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Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zum Be- und/oder Entlüften eines Tanks für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Tankanlage für ein Kraftfahrzeug.
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Eine solche Ventileinrichtung zum Be- und/oder Entlüften eines zum Aufnehmen von Kraftstoff, insbesondere von flüssigem Kraftstoff, ausgebildeten Tanks für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise bereits der
US 5 666 989 als bekannt zu entnehmen. Die Ventileinrichtung weist wenigstens eine Lüftungsöffnung auf, über welche der Tank zu entlüften und/oder zu belüften ist. Mit anderen Worten kann der Tank über die Lüftungsöffnung be- und/oder entlüftet werden. Unter dem Belüften des Tanks ist zu verstehen, dass Luft, beispielsweise aus der Umgebung, über die Lüftungsöffnung in den Tank einströmen kann, um dadurch beispielsweise einen übermäßigen Unterdruck in dem Tank zu vermeiden. Unter dem Entlüften des Tanks ist zu verstehen, dass ein beispielsweise flüchtige Kraftstoffbestandteile umfassendes Gas über die Lüftungsöffnung aus dem Tank abgeführt werden und somit ausströmen kann, um dadurch einen übermäßigen Überdruck in dem Tank zu vermeiden.
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Die Ventileinrichtung weist einen der Lüftungsöffnung zugeordneten Ventilsitz und eine Ventilkugel auf, welche zwischen einer die Lüftungsöffnung versperrenden Schließstellung und wenigstens einer die Lüftungsöffnung zumindest teilweise freigebenden Offenstellung bewegbar ist. In der Schließstellung sitzt die Ventilkugel auf dem korrespondierenden Ventilsitz, wodurch die Lüftungsöffnung versperrt ist. Dadurch kann kein Gas beziehungsweise Luft durch die Lüftungsöffnung hindurchströmen. Da die Ventilkugel die Lüftungsöffnung in der Offenstellung freigibt, kann in der Offenstellung das zuvor genannte Gas beziehungsweise die zuvor genannte Luft durch die Lüftungsöffnung hindurchströmen. Die Ventilkugel rollt dabei infolge von Bewegungen der Ventileinrichtung aus der Schließstellung in die Offenstellung. Mit anderen Worten, wird die Ventileinrichtung beispielsweise dynamisch bewegt, so rollt die Ventilkugel von zumindest einem Teil des Ventilsitzes herunter, wodurch die Ventilkugel die Lüftungsöffnung zumindest teilweise freigibt. Zu solchen Bewegungen der Ventileinrichtung kommt es beispielsweise bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs. Insbesondere kommt es zu einer solchen Bewegung der Ventileinrichtung bei einer solchen Fahrt des Kraftfahrzeugs, bei der hohe Quer- und/oder Längsbeschleunigungen auf das Kraftfahrzeug und somit auf die Ventileinrichtung, insbesondere auf die Ventilkugel, wirken. Infolge dieser Längs- und/oder Querbeschleunigungen kann die Ventilkugel von zumindest einem Teil des Ventilsitzes herunterrollen und dadurch in die Offenstellung rollen, um dadurch bei der Fahrt eine Be- und/oder Entlüftung des Tanks zu gewährleisten.
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Des Weiteren offenbart die
DE 40 14 551 C1 ein Entlüftungsventil für Kraftstoff-Filter, mit einer etwa am höchsten Punkt des Filterinnenraums des Kraftstoff-Filters angeordneten Entlüftungsbohrung. In dem Entlüftungsventil ist ein Ventilsitz vorgesehen, in dessen von diesem entfernten, darunterliegenden Teil ein Ventilelement von so geringer Dichte liegt, dass es bei einem in dem Innenraum des Entlüftungsventils ansteigenden Kraftstoff-Stand aufschwimmend am Ventilsitz anliegt.
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Außerdem ist aus der
DE 44 00 450 A1 eine Drucksteuervorrichtung für einen Kraftstofftank bekannt, mit einem Kraftstofftank zum Speichern von Kraftstoff, mit einer Kraftstoffpumpe und mit einer Kraftstoffdampfspeichereinrichtung zum Speichern von Kraftstoffdämpfen.
