Beschreibung

Vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein 2-spuriges

Kraftfahrzeug. In dem Fahrzeug ist ein Drucktank angeordnet, der beispielsweise zur Bevorratung von Wasserstoff für einen Verbrennungsmotor oder

Brennstoffzellen des Fahrzeugs genutzt wird. Druckbehälter dehnen sich aus, in Abhängigkeit von Faktoren wie dem

Innendruck oder (insbesondere bei kryogenen Druckbehältern) der Temperatur. Aus diesem Grund werden im Stand der Technik Druckbehälter nach dem Festlager-Loslager-Prinzip an die Karosserie des Fahrzeugs angebunden. Aus dem Stand der Technik sind Lagerungsanordnungen bekannt, die zwischen dem Drucktank und der Karosserie des Fahrzeugs einen Ausgleich in unterschiedliche Richtungen ermöglichen.

Figur 1 zeigt in schematischer Ansicht ein Fahrzeug 100 nach dem Stand der Technik. Dieses Fahrzeug 100 umfasst einen Vorderachsträger 102, einen Hinterachsträger 103, zwei Längsträger 106 und einen Drucktank 104. Die beiden Längsträger 106 sind steif mit dem Vorderachsträger 102 und dem Hinterachsträger 103 verbunden. Der Drucktank 104 ist ebenfalls zwischen Vorderachsträger 102 und Hinterachsträger 103 angeordnet; allerdings sind hier Längsrichtungs-Loslager 109 vorgesehen. Der Drucktank 104 kann sich somit in seiner Länge ausdehnen, ohne dabei den Abstand zwischen Vorderachsträger 102 und Hinterachsträger 103 zu verändern.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Fahrzeug anzugeben, in dem bei kostengünstiger Herstellung und Montage ein Drucktank bauraumoptimiert, gewichtsoptimiert und betriebssicher angeordnet ist. Insbesondere soll ermöglicht werden, dass der Drucktank Betriebslasten der Karosserie übernimmt und die Karosserie selbst somit leichter gebaut werden kann.

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

Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug. Das Fahrzeug ist

insbesondere ausgebildet als 2-spuriges Kraftfahrzeug. Das Fahrzeug umfasst einen Vorderachsträger und einen Hinterachsträger. Die beiden Achsträger dienen jeweils zur Befestigung von Radaufhängungen. Die Begriffe

„Vorderachsträger" und„Hinterachsträger" sind breit zu verstehen und können zum Beispiel auch als Vorderwagen bzw. Hinterwagen, Fahrschemel oder Hilfsrahmen bezeichnet werden.

Ferner umfasst das Fahrzeug eine tragende erste Längsstruktur. Diese erste Längsstruktur ist als steifer Drucktank ausgebildet. Der Drucktank dient zur Aufnahme eines Brennstoffs für das Fahrzeug. Der Brennstoff wird insbesondere in einem Verbrennungsmotor oder in einer Brennstoffzelle des Fahrzeugs verwendet. In Fahrzeugen verwendete Drucktanks müssen einerseits den Brennstoff mit hohem Druck halten und andererseits Crash-Anforderungen erfüllen. Deshalb sind die Drucktanks sehr steife Baugruppen. Im Rahmen dieser Erfindung wird der Drucktank zumindest bezüglich der Längsrichtung starr, d.h. ohne der Möglichkeit eines Längenausgleich in Fahrzeuglängsrichtung, mit dem Vorderachsträger und dem Hinterachsträger verbunden. Dadurch kann der steife Drucktank lasttragend eingesetzt werden. Dies führt zu einer einfachen und platzsparenden Befestigung des Drucktanks am Vorderachsträger und am Hinterachsträger sowie zu Einsparungen bezüglich Bauraum, Material und Kosten in der verbleibenden Fahrzeugstruktur, da hier weniger Lasten übertragen werden müssen.

Die starre Anbindung des Drucktanks wird wie folgt erreicht: die Verbindung zwischen Drucktank und Vorderachsträger und die Verbindung zwischen Drucktank und Hinterachsträger erfolgt lediglich durch sogenannte Längsrichtungs-Festlager. Diese Längsrichtungs-Festlager ermöglichen in Fahrzeuglängsrichtung keinen Längenausgleich, sind also bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung starr. Besonders bevorzugt wird in den Längsrichtungs- Festlagern auf elastische Elemente, wie beispielsweise Gummi, vollständig verzichtet.

