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Diese
Erfindung betrifft generell Fahrzeugkraftstoffsysteme, genauer gesagt
ein Ventil, das wahlweise das Herausströmen von Kraftstoffdampf aus
einem Kraftstofftank ermöglicht
und den Durchfluss von flüssigem
Kraftstoff durch das Ventil verhindert.
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Kraftstofftanks
innerhalb von Fahrzeugkraftstoffsystemen besitzen generell feste
Volumina zur Lagerung von Kraftstoff. Typischerweise wird der maximale
Füllstand
für den
flüssigen
Kraftstoff im Kraftstofftank von einem Füllstandsbegrenzungsventil gesteuert,
dass den Kraftstofftank entlüftet.
Das gewünschte
maximale Kraftstoffniveau in einem Fahrzeugkraftstofftank ist üblicherweise
geringer als das Gesamtvolumen des Kraftstofftanks, um einen Dampfdom
oder Kopfraum im Tank vorzusehen. Das Füllstandsbegrenzungsventil ist
häufig
im Kopfraum montiert. Es besitzt in typischer Weise einen Schwimmer,
der ansteigt und absinkt, um eine Öffnung im Kraftstofftank in
Abhängigkeit
von Änderungen
des Niveaus des flüssigen
Kraftstoffes im Tank zu schließen
und zu öffnen.
Wenn der Kraftstoff im Tank ein vorgegebenes Maximalniveau erreicht,
wird das Füllstandsbegrenzungsventil
geschlossen. Wenn das Füllstandsbegrenzungsventil
geschlossen ist, nimmt der Druck im Tank zu, wenn mehr flüssiger Kraftstoff dem
Tank zugeführt
wird, wodurch sich ein Rückstau des
flüssigen
Kraftstoffes im Einfüllrohr
ergibt. Der im Einfüllrohr
ansteigende Kraftstoff betätigt
eine automatische Absperrung einer Einfüllpumpendüse, so dass auf diese Weise
der Kraftstoffzustrom in den Tank beendet wird. Der Schwimmer des
Füllstandsbegrenzungsventils
bewegt sich in wünschenswerter Weise
beim Setzen des flüssigen
Kraftstoffes und beim Absinken des Niveaus des flüssigen Kraftstoffes
von der Öffnung
weg, um eine Entlüftung
des Kraftstoffdampfes vom Kraftstofftank zu ermöglichen oder wieder durchzuführen. Typischerweise
wird der Kraftstoffdampf in einen Dampfbehälter entlüftet und innerhalb des Kraftstoffsystems
weiter behandelt, um zu verhindern, dass schädliche Dämpfe an die Atmosphäre abgegeben
werden. Einige Füllstandsbegrenzungsventile
funktionieren als Überschlagventil, das
sich automatisch schließt,
wenn sich das Fahrzeug über
einen vorgegebenen Winkel gegenüber der
Horizontalen hinaus umdreht oder neigt, um einen Schutz gegen eine
Freisetzung von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zu bilden.
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Eine
Ventileinheit für
einen Kraftstofftank besitzt ein Gehäuse mit einer Außenwand
und einer Innenwand, die mit radialem Abstand innerhalb der Außenwand
angeordnet ist und einen Schwimmerraum bildet sowie mindestens eine Öffnung aufweist,
die den Schwimmerraum mit einem zwischen der Innenwand und Außenwand
gebildeten Raum verbindet. Ein Schwimmer ist in mindestens einem
Teil des Schwimmerraumes angeordnet, um sich zwischen einer zurückgezogenen
Position und einer ausgefahrenen Position in Abhängigkeit vom Niveau des flüssigen Kraftstoffes
im Tank zu bewegen. Ein Ventilhalter wird vom Schwimmer getragen,
um sich zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position
relativ zum Schwimmer zu bewegen. Ein Ventilkopf wird vom Ventilhalter
getragen und besitzt eine Öffnung, die
vom Schwimmer geschlossen wird, wenn sich der Ventilhalter in der
ersten Position befindet, und die offen ist, wenn sich der Ventilhalter
in der zweiten Position befindet.
