DE102020122054A1

DE102020122054A1 - Vorspannsysteme für fahrzeugtankklappen

Info

Publication number: DE102020122054A1
Application number: DE102020122054.5A
Authority: DE
Inventors: David Martin; Brent Edward Sealy; Roshini Venkatesh
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2021-03-04
Also published as: US20210061091A1; CN112443227A

Abstract

Diese Offenbarung ist auf Fahrzeugkraftstoffsysteme ausgerichtet, die Klappenvorspannsysteme zum Steuern des Öffnens und/oder Schließens einer Tankklappe der Kraftstoffsysteme beinhalten. In einer ersten Ausführungsform steuert ein Klappenvorspannsystem mit zwei Federn die Betätigung der Tankklappe. In einer zweiten Ausführungsform steuert ein durch den Wind geschlossenes Klappenvorspannsystem die Betätigung der Tankklappe.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft Fahrzeugkraftstoffsysteme und insbesondere Vorspannsysteme für Tankklappen zum Steuern der Betätigung von Kraftstoffsystemklappen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Viele Kraftfahrzeuge beinhalten Kraftstoffsysteme. Eine Tankklappenbaugruppe der Kraftstoffsysteme stellt Zugang zu einer Kraftstoffeinlassleitung zum Betanken des Fahrzeugs bereit.
KURZDARSTELLUNG
Ein Kraftstoffsystem für ein Fahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Tankklappe und ein Klappenvorspannsystem, das dazu konfiguriert ist, die Bewegung der Tankklappe zu steuern. Das Klappenvorspannsystem beinhaltet eine erste Feder, die dazu konfiguriert ist, die Bewegung der Tankklappe in eine offene Position zu steuern, und eine zweite Feder, die dazu konfiguriert ist, die Bewegung der Tankklappe in eine geschlossene Position zu steuern.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Kraftstoffsystems beinhaltet die erste Feder eine erste Federkraft und die zweite Feder eine zweite Federkraft, die kleiner als die erste Federkraft ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme handelt es sich bei der ersten Feder und bei der zweiten Feder um elektromechanische Torsionsfedern.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme handelt es sich bei der ersten Feder und bei der zweiten Feder um Federn aus einer Formgedächtnislegierung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme ist ein Steuersystem dazu konfiguriert, die Tankklappe in die offene Position zu steuern, indem es eine erste Betriebsspannung an die erste Feder anlegt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme ist das Steuersystem dazu konfiguriert, die Tankklappe in die geschlossene Position zu steuern, indem es eine zweite Betriebsspannung an die zweite Feder anlegt. Die erste Betriebsspannung ist größer als die zweite Betriebsspannung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme ist ein Aktor dazu konfiguriert, entweder eine erste Betriebsspannung an die erste Feder anzulegen, um die Tankklappe zu öffnen, oder eine zweite Betriebsspannung an die zweite Feder anzulegen, um die Tankklappe zu schließen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme handelt es sich bei dem Aktor um einen elektromagnetischen Schalter.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme ist ein Steuersystem dazu konfiguriert, den Aktor anzusteuern, indem es entweder die erste Betriebsspannung oder die zweite Betriebsspannung anlegt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme handelt es sich bei dem Kraftstoffsystem um ein nicht integriertes System nur mit Betankungskanister (Non-Integrated Refueling Canister Only System - NIRCOS).
Ein Kraftstoffsystem für ein Fahrzeug gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Tankklappe und ein Klappenvorspannsystem, das dazu konfiguriert ist, die Bewegung der Tankklappe zu steuern. Das Klappenvorspannsystem beinhaltet eine Scharnierfeder, die eine Federkraft aufweist, die in etwa einer Windkraft entspricht, die auf die Tankklappe aufgebracht wird, wenn das Fahrzeug mit einer vordefinierten Geschwindigkeit fährt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Kraftstoffsystems liegt die vordefinierte Geschwindigkeit zwischen etwa 20 Meilen pro Stunde und etwa 40 Meilen pro Stunde.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme wird die Federkraft der Scharnierfeder durch die Windkraft überwunden, wenn das Fahrzeug mit der vordefinierten Geschwindigkeit fährt, wodurch die Tankklappe automatisch aus einer offenen Position in eine geschlossene Position bewegt wird.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme erfolgt die Bewegung aus der offenen Position in die geschlossene Position, ohne eine Benutzereingabe zu erfordern.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme beinhaltet das Klappenvorspannsystem eine Magnetspule, die einen Körper und einen Kolben, der relativ zum Körper bewegbar ist, aufweist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme kann der Kolben in eine Einrastung einer Tankklappenbaugruppe bewegt werden, um eine Positionierung der Tankklappe zu verriegeln.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme kann der Kolben aus der Einrastung bewegt werden, um die Positionierung der Tankklappe zu entriegeln.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme ist die Einrastung in einem Drehzapfen einer Scharnierbaugruppe der Tankklappenbaugruppe ausgebildet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme ist ein Steuersystem dazu konfiguriert, Bewegungen des Kolbens zwischen einer ersten Position, in welcher der Kolben in eine Einrastung aufgenommen ist, und einer zweiten Position, in welcher der Kolben nicht in die Einrastung aufgenommen ist, zu steuern.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Kraftstoffsysteme handelt es sich bei dem Kraftstoffsystem um ein nicht integriertes System nur mit Betankungskanister (Non-Integrated Refueling Canister Only System - NIRCOS).