Es gibt zumindest zwei dieser Längsrichtungs-Festlager, eines zwischen Drucktank und Vorderachsträger und eines zwischen Drucktank und

Hinterachsträger. Des Weiteren ist auch vorgesehen, dass die Längsrichtungs- Festlager durch mehrere Einzellager gebildet sind, die wiederum in ihrer Gesamtheit die gewünschte Funktion, nämlich die Starrheit in

Fahrzeuglängsrichtung erfüllen.

Das Fahrzeug umfasst bevorzugt eine Fahrgastzelle die auf dem

Vorderachsträger und dem Hinterachsträger befestigt ist. Üblicherweise erfahren die Fahrgastzelle und der Drucktank unterschiedliche Ausdehnung in

Fahrzeuglängsrichtung, aufgrund von unterschiedlichen Materialien und/oder unterschiedlichen Temperaturen Der Drucktank unterliegt auch einer druckabhängigen Längenausdehnung. Deshalb ist bevorzugt vorgesehen, dass in der Einheit aus Vorderachsträger, Fahrgastzelle und Hinterachsträger ein Längenausgleich in Fahrzeuglängsrichtung möglich ist. Dies wird insbesondere wie folgt erreicht:

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Fahrgastzelle über zumindest ein

Längsrichtungs-Loslager am Vorderachsträger befestigt ist. Im Rahmen dieser Erfindung definierte„Längsrichtungs-Loslager" ermöglichen in

Fahrzeuglängsrichtung einen Längenausgleich. Die Längsrichtungs-Loslager können durch mehrere Einzellager gebildet sein, die wiederum in ihrer

Gesamtheit die gewünschte Funktion, nämlich den Längenausgleich

ermöglichen.

Zusätzlich oder alternativ kann die Fahrgastzelle über zumindest ein

Längsrichtungs-Loslager am Hinterachsträger befestigt sein. Alternativ oder zusätzlich zu den Längsrichtungs-Loslagern, ist bevorzugt vorgesehen, in die Fahrgastzelle eine Längsausgleichsvorrichtung zu integrieren. Im Rahmen dieser Erfindung definierte„Längsausgleichsvorrichtungen" ermöglichen auf mechanischem Wege, beispielsweise durch zwei aneinander längsbeweglich geführte Elemente, oder durch eine entsprechende Materialwahl, beispielsweise gummielastische Elemente, einen Längenausgleich in

Fahrzeugiängsrichtung.

Das Fahrzeug umfasst bevorzugt eine tragende zweite Längsstruktur, die den Vorderachsträger mit dem Hinterachsträger lasttragend verbindet. Die zweite Längsstruktur umfasst vorzugsweise zumindest einen Längsträger.

Die zweite Längsstruktur wird zusätzlich zum Drucktank für die Verbindung zwischen Vorderachsträger und Hinterachsträger verwendet. Da

erfindungsgemäß der Drucktank als lasttragende erste Längsstruktur genutzt wird, kann die zweite Längsstruktur relativ leichtbauend ausgebildet werden. Üblicherweise erfahren die zweite Längsstruktur und der Drucktank

unterschiedliche Ausdehnungen in Fahrzeugiängsrichtung. Deshalb ist bevorzugt vorgesehen, dass in der Einheit aus Vorderachsträger, zweite Längsstruktur und Hinterachsträger ein Längenausgleich in Fahrzeugiängsrichtung möglich ist:

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zweite Längsstruktur über zumindest ein Längsrichtungs-Loslager am Vorderachsträger befestigt ist. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Längsstruktur über zumindest ein Längsrichtungs- Loslager am Hinterachsträger befestigt sein. Alternativ oder zusätzlich zu den Längsrichtungs-Loslagern, ist bevorzugt vorgesehen, in die zweite Längsstruktur eine Längsausgleichsvorrichtung zu integrieren. Die zweite Längsstruktur umfasst vorzugsweise zwei Längsträger. Der Drucktank ist dabei zwischen den beiden Längsträgern angeordnet. Dadurch befindet sich der Drucktank bezüglich der Fahrzeugquerrichtung mittig im Fahrzeug und ist crashsicher positioniert. Der Drucktank kann, je nach Betriebszustand, seine Länge um mehrere

Millimeter verändern. Deshalb ist bevorzugt vorgesehen, dass die Gesamtheit der Längsrichtungs-Loslager und Längsausgleichsvorrichtungen dazu ausgebildet ist, zwischen Vorderachsträger und Hinterachsträger einen

Längenausgleich von mindestens 3 mm, vorzugsweise mindestens 8 mm, zu ermöglichen.