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Bei
einer anderen Ausgestaltung trägt
ein Kraftstoffpumpenmodul das Entlüftungsventil, das die Abführung von
Kraftstoffdampf aus einem Kraftstofftank steuern kann. Der Pumpenmodul
besitzt einen Montageflansch zur Befestigung am Fahrzeugkraftstofftank,
wobei der Montageflansch mindestens teilweise einen Dampfauslass
bildet, der vom Entlüftungsventil
geöffnet
und geschlossen wird. Das Entlüftungsventil
hat ein Gehäuse
mit einer Außenwand und
einer Innenwand, die radial einwärts
von der Außenwand
beabstandet ist und einen Schwimmerraum bildet. Die Innenwand besitzt
mindestens eine Öffnung,
die den Schwimmerraum mit einem Raum zwischen der Außenwand
und Innenwand verbindet. Ein Schwimmer ist mindestens teilweise
im Schwimmerraum aufgenommen, um sich zwischen einer zurückgezogenen
Position und einer ausgefahrenen Position axial zu bewegen. Ein
Ventilhalter wird vom Schwimmer getragen, um eine Bewegung zwischen einer
ersten und zweiten Position durchzuführen. Ein Ventilkopf, der eine
Dichtungsfläche
aufweist, wird vom Ventilhalter gelagert, um die Dichtungsfläche in Dichtungseingriff
mit dem Dampfauslass zu bewegen, wenn sich der Schwimmer in der
ausgefahrenen Position befindet, damit das Ausströmen von
flüssigem
Kraftstoff und Dampf aus dem Kraftstofftank durch den Dampfauslass
verhindert wird, und um die Dichtungsfläche aus dem Eingriff mit dem
Dampfauslass herauszubewegen, wenn sich der Schwimmer in der zurückgezogenen
Position befindet, damit Dampf durch den Dampfauslass aus dem Kraftstofftank
strömen
kann.
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Einige
Ziele, Merkmale und Vorteile, die von mindestens einigen der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung erreicht werden können, betreffen die Schaffung
eines Entlüftungsventils
und Kraftstoffpumpenmoduls, mit denen die Entlüftung von Kraftstoffdampf aus
dem Kraftstofftank reguliert wird, das wiederholbare und genaue Befüllen des
Kraftstofftanks reguliert wird, verhindert wird, dass flüssiger Kraftstoff
in unbeabsichtigter Weise aus dem Kraftstofftank herausfließt, die
als Überschlagventil
wirken, eine relativ einfache Konstruktion besitzen, eine wirksame
Funktionsweise aufweisen, wirtschaftlich hergestellt und montiert werden
können
und eine lange nutzbare Lebensdauer besitzen.
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Diese
und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich
aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsformen
in Verbindung mit der Zeichnung. Hiervon zeigen:
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1 eine
teilweise weggebrochene Seitenansicht eines Fahrzeuges mit einem
Fahrzeugkraftstoffsystem, das eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform
eines Entlüftungsventils
aufweist;
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2 eine
schematische Seitenansicht einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform
eines Kraftstoffmoduls und Entlüftungsventils
des Fahrzeugkraftstoffsystems der 1;
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3 eine
perspektivische Ansicht des Kraftstoffmoduls und des Entlüftungsventils
der 2;
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4 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Teiles des Entlüftungsventils
der 2;
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5 eine
Schnittansicht des Entlüftungsventils
im wesentlichen entlang Linie 5-5 in 3, wobei
das Ventil in einer offenen Position gezeigt ist;
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6 eine
Schnittansicht des Entlüftungsventils,
wobei das Ventil in einer geschlossenen Position gezeigt ist;
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7 eine
Schnittansicht des Entlüftungsventils,
wobei das Ventil in einer teilweise offenen Position gezeigt ist;
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8 eine
Schnittansicht im wesentlichen entlang Linie 8-8 in 5;
und
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9 eine
Schnittansicht im wesentlichen entlang Linie 9-9 in 5.
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Die 1 und 2 zeigen
ein Fahrzeug 10 mit einem Kraftstoffsystem 11 mit
einem Kraftstofftank 12 und einer gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsform
eines Entlüftungsventils 14.
Das Entlüftungsventil 14 wird
gemäß 2 und 3 von
einem Kraftstoffpumpenmodul 15 getragen, um die Abgabe
von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank 12 zu steuern.
