AT6323U1

AT6323U1 - Multifunktionales ventil für den treibstofftank eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: AT6323U1
Application number: AT0041702U
Authority: AT
Inventors: Sandor Palvoelgyi; Guenther Dr Pozgainer
Original assignee: Tesma Motoren Getriebetechnik
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2003-08-25
Also published as: DE10328879A1; US6840263B2; US20040045602A1; DE10328879B4; CA2433641A1

Abstract

Multifunktionales Ventil für den Treibstofftank eines Kraftfahrzeuges. Um alle diese Anforderungen an Sicherheit und Emissionsbeschränkung auf möglichst einfache Weise mit einem Ventil zu erfüllen, ist der Schließkörper (22) bezüglich des Schwimmers (16) begrenzt bewegbar, von einer ersten Feder (27) beaufschlagt, und hat eine kleine Druckausgleichsbohrung (25), ist ein Zwischenkörper (30) auf dem Schwimmer (16) und über dem Schließkörper (22) vorgesehen, der bezüglich des Schwimmers (16) begrenzt in Achsrichtung beweglich und von einer zweiten Feder (35) beaufschlagt ist, und ist eine Sitzplatte (38) über dem Zwischenkörper (30) angeordnet und von einer dritten Feder (39) abwärts gegen einen zweiten Sitz (43) gedrückt.

Description

Die Erfindung betrifft ein multifunktionales Ventil für den Treibstofftank eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem im Plafond eines Treibstofftankes befestigten und zumindest teilweise in diesen eintauchendes Gehäuse mit vertikaler Achse, einem darin in Richtung der Achse geführten Schwimmer und einem auf diesem angebrachten Schliesskörper.

Derartige Ventile finden in Treibstofftankanlagen Verwendung, wo sie räumlich getrennt vom Füllrohr angeordnet und mit einem Filter für die Adsorbtion von Kraftstoffdämpfen verbunden sind. Derartige Anlagen mit Adsorbtionsfilter sind heute nötig, um die gesetzlichen Auflagen hinsichtlich Freisetzung von Kraftstoffdämpfen beim Betanken und durch natürliche Abdampfung zu erfüllen.

Da Adsorbtionsfilter aber mit dem flüssigen Treibstoffkeinesfalls in Berührung kommen dürfen, und da ausserdem beim Betanken einerseits grosse Mengen an Luft-Dampfgemisch verdrängt werden und andererseits bei Erreichen des maximalen Füllstandes im Tank der Druck soweit ansteigen muss, dass der Schnüffelsensor der Zapfpistole anspricht, muss

das Ventil mehrere Funktionen erfüllen. Nebstbei ist noch sicherzustellen, dass der Tank nach einem Überschlag des Fahrzeuges nicht ausläuft.
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auch die Verbindung zu einem Adsorbtionsfilter herstellt und ein Überdruckventil umfasst. Der Schliesskörper schliesst zuerst teilweise und dann ganz. Nachteilig ist an diesem Ventil, dass bei plötzlichem Ausdampfen ein Überdruck entstehen kann, der dann über das Überdruckventil in die Umgebung abgelassen wird.

Wenn auch das Abschalten beim Betanken in zwei Stufen erfolgt, so kann dann doch ein kleiner Überdruck bleiben, der zu unerwünschtem Austreten von Kraftstoff beim Öffnen des Verschlusses führt. Es soll auch bei geschlossenem Ventil ein langsamer Druckabbau möglich sein.

Es ist Ziel der Erfindung, alle diese Anforderungen an Sicherheit und Emissionsbeschränkung auf möglichst einfache Weise mit einem Ventil zu erfüllen.

