Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Tank in einem Kraftfahrzeug zur Aufnahme einer Flüssigkeit, insbesondere Kraftstoff. Der Tank weist ein gasgefülltes Volumenelement mit veränderbarem Volumen auf.

Kohlenwasserstoffemissionen aus Kraftstofftanks müssen aufgrund ihrer umweltschädigenden Wirkung weitestgehend vermieden werden. Kohlenwasserstoffdämpfe entstehen aufgrund des hohen Partialdrucks der

Kohlenwasserstoffe im Kraftstoff, insbesondere bei höheren Temperaturen. Drei wesentliche Prozesse führen zum potentiellen Austreten von Kohlenwasserstoffdämpfen aus dem Kraftstofftank. Ein Prozess ist die Permeation der Kohlenwasserstoffmoleküle durch die Außenwandung des Tanks. Dieser Prozess ist weitestgehend verstanden und vorhandene Lösungen führen zu einer ausreichenden Reduktion der Emission. Ein zweiter Prozess ist der Betankungsprozess. Das Füllen des Tanks mit flüssigem Kraftstoff erfordert ein Verdrängen des im Tank befindlichen Gases, welches mit Kohlenwasserstoffen gesättigt ist. Für das Auffangen dieser Gase gibt es zwei wesentliche Ansätze: Onboard Refueling Vapor Recovery (ORVR) mit großen Aktivkohlefiltern (AKF) oder das Absaugen des Gases durch die Betankungspistole der Tankstelle. Drittens entstehen Gase während des Parkens oder bei nicht laufendem Verbrennungsmotor durch eine Veränderung der Umgebungstemperatur, sog. Diurnal oder Parking Emissions. Diese können auch über einen Aktivkohlefilter abgepuffert werden, wenn es regelmäßig zu einem ausreichenden Spülprozess des Aktivkohlefilters kommt. Üblicherweise muss hierzu der Verbrennungsmotor in Betrieb sein. Dies kann insbesondere bei Hybridfahrzeugen mit Elektromotor und Verbrennungsmotor relativ aufwendig sein, da der Verbrennungsmotor nicht stets in Betrieb ist.

Eine Möglichkeit zur Reduktion der HC-Emissionen ohne den Tank unter Druck zu setzen besteht in der Realisierung eines drucklosen Tanks mit einem integrierten Volumenelement, welches entstehendes Gasvolumen durch Volumenänderung kompensiert. Das Volumenelement muss hierfür möglichst emissionsdicht gegenüber Kohlenwasserstoffen sein, so dass sich in seinem Inneren stets Luft befindet, welche aus dem Tanksystem direkt in die Atmosphäre herausgedrückt, oder in dieses hineingesaugt werden kann. Außerdem muss das Volumenelement so leicht verformbar sein, dass eine Druckdifferenz von wenigen Millibar (bis zu ±20mbar) ausreicht, um eine vollständige Befüllung und Entleerung zu gewährleisten. Des Weiteren muss das Volumendelta (maximales Volumen minus minimales Volumen) des Volumenelements so ausgelegt sein, dass das durch Verdunstung bei Temperaturerhöhung entstehende Gasvolumen druckneutral bzw. bei einem niedrigen Druck kompensiert werden kann.

WO 2016/012284 zeigt verschiedene Ausführungsformen des Volumenkörpers.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Tank, insbesondere einen Kraftstofftank, eines Kraftfahrzeuges anzugeben, der bei einfachem Aufbau einen möglichst wartungsarmen, sicheren und umweltfreundlichen Betrieb des Kraftfahrzeuges ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.

Somit wird die Aufgabe gelöst durch einen Tank, insbesondere ausgebildet als Kraftstofftank. Der Tank ist zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug und zur Aufnahme einer Flüssigkeit ausgebildet. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Straßenfahrzeug, beispielsweise Pkw, Lkw oder Kraftrad. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Hybridfahrzeug mit Elektromotor und Verbrennungsmotor. Bei der durch den Tank aufzunehmenden Flüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um Kraftstoff, beispielsweise um Benzin oder Diesel.

Der Tank umfasst eine Außenwandung. Diese Außenwandung bildet einen Innenraum zur Aufnahme der Flüssigkeit. Des Weiteren umfasst der Tank zumindest ein im Innenraum angeordnetes Volumenelement. Das Volumenelement ist zur Aufnahme von Gas ausgebildet. Bei dem Gas handelt es sich insbesondere um Luft aus der Umgebung des Tanks.

Das durch die Außenwandung gebildete Behältervolumen kann somit, mit Ausnahme des durch das Volumenelement eingenommenen Volumens, zur Aufnahme der Flüssigkeit genutzt werden.

Ferner umfasst der Tank eine Leitung zwischen dem Volumenelement und der Umgebung des Tanks oder zumindest eine Öffnung des Volumenelements zur Umgebung. Die Leitung verbindet das Volumenelement gasführend durch die Außenwandung hindurch mit der Umgebung. Die Öffnung verbindet das Volumenelement gasdurchlässig durch die Außenwandung hindurch mit der Umgebung. Durch die Leitung bzw. Öffnung kann das Gas aus dem Volumenelement nach außen und von außen in das Volumenelement strömen. Dadurch verändert sich die Masse an Gas im Volumenelement, sodass sich auch das Volumen des Volumenelements verändert, wenn sich der Druck im Innenraum und/oder die Füllmenge im Innenraum ändern. Das Volumenelement kann somit„atmen“.

Bei dem Gas handelt es sich insbesondere um Luft, die aus der Atmosphäre entnommen wird bzw. aus der Leitung oder durch die Öffnung wieder in die Atmosphäre strömt. Insbesondere strömt die Luft aus dem Volumenbehälter durch einen Filter, vorzugsweise Staubfilter, in die Atmosphäre.

Insbesondere besitzt das Volumenelement bei vollständig mit Flüssigkeit befülltem Tank sein minimales Volumen und wird bei Entnahme von Flüssigkeit aus dem Tank kontinuierlich mit Gas befüllt. In Zusammenhang mit einem neuerlichen Befüllen des Tanks wird das Volumenelement dann in die Umgebung entleert. Die Funktionsweise des Volumenelementes wird nachfolgend erläutert: Bei Änderung des

Sättigungsdampfdruckes eines im Tank befindlichen Kraftstoffs (z.B. beim Parken) wird die sonst daraus resultierende Druckänderung kompensiert werden. Beispielsweise kann, wenn die Kraftstofftemperatur über den Tag stark schwankt (z.B. morgens 20°C, mittags 40°C, nachts 20°C) die Änderung des Sättigungsdampfdrucks mittels des Volumenelementes kompensiert werden. Hierbei besitzt das Volumenelement sein minimales Volumen bei maximaler Kraftstofftemperatur, während sein Volumen bei minimaler Kraftstofftemperatur maximal ist. WO 2016/012284 beschreibt im Detail die Funktion des Volumenelements.

In dem Innenraum des Tanks können auch mehrere der hier beschriebenen Volumenelemente angeordnet werden. Die Volumenelemente können gleich oder unterschiedlich ausgestaltet sein.

Das zumindest eine Volumenelement ist zumindest teilweise als Faltenbalg ausgebildet. Der Faltenbalg umfasst eine Vielzahl an Falten, die sich durch eine abwechselnde Anordnung von nach innen weisen Knickstellen und nach außen weisenden Knickstellen ergeben. Zwischen den Knickstellen erstrecken sich sog. Zwischenflächen des Faltenbalgs. Auch ein Faltenbalg mit nur einer, spiralförmig umlaufenden Falte ist möglich.

Der Faltenbalg bewegt sich beim Auf- und Zusammenfalten parallel zu einer imaginären Falt-Achse (auch: Z-Achse). Diese Falt-Achse, entlang der sich der Faltenbalg entfaltet und wieder zusammenfaltet, steht vorzugsweise senkrecht zur Oberseite der Außenwandung des Tanks.

Aufbau des Faltenbalgs

Bevorzugt umfasst das Volumenelement eine erste Elementwand und eine gegenüberliegende zweite Elementwand. Der Faltenbalg erstreckt sich zwischen den beiden Elementwänden. Die Falt-Achse steht vorzugsweise senkrecht zu den Elementwänden.

Die erste Elementwand und/oder die zweite Elementwand sind vorzugsweise als Platten ausgebildet bzw. umfassen Platten. Die Platten sind vorzugsweise steif. Ferner kann die Elementwand auch durch das Material des Faltenbalgs gebildet sein; ggf. verstärkt durch ein Strukturverstärkungselement.