Das Entlüftungsventil 14 hat
einen Ventilkopf 114, der zwischen einer vollständig offenen
Position (5), in der Kraftstoffdampf frei
vom Kraftstofftank 12 durch einen Dampfauslass 17,
der hier beispielsweise mindestens teilweise im Modul 15 ausgebildet
ist, vorzugsweise zu einem Kraftstoffdampfbehälter 16 (2)
abgeführt
werden kann, einer vollständig
geschlossenen Position (6), in der der Kraftstoffdampf
und flüssiger
Kraftstoff darin gehindert werden, aus dem Kraftstofftank 12 auszutreten,
und einer teilweise offenen Position (7), in der
Kraftstoffdampf mindestens teilweise frei aus dem Kraftstofftank 12 durch
den Dampfauslass 17 abgeführt werden kann.
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Der
Ventilkopf 114 wird vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Vielzahl
von äußeren und
inneren Bedingungen des Kraftstofftanks 12 zwischen diesen
Positionen bewegt. Beispielsweise und ohne Beschränkung kann
das Entlüftungsventil 14 auf
ein Füllereignis
ansprechen, bei dem Kraftstoff dem Kraftstofftank 12 zugeführt wird.
Während
des Kraftstoffeinfüllens
verbleibt das Entlüftungsventil 14 vorzugsweise
in seiner offenen Position, so dass Kraftstoffdampf entlüftet oder
aus dem Kraftstofftank 12 in den Dampfbehälter 16 verdrängt werden
kann. Wenn der flüssige
Kraftstoff einen vorgegebenen maximalen Füllstand erreicht, wird das
Entlüftungsventil 14 vorzugsweise
in seine vollständig
geschlossene Position bewegt, woraufhin der Druck im Kraftstofftank 12 ansteigt
und somit eine Beendigung der Einfüllsequenz bewirkt, indem ein
Absperren einer Kraftstoffeinfülldüse 18 in
Abhängigkeit
von dem sich in einem Einfüllrohr 20 stauenden
flüssigen
Kraftstoff verursacht wird. Wenn es nicht in Abhängigkeit vom Stand des flüssigen Kraftstoffes
geschlossen ist, bewegt sich das Entlüftungsventil 14 danach
vorzugsweise in seine teilweise geöffnete Position, um den Druck
im Kraftstofftank 12 abzubauen, und dann in seine vollständig geöffnete Position,
damit Kraftstoffdampf frei aus dem Kraftstofftank 12 in
den Dampfkanister 16 abgeführt werden kann. Das Entlüftungsventil 14 spricht
vorzugsweise auf diverse Fahrzeugbetriebsbedingungen an, wie beispielsweise
Fahrzeugbeschleunigungen (Beschleunigen, Abbremsen, Fahren um scharfe
Kurven etc.) und andere Bedingungen, die ein Herumschwappen des
Kraftstoffes im Kraftstofftank 12 verursachen können. Das
Entlüftungsventil 14 kann
sich ferner schließen,
wenn das Fahrzeug 10 über
einen vorgegebenen Winkel hinaus geneigt ist oder umgedreht ist
(beispielsweise bei einem Unfall), um zu verhindern, dass flüssiger Kraftstoff
durch den Dampfauslass 17 aus dem Kraftstofftank 12 entweicht,
so dass das Ventil als Überschlagventil
wirkt.
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Wie
in den 4–7 gezeigt,
besitzt das Entlüftungsventil 14 ein
Gehäuse
mit einem Außenabschnitt,
der hiernach als becherförmiger
Abschnitt 22 bezeichnet wird. Das Gehäu se ist vorzugsweise aus einem
geeigneten Kunststoff geformt, der für einen Gebrauch in flüssigem Kohlenwasserkraftstoff geeignet
ist, und besitzt eine zylindrische Außenwand 24, die sich
zwischen einem oberen Ende 26, das vorzugsweise generell
offen ist, und einem unteren Ende 28 erstreckt, das vorzugsweise
eine Endwand oder Basis 30 aufweist. Die Wand 24 besitzt eine
Innenfläche 32,
die einen Hohlraum 34 umgrenzt. Vorzugsweise steht eine
Vielzahl von mit Umfangsabstand angeordneten, sich axial erstreckenden
Rippen 36 (4, 8 und 9)
radial in den Hohlraum 34 vor. Die Basis 30 hat
vorzugsweise eine Öffnung 38, über die
flüssiger
Kraftstoff im Gebrauch in den Raum 34 eindringen und diesen
verlassen kann. Vorzugsweise erstreckt sich eine Vielzahl von mit
Umfangsabstand angeordneten Ansätzen 37 von der
Basis 30 in einer ringförmigen
Reihe nach oben, wobei diverse Ansätze 37 über Lagerrippen 39 miteinander
verbunden sind. Die hier gezeigte Außenwand 24 hat beispielsweise
ohne Beschränkung
einen Abschnitt 40 mit reduziertem Durchmesser benachbart
zur Basis 30. Dieser Abschnitt 40 besitzt vorzugsweise
mindestens eine Kerbe 42, insbesondere eine Vielzahl von
mit Umfangsabstand angeordneten Kerben, die vorzugsweise benachbart
zur Basis 30 angeordnet sind.