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Eine Ventileinrichtung gemäß dem Stand der Technik ist ferner in 1 veranschaulicht. 1 zeigt dabei die im Ganzen mit 10 bezeichnete Ventileinrichtung ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht. Die Ventileinrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik ist beispielsweise als Druckhalteventil ausgebildet und kommt in einem Be- und/oder Entlüftungssystem zum Einsatz, mittels welchem ein Tank be- und/oder entlüftet werden kann. Der Tank weist dabei wenigstens einen Aufnahmeraum auf, in welchem ein Kraftstoff, insbesondere ein flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine aufgenommen werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine ist dabei eine Komponente eines Kraftfahrzeugs, welches mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Das Druckhalteventil kommt insbesondere zum Einsatz, um ein Übertanken des Tanks zu vermeiden. Unter einem solchen Übertanken ist zu verstehen, dass eine übermäßig große Menge in den Tank, insbesondere in dessen Aufnahmeraum, eingefüllt wird.
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Die Ventileinrichtung 10 weist dabei die zuvor genannte, in 1 mit 12 bezeichnete Lüftungsöffnung auf, über welche der Tank zu entlüften und/oder zu belüften ist. Ferner weist die Ventileinrichtung 10 den zuvor genannten und in 1 mit 14 bezeichneten Ventilsitz auf, welcher beispielsweise durch ein Gehäuse 16 der Ventileinrichtung 10 gebildet ist. Insbesondere ist der Ventilsitz 14 durch eine Wandung, insbesondere des Gehäuses 16, gebildet, wobei durch die den Ventilsitz 14 bildende Wandung durch die Lüftungsöffnung 12 zumindest teilweise begrenzt ist. Die Lüftungsöffnung 12 ist beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildet. Die Lüftungsöffnung 12 wird auch als Bohrung bezeichnet, wobei die Lüftungsöffnung 12 tatsächlich als Bohrung ausgebildet sein kann, jedoch nicht notwendigerweise als Bohrung ausgebildet sein muss. Die Lüftungsöffnung 12 weist dabei einen zumindest im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf und ist rotationssymmetrisch zu ihrer Mittelachse 18 ausgebildet.
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Ferner umfasst die Ventileinrichtung 10 die zu vorgenannte und in 1 mit 20 bezeichnete Ventilkugel. Die Ventilkugel 20 ist ein Ventilelement, mittels welchem die Lüftungsöffnung 12 versperrt und freigegeben werden kann. Da als Ventilelement die Ventilkugel 20 zum Einsatz kommt, ist die Ventileinrichtung 10 als Kugel-Druckhalteventil ausgebildet. Steht das Kraftfahrzeug über seine Räder beispielsweise auf einer Ebene, so verläuft die Mittelachse 18 senkrecht zu dieser, beispielsweise durch eine Fahrbahn gebildeten Ebene. Verläuft die Ebene dabei zumindest im Wesentlichen horizontal, so fällt die Mittelachse 18 mit der Senkrechten zusammen. Dabei ist der Ventilsitz 14 in einer Ebene angeordnet, welche in Einbaulage der Ventileinrichtung 10 senkrecht zur Senkrechten und somit beispielsweise zumindest im Wesentlichen parallel zur horizontalen Ebene verläuft. Die Ventileinrichtung 10 nimmt dabei ihre Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs und insbesondere dann ein, wenn das Kraftfahrzeug über seine Räder auf eine zumindest im Wesentlichen horizontalen Ebene steht. Ferner bezeichnet RK den Radius der Ventilkugel 20, wobei RB den halben Durchmesser und somit den Radius der Lüftungsöffnung 12 bezeichnet.
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Die Ventilkugel 20 ist zwischen einer in 1 gezeigten Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung relativ zu dem Gehäuse 16 bewegbar. In der Schließstellung sitzt die Ventilkugel 20 auf dem Ventilsitz 14, wodurch die Lüftungsöffnung 12 mittels der Ventilkugel 20 versperrt ist. In der Offenstellung gibt die Ventilkugel 20 die Lüftungsöffnung 12 zumindest teilweise frei. Die Ventilkugel 20 kann dabei infolge von Bewegungen der Ventileinrichtung 10 aus der Schließstellung in die Offenstellung rollen. Bei einer Überschreitung einer durch einen Winkel α bezeichneten Schräglage beziehungsweise bei entsprechender Quer- und/oder Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs rollt die Ventilkugel 20 aus der Schließstellung in die Offenstellung und somit zumindest teilweise von dem Ventilsitz 14 herunter. An dem Ventilsitz 14 schließt sich ein Kegel 22 an, welcher beispielsweise durch das Gehäuse 16 gebildet ist. Unterhalb einer durch einen Winkel β bezeichneten Schräglage des Kegels 22 oder unterhalb einer entsprechenden Quer- und/oder Längsbeschleunigung rollt die Ventilkugel 20 wieder zurück auf den Ventilsitz 14 und somit in die Schließstellung. Die Schließstellung ist eine Betankungsposition, in welcher das zuvor genannte Übertanken des Tanks verhindert werden kann. Der Winkel β kann bedarfsgerecht angepasst beziehungsweise gewählt werden.
