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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinfülleinrichtung zum Einfüllen von Kraftstoff in einen Fahrzeugtank, umfassend ein mit dem Fahrzeugtank verbindbares Einfüllrohr zur Aufnahme einer Kraftstoffzapfpistole, wobei in dem Einfüllrohr mindestens eine schwenkbar gelagerte Verschlussklappe angeordnet ist, wobei ein Federelement vorgesehen ist, welches die mindestens eine Verschlussklappe in eine einen Durchgang durch das Einfüllrohr versperrende Schließstellung vorspannt, wobei die mindestens eine Verschlussklappe durch die in das Einfüllrohr eingeführte Kraftstoffzapfpistole aus ihrer Schließstellung in eine einen Durchgang durch das Einfüllrohr freigebende Offenstellung aufschwenkbar ist.
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Beispielsweise bei sogenannten kappenlosen Kraftstoffeinfülleinrichtungen (capless fuel filler systems) sind in einem Einfüllrohr in Einfüllrichtung einer Kraftstoffzapfpistole gesehen hintereinander beispielsweise zwei Verschlussklappen schwenkbar gelagert. Die Verschlussklappen sind in der Regel jeweils durch ein Federelement in eine geschlossene Stellung vorgespannt, in der sie einen Durchgang durch das Einfüllrohr z. B. für Kraftstoff versperren. Beim Einführen der Kraftstoffzapfpistole stößt diese mit ihrem freien Ende zuerst auf die erste Verschlussklappe und schwenkt diese gegen die Federvorspannung in eine geöffnete Stellung, in der sie den Durchgang der Kraftstoffzapfpistole zulässt. Anschließend stößt die Kraftstoffzapfpistole auf die zweite Verschlussklappe und drückt auch diese gegen die Federvorspannung in eine geöffnete Stellung, in der auch diese Verschlussklappe den Durchgang der Kraftstoffzapfpistole erlaubt. Anschließend kann über die Kraftstoffzapfpistole eine Befüllung des Fahrzeugtanks mit Kraftstoff erfolgen. Nach dem Ende des Tankvorgangs wird die Kraftstoffzapfpistole wieder aus dem Einfüllrohr herausgezogen, wobei sie zunächst aus der durch die zweite Verschlussklappe freigegebenen Durchgangsöffnung heraustritt. Die zweite Verschlussklappe bewegt sich daraufhin aufgrund ihrer Federvorspannung zurück in die geschlossene Stellung.
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Anschließend wird die Kraftstoffzapfpistole auch aus dem durch die erste Verschlussklappe freigegebenen Durchgang herausgezogen und auch die erste Verschlussklappe bewegt sich aufgrund ihrer Federvorspannung zurück in ihre geschlossene Stellung. Es sind auch derartige Kraftstoffeinfülleinrichtungen bekannt, die nur eine schwenkbar gelagerte Verschlussklappe in dem Einfüllrohr aufweisen.
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In der Regel ist es erforderlich, eine Be- und Entlüftung der Kraftstoffeinfülleinrichtung, insbesondere fahrzeugtankseitig, zu ermöglichen. So müssen Druckunterschiede zwischen dem tankseitigen Innenraum der Kraftstoffeinfülleinrichtung und dem der äußeren Umgebung zugewandten Außenraum der Kraftstoffeinfülleinrichtung sichergestellt werden. Hierzu sind entsprechende Ventile erforderlich, die im Stand der Technik in die eine oder mehreren Verschlussklappen integriert werden. Insbesondere bei kappenlosen Kraftstoffeinfülleinrichtungen, bei denen also keine äußere, das Einfüllrohr verschließende Kappe vorgesehen ist, dichten die Verschlussklappen in ihrer Schließstellung gegen den Durchtritt von Flüssigkeit und Gas ab. Das Vorsehen von Ventilen für die Be- und Entlüftung ist in einem solchen Fall unerlässlich.