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Das
Gehäuse
hat einen Innenabschnitt, der hier als Käfig 44 bezeichnet
wird und vorzugsweise aus Kunststoffmaterial und als separates Teil
vom becherförmigen
Abschnitt 22 geformt ist. Der Innenabschnitt besitzt eine
generell zylindrische Innenwand oder Seitenwand 46 mit
einer Außenfläche 48,
die für eine
mindestens teilweise Aufnahme im Hohlraum 34 des becherförmigen Abschnittes 22 dimensioniert
ist. Die Sei tenwand 46 erstreckt sich in Axialrichtung
zwischen einem oberen Ende 56 und einem unteren Ende 58,
wobei mindestens ein Abschnitt einer Außenfläche der Wand 46 radial
einwärts
von der Außenwand 24 des
becherförmigen
Abschnittes 22 beabstandet und für eine enge Passung mit den
Rippen 36 des becherförmigen
Abschnittes 22 dimensioniert ist. Obwohl ein Raum zwischen
der Außenwand 24 und
der Innenwand oder Seitenwand 46 ausgebildet ist, wird
das Radialspiel zwischen dem Käfig 44 und dem
becherförmigen
Abschnitt 22 vorzugsweise minimiert. Die Seitenwand 46 hat
eine Innenfläche 50, die
mindestens einen Teil eines Schwimmerraumes 52 begrenzt,
und eine Vielzahl von mit Umfangsabstand angeordneten Rippen 54 (4, 8 und 9)
steht radial nach innen vor und erstreckt sich axial entlang mindestens
einem Abschnitt der Innenfläche 50.
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Der
Käfig 44 ist
vorzugsweise mit mindestens einer Öffnung, hier als Vielzahl von Öffnungen 74 gezeigt,
versehen, die den Raum zwischen der Außenwand 24 und der
Seitenwand 46 mit dem Schwimmerraum 52 verbindet.
Die Öffnungen 74 sind
hier beispielsweise als länglich
dargestellt, erstrecken sich axial entlang der Wand 46,
enden benachbart zum Boden des Schwimmers, damit Kraftstoff zum
Boden des Schwimmers gelangen kann, und sind mit Umfangsabstand
voneinander angeordnet. Die Öffnungen 74 enden
vorzugsweise so, dass das obere Ende 26 des becherförmigen Abschnittes 22 axial über den Öffnungen 74 liegt
und dadurch verhindert, dass flüssiger
Kraftstoff durch den Dampfauslass 17 nach oben strömt, obwohl
Dampf in den Raum zwischen dem becherförmigen Abschnitt 22 und
dem Käfig 44 und
durch den Dampfauslass 17 strömen kann. Die Rippen 36 sind
vorzugsweise jeweils zwi schen benachbarten Öffnungen angeordnet, wodurch
das Schwappen von Kraftstoff im Ventil verhindert werden kann, und
führen
den Kraftstoffstrom zum Schwimmer, um für ein besseres Ansprechen des
Schwimmers zu sorgen. Das untere Ende 58 des Käfigs 44 hat
vorzugsweise eine Basis 76 mit einer herabhängenden
ringförmigen
Wand 78, die einen Ringkanal 82 bildet, der zum
Schwimmerraum 52 offen ist. Bei der Montage wird die Wand 78 über den
Ansätzen 37 und
um die Ansätze 37 des
becherförmigen
Abschnittes 22 angeordnet. Die Basis 76 besitzt
einen erhabenen Abschnitt 77, der radial einwärts vom
Kanal 82 beabstandet ist. Der erhabene Abschnitt 77 hat
vorzugsweise eine geneigte Fläche 79 mit
mindestens einer Öffnung 84,
die sich durch einen oberen oder höchsten Abschnitt der geneigten
Fläche
erstreckt, um das Herausfließen
von flüssigem
Kraftstoff aus dem Käfig 44 und
somit aus der Öffnung 38 in
der Basis 30 des becherförmigen Abschnittes 22 zu
erleichtern. Die Öffnung 84 ist
vorzugsweise so dimensioniert, dass sie den Durchsatz des flüssigen Kraftstoffes
in den Schwimmerraum 52 begrenzt, so dass sich der Schwimmer 86 vorzugsweise
nur dann rasch in die erhöhte
Position bewegt, wenn flüssiger
Kraftstoff über
das obere Ende 26 des becherförmigen Abschnittes 22 fließt. Durch
die Anordnung der Öffnung 84 am
höchsten
Abschnitt der geneigten Fläche 79 oder
in der Nähe
desselben wird verhindert, dass Verunreinigungen die Öffnung 84 verstopfen,
da diese dazu neigen, sich am unteren Ende der geneigten Fläche 79 von
der Öffnung 84 entfernt
anzusammeln.