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Bezüglich des Winkels α ist es wünschenswert, den Winkel α möglichst klein zu halten, um dadurch einen im Tank herrschenden Druck besonders gering halten zu können. Um den Winkel α beziehungsweise die durch den Winkel α bezeichnete Schräglage möglichst gering zu halten, ist ein großer Durchmesser der Ventilkugel 20 und ein kleiner Durchmesser der Lüftungsöffnung 12 wünschenswert. Ein kleiner Durchmesser der Lüftungsöffnung 12 jedoch ist nachteilig hinsichtlich eines Druckverlusts beziehungsweise eines Widerstands eines Betriebsbe- und/oder -entlüftungssystems, welches genutzt wird, um den Tank während des Betriebs, das heißt während der Fahrt des Kraftfahrzeugs zu entlüften. Ein übermäßig geringer Durchmesser der Lüftungsöffnung 12 führt somit während der Be- und/oder Entlüftung zu einem unerwünscht hohen Druckverlust beziehungsweise einen unerwünscht hohen Widerstand, sodass man herkömmlicherweise bestrebt ist, den Durchmesser der Lüftungsöffnung 12 besonders groß zu wählen, um den Druckverlust und somit den im Tank herrschenden Druck gering zu halten.
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Aus einem großen Durchmesser der Ventilkugel 20 jedoch resultiert ein hoher Bauraumbedarf der Ventilkugel 20 und somit der Ventileinrichtung 10 insgesamt, wobei dann die Ventileinrichtung 10 nur noch sehr schwierig oder nicht mehr verbaut werden kann. Außerdem ist bei einem großen Durchmesser der Ventilkugel 20 eine geringe Dichte der Ventilkugel 20 wünschenswert, sodass der Öffnungsdruck der Ventilkugel 20 gering gehalten werden kann beziehungsweise eine Veränderung des Öffnungsdrucks vermieden werden kann. Unter dem Öffnungsdruck ist der Druck zu verstehen, bei welchem die Ventilkugel 20 öffnet, das heißt von ihrem Ventilsitz 14 herunterbewegt wird. Üblicherweise ist die Ventilkugel 20 aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl, gebildet, sodass die Kosten der Ventilkugel 20 besonders gering gehalten werden können. Werkstoffe, welche eine geringere Dichte als Stahl aufweisen, würden jedoch zu hohen Herstellungskosten der Ventilkugel 20 führen. Bei einem solchen Werkstoff handelt es sich beispielsweise um Kunststoff oder Glas.
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Herkömmliche Kugel-Druckhalteventile sind hinsichtlich des benötigten Bauraums, des Öffnungsdrucks und der Kosten der zurzeit beste Kompromiss. Nachteilig dabei ist der daraus resultierende große Winkel α, der ein Wegrollen der Ventilkugel 20 von dem Ventilsitz 14 im Stand oder bei nur geringen Quer- und/oder Längsbeschleunigungen nicht zulässt. Dadurch ist der Tank druckbehaftet, bis die Ventilkugel 20 aufgrund des in dem Tank herrschenden Drucks von dem Ventilsitz 14 bewegt, insbesondere gedrückt, wird. Es ist jedoch wünschenswert, einen möglichst geringen, in dem Tank herrschenden Druck zu realisieren, um die Auslegung des Tanks beziehungsweise der Tankanlage insgesamt hinsichtlich der Festigkeit beherrschbar zu machen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Ventileinrichtung und eine Tankanlage der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine verbesserte Funktion der Ventileinrichtung realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Ventileinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Tankanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Ventileinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine verbesserte Funktion der Ventileinrichtung realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ventilsitz in einer Ebene angeordnet ist, welche in Einbaulage der Ventileinrichtung schräg zur Senkrechten verläuft. Die Ventileinrichtung nimmt dabei ihre Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs und insbesondere dann ein, wenn das Kraftfahrzeug über seine Räder auf einer zumindest im Wesentlichen horizontalen Ebene steht. Steht somit beispielsweise das Kraftfahrzeug über seine Räder auf einer horizontalen Ebene, so erstreckt sich die Ebene, in der der Ventilsitz angeordnet ist, schräg zu der horizontalen Ebene und somit schräg zur Horizontalen und schräg zur Senkrechten. Insbesondere ist es denkbar, dass die Ebene, in der der Ventilsitz angeordnet ist, schräg zur Fahrzeughochrichtung verläuft, wobei dann beispielsweise die Fahrzeughochrichtung mit der Senkrechten zusammenfällt, insbesondere wenn das Kraftfahrzeug auf einer horizontalen Ebene steht.
