DE102007025048A1

DE102007025048A1 - Ventil zur Begrenzung des Tankdrucks eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102007025048A1
Application number: DE200710025048
Authority: DE
Inventors: Jörg BITTNER; Stefan Hettinger
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Eagle Actuator Components GmbH and Co KG
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2027-05-30
Also published as: DE102007025048B4; US20080295893A1; US8469051B2

Abstract

Ein Ventil zur Begrenzung des Tankdrucks eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine erste Leitung (1) und eine zweite Leitung (2), welche strömungsverbindbar sind, indem zumindest ein Körper (3, 4) relativ zu einem weiteren Körper (4, 3) bewegbar ist, wobei der bewegbare Körper (3, 4) von einem Dichtsitz (5) abhebt, ist im Hinblick auf die Aufgabe, eine Einstellung des Tankdrucks mit einem kompakten Aufbau zu realisieren, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Körper (3), ein zweiter Körper (4) und der Dichtsitz (5) eine in ihrer Gesamtheit bewegliche Einrichtung (6) ausbilden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Begrenzung des Tankdrucks eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine erste Leitung und eine zweite Leitung, welche strömungsverbindbar sind, in dem zumindest ein Körper relativ zu einem weiteren Körper bewegbar ist, wobei der bewegbare Körper von einem Dichtsitz abhebt.
Stand der Technik
Ventile der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Im Tank eines Kraftfahrzeugs kann sich insbesondere bei höheren Temperaturen ein unerwünscht hoher Tankdruck aufbauen. Ein Grenzwert für den Tankdruck könnte z. B. bei etwa 300 hPa liegen. Bei Erreichen dieses Tankdrucks muss das Ventil öffnen, um einen weiteren Druckanstieg zu verhindern. Des Weiteren werden solche Ventile in gleicher Weise verwendet, um zu verhindern, dass sich im Tank ein Unterdruck aufbaut.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, sowohl zur Begrenzung des Überdrucks als auch zur Begrenzung des Unterdrucks jeweils ein Ventil zu verwenden. Diese zwei Ventile umfassenden Anordnungen sind jedoch aufwendig in der Fertigung und wenig kompakt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zur Begrenzung des Tankdrucks eines Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine Einstellung des Tankdrucks mit einem kompakten Aufbau realisierbar ist.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach ist ein Ventil zur Begrenzung des Tankdrucks der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Körper, ein zweiter Körper und der Dichtsitz eine in ihrer Gesamtheit bewegliche Einrichtung ausbilden.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass eine in ihrer Gesamtheit bewegliche Einrichtung erlaubt, entweder den ersten Körper oder den zweiten Körper zu bewegen, während der jeweils andere Körper festgelegt ist. Durch geeignete Wahl der jeweils wirkenden Druckangriffsfläche auf einen der beiden Körper kann eingestellt werden, welcher Körper sich im Falle des Unterdrucks oder Überdrucks im Tank bewegt oder festgelegt wird. Ganz konkret ist erkannt worden, dass eine unterschiedliche Ausgestaltung der beiden bewegbaren Körper ein selektives Ansprechen der beweglichen Einrichtung auf einen Unterdruck oder einen Überdruck im Tank ermöglicht. Allein durch das Angreifen von Druckkräften am einen oder anderen beweglichen Körper kann mechanisch eingestellt werden, ob ein Unterdruck oder ein Überdruck im Tank abgebaut wird. Die Vorkehrung eines einzigen Dichtsitzes gewährleistet überdies erfindungsgemäß einen kompakten Aufbau des Ventils. Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
Der Einrichtung könnte ein erster Anschlag zugeordnet sein, an dem der erste Körper anlegbar ist, wobei der zweite Körper relativ zum ersten Körper bewegbar ist. Die Vorkehrung eines ersten Anschlags erlaubt eine Kompensierung der auf den ersten Körper wirkenden Druckkraft.
Der beweglichen Einrichtung könnte ein zweiter Anschlag zugeordnet sein, an dem der zweite Körper anlegbar ist, wobei der erste Körper relativ zum zweiten Körper bewegbar ist. Durch die Anlage des zweiten Körpers am zweiten Anschlag wird der zweite Körper gegen die auf ihn wirkende Druckkraft abgestützt. Durch diese Abstützung kann sich der erste Körper relativ zum zweiten Körper bewegen, wenn die Druckkraft auch auf diesen einwirkt.