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Um
die Befestigung des Käfigs 44 am
becherförmigen
Abschnitt 22 zu erleichtern, hat die Wand 76 des
Käfigs 44 vorzugsweise
eine entsprechende Zahl von Klinken oder An sätzen 60, die sich für einen
Verriegelungseingriff mit den Kerben 42 im becherförmigen Abschnitt 22 radial
nach außen
erstrecken. Die Klinken bzw. Ansätze 60 können beispielsweise
und ohne Beschränkung
auf elastischen Fingern 64 ausgebildet sein, die von Schlitzen
begrenzt werden, welche sich axial vom unteren Ende 58 des
Käfigs 44 nach
oben erstrecken. Vorzugsweise enden die die Ansätze bildenden Schlitze kurz
vor der Verbindung der Wand 76 mit der Seitenwand 46 des
Käfigs.
Um die Befestigung des Entlüftungsventils 14 am
Kraftstoffpumpenmodul 15 zu erleichtern, hat der Käfig 44 vorzugsweise
eine Vielzahl von Kerben oder Öffnungen 66 benachbart
zum oberen Ende 56 zur Aufnahme von Verriegelungsansätzen 68,
die von einem Montageflansch 70 des Kraftstoffpumpenmoduls 15 herabhängen, wobei
der Montageflansch zumindest teilweise den Dampfauslass 17 umgrenzt. Es
können
auch andere Mechanismen Verwendung finden, um die Lagerung des Entlüftungsventils 14 auf
dem Montageflansch 70 des Kraftstoffmoduls 15 oder
von irgendeinem anderen Abschnitt des Kraftstofftanks 12 zu
erleichtern, einschließlich
beispielsweise und ohne Beschränkung
eines Flansches (nicht gezeigt), der sich vom oberen Ende 56 des
Käfigs 44 radial
nach außen
erstreckt, um an einer Oberseite des Kraftstofftanks 12,
beispielsweise durch Schweißen,
befestigt zu werden.
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Ein
Schwimmer 86 ist mindestens teilweise im Schwimmerraum 52 angeordnet,
um sich zwischen einer zurückgezogenen
Position und einer ausgefahrenen Position zu bewegen. Der Schwimmer
besitzt einen Korpus 88 mit einer Außenfläche 90, die für eine relativ
enge Passung mit geringem Spiel mit den radial einwärts verlaufenden
Rippen 54 des Käfigs 44 dimensioniert
ist, so dass sich der Schwimmer axial frei im Käfig 44 zwischen seiner ausgefahrenen
und zurückgezogenen
Position bewegen kann. Der Schwimmer 86 besitzt eine Bodenfläche 92 mit
einer ringförmigen
Tasche 94, die sich in Axialrichtung um eine vorgegebene
Strecke von der Bodenfläche 92 in
den Korpus 88 erstreckt, sowie vorzugsweise eine Nase 96 mit
reduziertem Durchmesser an seinem anderen Ende. Die Nase 96 hat eine
Endfläche 98,
die vorzugsweise generell planar ist und senkrecht zur Längsachse 97 (4)
des Schwimmers 86 verläuft.
Die Nase 96 besitzt vorzugsweise eine Lippe oder einen
Flansch 100, der sich hiervon benachbart zur Endfläche 98 radial
nach außen
erstreckt. Der Schwimmer 86 ist vorzugsweise aus einem
Kunststoffmaterial geformt, das zur Verwendung in flüssigem Kraftstoff
geeignet ist, wie beispielsweise aus mit Glaskugeln gefülltem Nylon
oder irgendwelchen anderen geeigneten Materialien.