Vorzugsweise ist der Faltenbalg an die erste Elementwand und/oder zweite Elementwand, jeweils ausgebildet als Platte, angeblasen. Das „Anblasen“ erfolgt insbesondere indem die erste Elementwand und/oder zweite Elementwand zusammen mit dem Vorformling in das Blasformwerkzeug eingelegt wird/werden. Im Blasformwerkzeug wird der Vorformling zum Faltenbalg geblasen, wobei durch den Blasdruck das Material des Vorformlings gegen die erste Elementwand und/oder zweite Elementwand gedrückt wird, wodurch sich die Elemente verbinden. Beim Anblasen erstreckt sich das Material des Faltenbalgs über die gesamte Fläche der Platte, wodurch sich Faltenbalg und Platte vollflächig miteinander verbinden.

Alternativ zum„Anblasen“ wird die Platte während des Blasprozesses in den Vorformling eingebracht. Die Grundgeometrie der Platte ist an die Formteilgeometrie angepasst. Beim Schließen des Blaswerkzeuges werden die Ränder der Platte umlaufend mit dem Vorformling verschweißt.

Gemäß einer weiteren Alternative kann die Platte auch mit dem Faltenbalg stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sein. Insbesondere ist die jeweilige Elementwand mit dem Faltenbalg verklebt, verschweißt und/oder vernietet. Dies erfolgt nach dem Blasen des Faltenbalgs.

In einer einfachen Ausgestaltung der Elementwand (erste und/oder zweite Elementwand), insbesondere ausgebildet als Platte, ist die Elementwand aus einem einschichtigen Material gebildet. Alternativ ist vorgesehen, dass die Elementwand zumindest zwei Schichten aufweist. Diese zwei Schichten sind eine Innenschicht und eine Außenschicht. Die Außenschicht ist dabei aus einem anderen Material gefertigt als die Innenschicht. Alternativ ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Elementwand zumindest drei Schichten aufweist. Diese drei Schichten sind eine Innenschicht, eine Mittelschicht und eine Außenschicht. Die Mittelschicht ist dabei aus einem anderen Material gefertigt als die Innenschicht und die Außenschicht. Die Innenschicht und die Außenschicht können aus demselben Material gefertigt sein oder aus unterschiedlichen Materialien. Die Mittelschicht ist als Barriereschicht ausgebildet, um die Emissionsanforderungen zu erfüllen; wie dies vorzugsweise auch bei der Mittelschicht des Faltenbalgs vorgesehen ist. Allerdings können für die Mittelschicht der Elementwand und für die Mittelschicht des Faltenbalgs unterschiedliche Materialien als Barriere verwendet werden. Für die Mittelschicht der Elementwand wird vorzugsweise Ethylen- Vinylalkohol-Copolymer (EVAL oder EVOH), Polyoxymethylen (POM) oder Polyamid (PA), insbesondere aliphatisches Polyamid, aromatisches Polyamid oder teilaromatisches Polyamid (PPA), verwendet. Das Material der Innenschicht der Elementwand ist vorzugsweise mit dem Material der Innenschicht des Faltenbalgs kompatibel, sodass diese Materialen eine stoffschlüssige Verbindung eingehen.

Die Elementwand (erste und/oder zweite Elementwand), insbesondere ausgebildet als Platte, ist vorzugsweise ein Mehrkomponentenspritzgussteil oder ein Pressteil aus einer Mehrschichtextrusion.

Die Elementwand kann auch zumindest teilweise durch den Faltenbalg gebildet sein.

Insbesondere wenn die Elementwand durch den Faltenbalg gebildet ist, ohne der Verwendung steifer Platten, kann man umlaufende radiale Falten im Boden des Faltenbalgs integrieren, damit der Boden sich innerhalb der Außenfalten etwas aufwärts bewegen kann, um das minimale Volumen (zusammengefahrenen Zustand des Volumenelements) weiter zu verringern. In diesem Fall ist die Elementwand keine steife Platte, sondern der Boden des Faltenbalgs bildet die zweite Elementwand.

Insbesondere wenn die Elementwand durch den Faltenbalg gebildet ist, ohne der Verwendung steifer Platten, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Elementwand zumindest ein Strukturverstärkungselement umfasst. Dieses Strukturverstärkungselement ist vorzugsweise ringförmig. Die „Ringform“ umfasst sämtliche Formen, z.B. kreisförmig, oval, vieleckig, und ist nicht auf einen geschlossenen, vollumfänglichen Ring beschränkt. Das Strukturverstärkungselement kann insbesondere am Faltenbalg angeblasen sein oder nachträglich stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Faltenbalg verbunden sein; insbesondere angeklebt, angeschweißt und/oder angenietet sein. Das Strukturverstärkungselement kann mit den radialen Falten im Boden des Faltenbalgs kombiniert werden.

Die erste Elementwand befindet sich vorzugsweise an der Tankoberseite. Insbesondere ist die erste Elementwand an der Tankoberseite befestigt.

An der ersten Elementwand, vorzugsweise in der Platte, ist vorzugsweise ein Anschluss, beispielsweise ein Nippel, ausgebildet, der durch die Außenwandung des Tanks nach außen ragt und dadurch mit der gasführenden Leitung verbunden werden kann. Insbesondere kann auch das Befestigen des Volumenelements an der Außenwandung dadurch erfolgen, dass dieser Anschluss in einem entsprechenden Loch der Außenwandung steckt.

Schichtaufbau des Faltenbalgs

In einer einfachen Ausgestaltung ist der Faktenbalg aus einem einschichtigen Material gebildet. Alternativ ist vorgesehen, dass der Faltenbalg zumindest zwei Schichten aufweist. Diese zwei Schichten sind eine Innenschicht und eine Außenschicht. Die Außenschicht ist dabei aus einem anderen Material gefertigt als die Innenschicht.

Alternativ ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Faltenbalg zumindest drei Schichten aufweist. Diese drei Schichten sind eine Innenschicht, eine Mittelschicht und eine Außenschicht. Die Mittelschicht ist dabei aus einem anderen Material gefertigt als die Innenschicht und die Außenschicht. Die Innenschicht und die Außenschicht können aus demselben Material gefertigt sein oder aus unterschiedlichen Materialien.

Die einzelnen Schichten sind vorzugsweise miteinander verklebt oder aufeinander laminiert. Zwischen den Schichten kann eine Haftvermittlerschicht verwendet werden.

Die Schichten sind„Funktionsschichten“ und können ihrerseits wiederum aus mehreren Einzelschichten gefertigt sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Mittelschicht aus mehreren Einzelschichten gebildet ist.

Das Material der Außenschicht weist insbesondere einen E-Modul (Elastizitätsmodul) von 60 bis 1100 MPa (Megapascal) auf. Vorzugsweise weist das Material der Außenschicht einen E-Modul von 60 bis 200 MPa oder 500 bis 1 100 MPa auf.

Das Material der Innenschicht weist insbesondere einen E-Modul von 60 bis 1100 MPa auf. Vorzugsweise weist das Material der Innenschicht einen E-Modul von 60 bis 200 MPa oder 500 bis 1100 MPa auf. Für die Außenschicht und die Innenschicht werden vorzugsweise Materialien gewählt, die eine Sperrwirkung gegenüber polaren Komponenten in flüssiger und gasförmiger Form (z.B. Wasser, Ethanol, usw.) als auch unpolaren Komponenten, und vorzugsweise eine Beständigkeit gegenüber der Flüssigkeit, insbesondere Kraftstoff, aufweisen. Für die Mittelschicht wird vorzugsweise ein Material gewählt, das gegenüber Kraftstoffemissionen sperrt.

Insbesondere wird für die Außen- und/oder Innenschicht Polyethylen bzw. ein polyethylenhaltiges Material verwendet. Insbesondere eignet sich dafür Polyethylen des Typs PE-HD (high density polyethylen) oder PE-LD (low density polyethylen) oder PE- LLD (linear, low density polyethylen) oder PE-HMW (high molecular weight polyethylen) oder PE-UHMW (ultra-high molecular weight polyethylen) oder PE-MD (medium density polyethylen). Alternative können elastischere Materialien wie TPE (thermoplastic elastomer), TPU (thermoplastic polyurethane) oder ETFE (ethylene tetrafluoroethylene) verwendet werden.

Die Sperrwirkung in der Mittelschicht lässt sich vorzugsweise mit Ethylen-Vinylalkohol- Copolymer (EVAL oder EVOH), Polyoxymethylen (POM) oder Polyamid (PA), insbesondere aliphatisches Polyamid, aromatisches Polyamid oder teilaromatisches Polyamid (PPA), erreichen.

