单的方式将储气罐固定在与车辆相连接的支架上。
有利的是，按本发明的固定装置相对传统的储气罐系统节约了部件，由此可以节约材料成本和制造成本，因为防护元件具有双重功能，即具有用于保护位于其下面的气体阀结构的保护功能以及同时具有作为用于将储气罐固定在车辆上的支架的一部分的功能。
在此，防护元件优选与用于填充和卸载储气罐的气体阀相连，尤其有利地与气体阀的阀体相连。例如通过防护元件与阀体的形状闭合地连接，在制造技术上使得防护元件能尤其简单地固定在阀体上，这种连接大约可以这样设计，即，阀体用于与防护元件连接的部段构造为多边形结构，例如构造为四边形或六边形，而在防护元件上则构造一相应的互补配合形状，该形状用于形状配合地连接阀体。然而，同样也可能的是，防护元件与阀体通过传力配合连接，例如通过粘结或螺紋连接。
此外，可以在防护元件和阀体之间设置一由弹性减震材料制成的层，通过该层可以緩冲施加在该防护元件上的机械冲击。
在按本发明的固定装置的 一种有利的设计方案中，防护元件配设有一支撑件或支撑元件，其例如可以设计为支柱。支撑件在此用于将防护元件支撑在储气罐的外表面上，至少在防护元件靠近储气罐后，以便以这种方式将在碰撞事故中作用在防护元件上的机械压力传递到储气罐的特别坚固的壁上。该支撑件可以贴靠在储气罐的外壁上，或者与外壁相间隔。
在按本发明的固定装置的另 一种有利的设计方案中，支架设计为棱角状，其中，棱角的一条边作为用于将支架固定在储气罐或气体阀上的罐固定部段，棱角的另一条边作为用于将支架固定在车辆上的车辆固定部段。棱角可以设计为单件或两件。这种形式为棱角的支架使得储气罐可尤其简单并快速地装配在车辆上，尤其是装配在车架纵梁上。
在按本发明的固定装置的另 一种有利的设计方案中，罐固定部段和车辆固定部段具有彼此不同的弹性(刚度)，其中，当罐固定部段比车辆固定部段
7更硬时尤其有利，以便可以通过这种方式使支架不利的弯矩远离气体阀，由此在碰撞事故中额外地保护气体阀。
在按本发明的固定装置的另 一种有利的设计方案中，阀设计为带有一个至少部分地容纳在储气罐内部的阀体的内部阀，这样设计的优点在于，用于保护阀体位于储气耀外面部段的防护元件和接管可以设计成形状特别简单。
在这种情况下有利的是，当支架与从储气罐突出的阀体部段相连。
为将储气罐额外固定在车辆上，储气罐例如可以通过与车辆连接的夹紧带固定。
然而，有利地在储气罐两个对置的侧面实现储气罐的悬挂，其中，在两侧使用相同的上述支架。这因而可以实现，即，在储气罐配设有气体阀那一
侧的相对侧上设置一用于储气罐开口中的阀体的假体结构(Dummystruktur)，其仅用于固定相关的支架，此外并不实施任何阀的功能。因此可以在该侧例如将一带有成型在其上的多边形结构的假体结构螺紋连接在储气罐的孔中，假体结构用于形状配合地与所属的支架连接。假体结构同样可以配设有安全
装置，如热变安全装置。
此外，本发明还涉及一种如上所述的、按本发明的固定装置的支架，所述固定装置用于将储气罐固定在可用气体燃料驱动的车辆上。
此外，本发明还涉及一种车辆，其带有至少一个这种支架或至少一个上述按本发明的固定装置。


现在借助一实施例并参考附图详细说明本发明。图中图1是按本发明用于将储气罐固定在车辆上的固定装置的一种实施形势的示意性透^f见图。
具体实施例方式
因此，按本发明用于可用气体燃料驱动的车辆的储气罐固定装置的一种优选实施形式包括总体用附图标记1表示的、在此仅部分地示出的圓柱形储气罐。储气罐1配设有用于容纳气体阀的孔，该气体阀用于控制储气罐中的气体燃料的流进和流出。气体阀设计为内部阀，其中，阀体带有一控制气体阀的控制装置，以及其它元件，如一手动的截止阀和各种安全装置，阀体绝大部分安装在气体容器1的内腔中。