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Eine
Feder 99, die hier beispielsweise als Schraubenfeder dargestellt
ist, ist zwischen dem Schwimmer 86 und der Basis 76 des
Käfigs 44 angeordnet.
Vorzugsweise ist ein Ende der Feder 99 in der Tasche 94 des
Schwimmers 86 angeordnet, während das andere Ende der Feder 99 im
Ringkanal 82 in der Basis 76 untergebracht ist.
Die Feder 99 hat vorzugsweise eine Federkonstante, die
es ermöglicht,
dass das Gewicht des Schwimmers 86 die Feder 99 unter normalen
Betriebsbedingungen und normaler Lage oder Orientierung des Fahrzeuges 10 komprimiert, so
dass sich der Schwimmer generell in seiner zurückgezogenen Position befindet,
wenn nicht flüssiger
Kraftstoff auf ihn einwirkt. Die Feder 99 unterstützt die
Bewegung des Schwimmers 86 in seine ausgefahrene Position,
wenn flüssiger
Kraftstoff auf den Schwimmer 86 ein wirkt, wie beispielsweise
während
eines Füllereignisses,
oder wenn das Fahrzeug 10 eine bestimmte Gradzahl bei der
Umdrehung übersteigt,
wie beispielsweise bei einem Unfall mit Überschlag, und der Schwimmer
vollständig
in flüssigen
Kraftstoff eingetaucht ist. Wie dem Durchschnittsfachmann bekannt
ist, sind die Federkonstante und die von der Feder 99 erzeugte
Kraft in Verbindung mit der Masse und dem Auftriebsverhalten des
Schwimmers in einem speziellen Kraftstoff so ausgewählt und
konzipiert, dass im Betrieb die Ventileinheit in einem Fahrzeugkraftstofftank
vollständig offen
bleibt, wenn sich der Stand des flüssigen Kraftstoffes im Tank
unter dem oberen Ende 26 des becherförmigen Abschnittes befindet,
sich rasch schließt,
wenn der flüssige
Kraftstoff über
das obere Ende 26 in den Schwimmerraum 52 fließt (beispielsweise
während
eines Füllvorganges,
bei dem der flüssige
Kraftstoff im Tank auf einen bestimmten „vollen Stand" ansteigt, während des
Betriebes, wenn der flüssige
Kraftstoff herumschwappt oder sonst wie in den Schwimmerraum gedrückt wird,
und während extremen
Neigungs- und Überschlagsbedingungen des
Fahrzeuges), und während
dieser extremen Neigungs- und Überschlagsbedingungen
geschlossen bleibt, selbst wenn das Fahrzeug und somit die Ventileinheit
eine umgedrehte Lage einnehmen und der Schwimmer vollständig in
flüssigen
Kraftstoff getaucht ist, wodurch eine Auftriebskraft in Ventilöffnungsrichtung
erzeugt wird.
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Ein
Ventilhalter oder eine Kappe 102 wird vom Schwimmer 86 zur
Durchführung
einer begrenzten Bewegung relativ zum Schwimmer 86 gelagert. Die
Kappe 102 hat vorzugsweise eine Ringwand 104, eine
sich radial nach innen erstreckende ringförmige Lippe 106 benachbart
zu einem Ende 108 des Hal ters 102 und eine Endwand 110 mit
einer generell mittleren Öffnung 111,
um die Lagerung des Ventilkopfes 114 hierauf zu erleichtern.
Die Lippe 106 erstreckt sich nach innen für einen
Rasteingriff mit dem Flansch 100 auf der Schwimmernase 96 und
hat vorzugsweise eine ringförmige
Fläche,
die generell planar ist und senkrecht zur Achse 97 des
Schwimmers 86 und somit parallel zur einer gegenüberliegenden darüber befindlichen
planaren Fläche
des Flansches 100 verläuft.
Der Innendurchmesser der Ringwand 104 ist geringfügig größer als
der maximale Durchmesser des Flansches 100. Wenn daher
die Lippe 106 über
den Flansch 100 gepresst oder geschnappt wird, wird die
Kappe 102 am Schwimmer 86 gehalten und kann sich
in Axialrichtung über
eine vorgegebene Strecke zwischen einer ersten Position (6) und
einer zweiten Position (5) relativ zum Schwimmer 86 bewegen.