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Dadurch, dass es erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Ventilsitz unter einem Winkel zur Senkrechten geneigt ist und somit schräg zur Senkrechten verläuft, kann eine bevorzugte Rollrichtung, in die die Ventilkugel infolge von Bewegungen der Ventileinrichtung aus der Schließstellung in die Offenstellung rollt, bedarfsgerecht eingestellt und insbesondere je nach Gegebenheiten gewählt werden, sodass beispielsweise bei Beschleunigungen, insbesondere bei Längs- und/oder Querbeschleunigungen, des Kraftfahrzeugs ein besonders frühzeitiges Rollen der Ventilkugel aus der Schließstellung in die Offenstellung realisiert werden kann. In der Folge kann ein in dem Tank herrschender Druck besonders gering gehalten werden, sodass sich ein besonders effizienter Betrieb einer den Tank umfassenden Tankanlage des Kraftfahrzeugs realisieren lässt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventilsitzes können der Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten der Ventileinrichtung gering gehalten werden, wobei gleichzeitig ein besonders geringer Öffnungsdruck realisiert werden kann, bei welchem die Ventilkugel von dem Ventilsitz und somit aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt wird. Bei dem Öffnungsdruck handelt es sich beispielsweise um einen in dem Tank herrschenden Druck. Ferner kann die Ventilkugel bei bereits geringen, auf die Ventilkugel wirkenden und beispielsweise aus Quer- und/oder Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs resultierenden Beschleunigungen von dem Ventilsitz bewegt werden, sodass der im Tank herrschende Druck besonders gering gehalten werden kann.
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Ferner kann durch die Ausgestaltung des Ventilsitzes realisiert werden, dass beispielsweise bei Neigungen des Kraftfahrzeugs, insbesondere, wenn dieses abgestellt beziehungsweise geparkt wird, die Ventilkugel, insbesondere aufgrund ihrer Gewichtskraft, von dem Ventilsitz rollt und sich somit in die Offenstellung bewegt. Dadurch werden die Lüftungsöffnung und somit beispielsweise eine Betriebsentlüftung geöffnet, sodass beispielsweise der Tank als druckloser Tank beim Abstellen ermöglicht werden kann. Unter dem drucklosen Tank ist zu verstehen, dass dadurch, dass die Ventilkugel beim Abstellen von dem Ventilsitz rollt, die Lüftungsöffnung 12 freigegeben ist, sodass der Tank über die Lüftungsöffnung, insbesondere stets, entlüftet werden kann. Dadurch kann die Entstehung eines übermäßigen Überdrucks in dem Tank sicher vermieden werden. Dadurch kann beispielsweise eine An-Bord-Leckdiagnose über die Betriebsentlüftung sichergestellt werden. Ferner ist es möglich, als die Ventilkugel eine üblicherweise bei Ventileinrichtungen zum Einsatz kommende Ventilkugel zu verwenden, welche aus dem gleichen Werkstoff wie Ventilkugeln von herkömmlichen Ventileinrichtungen gebildet ist und den gleichen Durchmesser wie Ventilkugeln von herkömmlichen Ventileinrichtungen aufweist. Somit kann die Ventilkugel beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl, gebildet sein, sodass die Kosten der Ventilkugel besonders gering gehalten werden kann.