Erfindungsgemäss wird das dadurch erzielt, dass a) der Schliesskörper bezüglich des Schwimmers in Achsrichtung be- grenzt bewegbar, von einer ersten Feder beaufschlagt ist, und eine kleine Druckausgleichsbohrung hat, b) ein Zwischenkörper auf dem Schwimmer und über dem Schliesskörper vorgesehen ist, der bezüglich des Schwimmers begrenzt in Achsrich- tung beweglich und von einer zweiten Feder beaufschlagt ist, c) der Zwischenkörper einen Teller mit einem äusseren Rand aufweist, welcher Teller eine erste Durchströmöffnung hat, deren Rand einen ersten Sitz für den darunter befindlichen Schliesskörper bildet, und

d) eine Sitzplatte über dem Zwischenkörper angeordnet, von einer dritten
Feder abwärts gegen einen Anschlag gedrückt ist, und eine zweite, grössere Durchströmöffnung hat,

deren Rand einen zweiten Sitz für den
Zwischenkörper bildet.

Wegen der begrenzten Bewegbarkeit und der ersten Feder wird der Schliesskörper bei absinkendem Schwimmer mitgenommen, aber beim Schliessen mit definierter Kraft auf den Ventilsitz gedrückt. So wird beim Betanken der zum Abschalten der Zapfpistole nötige Überdruck erreicht.

Die Druckausgleichsbohrung ist so klein, dass sie nach dem Abschalten einen Druckausgleich herbeiführt. Der Zwischenkörper erfüllt eine Doppelfunktion. Einerseits bildet er den Ventilsitz für den Schliesskörper, andererseits gibt er beim Betanken einen grossen Durchtrittsquerschnitt für das Entweichen des verdrängten Gemisches frei. Die zweite Feder ist schwächer als die erste und wirkt so auch der Bewegung des Schliesskörpers dämpfend entgegen. Die Bewegungsbegrenzung des Zwischenkörpers stellt sicher, dass er beim Betanken vom Schliesskörper mitgenommen wird und so den grossen Querschnitt freigibt.

Dieser grosse Durchtrittsquerschnitt tut sich zwischen dem Zwischenkörper und der darüber angeordneten Sitzplatte auf, wobei die Sitzplatte ihrerseits den beweglichen Ventilteil eines Überdruckventiles bildet.

Überschreitet der Druck im Tank einen vorgegebenen Grenzwert, wird die Sitzplatte gegen die Kraft einer dritten Feder ausgehoben und der Druckausgleich findet über dasselbe Ausgangsrohr wie die Betankungsentlüftung in den Adsorbtionsfilter statt. Dazu hat die Sitzplatte einen äusseren Rand, welcher von der dritten Feder auf einen gehäusefesten dritten Sitz gedrückt wird (Anspruch 6).

In Weiterbildung der Erfindung ruht der Schwimmer auf einer vierten
Feder auf, deren Kraft kleiner als die auf den Schwimmer wirkende
Schwerkraft ist (Anspruch 2). Diese hält den Schwimmer, wenn er nicht schwimmt, in Schwebe, sodass er bei einem bestimmten Flüssigkeits- spiegel aufschwimmt. Weiters ist die von der dritten Feder auf den
Schwimmer ausgeübte Kraft durch Verstellen des Bodens des Gehäuses einstellbar (Anspruch 3). Damit lässt sich der bestimmte Flüssigkeits- spiegel genau einstellen.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Schliesskörper aus einem konischen Schliessteil und einem Mantelteil, welcher erste Haken besitzt, die zur Begrenzung der Bewegung des Schliesskörpers in Achs- richtung mit ersten Anschlägen am Schwimmer zusammenwirken (Anspruch 4) und hat der Zwischenkörper vom Teller abwärts gerichtete zweite Haken, die zur Begrenzung der Bewegung in Achsrichtung mit zweiten Anschlägen am Schliesskörper zusammenwirken (Anspruch 5). So erhält man besonders einfache und leicht zusammenbaubare Teile.