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Um
das Schließen
des Dampfauslasses 17 gegenüber flüssigem Kraftstoff und Dampf
zu erleichtern, hat der von der Kappe 102 gelagerte Ventilkopf 114 vorzugsweise
eine generell planare obere Dichtungsfläche 116. Der Ventilkopf 114 ist
vorzugsweise so dimensioniert, dass er mindestens einen Abschnitt von
einer Seite der Endwand 110 der Kappe 102 überlagert.
In wünschenswerter
Weise ist der Ventilkopf 114 aus einem elastischen polymeren
Material, beispielsweise Fluorsiliconkautschuk, hergestellt, und
zwar beispielsweise und ohne Beschränkung getrennt von der Kappe 102,
und wird danach an der Kappe 102 befestigt. Um die Befestigung
des Ventilkopfes 114 an der Kappe 102 zu erleichtern,
hat der Ventilkopf 114 vorzugsweise einen vergrößerten Kopf 120,
der an einem Ende des Schaftes 122 mit reduziertem Durch messer
gelagert ist. In wünschenswerter
Weise besitzt der vergrößerte Kopf 120 einen
Durchmesser, der größer ist
als der Durchmesser der Öffnung 111 in
der Endwand 110 der Kappe 102, jedoch während der
Montage komprimiert und durch die Öffnung 111 gedrückt und
gegen die Unterseite der Endwand 110 der Kappe angeordnet
werden kann. Um das Öffnen
des geschlossenen Ventils bei einer bestimmten Druckdifferenz oder
sogenannten „Verschlussbedingungen", bei denen der Druck im
Kraftstofftank größer ist
als der Druck im Dampfauslass 17 abstromseitig des geschlossenen
Ventils, zu erleichtern, besitzt der Ventilkopf 114 eine Öffnung 124 mit
reduziertem Durchmesser oder Querschnittsbereich gegenüber dem
des Dampfauslasses 17. Die Öffnung 124 erstreckt
sich axial durch die obere Dichtungsfläche 116, durch den
Schaft 122 und aus dem vergrößerten Kopf 120 heraus,
um dem Schwimmer 86 in Verbindung zu treten. Der vergrößerte Kopf 120 hat
vorzugsweise eine Endfläche,
die von einem generell kegelstumpfförmigen Sitz 126 mit einer
geneigten äußeren Ringfläche 128,
die vom Ende wegdivergiert, gebildet wird. Wenn sich das Entlüftungsventil 14 in
Richtung auf die vollständig geschlossene
Position (6) bewegt, ermöglicht der
Sitz 126 anfangs einen Umfangslinienkontakt mit dem Ende 98 der
Schwimmernase 96 und wird in wünschenswerter Weise danach
geringfügig
komprimiert, um eine erweiterte ringförmige Kontaktfläche herzustellen
und sicherzustellen, dass eine strömungsmitteldichte und dampfdichte
Dichtung aufrechterhalten wird.
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Im
Betrieb in einem Kraftstofftank befindet sich der Kraftstoffstand
normalerweise unter dem oberen Ende 26 der Kappe und ist
die Ventileinheit vollständig
geöffnet,
wie in 4 gezeigt. Aufgrund der Schwerkraftwirkung steht
der Schwimmer mit dem Sitz 126 in Eingriff und schließt die Öffnung 124 im
Ventilkopf 114. Während
eines Füllereignisses, bei
dem der Kraftstoffstand den angegebenen Zustand „voller Tank" erreicht, bewegt
sich das Entlüftungsventil 14 in
die geschlossene Position (6), um zu
verhindern, dass Kraftstoffdampf den Kraftstofftank 12 verlässt, und
verursacht dadurch ein Absperren der Einfülldüse 18 der Kraftstoffabgabepumpe.