Die erfindungsgemäß verwendeten Längsrichtungs-Festlager zwischen

Drucktank und Vorderachsträger bzw. zwischen Drucktank und Hinterachsträger ermöglichen keinen Längenausgleich in Fahrzeuglängsrichtung. Allerdings kann sich der Drucktank auch in Fahrzeughochrichtung und Fahrzeugquerrichtung ausdehnen. Für den Fall von zylindrischen Drucktanks, die mit ihrer

Zylinderachse in Fahrzeuglängsrichtung verbaut sind, wird neben der

Längsausdehnung auch eine Ausdehnung in Radialrichtung stattfinden.

Gemäß einer ersten Variante, sind die Längsrichtungs-Festlager auch bezüglich der Fahrzeughochrichtung und/oder Fahrzeugquerrichtung starr und ermöglichen in diesen Richtungen keinen Ausgleich zwischen Drucktank und

Vorderachsträger bzw. Hinterachsträger.

Eine zweite Variante sieht vor, dass die Längsrichtungs-Festlager dazu ausgebildet sind, einen Höhenausgleich zwischen Drucktank und

Vorderachsträger und/oder zwischen Drucktank und Hinterachsträger in

Fahrzeughochrichtung zu ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Längsrichtungs-Festlager dazu ausgebildet sind einen Querausgleich zwischen Drucktank und Vorderachsträger und/oder zwischen Drucktank und Hinterachsträger in Fahrzeugquerrichtung zu ermöglichen. Bei der Integration eines Querausgleichs und/oder Höhenausgleichs in die

Längsrichtungs-Festlager, können elastische Elemente verwendet werden, die eben diesen Querausgleich oder Höhenausgleich ermöglichen. Dabei werden die elastischen Elemente so ausgewählt und angeordnet, dass sie keinen oder annähernd keinen Längenausgleich in Fahrzeuglängsrichtung ermöglichen. Der Drucktank ist insbesondere zur Aufnahme von Wasserstoff ausgebildet. Drucktanks für Wasserstoff sind aufgrund ihrer Auslegung für einen

Nominaldruck von in der Regel 350 oder 700 bar besonders steif und können daher optimal für die lasttragende Integration des Drucktanks im Fahrzeug verwendet werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:

Figur 1 eine Ansicht von unten eines Fahrzeugs nach dem Stand der

Technik, Figur 2 eine Ansicht von unten eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs

gemäß einem Ausführungsbeispiel, und

Figur 3 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fahrzeugs gemäß dem

Ausführungsbeispiel.

Die Figuren 2 und 3 zeigen in schematisch vereinfachter Ansicht ein Fahrzeug 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei handelt es sich um ein 2-spuriges Kraftfahrzeug. Figur 2 zeigt das Fahrzeug 1 in einer Ansicht von unten. Figur 3 zeigt eine Seitenansicht.

Bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 ist eine Fahrzeuglängsrichtung 1 1 definiert. Senkrecht zu der Fahrzeuglängsrichtung 1 1 stehen eine

Fahrzeugquerrichtung 12 und eine Fahrzeughoch richtung 13.

Das Fahrzeug 1 umfasst einen Vorderachsträger 2, einen Hinterachsträger 3 und eine Fahrgastzelle 7. Am Vorderachsträger 2 werden nicht dargestellte vordere Radaufhängungen befestigt. Am Hinterachsträger 3 werden nicht dargestellte hintere Radaufhängungen befestigt. Gemäß der Darstellung in Figur 3 befindet sich über dem Vorderachsträger 2 und dem Hinterachsträger 3 die Fahrgastzelle 7.

Die lasttragende Verbindung zwischen dem Vorderachsträger 2 und dem Hinterachsträger 3 erfolgt durch einen Drucktank 4. Dieser Drucktank 4 ist als „erste tragende Längsstruktur" des Fahrzeugs 1 ausgebildet. Um seine Funktion als tragende Längsstruktur zu erfüllen, ist der Drucktank 4 starr mit dem

Vorderachsträger 2 und dem Hinterachsträger 3 verbunden. Diese starre

Verbindung erfolgt über Längsrichtungs-Festlager 8.