In Weiterbildung der Erfindung hat der Schwimmer eine zentrale Boh- rung, die in einem zwischen dem Schwimmer und dem Schliesskörper gebildeten Raum endet und in welchem Raum eine Kugel ist, und dass der Schliesskörper über der Kugel eine Bohrung besitzt (Anspruch 7). So wird mit geringstem Aufwand auch noch ein Überkopf-Ventil geschaffen, dass beim Überschlag des Fahrzeuges zuverlässig ganz schliesst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Vertikalschnitten einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben und erläutert. Sie stellen folgende Betriebszustände dar :

Fig. 1: Entlüften im Fahrbetrieb,
Fig. 2: Entlüften beim Betanken,
Fig. 3: Betankungsbegrenzung,
Fig. 4: Ablass bei Überdruck, Fig. 5 : des Fahrzeuges.

In Fig. 1 ist das im wesentlichen zylindrische Gehäuse mit 1 bezeichnet.

Es geht oben in einen Gehäuseoberteil 3 über, von dem ein Abfuhrstutzen
2 zu einem nicht dargestellten Adsorbtionsfilter führt, und der oben von einem Gehäusedeckel 4 abgeschlossen ist. Dieser oder der Gehäuseober- teil 3 haben mehrere Pratzen 5, mittels derer die ganze Einheit von innen an der Deckwand 6 eines ansonsten nicht mehr dargestellten Treibstofftankes befestigt ist. An seinem unteren Ende ist ein Gehäuseboden 8 vorgesehen, dessen Höhe mittels eines Verstellgewindes einstellbar ist.

Seitlich im Gehäuse 1 ist zumindest eine Eintrittsöffnung 11und darüber ein umlaufender Kragen 10. Die vertikale Achse des ganzen Gehäuses ist mit 7 bezeichnet.

Im Gehäuse 1 ist in vertikaler Richtung beweglich ein Schwimmer 16, der auf einer vierten Feder 17 ruht. Durch Verstellen des Gehäusebodens 8 ist die von ihr auf den Schwimmer 16 ausgeübte Kraft einstellbar, und damit auch der Flüssigkeitsspiegel bei dem das Ventil schliesst. Der Schwimmer 16 hat eine ihn über seine ganze Höhe durchsetzende zentrale Bohrung 18 auf deren oberem Rand eine Kugel 19 aufliegt. Weiters hat der Schwimmer 16 eine nach oben offene koaxiale Ringnut 20. In diese taucht ein Schliesskörper 22 mit seinem Mantelteil 24 ein. Dieser Mantelteil 24 braucht kein geschlossener Mantel zu sein, er kann auch aus einzelnen vertikalen Lamellen bestehen.

Der Schliesskörper 22 besteht aus diesem Mantelteil 24 und einem konischen Schliessteil 23, der eine zentrale

Druckausgleichsbohrung 25 in der Spitze des konischen Schliessteiles 23 besitzt. Der Mantelteil 24 hat an seinem unteren Ende erste Haken 26, die von der aufwärtswirkenden ersten Feder 27 gegen erste Anschläge 28 in der Ringnut 10 des Schwimmers 16 gedrückt werden.

In Fig. 2 ist ein Zwischenkörper mit 30 bezeichnet. Er besteht aus einem
Teller 32, von diesem abwärts greifenden zweiten Haken 33 und einer
Dichtung 31, die mit ihrem inneren Rand eine erste Durchtrittsöffnung 36 bildet. Die zweiten Haken 33 werden von einer zweiten Feder 35 aufwärts gegen zweite Anschläge 34 am Schliesskörper 22 gezogen. Die Dichtung
31 ist in der ersten Durchströmöffnung 36 einwärts geschlagen und bildet dort einen ersten Sitz für den Schliesskörper 22. Weiters wirkt der Zwi- schenkörper 30 mit seiner Dichtung 31 in gewissen Betriebszuständen mit einer Sitzplatte 38 dichtend zusammen, welche von einer dritten Feder 39 abwärts gegen den umlaufenden Kragen 10 gedrückt wird. Mit ihrem inneren Rand 41 bildet die Sitzplatte 38 eine zweite sehr grosse Durch- trittsöffnung 40.