Der Faltenbalg weist eine Gesamtdicke als Summe der Dicken aller Schichten auf. Die Außenschicht weist eine Außenschichtdicke, die Innenschicht eine Innenschichtdicke und die Mittelschicht eine Mittelschichtdicke auf:

Besonders bevorzugt beträgt die Mittelschichtdicke 5 bis 800 miti, insbesondere 10 bis 300 miti, besonders vorzugsweise 15 bis 100 gm, weiter vorzugsweise 20 bis 40 gm.

Zusätzlich oder alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Mittelschichtdicke dünner ist als die Außenschichtdicke und/oder dünner ist als die Innenschichtdicke.

Zusätzlich oder alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Außenschichtdicke dünner ist als die Innenschichtdicke.

Insbesondere beträgt die Mittelschichtdicke 1 % bis 25%, vorzugsweise 5% bis 15%, der Gesamtdicke.

Insbesondere beträgt die Außenschichtdicke zwischen 5% und 25%, vorzugsweise zwischen 10% und 20%, der Gesamtdicke. Durch diese relativ dünne Außenschicht kann die Verformungskraft durch die Kraftstoffquellung in der Außenschicht reduziert werden. Unabhängig vom ein- oder mehrschichtigen Aufbau ist bevorzugt vorgesehen, dass die Gesamtdicke 100 bis 3000 gm, insbesondere 200 bis 1200 gm, beträgt.

Partiell kann es dickere und dünnere Bereiche des Faltenbalgs geben. Insbesondere ist vorgesehen, dass die definierten Dicken der Schichten und die Gesamtdicke in der Mitte zwischen zwei Knickstellen gemessen wird.

Vorzugsweise weist der Faltenbalg an zumindest einer Stelle, jedoch vorzugsweise nicht über seine gesamte Fläche, eine zusätzliche Verstärkungsschicht auf. Dadurch kann der Faltenbalg an ausgewählten Stellen mechanisch verstärkt werden.

Struktur des Faltenbalgs

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Faltenbalg durch strukturmechanische Bauteile verstärkt ist. Hierzu wird insbesondere zumindest ein Stützring verwendet. Die Stützringe können an den nach innen weisenden Knickstellen und/oder an den nach außen weisenden Knickstellen eingesetzt sein.

Dabei ist es möglich, die Stützringe an der Außenseite der Wandung des Faltenbalgs und/oder an der Innenseite der Wandung des Faltenbalgs und/oder im Inneren der Wandung des Faltenbalgs anzuordnen. Insbesondere können die Stützringe mit der Wandung des Faltenbalgs verklebt und/oder an der Wandung angeschweißt und/oder in Laschen der Wandung eingesteckt werden. Bei der Anordnung der Stützringe im Inneren der Wandung des Faltenbalgs ist es möglich, die Stützringe zwischen die oben beschriebenen Schichten anzuordnen.

Da die eigentliche Faltfunktion durch die Stützringe nicht eingeschränkt werden soll, ist vorzugsweise vorgesehen, die Stützringe derart auszulegen, dass sie der erforderlichen Bewegung des Volumenelements nicht hinderlich sind. Sie werden hierzu vorzugsweise aus einem härteren Material hergestellt als die Wandung des Faltenbalgs selbst. Das Volumenelement wird so in Form gehalten und die Stützringe unterstützen die gewünschte Bewegung in lediglich einer Achsrichtung, hier definiert parallel zur Falt- Achse (Z-Achse). Allerdings kann für den Stützring auch ein weicheres Material als für die Wandung des Faltenbalgs gewählt werden, da sich die stabilisierende Wirkung durch die Geometrie des Stützrings ergibt. Insbesondere ist der Stützring aus einem Elastomer, vorzugsweise Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR), gefertigt.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass an zumindest einer nach außen weisenden Knickstelle (Außenfalte) auf der Innenseite der Wandung des Faltenbalgs ein Stützring eingelegt ist. Der Stützring ist vorzugsweise nicht mit dem Faltenbalg verbunden, sondern lediglich eingelegt. Insbesondere ist an der obersten Außenfalte und an der untersten Außenfalte solch ein Stützring auf der Innenseite eingelegt.

Zusätzlich oder alternativ zum beschriebenen eingebrachten Stützring kann zumindest eine Falte, insbesondere Außenfalte, durch die bereits beschriebene Verstärkungsschicht in Ringform stabilisiert werden. Insbesondere wird so zumindest die unterste Falte stabilisiert, vorzugsweise mehrere oder alle Außenfalten. Vorzugsweise befindet sich die Verstärkungsschicht an der Außenseite des Faltenbalgs. Vorzugsweise erstreckt sich die Verstärkungsschicht vollumfänglich an zumindest einer nach außen weisenden Knickstelle und bildet somit einen„Stützring".

Zusätzlich oder alternativ zum beschriebenen eingebrachten Stützringen oder dem aus der Verstärkungsschicht gebildeten „Stützring“ kann zumindest eine Außenfalte eine ringförmige Anstauchung aufweisen. Insbesondere wird so zumindest die unterste Falte stabilisiert, vorzugsweise mehrere oder alle Außenfalten. Die Anstauchung entsteht im Blasformwerkzeug und stellt einen verdickten Bereich des Faltenbalgs dar. Vorzugsweise erstreckt sich die Anstauchung vollumfänglich an zumindest einer nach außen weisenden Knickstelle und bildet somit einen„Stützring".

Darüber hinaus ist es möglich, manche oder alle Falten des Faltenbalgs bistabil auszulegen, so dass der für eine komplette Durchatmung des Volumenelements benötigte maximale Überdruck geringer ausfällt und der minimale Unterdrück höher ausfällt als im Vergleich zu einem Faltenbalg mit stabilen Falten. Des Weiteren werden die Falten insgesamt weniger beansprucht, da nur die Falten, die „auf“ sind, sich tatsächlich bewegen.

Zur Unterstützung einer gleichmäßigen Bewegung des Faltenbalgs entlang der Falt- Achse (Z-Achse) und um die Atmung zu vereinfachen und die Falten gleichzeitig zu stabilisieren ist vorzugsweise vorgesehen, dass die zwischen den

Knickstellen befindlichen Zwischenflächen wellenförmig gestaltet sind. Die Wellen sind vorzugsweise radial umlaufend und können auch als„Falten in den Falten“ bezeichnet werden. Form des Faltenbalgs

Der Faltenbalg ist vorzugsweise kegelförmig oder kegelstumpfförmig. Diese Form beschreibt den Faltenbalg insbesondere in seinem aufgefalteten Zustand. Alternativ ist der Faltenbalg z.B. ballig oder zylindrisch.

Die Beschreibung „kegelförmig“ oder „kegelstumpfförmig“ ist hier nicht auf einen Faltenbalg mit einem runden oder ovalen Querschnitt (definiert senkrecht zur Z-Achse) beschränkt. In erster Linie beschreibt diese Form nämlich eine Verjüngung des Faltenbalgs, ausgehend von einem großen Durchmesser, insbesondere an der ersten Elementwand, hingehend zu einem kleineren Durchmesser, insbesondere an der zweiten Elementwand.

Im Querschnitt, senkrecht zur Falt-Achse (Z-Achse), kann der Faltenbalg insbesondere eine runde, ovale oder vieleckige Form aufweisen. Bei der vieleckigen Form sind die Ecken vorzugsweise abgerundet. Ferner ist zur optimalen Volumenausnutzung vorgesehen, dass die Querschnittsform des Faltenbalgs so ausgebildet ist, dass sich das Volumenelement an die Innenseite der Tankkontur und/oder an die Kontur etwaiger Tankeinbauteile annähert.

Die Kegelform oder Kegelstumpfform betrifft insbesondere zumindest einen Abschnitt des Faltenbalgs, wobei dieser Abschnitt mehrere Falten umfasst. So ist der Faltenbalg vorzugsweise vollständig kegelförmig oder kegelstumpfförmig. Alternativ kann der Faltenbalg jedoch auch einen Abschnitt aufweisen, der z.B. zylindrisch oder ballig ist und einen weiteren Abschnitt der kegelförmig oder kegelstumpfförmig ist. Jeder Abschnitt erstreckt sich dabei über mehrere Falten.

Des Weiteren kann der Faltenbalg auch mehrere Abschnitte aufweisen, die sich jeweils über mehrere Falten hinweg erstrecken, wobei diese einzelnen Abschnitte für sich genommen kegelförmig oder kegelstumpfförmig sind.

Für eine optimale Ausnutzung des Bauraums kann es auch von Vorteil sein, wenn der Faltenbalg entlang der Falt-Achse (Z-Achse) gekrümmt, beispielsweise bananenförmig, ausgebildet ist.