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Aufgrund der zu integrierenden Ventile sind die Verschlussklappen des Standes der Technik von kompliziertem Aufbau. Außerdem ist es insbesondere bei Vorhandensein mehrerer Verschlussklappen in aufwendiger Weise erforderlich, jede der Verschlussklappen mit einem entsprechenden Ventil auszustatten. Diese sind dann in Serie angeordnet und müssen zur geeigneten Be- und Entlüftung aufwendig aufeinander abgestimmt werden.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinfülleinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die in konstruktiv einfacher und robuster Weise eine sichere Be- und Entlüftung zulässt.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Kraftstoffeinfülleinrichtung zum Einfüllen von Kraftstoff in einen Fahrzeugtank, umfassend ein mit dem Fahrzeugtank verbindbares Einfüllrohr zur Aufnahme einer Kraftstoffzapfpistole, wobei in dem Einfüllrohr mindestens eine schwenkbar gelagerte Verschlussklappe angeordnet ist, wobei ein Federelement vorgesehen ist, welches die mindestens eine Verschlussklappe in eine einen Durchgang durch das Einfüllrohr versperrende Schließstellung vorspannt, wobei die mindestens eine Verschlussklappe durch die in das Einfüllrohr eingeführte Kraftstoffzapfpistole aus ihrer Schließstellung in eine einen Durchgang durch das Einfüllrohr freigebende Offenstellung aufschwenkbar ist, wobei in dem Einfüllrohr mindestens ein Ventilelement vorgesehen ist, welches mindestens einen Bypass zu der mindestens einen Verschlussklappe bildet und ab einer Grenzdruckdifferenz einen Durchfluss von Gas aus dem Einfüllrohr heraus und/oder in das Einfüllrohr hinein zulässt.
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Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinfülleinrichtung kann es sich insbesondere um eine kappenlose Kraftstoffeinfülleinrichtung handeln, d. h. neben der bzw. den in dem Einfüllrohr angeordneten Verschlussklappen ist keine äußere Verschlusskappe vorgesehen. Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinfülleinrichtung besitzt einen sehr weiten Anwendungsbereich. Sie ist grundsätzlich anwendbar für kappenlose Befüllsysteme, kappenbehaftete Befüllsysteme, Befüllköpfe, konventionelle Kraftstoffzapfpistolenführungen, Systeme mit oder ohne Fehlbetankungsschutz (MFI), servicefähige und nicht servicefähige Kraftstoffeinfülleinrichtungen usw. Auch ist die erfindungsgemäße Kraftstoffeinfülleinrichtung grundsätzlich für Einfüllrohre aus Kunststoff oder Metall anwendbar. Dasselbe gilt für konventionelle Trichterkonzepte.
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Erfindungsgemäß ist in dem Einfüllrohr mindestens ein Ventilelement vorgesehen, welches mindestens einen Bypass zu der mindestens einen Verschlussklappe bildet. Das Ventilelement erlaubt ab einer Grenzdruckdifferenz eine Be- und/oder Entlüftung der Kraftstoffeinfülleinrichtung. Insbesondere öffnet das Ventilelement für einen Durchgang von Gas bei Erreichen einer Grenzdruckdifferenz zwischen dem dem Fahrzeugtank zugewandten inneren Raum des Einfüllrohrs und dem der äußeren Umgebung zugewandten äußeren Raum des Einfüllrohrs. Die Grenzdruckdifferenz kann durch geeignete Auswahl und Einstellung des Ventilelements definiert vorgegeben werden. Ein solcher Druckausgleich ist besonders bei Fahrzeugen erforderlich, die mit Ottokraftstoff betankt werden.