阀体出于该目的配设有螺紋连接在储气罐1配有内螺紋的开口中的外螺 紋。在图1中仅能看到气体阀的阀体从储气罐l中突出的端部7("阀体头部")， 在该端部成型有一多边形结构，在此是六边形。同样在图1中不能看到两个 径向布置在阀体头部上的接管，该接管用于连接气体导管，储气罐l通过该 气体导管充气，并且在车辆运行时可以向内燃机输送气体燃料。
储气罐1在其阀侧的端部借助于一支架(总体用附图标记2表示)固定在 车辆的底盘上，尤其是固定在车架纵梁3上。
支架2由一用于将其固定在车辆上的车辆固定部段4和一用于将其固定 在储气罐1上的罐固定部段5构成。车辆固定部段4和罐固定部段5共同形 成一体的棱角，其中，车辆固定部段4和罐固定部段5例如相互成直角布置。 车辆固定部段4借助于固定器件6，如螺紋连接、铆接或焊接固定在车辆底 盘的车架纵梁3上。罐固定部段5借助于形状配合的连接与阀体的多边形结 构7连接。出于该目的，罐固定部段5配有一与多边形结构7互补的结构， 该结构在图1中没有详细示出。
罐固定部段5近似T形地构造，使其以一较小的超出高度覆盖从储气罐 1突出的阀体头部7以及两个沿径向安装在阀体头部上用于连接气体导管的 接管。因此，罐固定部段5在发生碰撞事故时用作保护位于其下的气体阀结 构的;並撞防护斧反。
在罐固定部段5上在径向布置在阀体的接管的区域中还成型有支柱8， 它平行于圆柱状储气罐1的中心纵轴线在储气罐1的外表面方向上延伸，并 且与储气罐i的外表面有间距地布置。这用于在碰撞事故中将作用在罐固定 部段5或碰撞防护板上的机械力传递到储气罐1的外表面上，并且保护位于 碰撞防护板下面的气体阀，尤其是保护接管。
罐固定部段5或碰撞防护板由与储气罐1相同的材料，例如钢制成，并 且比通常由黄铜制成的气体阀的阀体更硬。此外，罐固定部段5或者碰撞防 护板比车辆固定部段具有更大的刚度，这可以在用相同材料制造罐固定部段 5和车辆固定部段4时尤其通过较大的材料厚度实现，因此可以避免罐固定 部段5的不希望的弯矩。罐固定部段5和车辆固定部段4的刚度在此设计为， 使得所有行驶动态的水平和纵向加速度可以被可靠地吸收。
在储气罐1与气体阀对置的端部(在图1中没有示出)，储气罐1通过如图l所示的、形式为棱角的支架固定在位于该车辆侧的车架纵梁上。出于此 目的，储气罐l在该端部配设有一开口，形式为岡体却没有阀功能的假体结 构柠入该孔。在该假体结构上成型有一多边形结构，支架与该多边形结构形 状配合地连接。在图l所示的实施形式中，储气罐l因而仅在其两个对置的 端部借助于固定在车架纵梁或其它恰当固定位置上的支架保持。
在储气罐1借助于按本发明的支架悬挂在两个车架纵梁或车辆其它恰当 的悬挂点上时，借助形式为碰撞防护板的防护元件实现了储气罐在车辆上简 化而又运行可靠的固定。由此可以有利地节约部件，并从而节约材料成本和 制造成本。此外，储气罐的悬挂使得可以可靠地处理气体专有的状况，如通 过冷却或加热填充储气罐，以及储气罐由于在填充或排空时由于不同的内压 而导致的直径变化。
附图标记列表
1. 储气罐
2. 支架
3. 车架纵梁
4. 车辆固定部段
5. 罐固定部段
6. 固定器件
7. 阀体多边形结构
8. 支柱
权利要求