Der innere Rand 41 ist die Sitzfläche für den äusseren Rand der Dichtung 31des Zwischenkörpers 30. Mit ihrem äusseren Rand 42 ruht die Sitzplatte 38 auf einem zweiten Sitz 43 auf dem umlaufenden Kragen 10 des Gehäuses 1. Zwischen dem äusseren Rand 42 der Sitzplatte 38 und der Wand des Gehäuses 1 sind über den Umfang verteilt vertikale Kanäle gebildet, die zusammen einen grossen Durchtrittquerschnitt bieten.

Mit diesen Einbauten werden folgende Räume gebildet : dem Schwimmer 16 ein Schwimmraum 50, der durch eine Zutrittsöffnung 49 mit dem Tank in Verbindung steht; zwischen dem Schwimmer 16 und dem Mantelteil 24 des Schliesskörpers 22 ein Raum 51, in dem die Kugel 19 eingeschlossen ist; zwischen dem Teil des Schwimmers 16 ausserhalb der Ringnut 20 und dem Gehäuse 1 ein Dampfraum 52, der über die

Öffnung 11mit dem Dampfraum im Inneren des Benzintanks in Ver- bindung steht; und ein Kopfraum 53, von dem aus der Abfuhrstutzen 52 zu einem Adsorbtionsfilter führt. Der Flüssigkeitspiegel ist mit 54 be- zeichnet.

In Fig. 1 ist der Flüssigkeitsspiegel 54 ziemlich hoch aber unter dem
Maximum (54* in Fig. 3). Der Zwischenkörper 30 liegt am inneren Rand
41 der Sitzplatte 38 an. Der konische Schliessteil 23 des Schliesskörpers 22 lässt aber die erste Durchtrittsöffnung 36, deren Querschnitt relativ klein ist, offen. In dieser Stellung findet ein stetiger Druckausgleich zwischen dem Inneren des Treibstofftankes und, über das Adsorbtionsfilter der
Umgebungsluft statt, etwa bei langsamem Verdampfen Im Tank an heissen Tagen.

In Fig. 2 ist der Tank ziemlich leer, das Gewicht des Schwimmers 16 ruht auf der vierten Feder 17. Die mit dem Schwimmer 16 verbundenen Schliesskörper 22 und Zwischenkörper 30 sind auch weit unten, sie geben die grosse zweite Durchtrittsöffnung 40 frei. Durch diese Öffnung kann der Dampf schnell entweichen, der beim Betanken von der einströmenden Flüssigkeit verdrängt wird. Schliesslich - wenn der Tank schon ziemlich voll ist - wird der Flüssigkeitsspiegel 54 den Schwimmer 16 anheben und in die Position, zunächst der Fig. 1, in der die zweite Durchtrittsöffnung 40 bereits vom Zwischenkörper 30 verschlossen ist, und nur mehr die kleinere erste Durchströmöffnung 36 offen ist, und dann in die Position der Fig. 3.

Wenn die Stellung der Fig. 3 erreicht ist, wird auch der Schliesskörper 22 gegen den Zwischenkörper 30 gedrückt und auch die erste Durch- trittsöffnung 36 verschlossen. Das geschieht gedämpft, weil die zweite

Feder 35 der ersten Feder 27 entgegenwirkt. Immerhin wird die erste
Durchtrittsöffnung 36 so schnell geschlossen, das der Druck im Inneren des Tankes stark ansteigt, was zu einem Abschlagen der Zapfpistole führt.

Normalerweise würde jetzt im Inneren des Tanks ein Überdruck herr- schen, was etwa zu einem Spritzen beim Ausziehen der Zapfpistole führen könnte. Um das zu verhindern, ist die Druckausgleichsbohrung 25 vorge- sehen, deren sehr kleinen Querschnitt einen langsamen Druckausgleich erlaubt.

In Fig. 4 ist der erste Notfall zu sehen. Der Druck im Inneren des Tanks wäre plötzlich sehr stark angestiegen. Dabei überwindet die von dem hohen Druck auf die Sitzplatte 38 ausgeübte Kraft die Kraft der dritten Feder 39. Die Sitzplatte 38 wird ausgehoben und die seitlich an der
Sitzplatte 38 vorbeiführenden Kanäle 44 werden freigegeben. Auch der so freigegebene Dampf wird aus dem Kopfraum 53 durch denselben Abführstutzen 2 zum Adsorbtionsfilter geleitet.