Der erste Körper und der zweite Körper könnten durch eine Feder miteinander verspannt sein. Die Verwendung einer Feder, insbesondere einer Schrauben- oder Spiralfeder, erlaubt es, durch geeignete Wahl der Federkonstanten ein Ansprechverhalten des Ventils auf entsprechende Druckwerte einzustellen. Vor diesem Hintergrund ist konkret denkbar, dass ein Überdruck oder ein Unterdruck im Tank z. B. mit einer entsprechenden Genauigkeit von +/–20 hPa erfasst und abgebaut werden kann. Eine effektiv wirkende Druckkraft muss in diesem Fall den ersten Körper und den zweiten Körper gegen die wirkende Federkraft auseinander drücken. Sobald die resultierend wirkende Druckkraft die von der Feder ausgeübte Federkraft überwindet, werden die Körper relativ zueinander bewegt, so dass der Dichtsitz freigegeben wird und ein Druckabbau oder Druckausgleich realisiert werden kann.
Der erste Körper und der zweite Körper könnten durch die Feder am Dichtsitz fluiddicht gegeneinander gepresst werden. Die Feder realisiert vorteilhaft eine dichtende Anlage der beiden Körper aneinander. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass zumindest einem der Körper eine Elastomerdichtung zugeordnet ist. Elastomere lassen sich leicht deformieren und können daher eine hohe Dichtheit gewährleisten.
Der erste Körper könnte Durchgänge aufweisen, welche die erste Leitung und eine vom ersten Körper und vom zweiten Körper eingeschlossene Dichtsitzkammer fluidleitend verbinden. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann ein Druck, der in der ersten Leitung herrscht, derart auf den ersten Körper einwirken, dass sich dieser relativ zum zweiten Körper bewegt und den Dichtsitz freigibt. Aus der Dichtsitzkammer kann dann ein Fluid von der ersten Leitung zur zweiten Leitung fließen.
Der erste Körper könnte eine erste Druckangriffsfläche mit einem Durchmesser D1 und der zweite Körper eine zweite Druckangriffsfläche mit einem Durchmesser D2 ausbilden. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist es möglich, dass zunächst eine Druckangriffsfläche eine Bewegung der gesamten Einrichtung bestimmt, bevor eine zweite Druckangriffsfläche nach Festlegen der gesamten Einrichtung die Bewegung eines Körpers relativ zum anderen bestimmt.
Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass bei Anlage des ersten Körpers am ersten Anschlag eine effektive Druckangriffsfläche entsteht, die der Differenz der beiden Druckangriffsflächen entspricht. Die Differenz der beiden Druckangriffsflächen entspricht einer Kreisringfläche, an der eine Druckkraft angreifen kann, um den zweiten Körper relativ zum ersten Körper zu bewegen.
Es ist des Weiteren denkbar, dass bei Anlage des zweiten Körpers am zweiten Anschlag eine effektive Druckangriffsfläche entsteht, die der ersten Druckangriffsfläche entspricht. Zunächst wirkt eine Druckkraft auf die größere zweite Druckangriffsfläche und bewegt die gesamte Einrichtung in Richtung des zweiten Anschlags. Dann wird der zweite Körper am zweiten Anschlag festgelegt, so dass die Druckkraft nur noch bewegend auf den ersten Körper und dessen erste Druckangriffsfläche einwirken kann.
Der Einrichtung könnte eine Führung zugeordnet sein. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann die bewegliche Einrichtung innerhalb eines Gehäuses ohne Verkanten oder Verkippen geführt werden. Die Führung kann des Weiteren eine Aufnahme für die Feder ausbilden, welche den ersten Körper und den zweiten Körper miteinander verspannt.
Die erste Leitung könnte von der zweiten Leitung durch eine Rollmembran fluiddicht abgetrennt sein. Eine Rollmembran kann der Bewegung der beweglichen Einrichtung problemlos folgen. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Rollmembran am zweiten Körper festgeklemmt ist, wobei der zweite Körper durch einen umlaufenden Kranz auf einer Elastomerdichtung des ersten Körpers anliegt. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist eine fluiddichte Trennung der ersten Leitung von der zweiten Leitung realisiert.
Die Rollmembran könnte an einer Abstützschulter anlegbar sein. Durch diese konkrete Ausgestaltung wird verhindert, dass die Rollmembran Falten ausbildet, wenn sie der Bewegung der beweglichen Einrichtung folgt und auf der der Abstützschulter abgewandten Seite überdruckbeaufschlagt ist.
Neben einer Rollmembran sind auch weitere Membrantypen denkbar, die die Funktion der Rollmembran erfüllen.
Eine Kombination aus einem Magnetventil und einem Ventil der zuvor beschriebenen Art erlaubt eine elektromagnetische Regelung des Tankdrucks innerhalb vorgegebener Überdruck- bzw. Unterdruckgrenzen durch einen kompakten Aufbau. Das verwendete Magnetventil könnte eine Venturidüse aufweisen. Diese konkrete Ausgestaltung stellt einen schnellen Druckabbau sicher.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten und weiterzubilden.
Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen.
In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen
1 eine Schnittansicht eines Ventils, in dessen Gehäuse eine bewegliche Einrichtung aus einem ersten Körper, einem zweiten Körper und einem Dichtsitz beweglich gelagert ist, und
2 eine Schnittansicht einer Kombination aus einem Magnetventil und einem Ventil zur Begrenzung des Tankdrucks eines Kraftfahrzeugs gemäß 1.
Ausführung der Erfindung
1 zeigt ein Ventil zur Begrenzung des Tankdrucks eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine erste Leitung 1 und eine zweite Leitung 2, welche strömungsverbindbar sind, indem zumindest ein Körper 3, 4 relativ zu einem weiteren Körper 4, 3 bewegbar ist, wobei der bewegbare Körper 3, 4 von einem Dichtsitz 5 abhebt.
Ein erster Körper 3, ein zweiter Körper 4 und der Dichtsitz 5 bilden eine in ihrer Gesamtheit bewegliche Einrichtung 6 aus. Der Einrichtung 6 ist ein erster Anschlag 7 zugeordnet, an dem der erste Körper 3 anlegbar ist. Dabei ist der zweite Körper 4 relativ zum ersten Körper 3 bewegbar.
Des Weiteren ist der Einrichtung 6 ein zweiter Anschlag 8 zugeordnet, an dem der zweite Körper 4 anlegbar ist, wobei der erste Körper 3 relativ zum zweiten Körper 4 bewegbar ist.
Der erste Körper 3 und der zweite Körper 4 sind durch eine Feder 9 miteinander verspannt. Dabei wird der erste Körper 3 durch die Feder 9 am einzigen Dichtsitz 5 fluiddicht gegen den zweiten Körper 4 gepresst. Am Dichtsitz 5 ist dem ersten Körper 3 eine Elastomerdichtung 17 zugeordnet, auf der ein umlaufender Kranz 18 des zweiten Körpers 4 aufliegt. Der Kranz 18 ist spitz zulaufend ausgestaltet, um in die Elastomerdichtung 17 zumindest bereichsweise dichtend eindringen zu können.
Der erste Körper 3 weist Durchgänge 10 auf, welche die erste Leitung 1 und eine vom ersten Körper 3 und vom zweiten Körper 4 eingeschlossene Dichtsitzkammer 11 fluidleitend verbinden.
Der erste Körper 3 bildet eine erste Druckangriffsfläche 12 mit einem Durchmesser D1 aus. Der zweite Körper 4 bildet eine zweite Druckangriffsfläche 13 mit einem Durchmesser D2 aus.
Bei Anlage des ersten Körpers 3 am ersten Anschlag 7 entsteht eine effektive, resultierende Druckangriffsfläche, die der Differenz der beiden Druckangriffsflächen 12 und 13 entspricht. Die entstehende effektive Druckangriffsfläche ist eine Kreisringfläche. Da der erste Körper 3 am Anschlag 7 anliegt, kann dieser in der Perspektive der 1 nicht weiter nach oben bewegt werden.
An der effektiven Druckangriffsfläche, nämlich der Kreisringfläche, kann jedoch eine Druckkraft eine Bewegung des zweiten Körpers 4 relativ zum ersten Körper 3 bewirken, wenn nämlich die an der Kreisringfläche angreifende Druckkraft größer als die von der Feder 9 ausgeübte Kraft ist. In diesem Fall hebt der zweite Körper 4 vom Dichtsitz 5 ab und verbindet die erste Leitung 1 mit der zweiten Leitung 2 fluidleitend. Hierdurch kann ein Unterdruck im Tank eines Kraftfahrzeugs abgebaut werden, wenn nämlich die Leitung 1 mit dem Tank des Kraftfahrzeugs verbunden ist und die Leitung 2 mit der Atmosphäre.
Bei Anlage des zweiten Körpers am zweiten Anschlag 8 entsteht eine effektive Druckangriffsfläche, die der ersten Druckangriffsfläche 12 des ersten Körpers 3 entspricht. Ein im Tank herrschender Überdruck kann den zweiten Körper 4 nicht weiter bewegen, da dieser am Anschlag 8 aufliegt. Durch die Durchgänge 10 kann ein unter Druck stehendes Fluid jedoch in die Dichtsitzkammer 11 eindringen und dort auf die nunmehr effektiv wirkende Druckangriffsfläche 12 wirken und den ersten Körper 3 relativ zum zweiten Körper 4 bewegen. Dabei hebt der erste Körper 3 vom Dichtsitz 5 ab und verbindet Leitung 1 mit Leitung 2 fluidleitend. Hierdurch kann ein Überdruck im Tank eines Kraftfahrzeugs abgebaut werden, wenn nämlich Leitung 1 mit dem Tank und Leitung 2 mit der Atmosphäre verbunden ist.