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Zur Erfindung gehört auch eine Tankanlage für ein beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, mit einem Tank zum Aufnehmen von Kraftstoff, insbesondere zum Aufnehmen von flüssigem Kraftstoff, und mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tankanlage anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Ventileinrichtung zum Be- und/oder Entlüften eines zum Aufnehmen von Kraftstoff ausgebildeten Tanks für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Stand der Technik; und
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2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung, deren Ventilsitz in einer Ebene angeordnet ist, welche in Einbaulage der Ventileinrichtung schräg zur Senkrechten verläuft.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Während 1 eine Ventileinrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik zeigt, zeigt 2 eine Ventileinrichtung 24, welche gegenüber der Ventileinrichtung 10 eine verbesserte Funktion aufweist. Grundsätzlich entspricht jedoch die Funktion der Ventileinrichtung 24, insbesondere hinsichtlich eines Be- und/oder Entlüftens eines zum Aufnehmen eines Kraftstoffs, insbesondere eines flüssigen Kraftstoffs, ausgebildeten Tanks eines Kraftfahrzeugs, der Funktion der Ventileinrichtung 10. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Kraftwagen, insbesondere ein Personenkraftwagen, welcher mittels einer Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Dabei ist die Verbrennungskraftmaschine mit dem in dem Tank aufnehmbaren beziehungsweise aufgenommenen Kraftstoff betreibbar. Die Ventileinrichtung 24 wird genutzt, um den Tank zu belüften und/oder zu entlüften.
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Die Ventileinrichtung 24 weist eine Lüftungsöffnung 12 auf, über welche der Tank belüftet und/oder entlüftet werden kann. Unter dem Belüften des Tanks ist zu verstehen, dass Luft, insbesondere aus der Umgebung, über die Lüftungsöffnung 12 – wenn diese freigegeben ist – in den Tank einströmen kann, um dadurch einen übermäßigen Unterdruck in dem Tank zu vermeiden. Unter dem Entlüften des Tanks ist zu verstehen, dass über die Lüftungsöffnung 12 – wenn diese freigegeben ist – ein Gas aus dem Tank abgeführt werden kann, um dadurch einen übermäßigen Überdruck in dem Tank zu vermeiden. Das Gas, welches sich in dem Tank sammeln kann, entsteht beispielsweise aus dem flüchtigen, in dem Tank aufgenommen Kraftstoff und kann insbesondere Kraftstoffbestandteile umfassen. Die Lüftungsöffnung 12 ist dabei beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildet. Die Lüftungsöffnung 12 kann als Bohrung ausgebildet sein beziehungsweise als Bohrung bezeichnet werden. Beispielsweise weist die Lüftungsöffnung 12 eine Mittelachse 18 auf, zu welcher die Lüftungsöffnung 12 rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Ferner weist die Lüftungsöffnung 12 beispielsweise einen zumindest im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf, welcher von dem Gas beziehungsweise der Luft durchströmt werden kann. Der Tank ist beispielsweise Bestandteil einer Tankanlage, mittels welcher der Kraftstoff gespeichert und beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine mit dem Kraftstoff versorgt werden kann.
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Die Ventileinrichtung 24 weist ferner einen der Lüftungsöffnung 12 zugeordneten Ventilsitz 14 auf. Die Lüftungsöffnung 12 ist beispielsweise durch ein Gehäuse 16 der Ventileinrichtung 10 gebildet beziehungsweise verläuft in dem Gehäuse 16. Der Ventilsitz 14 ist dabei beispielsweise durch das Gehäuse 16, insbesondere durch eine Wandung des Gehäuses 16, gebildet, wobei zumindest ein Längenbereich der Lüftungsöffnung 12 durch die Wandung begrenzt ist.
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Ferner umfasst die Ventileinrichtung 24 eine der Lüftungsöffnung 12 und dem Ventilsitz 14 zugeordnete Ventilkugel 20, welche zwischen einer in 2 gezeigten, die Lüftungsöffnung 12 fluidisch versperrenden Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegbar ist. In der Schließstellung sitzt die Ventilkugel 20 auf dem zugeordneten Ventilsitz 14, wodurch die Lüftungsöffnung 12 versperrt ist. Dadurch kann kein Gas beziehungsweise keine Luft durch die Lüftungsöffnung 12 hindurchströmen. In der Offenstellung jedoch gibt die Ventilkugel 20 die Lüftungsöffnung 12 zumindest teilweise frei, sodass dann das Gas beziehungsweise die Luft durch die Lüftungsöffnung 12 hindurchströmen kann.