1. 一种车辆储气罐的固定装置，该固定装置包括-至少一个用于储存气体燃料的储气罐，-布置在储气罐(1)的设有开口的部段上的阀，该阀用于为所述储气罐装载和卸载气体燃料，所述阀包括一带有用于控制阀功能的控制元件的阀体以及至少一个用于连接气体燃料导管的接管，-至少布置在所述阀体的背向所述储气罐一侧的、至少部分地覆盖该阀体的防护元件(5)，用于保护所述阀体不受机械力作用，-至少一个与车辆和所述储气罐连接并用于将所述储气罐固定在车辆上的支架(2)，所述支架包括一用于将所述储气罐固定在车辆上的车辆固定部段(4)和一用于固定在所述储气罐上的罐固定部段(5)，其特征在于，所述防护元件用作将所述储气罐固定在车辆上的罐固定部段。
2. 如权利要求1所述的固定装置，其特征在于，所述防护元件与所述阀 连接。
3. 如权利要求2所述的固定装置，其特征在于，所述防护元件与所述阀 体连接。
4. 如权利要求2或3所述的固定装置，其特征在于，所述防护元件与所 述阀体形状配合地连接。
5. 如权利要求4所述的固定装置，其特征在于，所述阀体的用于连接所 述防护元件的部段成型为多边形结构(7)，例如是四边形或六边形，并且在所 述防护元件上成型有一用于与所述多边形结构形状配合地连接的相应的互 补配合形状。
6. 如权利要求2至5之一所述的固定装置，其特征在于，所述防护元件 (5)与所述阀体形状配合地连接。
7. 如权利要求1至6之一所述的固定装置，其特征在于，所述防护元件 (5)配设有一用于将作用在所述防护元件上的机械力传递到所述储气罐(1)外 表面上的支撑件或支撑元件(8)，其中，所述支撑件贴靠在所述储气罐上或者 与该储气罐相间隔。
8. 如权利要求1至7之一所述的固定装置，其特征在于，所述支架(2)设计为棱角形，其中，棱角的一条边用作罐固定部段，棱角的另一条边则用 作车辆固定部段。
9. 如权利要求2至9之一所述的固定装置，其特征在于，所述罐固定部 段和所述车辆固定部段具有彼此不同的刚度。
10. 如权利要求9所述的固定装置，其特征在于，所述罐固定部段具有 比所述车辆固定部段更大的刚度。
11. 如权利要求1至IO之一所述的固定装置，其特征在于，所述阀是内 部阀，其带有一个至少分部容纳在所述储气罐内部的阀体。
12. 如权利要求11所述的固定装置，其特征在于，所述支架与一从所述 储气罐伸出的阀体部段连接。
13. 如权利要求1至12之一所述的固定装置，其特征在于，在所述储气 罐相互对置的两侧上为所述储气罐布置相同的支架。
14. 如权利要求13所述的固定装置，其特征在于，在所述储气罐的与所 述气体阀对置的一侧布置一用于所述阀体的假体结构，该假体结构用于将所 属的支架固定在所述储气罐上。
15. —种如权利要求1至14之一所述的固定装置的支架。
16. —种带有一如权利要求1至14之一所述的固定装置的车辆，尤其是 机动车。
全文摘要
本发明涉及车辆储气罐(1)的固定装置，其包括至少一个用于储存气体燃料的储气罐，布置在储气罐(1)的设有开口的部段上的阀，用于为储气罐装载和卸载气体燃料，所述阀包括带有用于控制阀功能的控制元件的阀体(7)以及至少一个用于连接气体燃料导管的接管；至少布置在所述阀体(7)的背向所述储气罐一侧的、至少部分地覆盖该阀体(7)的防护元件，该防护元件用于保护所述阀体(7)不受机械力作用；至少一个与车辆和所述储气罐连接的支架，该支架用于将所述储气罐固定在车辆上，所述支架包括一用于固定在车辆上的车辆固定部段和一用于固定在所述储气罐上的罐固定部段，其中，所述防护元件用作将所述储气罐固定在车辆上的罐固定部段。
文档编号F17C13/08GK101500837SQ200780029017
公开日2009年8月5日 申请日期2007年5月30日 优先权日2006年6月3日
发明者安德烈亚斯·乔斯 申请人:Gm全球科技运作股份有限公司