In beiden Fällen – nämlich Überdruck oder Unterdruck im Tank – wird die Einheit 6 aus erstem Körper 3, zweitem Körper 4 und Dichtsitz 5 zunächst in ihrer Gesamtheit bewegt, bevor einer der beiden Körper 3, 4 an einem Anschlag 7, 8 zur Anlage kommt. Sobald einer der Körper 3, 4 zur Anlage an einem Anschlag 7, 8 gekommen ist, muss die nun effektiv wirkende Druckkraft die Kraft der Feder 9 überwinden, um die durch die Feder 9 gegeneinander gepressten Körper 3 und 4 voneinander zu trennen. Durch die Trennung der beiden Körper 3 und 4 voneinander wird eine Fluidleitung zwischen Leitung 1 und Leitung 2 hergestellt.
Der Einrichtung 6 ist eine Führung 14 zugeordnet, die eine verkantungs- und verkippungsfreie Bewegung der Einrichtung 6 im Gehäuseteil 19 realisiert. Die Führung 14 dient als Anlage oder Aufnahme für die Feder 9.
Die erste Leitung 1 ist von der zweiten Leitung 2 durch eine Rollmembran 15 fluiddicht abgetrennt. Die Rollmembran 15 ist einerseits im ersten Körper 4 und andererseits zwischen zwei Gehäuseteilen 19 und 20 des Ventils eingeklemmt. Die Rollmembran 15 ist an einer Abstützschulter 16 anlegbar, die abgerundet ist. Die Abstützschulter 16 bewirkt, dass die Rollfalte der Rollmembran 15 nicht umschlägt, wenn sie der Bewegung der Einrichtung 6 folgt.
2 zeigt eine Schnittansicht einer Kombination aus einem Magnetventil 21 und einem Ventil gemäß 1. Das Magnetventil 21 kann elektrisch getaktet werden und regelt den Tankdruck innerhalb der Druckgrenzen – Überdruck oder Unterdruck –, die das Ventil gemäß 1 zulässt bzw. vorgibt. Das Magnetventil 21 weist eine Venturidüse 22 auf.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die Patentansprüche verwiesen.
Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass das zuvor rein willkürlich gewählte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims

Ventil zur Begrenzung des Tankdrucks eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine erste Leitung (1) und eine zweite Leitung (2), welche strömungsverbindbar sind, indem zumindest ein Körper (3, 4) relativ zu einem weiteren Körper (4, 3) bewegbar ist, wobei der bewegbare Körper (3, 4) von einem Dichtsitz (5) abhebt, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Körper (3), ein zweiter Körper (4) und der Dichtsitz (5) eine in ihrer Gesamtheit bewegliche Einrichtung (6) ausbilden.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (6) ein erster Anschlag (7) zugeordnet ist, an dem der erste Körper (3) anlegbar ist, wobei der zweite Körper (4) relativ zum ersten Körper (3) bewegbar ist.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (6) ein zweiter Anschlag (8) zugeordnet ist, an dem der zweite Körper (4) anlegbar ist, wobei der erste Körper (3) relativ zum zweiten Körper (4) bewegbar ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (3) und der zweite Körper (4) durch eine Feder (9) miteinander verspannt sind.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (3) und der zweite Körper (4) durch die Feder (9) am Dichtsitz (5) fluiddicht gegeneinander gepresst werden.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (3) Durchgänge (10) aufweist, welche die erste Leitung (1) und eine vom ersten Körper (3) und vom zweiten Körper (4) eingeschlossene Dichtsitzkammer (11) fluidleitend verbinden.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (3) eine erste Druckangriffsfläche (12) mit einem Durchmesser (D1) und der zweite Körper (4) eine zweite Druckangriffsfläche (13) mit einem Durchmesser (D2) ausbildet.
Ventil nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anlage des ersten Körpers (3) am ersten Anschlag (7) eine effektive Druckangriffsfläche entsteht, die der Differenz der beiden Druckangriffsflächen (12, 13) entspricht.
Ventil nach Anspruch 2 und 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anlage des zweiten Körpers (4) am zweiten Anschlag (8) eine effektive Druckangriffsfläche entsteht, die der ersten Druckangriffsfläche (12) entspricht.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (6) eine Führung (14) zugeordnet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leitung (1) von der zweiten Leitung (2) durch eine Rollmembran (15) fluiddicht abgetrennt ist.
Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollmembran (15) an einer Abstützschulter (16) anlegbar ist.