Zusätzlich oder alternativ kann für eine optimale Ausnutzung des Bauraums es auch von Vorteil sein, eine Seite des Faltenbalgs steifer zu gestaltet als eine weitere Seite, damit sich der Faltenbalg beim Atmen asymmetrisch bewegt. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass in einem Innenraum eines Tanks mehrere der Volumenelemente verwendet werden, um so den Bauraum optimal auszunutzen. Dadurch können auch komplexere Tankgeometrien genutzt werden, was wiederum vorteilhaft für die Unterbringung des Tanks im Fahrzeug ist.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Faltenbalg spiralförmig gefaltet ist. Bei der Atmung, also dem Auffalten und Zusammenfalten des Faltenbalgs, führt der Faltenbalg dabei eine Drehbewegung aus. Dabei ist es auch möglich, die oben beschriebenen Stützringe in Form einer spiralförmigen Feder an den nach innen weisenden Knickstellen und/oder an den außen weisenden Knickstellen anzuordnen. Diese Form der strukturmechanischen Unterstützung kann gleichzeitig als elastisches Element genutzt werden. Die Funktion des„elastischen Elements“ wird noch im Detail beschrieben.

Führungsanordnung

Vorzugsweise umfasst der Tank zumindest eine Führungsanordnung im Volumenelement oder außerhalb des Volumenelements zum Führen des Faltenbalgs beim Auf- und Zusammenfalten parallel zu seiner Falt-Achse (Z-Achse) und zum Begrenzen einer Bewegung des Faltenbalgs senkrecht zur Falt-Achse. Es können auch mehrere gleiche oder verschiedene Führungsanordnung an selben Faltenbalg verwendet werden.

Vorzugsweise umfasst eine mögliche Führungsanordnung mehrere am Faltenbalg befestigte Führungselemente und zumindest eine Führung; vorzugsweise mehrere Führungen. Die Führungselemente sind fest mit dem Faltenbalg verbunden und an der Führung oder an den mehreren Führungen beweglich angeordnet. Beispielsweise ist die Führung eine Stange, insbesondere eine teleskopierbare Stange, an der die Führungselemente gleitbeweglich geführt sind.

Vorzugsweise umfasst eine mögliche Führungsanordnung zumindest ein Stützelement, z.B. in Form einer Wandung oder eines Holms. Vorzugsweise ist vorgesehen, im Innenraum des Tanks zumindest ein solches Stützelement anzuordnen, das sich unmittelbar an der Außenseite des Faltenbalgs entlang erstreckt. Das Stützelement ist fest mit der Außenwandung des Tanks verbunden. Dabei kann das Stützelement direkt mit der Außenwandung oder beispielsweise mit einer Schwallwand im Tank verbunden sein. Beispielsweise durch Schwallbewegungen der Flüssigkeit im Tank kann es zu einer Bewegung des Faltenbalgs kommen. Das Stützelement ist insbesondere so angeordnet, um diese Bewegung des Faltenbalgs weitestgehend zu verhindern. Das zumindest eine Stützelement ist vorzugsweise an die Form des aufgefalteten Faltenbalgs angepasst und kann somit ebenfalls kegelförmig oder kegelstumpfförmig sein. Beispielsweise kann das Stützelement auch eine den Faltenbalg umhüllende Einhausung darstellen. So kann das Stützelement den Faltenbalg beim Atmen führen und eine Bewegung senkrecht zu Falt-Achse begrenzen.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zumindest eine Stützelement maximal 40 mm, vorzugsweise maximal 20 mm, vom aufgefalteten Faltenbalg entfernt ist oder unmittelbar am Faltenbalg anliegt.

Vorzugsweise ist eine mögliche Führungsanordnung durch die Außenwandung des Tanks gebildet, wobei sich die Außenwandung dabei in das Innere des Faltenbalgs erstreckt und so den Faltenbalg zumindest im zusammengefalteten Zustand stützen und führen kann. Dadurch, dass sich die Außenwandung nach innen erstreckt entsteht vorzugsweise auf ihrer Außenseite ein Freiraum, in dem vorzugsweise der Filter, insbesondere Staubfilter, angeordnet ist.

Weitere Ausgestaltung des Faltenbalgs

Des Weiteren ist bevorzugt zumindest ein elastisches Element vorgesehen. Das elastische Element ist beispielsweise als Spiralfeder ausgebildet. Das elastische Element kann im Inneren des Faltenbalgs angeordnet sein oder außen am Faltenbalg angreifen. Das elastische Element kann den Faltenbalg in Richtung seines zusammengefalteten Zustands und/oder seines aufgefalteten Zustands belasten. Die Belastungsrichtung kann dabei so gewählt werden, dass das elastische Element den Faltenbalg beim Auffalten oder beim Zusammenfalten unterstützt.

Wenn das elastische Element im Inneren des Faltenbalgs angeordnet ist, ist es vorzugsweise über den Anschluss und somit durch die erste Elementwand hindurch in den Faltenbalg eingesetzt. Wenn das elastische Element außerhalb des Faltenbalgs angeordnet ist, kann es sich beispielsweise an der zweiten Elementwand und der gegenüberliegenden Außenwandung des Tanks abstützen. Des Weiteren ist es möglich, an der zweiten Elementwand einen Hebel angreifen zu lassen. Dieser Hebel wiederum kann über das elastische Element belastet werden.

Alternative kann der Herstellprozess so eingestellt werden, dass der Faltenbalg sich bei der Abkühlung zusammenzieht, und damit in seinem Gleichgewichtszustand zusammengefaltet ist. Der Faltenbalg selbst erfüllt dann die Funktion des„elastischen Elements“. Die Federkraft des Faltenbalgs wird durch Material, Wanddicke und Geometrie des Faltenbalgs sowie durch dessen Herstellungsprozess eingestellt.

Zusätzlich oder alternativ zu dem elastischen Element kann der Tank einen Aktuator aufweisen. Der Aktuator ist beispielsweise eine Pumpe, mit der aktiv das Gas in das Volumenelement gepumpt oder abgesaugt wird.

Darüber hinaus kann der Aktuator auch mechanisch am Volumenelement angreifen, beispielsweise über den oben beschriebenen Hebel, um das Volumen des Volumenelements aktiv zu verändern. Hierzu wird beispielsweise ein elektromotorischer, elektromagnetischer oder piezoelektrischer Aktuator eingesetzt.

Durch die aktive Unterstützung, sei es durch das elastische Element oder den Aktuator, ist es möglich, die Effizienz des Volumenelements zu erhöhen, da ein zügigeres Ansprechverhalten, beispielsweise bei einer Betankung möglich ist. Des Weiteren kann so auch die volle Funktionsfähigkeit bei der Betankung sichergestellt werden. Ferner können höhere Wanddicken bzw. Materialfestigkeiten und somit ein robusteres Design gewählt werden, wobei gleichzeitig das Volumenelement durch die aktive Unterstützung ein zügiges Ansprechverhalten aufweist. Auch die Funktionssicherheit bei tieferen Temperaturen wird durch die aktive Unterstützung verbessert.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Tank zumindest einen Sensor zur Ermittlung des Volumens des Volumenelements aufweist. Der Sensor kann beispielsweise als Abstandssensor, als Winkelsensor oder als Drucksensor arbeiten.

Der Abstandssensor ermittelt vorzugsweise den Abstand zwischen den beiden gegenüberliegenden Elementwänden des Volumenelements oder beispielsweise des Abstands zwischen der zweiten Elementwand und der gegenüberliegenden Außenwandung des Tanks (vorzugsweise der unteren Außenwandung).

Der oben beschriebene Hebel, welcher insbesondere an der zweiten Elementwand des Volumenelements angreift, ist vorzugsweise im Tank drehbeweglich angelenkt. So kann am Hebel mit einem entsprechenden Sensor beispielsweise der Winkel des Hebels erfasst werden. Bei bekannter Geometrie des Aufbaues lässt sich aus diesem Winkel das Volumen des Volumenelements errechnen.

Darüber hinaus kann im Innenraum des Tanks (außerhalb des Volumenelements) und/oder im Volumenelement der Druck bestimmt werden. Basierend auf diesem Druck und gegebenenfalls basierend auf den Werten des beschriebenen elastischen Elements und/oder der aktiven Unterstützung mit dem Aktuator, kann das Volumen des Volumenelements errechnet werden.

Des Weiteren ist es auch möglich, mehrere der beschriebenen Sensoren miteinander zu kombinieren, um daraus das Volumen des Volumenelements zu berechnen.

Vorzugsweise ist ein Verfahren zur aktiven Unterstützung des Volumenelements mit dem beschriebenen Aktuator vorgesehen, wobei der Aktuator in Abhängigkeit des Volumens, insbesondere bestimmt mit zumindest einem der Sensoren, des Volumenelements angesteuert wird.