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, der Patentansprüche oder der folgenden Beschreibung und Zeichnungen, einschließlich beliebiger ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination betrachtet werden. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale sind auf alle Ausführungsformen anwendbar, sofern derartige Merkmale nicht unvereinbar sind.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Zeichnungen lassen sich kurzgefasst wie folgt beschreiben.
Figurenliste

1 veranschaulicht schematisch ein Fahrzeug, das mit einem Kraftstoffsystem ausgestattet ist.
2 veranschaulicht eine Tankklappenbaugruppe des Kraftstoffsystems des Fahrzeugs aus 1.
3 veranschaulicht ein Tankklappenvorspannsystem gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung.
4 veranschaulicht ein Tankklappenvorspannsystem gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Offenbarung.
Die 5A und 5B veranschaulichen ein Tankklappenvorspannsystem gemäß noch einer anderen Ausführungsform dieser Offenbarung.
5C veranschaulicht eine Tankklappe, die durch das Tankklappenvorspannsystem aus den 5A und 5B gesteuert werden kann.
Die 5D und 5E veranschaulichen schematisch die Funktionalität einer Magnetspule des Tankklappenvorspannsystems aus den 5A und 5B.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung ist auf Fahrzeugkraftstoffsysteme ausgerichtet, die Klappenvorspannsysteme zum Steuern des Öffnens und/oder Schließens einer Tankklappe der Kraftstoffsysteme beinhalten. In einer ersten Ausführungsform steuert ein Klappenvorspannsystem mit zwei Federn die Betätigung der Tankklappe. In einer zweiten Ausführungsform steuert ein durch den Wind geschlossenes Klappenvorspannsystem die Betätigung der Tankklappe. Diese und andere Merkmale dieser Offenbarung werden nachstehend genauer beschrieben.
Die 1 und 2 veranschaulichen schematisch ein Fahrzeug 10. Bei dem Fahrzeug 10 könnte es sich um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Lieferwagen, einen SUV oder eine beliebige andere Art von Fahrzeug handeln. Bei dem Fahrzeug 10 könnte es sich zudem um ein herkömmliches, mit einer Brennkraftmaschine angetriebenes Fahrzeug, ein mit einer Traktionsbatterie angetriebenes Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV), ein Plugin-Hybridelektrofahrzeug (plug-in hybrid electric vehicle - PHEV) usw. handeln.
Wenngleich in den Figuren dieser Offenbarung eine konkrete Beziehung der Komponenten veranschaulicht ist, sollen die Darstellungen diese Offenbarung nicht einschränken. Die Anordnung und Ausrichtung der verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 10 sind schematisch gezeigt und könnten innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung variieren. Des Weiteren sind die verschiedenen dieser Offenbarung beigefügten Figuren nicht zwingend maßstabsgetreu gezeichnet und einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um bestimmte Details einer bestimmten Komponente hervorzuheben.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet ein Kraftstoffsystem 12. Das Kraftstoffsystem 12 kann neben verschiedenen anderen Komponenten eine Tankklappenbaugruppe 14 beinhalten, die eine Tankklappe 16, eine Kraftstoffeinlassleitung 18 und einen Kraftstofftank 20 beinhaltet. Die Kraftstoffeinlassleitung 18 beinhaltet eine Einlassöffnung 22. Die Kraftstoffeinlassleitung 18 kann sich von der Einlassöffnung 22 bis zum Kraftstofftank 20 erstrecken.
Die Tankklappe 16 ist in 1 in einer geschlossenen Position und in 2 in einer offenen Position gezeigt. Wenn die Tankklappe 16 in die geschlossene Position gedreht ist, schließt die Tankklappe 16 im Wesentlichen bündig mit einer Fahrzeugkarosseriekomponente, wie beispielsweise einer hinteren Seitenverkleidung 24 des Fahrzeugs 10, ab.