Die Längsrichtungs-Festlager 8 ermöglichen keinen Längenausgleich bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung 1 1 . Dadurch können ohne Weiteres Lasten zwischen dem Vorderachsträger 2 und dem Hinterachsträger 3 über den Drucktank 4 übertragen werden.

Zusätzlich zur ersten tragenden Längsstruktur, gebildet durch den Drucktank 4, umfasst das Fahrzeug 1 eine zweite tragende Längsstruktur 5. Die zweite tragende Längsstruktur 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel durch zwei Längsträger 6 gebildet. Jeder der Längsträger 6 verbindet den Vorderachsträger 2 mit dem Hinterachsträger 3. Der Drucktank 4 ist zwischen den beiden

Längsträgern 6 angeordnet.

Erfindungsgemäß erfolgt in der Einheit aus Vorderachsträger 2, Drucktank 4 und Hinterachsträger 3 kein Längenausgleich in Fahrzeuglängsrichtung 1 1 .

Dementsprechend ist bevorzugt vorgesehen, dass dieser Längenausgleich in der zweiten tragenden Längsstruktur 5 und/oder der Fahrgastzelle 7 erfolgt. Hierzu können an unterschiedlichen Stellen Längsrichtungs-Loslager 9 und/oder Längsausgleichsvorrichtungen 14 angeordnet werden. In ihrer Gesamtheit ermöglichen diese Längsrichtungs-Loslager 9 und Längsausgleichsvorrichtungen 14 den notwendigen Längenausgleich in Fahrzeuglängsrichtung 1 1 zwischen Vorderachsträger 2 und Hinterachsträger 3.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwischen den Längsträgern 6 und dem Vorderachsträger 2 Längsrichtungs-Loslager 9 angeordnet. Die

Fahrgastzelle 7 ist über ein fahrgastraumseitiges Festlager 10 steif mit dem Vorderachsträger 2 verbunden. Zwischen Fahrgastzelle 7 und Hinterachsträger 3 ist ein Längsrichtungs-Loslager 9 angeordnet.

Gestrichelte Linien in der Fahrgastzelle 7 und in den Längsträgern 6 zeigen rein schematisch die Längsausgleichsvorrichtungen 14. Zusätzlich oder anstatt der Längsrichtungs-Loslager 9 können diese Längsausgleichsvorrichtungen 14, nicht an den Schnittstellen sondern in den jeweiligen Baugruppen für den

Längenausgleich in Fahrzeuglängsrichtung 1 1 sorgen.

Die Fahrgastzelle 7 kann auch starr mit der zweiten Längsstruktur 5,

insbesondere den beiden Längsträgern 6, verbunden sein. Die Fahrgastzelle 7 zusammen mit der zweiten Längsstruktur 5 würde dabei eine Einheit bilden, die als Karosserie bezeichnet werden kann. Bevorzugt ist vorgesehen, dass zwischen dieser Karosserie und der verbleibenden Struktur aus Vorderachsträger 2, Hinterachsträger 3 und Drucktank 4 ein Längenausgleich in

Fahrzeuglängsrichtung 1 1 erfolgt. Dies kann durch unterschiedliche Anordnung von Längsrichtungs-Loslagern 9 und/oder Längsausgleichsvorrichtungen 14 erreicht werden.

Bezugszeichenliste:

1 Fahrzeug

2 Vorderachsträger

3 Hinterachsträger

4 erste tragende Längsstruktur ausgebildet als steifer Drucktank

5 zweite tragende Längsstruktur

6 Längsträger

7 Fahrgastzelle

8 Längsrichtungs-Festlager

9 Längsrichtungs-Loslager

10 fahrgastraumseitiges Festlager

1 1 Fahrzeuglängsrichtung

12 Fahrzeugquerrichtung

13 Fahrzeughochrichtung

14 Längsausgleichsvorrichtung

100 Fahrzeug nach dem Stand der Technik

102 Vorderachsträger nach dem Stand der Technik

103 Hinterachsträger nach dem Stand der Technik

104 Drucktank nach dem Stand der Technik

106 Längsträger nach dem Stand der Technik

109 Längsrichtungs-Loslager nach dem Stand der Technik