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Erfindungsgemäß bildet das Ventilelement einen Bypass, also eine Umgehung, zu der mindestens einen Verschlussklappe bzw. den mehreren Verschlussklappen. Das Ventil muss im Gegensatz zum Stand der Technik also nicht in die eine oder mehreren Verschlussklappen integriert werden. Vielmehr kann sich das Ventil in dem Einfüllrohr insbesondere neben der Verschlussklappe bzw. neben den Verschlussklappen befinden. Dadurch vereinfacht sich einerseits der Aufbau. Darüber hinaus ist nur ein Ventil für die Be- und Entlüftung des Fahrzeugtanks erforderlich, auch wenn in dem Einfüllrohr mehr als eine Verschlussklappe vorgesehen ist. Dadurch ergeben sich eine Vereinfachung und ein besonders robuster Aufbau. Die Verschlussklappen können kleiner gestaltet werden und der Bauraum für das gesamte System kann verringert werden. Über nur ein Ventil wird die Tankbe- und -entlüftung auch bei einer Kraftstoffeinfülleinrichtung mit zwei oder mehr Verschlussklappen sicher gewährleistet. Die Anzahl der Bauteile kann reduziert werden und die Abstimmung der Durchflussmengen durch das Ventilelement ist einfacher. So müssen insbesondere bei Vorsehen zweier oder mehrerer Verschlussklappen nicht wie im Stand der Technik zwei oder mehr in Reihe geschaltete Ventile aufeinander abgestimmt werden. Es können auch mehrere Ventilelemente und mehrere Bypässe zu der mindestens einen Verschlussklappe gebildet sein, beispielsweise jeweils eines bzw. einer für einen Ausgleich eines Unterdrucks im Innenraum der Kraftstoffeinfülleinrichtung und jeweils eines bzw. einer für einen Ausgleich eines Überdrucks im Innenraum der Kraftstoffeinfülleinrichtung.
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Das die Vorspannung der mindestens einen Verschlussklappe in die Schließstellung bereitstellende Federelement kann z. B. eine Spiral- oder Schenkelfeder sein. Bei mehreren Verschlussklappen können alle oder nur eine oder einige der Verschlussklappen entsprechend vorgespannt sein.
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Nach einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung kann mindestens ein Ventilelement in mindestens einem in dem Einfüllrohr angeordneten Ventilhalteabschnitt angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Ventilhalteabschnitt zumindest abschnittsweise neben mindestens einer Verschlussklappe, insbesondere neben mehreren bzw. sämtlichen Verschlussklappen, angeordnet. Das Ventilelement ist also in Axialrichtung des Einfüllrohrs parallel zu der oder den Verschlussklappen angeordnet. Der Ventilhalteabschnitt bildet einen sogenannten Ventilturm bzw. Ventildom. Es ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau, um den erfindungsgemäßen Bypass durch das Ventilelement zu realisieren.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann mindestens ein ringförmiger Flansch vorgesehen sein, an dem die mindestens eine Verschlussklappe in ihrer Schließstellung anliegt. Auch kann die mindestens eine Verschlussklappe an dem mindestens einen ringförmigen Flansch schwenkbar gelagert sein. Das Schwenklager kann z. B. an einer dem Ventilelement gegenüberliegenden Seite des Einfüllrohrs vorgesehen sein. Dabei kann der Ventilhalteabschnitt den mindestens einen ringförmigen Flansch aufweisen. Sind mehrere Verschlussklappen vorgesehen, können entsprechend auch mehrere ringförmige Flansche vorgesehen sein.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der mindestens eine Ventilhalteabschnitt in einem Rohrabschnitt ausgebildet sein, der in das Einfüllrohr eingesetzt ist. Der Rohrabschnitt kann auch den mindestens einen ringförmigen Flansch aufweisen. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Rohrabschnitt zumindest zweiteilig ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Ventilhalteabschnitt an einem ersten Teil des Rohrabschnitts ausgebildet ist und zwischen dem den mindestens einen Ventilhalteabschnitt aufweisenden ersten Teil des Rohrabschnitts und zumindest einem zweiten Teil des Rohrabschnitts eine Dichtungsanordnung vorgesehen ist. Es ist aber auch möglich, dass der Rohrabschnitt einteilig ausgebildet ist. Der Rohrabschnitt bildet ein Modul für ein kappenloses Kraftstoffbefüllsystem, das als vorgefertigte Baugruppe in einfacher Weise in das Einfüllrohr eingesetzt und darin befestigt werden kann, z. B. durch ein Schweißverfahren oder ein Verkrimpen oder Arretieren mit einem Metallelement. Das Einfüllrohr kann ein- oder mehrteilig ausgestaltet sein. Der Ventilhalteabschnitt kann ein einstückiger Teil des Rohrabschnitts sein oder ein separates an diesem befestigtes Bauteil. Die Anbringung des Ventilhalteabschnitts ist sowohl an einem Oberteil als auch an einem Unterteil des Rohrabschnitts oder auch an dem Einfüllrohr selbst denkbar. Der Ventilhalteabschnitt kann ebenfalls einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann zwischen dem Rohrabschnitt und dem mindestens einen ringförmigen Flansch eine Dichtungsanordnung vorgesehen sein.