Die Tankklappenbaugruppe 14 kann ein Gehäuse 26 beinhalten, das die Einlassöffnung 22 der Kraftstoffeinlassleitung 18 in Umfangsrichtung umgibt. Das Gehäuse 26 kann sich von der Kraftstoffeinlassleitung 18 bis zur hinteren Seitenverkleidung 24 erstrecken, um einen Spalt zwischen der Kraftstoffeinlassleitung 18 und der Fahrzeugkarosserie abzudecken.
Die Tankklappenbaugruppe 14 kann zusätzlich eine Scharnierbaugruppe 28 beinhalten, die einen Scharnierarm 30 aufweist. Die Scharnierbaugruppe 28 kann sowohl mit der Tankklappe 16 als auch mit dem Gehäuse 26 verbunden sein, um die Bewegung der Tankklappe 16 zwischen der offenen und der geschlossenen Position relativ zum Gehäuse 26 zu steuern.
Bei dem Kraftstoffsystem 12 kann es sich um ein deckelloses Kraftstoffsystem handeln, was im Rahmen dieser Offenbarung bedeutet, dass kein separater Deckel in Bezug auf die Kraftstoffeinlassleitung 18 lösbar befestigt ist, um die Einlassöffnung 22 abzudichten und abzudecken.
Um den Kraftstofftank 20 zu betanken, kann eine Kraftstoffzapfpistole (nicht gezeigt) durch die Einlassöffnung 22 der Kraftstoffeinlassleitung 18 eingeführt werden. Kraftstoff kann dann aus einer Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffzapfpistole in die Kraftstoffeinlassleitung 18 und letztendlich in den Kraftstofftank 20 abgegeben werden.
In einer Ausführungsform ist das Kraftstoffsystem 12 dazu ausgestaltet, Kraftstoffdämpfe zurückzuhalten, um die Anforderungen in Bezug auf Verdunstungsemissionen zu erfüllen. Bei dem Kraftstoffsystem 12 kann es sich um ein nicht integriertes System nur mit Betankungskanister (NIRCOS) handeln. Infolgedessen kann das Kraftstoffsystem 12 Dampfdrücke und Vakuumpegel erreichen, die höher sind als bei herkömmlichen Kraftstoffsystemen. Die Lehren dieser Offenbarung sind jedoch nicht auf NIRCOS-Kraftstoffsysteme beschränkt und könnten auf ein beliebiges Kraftstoffsystem für ein beliebiges Fahrzeug angewendet werden.
Das Kraftstoffsystem 12 kann ein Druckverwaltungssystem enthalten, das sicherstellt, dass ein Druck innerhalb des Kraftstofftanks 20 innerhalb eines bestimmten Schwellenwertbereichs gehalten wird. Es kann erforderlich sein, den Druck innerhalb des Kraftstofftanks 20 einzustellen, bevor der Kraftstofftank 20 betankt wird. Wenn beispielsweise der Druck zu hoch ist, kann vor dem Betanken ein Reduzieren des Drucks notwendig sein, um die Möglichkeit eines Entweichen von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstoffsystem 12 durch die Einlassöffnung 22 zu verringern. Wenn der Druck zu niedrig ist, kann alternativ vor dem Betanken ein Erhöhen des Drucks erforderlich sein, um das Potenzial dafür zu verringern, dass ein Vakuum Verunreinigungen durch die Einlassöffnung 22 in das Kraftstoffsystem 12 saugt. In einer Ausführungsform kann das Einstellen des Drucks innerhalb des Kraftstofftanks 20 drei bis fünfzehn Sekunden dauern. Nachdem der Druck passend eingestellt wurde, kann der Benutzer mit dem Betanken des Kraftstofftanks 20 beginnen.
Benutzer können unter Umständen die Tankklappe 16 nach dem Betanken des Kraftstofftanks 20 nicht immer erfolgreich schließen, wodurch eine ordnungsgemäße Druckentlastung des Kraftstofftanks 20 verhindert wird. Dies könnte bewirken, dass das Kraftstoffsystem 12 die Kraftstoffdämpfe in die Atmosphäre ablässt und dazu führen, dass ein Motorkontrollleuchtenfehler in dem Fahrzeug 10 erzeugt wird. Dementsprechend werden in dieser Offenbarung Klappenvorspannsysteme vorgeschlagen, die eine verbesserte Steuerung der Betätigung der Tankklappe 16 bereitstellen.
Ein erstes beispielhaftes Klappenvorspannsystem 32 zum Steuern der Betätigung der Tankklappe 16 des Kraftstoffsystems 12 ist in 3 schematisch veranschaulicht. Das Klappenvorspannsystem 32 kann eine erste Feder 34, eine zweite Feder 36, einen Aktor 38 und ein Steuersystem 40 beinhalten.