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Infolge von Bewegungen der Ventileinrichtung 24 kann die Ventilkugel 20 aus der Schließstellung in die Offenstellung rollen und dabei von zumindest einem Teil des Ventilsitzes 14 herunterrollen. Zu diesen Bewegungen der Ventileinrichtung 24 kommt es insbesondere infolge von Bewegungen des Kraftfahrzeugs insgesamt. Infolge der Bewegungen des Kraftfahrzeugs wirken auf das Kraftfahrzeug beispielsweise Längs- und/oder Querbeschleunigungen. Aus diesen Längs- und/oder Querbeschleunigungen resultieren Beschleunigungen, die auf die Ventileinrichtung 24 und insbesondere auf die Ventilkugel 20 wirken. Infolge dieser auf die Ventilkugel 20 wirkenden Beschleunigungen wird die Ventilkugel 20 beispielsweise von dem Ventilsitz 14 gerollt und somit in die Offenstellung bewegt. Hierdurch kann beispielsweise eine Betriebsent- und/oder -belüftung realisiert werden, sodass der Tank während des Betriebs und somit insbesondere während der Fahrt des Kraftfahrzeugs entlüftet und/oder belüftet werden kann.
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Um nun eine gegenüber der Ventileinrichtung 10 verbesserte Funktion der Ventileinrichtung 24 zu realisieren, ist der Ventilsitz 14 in einer Ebene angeordnet, welche in Einbaulage der Ventileinrichtung 24 schräg zur Senkrechten 26 verläuft. Die Ventileinrichtung 24 nimmt dabei ihre Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs sowie insbesondere dann ein, wenn das Kraftfahrzeug über seine Räder auf einer zumindest im Wesentlichen horizontalen und beispielsweise durch eine Fahrbahn gebildeten Ebene steht. Dann verläuft die Ebene, in welcher der Ventilsitz 14 angeordnet ist, schräg zur Senkrechten 26 und schräg zur horizontalen Ebene, deren Ebenennormale die Senkrechte 26 ist. Die Mittelachse 18 verläuft dabei senkrecht zur Ebene, in welcher der Ventilsitz 14 angeordnet ist, sodass die Mittelachse 18 die Ebenennormale der Ebene ist, in der der Ventilsitz 14 angeordnet ist. Dabei ist aus 2 erkennbar, dass der Ventilsitz 14 unter einem Winkel γ zur Senkrechten 26 geneigt ist.
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Dabei verläuft auch die Lüftungsöffnung 12 in der Einbaulage schräg zur Senkrechten 26, wobei die Mittelachse 18 mit der Senkrechten 26 den Winkel γ einschließt.
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Durch diesen schrägen Verlauf des Ventilsitzes 14 kann die Ventilkugel 20, insbesondere bei gleichem Kugeldurchmesser-/Bohrungsdurchmesser-Verhältnis wie bei der Ventileinrichtung 10, deutlich früher von dem Ventilsitz 14 rollen, sodass der im Tank herrschende Druck besonders gering gehalten werden kann.
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Auf einer ersten Seite schließt sich an den Ventilsitz 14 eine erste Fläche 28 an, wobei sich auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite an den Ventilsitz 14 eine zweite Fläche 30 anschließt. Die Flächen 28 und 30 verlaufen dabei in der Einbaulage schräg zur Senkrechten 26, wobei die jeweilige Fläche 28 beziehungsweise 30 beispielsweise durch einen Kegel gebildet ist. Die Bezeichnung Kegel wird hier nur beispielhaft verwendet und die Flächen 28 und 30 können auch über einen Kegelstumpf, einen Paraboloiden oder einen Ellipsoiden gebildet werden. Dabei kann der jeweilige Kegel alternativ auch beispielsweise als Freiformfläche gestaltet werden. Bezogen auf die Einbaulage verläuft die Fläche 28 beziehungsweise der die Fläche 28 bildende Kegel unter einem Winkel β schräg zur Horizontalen, wobei der Winkel β die Ventilkugel 20 wieder in beziehungsweise auf den Ventilsitz 14 rollen lässt, wenn das Kraftfahrzeug auf einer zumindest im Wesentlichen horizontalen Ebene still steht.