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Auch kann die mindestens eine Verschlussklappe in ihrer Schließstellung dichtend an dem mindestens einen ringförmigen Flansch anliegen. Hierdurch wird die insbesondere für kappenlose Befüllsysteme erforderliche Dichtheit sichergestellt. Die Be- und Entlüftung z. B. im Fahrbetrieb oder im Stand erfolgt in sicherer Weise über das oder die Ventilelemente. Die Abdichtung des Ventilhalteabschnitts ist grundsätzlich denkbar mit einer Dichtung zu einem Oberteil oder zu einem Unterteil des Rohrabschnitts bzw. zu dem Einfüllrohr.
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Grundsätzlich sind für das erfindungsgemäße Ventilelement weitgehend beliebige Arten von Ventilen denkbar. Das Ventil kann abhängig von der Grenzdruckdifferenz in eine oder beide Richtungen öffnen, also in einer Richtung zum Fahrzeugtank und/oder in einer Richtung zur Umgebung eines mit der Kraftstoffeinfülleinrichtung ausgestatteten Automobils. Beispielsweise kann das mindestens eine Ventilelement ein Überdruckventil und/oder ein Unterdruckventil und/oder ein Überschlagventil (roll over valve) und/oder ein Sicherheitsventil umfassen. Das Ventil kann ein 2-Wegeventil oder ein mehr als 2-Wegeventil sein. Außerdem kann das mindestens eine Ventilelement ein Rückschlagventil umfassen, welches insbesondere federvorbelastet sein kann.
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Wie bereits erwähnt, kann in dem Einfüllrohr mindestens eine weitere schwenkbar gelagerte Verschlussklappe angeordnet sein, wobei die Verschlussklappen in Einführrichtung der Kraftstoffzapfpistole gesehen hintereinander angeordnet sind. Mehrere Verschlussklappen, z. B. zwei oder mehr als zwei, sind, wie ebenfalls bereits erläutert, beispielsweise bei kappenlosen Befüllsystemen vorgesehen, wenn also keine äußere Abdeckkappe für das Einfüllrohr vorgesehen ist. Wenn mehrere Verschlussklappen vorhanden sind, bildet das Ventilelement einen Bypass zu sämtlichen Verschlussklappen. Dadurch muss wiederum nur ein Ventil vorgesehen werden für die Be- und Entlüftung. Wenn mehrere Verschlussklappen vorgesehen sind, können auch mehrere erfindungsgemäß ausgestaltete ringförmige Flansche vorgesehen sein, insbesondere an einem Rohrabschnitt. An jedem der ringförmigen Flansche kann dann eine Verschlussklappe dichtend anliegen und/oder schwenkbar gelagert sein. Es kann dann ein weiteres Federelement vorgesehen sein, welches die mindestens eine weitere Verschlussklappe in ihre Schließstellung vorspannt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinfülleinrichtung in einer Schnittansicht in einem ersten Betriebszustand, und
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2 die in 1 gezeigte Kraftstoffeinfülleinrichtung in einer Schnittansicht in einem zweiten Betriebszustand.