Die erste Feder 34 kann dazu konfiguriert sein, das Öffnen der Tankklappe 16 zu steuern, und die zweite Feder 36 kann dazu konfiguriert sein, das Schließen der Tankklappe 16 zu steuern. In einer Ausführungsform beinhaltet die erste Feder 34 eine erste Federkraft und die zweite Feder 36 eine zweite Federkraft, die kleiner als die erste Federkraft ist. Demnach ist die Menge an Kraft, die zum Öffnen der Tankklappe 16 benötigt wird, größer als die Menge an Kraft, die zum Schließen der Tankklappe 16 benötigt wird.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei der ersten Feder 34 und bei der zweiten Feder 36 um elektromechanische Torsionsfedern. Andere elektromechanische Federn werden jedoch ebenfalls als im Schutzumfang dieser Offenbarung liegend betrachtet.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Aktor 38 um einen Schalter, wie etwa einen elektromagnetischen Schalter. Der Aktor 38 kann durch das Steuersystem 40 so angesteuert werden, dass er zwischen dem Anlegen einer Betriebsspannung an entweder der ersten Feder 34 zum Öffnen der Tankklappe 16 oder der zweiten Feder 36 zum Schließen der Tankklappe 16 wechselt.
Der Aktor 38 wird durch das Steuersystem 40 gesteuert, das mit dem Kraftstofftank 20 oder Sensoren, die einen Druck des Kraftstofftanks 20 und/oder anderer Bereiche des Kraftstoffsystems 12 überwachen, wirkverbunden ist. Das Steuersystem 40 kann ein oder mehrere Steuermodule beinhalten, die mit ausführbaren Anweisungen zum Bilden einer Schnittstelle mit verschiedenen Komponenten des Kraftstoffsystems 12 und Ansteuern von deren Betätigung ausgestattet sind. Jedes derartige Steuermodul kann eine Verarbeitungseinheit und nichttransitorischen Speicher zum Ausführen der verschiedenen Steuerstrategien der Komponenten des Kraftstoffsystems 12 beinhalten. Die Verarbeitungseinheit ist in einer Ausführungsform dazu konfiguriert, ein oder mehrere Programme auszuführen, die im Speicher des Steuersystems 40 gespeichert sind.
Ein erstes beispielhaftes Programm kann bei Ausführung eingesetzt werden, um eine Druckaufbau-/ Druckentlastungsabfolge des Kraftstofftanks einzuleiten und die Bewegung der Tankklappe 16 in die geöffnete Position anzusteuern, nachdem der Druckaufbau/die Druckentlastung abgeschlossen ist. Das Steuersystem 40 kann die Tankklappe 16 in die offene Position steuern, indem es zunächst den Aktor 38 in einer ersten Position positioniert (z. B. durch Bewegen eines Schalters in die der ersten Feder 34 zugeordnete erste Position) und anschließend eine erste Betriebsspannung 42 an die erster Feder 34 anlegt. Die erste Betriebsspannung 42 erregt die erste Feder 34, wodurch die erste Feder 34 dazu gebracht wird, die Tankklappe 16 zu öffnen.
Ein zweites beispielhaftes Programm des Steuersystems 40 kann bei Ausführung eingesetzt werden, um die Tankklappe 16 zu schließen, wenn das Betankungsereignis abgeschlossen ist. Das Steuersystem 40 kann die Tankklappe 16 in die geschlossene Position steuern, indem es zunächst den Aktor 38 in einer zweiten Position positioniert (z. B. durch Bewegen eines Schalters in die der zweiten Feder 36 zugeordnete zweite Position) und anschließend eine zweite Betriebsspannung 44 an die zweite Feder 36 anlegt. Die zweite Betriebsspannung 44 erregt die zweite Feder 36, wodurch die zweite Feder 36 dazu gebracht wird, die Tankklappe 16 zu schließen.
In einer Ausführungsform ist die der zweiten Feder 36 zugeordnete zweite Betriebsspannung 44 eine niedrigere Spannung als die der ersten Feder 34 zugeordnete erste Betriebsspannung 42. Daher wird im Vergleich zu der Kraft, die zum Öffnen der Tankklappe 16 über die erste Feder 34 benötigt wird, zum Schließen der Tankklappe 16 über die zweite Feder 36 eine geringere Kraft benötigt. Dies kann dazu führen, dass in Situationen, in denen der Benutzer die Tankklappe 16 nach dem Betanken versehentlich offenlässt, kein Motorkontrollleuchtenfehler gesetzt werden muss. Darüber hinaus können, da der Aktor 38 entweder zum Anlegen der ersten Betriebsspannung 42 oder zum Anlegen der zweiten Betriebsspannung 44 positioniert werden kann, die erste Feder 34 und die zweite Feder 36 unabhängig voneinander zum Öffnen bzw. Schließen der Tankklappe 16 gesteuert werden.