Generell fließt
flüssiger
Kraftstoff in den Schwimmerraum 52, indem er über das
obere Ende 26 des becherförmigen Abschnittes 22 und
durch die Durchgangsöffnungen 74 des
Käfigs 44 strömt. Hierdurch wird
der Schwimmer 86 teilweise in flüssigen Kraftstoff eingetaucht
und durch die Auftriebskraft des Schwimmers 86, eine teilweise
durch in der Tasche 94 des Schwimmers 86 eingefangene
Luft erzeugte Kraft und durch die Kraft der Feder 99 in
Richtung auf den Dampfauslass 17 angehoben. Wenn der Schwimmer 86 in
seine ausgefahrene Position bewegt wird, in der die Dichtungsfläche 116 des
Ventilkopfes 114 in dichtenden Eingriff mit dem Dampfauslass 17 bewegt
wird, wird der Dampfauslass 17 sofort vollständig geschlossen,
was als „einstufiges
Schließen" bezeichnet werden
kann, da die Öffnung 124 bereits
durch Schwerkraft geschlossen ist, die bewirkt, dass der Sitz auf
der Schwimmerendfläche 98 gelagert
wird.
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Sonst
bewegt sich das Entlüftungsventil 14, wie
vorstehend erwähnt,
ebenfalls in seine geschlossene Position, wenn sich das Fahrzeug 10 überschlägt oder
sich um eine vorgegebene Gradanzahl aus seiner generell horizontalen
oder normalen Lage neigt, beispielsweise um 15°.
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Wenn
die Ventileinheit geschlossen ist, kann eine Differenzkraft, die
sie geschlossen hält,
durch die unterschiedlichen wirksamen Bereiche des Ventilkopfes 114,
die dem Druck innerhalb des Tanks und dem Druck im Auslass 17 und/oder
Differenzen dieser Drücke
ausgesetzt sind, verursacht werden. Selbst bei dieser Differenzschließkraft oder
sogenannten Sperrproblemen öffnet
sich das Entlüftungsventil 14,
wenn der Kraftstoffstand im Schwimmerraum abfällt. In diesem „Sperrzustand", wenn sich der Schwimmer 86 anfangs
von seiner ausgefahrenen Position wegbewegt, bewegt er sich relativ
zur Kappe 102 nach unten in Richtung auf seine zurückgezogene
Position, so dass sich seine Endfläche 98 aus dem Dichtungseingriff
mit dem Sitz 126 des Ventilkopfes 114 herausbewegt,
während
die Dichtungsfläche 116 des
Ventilkopfes 114 anfangs im Dichtungseingriff mit dem Dampfauslass 17 verbleibt.
Daher wird das Entlüftungsventil 14 in
seine teilweise geöffnete
Position (7) bewegt und die Schließkraft sowie
die Druckdifferenz über
den Ventilkopf 114 durch das Öffnen des kleinen Entlüftungskanals 124 entlastet.
Bei entlasteter Schließkraft
und Druckdifferenz bewegt sich der Ventilkopf 114 durch Schwerkraft
vom Dampfauslass 17 weg, um den Auslass vollständig zu öffnen. Wenn
in jedem Fall der Ventilkopf 114 mit dem Auslass 17 in
Eingriff verbleibt und diesen teilweise schließt, bewirkt eine ausreichende
Bewegung des Schwimmers 86 relativ zur Kappe 102,
dass der Flansch 100 des Schwimmers 86 in Axialrichtung
im wesentlichen gleichmäßig mit dem
gesamten Umfangsausmaß der
Lippe 106 der Kappe 102 in Eingriff tritt und
die Kappe 102 zusammen mit dem Schwimmer 86 vom
Dampfauslass 17 wegbewegt. Die Bewegung des Schwimmers
wird beispielsweise durch die Rippen 54 zwangsgeführt, so
dass sich der Schwimmer axial ohne wesentliches Verkippen seiner
Achse bewegt. Auf diese Weise bewegt sich die Dichtungsfläche 116 des
Ventilkopfes 114 im wesentlichen gleichmäßig axial
vom Dampfauslass 17 oder der Oberseite des Kraftstofftanks 12 weg
oder außer
Eingriff hiermit in seine vollständig geöffnete Position
(5). Somit kann Kraftstoffdampf im Kraftstofftank 12 frei
mit maximalem Durchsatz über
den Dampfauslass 17 zum Dampfbehälter 16 abgeführt werden.
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Bei
Lesen der vorstehenden Beschreibung erkennt der Durchschnittsfachmann
ohne weiteres auch andere Ausführungsformen
als hier offenbart. Diese Ausführungsformen
liegen ebenfalls im Umfang der vorliegenden Erfindung. Daher ist
die vorliegende Beschreibung lediglich beispielhaft und in keiner
Weise beschränkend.
Der Umfang der Erfindung wird durch die Patentansprüche festgelegt.