Ersatz bzw. Reparatur des Volumenelements

Gemäß einer bevorzugten Variante ist das Volumenelement an einem Deckel befestigt, so dass durch Entfernen des Deckels, welcher die Außenwandung des Tanks verschließt, das Volumenelement entnommen wird. An demselben Deckel oder an einem anderen Deckel kann ein neues Volumenelement befestigt werden. Dabei ist jedoch zu beachten, dass der Deckel und das durch den Deckel zu verschließende Loch entsprechend der Größe des Volumenelements zu gestalten sind.

Vorzugsweise umfasst der Tank zumindest eine lösbare Halteanordnung. Diese Halteanordnung ist dazu ausgebildet, zumindest zwei benachbarte Falten des Faltenbalgs im zusammengefalteten Zustand zu halten.

Gemäß einer Variante, hält die lösbare Halteanordnung, beispielsweise in Form einer von außen oder innen aufgesteckten Klammer, lediglich manche der Falten des Faltenbalgs zusammen, wobei sich die verbleibenden Falten zusammenfalten und wieder auseinanderfalten können, um somit ein Atmen des Volumenelements zu ermöglichen. Nach einer gewissen Betriebsdauer kann die Halteanordnung gelöst werden und gegebenenfalls an anderen, bereits benutzten Falten angesetzt werden.

Die von der Halteanordnung zusammengehaltenen Falten bilden somit einen Reserve- Bereich des Faltenbalgs. Die verbleibenden Falten können die Atmung ausführen und bilden somit einen Aktiv-Bereich des Faltenbalgs. Sowohl der Aktiv-Bereich als auch der Reserve-Bereich umfassen jeweils mehrere Falten.

Nach einer gewissen Betriebsdauer, nach einem Verschleiß oder bei Auftreten eines Lecks kann die Halteanordnung am Reserve-Bereich gelöst werden, so dass diese Falten aktiv werden. Zusätzlich ist es möglich, dieselbe Haltevorrichtung oder eine weitere Haltevorrichtung zu setzen und dadurch die vorherigen Falten des Aktiven- Bereichs in einen passiven Zustand zu versetzen.

Das Betätigen der zumindest einen Halteanordnung erfolgt beispielsweise über einen Deckel in der Außenwandung des Tanks. Durch Öffnen des Deckels kann beispielsweise mit der Hand in das Innere des Tanks und somit zum Volumenelement oder direkt in das Innere des Volumenelements gegriffen werden.

Falls die Halteanordnung im Innen des Volumenelements ist, wird vorzugsweise über den Deckel ein Zugang zum Faltenbalg ermöglicht. Ferner kann das Volumenelement auch direkt zur Umgebung offen sein, wobei auf den Deckel verzichtet werden kann.

Alternativ oder zusätzlich ist auch vorgesehen, dass die Halteanordnung durch ein Auslösesignal von außen gelöst und/oder gesetzt werden kann. Hierzu befindet sich an der Halteanordnung ein entsprechend ansteuerbarer Aktuator.

Die Halteanordnung kann außen an dem Faltenbalg angesetzt sein. Hierzu kann beispielsweise eine Klammer verwendet werden, die mehrere der Falten umklammert und somit in ihrem passiven Zustand zusammenhält.

Darüber hinaus ist es möglich, sowohl außen als auch im inneren des Faltenbalgs eine Halteanordnung zu verwenden, die ineinander rastet oder beispielsweise magnetisch aneinander hält.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Faltenbalg im Inneren durch eine Trennwand in zwei Bereiche unterteilt ist, der eine Bereich ist dabei zunächst als Aktiv- Bereich ausgestaltet. Im zweiten Bereich ist die Halteanordnung vorgesehen, die die einzelnen Falten im gefalteten Zustand zusammenhält. Die beiden Bereiche bzw. die Volumen der beiden Bereiche sind durch eine Öffnung in der Trennwand miteinander verbunden.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass in den Innenraum des Tanks zumindest zwei Volumenelemente, jeweils mit einem Faltenbalg, angeordnet sind. Eines der beiden Volumenelemente ist zunächst aktiv und kann durch seine Verbindung mit der gasführenden Leitung atmen. Das zweite Volumenelement ist als Reserve-Volumenelement ausgebildet und verbleibt in seinem zusammengefalteten Zustand. Insbesondere ist am Reserve-Volumenelement die beschriebene Halteanordnung vorgesehen, um den zusammengefalteten Zustand aller Falten aufrecht zu erhalten. Nach einer gewissen Betriebsdauer, nach Verschleiß oder einer Leckage wird das aktive Volumenelement durch das Reserve-Volumenelement ersetzt.

Gemäß einer Variante ist das aktive Volumenelement, beispielsweise über seinen Anschluss, der sich an der ersten Elementwand befindet, an der Außenwandung des Tanks befestigt und über den Anschluss mit der gasführenden Leitung verbunden. Das Reserve-Volumenelement ist unabhängig vom aktiven Volumenelement an einer geeigneten Stelle im Innenraum angeordnet. Die beschriebene Halteanordnung hält das Reserve-Volumenelement im zusammengefalteten Zustand. Insbesondere weist dieses Reserve-Volumenelement einen eigenen Anschluss auf. Dieser Anschluss ist vorzugsweise mittels eines Verschlusses, beispielsweise einer Kappe, verschlossen, so dass kein Kraftstoff in das Innere des Reserve-Volumenelements eintritt. Beim Wechsel des Volumenelements, wird das erste Volumenelement von der gasführenden Leitung abgeschlossen. Das erste Volumenelement kann dann beispielsweise im Inneren des Tanks verbleiben oder kann durch die entsprechende Öffnung aus dem Innenraum entfernt werden. Hierzu kann auch eine relativ kleine Öffnung verwendet werden, da es möglich ist, das erste Volumenelement im Innenraum zu zerkleinern oder zusammenzuknüllen, so dass es durch die relativ kleine Öffnung entfernt werden kann. Daraufhin wird der Verschluss am Anschluss des Reserve-Volumenelements gelöst und das Reserve-Volumenelement an die gasführende Leitung angeschlossen. Ferner wird auch die Halteanordnung am Reserve-Volumenelement gelöst, so dass das Reserve- Volumenelement atmen kann.

Gemäß einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass in dem Innenraum zwei Volumenelemente angeordnet sind, wobei jedes Volumenelement über einen eigenen Anschluss direkt mit der gasführenden Leitung verbunden ist. Um zunächst eines der beiden Volumenelemente als„Reserve-Volumenelement“ auszugestalten, weist dieses Volumenelement beispielsweise die beschriebene Halteanordnung auf, um seine Falten im zusammengefalteten Zustand zu halten. Bei Wechsel wird dann die Halteanordnung des Reservevolumenelements gelöst und am ersten Volumenelement die Halteanordnung gesetzt.

Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, das Zu- und Abströmen des Gases zu einem der beiden Volumenelemente, beispielsweise durch ein 3-Wege Ventil in der entsprechenden Leitung, abzusperren, wodurch auch erreicht wird, dass das gewünschte Volumenelement im zusammengefalteten Zustand verbleibt. Dadurch kann u. U. auf eine Halteanordnung verzichtet werden. Es werden dann vorzugsweise Überdruckventile an jedem Volumenelement angeschlossen, um sicherzustellen, dass das gesperrte Volumenelement, trotz Diffusion durch seine Wandung immer im verdrängten Zustand bleibt. Gemäß einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass lediglich eines der beiden

Volumenelemente über den Anschluss direkt mit der gasführenden Leitung verbunden ist. Das zweite Volumenelement (Reserve-Volumenelement) ist über seinen Anschluss direkt mit dem ersten Volumenelement verbunden. Beispielsweise steckt der Anschluss des Reserve-Volumenelements in der zweiten Elementwand des ersten Volumenelements. Auch hier können wieder Halteanordnungen an beiden

Volumenelementen verwendet werden, um so zu definieren, welches der beiden Volumenelemente atmen soll.

Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem vorab beschriebenen Tank. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:

Figur 1 bis 9 unterschiedliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Tanks mit einem Volumenelement, ausgebildet als Faltenbalg,

Figuren 10 bis 13 unterschiedliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Tanks mit einem Volumenelement, wobei der Faltenbalg aktive und passive Bereiche aufweist,

Figuren 14 bis 17 unterschiedliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Tanks mit zwei Volumenelementen, jeweils ausgebildet als Faltenbalg,

Figur 18 ein Volumenelement, ausgebildet als Faltenbalg mit bistabilen

Falten, und

Figur 19 eine schematische Darstellung zur Figur 18,

Figur 20 ein Volumenelement, ausgebildet als Faltenbalg mit Wellen auf den

Zwischenflächen, und

Figur 21 ein Volumenelement mit weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen. Die Figuren zeigen schematisch unterschiedliche Ausgestaltungen eines Tanks 1. Der Tank 1 wird insbesondere in einem Kraftfahrzeug verwendet.