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Durch die schräge Anordnung des Ventilsitzes 14 weist dieser eine Neigung zur Senkrechten 26 auf. Die Richtung dieser Neigung bestimmt eine bevorzugte Wegrollrichtung, in die die Ventilkugel 20 von dem Ventilsitz 14 herunterrollen kann. Diese Wegrollrichtung kann bedarfsgerecht eingestellt und beispielsweise je nach Gegebenheiten gewählt werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, bei Beschleunigungen ein frühzeitiges Wegrollen der Ventilkugel 20 aus der Schließstellung in die Offenstellung zu realisieren. Ferner kann ein frühzeitiges Wegrollen in eine andere Richtung realisiert werden, um beispielsweise bei Neigungen des Kraftfahrzeugs beim Abstellen dieses die zuvor beschriebene Betriebsentlüftung beziehungsweise die Lüftungsöffnung 12 zu öffnen und somit einen drucklosen Tank beim Abstellen zu ermöglichen. Hierdurch kann eine An-Bord-Leckdiagnose über die Betriebsentlüftung realisiert werden.
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Ferner ist es denkbar, dass der Ventilsitz 14 asymmetrisch zur Senkrechten 26 und/oder zur Mittelachse 18 ausgebildet ist. Eine solche asymmetrisch Ausgestaltung des Ventilsitzes 14 kann einfach erreicht werden, in dem die Fläche 28 beziehungsweise der die Fläche 28 bildende Kegel unter einem Winkel β symmetrisch schräg zur Horizontalen ausgebildet ist, somit auch symmetrisch zur Senkrechten 26 ausgebildet ist, und die Lüftungsöffnung 12 schräg zur Senkrechten 26 ausgebildet ist, wobei die Mittelachse 18 der Lüftungsöffnung 12 mit der Senkrechten 26 den Winkel γ einschließt. So entstehen in Umfangsrichtung des Ventilsitzes unterschiedliche Winkel zwischen der Fläche 28, die den Ventilsitz 14 bildet, und der Lüftungsöffnung 12, welche entsprechend dem Schnitt in 2 von 90° – β – γ bis 90° – β + γ reichen. Durch den sich ändernden Winkel zwischen der Fläche 28 und der Lüftungsöffnung 12 ist der Ventilsitz 14 asymmetrisch zur Senkrechten 26 ausgebildet.
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Insbesondere ist es möglich, durch die schräge Anordnung des Ventilsitzes 14 den im Tank herrschenden Druck besonders gering zu halten, sodass der Aufwand zur Festigkeitsauslegung des Tanks beziehungsweise der Tankanlage gering gehalten werden kann.
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Ferner können besonders geringe Tankdrücke während der Betriebsentlüftung und somit während einer dynamischen Lüftung des Tanks realisiert werden, da die Ventilkugel 20 schon bei geringen Beschleunigungen von dem Ventilsitz 14 rollt. Außerdem können besonders geringe Tankdrücke bei einer statischen Entlüftung in eine bevorzugte Richtung realisiert werden, um zum Beispiel eine An-Bord-Leckdiagnose des Tanks über die Betriebsentlüftung zu ermöglichen, sodass ein Zusatzaufwand zur Realisierung einer Leckdiagnose des Tanks vermieden werden kann. Des Weiteren können die Kosten besonders gering gehalten werden, da auf die Verwendung von Absperrventilen zum Verschließen der Betriebsentlüftung während der Betankung verzichtet werden kann. Derartige Absperrventile sind aufwendiger als Kugel-Druckhalteventile, sind aber unabhängig von der Beschleunigung während des Betriebs des Kraftfahrzeugs immer geöffnet. Darüber hinaus können die Kosten besonders gering gehalten werden, da als die Ventileinrichtung 24 ein Kugel-Druckhalteventil mit einer als Stahlkugel ausgebildeten Ventilkugel 20 verwendet werden kann. Dadurch kann der Einsatz von gewichtsgünstigen, jedoch kostenintensiven Materialien für die Ventilkugel 20 vermieden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ventileinrichtung
- 12
- Lüftungsöffnung
- 14
- Ventilsitz
- 16
- Gehäuse
- 18
- Mittelachse
- 20
- Ventilkugel
- 22
- Kegel
- 24
- Ventileinrichtung
- 26
- Senkrechte
- 28
- Fläche
- 30
- Fläche
- α
- Winkel
- β
- Winkel
- γ
- Winkel
- RB
- Radius
- RK
- Radius
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5666989 [0002]
- DE 4014551 C1 [0004]
- DE 4400450 A1 [0005]