In einer Ausführungsform ist das Steuersystem 40 sowohl mit dem Aktor 38 als auch mit einem Sensor 46 des Kraftstoffsystems 12 wirkverbunden. Signale von dem Sensor 46 können Eingaben für das Steuersystem 40 bereitstellen, die angeben, dass der Benutzer das Fahrzeug 10 betanken möchte. Zum Beispiel kann der Sensor 46 dem Steuersystem 40 ein Eingangssignal 47 bereitstellen, das angibt, dass der Benutzer eine Tankklappenöffnungstaste gedrückt hat, die sich in einem Fahrgastraum oder an anderer Stelle im Fahrzeug 10 befindet, oder in anderer Weise einen Wunsch zum Betanken angegeben hat.
Als Reaktion auf den Empfang des Signals/der Signale 47 von dem Sensor 46 kann das Steuersystem 40 eine Druckentlastungs- oder Vakuumreduzierungsroutine einleiten, um den Druck des Kraftstofftanks 20 in einen Bereich zu bringen, der für das Betanken akzeptabel ist. Die Tankklappe 16 wird während der Druckentlastung durch das Klappenvorspannsystem 32 geschlossen gehalten. Nachdem der Druck in einen vordefinierten Druckbereich gebracht wurde, kann das Steuersystem 40 den Aktor 38 betätigen, wodurch bewirkt wird, dass die erste Feder 34 die Tankklappe 16 bewegt und die Tankklappe 16 in der offenen Position hält.
4 veranschaulicht schematisch ein anderes beispielhaftes Klappenvorspannsystem 132 zum Steuern der Betätigung der Tankklappe 16 des Kraftstoffsystems 12 aus den 1-2. Das Klappenvorspannsystem 132 kann eine erste Feder 134, eine zweite Feder 136 und ein Steuersystem 140 beinhalten.
Die erste Feder 134 kann dazu konfiguriert sein, das Öffnen der Tankklappe 16 zu steuern, und die zweite Feder 136 kann dazu konfiguriert sein, das Schließen der Tankklappe 16 zu steuern. In einer Ausführungsform beinhaltet die erste Feder 134 eine erste Federkraft und die zweite Feder 136 eine zweite Federkraft, die kleiner als die erste Federkraft ist. Demnach ist die Menge an Kraft, die zum Öffnen der Tankklappe 16 benötigt wird, größer als die Menge an Kraft, die zum Schließen der Tankklappe 16 benötigt wird.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei der ersten Feder 134 und bei der zweiten Feder 136 um Federn aus einer Formgedächtnislegierung. Die erste Feder 134 und die zweite Feder 136 können aus Nitinol oder einem beliebigen anderen Formgedächtnismaterial oder Kombinationen von Formgedächtnismaterialien hergestellt sein.
Das Steuersystem 140 kann mit dem Kraftstofftank 20 oder Sensoren, die einen Druck des Kraftstofftanks 20 und/oder anderer Bereiche des Kraftstoffsystems 12 überwachen, wirkverbunden sein. Das Steuersystem 140 kann eine Verarbeitungseinheit beinhalten, die dazu konfiguriert ist, ein oder mehrere Programme auszuführen, die in einer Speichervorrichtung gespeichert sind.
Ein erstes beispielhaftes Programm kann bei Ausführung eingesetzt werden, um eine Druckaufbau-/ Druckentlastungsabfolge des Kraftstofftanks einzuleiten und die Bewegung der Tankklappe 16 in die geöffnete Position anzusteuern, nachdem der Druckaufbau/die Druckentlastung abgeschlossen ist. Das Steuersystem 140 kann die Tankklappe 16 in die offene Position steuern, indem es eine erste Betriebsspannung 142 an die erste Feder 134 anlegt. Die erste Betriebsspannung 142 erregt die erste Feder 134, um die erste Feder 134 dazu zu bringen, ihre Form zu ändern, wodurch die Tankklappe 16 geöffnet wird. Somit fungiert in dieser Ausführungsform das Steuersystem 140 selbst als Aktor.
Ein zweites beispielhaftes Programm kann bei Ausführung eingesetzt werden, um die Tankklappe 16 zu schließen, wenn das Betankungsereignis abgeschlossen ist. Das Steuersystem 140 kann die Tankklappe 16 in die geschlossene Position steuern, indem es eine zweite Betriebsspannung 144 an die zweite Feder 136 anlegt. Die zweite Betriebsspannung 144 erregt die zweite Feder 136, um die zweite Feder 136 dazu zu bringen, ihre Form zu ändern, wodurch die Tankklappe 16 geschlossen wird.