In Fig.5 ist der nächste Notfall zu sehen : Fahrzeug hat sich über- schlagen und liegt mit den Rädern nach oben. Deshalb ist hier auch der Gehäuseoberteil 3 unten. Nun lastet der gesamte von der Flüssigkeit ausgeübte hydrostatische Druck auf dem Schwimmer und wirkt durch die zentrale Bohrung 18 auch auf die Kugel 19. Diese wird, gegebenenfalls unterstützt von einer kleinen Feder, von innen gegen den konischen Schliessteil 23 des Schliesskörpers 22, und damit auf die Druckausgleichbohrung, gepresst und schliesst so den Tank hermetisch ab. Es kann nichts in den Kopfraum 53 fliessen und somit auch weder in das Adsorbtionsfilter noch ins Freie.

Claims

Ansprüche 1. Multifunktionales Ventil für den Treibstofftank eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem im Plafond eines Treibstofftankes befestigten und zumindest teilweise in diesen eintauchendes Gehäuse mit vertikaler Achse, einem darin in Richtung der Achse geführten Schwimmer und einem auf diesem angebrachten Schliesskörper, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Schliesskörper (22) bezüglich des Schwimmers (16) in Achs- richtung (49) begrenzt bewegbar, von einer ersten Feder (27) beauf- schlagt ist, und eine kleine Druckausgleichsbohrung (25) hat, b) ein Zwischenkörper (30) auf dem Schwimmer (16) und über dem Schliesskörper (22) vorgesehen ist, der bezüglich des Schwimmers (16) begrenzt in Achsrichtung beweglich und von einer zweiten Feder (35) beaufschlagt ist, c) der Zwischenkörper (30) einen Teller (32) mit einem äusseren Rand aufweist,

welcher Teller eine erste Durchströmöffnung (36) hat, deren Rand (37) einen ersten Sitz für den darunter befindlichen Schliesskör- per (22) bildet, und <Desc/Clms Page number 10> d) eine Sitzplatte (38) über dem Zwischenkörper (30) angeordnet und von einer dritten Feder (39) abwärts gegen einen zweiten Sitz (43) gedrückt ist, und eine zweite, grössere Durchströmöffnung (40) hat, deren Rand (41) einen zweiten Sitz für den Zwischenkörper (30) bildet.
2. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Schwimmer (16) auf einer vierten Feder (17) aufruht, deren Kraft kleiner als die auf den Schwimmer (16) wirkende Schwerkraft ist.
3. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die von der dritten Feder (39) auf den Schwimmer (16) ausgeübte Kraft durch Verstellen des Gehäusebodens (8) einstellbar ist.
4. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Schliesskörper (22) aus einem konischen Schliessteil (23) und einem Mantelteil (24) besteht, welcher erste Haken (26) besitzt, die zur Begrenzung der Bewegung in Achsrichtung mit ersten Anschlägen (28) am Schwimmer (16) zusammenwirken.
5. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Zwischenkörper (30) vom Teller (32) abwärts gerichtete zweite Haken (33) hat, die zur Begrenzung der Bewegung in Achsrichtung mit zweiten Anschlägen (34) am Schliesskörper (22) zusammenwirken.
6. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Sitzplatte (38) einen äusseren Rand (42) hat, welcher <Desc/Clms Page number 11> von der dritten Feder (39) auf einen gehäusefesten dritten Sitz (43) gedrückt wird.
7. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (16) eine zentrale Bohrung hat, die in einem zwischen dem Schwimmer (16) und dem Schliesskörper (22) gebildeten Raum (51) endet und in welchem Raum eine Kugel (19) ist, und dass der Schliesskörper (22) über der Kugel (19) eine Bohrung (25) besitzt.