Der Tank 1 umfasst eine Außenwandung 2, die einen Innenraum 3 zur Aufnahme von Kraftstoff bildet. In dem Innenraum 3 befindet sich zumindest ein Volumenelement 4. An der Außenwandung 2 kann ein Deckel 5 zum Öffnen einer Öffnung ausgebildet sein.

Zu dem Tank 1 führt eine gasführende Leitung 6. Diese ist mit dem zumindest einen Volumenelement 4 gasführend verbunden.

Im Folgenden werden unterschiedliche Ausgestaltungen des Tanks 1 und des

Volumenelements 4 im Detail beschrieben. Diese unterschiedlichen Ausgestaltungen sind vorzugsweise miteinander kombinierbar.

Figur 1 zeigt, dass das Volumenelement 4 zwei gegenüberliegende Elementwände umfasst, nämlich eine oben liegende erste Elementwand 11 und eine gegenüberliegende zweite Elementwand 12. Die beiden Elementwände 1 1 , 12 des Volumenelements 4 sind durch einen Faltenbalg 10 miteinander verbunden. Beim Atmen des Volumenelements bewegt sich der Faltenbalg 10 entlang der eingezeichneten Falt-Achse Z.

An der ersten Elementwand 11 ist ein Anschluss 16 in Form eines Nippels ausgebildet. Dieser Anschluss 16 ragt durch die Außenwandung 2 nach außen und ist mit der gasfüllenden Leitung 6 verbunden.

Des Weiteren zeigt Figur 1 , die Möglichkeit zwischen der ersten Elementwand 11 und der Außenwandung 2 des Tanks 1 zumindest einen Abstandshalter 17 anzuordnen. Die Außenwandung 2 des Tanks 1 kann durch Aufblasen einer Kunststoffform erzeugt werden. Dabei kann bereits vor dem Aufblasen das Volumenelement 4 in dem entstehenden Tank 1 angeordnet sein. Nach dem Aufblasen der Außenwandung 2 kühlt diese ab. Um durch die Erwärmung während des Aufblasens bzw. die nachfolgende Abkühlung das Volumenelement 4 nicht zu beschädigen, ist dieses vorzugsweise durch den zumindest einen Abstandshalter 17 beabstandet.

Des Weiteren zeigt Figur 1 als optionale Ausgestaltung die schematische Anordnung einer Führungsanordnung 56. Die Führungsanordnung 56 umfasst mehrere

Führungselemente 57. Die Führungselemente 57 sind an unterschiedlichen Positionen mit der Außenseite des Faltenbalgs fest verbunden. Des Weiteren umfasst die

Führungsanordnung 56 eine Führung 58. Die Führung 58 ist hier als teleskopierbare Stange ausgebildet, die sich entlang der Falt-Achse Z erstreckt. Die Führungselemente sind gleitbeweglich an der Führung 58 geführt. Die schematische Darstellung in Figur 1 zeigt rein beispielhaft nur eine Führung 58. Tatsächlich können jedoch mehrere dieser Führungen 58 verwendet werden. Insbesondere werden auch mehr als die zwei dargestellten Führungselemente 57 verwendet.

Die Führungsanordnung 56 führt und stützt den Faltenbalg 10 beim Ein- und Ausfalten und somit bei seiner Bewegung parallel zur Falt-Achse Z. Eine Bewegung senkrecht zur Falt-Achse Z wird durch die Führungsanordnung 56 verhindert bzw. begrenzt.

Figur 2 zeigt in einer Detaildarstellung den mehrschichtigen Aufbau der Wandung des Faltenbalgs 10 mit Innenschicht 13, Mittelschicht 14 und Außenschicht 15. Der Faltenbalg 10 weist eine Gesamtdicke 10a als Summe der Dicken aller Schichten auf. Die Außenschicht 15 weist eine Außenschichtdicke 15a, die Innenschicht 13 eine Innenschichtdicke 13a und die Mittelschicht 14 eine Mittelschichtdicke 14a auf. Die Dimensionen und Materialien für die Schichten wurden im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits vorteilhaft definiert. Die Außenschichtdicke 15a ist dünner als die Innenschichtdicke 13a.

Des Weiteren zeigt Figur 2, dass der Faltenbalg abwechselnd eine Vielzahl an nach innen weisenden Knickstellen 18 und nach außen weisenden Knickstellen 19 aufweist. Zwischen den Knickstellen befinden sich jeweils Zwischenflächen 20. Figur 2 zeigt die Anordnung von Stützringen 21 an der Innenseite der Knickstellen 18, 19. Es ist möglich, Stützringe 21 an allen oder manchen Falten anzuordnen. Ferner ist es möglich, die Stützringe 21 sowohl innen als auch außen oder zwischen den Schichten 13, 14, 15 anzuordnen.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass an zumindest einer nach außen weisenden Knickstelle 19 (Außenfalte) auf der Innenseite der Wandung des Faltenbalgs 10 ein Stützring 21 eingelegt ist. Der Stützring 21 ist vorzugsweise nicht mit dem Faltenbalg 10 verbunden, sondern lediglich eingelegt.

Zusätzlich oder alternativ zum beschriebenen steifen Stützring 21 kann zumindest eine Falte, insbesondere Außenfalte, durch eine Verstärkungsschicht 15b stabilisiert werden. Wie Figur 2 zeigt befindet sich die Verstärkungsschicht 15b vorzugsweise an der Außenseite des Faltenbalgs 10 und erstreckt sich ringförmig vollumfänglich an zumindest einer nach außen weisenden Knickstelle 19 und bildet somit einen„Stützring".

Zusätzlich oder alternativ zum beschriebenen steifen Stützringen 21 oder dem aus der Verstärkungsschicht 15b gebildeten „Stützring“ kann zumindest eine Außenfalte eine Anstauchung 71 aufweisen, die einen„Stützring“ bildet. Diese Variante wird anhand von Figur 21 beschrieben. Bei der Anstauchung 71 kann durch das Blaswerkzeug ein Materialeinschub an der Innenseite der Knickstelle erzeugt werden, der die Verstärkungswirkung der Anstauchung 71 unterstützt.

Ferner zeigt Figur 2 senkrecht zur Z-Achse einen großen Durchmesser 7 des

Volumenelements 4 an der ersten Elementwand 1 1 und einen kleinen Durchmesser 8 des Volumenelements 4 an der zweiten Elementwand 12. Durch diese Ausgestaltung der Durchmesser 7, 8 ergibt sich ein kegelstumpfförmiges Volumenelement 4. Die Seite mit dem größeren Durchmesser 7 ist vorzugsweise oben angeordnet und liegt an der Außenwandung 2 an.

Figur 3 zeigt ein Stützelement 30 in Form einer Einhausung als Führungsanordnung 56. Dieses Stützelement 30 ist unmittelbar an der Außenseite des aufgefalteten Faltenbalgs 10 angeordnet und begrenzt eine etwaige Bewegung des Faltenbalgs 10, beispielsweise verursacht durch die sich im Innenraum 3 bewegende Flüssigkeit.

Darüber hinaus führt das Stützelement 30, ausgebildet als Führungsanordnung 56, den Faltenbalg beim Ein- und Ausfalten und begrenzt dabei eine etwaige Bewegung senkrecht zur Falt-Achse Z.

Figur 4 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung der Führungsanordnung 56. Hierzu zeigt Figur 4 auf der linken Seite den Faltenbalg 10 im ausgefalteten Zustand. Auf der rechten Seite zeigt Figur 4 den eingefalteten Faltenbalg. Gemäß Figur 4 ist die

Führungsanordnung 56 dadurch gebildet, dass sich die Außenwandung 2 in das Innere des Faltenbalgs 10 erstreckt. Dieser Bereich der Außenwandung 2 kann alternativ auch durch einen Deckel 5 gebildet werden, der einen Teil der Außenwandung 2 darstellt.

Dadurch dass sich gemäß Figur 4 die Außenwandung 2 in das Innere des Faltenbalgs 10 erstreckt, kann dieser Bereich der Außenwandung 2 den Faltenbalg zumindest teilweise stützen und/oder führen. So begrenzt auch dieser nach Innen gewölbte Bereich der Außenwandung 2 eine Bewegung des Faltenbalgs 10 senkrecht zur Falt-Achse Z.