In einer Ausführungsform stoppt das Steuersystem 140 das Anlegen der ersten Betriebsspannung 142 vor dem Anlegen der zweiten Betriebsspannung 144. Demnach werden die erste Betriebsspannung 142 und die zweite Betriebsspannung 144 nacheinander und nicht gleichzeitig angelegt. Sobald die erste Betriebsspannung 142 oder die zweite Betriebsspannung 144 nicht mehr angelegt sind, können die erste Feder 134 und die zweite Feder 136 zu ihren ursprünglichen Formen zurückkehren.
In einer anderen Ausführungsform ist die der zweiten Feder 136 zugeordnete zweite Betriebsspannung 144 eine niedrigere Spannung als die der ersten Feder 134 zugeordnete erste Betriebsspannung 142. Daher wird im Vergleich zu der Kraft, die zum Öffnen der Tankklappe 16 über die erste Feder 134 benötigt wird, zum Schließen der Tankklappe 16 über die zweite Feder 136 eine geringere Kraft benötigt. Dies kann dazu führen, dass in Situationen, in denen der Benutzer die Tankklappe 16 nach dem Betanken versehentlich offenlässt, kein Motorkontrollleuchtenfehler gesetzt werden muss. Darüber hinaus können über das Steuersystem 140 die erste Feder 134 und die zweite Feder 136 unabhängig voneinander zum Öffnen bzw. Schließen der Tankklappe 16 gesteuert werden.
Das Steuersystem 140 kann mit einem Sensor 146 des Kraftstoffsystems 12 wirkverbunden sein. Signale 147 von dem Sensor 146 können Eingaben für das Steuersystem 140 bereitstellen, die angeben, dass der Benutzer das Fahrzeug 10 betanken möchte. Als Reaktion auf den Empfang des Signals/der Signale 147 von dem Sensor 146 kann das Steuersystem 140 eine Druckentlastungs- oder Vakuumreduzierungsroutine einleiten, um den Druck des Kraftstofftanks 20 in einen Bereich zu bringen, der für das Betanken akzeptabel ist. Die Tankklappe 16 wird während der Druckentlastung geschlossen gehalten. Nachdem der Druck in einen vordefinierten Druckbereich gebracht wurde, kann das Steuersystem 140 die erste Betriebsspannung 142 an die erste Feder 134 anlegen, um die Tankklappe 16 zu bewegen und in der offenen Position zu halten.
Die 5A und 5B veranschaulichen noch ein anderes beispielhaftes Klappenvorspannsystem 232 zum Steuern der Betätigung einer Tankklappe 16 eines Kraftstoffsystems 12. Die Tankklappe 16 ist in 5A in einer geschlossenen Position X und in 5B in einer offenen Position X' gezeigt.
Das beispielhafte Klappenvorspannsystem 232 kann eine Scharnierfeder 250, eine Magnetspule 252 und ein Steuersystem 240 beinhalten. Die Scharnierfeder 250 kann über einen Drehzapfen 254 der Scharnierbaugruppe 28 aufgenommen sein. Der Drehzapfen 254 ist mit dem Scharnierarm 30 wirkverbunden und dazu konfiguriert, die Bewegung der Tankklappe 16 zwischen der geschlossenen Position X und der offenen Position X' zu führen.
Die Scharnierfeder 250 beinhaltet eine Federkraft. Die Federkraft der Scharnierfeder 250 kann speziell so ausgelegt sein, dass sie einer Windkraft F ist, die auf die Tankklappe 16 aufgebracht wird, wenn das Fahrzeug 10 eine vordefinierte Geschwindigkeit erreicht, oder etwas kleiner ist. Die Windkraft F wird im Allgemeinen in einer Richtung auf eine Außenfläche 99 der Tankklappe 16 aufgebracht, die einer Fahrtrichtung T des Fahrzeugs 10 entgegengesetzt ist. Daher kann, sobald das Fahrzeug 10 die vordefinierte Geschwindigkeit erreicht, die Windkraft F die Federkraft der Scharnierfeder 250 überwinden, wodurch die Tankklappe 16 aus der offenen Position X' zurück in die geschlossene Position X bewegt wird. Diese Bewegung kann allein durch die Aerodynamik des Fahrzeugs 10 erreicht werden, wenn dieses mit der vordefinierten Geschwindigkeit fährt, und wird erreicht, ohne eine Eingabe oder ein Eingreifen des Fahrzeugbenutzers zu erfordern.
In einer Ausführungsform liegt die vordefinierte Geschwindigkeit, bei der die Windkraft F berechnet wird, zwischen etwa 20 Meilen pro Stunde (etwa 32 Kilometern pro Stunde) und etwa 40 Meilen pro Stunde (etwa 64 Kilometern pro Stunde). Die Federkraft der Scharnierfeder 250 kann jedoch innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung an die Windkraft F bei anderen Fahrzeuggeschwindigkeiten angepasst sein. In dieser Offenbarung bedeutet der Ausdruck „etwa“, dass die ausgedrückten Mengen oder Bereiche nicht genau sein müssen, sondern angenähert und/oder größer oder kleiner sein können, was akzeptable Toleranzen, Umrechnungsfaktoren, Messfehler usw. widerspiegelt.