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. In 1 ist eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinfülleinrichtung zum Einfüllen von Kraftstoff in einen nicht gezeigten Fahrzeugtank eines Automobils in einem ersten Betriebszustand gezeigt. Die Kraftstoffeinfülleinrichtung umfasst ein Einfüllrohr 10, das aus Kunststoff oder Metall bestehen kann. Mit seinem in 1 nicht gezeigten unteren Ende wird das Einfüllrohr 10 mit einem Fahrzeugtank eines Automobils verbunden. An seinem in 1 oberen Ende ist mit dem Einfüllrohr 10 ein Einführabschnitt 12 verbunden, der eine Einführöffnung 14 für eine nicht gezeigte Kraftstoffzapfpistole bildet. Die in den Figuren gezeigte erfindungsgemäße Kraftstoffeinfülleinrichtung bildet ein kappenloses Kraftstoffbefüllsystem, d. h. es ist keine äußere Kappe zum Verschließen der Einführöffnung 14 vorgesehen. Die Kraftstoffeinfülleinrichtung besitzt einen Fehlbetankungsschutz, der in den Figuren sehr schematisch bei dem Bezugszeichen 15 gezeigt ist.
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In das obere Ende des Einfüllrohrs 10 ist ein Rohrabschnitt eingesetzt, der in dem gezeigten Beispiel mehrteilig aufgebaut ist. Er besitzt einen unteren Abschnitt 16 und einen oberen Abschnitt 17. An seinem in 1 oberen Ende besitzt der obere Abschnitt 17 des Rohrabschnitts einen einstückig an diesem ausgebildeten Flansch 18, mit dem er auf dem oberen Ende des Einfüllrohrs 10 aufliegt. Der Rohrabschnitt besitzt darüber hinaus in Einführrichtung einer Kraftstoffzapfpistole gesehen, in 1 also von oben nach unten, hintereinander geordnet einen ersten sich von seiner Innenwand erstreckenden ringförmigen Flansch 20 und einen zweiten sich ebenfalls von seiner Innenwand erstreckenden ringförmigen Flansch 22. Während der zweite ringförmige Flansch 22 an dem unteren Abschnitt 16 des Rohrabschnitts einstückig ausgebildet ist, ist der erste ringförmige Flansch 20 einstückig an dem oberen Abschnitt 17 des Rohrabschnitts ausgebildet.
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An seiner der Einführöffnung 14 abgewandten Unterseite ist an dem ersten ringförmigen Flansch 20 eine erste Verschlussklappe 24 über ein Schwenklager 26 schwenkbar gelagert. Entsprechend ist an seiner der Einführöffnung 14 abgewandten Unterseite an dem zweiten ringförmigen Flansch 22 eine zweite Verschlussklappe 28 über ein Schwenklager 30 schwenkbar gelagert. Die Verschlussklappen 24, 28 sind über nicht gezeigte Federelemente in ihre in 1 gezeigte Schließstellung vorgespannt. In dieser Schließstellung liegen die Verschlussklappen 24, 28 dichtend an dem ihnen jeweils zugeordneten ringförmigen Flansch 20, 22 an und verschließen einen Durchgang durch die ringförmigen Flansche 20, 22. Zwischen den Verschlussklappen 24, 28 ist in der in 1 gezeigten Schließstellung ein Zwischenraum 31 gebildet.
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Wird nun in an sich bekannter Weise eine Kraftstoffzapfpistole in das Einfüllrohr 10 eingeführt, stößt diese mit ihrem freien Ende zunächst die erste Verschlussklappe 24 und anschließend die zweite Verschlussklappe 28 auf und kann somit durch die ringförmigen Flansche 20, 22 hindurchtreten. Anschließend kann der Betankungsvorgang für den Fahrzeugtank erfolgen. Sobald dieser abgeschlossen ist, wird die Kraftstoffzapfpistole wieder aus dem Einfüllrohr 10 herausgezogen, wobei sich die Verschlussklappen 28, 24 aufgrund ihrer Federvorspannung nacheinander in ihre in 1 gezeigte Schließstellung zurückbewegen.