Figur 5 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des Faltenbalgs 10 mit spiralförmiger Faltung. Beim Auf- und Zufalten des Faltenbalgs 10 entlang der Z-Achse dreht sich die zweite Elementwand 12 relativ zur ersten Elementwand 1 1 um die Z-Achse. Der Stützring 21 ist hier spiralförmig ausgestaltet und kann gleichzeitig auch als elastisches Element 36 verwendet werden. Das elastische Element 36 wird anhand von Figur 6 genauer erläutert.

Ferner zeigt Figur 5 die Verwendung eines Abstandssensors 31. Hier ist der

Abstandssensor 31 an der Innenseite der ersten Elementwand 11 angeordnet und misst den Abstand zur zweiten Elementwand 12. Vorzugsweise befindet sich hierzu an der zweiten Elementwand 12 ein entsprechendes Gegenstück 32, beispielsweise ausgebildet als Reflektor. Der Abstandssensor 31 kann beispielsweise optisch oder

elektromagnetisch oder akustisch arbeiten. Durch Messen des Abstandes zwischen den beiden Elementwänden 11 , 12 kann eine entsprechende Steuereinheit das aktuelle Volumen des Volumenelements 4 berechnen. Die Verwendung des Abstandssensors 21 ist dabei unabhängig von der etwaigen spiralförmigen Faltung des Faltenbalgs 10.

Bei der spiralförmigen Faltung dreht sich das Gegenstück 32 relativ zum Abstandssensor 31. Dadurch kann der Abstandssensor 31 auch einen Drehwinkel zum Gegenstück 32 erfassen und dadurch auf den Abstand rückschließen.

Figur 6 zeigt neben der Verwendung eines Abstandssensors 31 im Inneren des

Volumenelements 4 noch weitere mögliche Sensoren, die auch einzeln verwendet werden können, um Rückschlüsse auf das Volumen des Volumenelements 4 zu ziehen:

So zeigt Figur 6 beispielsweise einen Abstandssensor 31 am Boden der Außenwandung 2, der den Abstand zur zweiten Elementwand 12, gegebenenfalls ebenfalls mit einem Gegenstück 32, misst.

Zusätzlich oder alternativ kann ein Drucksensor 33 verwendet werden, der beispielsweise den Druck im Innenraum 3 außerhalb des Volumenelements 4 oder (nicht dargestellt) den Druck im Volumenelement 4 misst.

Unabhängig von den Sensoren zeigt Figur 6 eine mögliche Anordnung eines elastischen Elements 36, hier in Form einer Feder. Im gezeigten Beispiel ist das elastische Element 36 im Inneren des Volumenelements 4 angeordnet. Das elastische Element 36 stützt sich im Inneren des Volumenelements 4 gegen die zweite Elementwand 12 und ist auf der Gegenseite beispielsweise im Inneren des Anschlusses 16 abgestützt. Insbesondere kann dieses elastische Element 36 auch durch den Anschluss 16 hindurch in das Innere des Volumenelements 4 eingeführt werden. Das elastische Element kann alternativ an der oberen Wandung befestigt sein; wie mit 36‘ in Figur 6 dargestellt ist. Alternativ hierzu ist es beispielsweise auch möglich, ein elastisches Element 36 an der Unterseite der zweiten Elementwand 12 anzuordnen und gegen die Außenwandung 2 abzustützen.

Ferner zeigt Figur 6 eine Verwendung eines Hebels 34, der im Innenraum 3 schwenkbar angelenkt ist und mit der zweiten Elementwand 12 verbunden ist. Die Bewegung dieses Hebels kann beispielsweise mit einem Winkelsensor 35 erfasst werden, wodurch sich wiederum Rückschlüsse ziehen lassen auf das aktuelle Volumen des Volumenelements 4.

Des Weiteren kann der Tank 1 zumindest einen Aktuator 37 umfassen, mit dem es möglich ist, das Volumen des Volumenelements 4 aktiv zu beeinflussen. Dies kann insbesondere basierend auf dem durch die Sensoren 31 , 33, 35 ermittelten Volumen erfolgen.

Ein möglicher Aktuator 37 ist eine Pumpe, mit der über den Anschluss 16 Gas in das Volumenelement 4 gepumpt oder abgesaugt werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, beispielsweise einen Aktuator 37 in Form eines elektrischen Antriebs am Hebel 34 anzuordnen. Dadurch kann mit dem Aktuator 37 der Hebel 34 bewegt werden, wodurch wiederum die zweite Elementwand 12 gegenüber der ersten Elementwand 1 1 bewegt wird.

Figur 7 zeigt rein schematisch eine Ausgestaltung, bei der der Faltenbalg 10 auf einer Seite steifer ausgebildet ist als auf einer gegenüberliegenden Seite. Diese Ausgestaltung des Faltenbalgs 10 kann mit allen anderen hier vorgestellten Ausgestaltungen kombiniert werden. Figur 7 verdeutlicht, wie durch die unterschiedlichen Steifigkeiten der Faltungen des Faltenbalgs 10 es möglich ist, dass sich der Faltenbalg asymmetrisch auf- und zufaltet. Dadurch kann der Faltenbalg 10 an spezifische Geometrien des Innenraums 3 angepasst werden.

Figur 8 verdeutlicht rein schematisch, dass der Faltenbalg nach oben direkt offen sein kann und über eine entsprechende Öffnung in der Außenwandung 2 mit der Umgebung verbunden sein kann. In dieser Ausgestaltung ist keine gasführende Leitung 6 nötig, sondern das Innere des Faltenbalgs 10 ist direkt zur Umgebung hin offen.

Figur 9 zeigt eine einfache Möglichkeit zum Auswechseln des Volumenelements 4. Gemäß Figur 9 ist in der Außenwandung 2 ein Deckel 5 angeordnet. Das

Volumenelement 4 ist an der Innenseite dieses Deckels 5 angeordnet. Der Deckel 5 verschließt eine Öffnung, die groß genug ist, um den Deckel samt Volumenelement 4 aus dem Innenraum 3 zu entfernen.

Figur 10 zeigt eine Variante, bei der mehrere benachbarte Falten des Faltenbalgs 10 mittels einer Halteanordnung 40 im gefalteten Zustand zusammengehalten werden. In diesem Beispiel ist die Halteanordnung 40 als eine Klammer ausgebildet, die von außen auf den Faltenbalg 10 aufgesetzt ist. Die Halteanordnung 40 hält somit bestimmte Falten des Faltenbalgs 10 zusammen, die einen Reserve-Bereich des Faltenbalgs 10 bilden. Durch Entfernen dieser Halteanordnung 40 und gegebenenfalls durch Setzen der Halteanordnung 40 an anderen Falten des Faltenbalgs 10, kann der Reserve-Bereich aktiviert werden.

Figur 11 zeigt, dass die Halteanordnung 40, wie sie anhand von Figur 10 erläutert wurde, auch im Inneren des Faltenbalgs 10 angeordnet werden kann. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Deckel 5 in der Außenwandung 2 des Tanks 1 so angeordnet ist, dass durch Öffnen des Deckels direkt das Innere des Faltenbalgs 10 zugänglich ist. Dadurch kann die Halteanordnung 40 durch eine Person gelöst werden.

Der in Figur 1 1 gezeigte Deckel 5, welcher einen direkten Zugang in das Innere des Faltenbalgs 10 ermöglicht, kann auch unabhängig von der gezeigten Halteanordnung 40 verwendet werden, um beispielsweise eine Reparatur des Faltenbalgs 10 von innen zu ermöglichen.

Figur 12 zeigt eine Ausgestaltung der Halteanordnung 40 mit zwei gegenüberliegenden Elementen, die ineinander rasten oder anderweitig, beispielsweise magnetisch, aneinander halten. In der Darstellung nach Figur 12 ist die untere Hälfte des Faltenbalgs 10 passiv und dient zur Reserve. Nach einem entsprechenden Verschleiß oder beispielsweise einer Leckage kann die Halteanordnung 40 so gesetzt werden, dass die obere Hälfte des Faltenbalgs 10 passiv wird und die untere Hälfte des Faltenbalgs 10 zum Atmen verwendet wird.

Figur 13 zeigt eine ähnliche Variante wie in Figur 12. Allerdings befindet sich hier die Haltevorrichtung 40 im Inneren des Faltenbalgs 10, in Form eines Ouick-Connectors. Vorteil der Vorrichtung ist, dass ein Leck im oberen Teil die Emissionen nicht beeinflussen würden, weil es abgedichtet ist.