Die Magnetspule 252 des Klappenvorspannsystems 232 kann durch das Steuersystem 240 so gesteuert werden, dass sie die Positionierung der Tankklappe 16 vorübergehend verriegelt (d. h. die Tankklappe 16 entweder in der geschlossenen Position X oder der offenen Position X' hält). Die Magnetspule 252 kann einen Körper 256 und einen Kolben 258 beinhalten. Die Magnetspule 252 kann erregt werden, beispielsweise als Reaktion auf einen Befehl von dem Steuersystem 240 zum Bewegen des Kolbens 258 relativ zum Körper 256.
Die 5D und 5E veranschaulichen weiterhin unter Bezugnahme auf die 5A und 5B schematisch die Betätigung der Magnetspule 252. Der Kolben 258 der Magnetspule 252 kann in eine erste Position Y bewegt werden, die in 5D gezeigt ist. In der ersten Position Y ist der Kolben 258 in eine Einrastung 260 des Drehzapfens 254 aufgenommen, um eine Positionierung der Tankklappe 16 zu verriegeln. Wenngleich sie in Bezug auf den Drehzapfen 254 gezeigt ist, könnte die Einrastung 260 an anderen Stellen der Tankklappenbaugruppe positioniert sein. Die Tankklappe 16 kann nicht um den Drehzapfen 254 geschwenkt werden, wenn der Kolben 258 in der Einrastung 260 positioniert ist.
Der Kolben 258 kann zudem in eine zweite Position Y' bewegt werden, die in 5E gezeigt ist. In der zweiten Position Y' ist der Kolben 258 aus der Einrastung 260 entfernt, um die Positionierung der Tankklappe 16 zu entriegeln. Die Tankklappe 16 kann um den Drehzapfen 254 geschwenkt werden, wenn der Kolben 258 aus der Einrastung 260 entfernt ist.
In einer Ausführungsform kann der Kolben 258 während der Druckentlastung des Kraftstofftanks 20 in die erste Position Y bewegt werden, um die Positionierung der Tankklappe 16 zu verriegeln. In einer anderen Ausführungsform kann der Kolben 258 in die erste Position Y bewegt werden, um die Positionierung der Tankklappe 16 zu verriegeln, während der Benutzer das Fahrzeug 10 betankt. Der Kolben 258 kann somit verhindern, dass die Tankklappe 16 durch Windkräfte zugeblasen wird, die auf die Tankklappe 16 einwirken, während sich die Tankklappe 16 in der offenen Position X' befindet und das Fahrzeug 10 steht.
In einer anderen Ausführungsform kann der Kolben 258 (z.B. über das Steuersystem 240) in die zweite Position Y' gesteuert werden, um die Positionierung der Tankklappe 16 zu entriegeln, wenn die Druckentlastungsroutine des Kraftstofftanks 20 abgeschlossen ist. Der Benutzer kann dann die Tankklappe 16 manuell öffnen, beispielsweise indem er seinen Finger in eine Fingervertiefung 262 (siehe 5C) der Tankklappe 16 einführt und anschließend die Tankklappe 16 in die offene Position X' schwenkt.
In noch einer anderen Ausführungsform kann der Kolben 258 automatisch in die zweite Position Y' gesteuert werden, um die Positionierung der Tankklappe 16 zu entriegeln, wie etwa, wenn das Fahrzeug 10 in einen Antriebsgang bewegt wird (d. h. das Getriebe wird aus der Parkstellung bewegt), wenn der Benutzer die Tankklappe 16 schließt usw. Ein oder mehrere Sensoren 264 können mit dem Steuersystem 240 kommunizieren, um anzugeben, ob diese Bedingungen erfüllt sind.
Die Fahrzeugkraftstoffsysteme dieser Offenbarung beinhalten Tankklappenvorspannsysteme zum Steuern der Betätigung der Tankklappen. Neben anderen möglichen Vorteilen vereinfachen und verbessern die beispielhaften Klappenvorspannsysteme den Fahrzeugbetankungsprozess, verkürzen Betankungsverzögerungen, beseitigen Motorkontrollleuchtenfehler und reduzieren die Möglichkeit, Kraftstoffdämpfen ausgesetzt zu werden.