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Über eine Dichtungsanordnung, beispielsweise einen Dichtring 32 ist ein einen Ventilhalteabschnitt 34 bildender Teil des unteren Abschnitts 16 des Rohrabschnitts gegenüber dem oberen Abschnitt 17 des Rohrabschnitts abgedichtet. Der Ventilhalteabschnitt 34 bildet einen Ventilturm bzw. Ventildom, in dem ein ein Ventilelement bildendes Ventil 36 zur Be- und Entlüftung des Fahrzeugtanks angeordnet ist. Wie in 1 zu erkennen, bildet der Ventilhalteabschnitt 34 mit dem darin angeordneten Ventil 36 einen Bypass bzw. eine Umgehung zu dem durch die Verschlussklappen 24, 28 wahlweise freigegebenen oder verschlossenen Durchgang für eine Kraftstoffzapfpistole. Insbesondere ist der Ventilhalteabschnitt neben den Verschlussklappen 24, 28 angeordnet. Das Ventil 36 besitzt einen Ventilkörper 38, der von einer Feder 40 in die in 1 gezeigte geschlossene Stellung vorgespannt ist, in der der Ventilkörper 38 gegen einen Ventilsitz 42 anliegt. Das Ventil 36 besitzt darüber hinaus auf seiner der Einführöffnung 14 zugewandten Seite einen Schutzdeckel 44, der das Eintreten von Staub oder anderen Verunreinigungen verhindert. Bei dem Ventil 36 kann es sich z. B. um ein Über- oder Unterdruckventil handeln, das im vorliegenden Fall ab einer vorgegebenen Grenzdruckdifferenz in einer Richtung von der Einführöffnung 14 zum Tank, in 1 also von oben nach unten und/oder in einer Richtung vom Tank zu der Einführöffnung, in 1 also von unten nach oben öffnet.
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In 2 ist ein zweiter Betriebszustand der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinfülleinrichtung gezeigt. In diesem Zustand befindet sich das Ventil 38 in einer geöffneten Stellung. Insbesondere befindet sich der Ventilkörper 38 in einer von dem Ventilsitz 42 abgehobenen Stellung, so dass Gas durch das Ventil 36 hindurch beispielsweise von dem dem Fahrzeugtank zugewandten Innenraum 46 des Einfüllrohrs 10 durch die Einführöffnung 14 nach außen strömen kann. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn in dem Innenraum 46 gegenüber der äußeren Umgebung ein Überdruck herrscht. Ebenso ist es möglich, dass durch das erfindungsgemäße Bypassventil 36 ein in dem Innenraum 46 herrschender Unterdruck gegenüber der äußeren Umgebung ausgeglichen wird, indem das Ventil 36 öffnet, so dass Gas von außen durch die Einführöffnung 14 in den Innenraum 46 strömen kann.
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Durch die Anordnung des Ventils 36 in dem einen Bypass zu den Verschlussklappen 24, 28 bildenden Ventilhalteabschnitt 34 ist auch bei Vorhandensein zweier Verschlussklappen 24, 28 nur ein Ventil 36 für die Be- und Entlüftung des Fahrzeugtanks erforderlich. Außerdem vereinfacht sich der Aufbau, der Bauraum wird verringert und die Druckausgleichsregelung wird vereinfacht, da anders als im Stand der Technik nicht mehrere in Reihe hintereinandergeschaltete Ventile koordiniert werden müssen. Wie bereits erwähnt, eignet sich als Ventil 36 grundsätzlich jedwede Art von Ventilen, beispielsweise Überdruckventile, Unterdruckventile, Überschlagventile (roll over valves), Sicherheitsventile, insbesondere Rückschlagventile, etc.