Des Weiteren zeigt Figur 13, dass der Faltenbalg 10 durch eine Trennwand 43 unterteilt ist. Die Trennwand 43 weist eine Öffnung auf, so dass die beiden Bereiche des

Faltenbalgs miteinander verbunden sind. An dieser Öffnung sowie an der ersten Elementwand 1 1 bzw. am Anschluss 16 befindet sich die Haltevorrichtung 40, die es ermöglicht, diese Öffnung der Trennwand 43 direkt mit dem Anschluss 16 zu verbinden. Dies erfolgt dann, wenn die Halteanordnung 40 des unteren Bereichs des Faltenbalgs gelöst wird und der obere Bereich des Faltenbalgs 10 passiv gesetzt wird. Die

Haltevorrichtung 40 im ersten Volumenelement 4 ist gleichzeitig als

Verbindungsanordnungen 41 ausgebildet, die einen einfachen und lösbaren Anschluss der Öffnung der Trennwand 43 an die gasführende Leitung 6 ermöglicht. Zur Entbindung der unteren Haltevorrichtung 40 (z. B. in der Werkstatt, bei einer Reparatur oder einem Service) kann man bspw. die Verbindungsanordnungen 41 oben anschließen, und das Volumenelement 4 mit Druck beaufschlagen, bis zum Reißen der Haltevorrichtung 40.

Figur 14 zeigt eine Variante, bei der sich zwei Volumenelemente 4 im Innenraum 3 befinden. Während das eine Volumenelement 4 durch seine Verbindung mit der gasförmigen Leitung 6 atmet, verbleibt das Reserve-Volumenelement 4 im

zusammengefalteten Zustand, gehalten durch die Halteanordnung 40, an einer beliebigen Stelle im Innenraum 3. Insbesondere ist der Anschluss 16 des Reserve- Volumenelements 4 dabei durch einen Verschluss 42 (Kappe) verschlossen, so dass kein Kraftstoff in das Innere des Reserve-Volumenelements 4 eintreten kann. Beim Wechseln der Volumenelemente 4 wird das erste Volumenelement 4 abgezogen. Vom Reserve-Volumenelement 4 wird der Verschluss 42 entfernt, so dass der Anschluss 16 des Reserve-Volumenelements 4 an der entsprechenden Öffnung in der Außenwandung 2 angeschlossen werden kann. Hierzu sind an der Außenwandung 2 und an den Anschlüssen 16 vorzugsweise entsprechend lösbare Verbindungsanordnungen 41 vorgesehen.

Figur 15 zeigt eine Variante, bei der sich ebenfalls zwei Volumenelemente 4 im

Innenraum 3 befinden. Das Reserve-Volumenelement 4 ist dabei wiederum mittels einer Halteanordnung 40 im zusammengefalteten Zustand gehalten. Beide Volumenelemente 4 sind stets über eigene Anschlüsse 16 mit der gemeinsamen gasführenden Leitung 6 verbunden. Durch entsprechendes Lösen und Setzen der Halteanordnungen 40 im ersten Volumenelement 4 bzw. im Reserve-Volumenelement 4 kann bestimmt werden, welches Volumenelement im zusammengefalteten Zustand verbleibt und welches Volumenelement 4 atmet.

Figur 16 zeigt wie Figur 15 zwei Volumenelemente 4, jeweils als Faltenbalg 10, im Inneren des Tanks 1. Beide Volumenelemente 4 sind über eigene gasführende Leitungen 6 mit der Umgebung verbunden. In der Variante nach Figur 16 bedarf es allerdings keiner Halteanordnungen 40. Gemäß Figur 16 sind die beiden Leitungen 6 der beiden Volumenelemente 4 über ein Dreiwegeventil 61 miteinander verbunden. Durch entsprechende Schaltung des Dreiwegeventils 61 kann entweder das eine oder das andere Volumenelement 4 zur Anwendung kommen.

Es werden dann vorzugsweise Überdruckventile 60 an jedem Volumenelement 4 verwendet, um sicherzustellen, dass das gesperrte Volumenelement 4, trotz Diffusion durch seine Wandung immer im verdrängten Zustand bleibt.“

Figur 17 zeigt ebenfalls eine Anordnung mit zwei Volumenelementen 4 im Innenraum 3. Diese Anordnung entspricht der Darstellung in Figur 9 mit dem Unterschied, dass es sich hierbei nicht um einen einzelnen Faltenbalg 10 handelt, der durch eine Trennwand 43 unterteilt ist, sondern um zwei eigene Faltenbälge 10, die miteinander verbunden sind. Im Gegensatz zu Figur 13 weist das erste Volumenelement 4 gemäß Figur 17 eine

Halteanordnung 40 auf, die eigenständig von der Verbindungsanordnung 41 konstruiert ist.

Figur 18 zeigt die Möglichkeit, die Falten des Faltenbalgs 10 bistabil auszubilden. Figur 18 zeigt hierzu eine bistabile Falte 55, wobei insbesondere mehrere oder alle der Falten als bistabile Falten 55 ausgebildet sein können.

Figur 19 zeigt zu Figur 18 den vorteilhaften Verlauf des Volumens des Faltenbalgs 10 in Abhängigkeit des Drucks im Volumenelement 4 als gestrichelte Linie unter Verwendung von bistabilen Falten 55 für alle Falten im Vergleich zu herkömmlichen stabilen Falten mit der durchgezogenen Linie.

Figur 20 zeigt in rein schematischer Darstellung für alle hier gezeigten

Ausführungsbeispiele, dass zur Unterstützung einer gleichmäßigen Bewegung des Faltenbalgs 10 entlang der Falt-Achse Z und um die Atmung zu vereinfachen und die Falten gleichzeitig zu stabilisieren optional vorgesehen sein kann, dass die zwischen den Knickstellen befindlichen Zwischenflächen 20 Wellen 62 aufweisen und somit wellenförmig bzw. in Wellenstruktur gestaltet sind.

Die erste Elementwand 1 1 und/oder die zweite Elementwand 12 können als steife Platten ausgebildet sein. Alternative kann man umlaufende radiale Falten im Boden integrieren, damit der Boden sich innerhalb der Außenfalten etwas aufwärts bewegen kann, um das minimale Volumen weiter zu verringern. In diesem Fall ist die Elementwand 12 keine steife Platte mehr. Figur 20 zeigt diese Ausgestaltung, die mit oder ohne den Welle 62 zur Anwendung kommen kann. Figur 21 zeigt weitere mögliche Ausgestaltungen des Volumenelement 4, die einzeln oder in Kombination mit anderen Merkmalen der Erfindung zur Anwendung kommen können:

Zu Figur 2 wurden Stützringe 21 bzw. eine Verstärkungsschicht 15b zur Bildung einer Art „Stützring" beschrieben. Zusätzlich oder alternativ hierzu zeigt Figur 21 eine vollumfängliche Anstauchung 71 beispielhaft an einer Falte, die durch ihre Materialverdickung einen„Stützring“ bildet.

Ferner zeigt Figur 21 eine steife erste Elementwand 11. Der Faltenbalg 10 ist an die erste Elementwand 11 angeblasen. Derselbe Aufbau ergibt sich auch, wenn die erste Elementwand 1 1 an den Faltenbalg angeklebt oder angeschweißt ist.

Des Weiteren zeigt Figur 21 , dass der Boden des Faltenbalgs 10 bzw. die zweite Elementwand 12 ein ringförmiges Strukturverstärkungselement 70 umfassen kann.

Bezugszeichenliste:

1 Tank

2 Außenwandung

3 Innenraum

4 Volumenelement

5 Deckel

6 gasführende Leitung

7 großer Durchmesser

8 kleiner Durchmesser

10 Faltenbalg

10a Gesamtdicke

1 1 erste Elementwand

12 zweite Elementwand

13 Innenschicht

13a Innenschichtdicke

14 Mittelschicht

14a Mittelschichtdicke

15 Außenschicht

15a Außenschichtdicke

15b Verstärkungsschicht

16 Anschluss

17 Abstandshalter

18 nach innen weisende Knickstellen

19 nach außen weisenden Knickstellen

20 Zwischenflächen

21 Stützringe

30 Stützelement als Führungsanordnung 56

31 Abstandssensor

32 Gegenstück

33 Drucksensor

34 Hebel

35 Winkelsensor

36 elastisches Element

37 Aktuator

40 Halteanordnung

41 Verbindungsanordnung 42 Verschluss

43 Trennwand

50 austretende Strömung

51 Leck

55 bistabile Falte

56 Führungsanordnung

57 Führungselement

58 Führung

59 Filter

60 Überdruckventil

61 Dreiwegeventil

62 Wellenstruktur

70 Strukturverstärkungselement

71 Anstauchung