Wenngleich die unterschiedlichen nicht einschränkenden Ausführungsformen der Darstellung nach bestimmte Komponenten oder Schritte aufweisen, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese konkreten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einer beliebigen der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einer beliebigen der anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
Es versteht sich, dass gleiche Bezugszeichen einander entsprechende oder ähnliche Elemente in den mehreren Zeichnungen kennzeichnen. Es versteht sich, dass in diesen beispielhaften Ausführungsformen zwar eine bestimmte Komponentenanordnung offenbart und veranschaulicht ist, andere Anordnungen aber ebenfalls von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
Die vorstehende Beschreibung soll als veranschaulichend und nicht in einschränkendem Sinne ausgelegt werden. Der Durchschnittsfachmann würde erkennen, dass bestimmte Modifikationen in den Schutzumfang dieser Offenbarung fallen könnten. Daher sollten die nachstehenden Patentansprüche genau gelesen werden, um den wahren Schutzumfang und Inhalt der vorliegenden Offenbarung zu bestimmen.

Claims

Kraftstoffsystem für ein Fahrzeug, umfassend: eine Tankklappe; und ein Klappenvorspannsystem, das dazu konfiguriert ist, die Bewegung der Tankklappe zu steuern, wobei das Klappenvorspannsystem eine erste Feder, die dazu konfiguriert ist, die Bewegung der Tankklappe in eine offene Position zu steuern, und eine zweite Feder, die dazu konfiguriert ist, die Bewegung der Tankklappe in eine geschlossene Position zu steuern, beinhaltet.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Feder eine erste Federkraft beinhaltet und die zweite Feder eine zweite Federkraft beinhaltet, die kleiner als die erste Federkraft ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei der ersten Feder und bei der zweiten Feder um elektromechanische Torsionsfedern oder Federn aus einer Formgedächtnislegierung handelt.
Kraftstoffsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Steuersystem, das dazu konfiguriert ist, die Tankklappe in die offene Position zu steuern, indem es eine erste Betriebsspannung an die erste Feder anlegt, und wobei optional das Steuersystem dazu konfiguriert ist, die Tankklappe in die geschlossene Position zu steuern, indem es eine zweite Betriebsspannung an die zweite Feder anlegt, wobei die erste Betriebsspannung größer ist als die zweite Betriebsspannung.
Kraftstoffsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Aktor, der dazu konfiguriert ist, entweder eine erste Betriebsspannung an die erste Feder anzulegen, um die Tankklappe zu öffnen, oder eine zweite Betriebsspannung an die zweite Feder anzulegen, um die Tankklappe zu schließen, und wobei es sich optional bei dem Aktor um einen elektromagnetischen Schalter handelt und ein Steuersystem dazu konfiguriert ist, den Aktor so anzusteuern, dass er entweder die erste Betriebsspannung oder die zweite Betriebsspannung anlegt.
Kraftstoffsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Kraftstoffsystem um ein nicht integriertes System nur mit Betankungskanister (NIRCOS) handelt.
Kraftstoffsystem für ein Fahrzeug, umfassend: eine Tankklappe; und ein Klappenvorspannsystem, das dazu konfiguriert ist, die Bewegung der Tankklappe zu steuern, wobei das Klappenvorspannsystem eine Scharnierfeder beinhaltet, die eine Federkraft aufweist, die in etwa einer Windkraft entspricht, die auf die Tankklappe aufgebracht wird, wenn das Fahrzeug mit einer vordefinierten Geschwindigkeit fährt.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 7, wobei die vordefinierte Geschwindigkeit zwischen etwa 20 Meilen pro Stunde und etwa 40 Meilen pro Stunde liegt.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Federkraft der Scharnierfeder durch die Windkraft überwunden wird, wenn das Fahrzeug mit der vordefinierten Geschwindigkeit fährt, wodurch die Tankklappe automatisch aus einer offenen Position in eine geschlossene Position bewegt wird, und wobei optional die Bewegung aus der offenen Position in die geschlossene Position erfolgt, ohne eine Benutzereingabe zu erfordern.
Kraftstoffsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Klappenvorspannsystem eine Magnetspule beinhaltet, die einen Körper und einen Kolben, der relativ zum Körper bewegbar ist, aufweist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 10, wobei der Kolben in eine Einrastung einer Tankklappenbaugruppe bewegt werden kann, um eine Positionierung der Tankklappe zu verriegeln.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 11, wobei der Kolben aus der Einrastung bewegt werden kann, um die Positionierung der Tankklappe zu entriegeln.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 11, wobei die Einrastung in einem Drehzapfen einer Scharnierbaugruppe der Tankklappenbaugruppe ausgebildet ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 10, umfassend ein Steuersystem, das dazu konfiguriert ist, die Bewegung des Kolbens zwischen einer ersten Position, in welcher der Kolben in eine Einrastung aufgenommen ist, und einer zweiten Position, in welcher der Kolben nicht in die Einrastung aufgenommen ist, zu steuern.
Kraftstoffsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei es sich bei dem Kraftstoffsystem um ein nicht integriertes System nur mit Betankungskanister (NIRCOS) handelt.